CN102951770A - 生活污水处理体系及方法 - Google Patents
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Abstract
公开了生活污水处理体系，包括：-沉砂池，用于除去污水中比重较大的物质；-进水分配单元，使污水分别进入第一、第二组生物处理单元；-由缺氧池1和好氧池1构成的第一组生物处理单元；-由缺氧池2、厌氧池和好氧池2构成的第二组生物处理单元；-沉淀池，使来自好氧池2的混合液进行泥水分离；-回流单元，使来自好氧池1、好氧池2的混合液以及沉淀污泥回流至缺氧池1进水端；-供氧单元，向好氧池1和好氧池2提供溶解氧。通过分配进水和调整回流比，在不外加碳源、不增加运行费用、不增加占地面积的条件下，该体系脱氮率直接达到90%，比二级活性污泥法高约10%，出水TN与二级活性污泥法+反硝化深度脱氮工艺相当，但节省了外加碳源所需费用。
Description
技术领域
本申请涉及生活污水处理领域。
背景技术
我国现有城镇生活污水厂3000余座，总处理能力达1.36亿m3/d，一般采用二级活性污泥法处理城镇生活污水，主要工艺为A2O、氧化沟、SBR。
通过上述方法处理后，多数城镇污水厂的出水水质能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918－2002)一级B，少数污水厂出水水质能够达到一级A。然而，水资源短缺的现状客观上要求再生利用城镇生活污水，而再生水用于城市河湖补水的水质要求与一级A相近，因此，现有污水厂出水水质普遍不能满足再生水水质要求。为满足经济社会对再生水及再生水水质的需求，业内科技工作者展开了深入研究，采取一系列的优化和强化技术措施，努力提高污水厂出水水质，大量城镇污水厂优化运行结果表明，出水水质能够稳定达到一级A，其中，CODCr、BOD5、NH3-N基本达到地表Ⅳ类水体要求，TN达到10~15mg/L。
然而，含10~15mg/L TN的水仍属于超富营养类型，不利于保持和改善城市水环境，采用这种再生水补充城市河湖，容易造成水体水质恶化。为此，许多城市增建了生物脱氮深度处理设施，用来降低出水TN。然而，二级污水厂增建的后续生物脱氮设施，不仅工艺流程冗长、占地面积大、管理繁杂，而且由于污水中的有机物在二级处理时已经被去除，在新建的后续生物脱氮设施中进行深度处理生物脱氮时必定要求外加碳源，导致生产再生水的成本高昂。
按目前市场价格计算（3000元/吨），反硝化去除TN 1mg/L，外加碳源费用约0.012元/m3.d。以处理能力为10万m3/d的城镇污水厂为例：在南方城市，进水TN在36mg/L左右，经二级处理后，出水TN在11mg/L左右；后续深度处理生物脱氮，若出水TN为4mg/L，需生物脱氮7mg/L左右，则外加碳源费用为0.084元/m3.d左右，每天投加碳源的费用为约0.84万元，每年投加碳源的费用为约306.6万元。在北方城市，进水TN在50mg/L左右，经二级处理后，出水TN在14mg/L左右；后续深度处理生物脱氮，若出水TN为4mg/L，需生物脱氮10mg/L左右，则外加碳源费用为0.12元/m3.d左右，每天投加碳源的费用为约1.2万元，每年投加碳源的费用为约438万元。城镇污水厂的电耗约0.22kw.h/m3.d，工业用电电价按0.6元/kw.h计，则电耗费用约0.132元/m3.d。污水厂的运行费用主要为电费、药剂费和人工费，比较污水厂外加碳源费用与电耗费用可知，在不计入人工费的条件下，外加碳源的费用占污水厂运行费用的40%左右。我国污水处理量约为1.36亿m3/d,则每去除TN 1mg/L,外加碳源费用约为163.2万元/天、5.96亿元/年；若深度处理生物脱氮8.5mg/L，则外加碳源费用约为51亿元/年。
因此，仍然需要能够克服上述一种或多种不足的污水处理体系及方法。
发明内容
根据本申请的一方面，提供了生活污水处理体系，包括：
-沉砂池，用于除去污水中比重较大的物质；
-进水分配单元，其被设置为使污水分别进入第一组生物处理单元和第二组生物处理单元；
-由缺氧池1和好氧池1构成的第一组生物处理单元；
-由缺氧池2、厌氧池和好氧池2构成的第二组生物处理单元；
-沉淀池，其被设置为使来自好氧池2的混合液进行泥水分离；
-回流单元，其被设置为使来自好氧池1、好氧池2的混合液以及沉淀池中的污泥回流至缺氧池1的进水端；
-供氧单元，其被设置为向好氧池1和好氧池2提供溶解氧。
根据本申请的另一方面，提供了生活污水处理方法，包括：
1)提供上述污水处理体系；
2)使污水经过沉砂池进行沉降以除去比重较大的物质；
3)污水经进水分配单元分为a和b二部分，a依次流过第一组生物处理单元和第二组生物处理单元，然后进入沉淀池，b直接进入第二组生物处理单元，然后进入沉淀池；
