今天為廣大朋友介紹的是——污水處理方法和技術
污水處理的方法和裝置。所述方法，其包括如下步驟：步驟A：對所述污水進行厭氧生物處理，得到污水混合液;步驟B：利用驅動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動液中，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：厭氧生物反應器，與所述厭氧生物反應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存容器，以及與汲取液儲存容器相連通的電滲析組件。
摘要附圖
權利要求書
1.一種污水處理方法，其包括如下步驟：
步驟A：對所述污水進行厭氧生物處理，得到污水混合液;
步驟B：利用驅動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動液中，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.根據權利要求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動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.根據權利要求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動液。
4.實施權利要求1所述的方法的污水處理裝置，其包括：
厭氧生物反應器，
與所述厭氧生物反應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存容器，以及
與汲取液儲存容器相連通的電滲析組件。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述厭氧生物反應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器的入口連接。
6.根據權利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述汲取液儲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存容器的入口連接。
7.根據權利要求4-6中任意一項所述的裝置，其特征在于，在所述汲取液儲存容器和所述電滲析組件之間設置汲取液濃度傳感器和/或電滲析濃縮液濃度傳感器。
8.根據權利要求4-7中任意一項所述的裝置，其特征在于，所述汲取液儲存容器置于稱重器上。
9.根據權利要求4-8中任意一項所述的裝置，其特征在于，所述厭氧生物反應器與攪拌組件連接，優(yōu)選所述攪拌組件的攪拌桿上設置有多個槳葉。
10.根據權利要求4-9中任意一項所述的裝置，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為三醋酸纖維素，所述支撐層的材質為聚酯。
說明書
一種污水處理的方法和裝置
技術領域
本發(fā)明涉及污水處理領域，特別涉及一種生活污水處理的方法和裝置。
背景技術
隨著社會經濟的持續(xù)發(fā)展和人口規(guī)模的不斷擴大，城市水資源緊缺和水污染加劇的問題，日漸成為限制我國城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。城市規(guī)模持續(xù)擴大，導致城市用水需求激增，污水處理負荷持續(xù)增長，這對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象，憑借其所蘊含的豐富水資源和有機物，被研究者們認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，同時從總量上減少了污水排放，保護了城市水生態(tài)環(huán)境。污水中蘊含的有機物可以通過污水能源化手段實現能源或資源回收，生產沼氣和無機鹽等物質。
傳統(tǒng)的好氧膜生物反應器工藝實現了膜分離與好氧生物處理的有機結合。憑借其出水水質好、占地小等優(yōu)點，該種類型的在城市污水處理等領域得到了廣泛的應用。然而，這種類型的膜生物反應器具有高能耗、膜污染等問題，導致工藝的運行成本較高。
針對這一問題，需要研究出一種新型的污水處理的方法和裝置。
發(fā)明內容
針對上述問題，本著節(jié)能減排、能源回收的原則，針對城市污水中的污染物，利用了厭氧生物反應器、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，并達到驅動液回收利用的目的。
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：對所述污水進行厭氧生物處理，得到污水混合液;
步驟B：利用驅動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動液中，得到汲取液，其中，所述汲取液為所述驅動液與從污水混合液滲透到驅動液中的水的混合液;
步驟C：通過電滲析將所述汲取液中的水分離出來。
其中驅動液可以是高滲溶液，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，在該驅動液濃度的條件下，厭氧生物反應器和正滲透膜結合處理污水后的出水情況可以達到如下指標：COD濃度<20mg/L，氨氮<5mg/L，總氮(TN)<5mg/L，總磷(TP)基本檢測不出，例如總磷<0.1mg/L。
在本發(fā)明中，將厭氧生物反應器、正滲透膜與電滲析耦合，既利用厭氧生物反應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)明通過巧妙的設置將該電滲濃縮液回收進一步用作驅動液，從而達到了循環(huán)利用的目的。
將正滲透膜與厭氧生物反應器相結合，既能保證對生活污水的處理效果，又能克服厭氧生物反應器出水水質不好的缺點，得到潔凈的出水，但厭氧生物反應器對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，其中對淡水進行收集，以便回收利用，電滲析濃縮液根據電導率反饋自控系統(tǒng)自動被加入汲取液中，以保持驅動液濃度基本不變。
在一個具體實施例中，所述污水混合液中的水被滲透到驅動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。
在一個具體實施例中，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動液。其中，在一般情況下，汲取液中的水僅部分地被分離出去。
在一個具體實施例中，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。實際操作中污水濃度可與之相當。
本發(fā)明還提供了一種污水處理裝置，其包括：
厭氧生物反應器，
與所述厭氧生物反應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存容器，以及
與汲取液儲存容器相連通的電滲析組件。
