一種污水的處理方法及絮凝浮選設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種污水的處理方法及絮凝浮選設(shè)備，包括對污水進(jìn)行粗濾處理，確保被浮選物質(zhì)表面電荷為正值，調(diào)漿，浮選和采用小型或超小型設(shè)備進(jìn)行深度處理。其絮凝浮選設(shè)備中外套管內(nèi)安裝多孔管；多孔管外壁與外套管的內(nèi)壁之間形成有空氣層；已完成pH調(diào)節(jié)、絮凝劑添加的液體通過泵輸送進(jìn)浮選柱，浮選柱下方流出的液體直接排放到浮選槽所含的液體頂部。有益效果是：由于選用穩(wěn)定性破壞劑、絮凝劑、差值浮選各pH值，完成對懸浮狀的微粒，離子狀的其他物質(zhì)，以及水中的化學(xué)有機物三者都形成捕捉作用并產(chǎn)生疏水性的絮團，并通過小型的且與絮凝方式匹配的氣浮裝置，去除污水中的絕大部分懸浮物和溶解狀態(tài)的無機物，以及大部分溶解狀態(tài)的化學(xué)有機物。
【專利說明】
一種污水的處理方法及絮凝浮選設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種污水的處理方法及處理設(shè)備;特別是涉及一種高難度污水的簡化 處理方法及絮凝浮選設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 高難度污水處理一直是困擾人們的難題。處理往往需要集成/組合多種工藝。這些 工藝包括有：
[0003] 主流的：
[0004] 生物法(厭氧，好氧）
[0005] 膜法(超濾，納濾，反滲透）
[0006] 生物+膜組合
[0007] 輔助的：
[0008] 調(diào)節(jié)池，沉淀池，曝氣池
[0009] 粗濾，絮凝，氨氮吹脫
[0010] 吸附，氧化。
[0011] 現(xiàn)以垃圾填埋場產(chǎn)生的滲濾液處理為例，垃圾填埋場滲濾液具有高濃度、成分復(fù) 雜、不同填埋場不一樣、運營時間段不同的特點。對其處理的工藝組合配套難度大。運營成 本高，一般在30-60元/噸滲濾液之間。如按GB16889-2008排放的工藝流程為： 調(diào)裝-絮凝-?沉淀-?調(diào)tHj PH-?吹I兌-?中和Ρ? -
[0012] 排放?一 RO^---氧化4-MBR^-
[0013] 現(xiàn)在以鋼鐵廠焦化廢水的處理為例，在煤氣洗滌、冷卻、凈化以及化工產(chǎn)品回收、 精制過程中，產(chǎn)生大量的廢水。煤中碳、氫、氧、氮、硫等元素，在干餾過程中轉(zhuǎn)變成各種氧、 氮、硫的有機和無機化合物，使煤氣中的水分及蒸汽的冷凝液中含有多種有毒有害的污染 物，所以廢水中含有很高的氮和酚類化合物以及大量的有機氮及硫化物等等。處理起來工 藝復(fù)雜并且成本高，其工藝方法為：
[0014] 隔油一?氣浮一?調(diào)節(jié)一?厭氧一?缺氧一I?好氧一知二沆一 回用4一氨吸附4一過濾4一沉淀，~^氧化一
[0015] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可列出其它不同的處理方案。但無論哪種方案，共性特點都 為：占地，耗時，投資大，運營時單位(噸)處理成本高。
[0016] 在對污染源進(jìn)行相應(yīng)的化學(xué)治理的同時，還需要進(jìn)行氣浮(簡稱為DAF)處理。圖1 是現(xiàn)有DAF工作示意圖；其中，氣泡在由浮選槽的底部逐步上浮的過程中，與絮凝團碰撞、結(jié) 合并共同上浮到選槽頂部，然后再由其他機械裝置如刮板將絮凝團與水分開。由于這一過 程是在氣泡上浮，絮凝團下沉的對流過程中完成的，氣泡與絮凝團的碰撞、接觸是隨機的， 浮選槽需設(shè)計得足夠大來滿足這低效的隨機需要。此外，傳統(tǒng)DAF用來給氣泡與絮凝團充分 的時間及空間進(jìn)行碰撞、接合;DAF基本上利用溶氣氣浮，其特點是在單位氣水比條件下，氣 泡小，氣泡的比表面積大，絮凝團附著在氣泡上的機會隨之增加，處理效果就會提高。但是， 溶于水中的氣體量受溫度、壓力等條件限制，如水溫高于40°C時氣體在水中的溶解度大大 降低。另外，溶氣量與氣壓成正比，提高氣體壓力，可以提高氣水比，但過高的壓力就會大大 增加運行費用。另外，現(xiàn)有DAF還有個兩難的問題，小氣泡容易捕捉絮凝團，但上升速度極其 慢，大氣泡上升速度快，但在隨機的上浮、碰撞過程中，一旦未捕捉到絮凝團，上浮到DAF頂 部，氣泡不能再利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種工藝簡單，整體設(shè)備小型化，運營成本低 的污水處理方法及設(shè)備。
