CN102775029A - 城镇污水深度处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城镇污水深度处理系统及方法，为解决现有技术不能使经过处理的污水达到国家规定的标准，且流程长、占地面积大以及运行费用高等问题而设计。所述城镇污水深度处理系统包括依次相连通的栅格污水处理装置、沉砂池、缺氧池、MBR好氧池、内部填充有纳米水合氧化铁的复合吸附剂的吸附滤池以及消毒池，其中所述MBR好氧池底部设有用于排出污泥的污泥出口。所述城镇污水深度处理方法包括用栅格污水处理装置去除悬浮物、用沉砂池沉淀无机颗粒、反硝化脱氮处理、用MBR膜组件深度净化处理、用纳米水合氧化铁复合吸附剂进行去磷处理以及对经过上述步骤的处理水进行消毒处理，其中MBR膜组件深度净化处理的部分污泥回流至反硝化脱氮处理中。
Description
技术领域
本发明涉及一种城镇污水的处理系统及方法，尤其涉及一种城镇污水的深度处理系统及方法。
背景技术
随着我国人口的不断增长和经济的飞速发展，用水量及排水量正在逐年增加，而有限的水资源又不断的被污染，水环境状况正在不断的恶化。同时，我国大量污水处理厂是在“九五”、“十五”期间建成的，排放标准相对较低，已经不能满足总量控制的要求。国家环境保护总局环发[2005]110号“关于严格执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》的通知”中第一次提出，“为防止水域发生富营养化，城镇生活污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭式、半封闭水域时，应执行《标准》中一级标准的A标准”。2006年第21号公告提出再次重申了这个问题，这实际上在法规层面上将GB18918-2002中一级标准A标准的适用范围直接扩大到绝大多数城镇污水处理厂，城镇污水处理厂一级A标准的污水处理系统的改造将在许多流域和省市大量实施。此外我国虽然水资源总量较大，居世界第六，但由于人口众多，人均水资源占有量仅有世界的四分之一，同时我国水资源还存在着分布不均匀，南方多北方少的现象，所以我国一个水资源非常匮乏的国家。而污水循环再利用可以节约大量的新鲜水，补充水资源的不足，并且城镇污水具有就地可取、稳定可靠、保证率高等优点，对缓解我国水资源的不足有重要的意义。因此，开发出一种适用于城镇污水深度处理及再生的工艺是迫在眉睫的。
目前我国城市污水处理广泛使用的是二级生物处理工艺包括：传统活性污泥法，延时曝气活性污泥法，SBR(Sequencing Batch Reactor Activated SludgeProcess)序批式活性污泥法，AB，UNITANK和氧化沟工艺，A/O和A2/O等，污水经处理后出水一般能达到GB18918-2002一级B标准。为了进一步提高处理效果，使其出水达到一级A标准以及回用标准，往往在后续耦合混凝沉淀、过滤、活性炭吸附等三级处理工艺进行深度处理。但这种城镇污水深度处理工艺，具有流程长，投资高，运行成本高、稳定性差等缺点。
MBR又称膜生物反应器，是一种由膜处理单元和生物处理单元相结合的新型水处理技术，它将生物降解、沉淀、过滤集为一体，减少了设备的需求，目前正在受到逐渐的重视。MBR具有出水水质稳定、处理能力高、工艺流程短、占地面积小、运行管理方便等特点，其对COD、NH3-N以及SS悬浮物的去除效果明显好于传统的二级生物工艺。但，MBR一般具有很长的污泥龄，这样使得磷酸盐在系统内长期富集，导致系统对磷的去除效果较差。从大多数MBR的运行结果来看，出水磷的浓度并不理想，很难降至1mg/L以下，从而严重的制约了该工艺在污水深度处理以及回用领域的应用。
吸附法被认为是处理水体中磷污染最为有效的方法之一。近二十年的研究结果表明，水合氧化铁具有较高的比表面积和表面羟基密度，对磷具有高度的选择吸附性，并且可以通过调节PH实现再生和反复使用。该铁氧化物颗粒尺寸极细，若直接运用在吸附滤池中，会产生较高的压力损失，并致使吸附系统无法稳定运行。目前，为了解决这一工程难题，多将水合氧化铁固载在多孔大颗粒载体内制备成复合吸附剂。
