今天為廣大朋友介紹的是——污水處理方法和技術(shù)
污水處理的方法和裝置。所述方法，其包括如下步驟：步驟A：對(duì)所述污水進(jìn)行厭氧生物處理，得到污水混合液;步驟B：利用驅(qū)動(dòng)液通過正滲透作用將所述污水混合液中的水滲透到所述驅(qū)動(dòng)液中，得到汲取液;步驟C：通過電滲析將所述汲取液中的水分離出來。所述裝置包括：厭氧生物反應(yīng)器，與所述厭氧生物反應(yīng)器相連通的正滲透膜組件，與正滲透膜組件相連通的汲取液儲(chǔ)存容器，以及與汲取液儲(chǔ)存容器相連通的電滲析組件。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種污水處理方法，其包括如下步驟：
步驟A：對(duì)所述污水進(jìn)行厭氧生物處理，得到污水混合液;
步驟B：利用驅(qū)動(dòng)液通過正滲透作用使所述污水混合液中的水滲透到所述驅(qū)動(dòng)液中，得到汲取液;
步驟C：通過電滲析將所述汲取液中的水分離出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述污水混合液中的水被滲透到驅(qū)動(dòng)液中之后得到的濃縮混合物，所述濃縮混合物被用于厭氧生物處理，所述濃縮混合物為所述污水混合液中的水被滲透出去之后的剩余物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步驟C中，所述汲取液中的水被分離出來之后得到電滲析濃縮液，所述電滲析濃縮液被回收用做所述驅(qū)動(dòng)液。
4.實(shí)施權(quán)利要求1所述的方法的污水處理裝置，其包括：
厭氧生物反應(yīng)器，
與所述厭氧生物反應(yīng)器相連通的正滲透膜組件，
與正滲透膜組件相連通的汲取液儲(chǔ)存容器，以及
與汲取液儲(chǔ)存容器相連通的電滲析組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述厭氧生物反應(yīng)器的出口與所述正滲透膜組件的入口連接;所述正滲透膜組件的出口與所述厭氧生物反應(yīng)器的入口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述汲取液儲(chǔ)存容器的出口與所述電滲析組件的入口連接;所述電滲析組件的出口與所述汲取液儲(chǔ)存容器的入口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在所述汲取液儲(chǔ)存容器和所述電滲析組件之間設(shè)置汲取液濃度傳感器和/或電滲析濃縮液濃度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述汲取液儲(chǔ)存容器置于稱重器上。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述厭氧生物反應(yīng)器與攪拌組件連接，優(yōu)選所述攪拌組件的攪拌桿上設(shè)置有多個(gè)槳葉。
10.根據(jù)權(quán)利要求4-9中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述正滲透膜組件中的正滲透膜包括層的活性層和第二層的支撐層;優(yōu)選所述活性層的材質(zhì)為三醋酸纖維素，所述支撐層的材質(zhì)為聚酯。
說明書
一種污水處理的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，特別涉及一種生活污水處理的方法和裝置。
背景技術(shù)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人口規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市水資源緊缺和水污染加劇的問題，日漸成為限制我國(guó)城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。城市規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，導(dǎo)致城市用水需求激增，污水處理負(fù)荷持續(xù)增長(zhǎng)，這對(duì)城市水資源保障和污水處理水平提出了新的要求。
近年來，污水作為污染物載體和處理對(duì)象，憑借其所蘊(yùn)含的豐富水資源和有機(jī)物，被研究者們認(rèn)為是一種可再生資源。污水資源化的開展，可以有效地增加城市再生水供給，緩解水資源壓力，同時(shí)從總量上減少了污水排放，保護(hù)了城市水生態(tài)環(huán)境。污水中蘊(yùn)含的有機(jī)物可以通過污水能源化手段實(shí)現(xiàn)能源或資源回收，生產(chǎn)沼氣和無機(jī)鹽等物質(zhì)。
