专利名称：污水回用处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工业及生活废水的多级处理技术，具体涉及一种污水回用处理装置。
背景技术：
我国的污水再生利用工作已有了20年的历史，从“六五”到“八五”国家重大科技攻关，都将污水资源化项目列入计划，以工业废水和城市污水为水源，回用于工业冷却、洗涤、锅炉、市政杂用、景观河道等用途，取得了一大批先进的科研成果。可以说，污水的再利用在技术上已不成问题。目前国内已经实施的回用工程有以自身废水为水源再利用作工业用水的有贵州氧化铝厂(零排放)、湛江炼油厂等。以城市污水处理厂二级出水为水源再利用于工业的有大连污水回用示范工程，其再生水用于化工厂、煤气厂、电厂等，已运行十余年，另外还有太原化工厂、太原钢铁厂克拉玛依采油厂等，这些工厂以城市污水处理二级出水为水源，经过经济适当的再生处理，主要用于循环冷却补水。太原太化公司污水回用工程处理的也是城市污水，所不同的是其二级生化处理后接生物陶粒接触氧化，再经过滤后回用。但是由于最终处理后的COD较高，当废水回用于循环冷却水系统时，容易产生粘泥和腐蚀问题。虽然国家公布的污水回用设计规范推荐标准CFCS-93所列水质指标较宽，但实际上如果按照此标准操作，使用效果并不好。因为，如果污水前处理得不好，再依靠后续的工业生产加强管理来获得好的使用效果是很难的。因此，要根据实际情况采取不同的技术路线。
工业污水回用处理流程比城市污水处理流程长，一般采用二级生化处理—过滤—活性炭吸附—反渗透—回用于生产的流程。1969年在欧洲兴起后在日本成熟的一种新的污水处理工艺，即膜(超滤膜或微滤膜)生物反应器。此工艺适用于处理高浓度、易生化处理的污水以及生活污水。此工艺是活性污泥法的变种，膜的作用是代替生化处理系统中的二沉池进行泥水分离，由于膜的分离效率高，因此整个系统占地小。如果此工艺用于处理生活污水，其出水可以不经杀菌处理可直接回用于生活区的冲洗、绿化等用途，因此广泛应用于高级宾馆和高档社区的污水处理及回用。但该工艺对溶解性、难生物降解的有机、无机污染物不具备高的去除能力。另外，该工艺有膜易受污染、投资高等的问题。新加坡裕廊岛采用全膜过滤技术(超滤-反渗透)处理经过三级生化处理后的假定清净下水回用于工业成功后，又采用同样的工艺处理二级生化处理后石化工业污水，一年的试验结果表明，尽管采用美国陶氏抗污染膜，仍无法解决有机污染物对膜的污染问题。
国内有炼油厂将二级处理达标后的外排水经絮凝沉淀、过滤和杀菌处理后回用作循环冷却水补水，然后通过加大循环冷却水系统中水质稳定剂、杀菌剂等药剂的使用浓度，以确保循环冷却水系统能够稳定运行，但终因回用污水中有机物浓度高、细菌含量超标以及无机离子浓度过高引起循环水系统微生物粘泥、结垢等问题突出，导致循环水系统运行费用大大增加。经过调研发现，如果采取此工艺应因地、因水质而异，不能一概而论，对于南方低硬度、低腐蚀性、低含盐污水还可以考虑，对于高含盐污水回用就难以采取此类工艺。
生物接触氧化技术由于其经济实用、易于维护管理，在国内外污水的深度处理中得到广泛应用，曝气生物滤池(Biological Aerated Filter，BAF)借鉴了生物接触氧化反应器和深床过滤器的设计原理，省却了二沉池，占地面积小。反应区内存在着不同的好氧、缺氧区域，一些难以生物降解的有机物可进一步得到去除，炼油污水中含有一定浓度的氨氮，采用曝气生物滤池法，可在去除有机物的同时达到硝化的目的。
二级生化出水含有一定浓度的无机盐，在深度处理回用时要脱除部分无机盐，以满足回用水的要求。无论国内还是国外，常用的除盐方式主要有电渗析、反渗透和离子交换法。电渗析法容易结垢，占地面积较大，目前主要用于地下水处理，用于污水处理回用方面还未见报导。此外反渗透法使用膜，对进水水质要求极为严格，虽然除盐较为彻底，但存在膜的污染问题，而且能耗较高。离子交换法比较常用，但要消耗大量的酸、碱、盐等，存在二次污染，操作费用较高，易受来水污染。
采用电吸附法可以去除经生化处理的污水中盐、部分有机物。电吸附脱盐装置是利用带电电极表面吸附水中离子及带电荷粒子的现象，使水中溶解盐类及其它带电污染物在电极表面富集浓缩而实现部分脱盐的一种新型水处理技术。采用电吸附水处理模块，在电极上施加直流电压，特点是能耗低；运行经济可靠；无需再生剂；进水水质要求低；耐污染；灵活采用模块串、并联组合，满足不同处理水量和除盐率要求。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种污水回用处理装置，将二级生化处理过并达到国家一级排放标准的工业废水及生活废水处理后回用于工业循环水系统，特别适用于乙烯废水、生活污水、印染废水、纺织废水、炼油废水和其它石油化工废水。