在本發(fā)明中，在進行污水處理前，由于驅動液可儲存于汲取液儲存容器中，但是在進行污水處理時，儲存于汲取液儲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，儲存于汲取液儲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，所以更準確地說，當液體從汲取液儲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存容器，該液體可以稱作驅動液，其中，從電滲析組件流向汲取液儲存容器 的液體還可以形象地稱為電滲析濃縮液;當液體從正滲透膜組件流向汲取液儲存容器，以及從汲取液儲存容器流向電滲析組件時，該液體可以稱作汲取液。
在一個具體實施例中，所述正滲透膜組件包括腔室和第二腔室。
在一個具體實施例中，所述厭氧生物反應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器的入口連接。也就是說，所述厭氧生物反應器與所述正滲透膜組件構造成使所述厭氧生物反應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器。更加具體的說，所述厭氧生物反應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器的入口連接。在一個具體實施例中，所述汲取液儲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存容器的入口連接。也就是說，所述汲取液儲存容器與所述電滲析組件構造成使所述汲取液儲存容器中的驅動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電滲析濃縮后的電滲析濃縮液流向所述汲取液儲存容器。
在一個具體實施例中，所述汲取液儲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存容器的第二入口連接。也就是說，所述述汲取液儲存容器與所述正滲透膜組件構造成使所述述汲取液儲存容器中的驅動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存容器。更加具體的說，所述汲取液儲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存容器的入口連接。
在一個具體實施例中，在所述汲取液儲存容器和所述電滲析組件之間設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，在所述汲取液儲存容器的出口與所述電滲析組件的入口的連接處設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存容器的入口的連接處設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定汲取液的濃度，電滲析濃縮液濃度傳感器可以測定電滲析濃縮液的濃度。當檢測到汲取液的濃度低于0.5M/L，特別是低于0.3M/L時，啟動電滲析組件對汲取液進行處理。當檢測到電滲析濃縮液的濃度高于0.5M/L，優(yōu)選高于1.0M/L時，特別優(yōu)選高于1.5M/L時，回收電滲析濃縮液至汲取液儲存容器中。
在一個具體實施例中，所述汲取液儲存組件置于稱重器例如天平上。
在一個具體實施例中，所述厭氧生物反應器與攪拌組件連接，優(yōu)選所述攪拌組件的攪拌桿上設置有多個槳葉。特別是在所述攪拌桿上沿軸向間隔式設置有多個槳葉，從而在使用時能使厭氧生物反應器內的污水混合液混合的更為均勻。
在一個具體實施例中，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為三醋酸纖維素(CTA)或其他材料，所述支撐層的材質為聚酯。
在一個具體實施例中，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器中，污水混合液中的水在滲透壓差的驅動下，穿過膜進入驅動液，稀釋的驅動液在后續(xù)的電滲析工藝中實現凈水的生產和驅動液的再生。
正滲透膜生物反應器繼承了傳統(tǒng)膜生物反應器的優(yōu)勢的同時，還兼具正滲透的優(yōu)勢，主要包括以下幾點：
(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器具有更低的膜污染潛勢;
(2)正滲透膜生物反應器在膜分離過程中不需要外部壓力驅動，可以節(jié)省動力消耗，降低運行成本;
(3)正滲透膜生物反應器具有比傳統(tǒng)膜生物反應器更高的截留率，尤其是在針對微量有機物和致病菌方面具有更好的表現，出水水質可以達到更高的標準。
因此，正滲透膜生物反應器集合了膜生物反應器和正滲透的優(yōu)勢，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
當前，厭氧生物技術主要用于高濃度污水的處理。在厭氧生物處理過程中，大分子有機物比較終逐漸被轉化為甲烷、水、二氧化碳等物質。厭氧生物處理技術的優(yōu)越性主要包括以下幾個方面：
(1)節(jié)省動力消耗
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中，曝氣用電能耗占較大比例。采用厭氧生物技術處理污水，能夠節(jié)省大量的電能。
(2)生產生物能
厭氧發(fā)酵能夠產生大量沼氣，具有相當高的熱值，是一種生物質能源。
(3)污泥產量低
厭氧菌具有時代周期長，繁殖速度慢的特點。因此厭氧污泥的剩余污泥產量很低且性質穩(wěn)定，污泥后續(xù)處理的費用較低。
(4)對部分難降解有機物降解能力較強
盡管厭氧工藝具有諸多優(yōu)勢，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胞生長，大部分氮磷元素仍存在于出水之中。
(2)啟動周期較長
厭氧生物世代周期長，增長緩慢，污泥濃度短時間內很難大幅度上升。
(3)運行管理復雜
厭氧生物相比好氧生物種群更多，微生物系統(tǒng)對于環(huán)境指標的要求很高，對運行管理水平要求高。
(4)衛(wèi)生條件差
厭氧生物處理污水時，污水中的硫酸鹽會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)出水水質較差
因此，厭氧處理不能完全去除有機物，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,它是在直流電場的作用下,以電位差為推動力,利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質中鹽分從溶液中分離,從而實現產品的濃縮、精制或純化的目的。電滲析的電極設在膜堆兩側,采用直流電源作為電滲析脫鹽的推動力。經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)境負擔,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，經濟有效簡單易行，且能高效富集并處理污水中的污染物，在保證出水水質的同時達到節(jié)能減排，資源回收的目標。
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