[0018] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種污水的處理方法，包括以下步驟：
[0019] 1)對浮選之前的污水進(jìn)行格柵和粗濾處理；
[0020] 2)首先降低污水pH值至4以下，確保被浮選物質(zhì)表面電荷為正值；
[0021] 3)添加3價陽離子金屬離子物質(zhì)，調(diào)漿1分鐘；
[0022] 4)上調(diào)pH 至 5-6;
[0023] 5)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為7:3的絮凝劑，調(diào)漿30秒鐘，浮選；
[0024] 6)再次調(diào)節(jié)污水pH值至6 - 7，維持1分鐘；
[0025] 7)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為5:5的絮凝劑，浮選；
[0026] 8)對步驟7處理后的污水，采用小型或超小型設(shè)備進(jìn)行深度處理。
[0027] 還包括在上述步驟7和步驟8之間增加以下步驟：
[0028] 9)回調(diào)污水pH值至7 - 8，維持1分鐘；
[0029] 10)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為5:5的絮凝劑，進(jìn)行三級浮選。
[0030] 所述步驟8的深度處理包括采用MBR、Ti02多功能膜或超小型R0。
[0031]若需處理污水本身是酸性，pH值在4以下時，則：
[0032] 11)上調(diào)污水pH值，使調(diào)制的pH值與浮選物質(zhì)OH反應(yīng)后，表面電荷仍然為正值與中 性臨界點之間；
[0033] 12)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為7:3的絮凝劑，調(diào)漿30秒鐘，浮選。
[0034]所述步驟5和步驟7的浮選方法為：
[0035]將已通過pH調(diào)節(jié)和添加絮凝劑后的污水，送入浮選柱的多孔管的內(nèi)側(cè)，并形成一 流體層，流體層的運動方向是沿多孔管的內(nèi)側(cè)，有旋轉(zhuǎn)運動，旋流運動會產(chǎn)生微弱的離心 力;污水中的所有微粒、絮凝團等，由于比重略大于流體，在這微弱的離心力作用下，在運動 中被推至旋流層的外側(cè)、多孔管的內(nèi)側(cè)位置，同時又隨流體有等速的旋流；
[0036] 由進(jìn)氣管引入的空氣，在空氣層均勻分布后，通過多孔管的孔隙，進(jìn)入到多孔管的 內(nèi)測，隨即遇到旋流的污水;旋流的污水將剛剛出現(xiàn)的氣體剪切成無數(shù)的小氣泡；
[0037] 污水中的所有微粒、絮凝團在旋流運動造成的微弱離心力作用下，沿旋流層的外 偵叭多孔管的內(nèi)側(cè)位置運動，同時又隨流體有等速的旋流;這些微粒、絮凝團就在多孔管的 內(nèi)側(cè)位置與剛剛由流體剪切形成的小氣泡發(fā)生碰撞；
[0038] 微粒、絮凝團與小氣泡發(fā)生碰撞后，形成結(jié)合體;結(jié)合體的比重，小于流體，結(jié)合體 的離心力低于流體;在旋流運動下，被流體推至旋流層的內(nèi)側(cè)，即空氣柱的接壤處，空出位 置，新鮮氣泡的產(chǎn)生、剩余微粒和絮凝團與小氣泡的碰撞和結(jié)合、周而復(fù)始。
[0039] 所述浮選柱產(chǎn)生的絮凝團/氣泡結(jié)合體，以及全部液體，從浮選柱排放出來后，直 接放在浮選分離槽中的液體上端，由于絮凝團/氣泡結(jié)合體整體的比重小于液體，故排放出 來到浮選分離槽中后，絮凝團/氣泡結(jié)合體漂浮在浮選分離槽液體的上部，形成大面積的絮 凝團，去除所述絮凝團；
[0040] 浮選分離槽中去除了絮凝團的液體，從槽底部進(jìn)入出液通道，液體從出液通道排 放流出浮選分離槽，一級浮選分離至此完成。
[0041] 所述浮選分離槽中液體向下的流動速度Vl小于浮選柱中產(chǎn)生的小氣泡具有的直 徑在液體中的上升速度V2，使絮凝團有效滯留在浮選分離槽中液體的頂部。
[0042] 所述浮選分離槽中出液通道中液體向上流動的速度V3大于絮凝團在非氣泡結(jié)合 條件下的下沉速度V4。
[0043] 一種用于處理上述污水的絮凝浮選設(shè)備，包括:栗、浮選柱和浮選槽;所述浮選柱 包括中空的外套管，所述外套管一側(cè)形成有進(jìn)氣管;外套管內(nèi)安裝有多孔管;所述多孔管的 外壁與外套管的內(nèi)壁之間形成有空氣層；已完成PH調(diào)節(jié)、絮凝劑添加等步驟的液體通過栗 輸送進(jìn)浮選柱，所述浮選柱的下方連接有浮選槽，浮選柱下方流出的液體直接排放到浮選 槽所含的液體頂部。
