污水處理設(shè)備選天環(huán)共鑄輝煌

目前，世界上重金屬廢水處理方法主要有三類：第一類是化學(xué)法，主要是指水中重金屬離子通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體沉淀法、鋇鹽沉淀法、氧化還原法、鐵粉法、電解法等，第二類是物理化學(xué)法，指使廢水中的重金屬在不改變其化學(xué)形態(tài)的條件下采用氣浮法、離子交換法、吸附法、溶劑萃取法、液膜法、反滲透法和電滲析法等除去的方法，第三類是生物法，指借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法，其中包括生物絮凝法、生物化學(xué)法、生物吸附法、生物沉淀法等。

　　1、電化學(xué)技術(shù)及納米晶磁技術(shù)介紹

　　1.1 電化學(xué)技術(shù)介紹

　　電化學(xué)技術(shù)屬于化學(xué)法，通過給多塊鋼板加直流電，在鋼板之間產(chǎn)生電場，待處理的水流入鋼板的空隙。在該電場中，通電的鋼板會有一部分被消耗，變成鐵離子進(jìn)入水中。電場中的離子與非離子污染物被通電，并與電場中電離的產(chǎn)物以及鐵離子發(fā)生反應(yīng)。在此過程中，各種離子相互作用，以其的形式結(jié)合成固體顆粒，從水中沉淀出來。

　　由于電化學(xué)過程中電解反應(yīng)的產(chǎn)物只是離子，不需要投加任何氧化劑或還原劑，對環(huán)境不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生污染，且該技術(shù)可以處理同時含有鎘、砷、銻、銅、鋅、汞、銀、鎳、等多種重金屬離子的廢水，因此電化學(xué)技術(shù)可以被稱為是一種環(huán)境友好、高效的水處理技術(shù)。

　　1.2 納米晶磁技術(shù)介紹

　　沉淀技術(shù)是應(yīng)用泛的水處理技術(shù)，適用于各種場合的固液分離處理。從20世紀(jì)初到現(xiàn)在，沉淀技術(shù)的發(fā)展依次經(jīng)歷了靜態(tài)沉淀、污泥接觸型沉淀、污泥循環(huán)型沉淀和加載沉淀。

　我國目前在小區(qū)污水處理上并沒有出臺統(tǒng)一的規(guī)定，一般將日處理能力小于5000m3的污水處理廠定義為中小型污水處理廠，其中污水的特點是水量變化大、污染濃度低、污水的生化性好和處理難度低。我國當(dāng)前在污水處理中，主要采用的是化糞池處理、生物二級處理等。由于小區(qū)污水量比較少，又屬于生活區(qū)域，對污水管理水平要求比較特殊，需要采用少污泥處理工藝，防止由于處理不當(dāng)造成二次污染問題。

　　1、小區(qū)污水設(shè)計原則

　　我國地域廣泛，各地區(qū)對小區(qū)污水處理需求往往有比較大的差別。在污水處理設(shè)施的建設(shè)過程中，應(yīng)該滿足小區(qū)總體規(guī)劃的要求，不能對小區(qū)的外觀造成影響。在污水處理工藝的選擇上，應(yīng)該盡量選擇簡單、實用的污水處理工藝。在高程的布置上，應(yīng)該充分對地下空間進(jìn)行利用，將對小區(qū)環(huán)境的影響降到。在設(shè)備的選擇上，應(yīng)該盡量選擇模塊化的設(shè)備，對這些設(shè)備的使用也應(yīng)該盡量方便操作，降低設(shè)備操作的專業(yè)化程度。污水處理設(shè)施還應(yīng)保持有足夠的水力負(fù)荷和有機物負(fù)荷適應(yīng)能力，以便有效抵御沖擊負(fù)荷。

　　2、CASS工藝處理小區(qū)污水

　　CASS工藝是在SBR工藝的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，在其池內(nèi)的進(jìn)水端增加一個生物選擇器，有效實現(xiàn)水池的連續(xù)進(jìn)水和間歇排水。通過設(shè)置生物選擇器，可以有效地對絮凝性細(xì)菌進(jìn)行選擇，其體積占污水處理池的百分之十左右。生物選擇器的工藝流程遵循的是污泥累積——再生理論，讓活性污泥運行在高效的吸附階段，然后在較低負(fù)荷下完成基質(zhì)的降解，由此便完成對污泥的再生。

