專利名稱：一種污水處理回收方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種污水處理回收方法及裝置，屬于化學工程與環(huán)境保護領域。
背景技術：
隨著工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，工業(yè)生活用水在大幅度的增加，使污水的排放量增加，如鋼鐵工業(yè)污水，食品工業(yè)污水，印刷污水，化工污水等是水體污染的主要污染源；另外生活污水也是一大污染源。生活污水中含有大量的無機物如氯化物，硫酸鹽， 磷酸鹽和鈉，鉀，鈣，鐵等碳酸鹽，有機物如纖維素，淀粉，脂肪，蛋白質和尿素等。排放入環(huán)境中促使浮游植物生長和大量繁殖，形成赤潮和水華。據報道，每人每天所排出的污水量大約有0. 2立方米，其中所含生物化學需要量BOD為40g，這些污水只有少部分經污水處理廠處理后排放，大部分未經處理而直接排放，這些污水正在污染著江河湖海以及我們賴以生存的大氣環(huán)境，由于水污染，使湖泊、近海的赤藻及水生動植物減少，飲用水質量下降，環(huán)境污染和生態(tài)平衡的破壞，傳染病通過水污染而肆虐，人們的身體健康正受到嚴重的威脅。眾所周知，微生物能夠分解有機物，因此可以利用微生物的生命活動過程，對污水中的污染物質進行轉移和轉化的作用，從而達到污水凈化的作用。微生物是肉眼看不見或看不清的生物的總稱。包括原核生物(細菌，放線菌和藍細菌)，真核生物(真菌和微型藻類)，非細胞生物(病毒類)。微生物具有體積小、表面積大、繁殖力驚人等特點，能不斷與周圍環(huán)境快速進行物質交換。污水具備微生物生長繁殖的條件，因而微生物能從污水中獲取養(yǎng)分，同時降解和利用有害物質，從而使污水得到凈化。因此微生物可在污水凈化和治理中得到廣泛應用，造福人類。微生物能降解和轉化污染物主要是因為微生物具有以下幾個特點個體微小，比表面積大，代謝速率快；種類繁多，分布廣泛，代謝類型多樣；具有多種降解酶；繁殖快，易變異，適應性強；共代謝作用等。逆滲透過濾技術是通過膜對混合物中各組分的選擇滲透作用的差異，以外界能量或化學位差為推動力對雙組分或多組分混合物的氣體或液體進行分離、分級、提純和富集的方法。逆滲透過濾技術作為當今世界水處理先進的技術，具有清潔、高效、無污染等優(yōu)點， 已在海水淡化、城市給水處理、純水和超純水制備等方面得到廣泛的應用，因此將該技術應用于污水處理引起了人們的巨大關注。通過微生物凈水雖然可以清除大量的有機和無機的污染物，但是微生物的繁殖場所污泥的引入也為污水處理帶來了巨大的難題，使得凈化的水中存在著大量的雜質，無疑使得污水處理的工作事倍功半。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種污水處理回收方法及裝置，通過將生物凈化方法和逆滲透過濾方法結合使用，本發(fā)明能在盡可能使用簡單而經濟的裝置清除污水中大量的無機、有機污染物及大量的游離懸浮物，而保持盡可能高的凈化效率。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下的技術方案一種污水處理回收方法為 污水經過生物凈化方法和逆滲透過濾方法處理。
前述的生物凈化方法是將污水在微生物載體粒子存在下與活性污泥混合，并通入含氧氣體進行曝氣。前述的生物凈化方法是將污水在濃度為10g/L微生物載體粒子存在下與15g/L活性污泥混合，并持續(xù)通入含氧氣體曝氣6小時后，進行生物凈化M小時。前述的微生物載體粒子為開放氣孔的有機聚合物泡沫材料。前述的培養(yǎng)活性污泥的方法為調節(jié)污水B0D5至200 300mg/L，在15 20°C下進行連續(xù)曝氣，活性污泥絮體不斷增加，一周后當停止曝氣，靜止沉淀1 1.證，排放約占總體積60 70%的上清液，調節(jié)污水進水量，繼續(xù)曝氣至沉降比接近30%，培養(yǎng)結束。前述的逆滲透過濾方法是污水經生物凈化處理，進入至少兩組的污水過濾單元中進行逆滲透過濾回收。