CN101462816B

CN101462816B - 废水一体化处理及综合利用的装置及应用

Info

Publication number: CN101462816B
Application number: CN2009100953942A
Authority: CN
Inventors: 赵伟荣; 杨勇; 鲍家泽; 郝睿; 刘菲菲; 谈敏
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2009-01-12
Filing date: 2009-01-12
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2029-01-12
Also published as: CN101462816A

Abstract

废水一体化处理及综合利用的装置及其应用：废水先进入隔油池，然后进入调节池；经中和调整后的废水进入生化处理池，生化池中设有潜污泵和曝气装置；经生化处理后的废水进入沉淀池；沉淀后的废水进入内置填料的过滤池，对废水进行过滤处理；过滤池旁设置反冲洗装置或滤料再生装置；过滤装置出水进入深度处理池，获得达标的回用水；回用水进入回用水池，池中配备液位控制装置控制水位；沉淀池中的剩余污泥被提升至污泥干化堆肥池，利用温控加热装置对剩余污泥进行中、高温堆肥，该一体化装置外包有聚氨酯夹芯板的保温层。本发明为一套单元结构模块化、处理效率高、自控性强、适应性广、投资较小和便于移动运输的一体化设备。

Description

废水一体化处理及综合利用的装置及应用

技术领域

本发明属于化工以及环保技术领域，涉及废水处理及综合利用的技术与装置，具体是将废水处理达标并进一步综合利用的工艺及一体化装置。

背景技术

废水普遍存在于工业生产与生活中，根据国家有关环境保护的法律法规，废水必须经过处理达到国家规定的标准后才能排放。目前大部分废水都是通过市政管网接入城市污水处理厂进行集中处理，然而由于许多特殊的原因，废水处理还存在以下问题：1.有些新建项目所在区域的污水管网不完善，废水无法纳入综合污水厂进行处理；2.当今世界水资源非常匮乏，许多企业迫于国家节能减排的政策，必须要发展循环经济，因此希望将废水处理后回用以节约成本，创造经济效益。综上所述，有必要开发出一套结构紧凑，操作简便，处理效果好，价格合理的一体化的污水处理设备以满足上述地区的需求。

污水处理一体化成套设备(CN 200310110555.3)阐述了一种污水处理一体化成套设备，在移动式柜机内集装有污水泵、净水剂罐、反应器、絮凝剂罐、第一混合器、消毒剂罐、第二混合器、第一过滤器、第二过滤器、螺旋脱水机和反冲泵。该发明装置是一套低成本的，可以达到回用水水质标准的污水处理一体化成套设备。但是该设备的自动化控制系统不完善，且没有考虑污泥的处置。

污水回用一体化设备(CN 101117254)阐述了一种膜技术应用于污水处理的新设备，适用于环境工程中污水处理及回用领域。该发明提供的污水回用一体化设备主要由厌氧池、缺氧池、膜生物反应池、反渗透系统、消毒系统、在线探测仪、PLC自动控制系统及各种泵阀等组成。然而该设备没有考虑污泥的处置问题，且不能灵活地按实际需求进行设置。

一种可移动式污水处理与回用一体化设备(CN 200967772)介绍了一种将调节池、初沉池、A²/O生物接触氧化池、二沉池、深度处理单元、消毒池、控制室、风机房集中为一体的可移动式污水处理与回用一体化装置。在接触氧化池中进行鼓风曝气，使接触氧化法和活性污泥法有效的结合起来。该设备也忽视了污泥的处置问题，且工艺单一、适用范围小。

尽管废水处理的工艺和设备很多，但是目前大多存在如下问题：①设备的一体化程度低，可控性较低。②废水处理后没有综合利用，尤其是缺少了污泥的处置措施。

发明内容

本发明针对目前废水处理一体化设备存在的一些不足，提供一种废水处理及回用的工艺，同时形成一套单元结构模块化、处理效率高、自控性强、适应性广、投资较小和便于移动运输的一体化设备。

