CN104355487A - 一种生态污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理、环境保护技术领域，具体涉及一种生态污水处理方法，其步骤如下：第一步、污水化学固碳处理：先对需处理的污水投加化学药剂聚合氯化铝、聚合氯化铁、硫酸铝或聚丙烯酰胺，第二步、将经过化学固碳处理后的污水在生物处理池进行超声波协同曝气生物处理，第三步、污水生态处理：将经过生物处理池进行超声波协同曝气生物处理后的污水排入湿地生态系统设施。本发明一种生态污水处理方法具有以下优点：第一、低碳；第二、运行方式灵活。

Description

一种生态污水处理方法

技术领域

本发明属于污水处理、环境保护技术领域，具体涉及化学固碳与生态组合技术处理污水，处理后污水水质达到排放标准，同时相对传统的污水生物处理技术实现减碳 50%以上的要求。

背景技术

传统的城镇水系统模式将水进行收集，通过长距离的输送提升后，进行污染物的集中去除，再进行利用或排放。在整个水系统循环过程中耗费大量的水输送能耗，同时将水中的有机物通过耗能曝气的方式转为 CO2 排放，传统的城镇水系统的高碳排放型运营模式已引起国内外学者的反思。

国际上，经济适用和减碳技术已是城镇水系统的发展方向，核心是将成熟的技术在系统上进行集成。如日本的分散式小规模就地污水处理达标排放可以降低长距离的输送能耗，美国、德国等重视污泥的厌氧消耗，回收污水中的有机质，转化为可收集利用的沼气能源，以色列、美国等重视再生水利用，将污水处理到一定程度后大量回用于农林、工业等，实现污水中的营养物质和水的双回用。而目前我国的城镇水系统重点考虑城镇饮用水安全保障、污水的污染物减排和水体的环境改善，离国际上的低碳发展方向还有较长一段距离。

我国目前我国已建成污水处理厂城镇污水厂2010座，处理能力10574万m3/日，污水处理厂电耗每年 80 多亿度，并且呈年增加 2.7% 的趋势，每年削减 774 万吨 COD， CO2 排放总量达1058万吨。目前超过90%的污水处理工艺采用鼓风好氧曝气方式，将污水中的有机质分解为 CO2 排入大气，近年来，国家对城市污水治理的非常重视，城镇供排水设施的建设步伐大大加快，我国城镇水系统技术也取得了长足进步，在引进消化国外新工艺技术的同时，不断研发适合我国情况的工艺技术，特别是在高效低耗的工艺和技术研发方面取得了较多成果。今后，研发经济适用型的水系统低碳技术，以及如何系统地在空间尺度进行低碳水系统技术的集成，将成为学术界普遍认同的发展趋势。

    我国人口众多, 水资源紧缺, 随着工农业生产的发展, 各大水系和湖泊水库的水质恶化日趋严重。城市中的污水处理厂利用活性污泥法、SBR、A/ O、AB、A/ A/O、氧化沟法等工艺, 通过物理、化学、生物的作用对污水进行处理。但是,这种处理系统耗资巨大,对化石燃料的消耗也大,维护技术难度大, 在经济相对落后的地区无法实施, 导致我国大部分的污水未经任何处理就直接排入天然水体,对水资源构成严重的威胁。

城市水环境是城市生态环境的重要组成部分,也是市民休闲娱乐、维护城市生态平衡的重要手段。但是随着城市快速化发展,我国城市水环境的污染问题越来越严重,一些不法企业和不正确的生活习惯 ,导致城市当中的一些湖泊、河流失去了生态调节功能 ,给城市环境发展带来了很大的负面影响,也影响了城市居民生活条件的提高。随着人们生活水平的提高,人们对水环境的质量也越来越高,在这种情况下采取生态修复的方法解决污染不是很严重格的水环境是今后城市环境治理的必然。