本实用新型污水回用处理装置，其特征在于原水连接集水池一，集水池一连接曝气生物滤池，曝气生物滤池顶部出水连接集水池二，集水池二连接过滤器，过滤器过滤后的出水连接集水池三，过滤器与集水池三的连接管路上连接前杀菌剂投加管路，集水池三连接到电吸附脱盐装置，电吸附脱盐装置处理后的出水连接后杀菌剂投加管路，在连接管路上设置有进水泵。
所述曝气生物滤池可以是单级，也可以是两级串连。本实用新型针对二级生化处理过并达到国家一级排放标准的工业废水及生活废水，这些原始废水(原水)的COD小于120mg/L，氨氮小于50mg/L，悬浮物小于50mg/L，温度小于40℃，电导率小于2500μs/cm。曝气生物滤池、过滤器、杀菌、电吸附脱盐装置分别有公知的成熟技术和装置，本实用新型将这些单元有机的结合起来，使原水处理到COD小于20mg/L、NH3-N小于0.5mg/L、悬浮物小于3mg/L、电导率小于600μs/cm、细菌总数小于500个/mL，该水质可以回用于循环水系统中。本实用新型适合乙烯废水、生活污水、印染废水、纺织废水、炼油废水和其它石油化工废水的处理并回用。
上述曝气生物滤池单元中，运行参数为气水比(标准体积比)0.5～5.0，溶解氧0.5～4mg/L，pH值6.0～9.0，共基质0.1～50ppm。较好的运行参数为气水比1.5～3.0，溶解氧2.0～3.0mg/L，pH值6.8～7.8，共基质2～30ppm。投加的共基质为生化性较好的物质，包括乙酸钠、葡萄糖、面粉、淀粉、生活污水等，优选的共基质为乙酸钠。
过滤器单元中，运行参数为絮凝剂投加量2～50ppm，反应时间0.5～30min。较好的运行参数为絮凝剂投加量5～30ppm，反应时间5～20min。絮凝剂如聚合氯化铝或其它公知的物质。
杀菌消毒单元中，前杀菌消毒运行参数为杀菌剂投加量1.0～20ppm，后杀菌消毒运行参数为杀菌剂投加量0.2～10ppm。较好的运行参数为前处理杀菌剂投加量2.0～8ppm，后处理杀菌剂投加量0.5～5ppm。杀菌剂可以是氯气、二氧化氯、次氯酸钠、臭氧等。
电吸附脱盐装置单元中，运行参数为每对电极加电电压0.5～1.6V，工作时间20～90min，反洗时间20～90min。较好的运行参数为模块运行方式为两级串联，每对电极加电电压1.0～1.5V，工作时间30～60min，反洗时间30～60min。
以下对曝气生物滤池、电吸附脱盐装置做一简单介绍(公知技术)曝气生物滤池(BAF)中使用了粒状填料(如陶粒)，污水在垂直方向上通过填料层。粗糙多孔的粒状填料具有很大的比表面积，具有优良的过滤作用，因此被称做滤池。填料表面生长有生物膜，池底提供曝气。该反应器属固定床的生物膜反应器。污水在流过滤床时，污染物首先被过滤和吸附，进而被好氧氧化，它定期的利用处理出水进行反冲洗排除增殖的活性污泥。与传统活性污泥和接触氧化法不同，曝气生物滤池具有以下几个特点a较小的池容和占地，只是常规二级生物处理的1/10～1/5。对于厂区用地紧张的情况，也可找到解决的办法。
b高质量的出水对低浓度的有机废水也有很好的处理效果。
c简化流程省去了二沉池和污泥回流泵房。
d基建费用和运转费用低基建费用和运转费用大大低于传统常规二级处理技术的费用。
通常，二级生化出水的BOD已非常低，剩余的COD为难生物降解物质，在曝气生物滤池投加共基质，可有效提高曝气生物滤池处理效果，其主要原因是共基质的可生化性较好，几乎可以完全被生物降解，在与难生物降解物质同时作为微生物的碳源时，共基质促使了活性污泥对难生物降解物质的降解。众所周知，生活污水的可生化性较好，因此在处理生活污水时，不需投加共基质。
电吸附处理单元是以模块为核心组装而成的处理系统，可用于水的除盐、去硬、淡化及饮用水深度处理，该技术的基本工作原理是利用带电电极表面吸附水中离子或带电粒子的现象，使水中溶解的盐类及其它带电物质在电极表面富集浓缩而实现水的净化或淡化。电极属于复合非金属材料，设计成三维立体结构，电容量大。原水从一端进入由阴、阳电极形成的通道，最终从另一端流出。原水在阴、阳电极之间流动时受到电场作用，水中离子或带电粒子将分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附，储存在电极表面所形成的双电层中。随着离子/带电粒子在电极表面富集浓缩，使通道水中的溶解盐类、胶体颗粒及其它带电及极性物质的浓度降低，从而实现了水的除盐及净化。当双电层中带电粒子浓度达到饱和，出水电导将升高，系统将进入再生阶段。将直流电源去掉，并将正负电极短接，由于直流电场的消失，储存在双电层中的离子就会从电极表面解析下来。用原水反洗时，解析下来的离子随水流排出，电极也由此得到再生。离子需要有一个扩散穿越电极材料的过程，所以再生需要一定的时间，当再生排水电导与原水电导相当时，则可认为再生结束，系统进入第二个运行周期。模块处理效果的好坏主要取决于电极的吸附性能。其特点为a运行能耗低b水利用率高c无二次污染d操作及维护简便因此对原水预处理的要求不高，而且即使在预处理上出一些问题也不会对系统造成不可修复的损坏。铁、锰、余氯、有机物、钙、镁、pH值等对系统几乎没有什么影响。