傳統(tǒng)的好氧膜生物反應(yīng)器工藝實(shí)現(xiàn)了膜分離與好氧生物處理的有機(jī)結(jié)合。憑借其出水水質(zhì)好、占地小等優(yōu)點(diǎn)，該種類型的在城市污水處理等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，這種類型的膜生物反應(yīng)器具有高能耗、膜污染等問題，導(dǎo)致工藝的運(yùn)行成本較高。
針對(duì)這一問題，需要研究出一種新型的污水處理的方法和裝置。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本著節(jié)能減排、能源回收的原則，針對(duì)城市污水中的污染物，利用了厭氧生物反應(yīng)器、正滲透膜組件和電滲析工藝，研發(fā)了一種用于處理生活污水的厭氧生物反應(yīng)器、正滲透膜組件以及電滲析耦合的污水處理工藝，可以處理污水、回收能源，并達(dá)到驅(qū)動(dòng)液回收利用的目的。
因此，本發(fā)明提供了一種污水處理的方法，其包括如下步驟：
步驟A：對(duì)所述污水進(jìn)行厭氧生物處理，得到污水混合液;
步驟B：利用驅(qū)動(dòng)液通過正滲透作用使所述污水混合液中的水滲透到所述驅(qū)動(dòng)液中，得到汲取液，其中，所述汲取液為所述驅(qū)動(dòng)液與從污水混合液滲透到驅(qū)動(dòng)液中的水的混合液;
步驟C：通過電滲析將所述汲取液中的水分離出來。
其中驅(qū)動(dòng)液可以是高滲溶液，例如氯化鈉溶液、氯化鎂溶液、乙二胺四乙酸二鈉溶液 和蔗糖溶液等。其中氯化鈉溶液的濃度可以為0.5-1.5mol/L的范圍，在該驅(qū)動(dòng)液濃度的條件下，厭氧生物反應(yīng)器和正滲透膜結(jié)合處理污水后的出水情況可以達(dá)到如下指標(biāo)：COD濃度<20mg/L，氨氮<5mg/L，總氮(TN)<5mg/L，總磷(TP)基本檢測(cè)不出，例如總磷<0.1mg/L。
在本發(fā)明中，將厭氧生物反應(yīng)器、正滲透膜與電滲析耦合，既利用厭氧生物反應(yīng)器和正滲透膜處理污水，又可利用電滲析將汲取液中的淡水分離出來，并且在將淡水分離出來后，由于汲取液得到了濃縮——電滲濃縮液，并發(fā)明通過巧妙的設(shè)置將該電滲濃縮液回收進(jìn)一步用作驅(qū)動(dòng)液，從而達(dá)到了循環(huán)利用的目的。
將正滲透膜與厭氧生物反應(yīng)器相結(jié)合，既能保證對(duì)生活污水的處理效果，又能克服厭氧生物反應(yīng)器出水水質(zhì)不好的缺點(diǎn)，得到潔凈的出水，但厭氧生物反應(yīng)器對(duì)氮磷的去除能力仍然有限，正滲透膜可以將氮磷截留，理論上只有水分子可以透過正滲透膜。
汲取液被泵入電滲析裝置后，被分離為淡水和電滲析濃縮液，其中對(duì)淡水進(jìn)行收集，以便回收利用，電滲析濃縮液根據(jù)電導(dǎo)率反饋?zhàn)钥叵到y(tǒng)自動(dòng)被加入汲取液中，以保持驅(qū)動(dòng)液濃度基本不變。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述污水混合液中的水被滲透到驅(qū)動(dòng)液中之后得到的濃縮混合物，所述濃縮混合物被用于厭氧生物處理，所述濃縮混合物為所述污水混合液中的水被滲透出去之后的剩余物。其中，在一般情況下，污水混合液中的水僅部分地被滲透出去。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，在所述步驟C中，所述汲取液中的水被分離出來之后得到電滲析濃縮液，所述電滲析濃縮液被回收用做所述驅(qū)動(dòng)液。其中，在一般情況下，汲取液中的水僅部分地被分離出去。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，污水，例如生活污水的COD濃度為520-560mg/L，氨氮為40-60mg/L，總氮、總磷濃度分別在45-60mg/L和5-10mg/L。實(shí)際操作中污水濃度可與之相當(dāng)。
本發(fā)明還提供了一種污水處理裝置，其包括：
厭氧生物反應(yīng)器，
與所述厭氧生物反應(yīng)器相連通的正滲透膜組件，
與正滲透膜組件相連通的汲取液儲(chǔ)存容器，以及
與汲取液儲(chǔ)存容器相連通的電滲析組件。
