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技術文章
SPR高濁度污水處理系統

在天然淡水資源已被充分開發、自然災害日益頻繁暴發的今天,缺水已經對世界各國衆多城市的經濟和市民生活構成了十分嚴重的威脅,缺水危機已經是我們面臨的現實,解決城市缺水問題的重要途徑應該是将城市污水變為城市供水水源。城市污水就近可得,來源穩定,容易收集,是可靠且穩定的供水水源。城市污水經淨化後回用主要可作為市政綠化、景觀用水和工業用水。城市污水再生回用工程包括污水收集系統、污水淨化處理技術及其系統、出水輸配系統、回用水應用技術和監測系統。其中污水淨化再生技術及其系統是關鍵,污水淨化處理的流程要簡單可靠,投資和運行費用要為該城市經濟實力所能承受,處理後出水的水質要滿足回用的要求。沿用了許多年的傳統的“一級處理”及“二級處理”水處理工藝技術和設備已經難以适應當今的高濁度和高濃度污水的淨化處理要求,處理後出水更不能滿足城市對水回用的水質要求。沿着傳統的工藝技術路線隻能進一步附加傳統的“三級處理”設備系統,既回避不了龐大複雜的傳統二級生化處理系統,也回避不了投資和運行費用都十分昂貴的傳統三級過濾吸附處理系統。這些恰恰是實現污水回用的忌諱之處。所以,環保市場十分迫切需要淨化效率更高、處理後出水能滿足現有環保标準并且能回用于城市,投資和運行費用又要為現有城市的經濟實力所能接受的污水處理新技術和新設備。新發明的“SPR高濁度污水淨化系統”将污水的“一級處理”和“三級處理”程序合并設計在一個SPR污水淨化器罐體内,在30分鐘流程裡快速完成。它容許直接吸入懸浮物(濁度)高達500毫克/升至5000毫克/升的高濁度污水,處理後出水的懸浮物(濁度)低于3毫克/升(度);它容許直接吸入CODcr為200毫克/升至800毫克/升的高濃度有機污水,處理後出水CODcr可降為40毫克/升以下。隻需用相當于常規的一、二級污水處理廠的工程投資和低于常規二級處理的運行費用,就能夠獲得三級處理水平的效果,實現城市污水的再生和回用。

SPR污水處理系統首先采用化學方法使溶解狀态的污染物從真溶液狀态下析出,形成具有固相界面的膠粒或微小懸浮顆粒;選用高效而又經濟的吸附劑将有機污染物、色度等從污水中分離出來;然後采用微觀物理吸附法将污水中各種膠粒和懸浮顆粒凝聚成大塊密實的絮體;再依靠旋流和過濾水力學等流體力學原理,在自行設計的SPR高濁度污水淨化器内使絮體與水快速分離;清水經過罐體内自我形成的緻密的懸浮泥層過濾之後,達到三級處理的水準,出水實現回用;污泥則在濃縮室内高度濃縮,定期靠壓力排出,由于污泥含水率低,且脫水性能良好,可以直接送入機械脫水裝置,經脫水之後的污泥餅亦可以用來制造人行道地磚,免除了二次污染。新發明的SPR污水淨化技術以其流程簡單可靠、投資和運行費用低、占地少、淨化效果好的衆多優勢将為當今世界的城市污水的再利用開創一條新路。城市污水實現再利用之後,為城市提供了第二淡水水源,為城市的可持續發展提供了必不可少的條件,其經濟效益和社會效益是不可估量的.

SPR污水處理系統與衆不同的技術特點

1 。城市生活污水和處理藥劑的混合主要是在泵前吸藥管道、污水泵葉輪、蛇形反應管和瓷球反應罐的組合作用下完成的,依照紊流速度、混合時間、和水力學結構數據設計,得以十分充分的混合,為取得好的混凝淨化效果和最大限度地節省藥劑創造了前提條件。這是過去常規的一級處理和二級處理之水工結構所做不到的。

2 。SPR系統處理城市污水時,采用五種以上污水處理藥劑及其配方組合使用,靠化學反應使污水中溶解狀态的有機污染物、重金屬離子和有害的鹽類從水中析出,成為有固相界面的微小顆粒(它包含有污水三級處理的作用)。其中還選用了一種吸附效果很好而價錢又很便宜的吸附劑,以吸附有機污染物和色度。靠消毒劑在30分鐘的流程内殺滅細菌和大腸杆菌。靠混凝的物理化學吸附作用将懸浮物及各類雜質凝聚成大而且密實的絮團。這樣發揮各藥劑的單獨作用和它們之間的交聯作用的用藥方式是與常規的物理化學法不相同的。而且SPR系統使用的組合藥劑配方,隻能在具有十分精細的水動力學參數設計的SPR污水淨化器及其系統裡才能充分發揮作用,在常規的水工系統裡是無法使用的。