[0044]所述多孔管的孔隙率為40-60%，多孔管的平均孔徑為30微米;所述多孔管的材料 為高密度聚乙烯。
[0045] 本發(fā)明的有益效果是：由于選用穩(wěn)定性破壞劑、絮凝劑、差值浮選各pH值，完成對 懸浮狀的微粒，離子狀的其他物質(zhì)，以及水中的化學(xué)有機物三者都形成捕捉作用并產(chǎn)生疏 水性的絮團，并通過小型的且與絮凝方式匹配的氣浮裝置，去除污水中的絕大部分懸浮物 和溶解狀態(tài)的無機物，以及大部分溶解狀態(tài)的化學(xué)有機物；由于污水中的極大部分污染物 已被該特殊絮凝方式去除，其他配套處理工藝的設(shè)備可以減小，處理時間可以縮短，最終達(dá) 到將現(xiàn)有的占地最小化，運營成本極低的集裝箱式的處理設(shè)施。
【附圖說明】
[0046] 圖1是現(xiàn)有DAF工作示意圖；
[0047] 圖2是本發(fā)明浮選設(shè)備中浮選柱的剖面示意圖；
[0048] 圖3是本發(fā)明浮選設(shè)備中浮選柱的立體示意圖；
[0049] 圖4是本發(fā)明浮選設(shè)備中從浮選棒中產(chǎn)生的絮團/氣泡結(jié)合體進(jìn)入浮選槽后的液 體流向示意圖。
[0050] 圖中：
[00511 1.進(jìn)氣管 2.外套管 3.空氣層 4.多孔管
[0052] 5.小氣泡 6.流體層 7.空氣柱。
【具體實施方式】
[0053]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：
[0054] 本發(fā)明的絮凝方法為：
[0055] 1)選用適用的穩(wěn)定性破壞劑、絮凝劑、差值浮選各pH值，再綜合這3點的交叉作用， 完成既對懸浮狀的微粒，又對離子狀的其他物質(zhì)，再對水中的化學(xué)有機物三者都形成捕捉 作用并產(chǎn)生疏水性的絮團；
[0056] 2)之后再配之以專為該絮凝方式匹配的特殊氣浮裝置，取代傳統(tǒng)的、效率底下、龐 大、占地的氣浮機，達(dá)到在絮凝浮選這一階段，可以去除污水中的絕大部分懸浮物和溶解狀 態(tài)的無機物，以及大部分溶解狀態(tài)的化學(xué)有機物；
[0057] 3)經(jīng)過該特殊絮凝方式處理后排放出來的污水，雖然仍需其他工藝進(jìn)行處理，但 由于污水中的極大部分污染物已被該特殊絮凝方式去除，其他配套處理工藝的設(shè)備可以減 小，處理時間可以縮短，最終達(dá)到將現(xiàn)有的占地(土地、廠房，各種調(diào)節(jié)、沉淀池，氨氮吹脫塔 等等），耗時，投資大，運營時單位(噸)處理成本高的污水處理廠，替換為占地面積極小，運 營成本極低的集裝箱式的處理設(shè)施。
[0058]本發(fā)明的基本理論依據(jù)為：
[0059] 1)液體中表面為正電位的微粒(懸浮物)或離子(溶解物），在特定條件下，可被完 全被陽性的捕捉劑捕捉后形成接觸角較大的表面或絮凝團，由于其具有較大接觸角，從而 為氣泡的附著和浮選創(chuàng)造了有利條件；
[0060] 2)對于非懸浮狀的化學(xué)有機物，只要在水中能與Η+0Η-或其他離子物質(zhì)反應(yīng)，就一 定能找到能與其反應(yīng)、結(jié)合的活化物質(zhì)及活化條件，為陽性的捕捉劑捕捉奠定基礎(chǔ)；
[0061 ] 3)在水中不與Η+0Η-反應(yīng)的化學(xué)有機物，都可以很容易的通過吹脫方式去除；
[0062] 4)據(jù)此，只要將1)和2)兩點綜合考慮，就可以做到即對懸浮狀的微粒，又對離子 狀的其他物質(zhì)，再對水中的化學(xué)有機物三者都形成的捕捉條件；
[0063] 5)同時，在絮凝浮選設(shè)備的設(shè)計上，只需將同一設(shè)備設(shè)計得能容納很高的氣、液比 (50-100)以上，在水中不與Η+0Η-反應(yīng)的化學(xué)有機物，在浮選的同時可以被吹脫去除。
[0064]本發(fā)明污水的處理方法，包括以下步驟：
[0065] 1)對浮選之前的污水進(jìn)行格柵和粗濾處理；
[0066] 2)降低污水pH值至4以下，確保被浮選物質(zhì)表面電荷為正值；
[0067] 3)添加3價陽離子金屬離子物質(zhì)，例如Fe+3,調(diào)漿1分鐘；
[0068] 4)上調(diào)pH至5-6;調(diào)漿1分鐘；
[0069] 5)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為7:3的絮凝劑，調(diào)漿30秒鐘，浮選；
