专利名称：城市污水的处理方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及城市污水处理技术领域，尤其是城市污水的处理方法和装置。
背景技术：
我国是一个干旱缺水严重的国家，地表水、地下水资源日益缺乏，并且地表水体污染状况不断恶化，因此城市的污水深度处理及回用，已经作为解决城市缺水、提高水资源利用率和控制水体污染的一条重要途径。污水处理具有其它策略方法无可比拟的优势，为 “新”的水源替代已有水源提供了可能，成为缓解水资源短缺现状的有力措施。城市生活污水经污水处理厂二级处理后，出水即使达到污染物排放标准 (GB18918-2002) 一级B标准排放要求，但是该排放污水的COD、总氮、色度和粪大肠菌群分别高达60mg/L、20mg/L、30和104个/L，还是太高，大大阻碍了城市污水的资源化。采用较为经济有效的深度处理工艺，去除水中各类有机物，实现再生水的广泛安全回用，是城市污水深度处理过程中需要重点解决的问题。污水处理的再生水工艺技术是随着再生水回用量的不断增加和回用途径的不断扩展而发展起来的，不同的再生水使用途径，就有不同的水质要求。随着城市水资源紧张趋势的不断加剧，对再生水的需求不断加大，再生水应用范围逐步扩大，用途逐步拓展，水质指标也从原来的单一指标发展为多项指标的严格要求。目前，95%以上的城市生活污水都采用生物法处理，但生物法存在有机物降解极限，经过一系列处理后，会产生大量的溶解性微生物产物，其毒性可能比存在于污水中原有机物的毒性还要强。另外，二级出水中有机物种类繁多，如药品和护肤品(PPCP)及其代谢物、内分泌干扰物(EDC)和具有基因毒性的芳香胺类物质等，此外还富含多种阴离子污染物。因此还无法满足各种再生水使用环境的应用，如城市景观、灌溉、绿化、城市杂用、工艺用水等。
发明内容
本发明针对不足，提出一种城市污水的处理方法，有效地去除城市污水中多种污染物，使出水满足三类地下水水质标准要求，可用于城市景观、灌溉、绿化、城市杂用、工艺用水等。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种城市污水的处理方法，包括以下过程从城市污水处理厂排出的二级出水，依次经过荷铁阴树脂柱、混凝沉淀器和臭氧反应器处理。优选的，所述荷铁阴树脂的用量为5 15ml/L水，所述二级出水在荷铁阴树脂柱的停留时间为5 20min。优选的，所述混凝沉淀器中混凝剂投加量为7 30mg/L水。优选的，所述臭氧反应器中的臭氧产生量为2 10mg/L水，水在臭氧反应器中停留时间为10 30min。
与现有技术相比，本发明采用荷铁阴树脂、混凝沉淀与臭氧相结合的方法，以污水厂二级出水为源水，深度处理后使城市污水达到再生利用要求。城市污水经二级处理后，利用荷铁阴树脂交换作用，去除二级出水中溶解性有机物、硝酸盐和硫酸盐等无机盐；荷铁阴树脂出水进入混凝沉淀处理单元，去除水中残留的有机物、磷和浊度等；混凝沉淀出水经臭氧氧化，进一步去除水中大分子有机物，提高出水的可生化性。此工艺可非常经济有效地去除城市污水中多种污染物，使出水满足三类地下水水质标准要求，可用于城市景观、灌溉、 绿化、城市杂用、工艺用水等。荷铁阴树脂作为一种新型的离子交换材料，其粒径比常规离子交换树脂小，具有较大的比表面积，吸附速率和再生速率都较高；而且树脂结构中结合了磁性氧化铁成分，使树脂颗粒快速絮凝成大颗粒，通过重力沉降很快从悬浮液中分离。荷铁阴树脂减少了对颗粒内部扩散的影响，而颗粒内部扩散与树脂内部活性部位相关、速度较慢，导致荷铁阴树脂能够快速吸附D0C、消毒副产物、阴离子组分等污染物，低浓度的树脂即可达到较高的污染物去除率。另外，荷铁阴树脂-混凝沉淀-臭氧氧化工艺联用，是一项比较经济有效的城市污水深度处理工艺系统，首先，荷铁阴树脂出水经混凝沉淀和臭氧氧化处理后，能进一步降低水中有机物、磷和浊度，杀灭水中细菌和病毒，提高出水的可生化性；其次，荷铁阴树脂作为混凝沉淀和臭氧消毒的前处理工艺，还可以减少絮凝剂和其他化学药剂(如絮凝过程中调节PH的酸)的使用量，大幅降低臭氧的投加量和消毒过程中溴化物的形成。本发明具有以下优点及突出性效果①本发明采用荷铁阴树脂、混凝沉淀与臭氧联合作用，对城市污水厂二级出水进行深度处理，出水可以满足三类地下水水质标准要求， 可用于城市景观、灌溉、绿化、城市杂用、工艺用水等。②将荷铁阴树脂、混凝沉淀与臭氧结合，可以充分发挥彼此的优势。