在专利申请号 201210072292.0 中公开了一种生态污水的处理方法，该方法是以优势菌种或生物激活剂为核心，辅助种植草本植物，并建立生态坝和生态浮岛，辅助以增氧抑藻曝气技术，对生态污水进行处理。这种方法一方面增加修复成本且影响水体的景观美，另一方面使植物与水体底质隔离不利于植物生长与自然生态系统的恢复。

申请号201210542942.3中公开了一种一种新型床式污水生态修复技术，该技术将床式污水生态修复技术系统分为阻截式浮水植物种植网床和沉水植物种植网床两大部分。但是，由于现有污水中有机物比例比较高，光靠植物网床生态治理污水，从治理效率和效果上都不尽如人意。

发明内容

本发明针对上述技术问题提出一种新的污水低碳处理方法，通过在污水处理反应器中投加化学药剂，将污水中的有机物进行吸附固定，使污水中的有机物不被氧化分解而生成二氧化碳；未去除的有机物再经过污水生态处理设施，部分有机物被植物吸收转化，剩余有机物被生态处理设施降解，实现污水处理减碳50% 以上，符合低碳生态和可持续发展理念的要求。

本发明生态污水处理方法，所述方法由污水化学固碳处理与污水生态处理相结合，其步骤如下 ：

第一步、污水化学固碳处理：先对需处理的污水投加化学药剂聚合氯化铝、聚合氯化铁、硫酸铝或聚丙烯酰胺，使污水中的有机物被化学药剂吸收，并经过沉淀后去除，降低固定污水中的有机物，减少传统污水生物处理时有机物被氧化分解排除二氧化碳，达到污水处理低碳运行；所述化学固碳处理是在机械搅拌澄清池和网格絮凝池这些常规污水混凝沉淀反应池中进行处理；

第二步、将经过化学固碳处理后的污水在生物处理池进行超声波协同曝气生物处理，生物反应 2-12 h；其中超声波采用低强度超声波，每轮曝气超声波协同处理 3-5 次，超声波频率 20-1000 kHz、强度0.01-10.0 W/cm2，每次处理 5-20 min。

第三步、污水生态处理：将经过生物处理池进行超声波协同曝气生物处理后的污水排入湿地生态系统设施。

湿地生态系统以植物、动物和微生物为主所构成，处理污水在湿地生态系统中进行生态系统处理；构成湿地生态系统的植物、动物和微生物基于生态学原理根据不同气候区和污水性质与特征科学合理选择和组合；湿地生态系统可由下行池和上行池构成，底部为粗砾石，粗砾石直径Φ=20-50 mm，中层为选择填料，填料直径Φ=5-20 mm，上层为细河沙或小粒径填料，细河沙或小粒径填料直径Φ=0.5-5 mm，中间设置隔墙，底部连通，上行池上层设置集水管，排放会或用出水。

常温下：污水化学固碳处理装置：HRT=30-60min，聚合氯化铝、聚合氯化铁等的加药量 ：10-30 mg/L；污水生态处理装置HRT＝1-3d，水力负荷为 0.1-0.5m3/m2·d。

第一步中污水经过化学固碳后产生的化学污泥，采用浓缩、机械脱水和填埋的方式进行处理处置。

本发明生态污水处理方法，主要优点如下：

第一、低碳：传统的城镇污水处理中，采用供氧曝气的方式，将污水中的有机物进行氧化分解，生成二氧化碳排放到大气中，是一种高碳排放的处理方法；本发明将污水中的大部分含碳有机物固定在化学污泥和生态植物中，实现了污水处理的低碳排放。

第二、运行方式灵活：本发明中，可以根据污水水质和水量变化，投加不同种类和含量的化学药剂，尾水再经过生态处理设施净化，在保障出水水质的前提下，运行方式灵活，便于操作。

第三、本发明具有广泛的社会效益和极高经济价值，技术体系具有低成本、快捷高效的特性，可实现自然水体的快速修复。本发明可广泛应用于城市景观水体及自然河道修复工程，具有在静水水域和流动水体生态修复中广泛应用的特性。目前水生态修复产业已经成为一项朝阳产业，