[0070] 6)再次調(diào)節(jié)污水pH值至6 - 7，維持1分鐘；
[0071] 7)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為5:5的絮凝劑，浮選；
[0072] 8)回調(diào)污水pH值至7 · 5，維持1分鐘；
[0073] 9)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為5:5的絮凝劑，劑量為IOmg絮凝劑/1污水， 調(diào)漿30秒鐘，三級浮選；
[0074] 10)對步驟7之后污水采用小型或超小型MBR深度處理、Ti02多功能膜或超小型RO 處理。
[0075] 值得指出的是，若需處理污水本身是酸性，pH值在4以下時，則：
[0076] 11)上調(diào)污水pH值，確保調(diào)制的pH值與浮選物質(zhì)OH反應(yīng)后，表面電荷仍然為正值與 中性臨界點之間；
[0077] 12)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為7:3的絮凝劑，調(diào)漿30秒鐘，浮選。
[0078] 浮選方法通過絮凝浮選設(shè)備來實現(xiàn)：
[0079] 如圖2和圖3所示，污水的絮凝浮選設(shè)備包括栗、浮選柱和浮選槽;所述浮選柱包括 中空的外套管，所述外套管一側(cè)形成有進(jìn)氣管1;外套管2內(nèi)安裝有多孔管4;所述多孔管4的 外壁與外套管2的內(nèi)壁之間形成有空氣層3;已完成pH調(diào)節(jié)、絮凝劑添加等步驟的液體通過 栗輸送進(jìn)浮選柱，所述浮選柱的下方連接有浮選槽，浮選柱下方流出的液體直接排放到浮 選槽所含的液體頂部。所述多孔管的孔隙率為40-60%，多孔管的平均孔徑為30微米;所述 多孔管4的材料為高密度聚乙烯。
[0080] 經(jīng)過添加合適的穩(wěn)定性破壞劑、各種pH調(diào)節(jié)、絮凝劑之后的污水送入內(nèi)空氣柱7和 多孔管4之間所形成的空間內(nèi)，在多孔管的內(nèi)側(cè)形成一個旋轉(zhuǎn)的流體層6。
[0081] 流體層沿多孔管的內(nèi)側(cè)有旋轉(zhuǎn)運動A，旋流運動會產(chǎn)生微弱的離心力;污水中的所 有微粒、絮凝團等的離心力大于流體的離心力，在運動中被推至旋流層的外側(cè)、多孔管的內(nèi) 側(cè)側(cè)壁的位置B，同時又隨流體有等速的旋流。
[0082] 由進(jìn)氣管1引入的空氣，在空氣層3均勻分布后，通過多孔管的孔隙，進(jìn)入到多孔管 的內(nèi)測，隨即遇到旋流的污水;旋流的污水將剛剛出現(xiàn)的氣體剪切成無數(shù)的小氣泡5;剪切 出的小氣泡，根據(jù)流體力學(xué)的計算可知，剪切出的小氣泡，直徑恰恰與多孔管的孔徑相同， 即30微米。
[0083] 由于污水中的所有微粒、絮凝團在旋流運動造成的微弱離心力作用下，沿旋流層 的外側(cè)、多孔管的內(nèi)側(cè)位置運動，同時又隨流體有等速的旋流。這樣，這些微粒、絮凝團就在 多孔管的內(nèi)側(cè)位置與剛剛由流體剪切形成的小氣泡發(fā)生碰撞，形成結(jié)合體C。結(jié)合體的比 重，低于流體，結(jié)合體的離心力低于流體。在旋流運動下，被流體推至旋流層的內(nèi)側(cè)，即空氣 柱與液體層的接壤處，然后被帶走，空出位置，新鮮氣泡的產(chǎn)生、剩余微粒和絮凝團與小氣 泡的碰撞和結(jié)合、推出就周而復(fù)始的進(jìn)行。該浮選效率，是傳統(tǒng)的DAF遠(yuǎn)遠(yuǎn)望塵莫及的。在這 樣的浮選效率下，設(shè)備可以做得很小很小。
[0084] 如圖4所示，浮選分離槽，是由液體E所占據(jù)。經(jīng)過浮選柱處理后，所有的液體，包括 液體中含有的用上述方法產(chǎn)生的絮凝團/氣泡結(jié)合體，全部排放到浮選分離槽液體的頂端。
[0085] 由于氣泡附著的原因，絮凝團/氣泡結(jié)合體整體的比重小于液體，故排放出來后， 絮凝團/氣泡結(jié)合體漂浮在浮選分離槽液體的頂端，形成大面積的絮凝團，該絮凝團可被其 他方式如刮渣機去除;浮選分離槽中的液體向下流動，從槽底部進(jìn)入出液通道D，再從出液 通道排放流出浮選分離槽，一級浮選分離至此完成。
[0086] 需要說明的是：