　　根據(jù)相關(guān)研究顯示，污泥出現(xiàn)膨脹的主要原因是絲狀細(xì)菌的過量繁殖。由于絲狀細(xì)菌的比面積較大，更有利于攝取濃度更低的污染物。但由于絲狀細(xì)菌的生長速度較慢，膠團(tuán)菌的比繁殖率較大，可以利用基質(zhì)作為動力選擇性地培養(yǎng)膠團(tuán)細(xì)菌，讓其成為曝氣池中的優(yōu)勢菌。因此，在CASS池中應(yīng)該合理對生物選擇器進(jìn)行設(shè)計，有效對絲狀細(xì)菌的生長進(jìn)行抑制，避免出現(xiàn)污泥膨脹的現(xiàn)象，進(jìn)一步提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

　　同傳統(tǒng)的污泥處理工藝相比，CASS工藝處理具有如下的優(yōu)點：

　　1)降低建設(shè)費用。在該系統(tǒng)的建設(shè)過程中，有效節(jié)省了沉淀池、二次沉淀池、污泥回流設(shè)備，可以節(jié)省建設(shè)成本30%左右，該工藝使用的設(shè)施也比較少，主要包括集水池、沉淀池、CASS曝氣池和污泥池等，可以節(jié)省占地面積35%左右。

　　2)有效節(jié)省運轉(zhuǎn)費用。由于曝氣是定期非連續(xù)進(jìn)行的，池中溶解氧的濃度也在不斷發(fā)生變化，在開始進(jìn)行曝氣時，由于氧濃度梯度較大，其傳遞效率較高，節(jié)能效果比較突出，可以有效節(jié)省運轉(zhuǎn)費用20%左右。

　　3)對有機物的去除率較高，進(jìn)一步提升水質(zhì)。

　　4)對設(shè)備的管理方便，設(shè)備運行可靠，降低發(fā)生污泥膨脹的概率。由于該工藝應(yīng)用過程中，不需要過多的設(shè)備和設(shè)施，整個控制系統(tǒng)也比較簡單，可以有效提高裝置運行的可靠性。

　　對曝氣方式的選擇：大部分生活小區(qū)，居民對環(huán)境要求往往較高，應(yīng)該充分考慮裝置運行過程中的噪音和異味氣體等因素。為了有效降低噪音，可以利用曝氣機來代替鼓風(fēng)機。此外，由于CASS工藝比較特殊，對水下曝氣機的使用可以有效省去對管路、閥門的安裝，裝置使用也比較靈活，可以根據(jù)污水處理的需要，選擇曝氣機工作的臺數(shù)，保證其工作效果。

　　潷水方式的選擇：潷水器是CASS工藝的重要組成部分，其工作是否穩(wěn)定、可靠直接關(guān)系著CASS工藝的正常運行。當(dāng)下對潷水器的研究還在持續(xù)進(jìn)行，根據(jù)其工作原理，可以分為浮球式、旋轉(zhuǎn)式、虹吸式。在潷水器的選擇過程中，應(yīng)該處理好出水管、升降控制裝置、水流之間的動態(tài)平衡，根據(jù)不同的排水需要來調(diào)整浮動水堰的深度，避免排水對底層污泥造成干擾，有效提高出水的穩(wěn)定性。

　　小區(qū)可選用旋轉(zhuǎn)式潷水器，其由潷水裝置、驅(qū)動電機、撇渣浮筒及回轉(zhuǎn)支承等組成。其中的潷水裝置又被稱為自動浮動式水堰，可以有效防止浮渣進(jìn)入到出水管之中，下部的出水管可以有效起到支撐的作用，其部分浸沒在水中，可以通過推桿來排出反應(yīng)池中的上清液，工作比較平穩(wěn)、排水比較均勻、價格也比較適中。