4)来自好氧池1、好氧池2的混合液通过回流单元分别以回流比r1和r2被回流至缺氧池1的进水端；
5)来自好氧池2的混合液在沉淀池中进行泥水分离，污泥通过回流单元以回流比R被回流至缺氧池1的进水端；
6)通过供氧单元向好氧池1和好氧池2内持续鼓入空气或氧气。
与在二级污水厂后面增建生物脱氮深度处理设施相比，本申请的生活污水处理体系及方法无需外加碳源，能够大幅度降低运行费用；能够缩短工艺流程，不增加污水厂占地面积；能够简化运行管理工作量，降低污水厂运行人工费；使出水TN接近地表IV类水体要求，降低受纳水体营养物质浓度，从而减轻水体富营养化趋势，提升生态环境水平。本申请的污水处理体系及方法能够用于对现有二级污水厂的改造，具有可操作性，在减少投资、不增加占地面积、无外加碳源费用的条件下，使二级污水厂出水TN大幅度降低。通过上述体系及方法进行污水处理时，污水中的碳源被充分用于反硝化，因此能够减少有机物好氧降解所需的能耗，从而降低污水厂的运行电耗。因此，本申请的污水处理体系及方法具有重大的经济效益、环境效益和社会效益。
在某些实施方案中，进入第一组生物处理单元的待处理污水a占全部待处理污水的70%-80%。
在某些实施方案中，来自好氧池1的混合液的回流比r1为100%以上。在某些具体的实施方案中，r1为200%。
在某些实施方案中，来自好氧池2的混合液的回流比r2为50%以上。在某些具体的实施方案中，r2为100%。
在某些实施方案中，沉淀池中污泥的回流比R为50%以上，优选100%。
通过对污水的分配比例（即进入第一组生物处理单元的污水与进入第二组生物处理单元的污水的比例）和回流比的合理调整，在不增加占地面积、不增加运行费用、不外加碳源的条件下，该体系脱氮率能够直接达到90%，比二级活性污泥法高10%左右，出水TN与传统活性污泥法+反硝化深度脱氮工艺相当。因此，经过本申请的体系及方法处理过的水能够直接用于城市河湖补水而不会造成水体水质恶化。
附图说明
图1示出根据本申请一实施方案的污水处理体系。
具体实施方式
在以下的说明书中，包括某些具体的细节以对各个公开的实施方案提供全面的理解。然而，相关领域的技术人员会认识到，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其它方法、部件、材料等的情况下可实现实施方案。
除非本申请中另外要求，在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”应解释为开放式的、含括式的意义，即“包括但不限于”。
在整个本说明书中提到的“一实施方案”或“实施方案”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”意指在至少一实施方案中包括与该实施方案所述的相关的具体参考要素、结构或特征。因此，在整个说明书中不同位置出现的短语“在一实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”不必全部指同一实施方案。此外，具体要素、结构或特征可以任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。
除非另有说明，在本申请中出现的各缩写词的含义如下：
TN：总氮。
BOD5：5日生化需氧量。BOD为生化需氧量，是指微生物分解水中的可氧化的物质（主要是有机物）的生化过程所消耗的水中溶解氧的量（mg/L），能够反映水中有机物含量的多少。有机物的生物化学氧化作用缓慢，测定完全氧化完毕所需的氧，时间可达20天以上，国内外都采用20℃下培养5天所需的氧作指标，因此在BOD下端注上5，表示5天所需的氧。处理水体前后的BOD5相差越大，说明效果越好。
CODCr：采用重铬酸钾(K2Cr2O7)作为氧化剂测定出的化学耗氧量。COD为化学需氧量，是指水体中易被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量。CODCr通常作为衡量水体中有机物相对含量的标准，折算成氧的量（mg/L）。测定COD所用的氧化剂有重铬酸钾和高锰酸钾等。我国1989年颁布的环境水质标准中，规定用重铬酸钾，因此在COD下端注上Cr（铬）。CODCr越大，水质越差。如果水体中还存在其他还原性物质，那么测定的CODCr不只是反映水中有机物的污染量，而是表示水中还原物质污染的总量。
下文将参考附图说明本申请的优选实施方案。
参考图1，在该实施方案中，本申请的污水处理体系包括沉砂池。污水在沉砂池中静置一段适当的时间，使得其中比重较大的颗粒沉淀下来，然后进入进水分配单元和生化池进行进一步处理。
图1所示的体系还包括进水分配单元，其被设置为使污水分别进入第一组生物处理单元和第二组生物处理单元，且能够方便地设置进入第一组与第二组生物处理单元的进水的比例。
