小型二级生化污水处理装置

小型二级生化出水深度处理及回用的方法，包括如下处理步骤：(1)石灰软化处理;(2)混凝沉淀处理;(3)氧化处理;(4)过滤处理;(5)超滤及反渗透处理;其中，步骤(3)所述的氧化处理以臭氧为氧化剂，氧化反应器内设置吸附剂床层。该方法操作过程简单、流程短、处理费用低，适用于处理COD、色度及盐含量较高的城市污水处理厂出水，达到污水资源化利用和工业节水目的，符合循环经济和清洁生产等的要求。

小型二级生化污水处理装置操作步骤如下：
(1)石灰软化处理，来自城市污水处理厂的生化出水在管道混合器中与饱和石灰乳充分混合，控制混合液pH值达到9.5～10.5，使水中的HCO3-与OH-发生中和反应形成CO32-，与Ca2+、Mg2+等离子生成碳酸盐沉淀，在随后的混凝沉淀过程中得以去除，降低了水的硬度。混合出水进行混凝沉淀处理。
(2)混凝沉淀处理，步骤(1)石灰软化处理后的混合废水直接进入混凝沉淀池，在投加的絮凝剂及残余石灰助凝剂作用下，将水中的沉淀物和悬浮物通过澄清去除，澄清出水进行氧化处理。该单元的pH值一直保持弱碱性，无须调节。废水在混凝沉淀池的水力停留时间为10～30min。向混凝沉淀池中投加的絮凝剂为常规有机和无机型絮凝剂，其中有机絮凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为1～5mg/L;无机絮凝剂可以采用聚合硫酸铁或三氯化铁，投加量为10～30mg/L。通过该单元处理，废水中原有的悬浮物以及步骤(1)所产生的沉淀物可以得到深度脱除，出水悬浮物≤10 mg/L、浊度≤5 NTU，出水硬度≤150 mg/L(以CaCO3计)、碱度≤150 mg/L(以CaCO3计)，同时色度、COD也得到部分去除。