本实用新型的优点可以将二级生化处理过并达到国家一级排放标准的工业废水及生活废水处理到回用水要求，尤其是使用曝气生物滤池生物处理技术，利用反应区内好氧、缺氧区域，采用投加共基质的方法将废水中难生物降解的有机物进一步去除；使用电吸附脱盐(电容除盐)技术，利用电吸附的抗污染性，采用直流电将废水中的无机盐部分去除。该装置能耗低、抗污染、无二次污染。
图1、图2分别为本实用新型的结构示意图。
图中1集水池一 2进水泵 3管路 4曝气生物滤池 5取样口 6管路 7共基质 8蠕动泵 9集水池二 10进水泵 11管路 12过滤器 13射流器 14集水池三 15前杀菌剂投加管路 16杀菌剂 17后杀菌剂投加管路 18进水泵 19集水池五 20浓水排放管路 21电吸附脱盐装置 22电导仪探头 23回用水 24预排至原水池的管路 25集水池四 26氢氧化钠溶液 27蠕动泵 28进水泵 29中间水收集管路具体实施方式
图1为本实用新型采用单级曝气生物滤池的结构示意图；图2是采用两级串连的曝气生物滤池的结构示意图。
图1中，原水送入集水池一1后，滤池进水泵2将集水池一1中污水泵入曝气生物滤池4中，进入曝气生物滤池4前使用蠕动泵8补共基质7。曝气生物滤池4内使用球形陶粒作为填料。曝气生物滤池池底使用长柄滤头布水和反洗气，池底进水和反洗气，池顶出水；在填料底部使用曝气头布气；反洗时，使用曝气生物滤池出水进行反洗，底部进水、气，顶部出水溢流入地沟。曝气生物滤池出水进入集水池二9；过滤器进水泵10将集水池二9中污水直接泵入等过滤器12，过滤后的污水通过前杀菌剂投加管路15直接投加杀菌剂16，进入集水池三14。过滤器12反洗使用集水池三14中的水，底部进水顶部出水，压缩空气由中下部进，顶部放空；电吸附进水泵18将集水池三14水泵入电吸附脱盐装置21，进行除盐处理，底部进水，顶部出水。反洗时使用集水池三14水，顶部进水，底部出水，浓水经浓水排放管路20外排，中间水经中间水收集管路29进入集水池五19。酸洗时使用集水池五19水，顶部进水，底部出水，浓水排入地沟；电吸附脱盐装置出水经再次杀菌(通过后杀菌剂投加管路17投加)处理后回用。
图2与图1的不同是，原水送入集水池一1后，滤池进水泵2将集水池一1中污水泵入前一级曝气生物滤池4中，进入前一级曝气生物滤池4前使用蠕动泵8补共基质7，前一级曝气生物滤池出水进入集水池四25；滤池进水泵28将集水池四25中污水泵入后一级(二级)曝气生物滤池4中，进入二级曝气生物滤池前使用蠕动泵27补氢氧化钠26。二级曝气生物滤池出水进入集水池二9。其余同图1。
实施例1按图1装置的工艺流程进行实施，齐鲁石化供排水厂二级生化出水情况是COD为100mg/L，氨氮5mg/L，悬浮物50mg/L，电导率2500μs/cm。
曝气生物滤池单元中，运行参数为气水标准体积比2.5，溶解氧2.5mg/L，pH值7.5，乙酸钠共基质5ppm。曝气生物滤池出水COD为30mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物13mg/L，电导率2500μs/cm。
过滤器单元中，运行参数为投加的絮凝剂为商品聚合铝(即聚合氯化铝Aluminumpolychloride)，絮凝剂投加量8ppm，反应时间10min。过滤器出水COD为25mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率2500μs/cm。
杀菌消毒单元中，前杀菌消毒运行参数为杀菌剂二氧化氯投加量5ppm，出水COD为25mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率2500μs/cm，异养菌总数300个/mL。
电吸附脱盐装置单元中，运行参数为模块运行方式为两级串联，每对电极加电电压1.45V，工作时间30min，反洗时间30min。出水COD为15mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率600μs/cm。
后杀菌消毒运行参数为杀菌剂二氧化氯投加量1ppm。出水COD为15mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率600μs/cm，异养菌总数100个/mL。达到回用水指标。