超声波是指频率超过 20 kHz 的 , 人耳听不到的声波。超声波在有机合成、电化学、清洗等行业的应用和研究已经有很长的历史 , 但是超声波在生物工程中提高生物产量和活性以及在水处理中的应用研究则开始于 80 年代后期 , 近年逐渐成为研究的热点 , 并取得了一些研究成果。试验表明 , 低强度的超声波对生物活性具有促进作用 , 超声波的空化作用在降解水中的污染物 , 尤其是难降解有机污染物上具有很强的优势 , 但是对COD 等去除效果不佳。

具体实施方式

实施例一：

污水化学固碳处理：先对需处理的污水投加化学药剂聚合氯化铝、聚合氯化铁、硫酸铝或聚丙烯酰胺，使污水中的有机物被化学药剂吸收，并经过沉淀后去除，降低固定污水中的有机物，减少传统污水生物处理时有机物被氧化分解排除二氧化碳，达到污水处理低碳运行；所述化学固碳处理是在机械搅拌澄清池和网格絮凝池这些常规污水混凝沉淀反应池中进行处理；然后处理污水在生物处理池（以陶粒为填料）进行超声波协同曝气生物处理，生物反应 2 h. ；其中超声波频率20 kHz、强度 0.05 W/cm2，每次处理 20 min. ；每轮曝气超声波协同处理 5 次，然后处理污水进入湿地生态系统（C）生态处理，排放或回用出水。

将经过生物处理池进行超声波协同曝气生物处理后的污水排入湿地生态系统设施。湿地生态系统以植物、动物和微生物为主所构成，处理污水在湿地生态系统中进行生态系统处理；构成湿地生态系统的植物、动物和微生物基于生态学原理根据不同气候区和污水性质与特征科学合理选择和组合；湿地生态系统可由下行池和上行池构成，底部为粗砾石（Φ=20-50 mm），中层为选择填料 (Φ=5-20 mm)，上层为细河沙或小粒径填料(Φ=0.5-5 mm)，中间设置隔墙，底部连通，上行池上层设置集水管，排放会或用出水。

实施实例 2：

污水化学固碳处理：先对需处理的污水投加化学药剂聚合氯化铝、聚合氯化铁、硫酸铝或聚丙烯酰胺，使污水中的有机物被化学药剂吸收，并经过沉淀后去除，降低固定污水中的有机物，减少传统污水生物处理时有机物被氧化分解排除二氧化碳，达到污水处理低碳运行；所述化学固碳处理是在机械搅拌澄清池和网格絮凝池这些常规污水混凝沉淀反应池中进行处理；然后处理污水在生物处理池（以火山岩为填料）进行超声波协同曝气生物处理，生物反应3 h. ；其中超声波频率 500 kHz、强度 1 W/cm2，每次处理 10 min. ；每轮曝气超声波协同处理 4 次，然后处理污水进入湿地生态系统（C）生态处理，排放或回用出水。

将经过生物处理池进行超声波协同曝气生物处理后的污水排入湿地生态系统设施。湿地生态系统以植物、动物和微生物为主所构成，处理污水在湿地生态系统中进行生态系统处理；构成湿地生态系统的植物、动物和微生物基于生态学原理根据不同气候区和污水性质与特征科学合理选择和组合；湿地生态系统可由下行池和上行池构成，底部为粗砾石（Φ=20-50 mm），中层为选择填料 (Φ=5-20 mm)，上层为细河沙或小粒径填料(Φ=0.5-5 mm)，中间设置隔墙，底部连通，上行池上层设置集水管，排放会或用出水。