[0087] 熟知污水浮選處理技術(shù)的工程師們，可從上面的描述中，看出本發(fā)明專利中，雖然 用了浮選分離一詞，但本發(fā)明與傳統(tǒng)的浮選分離實質(zhì)是完全兩種不同的方式及概念。如圖1 所示，在傳統(tǒng)的浮選分離槽中，氣泡在由浮選槽的底部逐步上浮的過程中，與絮凝團碰撞、 結(jié)合并共同上浮到選槽頂部，然后再由其他機械裝置如刮板將絮凝團與水分開，本發(fā)明的 方法，是將已經(jīng)碰撞、結(jié)合的結(jié)合體直接放在液體表面，然后再由其他機械裝置如刮板將絮 凝團與水分開。
[0088] 根據(jù)物料平衡常識，在單位時間內(nèi)，直接排放到浮選分離槽頂端的液體量，減去由 其他機械裝置如刮板將絮凝團與水分開時帶走的絮凝團/液體量(未表達(dá)），就是處理排放 量。
[0089] 在浮選槽中，箭頭F所代表的是液體向下流動的量，除以浮選槽的寬度乘以浮選分 離槽縱向長度(未表達(dá))組成平面所得到的液體向下流動的速度為VI;在浮選柱中產(chǎn)生的小 氣泡具有的直徑在液體中的上升速度為V2;
[0090] 則必須 V1〈V2
[0091] 這樣才能保障本發(fā)明工藝方案形成的絮凝團有效的滯留在浮選分離槽中液體的 頂部。
[0092] 再有:浮選槽中的出液通道D中，一級浮選排除的液體量除以了出液通道的寬度乘 以浮選分離槽縱向長度(未表達(dá))組成平面所得到的液體向上流動的速度為V3;絮凝團在非 氣泡結(jié)合條件下，在水中的沉降速度為V4;
[0093] 則必須 V3>V2
[0094] 這樣，所形成的絮凝團，由于偶發(fā)原因，在浮選柱中未與氣泡形成結(jié)合體時，依然 可以沿排放水流出，進(jìn)入下一級浮選，而不會滯留在浮選槽底部。
[0095]實施例1:高濃度氨氮廢水的處理
[0096]氨氮作為一種污染源，廣泛存在于許多污水中，傳統(tǒng)的處理是要么外加碳源和改 變污水堿度，通過生化或硝化和反硝化處理，要么利用氨離子(NH4+)與游離氨(NH3)之間的 平衡反應(yīng)，調(diào)高污水pH值，將游離氨吹脫（stripping)，最終由平衡反應(yīng)NH4++0H--NH3+H20 右移去除氨離子。至于其他的化學(xué)沉淀法、離子交換法、電滲析法、折點氯化法等處理方法， 成本更高。
[0097]本發(fā)明的處理與傳統(tǒng)方法完全相反，步驟為，
[0098] 1)首先降低污水pH值至4以下，確保平衡反應(yīng)左移，消除游離氨，生成氨離子；
[0099] 2)添加 Fe+3離子，調(diào)漿1分鐘；
[0100] 3)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為7:3的絮凝劑，調(diào)漿30秒鐘，浮選；
[0101] 4)調(diào)節(jié)污水pH值至6.5并維持1分鐘；
[0102 ] 5)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為5:5的絮凝劑，浮選即可。
[0103] 其他具體數(shù)據(jù)為：
[0104] 污水： 絲網(wǎng)印染廠高濃度廢水
[0105] 主體污染物： 氨氮(900mg/l)
[0106] 其他污染物： TSS(600mg/l)，Cu(150mg/l)，0&G(250mg/l)
[0107] 處理工藝： 2級浮選
[0108] 處理規(guī)模： 3.4噸/時
[0109] 全部設(shè)備占地面積：30平方米(含各種調(diào)漿罐、配料罐需求）
[0110] 設(shè)備最高點： 2.5米
[0111] 第一級浮選： 2價陰離子物質(zhì)添加量>900mg/l
[0112] 3價陽離子物質(zhì)添加量30mg/l
[0113] 絮凝劑添加量20mg/l
[0114] 浮選氣液比（立方米氣:立方米液=20:1)
[0115] 浮選槽固/液分離水力停留時間3分鐘
[0116]第二級浮選： 絮凝劑添加量l〇mg/l
[0117 ] 浮選氣液比（立方米氣:立方米液=IO: I)
[0118] 浮選槽固/液分離水力停留時間5分鐘
[0119] 排放水結(jié)果：
[0120] 主體污染物： 氨氮(30mg/l)
[0121] 其他污染物： TSS(20mg/l)，Cu(1.5mg/l)，0&G(10mg/l)
[0122] 熟知污水浮選處理的技術(shù)的工程師們，可從上面的參數(shù)中，推測出該浮選設(shè)備的 效率。
[0123] 實施例2: -種高濃度金屬離子及化學(xué)有機物廢水的處理
[0124] 該廢水的特點為：
[0125] 1)絕大部分污染物在液體中是以離子/溶解狀態(tài)出現(xiàn)，按常規(guī)總懸浮物的分析方 法，污水的總懸浮物僅為244mg/l，然而，離子/溶解狀態(tài)的污染物，含量高達(dá)1萬mg/1以上；
