[发明专利]一种膜法与超磁混凝组合的水处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理和微污染水体处理领域。该发明提出了一种膜法与超磁混凝联用的水处理工艺。该发明对污水处理工艺的改进具有重大意义。

背景技术[002]我国现行的GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》，对城镇污水厂出水水质设定了三级标准，其中一级标准分为A标准和B标准，大多数省份和主要城市都已普遍施行一级A标准。在目前水处理工艺中，悬浮物，有机物，氮等都相对比较容易去除，但磷的去除一直是目前的难题，是水处理工艺的瓶颈。随着近些年水处理工艺的不断进步，已形成几种成熟工艺，经过污水处理厂处理后水质能够达到一级A标准。随着北京等中心城市的排放标准不断提高至排水水质要达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中地表Ⅳ类的标准，对排放水中磷的含磷由≤0.5mg/L提高到≤0.3mg/L。这对污水处理工艺提出了新的需求。

目前，城镇污水处理厂常用的处理工艺有：

A²O工艺+深度处理系统；

MBR工艺；

或者MBBR+深度处理系统等。

当处理通常的市政污水时，以上各种工艺尚难保证产水达到地表Ⅳ类的标准。而在各项指标中，最难处理的就是磷的超标。

废水除磷的方法主要包括：生物法、化学沉淀法、物理吸附法、膜技术处理法。废水中的存在形式：无机磷酸盐(H₂PO₄^-、HPO₄^2-、PO₄^3-)、聚磷酸盐、有机磷等。除磷工艺最常用的技术是生物除磷和化学除磷。生物除磷的原理是利用磷细菌(也称为聚磷菌、除磷菌)，过量或超出生理需要的摄取磷，以聚合磷酸盐的形式贮存在细胞体内，再从系统中通过排出这种高磷污泥，达到除磷的目的。但在该过程中，由于生物体释放的磷量是有一定限度的，因此在排掉高磷污泥的同时也会排除大量的有用的生物污泥，造成系统处理能力下降和处理效果不稳定。

化学除磷的原理是向生化池中投加药剂，使水中磷酸离子生成难溶性盐，形成混凝絮体与活性污泥结合，从而在排除活性污泥时去除污水中所含磷。使用的药剂可分为石灰沉淀法和金属盐沉淀法。仅利用化学沉淀除磷工艺，由于生化池中活性污泥的影响，除磷效率不高，很难满足出水总磷浓度为0.5mg/L的要求。但是在污水除磷过程中，水中的其它有机物质也会消耗大量的药剂，化学药剂的实际投加量总是远大于根据化学计量关系预测的药剂投量，一方面会导致其运行费用偏高；另一方面大量及过量的药剂投加会影响生物处理单元的正常运行；同时也必然导致处理系统的污泥体积和污泥总量的大量增加，给污泥的处理处置带来困难。

超滤膜技术由于其高效分离性能是目前广泛使用的一项水处理技术。可实现对水体中颗粒、胶体，细菌，某些病毒的去除。但由于超滤的过滤精度不足以去除水中的磷酸盐，因此单一使用超滤工艺，出水难以全面满足严格的一级A以上的出水排放标准的状况。

发明内容

基于上述背景，本发明的目的是提供一种膜法与超磁混凝组合的水处理工艺。

本发明的核心技术是：膜技术与超磁混凝组合。污水经过前期处理后通过膜生物反应器(MBR)、膜絮凝反应器(MCR)或者压力式超滤(UF)系统。在这些系统中水会通过超滤膜过滤，超滤膜的过滤精度在0.01～0.4μm，可以滤除水中大部分污染物质，出水中磷的含量通常可以保证<2mg/L。由于超滤膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，除总磷等个别指标外，出水水质可达到一级A标准或四类水标准，且设备占地小，效率高。产水中剩余的磷虽然达不到排放标准，但含量已经很低，并且消耗药剂的其它污染物质大量减少。此时将膜系统产水引入超磁混凝装置，首先进入凝聚单元，利用磁种(磁粉)、混凝剂与水中磷的结合，形成又大又重的矾花，然后进入絮凝单元，絮凝剂与矾花及磁粉结合，快速沉降，实现水与含磷絮体的快速分离。产水磷含量达到国家四类水标准要求(小于0.3mg/L)。含磷絮体的浓缩污泥借助机械分离将磁粉进行回收，磁粉回收后重新进入系统循环使用。经过磁粉回收后的含磷污泥进入污泥处理系统。该过程投加的混凝剂量为5-20ppm，絮凝剂药量为0.1-2ppm，只相当于通常采用的化学除磷法的五分之一至八分之一，可以节省大量的药剂，且减少污泥的产量，进而降低污泥处理费用，同时减少处理时间，省去大面积沉淀池，减少超过一半的占地面积。

絮凝除磷的反应机理如下：