实施例3：

污水化学固碳处理：先对需处理的污水投加化学药剂聚合氯化铝、聚合氯化铁、硫酸铝或聚丙烯酰胺，使污水中的有机物被化学药剂吸收，并经过沉淀后去除，降低固定污水中的有机物，减少传统污水生物处理时有机物被氧化分解排除二氧化碳，达到污水处理低碳运行；所述化学固碳处理是在机械搅拌澄清池和网格絮凝池这些常规污水混凝沉淀反应池中进行处理；然后处理污水在生物处理池（以石灰岩为填料）进行超声波协同曝气生物处理，生物反应4 h. ；其中超声波频率1000 kHz、强度10 W/cm2，每次处理5 min；每轮曝气超声波协同处理 3 次，然后处理污水进入湿地生态系统（C）生态处理，排放或回用出水。将经过生物处理池进行超声波协同曝气生物处理后的污水排入湿地生态系统设施。 

湿地生态系统以植物、动物和微生物为主所构成，处理污水在湿地生态系统中进行生态系统处理；构成湿地生态系统的植物、动物和微生物基于生态学原理根据不同气候区和污水性质与特征科学合理选择和组合；湿地生态系统可由下行池和上行池构成，底部为粗砾石（Φ=20-50 mm），中层为选择填料 (Φ=5-20 mm)，上层为细河沙或小粒径填料(Φ=0.5-5 mm)，中间设置隔墙，底部连通，上行池上层设置集水管，排放会或用出水。

进一步的，常温下：污水化学固碳处理装置 ：HRT=30-60min，聚合氯化铝、聚合氯化铁等的加药量 ：10-30 

mg/L；污水生态处理装置HRT＝1-3d，水力负荷为 0.1-0.5m3/m2·d。

进一步的，第一步中污水经过化学固碳后产生的化学污泥，采用浓缩、机械脱水和填埋的方式进行处理处置。

Claims (5)

1.一种生态污水处理方法，其特征在于 ：所述方法由污水化学固碳处理与污水生态处理相结合，其步骤如下：

第一步、污水化学固碳处理：先对需处理的污水投加化学药剂聚合氯化铝、聚合氯化铁、硫酸铝或聚丙烯酰胺，使污水中的有机物被化学药剂吸收，并经过沉淀后去除，降低固定污水中的有机物，减少传统污水生物处理时有机物被氧化分解排除二氧化碳，达到污水处理低碳运行；所述化学固碳处理是在机械搅拌澄清池和网格絮凝池这些常规污水混凝沉淀反应池中进行处理；

第二步、将经过化学固碳处理后的污水在生物处理池进行超声波协同曝气生物处理，生物反应 2-12 h；其中超声波采用低强度超声波，每轮曝气超声波协同处理 3-5 次，超声波频率 20-1000 kHz、强度0.01-10.0 W/cm2，每次处理 5-20 min。

2.第三步、污水生态处理：将经过生物处理池进行超声波协同曝气生物处理后的污水排入湿地生态系统设施。

3.根据权利要求1所述生态污水处理方法，其特征在于：湿地生态系统以植物、动物和微生物为主所构成，处理污水在湿地生态系统中进行生态系统处理；构成湿地生态系统的植物、动物和微生物基于生态学原理根据不同气候区和污水性质与特征科学合理选择和组合；湿地生态系统可由下行池和上行池构成，底部为粗砾石，粗砾石直径Φ=20-50 mm，中层为选择填料，填料直径Φ=5-20 mm，上层为细河沙或小粒径填料，细河沙或小粒径填料的直径Φ=0.5-5 mm，中间设置隔墙，底部连通，上行池上层设置集水管，排放会或用出水。

4.根据权利要求1所述生态污水处理方法，其特征在于：常温下：污水化学固碳处理装置：HRT=30-60min，聚合氯化铝、聚合氯化铁等的加药量：10-30 mg/L；污水生态处理装置HRT＝1-3d，水力负荷为0.1-0.5m3/m2·d。

5.根据权利要求1所述生态污水处理方法，其特征在于：第一步中污水经过化学固碳后产生的化学污泥，采用浓缩、机械脱水和填埋的方式进行处理处置。