[0126] 2 )B0D/C0D僅為0.1左右，無法生化處理，某單位采用MBR方式研發(fā)處理，耗時半年， 許多次實驗結(jié)果均失?。?br>[0127] 3)污水廠家不知化學(xué)有機物的具體種類及組分，用傳統(tǒng)吹脫法在pH9條件下吹脫， 無效，應(yīng)絕大部分屬于亨利常數(shù)極低的非揮發(fā)性有機物，或離子狀態(tài)的化學(xué)有機物；
[0128] 4)某研發(fā)單位嘗試先用絮凝方法預(yù)處理處理，然后再采用傳統(tǒng)其他配套工藝，但 傳統(tǒng)絮凝所得為無法分離、過濾的漿狀物質(zhì)。
[0129] 通過對污水的其他分析，發(fā)現(xiàn)其含有大量的金屬陽離子，據(jù)此只需：
[0130] 1)條件控制得當(dāng)，污水中表面為正電位的金屬陽離子，可被完全被陽性的捕捉劑 捕捉后形成接觸角較大的表面或絮凝團；
[0131] 2)對于非懸浮狀的化學(xué)有機物，只要條件1)控制得當(dāng)，其也能在水中被這些金屬 陽離子活化，也可被陽性的捕捉劑捕捉；
[0132] 3)此外，通過對污水的分析，發(fā)現(xiàn)金屬陽離子主要為二價銅離子，二價鎳離子，二 價鋅離子，二價鉛離子。根據(jù)這4種金屬陽離子在水中的Eh-pH圖，我們可以很容易的判定出 既對懸浮狀的微粒，又對離子狀的金屬物質(zhì)，再對水中的化學(xué)有機物三者都形成的捕捉條 件。
[0133]本發(fā)明的處理步驟為：
[0134] 1)首先降低污水pH值至4以下，調(diào)漿2分鐘；
[0135] 2)回調(diào)污水pH值至4;維持1分鐘；
[0136] 3)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為7:3的絮凝劑，劑量為15mg絮凝劑/升污水， 調(diào)漿30秒鐘，浮選；
[0137] 4)回調(diào)污水pH至6.3,維持1分鐘
[0138] 5)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為7:3的絮凝劑，劑量為15mg絮凝劑/升污水， 調(diào)漿30秒鐘，浮選；
[0139] 6)回調(diào)污水pH值至7 · 5，維持1分鐘；
[0140] 7)添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為5:5的絮凝劑，劑量為IOmg絮凝劑/升污水， 調(diào)漿30秒鐘，浮選；
[0141] 處理設(shè)備總占地面積為10.8平方米，總高度2米，處理能力為3.4噸/時。下面為幾 次取樣分析平均結(jié)果：
[0142] Cu Ni Zn Pb COD BOD 總懸浮物 廢水（mg/1) 1890 730 83 10 11000 1280 244 處理排放(mg/1) 0.:2 0.3 0.1 BQL 700 950 BQL 去除率（％) 99.99 99.9 99.9 100 93.6 25.8： 100
[0143] 注:BQL-低于可定量檢測值。
[0144] 處理排放的水，B0D/C0D比值極高，可生化處理性好，再配套的其他處理工藝的設(shè) 備可以減小，處理時間可以縮短，最終達(dá)到將現(xiàn)有的占地(土地、廠房，各種調(diào)節(jié)、沉淀池，氨 氮吹脫塔等等），耗時，投資大，運營時單位(噸)處理成本高的污水處理廠，替換為占地面積 極小，運營成本極低的集裝箱式的處理設(shè)施。
[0145] 根據(jù)上面所舉例子的處理效果，我們可以通過推算來考證該配套方案的可行性。
[0146] 如污水的主要污染物為(mg/1)(其余的如懸浮物等對此推算影響不大）：
[0147] COD BOD NH3-N
[0148] 30000 3000 2500
[0149] 采用了前述的處理方法，設(shè)C0D，B0D，NH3-N的去除率分別為85%，40%，50%，則選 擇性絮凝工藝排放水的污染物濃度可為：
[0150] COD BOD NH3-N
[0151] 4500 1800 1250
[0152] 對于這樣組分的污水，多家MBR設(shè)備廠家均表態(tài)，其設(shè)備可以去除90 %的COD，93 % 的BOD及90%的NH3-N，并且設(shè)備可以小型化，則經(jīng)過MBR處理后排放水的污染物濃度可為：
[0153] COD BOD NH3-N
[0154] 450 126 125