综合上述可知，目前城镇污水的处理存在以下几个问题：
1：城镇污水处理急需达到国家一级A标准与现有的城镇污水处理的效果不佳存在急待解决的矛盾；
2：现有的城镇污水处理系统和方法存在处理和回用的工艺流程长、投资高、运行成本高且稳定性差。
发明内容
为克服上述问题，本发明提供一种流程短、成本低、运行费用低且稳定性高的城镇污水处理系统及方法。
为达上述目的，本发明城镇污水深度处理系统包括依次相连通的用以去除悬浮物的栅格污水处理装置、沉淀无机颗粒物的沉砂池、进行反硝化脱氮处理的缺氧池、MBR好氧池、吸附滤池以及消毒池；
其中，
所述MBR好氧池底部设有污泥出口；
所述吸附滤池内填充有纳米水合氧化铁的复合吸附剂，用以进一步对污水进行脱磷处理。
进一步地，所述栅格污水处理装置包括粗栅格污水处理机和细栅格污水处理机；所述粗栅格污水处理机栅条间隙为20-30mm；所述细栅格污水处理机栅条间隙为5-10mm。
进一步地，所述沉砂池为平流式沉砂池、旋流式沉砂池或曝气式沉砂池。
进一步地，所述MBR好氧池包括平板式MBR膜组件。
进一步地，所述MBR好氧池的污泥出口还通过管道与所述缺氧池相连通；所述管道用以将部分污泥回流至所述缺氧池中，且回流比为30％-60％。
进一步地，所述负载纳米水合氧化铁包括载体，所述载体为大孔阴离子交换树脂、活性碳、硅藻土或粉煤粉。
进一步地，所述吸附滤池还包括一用以输入比重为2％-5％的氢氧化钠水溶液的输入管。
进一步地，所述消毒池为紫外线消毒池。
进一步地，所述污泥出口后端连接有污泥脱水设备。
为达上述目的，本发明城镇污水深度处理方法包括以下步骤：
A：用栅格污水处理装置去除污水中的悬浮物；
B：使步骤A的出水进入沉砂池，去除水中的无机颗粒；
C：步骤B的出水与步骤D回流的污泥回流液一同在搅拌的条件下进行反硝化脱氮处理，水力停留时间为1-3h，保持DO溶氧浓度为1-1.5mg/L；
D：采用MBR膜组件对经步骤C处理后的混合液进行深度净化处理，维持溶氧浓度在3mg/L，水力停留时间为2-6h，并将处理后得到的部分污泥回流至步骤C，其中回流比为30％-60％；
E：采用纳米水合氧化铁复合吸附剂对经步骤D处理后的污水，进行去磷处理；所述纳米水合氧化铁复合吸附剂吸附饱和后，采用比重为2％-5％的氢氧化钠水溶液，在20-30摄氏度下，以每小时1-2床体积的流速使所述纳米水合氧化进行再生；
F：对经过上述步骤的处理水进行消毒处理并排出。。
本发明城镇污水深度处理系统及方法的有益效果：
1、本发明城镇污水深度处理系统及方法，采用MBR膜技术与纳米水合氧化铁的复合吸附剂的吸附相结合，利用水合氧化铁复合吸附剂进行去磷的深度处理，从而弥补了MBR去磷效果差的不足。
2、本发明城镇污水深度处理系统及方法，纳米水合氧化铁复合吸附剂吸附饱和后，利用氢氧化钠水溶液进行再生，且再生性能良好、机械强度高、可重复使用。
3、本发明城镇污水深度处理系统及方法，污水处理后的效果佳，处理后出水中，COD＜50mg/L，BOD＜10mg/L，SS＜10mg/L，TP＜0.2mg/L，NH3-N＜3mg/L，出水的水质优于GB18918-2002一级标准中的A标准。
4、本发明城镇污水深度处理系统及方法，具有流程短、投资少、占地面积小以及运行效果稳定等特点。
附图说明
图1是本发明实施例一中所述的城镇污水处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
实施例一：
如图1所示，本实例城镇污水深度处理系统包括依次相连通的栅格污水处理装置、平流式沉砂池、缺氧池、MBR好氧池、内部填充有以大孔阴离子交换树脂为载体的纳米水合氧化铁复合吸附剂的吸附滤池以及消毒池，污水处理规模为5.0万m3/d，进水为城镇生活污水。
所述栅格污水处理装置，包括粗栅格污水处理机和细栅格污水处理机；所述粗栅格污水处理机栅条间隙为30mm；所述细栅格污水处理机的栅条间隙为8mm；栅格污水处理装置用以去除污水中的悬浮物；
所述平流式沉砂池用以沉淀污水中的无机物颗粒；
所述缺氧池用以对污水进行反硝化脱氮处理；
所述MBR好氧池用以对污水进行深度净化处理，底部设有污泥出口；