本發(fā)明所述的污水處理回收裝置包含生物凈化裝置(1 和逆滲透過濾裝置 (14)，生物凈化裝置(13)和逆滲透過濾裝置(14)通過管道(3)相連接。前述的生物凈化裝置(1 由污水輸入管(1)、活性污泥輸入管( 、連接管道(3)， 污泥排放管G)、含氧氣體進氣裝置(5)、排放單元(6)和活化池(7)構成，活化池(7)中有微生物載體，其中污水輸入管(1)和活性污泥輸入管( 與活化池(7)的始端連接，連接管道⑶和污泥排放管⑷與活化池(7)的排放單元(6)鏈接；排放單元(6)由網格板制成。前述的逆滲透過濾裝置(14)包含至少兩組逆滲透過濾單元(8)，逆滲透過濾單元
(8)間通過連接管道(9)相連接。前述的逆滲透過濾裝置(14)包含連接管道C3)、逆滲透過濾單元(8)、連接管道
(9)、產水管(10)、流量調節(jié)裝置(11)、產水匯流管(12)，其中連接管道(9)與逆滲透過濾單元⑶的始端連接，產水管(10)與逆滲透過濾單元⑶的末端連接，流量調節(jié)裝置(11)安裝于產水管(10)和產水匯流管(1 之間?；钚晕勰嗍腔钚晕勰嗵幚硐到y(tǒng)中的主體作用物質，在污水生物處理中，通過處理系統(tǒng)中活性污泥或生物膜微生物的新陳代謝的作用，使活性污泥具有將有機污染物轉化為穩(wěn)定無機物的活力，在有氧的條件下，將污水中的有機物降解氧化為H20，C02、P03_4、NH3，-N、 H2S等無機物，同時微生物利用分解代謝過程中釋放的能量將分解代謝過程中的中間代謝產物合成為新的細胞質組成部分，使微生物自身生長繁殖。從而達到污水凈化的目的。生物凈化方法中，污水與活性污泥同時進入活化池，通過含氧氣體的爆氣，活性污泥呈懸浮狀態(tài)，并與污水充分接觸。污水中的懸浮固體和膠狀物質被活性污泥吸附，非溶解性有機物需先轉化成溶解性有機物，而后才被代謝和利用；而污水中的可溶性有機物質被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的營養(yǎng)，代謝轉化為生物細胞，大部分有機物氧化成為最終產物(主要是CO2和H2O),污水由此得到凈化。在排放單元內，活性污泥與已被凈化的污水分離，處理水流入逆滲透過濾裝置，活性污泥在污泥區(qū)內濃縮，并以較高的濃度回流活化池。滲透是指一種溶劑通過一種半透膜進入一種溶液或是從一種稀溶液向一種比較濃的溶液的自然滲透。但是在濃溶液一邊加上適當的壓力，即可使?jié)B透停止，此時的壓力稱為該溶液的滲透壓。若在濃溶液一邊加上比自然滲透壓更高的壓力，扭轉自然滲透方向，把濃溶液中的溶劑壓到半透膜的另一邊稀溶液中，這是和自然界正常滲透過程相反的，此時就稱為逆滲透。逆滲透過濾技術的基本特點是其推動力為壓力差(1 IOMPa)，傳質機理一般認為是溶劑的擴散傳遞，透過膜的物質是水溶劑，截留物為溶質、鹽(懸浮物、大分子、離子)。1有機物去除機理對于有機溶質的脫除機理最初認為純屬篩網效應其脫除率主子量大小和形狀有關。后來經過大量的研究，發(fā)現膜與有機溶質的電荷斥力對脫除率的影響有時不容忽視。近年來的研究證明，膜對有機溶質的脫除主要受兩方面的影響一是膜孔徑的機械篩除作用； 二是膜與有機物間排斥力的作用，這種排斥作用的大小與膜材料和有機物的物理化學特征參數有很大的關系。這些物理比學特征參數及其對分離度的影響(不考慮膜孔徑的機械篩除作用)介紹如下。1.1極性參數極性效應表征的是有關分子的酸性或堿性。以下參數中的任何一個均可以給出極性效應以定量的量度。(1) Δ Ms (酸性)或 Δ Ms (堿性)Δ Ms (酸性)是溶質(ROH)在CC14和醚溶液中測得的紅外光譜中OH譜帶最大值的相對位移，AMs (堿性)是溶質(CH30D)在苯中測得的紅外光譜中OD譜帶最大值的相對位移AMs (酸性)或AMs (堿性)的數據分別與質子給予體或質子接受體的分子的相對氫鍵鍵合能力相聯(lián)系。氫鍵鍵合能力愈大，表示一種酸(如醇或酚)給予質子的能力愈大或一種堿(如醛、酮)接受質子的能力愈大。由于質子給予能力與質子接受能力表現出相反的趨勢，因此AMs(酸性)的增加值等于AMs(堿性)的減小值。