污水处理设备选天环共铸辉煌

污水处理设备选天环共铸辉煌

目前，世界上重金属废水处理方法主要有三类：第一类是化学法，主要是指水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法、钡盐沉淀法、氧化还原法、铁粉法、电解法等，第二类是物理化学法，指使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下采用气浮法、离子交换法、吸附法、溶剂萃取法、液膜法、反渗透法和电渗析法等除去的方法，第三类是生物法，指借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，其中包括生物絮凝法、生物化学法、生物吸附法、生物沉淀法等。

　　1、电化学技术及纳米晶磁技术介绍

　　1.1 电化学技术介绍

　　电化学技术属于化学法，通过给多块钢板加直流电，在钢板之间产生电场，待处理的水流入钢板的空隙。在该电场中，通电的钢板会有一部分被消耗，变成铁离子进入水中。电场中的离子与非离子污染物被通电，并与电场中电离的产物以及铁离子发生反应。在此过程中，各种离子相互作用，以其的形式结合成固体颗粒，从水中沉淀出来。

　　由于电化学过程中电解反应的产物只是离子，不需要投加任何氧化剂或还原剂，对环境不产生或很少产生污染，且该技术可以处理同时含有镉、砷、锑、铜、锌、汞、银、镍、等多种重金属离子的废水，因此电化学技术可以被称为是一种环境友好、高效的水处理技术。

　　1.2 纳米晶磁技术介绍

　　沉淀技术是应用泛的水处理技术，适用于各种场合的固液分离处理。从20世纪初到现在，沉淀技术的发展依次经历了静态沉淀、污泥接触型沉淀、污泥循环型沉淀和加载沉淀。

　我国目前在小区污水处理上并没有出台统一的规定，一般将日处理能力小于5000m3的污水处理厂定义为中小型污水处理厂，其中污水的特点是水量变化大、污染浓度低、污水的生化性好和处理难度低。我国当前在污水处理中，主要采用的是化粪池处理、生物二级处理等。由于小区污水量比较少，又属于生活区域，对污水管理水平要求比较特殊，需要采用少污泥处理工艺，防止由于处理不当造成二次污染问题。

　　1、小区污水设计原则

　　我国地域广泛，各地区对小区污水处理需求往往有比较大的差别。在污水处理设施的建设过程中，应该满足小区总体规划的要求，不能对小区的外观造成影响。在污水处理工艺的选择上，应该尽量选择简单、实用的污水处理工艺。在高程的布置上，应该充分对地下空间进行利用，将对小区环境的影响降到。在设备的选择上，应该尽量选择模块化的设备，对这些设备的使用也应该尽量方便操作，降低设备操作的专业化程度。污水处理设施还应保持有足够的水力负荷和有机物负荷适应能力，以便有效抵御冲击负荷。

　　2、CASS工艺处理小区污水

　　CASS工艺是在SBR工艺的基础之上发展起来的，在其池内的进水端增加一个生物选择器，有效实现水池的连续进水和间歇排水。通过设置生物选择器，可以有效地对絮凝性细菌进行选择，其体积占污水处理池的百分之十左右。生物选择器的工艺流程遵循的是污泥累积——再生理论，让活性污泥运行在高效的吸附阶段，然后在较低负荷下完成基质的降解，由此便完成对污泥的再生。

　　根据相关研究显示，污泥出现膨胀的主要原因是丝状细菌的过量繁殖。由于丝状细菌的比面积较大，更有利于摄取浓度更低的污染物。但由于丝状细菌的生长速度较慢，胶团菌的比繁殖率较大，可以利用基质作为动力选择性地培养胶团细菌，让其成为曝气池中的优势菌。因此，在CASS池中应该合理对生物选择器进行设计，有效对丝状细菌的生长进行抑制，避免出现污泥膨胀的现象，进一步提高系统运行稳定性。

　　同传统的污泥处理工艺相比，CASS工艺处理具有如下的优点：

　　1)降低建设费用。在该系统的建设过程中，有效节省了沉淀池、二次沉淀池、污泥回流设备，可以节省建设成本30%左右，该工艺使用的设施也比较少，主要包括集水池、沉淀池、CASS曝气池和污泥池等，可以节省占地面积35%左右。