[0155] 對于經(jīng)過MBR處理后排放水的污染物濃度為上面所列值的污水，可采用具有光催 化氧化功能的Ti02納米膜進(jìn)行末端處理。遠(yuǎn)在1972年，人們就發(fā)現(xiàn)，η型半導(dǎo)體材料Ti02受 到波長小于或等于387.5nm的光（紫外光）照射時，價帶的電子就會獲得光子的能量而越前 至導(dǎo)帶，形成光生電子(e_)和光生空穴(h+)，空穴h+可氧化吸附于Ti02表面的有機物或把 吸附在Ti02表面的OH-和H20分子氧化成· OH自由基，
[0156] 即（h+)+0H_- · OH · OH自由基的氧化能力是水體中存在的氧化劑中最強的，能氧 化水中絕大部分的有機物及無機污染物，將其礦化為無機小分子、C02和H20等無害物質(zhì)。隨 著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，Ti02光催化氧化到目前最終取得了一些實質(zhì)上的進(jìn)展。除了以玻 璃為載體的用于光催化氧化作用的薄膜外，目前國內(nèi)外報道有將其他物質(zhì)作為載體，將 Ti02生產(chǎn)為集過濾、光催化氧化降解為一體的NF膜，并且，對于濃度較低的污水，集過濾、光 催化氧化降解為一體的Ti02NF膜對COD，BOD，NH3-N的去除率可以保持在80 %以上并可達(dá)到 4噸水/平方米膜的水通量，這樣，對于經(jīng)過MBR處理后排放水的污染物濃度為上面值的污 水，采用具有光催化氧化功能的Ti02納米膜進(jìn)行末端處理排放水的污染物濃度可為：
[0157] COD BOD NH3-N
[0158] 90 25 25
[0159] 注意到本推算給出的初始污水主要污染物的成分值，就是國內(nèi)目前許多生活垃圾 填埋場產(chǎn)生的滲濾液的成分值，而推算給出的末端處理排放水的各污染物濃度值，均低于 GB16889-2008規(guī)定的生活垃圾填埋場滲濾液處理的排放值(COD 100，B0D 30，NH3-N25)。就 此，本發(fā)明所建議的高難度污水的簡化處理方法及設(shè)備配套組成工藝之一的方案為：
[0160]
[0161] 注意到也只有采用本發(fā)明的前端設(shè)備及其工藝方案，Ti02光催化氧化膜處理高難 度廢水也真正才能得到應(yīng)用。國內(nèi)外的許多研究都發(fā)現(xiàn)，Ti02光催化氧化膜在處理許多有 機物廢水已展現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢，但對污水含金屬離子的有機廢水處理時，效率會迅速衰 減，膜會損害并不能恢復(fù)。原因很簡單，在空穴(h+)把吸附在Ti02表面的OH-和H20分子氧化 成· OH自由基的同時，光生電子(e_)會將廢水中的金屬離子還原生成金屬，還原生成的金 屬會迅速附著在Ti02的表面而導(dǎo)致形成光生電子(e_)和光生空穴(h+)反應(yīng)終止，即膜的不 可逆損害。從實例中可以看出，采用了本發(fā)明的前端設(shè)備及工藝方案，污水中的所有金屬離 子都可以去除，為Ti02光催化氧化膜處理在高難度廢水的處理奠定關(guān)鍵的基礎(chǔ)。
[0162] 對于初始污染組分低于上面所假設(shè)的主要污染物濃度的污水處理，或?qū)ε欧潘?對鹽分有要求時，本發(fā)明所建議的高難度污水的簡化處理方法及設(shè)備配套組成工藝另一方 案為：
[0163]
【主權(quán)項】
1. 一種污水的處理方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 對浮選之前的污水進(jìn)行格柵和粗濾處理； 2) 首先降低污水pH值至4以下，確保被浮選物質(zhì)表面電荷為正值； 3) 添加3價陽離子金屬離子物質(zhì)，調(diào)漿1分鐘； 4) 上調(diào)pH至5-6; 5) 添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為7:3的絮凝劑，調(diào)漿30秒鐘，浮選； 6) 再次調(diào)節(jié)污水pH值至6 - 7，維持1分鐘； 7) 添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為5:5的絮凝劑，浮選； 8) 對步驟7處理后的污水，采用小型或超小型設(shè)備進(jìn)行深度處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水的處理方法，其特征在于，還包括在上述步驟7和步驟8之 間增加以下步驟： 9) 回調(diào)污水pH值至7 - 8，維持1分鐘； 10) 添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為5:5的絮凝劑，進(jìn)行三級浮選。