荷铁阴树脂可以有效降低二级出水中溶解性有机物、硝酸盐和硫酸盐等，混凝沉淀在去除水中残留的有机物、磷和浊度等更具优势，臭氧则可以破坏部分重点控制的污染物如抗生素、雌激素类物质、微生物代谢产物等的分子结构，去除病原微生物，提高出水的可生化性。③荷铁阴树脂作为混凝沉淀和臭氧消毒的前处理工艺，还可以减少絮凝剂和其他化学药剂(如絮凝过程中调节PH的酸)的使用量，大幅降低臭氧的投加量和消毒过程中溴化物的形成。本发明还提供了一种城市污水处理装置，包括有采用管道依次连通的荷铁阴树脂处理装置、混凝沉淀装置和臭氧反应装置。优选的，所述荷铁阴树脂处理装置包括管道连通的树脂再生罐、一级接触反应池、 二级接触反应池、树脂存储罐；所述混凝沉淀装置包括管道连通的混凝搅拌器和沉淀器； 所述二级接触反应池与混凝搅拌器管道连通；所述沉淀器与臭氧反应装置管道连通。
图1是本发明的处理装置的结构示意图；附图标记说明1-再生罐；2- 一级接触反应池；3-二级接触反应池；
4-树脂存储罐；5-混凝搅拌池；6-沉淀池；7-臭氧发生器；8-臭氧反应罐。
具体实施例方式一种城市污水处理方法，包括以下步骤1)采用城市生活污水经污水理厂二级处理后，达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002) —级B标准排放要求C0D、总氮、色度分别达到60mg/L、20mg/L、30的二级出水为原料进行下述处理过程。2)在二级处理出水后设置荷铁阴树脂处理工艺，利用树脂的离子交换作用，去除水中溶解性有机物、硝酸盐和硫酸盐等。荷铁阴树脂材料为聚丙烯聚合物，树脂负荷磁性氧化铁，粒径约150-180 μ m,树脂层占反应交换罐体积的1/5-1/2，树脂投加量5_15ml/L，水停留时间5-20min。其中，如图1所示，荷铁阴树脂处理装置包括有再生罐1、一级接触反应池2、二级接触反应池3、树脂存储罐4，利用荷铁阴树脂具有比表面积大、活性交换位多和颗粒沉降快的特点，去除二级出水中大量溶解性有机物、硫酸盐和硝酸盐等无机盐。设置荷铁阴树脂再生罐1，对一级接触反应池中排出的废树脂进行再生，从再生罐1底部B处通入曝气，实现荷铁阴树脂的循环利用。3)处理水量是树脂体积的100-300倍时进行再生，树脂再生液为10_30% NaCl溶液，树脂浸泡3-7min，期间从底部曝气，使树脂与再生液充分接触反应。4)在荷铁阴树脂处理工艺之后，设置混凝沉淀处理工艺。混凝剂的投加量 7_30mg/L，搅拌器转速10-50rpm ；沉淀池从底部排泥，每周清理沉淀池中混凝沉淀物。如图1所示，二级接触反应池3的出水进入混凝搅拌池5和沉淀池6，通过混凝沉淀处理去除水中残留的有机物、磷等物质，大大降低出水的浊度。5)沉淀池内的水经集水箱和水泵进入臭氧反应罐8。臭氧发生器7以空气为氧气来源，以分散小气泡形式上流进入臭氧反应罐8，水中臭氧投加量2-10mg/L，水力停留时间 10-30min，在臭氧反应罐8内使臭氧与水充分接触，用于破坏部分重点控制的污染物如抗生素、雌激素类物质、微生物代谢产物等的分子结构，去除病原微生物，提高出水的可生化性，最终出水可用于城市景观、灌溉、绿化、城市杂用、工艺用水等。下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。实施例1城市生活污水经污水处理厂二级处理出水经A处进入荷铁阴树脂罐，荷铁阴树脂材料为聚丙烯聚合物，树脂负荷磁性氧化铁，粒径约150-180 μ m,树脂层占反应交换罐体积的1/5，树脂投加量5ml/L，停留时间20min。利用树脂的离子交换作用，可以去除水中40% 的D0C、30%的硝酸盐和45%的硫酸盐。荷铁阴树脂出水进入混凝沉淀处理工艺后，混凝剂的投加量10mg/L，搅拌器转速IOrpm ；沉淀池从底部排泥，定期清理沉淀池中混凝沉淀物，可以去除水中20%浊度、30% 的TP。沉淀池内的水经集水箱和水泵进入臭氧反应罐。臭氧发生器以空气为氧气来源， 以分散小气泡形式上流进入臭氧反应罐，水中臭氧投加量ang/L，水力停留时间30min，在臭氧反应罐内使臭氧与水充分接触，用于破坏部分重点控制的污染物如抗生素、雌激素类物质、微生物代谢产物等的分子结构，去除病原微生物，可以杀灭水中40%的细菌总数和 90%的大肠杆菌，提高出水10%的可生化性，出水可以满足三类地下水水质标准要求，最终出水可用于城市景观、灌溉、绿化、城市杂用、工艺用水等。