本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种重介质混凝沉淀水处理方法。
背景技术：
重介质混凝沉淀是近几年在国内水处理行业正被广泛采用的一种极速混凝沉淀技术，在投加混凝剂之后，其通过投加重介质颗粒(惰性高密度微颗粒)作为絮凝核，增加废水中的悬浮物浓度，加速絮体形成，同时，由于重介质颗粒压载或加重作用，大大加速了沉淀过程，以提高对水中浊度的去除效果。目前，重介质颗粒分磁粉和非磁粉，应用磁粉的简称磁混凝沉淀工艺，应用非磁粉的为微砂混凝沉淀工艺。与传统的混凝沉淀工艺相比，这类混凝沉淀工艺具有处理速度快，效率高、占地面积小、投资省等特点。
研究发现，在水处理过程中投加混凝剂后，因混凝剂阳离子的水解作用，待处理废水的碱度及ph值略有下降。水处理过程中的ph是一重要的条件，当如果待处理废水的碱度不足，则可能导致ph值大幅度下降，造成混凝条件的恶化，影响混凝效果。因而，有效合理的控制混凝过程的ph值，可以提高混凝效果，保证水质。然而，目前的磁混凝沉淀工艺和微砂混凝沉淀工艺，都无法调节水的酸碱度。
在现有的水处理工艺中，一般是通过在投加混凝剂之后额外投加烧碱、石灰来调整待处理废水的碱度。但是，烧碱、石灰的碱性较为强烈，容易导致待处理废水碱度过高，碱度过高亦会影响混凝效果，使得后期还需要投加酸降低碱度，操作繁琐，不容易控制；而且，需要额外配备相应的投加系统，同时，烧碱价格较为昂贵，处理成本较高。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种重介质混凝沉淀水处理方法，旨在解决现有技术不容易控制待处理废水的碱度，操作繁琐，以及处理成本高等技术问题。
本发明提供了一种重介质混凝沉淀水处理方法，包括：
a)将废水与混凝剂混合，进行第一搅拌，得到第一混合物；
b)在所述第一混合物中加入重介质颗粒，进行第二搅拌，得到第二混合物，所述第二混合物中形成以重介质颗粒为核心的絮体；
c)在所述第二混合物中加入所述絮凝剂，进行第三搅拌，所述絮体进一步生长，得到第三混合物；
d)将所述第三混合物进行熟化，所述絮体继续增大；然后，采用斜管沉淀法或者斜板沉淀法沉淀所述絮体，收集沉淀物进行离心，分离污泥和所述重介质颗粒；
其中，所述重介质颗粒为碳酸钙；
所述第一搅拌和第二搅拌的能量密度大于所述第三搅拌的能量密度。
与现有技术相比，本发明在混凝沉降水处理工艺中采用碳酸钙作为重介质颗粒替代传统的磁粉和微砂。碳酸钙难溶于水溶液，只能电离出很少量的碳酸根离子，且碳酸根为弱酸根离子，其在水溶液中的水解程度很小，所以在碳酸钙投入水溶液之后，既能起到补充碱度的作用，又可防止待处理废水碱度过高。因而，本发明采用碳酸钙作为重介质颗粒，使其在作为絮凝核心作用的同时还可补充碱度，集絮凝沉降和碱度补充于一体，操作更为简便，降低处理成本。同时，本发明工艺优化，不仅在操作上更为简便，而且在混凝剂、碳酸钙和絮凝剂的综合作用下，结合搅拌的能量密度设置，使得本发明工艺水处理效果最佳。
具体实施方式
为了解决现有技术不容易控制待处理废水的碱度，操作繁琐，以及处理成本高等技术问题。本发明实施例提供了一种重介质混凝沉淀水处理方法，集絮凝沉降和碱度补充于一体，操作简单优化，且处理成本较低。
本发明的一种重介质混凝沉淀水处理方法，包括：
a)将废水与混凝剂混合，进行第一搅拌，得到第一混合物；
b)在第一混合物中加入重介质颗粒，进行第二搅拌，得到第二混合物，第二混合物中形成以重介质颗粒为核心的絮体；
c)在第二混合物中加入絮凝剂，进行第三搅拌，絮体进一步生长，得到第三混合物；
d)将第三混合物进行熟化，絮体继续增大；然后，采用斜管沉淀法或者斜板沉淀法沉淀絮体，收集沉淀物进行离心，分离污泥和重介质颗粒；
其中，重介质颗粒为碳酸钙；
第一搅拌和第二搅拌的能量密度大于第三搅拌的能量密度。
在上述技术方案中，本发明采用碳酸钙作为重介质颗粒替代传统的磁粉和微砂。碳酸钙难溶于水溶液，只能电离出很少量的碳酸根离子，且碳酸根为弱酸根离子，其在水溶液中的水解程度很小，所以在碳酸钙投入水溶液之后，既能起到补充碱度的作用，又可防止待处理废水碱度过高。因而，本发明采用碳酸钙作为重介质颗粒，使其在作为絮凝核心的同时还可补充碱度，集絮凝沉降和碱度补充于一体，操作更为简便。
碳酸钙来源较为广泛，价格经济，且其污泥量较低，后期回收处理过程简化，节约水处理成本。
在本发明实施例中，碳酸钙的工作浓度优选为1000～5000mg/l，更优选为3000～5000mg/l。当浓度低于1000mg/l时，其絮凝沉降速度较慢，且碱度补充效果较差；当浓度高于5000mg/l时，容易发生重介质颗粒沉积，对搅拌设备的要求较高，且可能导致待处理废水的碱度略高，影响水处理效果。经实验结果检测，当碳酸钙的工作浓度为1000～5000mg/l时，ph稳定在6～9之间，水净化处理的效果最佳。