一般來說，有機溶質的AMs(酸性)增加，表示有關分子與膜的氫鍵鍵合能力增強，這種增強的結果就會減小膜與有機溶質間的排斥力。因此，隨著AMs(酸性)的增加， 有機物的分離度減小?；蛘哒f，隨著AMs(堿性)的增加，有機溶質與膜的氫鍵鍵合能力減小，因此膜與有機溶質間的排斥力增大，有機物的分離度增加。但當AMs(堿性)值超過隨某一化合物的種類而異的值時，隨著AMs(堿性)的增加，溶質分離度的增加甚微。(2)解離常數 Ka 或 pKa (PK = -logKa)解離常數是水溶液中具有一定離解度的溶質的的極性參數。離解常數給予分子的酸性或堿性以定量的量度，PKa減小，對于質子給予體來說，其酸性增加；對于質子接受體來說，其堿性增加。對于酸性有機物來說，隨著pKa的減小，一方面，有機溶質與膜的氫鍵鍵合能力增強，相當于溶質與膜間的吸引力增加，因而分離度下降；另一方面，它離解成為離子的傾向增加，相當于增強了該有機物與膜之間的靜電斥力，從而分離度升高。上述兩種作用的相伴相克，起主導作用的因素決定著分離度高低的走向。因此，對于酸性分子來說，酸性的大小和PKa共同影響著溶質分離度。與酸性有機物有所不同，對于堿性有機溶質來說，隨著pKa 的減小，有機溶質與膜間的靜電斥力增加，去除率升高。(3) Hammet 數或 iTaft 數Hammet數ο是表示芳香族間位或對位取代基的極性常數，Taft數ο *是表示芳香族鄰位化合物或脂肪族化合物中取代基的極性常數。σ和σ *兩者定量表示取代基對有機分子的極性效應的影響；σ和σ *具有加和性；取代基的σ和σ *值愈低，它的電子收回能力(或質子給予能力)愈小。因此對一給定的官能團，ο和ο *值的降低相當于分子的酸性降低或堿性增加。一般來說，無論是酸還是堿，有機溶質的分離度隨著ο和ο *值的減小而增加。1. 2 位阻參數(Es)Es是表示有機物原子之間或原子與官能團之間相互排斥力的常數，Σ Es為所有官能團的&之和。Σ Es減小，表明有機溶質的位阻障礙增大，因而去除率增加。Σ h正常用來表示對醚的分離度的影響。Σ Es降低，溶質的分離度趨于增加。1. 3非極性參數(Small數或修正Small數)W]Small數S是表示非極性有機分子間凝聚力的常數，又稱摩爾吸引常數修正Small數(ES*)是表示非極性有機分子疏水程度相對大小的常數，它是松蒲和 Souriragan等利用溶質的溶解度數據對凝聚力進行修正后而得到的，故稱修正Small數。 Small數或修正Small數常用來表示對碳氫化合物分離度的影響。碳氫化合物的的溶解度越高，修正Small數越小。溶質的Small數或修正Small數增大，意味著疏水或非極性增強。松蒲等人通過大量的研究發(fā)現，對于同一張膜來說，Σ S*值增加，溶質的分離度趨于增加。2無機物去除機理溶質的分離與膜及溶液的介電常數有關，荷電離子在不同介電常數的介質中具有不同的離子濃度，介電常數越低，該離子濃度也越低。這里把溶液和膜分別記作為I相和II 相，相應的介電常數分別為和II，并以“膜一溶液”兩相界面(記作I-)作為計算距離的基準。離子濃度是距離的函數，因為> II，所以在液相中，距離I-界面越遠，離子濃度越高； 在膜中，距離I-II界面越遠，離子濃度越低。katchard認為，膜與溶液的介電常數差別越大，或者說膜的介電常數越小溶液的介電常數越大，則離子在膜表面處及膜內的渡度越小。膜內離子濃度越低，膜對溶質的去除率越高。因此，為了提高膜的分離性能，應選擇介電常數較低的膜材料。Scatchafd還發(fā)現， 溶液的濃度越高，膜的去除率越低。離子與溶劑存在著相互作用，松浦等人為了研究離子與溶劑的相互作用對膜透過性能的影響，提出了的Δ G概念。Δ G是離子從主體溶液進入I-II相界面所需要的自由焙差。艮P AG = ΔGr-ΔGB式中，AG為I-II相界面處離子與溶劑相互作用的自由烙差，由離子水化自由燴 AGB為主體溶液中離子與溶劑相互作用自由焙差，由反滲透實驗數據推算。AG >0，表明離子從主體溶液遷移至膜表面為反自發(fā)過程，即膜排斥該離子；反之AG < 0，則離子從主體溶液遷移至膜表面為自發(fā)過程，即膜吸引該離子。松浦等人根據醋酸纖維素膜對各電解質分離的實驗結果和離子的水化自由焙，求出了離子的AG。發(fā)現有如下規(guī)律；(1)陽離子的G為負值，陰離子的G為正值。這表明膜吸引陽離子而排斥陰離子， 可以推測醋酸纖維素膜呈負電性。(2) 1價陽離子的G比2價陽離子的G更負，這預示著1價陽離子的分離效果比2 價陽離子的差。(3)對于鹵素離子，隨著離子半徑增加G下降，因而去除率隨離子半徑增大而下降。
