CN107473499A - 一种基于a‑o工艺的污水处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种基于A‑O工艺的污水处理系统及方法，包括栅格处理区、预反应区、生化反应区、膜处理区和紫外消毒区，所述栅格处理区、预反应区、生化反应区和反渗透处理区之间通过隔板隔开，并通过废水管道依次连接，栅格处理区一端连接进水口，膜处理区一端连接出水口；本发明提供了一种基于A‑O工艺的污水处理系统及方法，是一种智能化、模块化、机械化的装置，本发明采用A‑O工艺对污水进行处理具有高效节能、处理成本低、工艺简单、一次性投资低、运行费用低、易操作等优点，同时解决了化学沉淀法引起二次污染、化学沉降效率低、运行周期长、处理效率低等问题；膜具有较高的水回用率，膜分离装置简单且便于实现自动化。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法。
背景技术
目前，我国农村和小城镇的污水无害化处理设施建设得过少，大部分小城镇的污水直接排入水体及相关流域，不仅污染了江河湖泊和地下水，而且对土壤和大气也都造成了不良影响，导致潜在的疾病传播，已成为一个急需解决的社会问题；同时，已建污水处理设施不够完善，运行经费缺乏，运行管理不利。小城镇污水对环境的污染仍在加剧，与我国经济蓬勃发展的大好形势极不相称；2012年全国城市污水的处理率为82％，县城为60％，而建制镇为20％，农村仅为7％；90％以上的小城镇的水体受到不同程度的污染，78％的城镇河段不宜做饮用水，50％的城镇地下水受到影响。农村和小城镇污水对环境造成的污染不容忽视。
目前，现有的污水处理方法包括：化学沉淀法、电解法、吸附法离子交换法等。
(1)化学沉淀法：在工业废水中投加某种化学物质，使其与废水中某些溶解性物质发生反应，生成难溶盐而沉淀下来，这种方法称为化学沉淀法。传统的化学沉淀法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法和钡盐沉淀法等。
(2)电解法：应用电解的基本原理，使废水中重金属离子在阳极板和阴极板上分别发生氧化还原反应，使重金属富集，从而使废水中重金属得以去除，并可回收重金属。电解法处理重金属废水具有运行可靠、重金属去除率高，可回收利用等特点。但由于重金属浓度低时电耗大、投资成本高，电解法只适合处理高浓度重金属废水。
(3)吸附法：吸附法是利用吸附剂吸附废水中重金属的一种方法，传统的吸附剂有活性炭、沸石、粘土矿物等天然物质。活性炭的吸附能力强，对重金属去除率高，但价格昂贵，使用寿命短。近些年来发现矿物材料具有很强的吸附能力，其中天然沸石吸附能力最强，也是最早用于重金属废水处理的矿物材料。
(4)离子交换法：离子交换法处理重金属废水是利用离子交换树脂上的可交换离子与重金属离子发生交换反应，从而去除废水中重金属离子的方法，离子交换技术去除废水中的重金属，净化后出水中重金属离子浓度远低于化学沉淀法处理后出水中重金属离子的浓度，通过回收再生后的溶液，可以实现重金属的回收。离子交换树脂性能对重金属离子的去除效果有较大影响。
中国专利CN 104370411 A公布了一种工业废水重金属去除的方法，包括以下几个步骤：第一步、首先将含有重金属的工业废水通过污水管道排放入城市污水管网前，让其与粉碎的工业废弃物煤渣粒和/或粉煤灰原渣在吸附池中直接接触吸附；吸附后进行固液分离；第二步、生物淋滤处理：在生物淋滤池中接种嗜酸性硫杆菌菌株，在该池中完成污泥中重金属的生物淋滤侵出；第三步、板框压滤分离：用泵将生物淋滤处理后的污泥泵入板框压滤机进行压滤分离，得到脱除重金属的污泥和含重金属的污水；第四步、脱除重金属的污泥加碱中和到PH值为6-7，运至污泥堆肥厂堆肥；第五步、含重金属的污水进入废液回收池，加碱调节PH值至7左右，进入电絮凝气浮装置；按现有电絮凝气浮技术进行电絮凝和自浮处理，电絮凝自浮处理后的上清液达标排放；水中的污染物絮体上浮；浮渣泵入板框压滤机分离，其滤液返回排入废液回收池，污泥送到危险废物处置中心处理。
上述专利中使用煤粉对废水进行吸附，煤粉造成了环境的二次污染，且价格昂贵，使用寿命短，因此，有必要摆脱现有的处理技术思路，开辟出处理工业废水重金属的新途径，进而开发一种全新形式的污水处理技术。
发明内容