本发明提出的废水一体化处理及综合利用装置，所述废水一般来源于各行各业所产生的生活污水，废水中的污染物浓度为：COD约100～3000mg/L、BOD₅约60～2000mg/L、氨氮约15～500mg/L、SS约100～650mg/L。

废水一体化处理及综合利用的装置包括以下结构：隔油池(1)，调节池(2)，生化池(3)，沉淀池(4)，过滤池(5)，深度处理池(6)，污泥干化堆肥池(7)，回用水池(8)，潜污泵(9)，风机(10)，曝气装置(11)，反冲洗装置(12)，温控加热装置(13)，液位控制装置(14)，保温装置(15)。

所述废水一体化处理及综合利用的装置，其材质为碳钢、不锈钢、玻璃钢、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚缩醛、聚酰胺、聚苯醚或聚酯其一。

所述生化处理池(3)的设计采用A/O工艺、A²/O工艺、MBR工艺、SBR工艺的一种或多种联合。

所述过滤池(5)的填料为砂石、活性炭、纤维球、蜂窝滤芯、微孔瓷砖瓷管其一或级配。

所述深度处理池(6)的设计采用O₃/UV、O₃或O₃+离子交换其一。

所述污泥干化堆肥池(8)采用热电偶、蒸汽、加热盘管其一加热，并用温控加热装置(13)自动调节堆肥温度。

所述保温层(15)采用聚氨酯、聚苯乙烯泡沫、橡塑海绵、玻璃棉、硅酸铝、聚乙烯或岩棉其一。

废水一体化处理及综合利用的装置的使用方法为如下：

废水先进入隔油池(1)，然后进入调节池(2)；经中和调整后的废水进入生化处理池(3)，生化池中设有潜污泵(9)和曝气装置(11)，经生化处理后的废水流入沉淀池(4)；沉淀的污水进入装有填料的过滤池(5)，对废水进行过滤，过滤池旁设置的反冲洗装置(或滤料再生装置)(12)。从过滤装置里面的出水进入深度处理装置(6)，获得达标的回用水；回用水流入回用水池(7)，池中安装了液位控制装置(14)。沉淀池(4)中的剩余污泥被提升至污泥干化堆肥池(8)，利用温控加热装置(13)对剩余污泥进行中、高温堆肥。该一体化装置外包有聚氨酯夹芯板的保温层(15)。

本发明废水一体化处理及综合利用的方法，其废水处理及综合利用的工艺分为3个部分，第一个部分为污水处理工艺，利用物化、生化法去除废水中油脂、COD、BOD、氨氮、SS等；第二个部分为水回用工艺，将处理过的污水经过沉淀、过滤、深度处理，使出水达到回用的标准；第三个部分为污泥处置工艺，将剩余污泥提升到干化堆肥池中，采用温控装置进行中、高温堆肥，使剩余污泥资源化再利用，技术方案如下：

(1)物化处理工艺：废水先进入隔油池除去大部分的油脂，然后进入调节池，调整pH。

(2)生化处理工艺：经中和后的废水进入生化池，以去除绝大部分的氨氮、COD和BOD。

(3)沉淀工艺：经生化处理后的废水流入沉淀池，经过沉淀作用，去除大部分的SS。

(4)过滤工艺：经沉淀池处理的污水进入内置填料的过滤装置，对废水进行吸附、过滤，去除水中的悬浮物和胶体。

(5)深度处理工艺：经过过滤装置处理的废水通过深度处理装置，进行脱色、杀菌消毒、去除水中的溶解性无机盐等，使出水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002)。

(6)污泥处置工艺：剩余污泥从二沉池流入污泥干化堆肥池，渗滤液从池底流出并且回流到调节池中进行再次处理，再利用温控加热装置对剩余污泥进行中、高温堆肥。

按照工艺路线，本发明可以叙述如下：

(1)工艺路线

废水一体化处理及综合利用的工艺分为3个部分，第一个部分为污水处理工艺，去除废水中65～95％的COD、75～95％以上的BOD、65～90％的氨氮；第二个部分为水回用工艺，即将处理过的废水经过沉淀、过滤、深度处理，去除65～98％的SS，出水达到回用水水质标准，可用于绿化、冲厕、洗车等；第三个部分为污泥处置工艺，即将剩余污泥提升到污泥干化池中，采用中、高温堆肥，使剩余污泥得以资源化再利用。