在本發(fā)明中，在進(jìn)行污水處理前，由于驅(qū)動(dòng)液可儲(chǔ)存于汲取液儲(chǔ)存容器中，但是在進(jìn)行污水處理時(shí)，儲(chǔ)存于汲取液儲(chǔ)存容器中的液體由于包含了從正滲透膜組件中滲透過來的淡水，因此，儲(chǔ)存于汲取液儲(chǔ)存容器中的液體也可以稱作汲取液。并且由于其被用于循環(huán)利用，所以更準(zhǔn)確地說，當(dāng)液體從汲取液儲(chǔ)存容器流向正滲透膜組件，以及從電滲析組件流向汲取液儲(chǔ)存容器，該液體可以稱作驅(qū)動(dòng)液，其中，從電滲析組件流向汲取液儲(chǔ)存容器 的液體還可以形象地稱為電滲析濃縮液;當(dāng)液體從正滲透膜組件流向汲取液儲(chǔ)存容器，以及從汲取液儲(chǔ)存容器流向電滲析組件時(shí)，該液體可以稱作汲取液。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述正滲透膜組件包括腔室和第二腔室。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述厭氧生物反應(yīng)器的出口與所述正滲透膜組件的入口連接;所述正滲透膜組件的出口與所述厭氧生物反應(yīng)器的入口連接。也就是說，所述厭氧生物反應(yīng)器與所述正滲透膜組件構(gòu)造成使所述厭氧生物反應(yīng)器中的污水混合液流向所述正滲透膜組件，以及使所述正滲透膜組件中的污水混合液經(jīng)過正滲透作用剩余得到濃縮混合物流向所述厭氧生物反應(yīng)器。更加具體的說，所述厭氧生物反應(yīng)器的出口與所述正滲透膜組件的腔室的入口連接;所述正滲透膜組件的腔室的出口與所述厭氧生物反應(yīng)器的入口連接。在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述汲取液儲(chǔ)存容器的出口與所述電滲析組件的入口連接;所述電滲析組件的出口與所述汲取液儲(chǔ)存容器的入口連接。也就是說，所述汲取液儲(chǔ)存容器與所述電滲析組件構(gòu)造成使所述汲取液儲(chǔ)存容器中的驅(qū)動(dòng)液流向所述電滲析組件，以及使所述電滲析組件中的汲取液經(jīng)電滲析濃縮后的電滲析濃縮液流向所述汲取液儲(chǔ)存容器。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述汲取液儲(chǔ)存容器的第二出口與所述正滲透膜組件的第二入口連接;所述正滲透膜組件的第二出口與汲取液儲(chǔ)存容器的第二入口連接。也就是說，所述述汲取液儲(chǔ)存容器與所述正滲透膜組件構(gòu)造成使所述述汲取液儲(chǔ)存容器中的驅(qū)動(dòng)液流向所述正滲透膜組件，以及使所述正滲透膜組件中的汲取液流向所述汲取液儲(chǔ)存容器。更加具體的說，所述汲取液儲(chǔ)存容器的出口與所述正滲透膜組件的第二腔室的入口連接;所述正滲透膜組件的第二腔室的出口與所述汲取液儲(chǔ)存容器的入口連接。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，在所述汲取液儲(chǔ)存容器和所述電滲析組件之間設(shè)置汲取液濃度傳感器和/或電滲析濃縮液濃度傳感器。更具體的說，在所述汲取液儲(chǔ)存容器的出口與所述電滲析組件的入口的連接處設(shè)置有汲取液濃度傳感器;在所述電滲析組件的出口與所述汲取液儲(chǔ)存容器的入口的連接處設(shè)置有電滲析濃縮液濃度傳感器。
其中汲取液濃度傳感器可是測(cè)定汲取液的濃度，電滲析濃縮液濃度傳感器可以測(cè)定電滲析濃縮液的濃度。當(dāng)檢測(cè)到汲取液的濃度低于0.5M/L，特別是低于0.3M/L時(shí)，啟動(dòng)電滲析組件對(duì)汲取液進(jìn)行處理。當(dāng)檢測(cè)到電滲析濃縮液的濃度高于0.5M/L，優(yōu)選高于1.0M/L時(shí)，特別優(yōu)選高于1.5M/L時(shí)，回收電滲析濃縮液至汲取液儲(chǔ)存容器中。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述汲取液儲(chǔ)存組件置于稱重器例如天平上。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述厭氧生物反應(yīng)器與攪拌組件連接，優(yōu)選所述攪拌組件的攪拌桿上設(shè)置有多個(gè)槳葉。特別是在所述攪拌桿上沿軸向間隔式設(shè)置有多個(gè)槳葉，從而在使用時(shí)能使厭氧生物反應(yīng)器內(nèi)的污水混合液混合的更為均勻。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述正滲透膜組件中的正滲透膜包括層的活性層和第二層 的支撐層;優(yōu)選所述活性層的材質(zhì)為三醋酸纖維素(CTA)或其他材料，所述支撐層的材質(zhì)為聚酯。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述正滲透膜的總厚度為115μm，膜孔徑的范圍為0.3-1.0nm。
