一种泵站排污水污染物快速高效去除装置与工艺

技术领域

本发明属于环境保护与污水处理技术领域，涉及一种泵站排污水污染物快速高效去除装置与工艺。

背景技术

近年来，随着环境保护意识的提升和相关法令的颁布实施，点源污染基本上己经得到了有效控制，大部分城市生产和生活废水都做到了纳管排放，因此非点源污染就成为了城市河流水质恶化的主要原因。据悉，非点源污染已经成为美国水环境污染的第一因素，而城市降雨径流是仅次于农业的第二大非点源污染源。我国同样也面临着严重的非点源污染问题，非点源负荷通常能够达到总污染负荷的35％-55％，个别地区高达65％-75％。尤其是降雨充足、城市大小河流密集的南方地区，非点源污染多疏于管理，有的甚至直接成为城市的地上“排污管”，造成城市水体黑臭，富营养化现象严重，影响居民生活和整个城市的环境面貌。面对这种状况，初期雨水调蓄池应运而生。但调蓄池池容有限，并不能实现初期雨水的全收集，溢流的初期雨水会造成城市内河污染。在调蓄池的后端急需一种就地的快速雨水处理方案，以减轻或解决溢流的初期雨水对受纳水体的污染。因此，对于泵站排污水就地处理，寻求一种快速、高效且经济的方法一直备受人们关注。

泵站排污水污染的削减控制技术很多，目前研究比较成熟的措施主要包括雨水调蓄、人工湿地、绿色屋顶、旋流分离、渗透铺装、截污雨水口和生物滞留池等。从工程角度来看，控制措施分为源头控制、过程控制和末端治理。源头控制是改变径流条件，增加降雨渗透量，使进入管道系统的雨水量减少。过程控制主要是指初期雨水的拦截控制，即将雨水拦截装置安装在雨水管网中。末端治理是在初期雨水排放到环境中之前，利用工艺对污染物质进行有效去除以减轻对水环境的污染。

目前，许多城市通过雨污分流、海绵城市建设、排水管网体制增效等措施，有效实现了污染物的源头控制与过程控制。但对于泵站排污水污染的末端治理，受限于关键技术瓶颈，目前尚无成熟可靠的技术。由于泵站排污水具有非连续性、水量水质波动大的特点，传统的生物处理技术(如曝气生物滤池)难以适用，存在启动时间长、间歇期难维护等缺点。加之泵站区域通常用地紧张，难以满足生物处理技术所需的水力停留时间要求。传统的混凝沉淀技术能够有效控制颗粒物和总磷排放，但对于氨氮和总氮去除效果较差，难以控制出水水质。针对这一问题，专利CN201910690198.3公开了一种同时具有混凝沉淀及氨氮去除能力的技术，实现了悬浮物和氨氮的同时去除。然而，混凝后沉淀池的设置由于采用以重力沉降为主的固液分离方法，沉淀池停留时间过长，难以在用地狭小的泵站区域实际应用；与此同时，该工艺难以去除溶解性有机物，造成出水COD仍存在偏高的风险。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种泵站排污水污染物快速高效去除装置与工艺，以实现同步高效去除悬浮物、有机物和氮磷污染物，具有占地面积小、启动速度快、启停方便、易于调控等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种泵站排污水污染物快速高效去除装置，包括沿污水处理方向依次连接的混凝池、絮凝池、微网过滤器、氨氮吸附单元和有机物去除单元。

进一步的，所述的混凝池上还设有第一搅拌组件和第一加药口。

进一步的，所述的絮凝池上还设有第二搅拌组件和第二加药口。

进一步的，所述的微网过滤器还连接储渣池。

进一步的，所述的氨氮吸附单元包括分别连接所述微网过滤器和有机物去除单元的氨氮吸附柱，在氨氮吸附柱与微网过滤器之间还设有吸附柱蠕动泵，所述氨氮吸附柱还通过另一独立的循环支路连接再生箱，在循环支路上还设有再生泵。