(2)污水处理工艺

①预处理工艺：废水进入隔油池中停留约0.5～3h，除去大部分浮油和悬浮物，并去除65～95％的COD、75～95％的BOD、65～90％的氨氮；然后经过调节池，通过投加酸碱，调节pH至6～8。

②生化处理工艺：经过生化处理，可去除65～95％的COD、75～95％的BOD、65～90％的氨氮。

(3)水回用工艺

①沉淀工艺：经生化处理的废水在沉淀池中沉淀2～4h，可去除50～85％的SS。

②过滤工艺：沉淀后的废水经过滤池中滤料的吸附、截留等作用，去除70～90％的SS。

③深度处理工艺：过滤后的水经过深度处理，处理工艺包括O₃/UV、O₃和O₃+离子交换等，可去除浊色至0度，并杀死99％以上的病原微生物，使其达到《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》(GB/T 18920-2002)。

(4)污泥处置工艺

本工艺采用干化堆肥池处理剩余污泥。在干化堆肥池中，用温控加热装置将污泥温度控制在35～60℃，堆肥时间为2～10天。

为实现本发明方案，本发明设计了废水一体化处理及综合利用装置，其包括如下结构：1-隔油池，2-调节池，3-生化处理池，4-沉淀池，5-过滤池，6-深度处理池，7-回用水池，8-干化堆肥池，9-潜污泵，10-风机，11-曝气装置，12-反冲洗装置(或滤料再生装置)，13-温控加热装置，14-液位控制装置，15-保温层。

本发明废水一体化处理及综合利用的装置：

①处理单元：包括隔油池、调节池、生化处理池、沉淀池、过滤池、深度处理池、干化堆肥池。

②配套装置：包括隔油装置、潜污泵、风机、曝气装置、液位控制装置、温控加热装置、保温层。

本发明所述废水一体化处理及综合利用装置，其材质为碳钢、不锈钢、玻璃钢、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚缩醛、聚酰胺、聚苯醚或聚酯等其一。

本发明所述废水一体化处理及综合利用装置，其生化处理池的处理工艺采用A/O工艺、A²/O工艺、MBR工艺、SBR工艺等及其改良工艺的一种或多种联合使用。

本发明所述废水一体化处理及综合利用装置，其过滤系统的填料可为砂石、活性炭、纤维球、蜂窝滤芯、微孔瓷砖瓷管等其一或级配使用。

本发明所述废水一体化处理及综合利用装置，其深度处理池的水处理工艺采用O₃/UV、O₃或O₃+离子交换等其一。

本发明所述废水一体化处理及综合利用装置，其加热装置采用热电偶、蒸汽、加热盘管等其一，并用温控装置自动调节堆肥温度。

本发明所述废水一体化处理及综合利用装置，其保温层采用聚氨酯、聚苯乙烯泡沫、橡塑海绵、玻璃棉、硅酸铝、聚乙烯或岩棉等其一。

本发明所述废水一体化处理及综合利用装置，可以放置在地面或半埋于地下。

本发明的技术特点如下：

一、自动控制

1、温控加热装置：在干化堆肥池中，采用温控加热装置来堆肥，内置的温度检测装置将池内污泥的温度反馈给加热装置，并调节温度使污泥堆肥处于最适宜的范围。

2、液位控制系统：回用水池采用液位控制器自动调节水位，当水位低于设定水位时，泵自动打开进水；水蓄满的同时打开阀门排水，防止水位过高而影响废水处理。

二、模块化功能单元

1、隔油池：增加了隔油装置，去除了部分油脂和悬浮物，减轻了一体化设备的负荷，防止管道被堵塞，且油脂能够被回收再利用。

2、生化池：该池采用A/O工艺、A²/O工艺、MBR工艺、SBR工艺等及其改良工艺中的一种多或多种联合使用，能够去除大部分COD、BOD、氨氮和SS等。

3、过滤池：过滤池内置的填料选用砂石、活性炭、纤维球、蜂窝滤芯、微孔瓷砖瓷管等其一或以上级配使用。

4、深度处理池：深度处理包括利用O₃/UV、O₃、O₃+离子交换树脂等方法，除去水的浊色并消毒，使出水达到《城市再生利用杂用水水质标准》(GB/T 18920-2002)。