在正滲透膜生物反應(yīng)器中，污水混合液中的水在滲透壓差的驅(qū)動(dòng)下，穿過膜進(jìn)入驅(qū)動(dòng)液，稀釋的驅(qū)動(dòng)液在后續(xù)的電滲析工藝中實(shí)現(xiàn)凈水的生產(chǎn)和驅(qū)動(dòng)液的再生。
正滲透膜生物反應(yīng)器繼承了傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，還兼具正滲透的優(yōu)勢(shì)，主要包括以下幾點(diǎn)：
(1)由于正滲透膜具有親水性有利于避免污染物附著，因此正滲透膜生物反應(yīng)器具有更低的膜污染潛勢(shì);
(2)正滲透膜生物反應(yīng)器在膜分離過程中不需要外部壓力驅(qū)動(dòng)，可以節(jié)省動(dòng)力消耗，降低運(yùn)行成本;
(3)正滲透膜生物反應(yīng)器具有比傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器更高的截留率，尤其是在針對(duì)微量有機(jī)物和致病菌方面具有更好的表現(xiàn)，出水水質(zhì)可以達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)。
因此，正滲透膜生物反應(yīng)器集合了膜生物反應(yīng)器和正滲透的優(yōu)勢(shì)，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
當(dāng)前，厭氧生物技術(shù)主要用于高濃度污水的處理。在厭氧生物處理過程中，大分子有機(jī)物比較終逐漸被轉(zhuǎn)化為甲烷、水、二氧化碳等物質(zhì)。厭氧生物處理技術(shù)的優(yōu)越性主要包括以下幾個(gè)方面：
(1)節(jié)省動(dòng)力消耗
厭氧生物處理過程無需供氧，省去了曝氣的環(huán)節(jié)。在好氧生物處理技術(shù)中，曝氣用電能耗占較大比例。采用厭氧生物技術(shù)處理污水，能夠節(jié)省大量的電能。
(2)生產(chǎn)生物能
厭氧發(fā)酵能夠產(chǎn)生大量沼氣，具有相當(dāng)高的熱值，是一種生物質(zhì)能源。
(3)污泥產(chǎn)量低
厭氧菌具有時(shí)代周期長(zhǎng)，繁殖速度慢的特點(diǎn)。因此厭氧污泥的剩余污泥產(chǎn)量很低且性質(zhì)穩(wěn)定，污泥后續(xù)處理的費(fèi)用較低。
(4)對(duì)部分難降解有機(jī)物降解能力較強(qiáng)
盡管厭氧工藝具有諸多優(yōu)勢(shì)，但仍存在以下不足：
(1)不能去除污水中的氮磷
在厭氧生物處理過程中，只有很少的氮磷用于細(xì)胞生長(zhǎng)，大部分氮磷元素仍存在于出水之中。
(2)啟動(dòng)周期較長(zhǎng)
厭氧生物世代周期長(zhǎng)，增長(zhǎng)緩慢，污泥濃度短時(shí)間內(nèi)很難大幅度上升。
(3)運(yùn)行管理復(fù)雜
厭氧生物相比好氧生物種群更多，微生物系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境指標(biāo)的要求很高，對(duì)運(yùn)行管理水平要求高。
(4)衛(wèi)生條件差
厭氧生物處理污水時(shí)，污水中的硫酸鹽會(huì)還原生成具有惡臭的硫化氫氣體。因此厭氧工藝一般要求密封，防止惡臭氣體散發(fā)。
(5)出水水質(zhì)較差
因此，厭氧處理不能完全去除有機(jī)物，需要和好氧工藝或其他工藝配合使用。
電滲析作為一種膜分離技術(shù),它是在直流電場(chǎng)的作用下,以電位差為推動(dòng)力,利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質(zhì)中鹽分從溶液中分離,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的濃縮、精制或純化的目的。電滲析的電極設(shè)在膜堆兩側(cè),采用直流電源作為電滲析脫鹽的推動(dòng)力。經(jīng)電滲析處理后獲得可回用的淡水和排放的污水,排放的污水含鹽量高,無法使用,造成環(huán)境負(fù)擔(dān),如何減少高鹽污水的排放量,獲得較高的淡水回用率一直是電滲析技術(shù)需要解決的課題。
本發(fā)明與傳統(tǒng)高耗能、高排碳、低資源回收的污水處理工藝相比，經(jīng)濟(jì)有效簡(jiǎn)單易行，且能高效富集并處理污水中的污染物，在保證出水水質(zhì)的同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排，資源回收的目標(biāo)。
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