进一步的，所述的有机物去除单元上还设有第三加药口。

本发明的技术方案之二提供了一种泵站排污水污染物快速高效去除工艺，其采用如上所述的装置实施，该工艺包括以下步骤：

(1)待处理污水排入混凝池中，投加混凝剂进行混凝处理，接着，再排入絮凝池中，继续投加絮凝剂进行絮凝处理；

(2)经絮凝处理后的污水从絮凝池下端进入微网过滤器，污水中的颗粒物被截留并排入储渣池，所得过滤液则送入氨氮吸附单元进行吸附处理；

(3)经吸附处理后的污水继续排入有机物去除单元进行有机物深度去除处理，得到出水排出。

进一步的，所述氨氮吸附单元在长时间对污水进行氨氮吸附处理过程中，还定期打入再生液进行再生处理。

进一步的，步骤(1)中，所述的混凝剂为氯化铁、聚合硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫氯化铝、聚合氯化铝铁、聚硅酸硫酸铝铁、钛盐或含钛聚合硫酸铁中的一种或几种的复配，其投加量为0.01～100g/L；

所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚羧酸或季铵盐中的一种或几种的复配，其投加量为0.0001～100g/L。

进一步的，所述的有机物去除单元采用吸附剂深度吸附去除有机物、或采用化学氧化技术深度氧化去除有机物，其中，所采用的吸附剂为活性炭或活性焦，所用化学氧化技术所采用的化学氧化试剂为次氯酸钠或臭氧。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)采用混凝-过滤-吸附再生工艺，实现了对悬浮物、总磷、有机物、氨氮和总氮的快速高效去除，出水氮磷指标可达《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV水标准；

(2)全流程采用物化处理技术，具有启动速度快、无需微生物驯化、响应及时的优点，相较于生物处理技术，更适合不定期间歇排放的泵站排污水；

(3)采用微网过滤器对絮凝后的污水进行处理，代替传统的沉淀池，占地面积较沉淀工艺降低70％以上；将混凝加药点上移至排水管道中，利用管道作为药剂混合反应器，进一步减小占地面积，整体工艺设计特别适合用地紧张的泵站区域。

(4)微网过滤器采用自清洁过滤模式运行，在高效去除悬浮颗粒物的同时有效控制污染，避免滤布堵塞，提高了过滤效率。

(5)通过微网过滤器与氨氮吸附单元的串联，利用小粒径氨氮吸附材料的过滤能力，实现颗粒物的深度去除；

(6)在氨氮吸附单元有机耦合反冲洗、盐活化和氧化再生等策略，在氨氮吸附再生循环操作的同时，有效避免了进水颗粒物与生物膜生长造成的堵塞问题。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为实施例2的实施例2的处理泵站排污水的中试运行效果图；

图3为微网过滤器的俯视图；

图4为微网过滤器的主视图。

图中标记说明：

1-混凝池，2-絮凝池，3-微网过滤器，31-过滤反应器进口，32-滤布，33-微网过滤池，34-过滤反应器出口，4-氨氮吸附柱，5-再生箱，6-第一搅拌组件，7-第二搅拌组件，8-第一加药口，9-第二加药口，10-储渣池，11-吸附柱蠕动泵，12-再生泵，13-吸附柱出水，14-有机物去除单元，15-第三加药口，16-装置出水。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

下面先对本发明的泵站排污水污染物快速高效去除装置进行分析说明。

本发明的一种泵站排污水污染物快速高效去除装置，请参见图1所示，包括沿污水处理方向依次连接的混凝池1、絮凝池2、微网过滤器3、氨氮吸附单元和有机物去除单元14。

在一些实施方式中，请再参见图1所示，所述的混凝池1上还设有第一搅拌组件6和第一加药口8。第一搅拌组件6采用常规的可实现搅拌功能的设备器件即可，另外，第一加药口8用于投加混凝剂。

在一些实施方式中，请再参见图1所示，所述的絮凝池2上还设有第二搅拌组件7和第二加药口9。同上，第二搅拌组件7采用常规的可实现搅拌功能的设备器件即可，另外，第二加药口9用于投加絮凝剂。