　　3、CASS工藝的出水回用

　　我國是一個水資源相對比較緊缺的國家，人均水資源總量只占到世界平均水平的四分之一。我國城市缺水的現(xiàn)象更嚴(yán)重，北京就是一個水資源非常緊缺的城市，人均占有量只是全國平均水平的六分之一。由于水資源短缺情況比較嚴(yán)重，城市水價不斷上漲。為了有效解決這個問題，可以將小區(qū)污水進(jìn)行處理后，用于小區(qū)綠化、廁所清洗、洗車和清潔等方面，可以取得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　當(dāng)前我國很多小區(qū)已經(jīng)開始采用CASS工藝，其水質(zhì)比較穩(wěn)定，和傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)相比，其水質(zhì)更加符合我國相關(guān)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過進(jìn)一步的過濾和消毒處理后，可以直接作為中水來應(yīng)用。

　　膜分離技術(shù)是一種新興的物質(zhì)分離技術(shù)，其利用壓力來作為動力，壓力值比較穩(wěn)定，不會隨著外界溫度的變化而發(fā)生變化，且具有節(jié)能、連續(xù)操作、容易實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。為了有效在CASS工藝中進(jìn)行應(yīng)用，專門開發(fā)出了一種新型的過濾膜，其通量較大、使用壽命較長、耐污能力較強，在工程應(yīng)用中有著非常好的應(yīng)用前景。在小區(qū)的污水中，往往會包含較多的致病細(xì)菌，需要進(jìn)行消毒才能進(jìn)行安全使用，一般是在膜過濾前采用消毒工藝。如果污水處理量較大，對其污泥處理一般采用的是濃縮后脫水的方法，如果產(chǎn)生的污泥量較少，則可以采用糞車進(jìn)行填埋。

　　整個小區(qū)CASS污水處理工藝應(yīng)該滿足以下的要求：

　　1)可靠性。任何設(shè)備只有在確定可靠運行的情況下，才能被投入到實際的工程中去，可靠性是一個的指標(biāo)。

　　2)安全性。整個系統(tǒng)在工作的過程中，不得存在安全隱患，還應(yīng)該及時對各種故障進(jìn)行檢測并處理，避免因為故障發(fā)生所造成的安全事故。

　　3)實時性。任何系統(tǒng)只有在滿足實時性的指標(biāo)下，才能被應(yīng)用到工程當(dāng)中去，整個系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)小區(qū)實際處理污水各項參數(shù)的變化，對整個處理工藝進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，保證污水處理的效果。同時，采用自動控制系統(tǒng)，通過PLC對底層硬件設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和控制，根據(jù)各種檢測設(shè)備發(fā)送來的信號，來掌握設(shè)備目前的實際工作環(huán)境，和設(shè)備具體的工作狀態(tài)。如果設(shè)備目前的工作狀態(tài)無法滿足對污水的實際處理需求，就會自動啟動內(nèi)部的自動控制算法，對各種工藝參數(shù)進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，直到將工藝參數(shù)調(diào)整到一個比較合適的范圍，能夠滿足污水處理的實際需要。此外還應(yīng)具有設(shè)備故障檢測功能，當(dāng)其檢測到設(shè)備出現(xiàn)故障后，其就會自動將故障信息通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)秸麄€污水處理系統(tǒng)的上位機中，讓小區(qū)污水處理系統(tǒng)的管理人員及時對故障進(jìn)行處理。為了讓系統(tǒng)的管理人員了解整個污水處理系統(tǒng)的實際工作情況，系統(tǒng)還會及時將系統(tǒng)運行產(chǎn)生的各種工藝參數(shù)上傳到上位機中，讓工作人員有效掌握系統(tǒng)目前工作的實際情況，及時對工藝進(jìn)行調(diào)整。

　　納米晶磁技術(shù)屬于加載沉淀，是在常規(guī)混凝沉淀工藝中投加了納米晶磁磁種，作為沉淀物結(jié)晶晶核。納米晶磁磁種的投加有利于混凝絮體生成與長大，同時納米晶磁磁種可與混凝絮體有效地結(jié)合，使混凝絮體密度遠(yuǎn)超過常規(guī)混凝工藝形成的絮體，可大幅提高絮體的沉降速度，從而減少沉降時間和水處理設(shè)備的占地面積。污水處理設(shè)備選天環(huán)共鑄輝煌納米晶磁技術(shù)同步設(shè)置了納米晶磁磁種回