　　2)有效节省运转费用。由于曝气是定期非连续进行的，池中溶解氧的浓度也在不断发生变化，在开始进行曝气时，由于氧浓度梯度较大，其传递效率较高，节能效果比较突出，可以有效节省运转费用20%左右。

　　3)对有机物的去除率较高，进一步提升水质。

　　4)对设备的管理方便，设备运行可靠，降低发生污泥膨胀的概率。由于该工艺应用过程中，不需要过多的设备和设施，整个控制系统也比较简单，可以有效提高装置运行的可靠性。

　　对曝气方式的选择：大部分生活小区，居民对环境要求往往较高，应该充分考虑装置运行过程中的噪音和异味气体等因素。为了有效降低噪音，可以利用曝气机来代替鼓风机。此外，由于CASS工艺比较特殊，对水下曝气机的使用可以有效省去对管路、阀门的安装，装置使用也比较灵活，可以根据污水处理的需要，选择曝气机工作的台数，保证其工作效果。

　　滗水方式的选择：滗水器是CASS工艺的重要组成部分，其工作是否稳定、可靠直接关系着CASS工艺的正常运行。当下对滗水器的研究还在持续进行，根据其工作原理，可以分为浮球式、旋转式、虹吸式。在滗水器的选择过程中，应该处理好出水管、升降控制装置、水流之间的动态平衡，根据不同的排水需要来调整浮动水堰的深度，避免排水对底层污泥造成干扰，有效提高出水的稳定性。

　　小区可选用旋转式滗水器，其由滗水装置、驱动电机、撇渣浮筒及回转支承等组成。其中的滗水装置又被称为自动浮动式水堰，可以有效防止浮渣进入到出水管之中，下部的出水管可以有效起到支撑的作用，其部分浸没在水中，可以通过推杆来排出反应池中的上清液，工作比较平稳、排水比较均匀、价格也比较适中。

　　3、CASS工艺的出水回用

　　我国是一个水资源相对比较紧缺的国家，人均水资源总量只占到世界平均水平的四分之一。我国城市缺水的现象更严重，北京就是一个水资源非常紧缺的城市，人均占有量只是全国平均水平的六分之一。由于水资源短缺情况比较严重，城市水价不断上涨。为了有效解决这个问题，可以将小区污水进行处理后，用于小区绿化、厕所清洗、洗车和清洁等方面，可以取得较好的经济效益和社会效益。

　　当前我国很多小区已经开始采用CASS工艺，其水质比较稳定，和传统的生物处理技术相比，其水质更加符合我国相关的水质标准，经过进一步的过滤和消毒处理后，可以直接作为中水来应用。

　　膜分离技术是一种新兴的物质分离技术，其利用压力来作为动力，压力值比较稳定，不会随着外界温度的变化而发生变化，且具有节能、连续操作、容易实现自动化等优点。为了有效在CASS工艺中进行应用，专门开发出了一种新型的过滤膜，其通量较大、使用寿命较长、耐污能力较强，在工程应用中有着非常好的应用前景。在小区的污水中，往往会包含较多的致病细菌，需要进行消毒才能进行安全使用，一般是在膜过滤前采用消毒工艺。如果污水处理量较大，对其污泥处理一般采用的是浓缩后脱水的方法，如果产生的污泥量较少，则可以采用粪车进行填埋。

　　整个小区CASS污水处理工艺应该满足以下的要求：

　　1)可靠性。任何设备只有在确定可靠运行的情况下，才能被投入到实际的工程中去，可靠性是一个的指标。

　　2)安全性。整个系统在工作的过程中，不得存在安全隐患，还应该及时对各种故障进行检测并处理，避免因为故障发生所造成的安全事故。

　　3)实时性。任何系统只有在满足实时性的指标下，才能被应用到工程当中去，整个系统应该根据小区实际处理污水各项参数的变化，对整个处理工艺进行动态的调整，保证污水处理的效果。同时，采用自动控制系统，通过PLC对底层硬件设备进行监控和控制，根据各种检测设备发送来的信号，来掌握设备目前的实际工作环境，和设备具体的工作状态。如果设备目前的工作状态无法满足对污水的实际处理需求，就会自动启动内部的自动控制算法，对各种工艺参数进行动态的调整，直到将工艺参数调整到一个比较合适的范围，能够满足污水处理的实际需要。此外还应具有设备故障检测功能，当其检测到设备出现故障后，其就会自动将故障信息通过数据传输网络，传输到整个污水处理系统的上位机中，让小区污水处理系统的管理人员及时对故障进行处理。为了让系统的管理人员了解整个污水处理系统的实际工作情况，系统还会及时将系统运行产生的各种工艺参数上传到上位机中，让工作人员有效掌握系统目前工作的实际情况，及时对工艺进行调整。