在一些实施方式中，请再参见图1所示，所述的微网过滤器3还连接储渣池10，被过滤的滤渣则可以排入储渣池10。

在一些实施方式中，请再参见图1所示，所述的氨氮吸附单元包括分别连接所述微网过滤器3和有机物去除单元14的氨氮吸附柱4，所述氨氮吸附柱4还通过另一独立的循环支路连接再生箱5。更具体的，在氨氮吸附柱4与微网过滤器3之间还设有吸附柱蠕动泵11。同时，在循环支路上还可以设置再生泵12。

在一些实施方式中，请再参见图1所示，所述的有机物去除单元14上还设有第三加药口15，第三加药口15主要用于投加可深度去除有机物的试剂，如次氯酸钠等氧化试剂等。

下面在接着对本发明的采用上述任一装置的泵站排污水污染物快速高效去除工艺进行分析说明。

本发明还提供了一种泵站排污水污染物快速高效去除工艺，请再参见图1所示，该工艺包括以下步骤：

(1)待处理污水排入混凝池1中，投加混凝剂进行混凝处理，接着，再排入絮凝池2中，继续投加絮凝剂进行絮凝处理；

(2)经絮凝处理后的污水从絮凝池2下端进入微网过滤器3，污水中的颗粒物被截留并排入储渣池10，所得过滤液则送入氨氮吸附单元进行吸附处理；

(3)经吸附处理后的污水继续排入有机物去除单元14进行有机物深度去除处理，得到出水排出。

在一些实施方式中，所述氨氮吸附单元在长时间对污水进行氨氮吸附处理过程中，还定期打入再生液进行再生处理。优选的，再生液中含有的有效成分为盐与氧化剂的复配，其中，盐为钾盐、钠盐、钙盐、镁盐、铝盐、铁盐或锌盐，其浓度为1～90g/L；氧化剂为双氧水、高氯酸盐、高锰酸盐、重铬酸盐、过氧化钠、次氯酸盐或臭氧、硝酸，氧化剂用量为所述氧化剂与氨氮反应摩尔比的0.8-1.8倍，具体用量应根据沸石吸附氨氮量和沸石投加量确定，优选的浓度范围为0.01-20.00g/L。

在一些实施方式中，步骤(1)中，所述的混凝剂为氯化铁、聚合硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫氯化铝、聚合氯化铝铁、聚硅酸硫酸铝铁、钛盐或含钛聚合硫酸铁中的一种或几种的复配，其投加量为0.01～100g/L。

在一些实施方式中，所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚羧酸或季铵盐中的一种或几种的复配，其投加量为0.0001～100g/L。

在一些实施方式中，混凝处理的搅拌速度为100-500rpm，混凝池1的水力停留时间为20–300s。另外，絮凝处理的搅拌速度为20～200rpm，水力停留时间为1～10min。

在一些实施方式中，微网过滤器3的具体结构参见图3和图4所示，其包括微网过滤池33和滤布32等，在微网过滤池33的上方设有过滤反应器进口31、下部还设有与氨氮吸附单元连接的过滤反应器出口34，同时，在微网过滤池33上还设有低于过滤反应器进口31的滤布32，所述滤布32通过一摆动轴设置在微网过滤池33上，并可左右来回摆动(其摆动过程的时候可以通过现有的摆动设备连接摆动轴来实现)，并呈倾斜状态设置，其倾斜角度为0～45°(不等于0，当为0时即表示水平)，且滤布32的下端刚好与储渣池10承接，使得被截留的絮体在滤布32倾斜摆动的作用下滑落储渣池10。

在一些实施方式中，氨氮吸附单元中的氨氮吸附柱4所用吸附材料的粒径为0.1-10mm，氨氮吸附柱4的水力停留时间为0.5-24h。

在一些实施方式中，所述的有机物去除单元14采用吸附剂深度吸附去除有机物、或采用化学氧化技术深度氧化去除有机物，其中，所采用的吸附剂为活性炭或活性焦，所用化学氧化技术所采用的化学氧化试剂为次氯酸钠或臭氧。