特别是，所述污泥出口后端连接有污泥脱水设备；
所述吸附滤池用以进一步对污水进行脱磷处理；
所述消毒池用以对污水进行消毒杀菌。
进一步地，所述MBR好氧池的污泥出口还通过管道与所述缺氧池相连通，所述管道用以将部分污泥回流至所述缺氧池中，通常回流比为30％-60％。
本实例所述的城镇污水深度处理系统为城镇污水深度处理的方法提供了硬件支持；所述城镇污水深度处理方法包括以下步骤：
1)待处理污水先后经过栅条间隙为30mm的粗格栅污水处理机和栅条间隙为8mm的细格栅污水处理机，以拦截水中较大的悬浮物；
2)然后该水进入平流式沉砂池，以去除水中的无机颗粒，水力停留时间为60s；
3)平流式沉砂池出水进入缺氧池，在搅拌的条件下进行反硝化脱氮处理，池内水力停留时间为2.5h，混合液悬浮固体浓度(MLSS)为3-4g/L，溶解氧浓度1.0mg/L；
4)厌氧池出水进入内置MBR平板膜的好氧池，池内水力停留时间为4h，MLSS为10-12g/L，通过鼓风曝气，维持的溶解氧在3.0mg/L；
在步骤4)中还包括将产生的至少部分污泥经板框压滤机脱水后外运，处理后的污泥营养丰富可填埋或用作农肥；
5)MBR好氧池出水进入吸附滤池，池中装填有以大孔阴离子交换树脂为载体的纳米水合氧化铁复合吸附剂，吸附流速为每小时40床体积，吸附饱和后的材料，采用比重为2％的NaOH溶液，在温度20摄氏度下，以每小时1床体积进行再生。
6)吸附滤池出水进行杀菌消毒处理。
此外，MBR好氧池还通过管道以回流比30％-60％的比例将污泥部分回流至缺氧池中。而本实施例中所述回流比为50％。
本实施例城镇污水深度处理系统采用本实施例所述城镇污水深度处理系统方法的工程运行后，得到了很好的运行效果，出水浊度＜5NTU、COD＜50mg/L，BOD＜10mg/L，SS悬浮物＜10mg/L，TP磷含量＜0.2mg/L，NH3-N氨氮含量＜5mg/L，满足《城市杂用水质标准》GB/T 18920-2002以及《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级A标准。此外，本实施例所述的城镇污水深度处理系统还具有处理流程短、投资少，运行成本低、占地面积小，运行稳定等优点。
实施例二：
本实例城镇污水深度处理系统，包括依次相连通的栅格污水处理装置、旋流式沉砂池、缺氧池、MBR好氧池、吸附滤池以及消毒池；其中所述栅格污水处理装置包括两级，第一级为粗格栅污水处理机且栅条间隙为25mm，第二级为细栅格污水处理机且栅条间隙为5mm。在具体的应用过程中，所述栅格污水处理装置可以为一级也可以为多级。当所述栅格污水处理装置仅有一级时，栅条间隔优选为6-12mm，也能达到污水深度处理一级A标准。但是存在一个问题，及一级栅极污水处理机拦截需要频繁的清理，否则将造成出水难等问题。当所述栅格污水处理装置采用3级或4级或更多级的时候，增加了系统的硬件投资成本，且提高了结构的复杂度。故采用粗栅格污水处理机以及细栅格污水处理机的两级结构为优选结构。所述MBR好氧池内设置有平板式MBR膜组件。所述消毒池为内置有紫外线消毒装置的紫外线消毒池。
本实施例所述的城镇污水深度处理系统的污水处理规模为2.0万m3/d，进水为城镇生活污水。
本实例所述城镇污水深度处理系统在具体的城镇污水深度处理中包括以下步骤：
1)待处理污水先后经过栅条间隙为25mm的粗格栅污水处理机和栅条间隙为5mm的细格栅污水处理机，以拦截水中较大的悬浮物；
2)然后该水进入旋流式沉砂池，以去除水中的无机颗粒，水力停留时间为40s；
3)旋流式沉砂池的出水与好氧池的回流液一同进入缺氧池，在搅拌的条件下进行反硝化脱氮处理，池内水力停留时间为2h，MLSS为2-3g/L，溶解氧浓度1.5mg/L；
4)厌氧池出水进入内置MBR平板膜的好氧池，池内水力停留时间为6h，MLSS为8-10g/L，通过鼓风曝气，维持的溶解氧在3.0mg/L；
在步骤4)中还包括将产生的部分污泥通过好氧池底部的污泥管回流至厌氧池，回流比为40％，剩余污泥经板框压滤机脱水后外运，可填埋或用作农肥；