5、污泥干化堆肥池：采用热电偶、蒸汽、加热盘管等装置对剩余污泥进行中、高温堆肥，同时利用温控装置保持池内温度，解决了一般设备忽视污泥处置的问题。

三、保温

整个一体化设备外部设有保温，保温层的夹芯板材料采用聚氨酯、聚苯乙烯泡沫、橡塑海绵、玻璃棉、硅酸铝、聚乙烯或岩棉等其一。对生化处理池和污泥干化堆肥池等进行保温，使其处于最佳的温度从而有利于整个处理的进行。

四、资源化利用

1、废水经过本一体化设备的水回用系统处理之后，达到了《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》(GB/T 18920-2002)，可以直接用于道路清扫、绿化、车辆冲洗等。

2、本一体化设备将污泥进行了中、高温堆肥，肥料可以供单位或者小区等用做花草树木的施肥。

本发明一体化设备具有占地面积小、处理效果好、资源回收率高、操作简单和可控性强的优点。相对于其他污水处理设备和城市污水处理厂，本发明所属一体化污水处理设备优点具体见表1。

表1

	本一体化污水处理设备	其它污水处理设备	城市污水处理厂
				占地情况	结构紧凑，可半/全埋	处理单元分散	处理单元分散
处理效果	达到回用水标准	达到回用水标准	城市综合污水厂排放标准
				资源化	水与污泥全部回收利用	水回用	不回用
操作性	全自动监控	半自动	半自动
				可控性	可移动	可移动	不可移动

附图说明

图1为本发明处理废水的工艺流程图。

图2为本发明的一体化设备装置结构示意图。

1-隔油池，2-调节池，3-生化处理池，4-沉淀池，5-过滤池，6-深度处理池，7-回用水池，8-污泥干化堆肥池，9-潜污泵，10-风机，11-曝气装置，12-反冲洗装置(或滤料再生装置)，13-温控加热装置，14-液位控制装置，15-保温层。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明进一步详细说明，但不作为对本发明涉及的技术方案的限制。

实施例1：某机械厂综合污水一体化处理及再回用

某机械厂新建厂房，新厂房区域暂时不具备接纳污水的条件，综合污水需通过处理后再回用。其污水排放约为25t/d，废水参数pH：6.5～8；COD：200～600mg/L；BOD：100～300mg/L；氨氮：30～50mg/L；SS：100～300mg/L；此外废水中含有大量油脂。本发明提供的废水一体化处理及回用装置参见附图2，其设备及工艺流程如下：

(1)废水进入一体化设备，该设备材质为碳钢，设备外层装有材料为聚氨酯夹芯板的保温层。设计废水处理量为30t/d。废水最先通过平流隔油池，停留1～2h，隔除废水油脂，油脂去除率75～85％，油脂收集后外卖，废水然后进入调节池单元以调节水量和pH。

(2)废水进入A/O池：其中A池中设有潜污泵，O池中设有微孔曝气装置，污水通过A/O池后出水COD为40～110mg/L，去除率大于80％；BOD为10～30mg/L，去除率大于90％；氨氮为7～13mg/L，去除率大于75％；经过A/O，出水SS为55～165mg/L，去除率大于45％。

(3)处理后的废水进入水回用处理系统：先沉淀2～3h，出水SS为14～40mg/L，去除率大于75％；再通过装有砂石滤料的过滤池，SS去除达90％以上，之后进入装有O₃发生器和UV灯管的紫外杀菌器的深度处理装置，可杀死99％以上的病原微生物，出水接入回用水池，回用水用来洗车和清扫道路。所述过滤池旁边配置有反冲洗泵以实现砂滤罐的反冲洗，反冲洗废水接入调节池再次处理。