(3)氧化处理，将步骤(2)混凝沉淀处理后的废水送入氧化反应器，氧化剂为臭氧。氧化反应器内设置吸附剂床层，吸附剂为陶粒、活性炭或无烟煤，粒径为5~10 mm，填充比为反应器体积的50%~75%。通过向氧化反应中加入吸附性物质，可快速吸收废水中的难生物降解的有机物，使其停留在反应器中，在碱性条件下充分进行氧化反应直至*矿化，*的提高了COD的去除效率，并减少了废水的水力停留时间和臭氧的投加量。吸附剂上的有机物经臭氧氧化后生成CO2和H2O，达到了改善水质和脱色目的;吸附剂经臭氧氧化再生后又可以恢复吸附特性，且处理后出水COD较低无需继续进行生化处理。具体过程为：经混凝沉淀处理后出水在管道混合器中与臭氧氧化剂充分混合后由下部进入氧化反应器，废水中的色度等难生物降解的有机物被截留在吸附层中，碱性条件下臭氧形成.OH可将有机物*氧化至CO2和H2O，达到脱除废水的色度和提高COD去除率的目的。该单元的臭氧由处理装置外的臭氧发生器提供，臭氧的投加量为5～20 mg/L废水，好为6～12 mg/L废水，废水在氧化反应器中的水力停留时间为10~20min。通过该单元处理，废水中的色度可脱除90%以上，出水色度≤10 度;出水COD ≤50 mg/L。
(4)过滤处理，将步骤(3)吸附臭氧处理后的出水进行过滤处理，处理后出水进行超滤处理。粗过滤单元可选用常规的过滤设备，如多介质过滤器、砂滤、流沙过滤器或微孔过滤器等。通过对废水进行过滤处理，使出水SS ≤20 mg/L、浊度≤5 NTU，满足进超滤及反渗透处理要求。
(5)超滤及反渗透处理，将步骤(4)过滤处理后的出水进行超滤及反渗透脱盐处理，处理后的出水回用做工业锅炉给水。超滤及反渗透单元可选用常规的超滤及反渗透设备。经步骤(1)～(4)处理后的废水指标可以满足进超滤及反渗透的进水指标要求，如COD≤50 mg/L、浊度≤5 NTU、硬度≤150mg/L、碱度≤350mg/L、色度≤30 度，经本单元处理后出水水质可全面满足回用做工业锅炉给水的水质要求回用，并能保持膜的长周期运行。
混凝原理
化学混凝的机理至今仍未*清楚。因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值、碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。但归结起来，可以认为主要是三方面的作用：
(1)压缩双电层作用如前所述，水中胶粒能维持稳定的分散悬浮状态，主要是由于胶粒的∫电位。如能消除或降低胶粒的∫电位，就有可能使微粒碰撞聚结，失去稳定性。在水中投加电解质——混凝剂可达此目的。例如天然水中带负电荷的粘土胶粒，在投入铁盐或铝盐等混凝剂后，混凝剂提供的大量正离子会涌入胶体扩散层甚至吸附层。
因为胶核表面的总电位不变，增加扩散层及吸附层中的正离子浓度，就使扩散层减薄。当大量正离子涌入吸附层以致扩散层*消失时，∫电位为零，称为等电状态。在等电状态下，胶粒间静电斥力消失，胶粒易发生聚结。实际上，∫电位只要降至某一程度而使胶粒间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就开始产生明显的聚结，这时的∫电位称为临界电位。胶粒因电位降低或消除以致失去稳定性的过程，称为胶粒脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。
压缩双电层作用是阐明胶体凝聚的一个重要理论。它特别适用于无机盐混凝剂所提供的简单离子的情况。但是，如仅用双电层作用原理来解释水中的混凝现象，会产生一些矛盾。例如，三价铝盐或铁盐棍凝剂投量过多时效果反而下降，水中的胶粒又会重新获得稳定。又如在等电状态下，混凝效果似应好，但生产实践却表明，混凝效果佳时的∫电位常大于零。于是提出了第二种作用。
水解（酸化）工艺具有以下特点：
1）在城市污水处理中，多功能的水解（酸化）池较功能专一的传统初沉池对各类有机物的去除效率高，节能降耗。
以多功能的水解池取代功能专一的初沉池，水解（酸化）池对各类有机物的去除率远远高于传统的初沉池，其COD、BOD、SS去除率分别达到25-30%、15-25%、65-70%，从数量上降低了对后续处理构筑物的负荷。水解池用较短的时间和较低的能耗完成了部分有机污染物的净化过程，使该组合工艺较常规工艺节能20%～30%。
2）污泥相对稳定
水解（酸化）—曝气生物滤池工艺较常规工艺污泥量减少了15～30%，整个工艺的剩余污泥终从水解酸化池排出。由于采用缺氧处理技术，在处理水的同时，也完成了对部分污泥的减容处理，简化了传统处理工艺流程，同时水解（酸化）池内污泥稳定，容易处理与处置。
3）基建费用低，运转管理方便
水解（酸化）工艺基建费用较常规初沉池基建费用低，且不需要大量的水下设备维护，处理效果稳定，管理方便。
水解酸化生物处理工艺出现于20世纪80年代。该工艺不具有厌氧消化过程中对环境条件严格要求，及降解速度较慢的甲烷发酵阶段，将系统控制在缺氧状态下的水解酸化阶段。其原理是通过水解菌、产酸菌释放的酶促使水中难以生物降解的大分子物质发生生物催化反应，具体表现为断链和水溶，微生物则利用水溶性底物完成胞内生化反应，同时排出各种有机酸。
水解酸化过程能将废水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物，一些难于生物降解大分子物质被转化为易于降解的小分子物质如有机酸等，从而使废水的可生化性和降解速度大幅度提高，以利于后续好氧生物处理。因此，后续的好氧生物处理可在较短的水力停留时间内达到较高的COD去除率。