污水處理設備選天環共鑄輝煌

目前，世界上重金屬廢水處理方法主要有三類：第一類是化學法，主要是指水中重金屬離子通過發生化學反應除去的方法，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，第二類是物理化學法，指使廢水中的重金屬在不改變其化學形態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、生物化學法、生物吸附法、生物沉淀法等。

　　1、電化學技術及納米晶磁技術介紹

　　1.1 電化學技術介紹

　　電化學技術屬于化學法，通過給多塊鋼板加直流電，在鋼板之間產生電場，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物以及鐵離子發生反應。在此過程中，各種離子相互作用，以其的形式結合成固體顆粒，從水中沉淀出來。

　　由于電化學過程中電解反應的產物只是離子，不需要投加任何氧化劑或還原劑，對環境不產生或很少產生污染，且該技術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，因此電化學技術可以被稱為是一種環境友好、高效的水處理技術。

　　1.2 納米晶磁技術介紹

　　沉淀技術是應用泛的水處理技術，適用于各種場合的固液分離處理。從20世紀初到現在，沉淀技術的發展依次經歷了靜態沉淀、污泥接觸型沉淀、污泥循環型沉淀和加載沉淀。

　我國目前在小區污水處理上并沒有出臺統一的規定，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。由于小區污水量比較少，又屬于生活區域，對污水管理水平要求比較特殊，需要采用少污泥處理工藝，防止由于處理不當造成二次污染問題。

　　1、小區污水設計原則

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

　　2、CASS工藝處理小區污水

　　CASS工藝是在SBR工藝的基礎之上發展起來的，在其池內的進水端增加一個生物選擇器，有效實現水池的連續進水和間歇排水。通過設置生物選擇器，可以有效地對絮凝性細菌進行選擇，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，然后在較低負荷下完成基質的降解，由此便完成對污泥的再生。

　　根據相關研究顯示，污泥出現膨脹的主要原因是絲狀細菌的過量繁殖。由于絲狀細菌的比面積較大，更有利于攝取濃度更低的污染物。但由于絲狀細菌的生長速度較慢，膠團菌的比繁殖率較大，可以利用基質作為動力選擇性地培養膠團細菌，讓其成為曝氣池中的優勢菌。因此，在CASS池中應該合理對生物選擇器進行設計，有效對絲狀細菌的生長進行抑制，避免出現污泥膨脹的現象，進一步提高系統運行穩定性。

　　同傳統的污泥處理工藝相比，CASS工藝處理具有如下的優點：

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

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

　　3)對有機物的去除率較高，進一步提升水質。

　　4)對設備的管理方便，設備運行可靠，降低發生污泥膨脹的概率。由于該工藝應用過程中，不需要過多的設備和設施，整個控制系統也比較簡單，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，居民對環境要求往往較高，應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，可以根據污水處理的需要，選擇曝氣機工作的臺數，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，其工作是否穩定、可靠直接關系著CASS工藝的正常運行。當下對潷水器的研究還在持續進行，根據其工作原理，可以分為浮球式、旋轉式、虹吸式。在潷水器的選擇過程中，應該處理好出水管、升降控制裝置、水流之間的動態平衡，根據不同的排水需要來調整浮動水堰的深度，避免排水對底層污泥造成干擾，有效提高出水的穩定性。

　　小區可選用旋轉式潷水器，其由潷水裝置、驅動電機、撇渣浮筒及回轉支承等組成。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池中的上清液，工作比較平穩、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。我國城市缺水的現象更嚴重，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重，城市水價不斷上漲。為了有效解決這個問題，可以將小區污水進行處理后，用于小區綠化、廁所清洗、洗車和清潔等方面，可以取得較好的經濟效益和社會效益。

　　當前我國很多小區已經開始采用CASS工藝，其水質比較穩定，和傳統的生物處理技術相比，其水質更加符合我國相關的水質標準，經過進一步的過濾和消毒處理后，可以直接作為中水來應用。