(4)从二沉池流出的剩余污泥进入污泥干化池，使用两组电热丝进行中温堆肥，并通过温控器调控池内温度在35～60℃，堆肥时间为6～7天。

实施例2：某餐饮店废水一体化处理及综合利用

位于风景区的某餐饮店，所产生的废水约为15t/d，pH：6-8；COD：1000～1600mg/L；氨氮：100～150mg/L；SS：20～250mg/L，废水中含有大量动植物油脂。利用本发明工艺及设备进行废水处理的工艺流程如下：

(1)废水进入一体化设备，该设备材质为玻璃钢，设备外层装有聚苯乙烯夹芯板的保温层。其设计处理量为10t/d。污水先通过斜板隔油池，隔除废水表层的动植物油脂，去除率65～80％。油脂定期收集后外卖。废水再进入调节池，通过投加酸碱等调节pH至6～8。

(2)中和调节后的废水再进入A²/O池，其中A池中设有潜污泵，O池中设有动态曝气器，其出水的COD为90～150mg/L，去除率大于90％；氨氮为20～30mg/L，去除率大于80％；SS为60～130mg/L，去除率大于50％。

(3)处理后的废水进入水回用处理系统：先通过沉淀池停留1～3h，出水SS为15～30mg/L，去除率大于75％，同时活性污泥从沉淀池回流到A池中；处理后的水再经过滤料为活性炭的过滤池，SS去除率大于95％，活性炭采用电加热再生。经过滤的废水再通过O₃+离子交换树脂的深度处理装置，内置臭氧发生器产生的O₃可脱色并杀死水中99％以上的病原微生物，再通过离子交换树脂去除水中溶解性无机盐，使出水达到回用水水质标准，该水用于供给风景区的绿化。

(4)从沉淀池流出的剩余污泥进入污泥干化池进行堆肥，使用餐饮余热蒸汽进行堆肥，通过温控器使池内的温度保持在50～60℃，堆肥3～4天，肥料用于风景区绿化。

实施例3某新建学校综合废水一体化处理及资源化利用

某新建学校，其产生综合废水约为90t/d，pH：6-8；COD：450～700mg/L；氨氮：150～300mg/L；SS：150～400mg/L。废水中含有大量食用油脂。利用本发明工艺及设备进行废水处理的工艺流程如下：

(1)废水进入材质为碳钢的一体化设备池，设备表面装有岩棉夹芯板材料的保温层。其设计污水处理量为100t/d。废水先通过平板隔油池，去除60％以上的油脂，并定期收集回收；再进入到调节池中，调节pH和水量。

(2)废水然后进入设有膜片式微孔曝气器的MBR生化处理池，出水COD 65～100mg/L，去除率约85％；氨氮20～45mg/L，去除率约85％；经过MBR处理，废水中的SS 80～220mg/L，去除率约45％。

(3)处理后的废水进入水回用处理系统：即先沉淀1～2h，出水SS 12～33mg/L，去除率大于85％；再经底层滤料为砂石，上层滤料为纤维球的过滤池，SS去除率达96～98％以上，同时在过滤池旁配备反冲洗装置用于过滤罐的反冲洗，冲洗废水接入调节池再次处理；过滤出水再进入置有臭氧发生器的深度处理装置，产生的O₃对水进行脱色并杀死99％以上的细菌。最后出水接入回用水池，可用于浇花、冲洗等。

(4)从沉淀池流出的剩余污泥进入污泥干化池进行堆肥，使用电热丝进行加热堆肥，通过温控器使池内的温度保持在35～60℃，堆肥时间8～15天。肥料用于校园内的绿化。

实施例4某大型造修船厂综合废水一体化处理及回用

位于海岛上的某大型修造船厂，其产生的废水成分复杂，主要为生活污水和船体冲洗含油废水。产生的废水量约135t/d，pH6～9、COD 280～300mg/L、NH₃-N 30～50mg/L、BOD₅180～200mg/L、SS 300～500mg/L、石油类360～400mg/L。利用本发明工艺及设备进行废水处理的工艺流程如下：