本发明的工作原理具体为：

(1)污水由进水泵送入进水管，混凝剂由设置在进水管上部的投加口投加，投加的混凝剂在进水管与污水汇合，便于混凝剂与污水混合均匀，混合后的污水进入混凝池1，在混凝池1中搅拌装置的作用下，混凝剂与污水进一步混合，混凝剂被快速扩散到整个池体便于水解、吸附架桥及网捕。混凝后的污水由混凝池1出口进入絮凝池2，在絮凝池2机械搅拌装置作用下，污水与絮凝剂充分混合，快速形成絮凝体并长大；絮凝池2出水经过絮凝池2下端出口进入微网过滤器3，利用絮体与滤布目数的大小，滤布对絮体进行有效地截留，同时，被截留的絮体在滤布倾斜的作用下滑落储渣池10。本发明中设置的混凝池1主要功能是实现混凝药剂和水体的混合扩散，以达到尽快降低水体的Zeta电位使胶体颗粒能够互相聚集，之后通过絮凝池2进一步实现絮体的形成及长大，最后进入微网过滤器3依据增大的絮凝体的尺寸确定滤布的目数，从而实现絮凝体和水有效的分离。

(2)微网过滤器3接收的滤液由蠕动泵送至吸附柱的底部，在吸附材料的氨氮吸附及离子交换作用下，实现对污水中氨氮的吸附去除，吸附柱处理后的水由吸附柱上端排出。定期利用再生箱5中的再生液对氨氮吸附柱4进行循环再生，再生液可采用次氯酸钠氧化、短程硝化-厌氧氨氧化、吹脱等对再生液中的氨氮去除，实现吸附材料的循环利用。

(3)由氨氮吸附柱4上端排出的出水可在有机物去除单元14中采用活性焦、次氯酸钠等方法对溶解性有机物进行去除。

下面结合具体实施例对上述实施方式进行更详细的说明。

实施例1

本实施例提供了一种泵站排污水污染物快速高效去除工艺，其工艺流程参见图1所示，主体设备包括混凝池1、絮凝池2、微网过滤器3、氨氮吸附柱4、储渣池10、再生箱5、有机物去除单元14等。

本实施例的泵站排污水污染物快速高效去除技术处理废水具体步骤如下：

待处理废水经进水泵送入混凝池1，混凝池1上部设有用于投加混凝剂的第一投药口；混凝剂与废水在混凝池1内充分混合，在混凝池1中的第一搅拌组件6的作用下迅速与废水混合。然后废水经混凝池1上部出水孔进入絮凝池2，絮凝池2上部设有用于投加絮凝剂的第二投药口；絮凝剂与废水在絮凝池2内充分混合，在絮凝池2中的第二搅拌组件7的作用下絮凝剂与原水悬浮物及胶体发生絮凝反应，形成絮体并进一步长大。随后废水经絮凝池2下部出口进入微网过滤器3，经微网过滤器3中的滤布的截留作用，过滤液经吸附柱蠕动泵11泵入氨氮吸附柱4底部，利用吸附材料去除污水中的氨氮，待吸附柱出水13氨氮接近排放标准要求时转入再生阶段。氨氮吸附柱4再生时，再生箱5中的药剂泵入氨氮吸附柱4对吸附材料进行解吸再生，并将解吸的氨氮转化为氮气。该阶段完成后，氨氮吸附柱4重新进水，再生液回流至再生液箱中。其中，氨氮吸附柱4需多根平行设置，单根吸附柱穿透后转入再生阶段，进水切换至另一根氨氮吸附柱4继续运行。经氨氮吸附柱4处理后的吸附柱出水13再排入有机物去除单元14中进行有机物深度去除，所得装置出水16排出。

实施例2

参考图1，某泵站排污水，进水的SS浓度为485.37±12.59mg/L、氨氮浓度18.26±0.64mg/L、总磷浓度为4.03±0.33mg/L、COD浓度为309.57±67.68mg/L。采用的实施例1中的工艺路线，处理水量为36m

本实施例所述的混凝过滤工艺，所用的混凝剂为0.18g/L的硫酸铝，所述的絮凝剂为0.85mg/L的聚丙烯酰胺，混凝处理的搅拌速度为250rpm，水力停留时间为1min，絮凝处理的搅拌速度为80rpm，水力停留时间为4min。滤布采用钢丝材质，目数为400目。