图1所示的体系还包括由缺氧池1和好氧池1构成的第一组生物处理单元。
当待处理污水中的a部分进入第一组生物处理单元时，a中的N元素在好氧池1中被硝化菌氧化成NO3 --N或NO2 --N，然后通过内回流r1Q返回缺氧池1，并通过反硝化菌的反硝化作用将a中的大部分NO3 --N或NO2 --N转化成N2从而将N去除。
图1所示的体系还包括由缺氧池2、厌氧池和好氧池2构成的第二组生物处理单元。
好氧池1的出水中残留的NO3 --N、NO2 --N以及待处理污水的b部分中的污染物进入缺氧池2、厌氧池、好氧池2，在这些生化池中，b中的N元素在好氧池2中被氧化成NO3 --N或NO2 --N，通过内回流r2Q、外回流RQ返回缺氧池1，并通过反硝化菌的反硝化作用大部分得以去除，a和b中的P（磷）在好氧池1和好氧池2中被氧化成PO4 3--P，并通过在厌氧池中的充分释磷、好氧池中的过量吸磷被去除，至此，入厂污水中的大部分污染物被去除。
缺氧池、厌氧池和好氧池的构造是本领域已知的。
图1所示的体系还包括沉淀池，其被设置为使来自好氧池2的混合液进行泥水分离，处理后的污水作为出水排放或进入后续的深度处理设施，部分污泥通过回流单元被回流至缺氧池1的进水端。
图1所示的体系还包括回流单元，其被设置为使来自好氧池1和好氧池2的混合液以及沉淀池的污泥回流至缺氧池1的进水端，且能够方便地调节来自好氧池1的混合液、来自好氧池2的混合液和污泥的回流比r1、r2和R。
图1所示的体系还包括供氧单元，用于通过持续鼓入空气或氧气向好氧池1和好氧池2内提供足够的溶解氧。
供氧单元可以采用本领域已知的任何设备，包括但不限于表面曝气设备、鼓风曝气设备、水下曝气设备、纯氧曝气设备和深井曝气设备等。
通过适当地选择进入第一组和第二组生物处理单元的进水的比例以及回流比r1、r2和R，能够使本申请的污水处理体系的处理效果进一步提高。本发明人通过研究发现，当进入第一组生物处理单元的污水的比例为污水总量的70-80%，r1为200%，r2为100%，R为100%，总回流比为400%时，脱氮率能够达到90%以上，而传统的二级活性污泥法在总回流比同样为400%的情况下，脱氮率为80%左右（在实际工程中，由于缺氧池容积偏小、回流比偏低，多数污水厂脱氮率难以达到80%）。
应该理解，本申请中针对本申请某一特定方面、特定实施方案、特定实施例所描述的各具体技术特征、各组成元素，并不限于这些特定方面、特定实施方案、特定实施例。即从本领域所属技术人员的高度理解，除非所述的各具体技术特征、各组成元素与本申请中其它方面、实施方案、实施例中的各具体技术特征、各组成元素特征冲突，否则它们也可以用于本申请中其它方面、实施方案、实施例。
同时，除非相互冲突，本申请中公开的所有技术特征、组成元素（包括方法中的所有步骤）可以以任意形式进行组合形成不同的本申请的技术方案。
Claims (6)
1.生活污水处理体系，包括：
-沉砂池，用于除去污水中比重较大的物质；
-进水分配单元，其被设置为使所述污水分别进入第一组生物处理单元和第二组生物处理单元；
-由缺氧池1和好氧池1构成的所述第一组生物处理单元；
-由缺氧池2、厌氧池和好氧池2构成的所述第二组生物处理单元；
-沉淀池，其被设置为使来自好氧池2的混合液进行泥水分离；
-回流单元，其被设置为使来自所述好氧池1、好氧池2的混合液以及所述沉淀池中的污泥回流至所述缺氧池1的进水端；
-供氧单元，其被设置为向所述好氧池1和所述好氧池2提供溶解氧。
2.生活污水处理方法，包括：
1)提供权利要求1所述的污水处理体系；
2)使污水经过沉砂池进行沉降以除去比重较大的物质；
3)所述污水经进水分配单元分为a和b二部分，a依次流过第一组生物处理单元和第二组生物处理单元，然后进入沉淀池，b直接进入所述第二组生物处理单元，然后进入所述沉淀池；
4)来自好氧池1、好氧池2的混合液通过回流单元分别以回流比r1和r2被回流至缺氧池1的进水端；
5)来自所述好氧池2的混合液在所述沉淀池中进行泥水分离，污泥通过所述回流单元以回流比R被回流至所述缺氧池1的进水端；
6)通过供氧单元向好氧池1和好氧池2内持续鼓入空气或氧气。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述a占所述待处理污水的70%-80%。
4.如权利要求2或3所述的方法，其中所述r1为100%以上，优选200%。
5.如权利要求2至4中任一权利要求所述的方法，其中r2为50%以上，优选100%。
6.如权利要求2至5中任一权利要求所述的方法，其中R为50%以上，优选100%。
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