(1)废水进入材质为碳钢的一体化设备，该设备外层安装有材料为聚氨酯夹芯板的保温层。其设计废水处理量140t/d。废水先通过底设有曝气头的斜板隔油池，通过投加絮凝剂并充分曝气，使一部分悬浮油脂上浮，实现废水中的石油类油脂的充分隔除，油脂去除率75～85％，油脂收集后外卖，同时SS除率约80～90％。隔油后的废水进入调节池单元，通过投加酸碱以调节pH。

(2)中和调节后的污水进入MBR池。废水先进入厌氧池，然后进入设有微孔曝气器的MBR池，出水COD为30～45mg/L，去除率大于85％；氨氮为3～5mg/L，去除率大于90％；经过MBR处理，出水SS为5～10mg/L，去除率大于85％；石油类油脂为3～5mg/L，去除率大于90％。

(3)处理后的废水进入水回用处理系统：即先沉淀3～4h，出水SS为12～33mg/L，去除率大于85％；再通过底层滤料为

的鹅卵石，上层滤料为

的石英石的过滤池，实现SS去除率达96～98％，同时在过滤池旁配反冲洗装置用于过滤罐的反冲洗，冲洗废水接入调节池再次处理；过滤后的废水再进入内设臭氧发生器的深度处理装置，其产生的O₃可杀死99％以上的细菌，最后出水接入回用水池，用于浇花、冲洗、机械冷却等。

(4)从沉淀池流出的剩余污泥进入污泥干化池进行堆肥，使用电热丝进行加热堆肥，通过温控器使池内的温度保持在40～50℃，堆肥时间为6～10天。肥料用于厂区内的绿化。

Claims

1.废水一体化处理及综合利用的装置，包括调节池(2)，生化池(3)，深度处理池(6)，曝气装置(11)，其特征在于该装置还包括以下结构：隔油池(1)，沉淀池(4)，过滤池(5)，污泥干化堆肥池(8)，回用水池(7)，潜污泵(9)，风机(10)，反冲洗装置(12)，温控加热装置(13)，液位控制装置(14)，保温层(15)；所述生化池(3)的设计采用A/O工艺、A²/O工艺、MBR工艺、SBR工艺的一种或多种联合；所述过滤池(5)的填料为砂石、活性炭、纤维球、蜂窝滤芯、微孔瓷砖瓷管其一或级配；所述深度处理池(6)的设计采用O₃/UV、O₃或O₃+离子交换其一；所述污泥干化堆肥池(8)采用热电偶、蒸汽、加热盘管其一加热，并用温控加热装置(13)自动调节堆肥温度；所述保温层(15)采用聚氨酯、聚苯乙烯泡沫、橡塑海绵、玻璃棉、硅酸铝、聚乙烯或岩棉其一。

2.如权利要求1所述废水一体化处理及综合利用的装置，其材质为碳钢、不锈钢、玻璃钢、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚缩醛、聚酰胺、聚苯醚或聚酯其一。

3.如权利要求1所述废水一体化处理及综合利用的装置的使用方法：废水先进入隔油池(1)，然后进入调节池(2)；经中和调整后的废水进入生化池(3)，生化池中设有潜污泵(9)和曝气装置(11)；经生化处理后的废水进入沉淀池(4)；沉淀后的废水进入内置填料的过滤池(5)，对废水进行过滤处理；过滤池旁设置反冲洗装置(12)；过滤装置出水进入深度处理池(6)，获得达标的回用水；回用水进入回用水池(7)，池中配备液位控制装置(14)以自动调节控制水位；沉淀池(4)中的剩余污泥被提升至污泥干化堆肥池(8)，利用温控加热装置(13)对剩余污泥进行中、高温堆肥，该一体化装置外包有聚氨酯夹芯板的保温层(15)。