所述的氨氮吸附单元所用的氨氮吸附材料为粒径为3～5mm的沸石，HRT为30min，再生液采用浓度为0.5mol/L NaClO和20.0g/L(以钠计)NaCl的混合液。

针对氨氮吸附柱4出水COD高的现象，所述的有机物去除单元14采用质量分数为7.5％的次氯酸钠溶液氧化至出水COD低于30mg/L，其中BOD

实施例3

某泵站排污水，进水的SS浓度为485.37±12.59mg/L、氨氮浓度18.26±0.64mg/L、总磷浓度为4.03±0.33mg/L、COD浓度为309.57±67.68mg/L。采用的工艺路线为：与实施例2相比，绝大部分都相同，除了省去了微网过滤器。处理水量为36m

本实施例所述的混凝过滤工艺，所用的混凝剂为0.20g/L的三氯化铁，所述的絮凝剂为0.80mg/L的聚丙烯酰胺，混凝处理的搅拌速度为250rpm，水力停留时间为1min。絮凝处理的搅拌速度为80rpm，水力停留时间为5min。滤布采用尼龙网材质，目数为300目。

所述的氨氮吸附单元所用的氨氮吸附材料为粒径为3～5mm的沸石，HRT为10min，再生液采用浓度为25.0g/L(以钠计)NaCl与10g/L(以钾计)KCl的混合液。

所述的有机物去除单元14为针对氨氮吸附柱4出水COD高的现象，采用臭氧发生器氧化至出水COD低于30mg/L，BOD

实施例4

某泵站排污水，进水的SS浓度为485.37±12.59mg/L、氨氮浓度18.26±0.64mg/L、总磷浓度为4.03±0.33mg/L、COD浓度为309.57±67.68mg/L。采用的工艺路线为：与实施例2相比，绝大部分都相同，除了将微网过滤器采用201910690198.3的斜板沉淀池。处理水量为36m

本实施例所述的混凝过滤工艺，所用的混凝剂为0.65g/L的聚硅酸硫酸铝铁，所述的絮凝剂为0.85mg/L的聚丙烯酰胺，混凝处理的搅拌速度为300rpm，水力停留时间为1min。絮凝处理的搅拌速度为90rpm，水力停留时间为6min。滤布采用尼龙网材质，目数为300目。

所述的氨氮吸附单元所用的氨氮吸附材料为粒径为3～5mm的分子筛，HRT为60min，再生液采用浓度为25.0g/L(以钠计)NaCl与10g/L CaCl

所述的有机物去除单元14为针对氨氮吸附柱4出水COD高的现象，采用次氯酸钠氧化至出水COD低于25mg/L，BOD

以上各实施例中，所采用的原料试剂或操作工艺条件均可以根据实际情况在以下范围内任意调整：

再生液中含有的有效成分为盐与氧化剂的复配，其中，盐为钾盐、钠盐、钙盐、镁盐、铝盐、铁盐或锌盐，其浓度为1～90g/L；氧化剂为双氧水、高氯酸盐、高锰酸盐、重铬酸盐、过氧化钠、次氯酸盐或臭氧、硝酸，氧化剂用量为所述氧化剂与氨氮反应摩尔比的0.8～1.8倍，具体用量应根据沸石吸附氨氮量和沸石投加量确定，优选的浓度范围为0.01～20.00g/L；

所述的混凝剂为氯化铁、聚合硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫氯化铝、聚合氯化铝铁、聚硅酸硫酸铝铁、钛盐或含钛聚合硫酸铁中的一种或几种的复配，其投加量为0.01～100g/L；

所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚羧酸或季铵盐中的一种或几种的复配，其投加量为0.0001～100g/L；

混凝处理的搅拌速度为100-500rpm，混凝池的水力停留时间为20–300s，另外，絮凝处理的搅拌速度为20～200rpm，水力停留时间为1～10min；

氨氮吸附单元中的氨氮吸附柱所用吸附材料的粒径为0.1-10mm，氨氮吸附柱的水力停留时间为0.5–24h。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。