5)MBR好氧池的出水进入吸附滤池，池中装填有以活性炭为载体的纳米水合氧化铁复合吸附剂，吸附流速为每小时50床体积，吸附饱和后的材料，采用比重为2％的NaOH溶液，在温度25摄氏度下，以每小时2床体积进行再生；
6)吸附滤池出水进入紫外消毒池，进行杀菌消毒。
本实施例所述的城镇污水深度处理系统采用本实施例所述的城镇污水深度处理方法运行后，得到了很好的运行效果，出水浊度＜3NTU、COD＜50mg/L，BOD＜10mg/L，SS＜10mg/L，TP＜0.1mg/L，NH3-N＜3mg/L，满足《城市杂用水质标准》GB/T 18920-2002以及《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级A标准。
实施例三：
本实例城镇污水深度处理系统规模为1.0万m3/d，主要包括栅格污水处理装置、曝气式沉砂池、缺氧池、MBR好氧池、吸附滤池以及消毒池。所述栅格污水处理装置包括粗栅格污水处理机以及细栅格污水处理机。
本实例城镇污水深度处理方法包括以下步骤：
1)待处理污水先后经过栅条间隙为20mm的粗格栅污水处理机和栅条间隙为3mm的细格栅污水处理机，以拦截水中较大的悬浮物；
2)然后该水进入曝气式沉砂池，以去除水中的无机颗粒，水力停留时间为30s；
3)曝气式沉砂池的出水与好氧池的回流液一同进入缺氧池，在搅拌的条件下进行反硝化脱氮处理，池内水力停留时间为1h，MLSS为3-4g/L，溶解氧浓度1.0mg/L；
4)厌氧池出水进入内置MBR平板膜的好氧池，池内水力停留时间为4h，MLSS为8-10g/L，通过鼓风曝气，维持的溶解氧在3.0mg/L；
在步骤4)中还包括将产生的部分污泥通过MBR好氧池底部的管道回流至厌氧池，回流比为60％，剩余污泥经带式浓缩一体污泥脱水设备处理后，可外运用于填埋或用作农肥；
5)MBR好氧池的出水进入吸附滤池，池中装填有硅藻土为载体的纳米水合氧化铁复合吸附剂，吸附流速为每小时50床体积，吸附饱和后的材料，采用比重为2.5％的NaOH溶液，在温度20摄氏度下，以每小时2床体积进行再生。
6)吸附滤池出水进入内置紫外设备的紫外消毒池，经杀菌消毒。
本实施例所述的城镇污水深度处理系统以及本实施例所述城镇污水深度处理方法处理后的污水，洁净效果良好，满足《城市杂用水质标准》GB/T 18920-2002以及《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级A标准。具体的洁净的参数如下：
出水浊度＜5NTU、COD＜50mg/L，BOD＜10mg/L，SS＜10mg/L，TP＜0.2mg/L，NH3-N＜5mg/L。
实施例四：
本实例城镇污水深度处理系统的污水处理规模为6000m3/d，进水为城镇生活污水。所述城镇污水深度处理系统包括依次相连通的由栅条间隔为25mm的粗栅格污水处理机和栅条间隔为3mm的细栅格污水处理机的组成栅格污水处理装置、旋流式沉砂池、缺氧池、MBR好氧池、内部填充有以煤炭分为载体的纳米水合样化铁复合吸附剂的吸附滤池以及消毒池；
所述栅格污水处理装置用以去除污水中的悬浮物；
所述旋流式沉砂池用以沉淀污水中的无机物颗粒；
所述缺氧池用以对污水进行硝化脱氮处理；
所述MBR好氧池用以对污水进行深度净化处理，底部设有污泥出口；所述污泥出口后端连接有污泥脱水设备；
所述吸附滤池，设有用于输入NaOH水溶液的输入管，用以进一步对污水进行脱磷处理；
所述消毒池用以对污水进行消毒杀菌。
本实例城镇污水深度处理方法包括以下步骤：
1)待处理污水先后经过栅条间隙为25mm的粗格栅和栅条间隙为3mm的细格栅，以拦截水中较大的悬浮物；
2)然后该水进入旋流式沉砂池，以去除水中的无机颗粒，水力停留时间为60s；
3)旋流式沉砂池的出水与好氧池的回流液一同进入缺氧池，在搅拌的条件下进行反硝化脱氮处理，池内水力停留时间为1h，MLSS为2-3g/L，溶解氧浓度1.5mg/L；
4)厌氧池出水进入内置平板式MBR膜组件的好氧池，池内水力停留时间为2h，MLSS为10-12g/L，通过鼓风曝气，维持的溶解氧在3.0mg/L；
