一种膜法与超磁混凝组合的水处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及污水处理和微污染水体处理领域。该发明提出了一种膜法与超磁混凝 联用的水处理工艺。该发明对污水处理工艺的改进具有重大意义。
【背景技术】[002]我国现行的GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》，对城 镇污水厂出水水质设定了三级标准，其中一级标准分为A标准和B标准，大多数省份和主要 城市都已普遍施行一级A标准。在目前水处理工艺中，悬浮物，有机物，氮等都相对比较容 易去除，但磷的去除一直是目前的难题，是水处理工艺的瓶颈。随着近些年水处理工艺的不 断进步，已形成几种成熟工艺，经过污水处理厂处理后水质能够达到一级A标准。随着北京 等中心城市的排放标准不断提高至排水水质要达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002) 中地表IV类的标准，对排放水中磷的含磷由< 0. 5mg/L提高到< 0. 3mg/L。这对污水处理工 艺提出了新的需求。
[0003] 目前，城镇污水处理厂常用的处理工艺有： A20工艺+深度处理系统； MBR工艺； 或者MBBR+深度处理系统等。
[0004] 当处理通常的市政污水时，以上各种工艺尚难保证产水达到地表IV类的标准。而 在各项指标中，最难处理的就是磷的超标。
[0005] 废水除磷的方法主要包括：生物法、化学沉淀法、物理吸附法、膜技术处理法。废水 中的存在形式：无机磷酸盐（Η2Ρ04、ΗΡ042、P043 )、聚磷酸盐、有机磷等。除磷工艺最常用的 技术是生物除磷和化学除磷。生物除磷的原理是利用磷细菌（也称为聚磷菌、除磷菌），过 量或超出生理需要的摄取磷，以聚合磷酸盐的形式贮存在细胞体内，再从系统中通过排出 这种高磷污泥，达到除磷的目的。但在该过程中，由于生物体释放的磷量是有一定限度的， 因此在排掉高磷污泥的同时也会排除大量的有用的生物污泥，造成系统处理能力下降和处 理效果不稳定。
[0006] 化学除磷的原理是向生化池中投加药剂，使水中磷酸离子生成难溶性盐，形成混 凝絮体与活性污泥结合，从而在排除活性污泥时去除污水中所含磷。使用的药剂可分为石 灰沉淀法和金属盐沉淀法。仅利用化学沉淀除磷工艺，由于生化池中活性污泥的影响，除磷 效率不高，很难满足出水总磷浓度为0. 5mg/L的要求。但是在污水除磷过程中，水中的其它 有机物质也会消耗大量的药剂，化学药剂的实际投加量总是远大于根据化学计量关系预测 的药剂投量，一方面会导致其运行费用偏高；另一方面大量及过量的药剂投加会影响生物 处理单元的正常运行；同时也必然导致处理系统的污泥体积和污泥总量的大量增加，给污 泥的处理处置带来困难。
[0007] 超滤膜技术由于其高效分离性能是目前广泛使用的一项水处理技术。可实现对水 体中颗粒、胶体，细菌，某些病毒的去除。但由于超滤的过滤精度不足以去除水中的磷酸盐， 因此单一使用超滤工艺，出水难以全面满足严格的一级A以上的出水排放标准的状况。
【发明内容】
[0008] 基于上述背景，本发明的目的是提供一种膜法与超磁混凝组合的水处理工艺。