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水的處理方法，其特征在于，所述步驟8的深度處理包括采 用MBR、Ti02多功能膜或超小型RO。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水的處理方法，其特征在于，若經(jīng)步驟1處理后的污水本身 是酸性，即pH值在4以下時，則： 11) 上調(diào)污水pH值，使調(diào)制的pH值與浮選物質(zhì)OH反應(yīng)后，表面電荷仍然為正值與中性臨 界點之間； 12) 添加正電位功能團：負(fù)電位功能團為7:3的絮凝劑，調(diào)漿30秒鐘，浮選。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水的處理方法，其特征在于，所述步驟5和步驟7的浮選方法 為： 將已通過pH調(diào)節(jié)和添加絮凝劑后的污水，送入浮選柱的多孔管的內(nèi)側(cè)，并形成一流體 層，流體層的運動方向是沿多孔管的內(nèi)側(cè)，有旋轉(zhuǎn)運動，旋流運動會產(chǎn)生微弱的離心力;污 水中的所有微粒、絮凝團等，由于比重略大于流體，在這微弱的離心力作用下，在運動中被 推至旋流層的外側(cè)、多孔管的內(nèi)側(cè)位置，同時又隨流體有等速的旋流； 由進(jìn)氣管引入的空氣，在空氣層均勻分布后，通過多孔管的孔隙，進(jìn)入到多孔管的內(nèi) 測，隨即遇到旋流的污水;旋流的污水將剛剛出現(xiàn)的氣體剪切成無數(shù)的小氣泡； 污水中的所有微粒、絮凝團在旋流運動造成的微弱離心力作用下，沿旋流層的外側(cè)、多 孔管的內(nèi)側(cè)位置運動，同時又隨流體有等速的旋流;這些微粒、絮凝團就在多孔管的內(nèi)側(cè)位 置與剛剛由流體剪切形成的小氣泡發(fā)生碰撞； 微粒、絮凝團與小氣泡發(fā)生碰撞后，形成結(jié)合體;結(jié)合體的比重，小于流體，結(jié)合體的離 心力低于流體;在旋流運動下，被流體推至旋流層的內(nèi)側(cè)，即空氣柱的接壤處，空出位置，新 鮮氣泡的產(chǎn)生、剩余微粒和絮凝團與小氣泡的碰撞和結(jié)合、周而復(fù)始。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水的處理方法，其特征在于，所述浮選柱產(chǎn)生的絮凝團/氣 泡結(jié)合體，以及全部液體，從浮選柱排放出來后，直接放在浮選分離槽中的液體上端，由于 絮凝團/氣泡結(jié)合體整體的比重小于液體，故排放出來到浮選分離槽中后，絮凝團/氣泡結(jié) 合體漂浮在浮選分離槽液體的上部，形成大面積的絮凝團，去除所述絮凝團； 浮選分離槽中去除了絮凝團的液體，從槽底部進(jìn)入出液通道，液體從出液通道排放流 出浮選分離槽，一級浮選分離至此完成。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水的處理方法，其特征在于，所述浮選分離槽中液體向下的 流動速度VI小于浮選柱中產(chǎn)生的小氣泡具有的直徑在液體中的上升速度V2,使絮凝團有效 滯留在浮選分離槽中液體的頂部。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水的處理方法，其特征在于，所述浮選分離槽中出液通道中 液體向上流動的速度V3大于絮凝團在非氣泡結(jié)合條件下的下沉速度V4。9. 一種用于處理上述污水的絮凝浮選設(shè)備，其特征在于，包括:栗、浮選柱和浮選槽;所 述浮選柱包括中空的外套管，所述外套管一側(cè)形成有進(jìn)氣管;外套管內(nèi)安裝有多孔管;所述 多孔管的外壁與外套管的內(nèi)壁之間形成有空氣層；已完成pH調(diào)節(jié)、絮凝劑添加等步驟的液 體通過栗輸送進(jìn)浮選柱，所述浮選柱的下方連接有浮選槽，浮選柱下方流出的液體直接排 放到浮選槽所含的液體頂部。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的污水的絮凝浮選設(shè)備，其特征在于，所述多孔管的孔隙率為 40-60%，多孔管的平均孔徑為30微米;所述多孔管的材料為高密度聚乙烯。
【文檔編號】C02F1/52GK106007222SQ201610559161
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月15日
【發(fā)明人】孫雅潔
【申請人】孫雅潔