实施例2按图2装置的工艺流程进行实施，齐鲁石化炼油事业部二净化二级生化出水情况是COD为100mg/L，氨氮40mg/L，悬浮物50mg/L，电导率1600μs/cm。
两级曝气生物滤池单元中，运行参数均为气水比2.5，溶解氧2.5mg/L，pH值7.5，乙酸钠共基质5ppm。一级曝气生物滤池出水COD为45mg/L，氨氮30mg/L，悬浮物20mg/L，电导率1600μs/cm。二级曝气生物滤池出水COD为30mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物12mg/L，电导率1600μs/cm。
过滤器单元中，运行参数为投加的絮凝剂为商品聚合铝(即聚合氯化铝Aluminumpolychloride)，絮凝剂投加量8ppm，反应时间10min。过滤器出水COD为25mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率1600μs/cm。
杀菌消毒单元中，前杀菌消毒运行参数为杀菌剂二氧化氯投加量5ppm，出水COD为25mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率1600μs/cm，异养菌总数300个/mL。
电吸附脱盐装置单元中，运行参数为模块运行方式为两级串联，每对电极加电电压1.45V，工作时间30min，反洗时间30min。出水COD为15mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率400μs/cm。
后杀菌消毒运行参数为杀菌剂二氧化氯投加量1ppm。出水COD为15mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率400μs/cm，异养菌总数100个/mL。达到回用水指标。
实施例3按图1装置的工艺流程进行实施，生活污水情况是COD为120mg/L，氨氮10mg/L，悬浮物50mg/L，电导率1500μs/cm。
曝气生物滤池单元中，运行参数为气水比2.5，溶解氧2.5mg/L，pH值7.5，乙酸钠共基质5ppm。曝气生物滤池出水COD为30mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物12mg/L，电导率1500μs/cm。
过滤器单元中，运行参数为投加的絮凝剂为商品聚合铝(即聚合氯化铝Aluminumpolychloride)，絮凝剂投加量8ppm，反应时间10min。过滤器出水COD为25mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率1500μs/cm。
杀菌消毒单元中，前杀菌消毒运行参数为杀菌剂二氧化氯投加量5ppm，出水COD为25mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率1500μs/cm，异养菌总数300个/mL。电吸附脱盐装置单元中，运行参数为模块运行方式为两级串联，每对电极加电电压1.45V，工作时间30min，反洗时间30min。出水COD为15mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率350μs/cm。
后杀菌消毒运行参数为杀菌剂二氧化氯投加量1ppm。出水COD为15mg/L，氨氮0.5mg/L，悬浮物2mg/L，电导率350μs/cm，异养菌总数100个/mL。达到回用水指标。
权利要求1.一种污水回用处理装置，其特征在于原水连接集水池一，集水池一连接曝气生物滤池，曝气生物滤池顶部出水连接集水池二，集水池二连接过滤器，过滤器过滤后的出水连接集水池三，过滤器与集水池三的连接管路上连接前杀菌剂投加管路，集水池三连接到电吸附脱盐装置，电吸附脱盐装置处理后的出水连接后杀菌剂投加管路，在连接管路上设置有进水泵。
2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于所述曝气生物滤池可以是单级，也可以是两级串连。
专利摘要本实用新型是一种二级生化处理过并达到国家一级排放标准的工业废水及生活废水回用处理装置，该装置是将曝气生物滤池、杀菌消毒、过滤器和电吸附脱盐装置有机的组合，可以将二级生化处理过并达到国家一级排放标准的工业废水及生活废水处理到回用水要求，而且装置能耗低、抗污染、无二次污染。
文档编号C02F1/28GK2856037SQ200520087169
公开日2007年1月10日 申请日期2005年9月16日 优先权日2005年9月16日
发明者黄斌, 潘咸峰, 邓建利 申请人:中国石油化工股份有限公司