　　膜分離技術是一種新興的物質分離技術，其利用壓力來作為動力，壓力值比較穩定，不會隨著外界溫度的變化而發生變化，且具有節能、連續操作、容易實現自動化等優點。為了有效在CASS工藝中進行應用，專門開發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，在工程應用中有著非常好的應用前景。在小區的污水中，往往會包含較多的致病細菌，需要進行消毒才能進行安全使用，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，如果產生的污泥量較少，則可以采用糞車進行填埋。

　　整個小區CASS污水處理工藝應該滿足以下的要求：

　　1)可靠性。任何設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。

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

　　3)實時性。任何系統只有在滿足實時性的指標下，才能被應用到工程當中去，整個系統應該根據小區實際處理污水各項參數的變化，對整個處理工藝進行動態的調整，保證污水處理的效果。同時，采用自動控制系統，通過PLC對底層硬件設備進行監控和控制，根據各種檢測設備發送來的信號，來掌握設備目前的實際工作環境，和設備具體的工作狀態。如果設備目前的工作狀態無法滿足對污水的實際處理需求，就會自動啟動內部的自動控制算法，對各種工藝參數進行動態的調整，直到將工藝參數調整到一個比較合適的范圍，能夠滿足污水處理的實際需要。此外還應具有設備故障檢測功能，當其檢測到設備出現故障后，其就會自動將故障信息通過數據傳輸網絡，傳輸到整個污水處理系統的上位機中，讓小區污水處理系統的管理人員及時對故障進行處理。為了讓系統的管理人員了解整個污水處理系統的實際工作情況，系統還會及時將系統運行產生的各種工藝參數上傳到上位機中，讓工作人員有效掌握系統目前工作的實際情況，及時對工藝進行調整。

　　納米晶磁技術屬于加載沉淀，是在常規混凝沉淀工藝中投加了納米晶磁磁種，作為沉淀物結晶晶核。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合，使混凝絮體密度遠超過常規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備的占地面積。污水處理設備選天環共鑄輝煌納米晶磁技術同步設置了納米晶磁磁種回

石灰中和反應、沉淀工段產水送至原有處理系統的電化學設備中處理，廢水中的As3+和Tl+在電化學設備的陽極分別被氧化成容易形成化學沉淀的As5+和Tl3+，As5+和Tl3+與電化學設備中產生的Fe3+和OH-反應，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曝氣池的出水泵送至納米晶磁中試設備，在納米晶磁中試設備的磁絮凝反應區中加入定量的磁粉(本中試實驗磁粉加入量約為50kg，后續根據出水效果調整)，然后通過加藥系統加入絮凝劑(PAM)，經磁絮凝反應的出水重力流入高速沉降固液分離區進行泥水分離，上清液溢流排放，污泥經納米晶磁磁種回收系統回收磁種后外排，磁種則進入磁絮凝反應區循環利用。

　　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)對電化學與納米晶磁組合技術應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，逐漸降低攪拌機轉速、靜置，觀察實驗效果。

　　(2)不同表面水力負荷對處理效果的影響研究

　　選取三種不同的固液分離區表面水力負荷參數進行中試實驗，確定電化學與納米晶磁組合技術中的固液分離區(沉淀區)表面水力負荷參數。穩定電化學設備的產水量為1000m3/d，開啟潛污泵從曝氣池取水，通過調節回流閥控制納米晶磁中試設備的進水量和表面水力負荷，開啟加藥系統中的絮凝劑加藥計量泵向磁絮凝反應區投加絮凝劑(PAM，分子量1600萬)，投加量3ppm，穩定0.5h后取出水樣進行檢測。同時檢測河南某鉛鋅冶煉企業產生的含砷、重金屬廢水處理系統出水作對比。

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

　　2、電化學與納米晶磁組合技術處理重金屬廢水的研究

　　2.1 實驗目的

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