[0009] 本发明的核心技术是：膜技术与超磁混凝组合。污水经过前期处理后通过膜生物 反应器（MBR)、膜絮凝反应器(MCR)或者压力式超滤（UF)系统。在这些系统中水会通过超滤 膜过滤，超滤膜的过滤精度在〇. 01~〇. 4μm，可以滤除水中大部分污染物质，出水中磷的 含量通常可以保证<2mg/L。由于超滤膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，除总 磷等个别指标外，出水水质可达到一级A标准或四类水标准，且设备占地小，效率高。产水 中剩余的磷虽然达不到排放标准，但含量已经很低，并且消耗药剂的其它污染物质大量减 少。此时将膜系统产水引入超磁混凝装置，首先进入凝聚单元，利用磁种（磁粉）、混凝剂与 水中磷的结合，形成又大又重的矾花，然后进入絮凝单元，絮凝剂与矾花及磁粉结合，快速 沉降，实现水与含磷絮体的快速分离。产水磷含量达到国家四类水标准要求（小于〇.3mg/ L)。含磷絮体的浓缩污泥借助机械分离将磁粉进行回收，磁粉回收后重新进入系统循环使 用。经过磁粉回收后的含磷污泥进入污泥处理系统。该过程投加的混凝剂量为5-20ppm，絮 凝剂药量为〇.l-2ppm，只相当于通常采用的化学除磷法的五分之一至八分之一，可以节省 大量的药剂，且减少污泥的产量，进而降低污泥处理费用，同时减少处理时间，省去大面积 沉淀池，减少超过一半的占地面积。
[0010] 絮凝除磷的反应机理如下： A13++P043 -A1P0 41 所谓沉析反应为水中溶解状的物质，由离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程， 絮凝是将细小的非溶解性固体物相互粘结成较大形状矾花的过程。沉析用于污水中溶解性 磷的去除，而絮凝是用于改善沉淀效果。当向污水中投加溶解性的金属盐药剂后，溶解性的 磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐，利用沉析工艺实现相的转换；另一方面，随着沉析物的 增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物，利用絮凝剂使稳定的胶体脱 稳，通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。沉析效果是受pH值影响 的，金属磷酸盐的溶解性同样也受pH的影响。对于铝盐为6. 0~7. 0时溶解性最小。
[0011] 本发明为一种膜法与超磁混凝组合的水处理工艺，包括超滤膜过滤和超磁混 凝；在超磁混凝阶段加入混凝剂，粒径在0. 05-0. 3毫米之间的磁粉和絮凝剂，混凝剂投 加的药剂量为5ppm- 20ppm，絮凝剂投加量为0.l-5ppm,磁粉投加量为总处理水质量的 0. 0005% -0. 003%。。由于该发明主要应用于相对比较洁净的地面水和污水处理的后处理 阶段，当混凝剂投加量低于5ppm时，其生成的矾花非常细小，很难进行絮凝与分离；当投加 量大于20ppm时，虽然凝聚效果明显，但会造成运行成本高和污泥产量大的问题，并可能引 起出水悬浮物超标的可能。当絮凝剂投加量大于5ppm时，亦会引起运行成本高和水浊度增 加的可能。
[0012] 投加磁粉来加速含磷絮体沉降，磁粉的粒径在0. 05-0. 3毫米之间，磁粉投加量为 总处理水质量的0. 005% -0. 03%。；混凝剂投加量按与磷的物质的量比1:1-10:1对应；在 通常的水和污水处理过程中，经过超滤膜法（压力式超滤或膜生物反应器）处理的产水中 磷含量达到〇. 5-2mg/L，经过超磁混凝的产水磷小于0. 3mg/L;超滤膜的产水经过聚凝与絮 凝，磁粉加速沉淀过程实现水与含磷絮体分离，含磷絮体的浓缩污泥借助机械分离将磁粉 进行回收，磁粉回收后循环使用，经过磁粉回收后的含磷污泥进入污泥处理系统。当磁粉粒 径小于0. 05毫米时，会产生部分磁粉夹杂在微小絮体中无法有效沉降，从而引起磁粉流失 与产水浑浊的问题。磁粉的粒径区间选择根据该单元设计沉降时间确定。磁粉投加量根 据处理水量确定，相对水体总量，磁粉投加量少于0. 0005%，若水体中磷含量较高，大量絮 体包裹少量磁粉，沉降阻力较大，无法快速