石灰中和反應(yīng)、沉淀工段產(chǎn)水送至原有處理系統(tǒng)的電化學(xué)設(shè)備中處理，廢水中的As3+和Tl+在電化學(xué)設(shè)備的陽極分別被氧化成容易形成化學(xué)沉淀的As5+和Tl3+，As5+和Tl3+與電化學(xué)設(shè)備中產(chǎn)生的Fe3+和OH-反應(yīng)，生成FeAsO4和Tl(OH)3，并與Fe(OH)3膠體形成共沉物，隨后采用潛污泵將電化學(xué)曝氣池的出水泵送至納米晶磁中試設(shè)備，在納米晶磁中試設(shè)備的磁絮凝反應(yīng)區(qū)中加入定量的磁粉(本中試實驗磁粉加入量約為50kg，后續(xù)根據(jù)出水效果調(diào)整)，然后通過加藥系統(tǒng)加入絮凝劑(PAM)，經(jīng)磁絮凝反應(yīng)的出水重力流入高速沉降固液分離區(qū)進(jìn)行泥水分離，上清液溢流排放，污泥經(jīng)納米晶磁磁種回收系統(tǒng)回收磁種后外排，磁種則進(jìn)入磁絮凝反應(yīng)區(qū)循環(huán)利用。

　　2.4 實驗方法

　　(1)不同分子量絮凝劑(PAM)對處理效果的影響研究采用燒杯實驗，定性比對在不投加混凝劑的情況下，不同分子量絮凝劑(PAM)對電化學(xué)與納米晶磁組合技術(shù)應(yīng)用于重金屬廢水處理的處理效果的影響。實驗步驟：將分子量800萬和1600萬的絮凝劑(PAM)配制成1‰濃度待用，取實驗樣品500mL原水于燒杯中，向燒杯中投加0.5g磁粉，攪拌0.5~1min，向燒杯中滴加絮凝劑(PAM)，投加量3ppm，攪拌0.5min后，逐漸降低攪拌機轉(zhuǎn)速、靜置，觀察實驗效果。

　　(2)不同表面水力負(fù)荷對處理效果的影響研究

　　選取三種不同的固液分離區(qū)表面水力負(fù)荷參數(shù)進(jìn)行中試實驗，確定電化學(xué)與納米晶磁組合技術(shù)中的固液分離區(qū)(沉淀區(qū))表面水力負(fù)荷參數(shù)。穩(wěn)定電化學(xué)設(shè)備的產(chǎn)水量為1000m3/d，開啟潛污泵從曝氣池取水，通過調(diào)節(jié)回流閥控制納米晶磁中試設(shè)備的進(jìn)水量和表面水力負(fù)荷，開啟加藥系統(tǒng)中的絮凝劑加藥計量泵向磁絮凝反應(yīng)區(qū)投加絮凝劑(PAM，分子量1600萬)，投加量3ppm，穩(wěn)定0.5h后取出水樣進(jìn)行檢測。同時檢測河南某鉛鋅冶煉企業(yè)產(chǎn)生的含砷、重金屬廢水處理系統(tǒng)出水作對比。

收系統(tǒng)，將絮體污泥中的納米晶磁磁種和化學(xué)沉淀物進(jìn)行分離，納米晶磁磁種可以循環(huán)使用，降低運行費用。納米晶磁技術(shù)主要包括磁絮凝反應(yīng)過程、高速沉降固液分離過程和納米晶磁磁種回收過程。

　　2、電化學(xué)與納米晶磁組合技術(shù)處理重金屬廢水的研究

　　2.1 實驗?zāi)康?/span>

　　采用中試實驗研究電化學(xué)與納米晶磁組合技術(shù)在重金屬廢水處理上的應(yīng)用效果，并研究不同分子量絮凝劑(PAM)、不同表面水力負(fù)荷對納米晶磁技術(shù)處理效果的影響，確定電化學(xué)與納米晶磁組合技術(shù)應(yīng)用于重金屬廢水處理的設(shè)計參數(shù)。