　　纳米晶磁技术属于加载沉淀，是在常规混凝沉淀工艺中投加了纳米晶磁磁种，作为沉淀物结晶晶核。纳米晶磁磁种的投加有利于混凝絮体生成与长大，同时纳米晶磁磁种可与混凝絮体有效地结合，使混凝絮体密度远超过常规混凝工艺形成的絮体，可大幅提高絮体的沉降速度，从而减少沉降时间和水处理设备的占地面积。污水处理设备选天环共铸辉煌纳米晶磁技术同步设置了纳米晶磁磁种回

石灰中和反应、沉淀工段产水送至原有处理系统的电化学设备中处理，废水中的As3+和Tl+在电化学设备的阳极分别被氧化成容易形成化学沉淀的As5+和Tl3+，As5+和Tl3+与电化学设备中产生的Fe3+和OH-反应，生成FeAsO4和Tl(OH)3，并与Fe(OH)3胶体形成共沉物，随后采用潜污泵将电化学曝气池的出水泵送至纳米晶磁中试设备，在纳米晶磁中试设备的磁絮凝反应区中加入定量的磁粉(本中试实验磁粉加入量约为50kg，后续根据出水效果调整)，然后通过加药系统加入絮凝剂(PAM)，经磁絮凝反应的出水重力流入高速沉降固液分离区进行泥水分离，上清液溢流排放，污泥经纳米晶磁磁种回收系统回收磁种后外排，磁种则进入磁絮凝反应区循环利用。

　　2.4 实验方法

　　(1)不同分子量絮凝剂(PAM)对处理效果的影响研究采用烧杯实验，定性比对在不投加混凝剂的情况下，不同分子量絮凝剂(PAM)对电化学与纳米晶磁组合技术应用于重金属废水处理的处理效果的影响。实验步骤：将分子量800万和1600万的絮凝剂(PAM)配制成1‰浓度待用，取实验样品500mL原水于烧杯中，向烧杯中投加0.5g磁粉，搅拌0.5~1min，向烧杯中滴加絮凝剂(PAM)，投加量3ppm，搅拌0.5min后，逐渐降低搅拌机转速、静置，观察实验效果。

　　(2)不同表面水力负荷对处理效果的影响研究

　　选取三种不同的固液分离区表面水力负荷参数进行中试实验，确定电化学与纳米晶磁组合技术中的最佳固液分离区(沉淀区)表面水力负荷参数。稳定电化学设备的产水量为1000m3/d，开启潜污泵从曝气池取水，通过调节回流阀控制纳米晶磁中试设备的进水量和表面水力负荷，开启加药系统中的絮凝剂加药计量泵向磁絮凝反应区投加絮凝剂(PAM，分子量1600万)，投加量3ppm，稳定0.5h后取出水样进行检测。同时检测河南某铅锌冶炼企业产生的含砷、重金属废水处理系统出水作对比。

收系统，将絮体污泥中的纳米晶磁磁种和化学沉淀物进行分离，纳米晶磁磁种可以循环使用，降低运行费用。纳米晶磁技术主要包括磁絮凝反应过程、高速沉降固液分离过程和纳米晶磁磁种回收过程。

　　2、电化学与纳米晶磁组合技术处理重金属废水的研究

　　2.1 实验目的

　　采用中试实验研究电化学与纳米晶磁组合技术在重金属废水处理上的应用效果，并研究不同分子量絮凝剂(PAM)、不同表面水力负荷对纳米晶磁技术处理效果的影响，确定电化学与纳米晶磁组合技术应用于重金属废水处理的最佳设计参数。