3 。SPR系統裝置能夠依照模拟試驗得出的配方,借助大氣壓力和流量計,十分精确地投加混凝藥劑和絮凝藥劑,不緻因加藥過量而造成藥劑殘留在淨化後的出水中,而且動力消耗很少。

4 。SPR污水淨化器内部結構是完全按照混凝機理精确設計的,形成的渦旋流動和各部位恰當的水流速度,使得膠體顆粒之間有最多的碰撞次數,并且有凝聚吸附所需的流速環境。從而在極小的容積内獲得了極充分的凝聚效果。這也是常規水工裝置無法比拟的。

5 。根據混凝形成的絮團實際狀況,準确确定了SPR污水淨化器内部的水動力學數據,使得在罐體中上部形成了一個有幾十厘米厚的、十分緻密的懸浮泥層。所有經過混凝的出水都必須通過此懸浮泥層的過濾,才能升流到罐體上部的清水彙集區。它十分成功地起到了污水高級處理工藝中極為重要的過濾作用。

這個緻密的懸浮泥層是由污水中的污泥及混凝藥劑形成的絮體本身組成的。随着絮體由下向上運動,使泥層的下表層不斷增加、變厚;同時,随着過濾水力學原理形成的罐體的旁路流動,引導着懸浮泥層的上表層不斷流入中心接泥桶,上表層不斷減少、變薄。這樣,懸浮泥層的厚度達到一個動态的平衡。當混凝後的出水由下向上穿過此懸浮泥層時,此絮體濾層靠界面物理吸附和電化學特性及範德華力的作用,将懸浮膠體顆粒、絮體、細菌菌體等等雜質全部攔截在此懸浮泥層上,使出水水質達到三級處理的水平。由于泥層是由絮體組成,緻密度高,過濾效率遠遠高于常規的沙粒層過濾;由于是處于懸浮狀态的絮體泥層作濾層,其過濾的水頭(阻力)損失非常小,所以動力消耗遠遠低于常規的砂層過濾、微孔過濾、或反滲透膜過濾;又由于過濾泥層是淨化過程中由污水中的污泥自動補充添加,又自動被引走,即過濾泥層自身在不斷地更新,過濾泥層總是保持着穩定的厚度,而且總是保持着穩定的物理吸附和電化學吸附性能,因此能獲得穩定的過濾效果。而且完全免去了常規系統中必不可少的過濾層的反沖洗以及反沖洗帶來的衆多麻煩。這種結構和原理與常規的三級污水處理的過濾裝置是完全不同的,這裡沒有價格昂貴的反滲透膜過濾、微孔過濾、或活性炭過濾等裝置。所以,投資省、動力消耗小、運行費用低是SPR系統的必然優勢。

6 。SPR系統選用的絮凝劑,同時也是良好的污泥助濾劑,所以,系統最後排出的污泥漿,其脫水性能良好,可以不另外添加助濾劑,就直接泵入壓濾機脫水。泥餅可以制成人行道地磚再利用,不會帶來二次污染的問題。它沒有傳統的生化法産生的污泥含水率很高、脫水性能很差的緻命弱點。

7 。本類型污水淨化器曾開機運行處理過養豬場污水、養雞場污水、煤礦礦井坑道污水、生豬屠宰場污水、高粱釀酒廠酒糟污水、紡織印染污水、再生紙造紙污水和城市生活污水等等含有大量有機污染物和氨氮的污水;也成功應用于陶瓷廠污水、牆地磚廠污水、大理石水磨抛光污水、洗煤污水、燃煤鍋爐濕法除塵污水、石英砂洗砂污水等懸浮物含量極高的污水的淨化和回用。各地權威檢測部門測試了污水淨化器進水和出水的有關數據。測試報告單表明:氨氮去除率可以達到85%,總氮去除率可達95%,有機氮去除率可達96%,BOD去除率可達95%,懸浮物的去除率則高達98.3% ~ 99.6% ,出水濁度達到3 度(3 毫克 / 升)以下。這是本淨水系統在低投資、低運轉費的前提下所獲得的出水指标。這是常規的物化法和生物化學法的一級、二級處理系統都無法達到的。除發達國家有專門的城市生活污水管路系統外,實際的城市污水往往混入有許多工業污水,可生化性差和污染物成分不規則地快速變化是我們面臨的現實,而針對降解某種有機污染物的微生物生長、繁殖的過程卻太長,所以,傳統生化系統難以适應當今愈來愈工業化了的城市的污水。SPR系統已擁有處理衆多工業污水的适應能力和物化法具有的快速應變能力,容易通過自動化的手段應付系統入口污水水質的變化,保持穩定的淨化效果。