在本发明实施例中，上述碳酸钙的粒径为50～200目。当碳酸钙的粒径小于50目，粒径过小，使其来不及发挥其絮凝核心的作用即被水流带走，水处理效果较差；当碳酸钙的粒径大于200目，碳酸钙在水中的沉降速度过快，絮凝效果较差，且其粒径可能大于泵的管径，不利于输送。
在本发明实施例中，上述混合包括：将废水与混凝剂混合，废水中加入混凝剂时，废水中的胶体脱稳并发生聚集。其中，混凝剂的工作浓度优选为30～100mg/l，混凝剂的工作浓度低于30mg/l，混凝效果变差；混凝剂的工作浓度高于100mg/l，会造成混凝剂浪费并且影响水质碱度。
进一步的，本发明实施例的混凝剂优选为铝盐或铁盐，更优选为三氯化铁或pac(聚合氯化铝)、硫酸铁、硫酸铝、聚合硫酸铁或明矾。
在本发明实施例中，絮凝包括：加入絮凝剂，絮凝剂的工作浓度为0.3～1.5mg/l。当絮凝剂的工作浓度低于0.3mg/l时，絮凝效果变差；当絮凝剂的工作浓度高于1.5mg/l时，会造成絮凝剂浪费。
进一步的，絮凝剂为阴离子高分子絮凝剂，优选为聚丙烯酰胺(pam)。
更进一步的，当絮凝剂分子量为1000万以上道尔顿时，其吸附架桥能力较强，可获得较佳的絮凝效果。
在本发明实施例中，第一搅拌和第二搅拌的能量密度优选为100～300w/m3。当在废水与混凝剂、碳酸钙混合的过程中，搅拌的能量密度低于100w/m3，搅拌速度过小，不利于废水与混凝剂、碳酸钙之间的混匀；当搅拌的能量密度大于300w/m3，搅拌速度过大，不利于絮体的形成。
在本发明实施例中，第三搅拌的能量密度为30～80w/m3。在加入絮凝剂后，絮体进一步生长，当搅拌的能量密度低于30w/m3，搅拌速度过小，不利于絮凝剂均匀分布于整个体系；当搅拌的能量密度大于80w/m3，搅拌速度过大，形成的絮体结构不稳定，不利于絮体的持续生长。
在本发明实施例中，上述重介质混凝沉淀水处理方法具体为：
a)将废水与混凝剂混合，以能量密度100～150w/m3进行第一搅拌，水力停留1～5min，得到第一混合物；混凝剂的工作浓度为50～90mg/l；
b)在第一混合物中加入碳酸钙，以能量密度100～150w/m3进行第二搅拌，水力停留1～5min，得到第二混合物，第二混合物中形成以碳酸钙为核心的絮体；碳酸钙的工作浓度为3000～5000mg/l；
c)在第二混合物中加入絮凝剂，以能量密度为30～100w/m3进行第三搅拌，水力停留8～15min，絮体进一步生长，得到第三混合物；絮凝剂的工作浓度为0.3～1.5mg/l；
d)将第三混合物进行熟化，絮体继续增大；然后，采用斜管沉淀法或者斜板沉淀法沉淀絮体，收集沉淀物进行离心，分离污泥和碳酸钙。
通过对本发明实施例的重介质混凝沉淀水处理方法的各条件参数进一步优化处理，经处理后的水质更优。
进一步的，步骤d)分离采用水力旋流器。水力旋流器，是利用离心力来加速矿粒沉降的分级设备，具有占地面积小、价格便宜、处理量大等优点。本发明实施例通过水力旋流器分离污泥和碳酸钙颗粒，便于对碳酸钙颗粒的回收利用，进一步节约了水处理成本。
经现场中试试验，本发明实施例采用碳酸钙作为重介质颗粒，其沉淀速度以及回收率与目前的磁、砂式混凝沉淀工艺接近；而且，能补充碱度30～300mg/l；同时，形成以碳酸钙为核的絮体还可在一定程度上吸附清除水中的腐殖质。
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供了一种重介质混凝沉淀水处理方法，包括：
1)将废水与混凝剂混合，进行第一搅拌3min，得到第一混合物；
2)在第一混合物中加入碳酸钙，进行第二搅拌3min，得到第二混合物，第二混合物中形成以重介质颗粒为核心的絮体；
3)在第二混合物中加入絮凝剂，进行第三搅拌8～10min，絮体进一步生长，得到第三混合物；
4)将第三混合物进行熟化，絮体继续增大；然后，采用斜管沉淀法或者斜板沉淀法沉淀絮体，收集沉淀物进行离心，分离污泥和重介质颗粒；
其中，第一搅拌和第二搅拌的能量密度大于第三搅拌的能量密度。
在本实施例中，碳酸钙的粒径为120目；在第二混合物中，碳酸钙的浓度为3000mg/l。
混凝剂选为pac，在第一混合物中，pac的浓度为70mg/l。
絮凝剂选为pam，在第三混合物中，絮凝剂的浓度为0.5mg/l。
在步骤1)中，第一搅拌的能量密度为100～150w/m3。
在步骤2)中，第二搅拌的能量密度为100～150w/m3。
在步骤3)中，第三搅拌的能量密度为30～60w/m3。
在步骤4)中，离心在水力旋流器中进行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。