实施例2城市生活污水经污水处理厂二级处理出水经过A处进入荷铁阴树脂处理装置，荷铁阴树脂材料为聚丙烯聚合物，树脂负荷磁性氧化铁，粒径约150-180 μ m,树脂层占反应交换罐体积的1/2，树脂投加量10ml/L，停留时间5min。利用树脂的离子交换作用，可以去除水中50%的D0C、50%的硝酸盐和60%的硫酸盐。荷铁阴树脂出水进入混凝沉淀处理工艺后，混凝剂的投加量20mg/L，搅拌器转速 50rpm ；沉淀池从底部排泥，定期清理沉淀池中混凝沉淀物，可以去除水中50 %浊度、40 % 的TP。沉淀池内的水经集水箱和水泵进入臭氧反应罐。臭氧发生器以空气为氧气来源， 以分散小气泡形式上流进入臭氧反应罐，水中臭氧投加量6mg/L，水力停留时间lOmin，在臭氧反应罐内使臭氧与水充分接触，用于破坏部分重点控制的污染物如抗生素、雌激素类物质、微生物代谢产物等的分子结构，去除病原微生物，可以杀灭水中97%的细菌总数和 100%的大肠杆菌，提高出水10%的可生化性，出水可以满足三类地下水水质标准要求，最终出水可用于城市景观、灌溉、绿化、城市杂用、工艺用水等。实施例3城市生活污水经污水处理厂二级处理出水经A处进入荷铁阴树脂处理装置，荷铁阴树脂材料为聚丙烯聚合物，树脂负荷磁性氧化铁，粒径约150-180 μ m,树脂层占反应交换罐体积的1/3，树脂投加量15ml/L，停留时间lOmin。利用树脂的离子交换作用，可以去除水中55%的DOC、65%的硝酸盐和80%的硫酸盐。荷铁阴树脂出水进入混凝沉淀处理工艺后，混凝剂的投加量30mg/L，搅拌器转速 30rpm ；沉淀池从底部排泥，定期清理沉淀池中混凝沉淀物，可以去除水中60%浊度、55% 的TP。沉淀池内的水经集水箱和水泵进入臭氧反应罐。臭氧发生器以空气为氧气来源， 以分散小气泡形式上流进入臭氧反应罐，水中臭氧投加量10mg/L，水力停留时间20min，在臭氧反应罐内使臭氧与水充分接触，用于破坏部分重点控制的污染物如抗生素、雌激素类物质、微生物代谢产物等的分子结构，去除病原微生物，可以杀灭水中100%的细菌总数和 100%的大肠杆菌，提高出水10%的可生化性，出水可以满足三类地下水水质标准要求，最终出水可用于城市景观、灌溉、绿化、城市杂用、工艺用水等。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种城市污水的处理方法，包括以下过程从城市污水处理厂排出的二级出水，依次经过荷铁阴树脂柱、混凝沉淀器和臭氧反应器处理。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述荷铁阴树脂的用量为5 15ml/L 水，所述二级出水在荷铁阴树脂柱的停留时间为5 20min。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述混凝沉淀器中混凝剂投加量为 7 30mg/L 水。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于所述臭氧反应器中的臭氧产生量为 2 10mg/L水，水在臭氧反应器中停留时间为10 30min。
5.一种城市污水处理装置，其特征在于包括有采用管道依次连通的荷铁阴树脂处理装置、混凝沉淀装置和臭氧反应装置。
6.如权利要求5所述的处理装置，其特征在于所述荷铁阴树脂处理装置包括管道连通的树脂再生罐、一级接触反应池、二级接触反应池、树脂存储罐；所述混凝沉淀装置包括管道连通的混凝搅拌器和沉淀器；所述二级接触反应池与混凝搅拌器管道连通；所述沉淀器与臭氧反应装置管道连通。
全文摘要
本发明公开了一种城市污水的处理方法，包括以下过程从城市污水处理厂排出的二级出水，依次经过荷铁阴树脂柱、混凝沉淀器和臭氧反应器处理。还公开了该处理方法对应的处理装置。本发明采用荷铁阴树脂、混凝沉淀与臭氧相结合的方法，以污水厂二级出水为源水，深度处理后使城市污水达到再生利用要求。此工艺可非常经济有效地去除城市污水中多种污染物，使出水满足三类地下水水质标准要求，可用于城市景观、灌溉、绿化、城市杂用、工艺用水等。
文档编号C02F1/78GK102295367SQ20111022320
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者常江, 杨建 , 甘一萍, 赵璇 申请人:北京城市排水集团有限责任公司