在步骤4)中还包括将产生的部分污泥通过好氧池底部的污泥管回流至厌氧池，回流比为30％，剩余污泥经带式浓缩一体脱水机处理后外运，可填埋或用作农肥；
5)MBR好氧池的出水进入吸附滤池，吸附流速为每小时50床体积，纳米水合氧化铁复合吸附剂吸附饱和后的材料，采用比重为2.5％的NaOH溶液，在温度25摄氏度下，以每小时2床体积进行再生。
6)吸附滤池出水进入内置紫外设备的紫外消毒池，经杀菌消毒。
本工程运行后，得到了很好的运行效果，出水浊度＜5NTU、COD＜40mg/L，BOD＜10mg/L，SS＜5mg/L，TP＜0.1mg/L，NH3-N＜3mg/L，满足《城市杂用水质标准》GB/T 18920-2002以及《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级A标准。
综合实施例一至实施例四可知：本发明所述的城镇污水深度处理系统中所述栅格污水处理装置可以为一级也可以为多级，优选为两级的粗栅格污水处理机以及细栅格污水处理机；所述粗栅格污水处理机的栅条间隙为20-30mm；所述细栅格污水处理机的栅条间隙为5-10mm。所述沉砂池可选用的种类至少包括三种，平流式沉砂池、旋流式沉砂池以及曝气式沉砂池。所述纳米水合氧化铁的复合吸附剂的载体可选用的种类至少包括大孔阴离子交换树脂、活性碳、硅藻土以及粉煤粉。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种城镇污水深度处理系统，其特征在于，所述城镇污水深度处理系统包括依次相连通的用以去除悬浮物的栅格污水处理装置、沉淀无机颗粒物的沉砂池、进行反硝化脱氮处理的缺氧池、MBR好氧池、吸附滤池以及消毒池；
其中，
所述MBR好氧池底部设有污泥出口；
所述吸附滤池内填充有纳米水合氧化铁的复合吸附剂，用以进一步对污水进行脱磷处理。
2.根据权利要求1所述的城镇污水深度处理系统，其特征在于，所述栅格污水处理装置包括粗栅格污水处理机和细栅格污水处理机；所述粗栅格污水处理机栅条间隙为20-30mm；所述细栅格污水处理机栅条间隙为5-10mm。
3.根据权利要求1所述的城镇污水深度处理系统，其特征在于，所述沉砂池为平流式沉砂池、旋流式沉砂池或曝气式沉砂池。
4.根据权利要求1所述的城镇污水深度处理系统，其特征在于，所述MBR好氧池包括平板式MBR膜组件。
5.根据权利要求1或4所述的城镇污水深度处理系统，其特征在于，所述MBR好氧池的污泥出口还通过管道与所述缺氧池相连通；所述管道用以将部分污泥回流至所述缺氧池中，且回流比为30％-60％。
6.根据权利要求1所述的城镇污水深度处理系统，其特征在于，所述负载纳米水合氧化铁包括载体，所述载体为大孔阴离子交换树脂、活性碳、硅藻土或粉煤粉。
7.根据权利要求1所述的城镇污水深度处理系统，其特征在于，所述吸附滤池还包括一用以输入比重为2％-5％的氢氧化钠水溶液的输入管。
8.根据权利要求1所述的城镇污水深度处理系统，其特征在于，所述消毒池为紫外线消毒池。
9.根据权利要求1所述的城镇污水深度处理系统，其特征在于，所述污泥出口后端连接有污泥脱水设备。
10.一种城镇污水深度处理方法，其特征在于，所述城镇污水深度处理方法包括以下步骤：
A：用栅格污水处理装置去除污水中的悬浮物；
B：使步骤A的出水进入沉砂池，去除水中的无机颗粒；
C：步骤B的出水与步骤D回流的污泥回流液一同在搅拌的条件下进行反硝化脱氮处理，水力停留时间为1-3h，保持DO溶氧浓度为1-1.5mg/L；
D：采用MBR膜组件对经步骤C处理后的混合液进行深度净化处理，维持溶氧浓度在3mg/L，水力停留时间为2-6h，并将处理后得到的部分污泥回流至步骤C，其中回流比为30％-60％；
E：采用纳米水合氧化铁复合吸附剂对经步骤D处理后的污水，进行去磷处理；所述纳米水合氧化铁复合吸附剂消耗完后，采用比重为2％-5％的氢氧化钠水溶液，在20-30摄氏度温度下，以每小时1-2床体积的流速使所述水合氧化进行再生；
F：对经过上述步骤的处理水进行消毒处理并排出。
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