8 。在SPR系統中投放殺菌消毒劑時,隻要增加一些投氯量(無需另外增加設備)就可以起到用氯來氧化除氨的作用,進一步提高污水處理系統去除氨氮的效率。

9 。假如經過SPR系統處理後的出水氨氮含量還未達到較嚴格的要求(如某些發達國家或發達地區将排水标準定為含氨氮1毫克 / 升以下),也可以後續再串聯設置一級離子交換裝置,靠斜發沸石離子交換柱最終達到除氨氮的目标。因為斜發沸石離子交換系統要求進口水質的懸浮物含量要低于35毫克 / 升,否則會影響離子交換柱的功能和壽命,從而大大增加離子交換的運行費用。過去,常規的一、二級污水處理裝置是難以長期穩定地達到這樣的前處理水平的,因而限制了離子交換法除氨氮技術的廣泛應用。現在,SPR污水處理系統絕對可以保證淨化後出水的懸浮物含量低于3毫克 / 升(實際運行中出水的懸浮物含量多為1毫克 / 升),使得後續的斜發沸石離子交換系統去除氨氮的負荷減輕很多,交換柱的使用壽命會大大延長,即離子交換的運行費用會大大降低,将使離子交換法除氨氮技術的優點得到更充分的發揮。

早在七十年代,美國Minnesota 州Minneapolis 市的羅茲芒污水廠就是用純粹的物理化學法處理城市生活污水的,其工藝流程是:化學混凝----沉澱----過濾和活性炭吸附----斜發沸石離子交換。其最後出水水質标準為:氨氮1 毫克 / 升,BOD 10毫克 / 升,磷 1毫克 / 升,懸浮物 10毫克 / 升,pH 8.5 。證明純粹的物理化學法處理城市污水在技術上是可行的。現在,依靠新發明的SPR淨水技術,将使這項工藝的經濟性更為圓滿。

10 。其實,經過SPR污水淨化系統處理後的出水,其懸浮物的含量小于3 毫克 / 升,濁度也小于3 度(毫克 / 升),達自來水标準,不再會堵塞輸水管路,并且已經經過了良好的消毒。将此出水回送到城市各地,作為城市草坪綠地和樹木綠化澆灌用水是十分安全、可靠的。經過SPR系統處理後的出水中,殘存的氮含量已經很低,氮作為植物生長的營養物是不必去除、或不必去除得那麼幹淨的。從而可以免去除氮的深度處理投資及其運行費用,既保證了環境質量,又為社會節省了大筆資金。用此回用水取代自來水作為城市綠化用水,将大大節省城市的淡水資源,減輕城市市政部門的供水壓力,對城市的整體經濟發展定會産生十分巨大的效益。這是城市污水回用的新概念。

11 。這種純粹的物理化學法污水處理系統,受天氣、環境及人為因素的影響少,操作人員控制處理系統的能力和靈活性都大大優越于生物化學法,這是衆所周知的。

城市生活污水處理廠的工藝流程可采用下列新模式:

方案〔1〕:一般的城市:污水經SPR系統處理後,回用于城市綠化、澆灌草地樹木,或作為工業用水。城市生活污水儲存調節池:SPR污水處理系統 ----污泥脫水------ 污泥制成人行道地出水回用于澆灌城市草地、樹木,或作為工業用水

方案〔2〕:特殊要求的城市:生活污水經SPR系統處理後,再進行離子交換除氨氮,最後排海,或回用。城市生活污水儲存調節池:SPR污水處理系統 ------ 污泥脫水 ------ 污泥制成人行道地磚斜發沸石離子交換除氨氮,出水排入近海、或回用于澆灌城市草地、樹木,或作為工業用水。如果有關部門能協助創造一些現場表演的簡易條件,将可以運送一台處理水量為10 ~ 20 立方米 / 日的SPR污水淨化器及其完整的配套系統到現場作城市污水淨化處理的連續開機運行操作表演,并通過播放視頻和幻燈片詳細講解有關的淨化機理,同時請當地水質檢測的權威部門進行淨化效果的水質測試。全套裝置輪廓最大尺寸為長3米,寬1.4米,高2.4米,總重量為一噸以下。

在技術展示成功的基礎上,與當地的環保部門及環保産業密切合作,依靠當地自身的科技力量和自身的制造能力,建造城市生活污水處理廠。另外,SPR系統也可用于市區内的公園湖水的淨化及自循環。希望将要興建的城市污水處理廠采用SPR污水處理技術後,能成為全球城市生活污水處理技術的典範。如果在已有的城市污水一級和二級處理系統的基礎上,附加采用SPR污水處理系統作為最後的深度處理裝置,使出水達到工業自來水的标準,以實現最後出水回用的目标,也是現有城市污水處理系統升級換代的極佳方案。

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