通過對采用生物凈化和逆滲透過濾的方法對污水進行凈化處理的水質與單純采用生物凈化或逆滲透過濾對比結果如下表1 污水處理后基本控制項目的排放濃度
權利要求
1.一種污水處理回收方法，其特征在于污水經過生物凈化方法和逆滲透過濾方法處理。
2.根據權利要求1所述污水處理回收方法，其特征在于生物凈化方法是將污水在微生物載體粒子存在下與活性污泥混合，并通入含氧氣體進行曝氣。
3.根據權利要求1所述污水處理回收方法，其特征在于生物凈化方法是將污水在濃度為10g/L微生物載體粒子存在下與15g/L活性污泥混合，并持續(xù)通入含氧氣體曝氣6小時后，進行生物凈化M小時。
4.根據權利要求2或3所述污水處理回收方法，其特征在于所述的微生物載體粒子為開放氣孔的有機聚合物泡沫材料。
5.根據權利要求2或3所述污水處理回收方法，其特征在于培養(yǎng)活性污泥的方法為 調節(jié)污水B0D5至200 300mg/L，在15 20°C下進行連續(xù)曝氣，活性污泥絮體不斷增加， 一周后當停止曝氣，靜止沉淀1 1. 5h，排放約占總體積60 70%的上清液，調節(jié)污水進水量，繼續(xù)曝氣至沉降比接近30 %，培養(yǎng)結束。
6.根據權利要求1所述污水處理回收方法，其特征在于逆滲透過濾方法是污水經生物凈化處理，進入至少兩組的污水過濾單元中進行逆滲透過濾回收。
7.由權利要求1 6任一所述的污水處理回收方法的裝置，其特征在于所述的污水處理回收裝置包含生物凈化裝置(1 和逆滲透過濾裝置(14)，生物凈化裝置和逆滲透過濾裝置通過管道( 相連接。
8.根據權利要求7所述的污水處理回收方法的裝置，其特征在于所述的生物凈化裝置(1 由污水輸入管(1)、活性污泥輸入管O)、連接管道(3)，污泥排放管G)、含氧氣體進氣裝置(5)、排放單元(6)和活化池(7)構成，活化池(7)中有微生物載體，其中污水輸入管(1)和活性污泥輸入管O)與活化池(7)的始端連接，連接管道( 和污泥排放管與活化池(7)的排放單元(6)鏈接；排放單元(6)由網格板制成。
9.根據權利要求7或8所述的污水處理回收方法的裝置，其特征在于所述的逆滲透過濾裝置(14)包含至少兩組逆滲透過濾單元(8)，逆滲透過濾單元(8)間通過連接管道(9)相連接。
10.根據權利要求9所述的污水處理回收方法的裝置，其特征在于所述的逆滲透過濾裝置(14)包含連接管道C3)、逆滲透過濾單元(8)、連接管道(9)、產水管(10)、流量調節(jié)裝置(11)、產水匯流管(12)，其中連接管道(9)與逆滲透過濾單元(8)的始端連接，產水管(10)與逆滲透過濾單元(8)的末端連接，流量調節(jié)裝置(11)安裝于產水管(10)和產水匯流管(12)之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污水處理回收方法及裝置，污水經通過生物凈化和逆滲透過濾的污水處理回收裝置處理。本發(fā)明采用了生物凈化方法和逆滲透過濾方法凈化污水，不但有效的提升了污水凈化效率，采用簡單而經濟的裝置清除污水中大量的無機、有機污染物及大量的游離懸浮物，使污水達到了排放標準，并且優(yōu)于單獨使用生物凈化方法或逆滲透過濾方法，因此通過采用本發(fā)明方法及其裝置降低了污水處理的成本，使其具有更高再利用的價值。
文檔編號C02F9/14GK102452761SQ20101051483
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權日2010年10月21日
發(fā)明者沈新榮 申請人:沈新榮