本发明公开了一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法，是一种智能化、模块化、机械化的装置，本发明采用A-O工艺对污水进行处理具有高效节能、处理成本低、工艺简单、一次性投资低、运行费用低、易操作等优点，同时解决了化学沉淀法引起二次污染、化学沉降效率低、运行周期长、处理效率低等问题；膜具有较高的水回用率，膜分离装置简单且便于实现自动化，膜分离过程能耗低、无变相，可在常温下进行，能有效去除水中的离子、分子、有机胶体、细菌等，是一种高效、低能耗、无污染的水处理技术。
本发明是这样实现的，一种基于A-O工艺的污水处理系统，包括栅格处理区、预反应区、生化反应区、膜处理区和紫外消毒区，所述栅格处理区、预反应区、生化反应区和反渗透处理区之间通过隔板隔开，并通过废水管道依次连接，栅格处理区一端连接进水口，膜处理区一端连接出水口；
所述预反应区为对经过栅格处理区处理过的污水进行预曝气和水质、水量调节，预反应区反应时控制溶解氧的质量浓度为0.3-0.8mg/L，优选0.5-0.6mg/L；
所述生化反应区包括A-O工艺装置和二沉淀池，所述A-O工艺装置包括进水管道，进水管道与A-O装置通过密封圈密封，A-O装置中设置有升流厌氧区和接触好氧区，接触好氧区通过空气泵提供所需氧气，并通过气体流量计进行调节接触好氧区中的氧气含量；
所述膜处理区包括滤布滤池和膜过滤装置，所述膜过滤装置包括膜组件，膜组件通过扭力轴固定于振动装置上，所述振动装置包括电机，电机一端连接传动轴，传动轴另一端连接偏心块，偏心块另一端固定于振动器平板上，振动器平板的底端面中心安装有一个支点，支点用于支撑整个膜过滤装置，并且保证振动器平板只能绕其中心转动，膜组件将与扭力轴上端法兰盘以相同的角位移一起扭转，膜组件的振幅即是扭力轴上端法兰盘的振幅，也是扭力轴上端面所能达到的最大角位移，此时扭力轴所受扭矩将达到最值。
进一步地，所述紫外消毒区的紫外线的波长为250nm-350nm。
进一步地，所述二沉淀池产生的污泥通过污泥回收池被输送回A-O工艺装置中。
进一步地，所述栅格处理区包括粗栅格和中间栅格，粗栅格是由三层孔隙分别为8、11、15mm组成的隔栏装置组成，去除污水中的大悬浮物，中间栅格是由三层孔隙分别为4、6、8mm组成的隔栏装置组成，去除污水中的较大悬浮物。
进一步地，所述所述二沉淀池通过加药装置添加18-25mg/L的聚合硫酸铁，增加悬浮物的颗粒度。
进一步地，所述预反应区中设置有0.4m3的粒状柱悬浮填料和穿孔曝气管1根，穿孔曝气管的孔口直径为1.5mm，曝气管长为1.0m。
进一步地，所述膜处理区通过膜组件的高选择性分离，使水中水分子和各种溶解杂质得到分离，形成普通纯水和浓缩水，90％的普通纯水通过出水口排出，10％的普通水用于膜组件和膜处理装置的清洗，浓缩水通过污水排放口排放回污水处理的预处理区。
进一步地，一种基于A-O工艺的污水处理系统的工作步骤如下：
S1：污水通过废水管线进入由粗栅格和中间栅格组成的栅格处理区，在此进行集中去除污水中的大悬浮物；
S2：栅格处理区的出口通过废水管线连接预反应区，在此进行预曝气和水质、水量调节，对污水中的有机物进行水解；
S3：预反应区的出口通过废水管线连接生化反应区，在此生化反应区中进行A-O工艺和二沉淀处理；
S4：生化反应区的出口通过废水管线连接膜处理区，对污水进行膜过滤和处理；
S5：膜处理区的出口通过废水管线连接紫外消毒区，对污水进行紫外线消毒处理；
S6：紫外消毒区设置有两个两个出口，其中一个出口排出普通水，另一个出口排出浓缩水。
本发明提供的一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法的优点在于：本发明提供了一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法，是一种智能化、模块化、机械化的装置，本发明采用A-O工艺对污水进行处理具有高效节能、处理成本低、工艺简单、一次性投资低、运行费用低、易操作等优点，同时解决了化学沉淀法引起二次污染、化学沉降效率低、运行周期长、处理效率低等问题，气体流量计显示空气泵中气体进入接触好氧区的流量，进而达到了控制接触好氧区中气体的含量，进而使得A-O工艺装置适用不同好氧量要求的污水处理；好氧池设置为接触好氧区，池内设置有填料，污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料，微生物一部分以生物膜的形式固着于填料表面，一部分则以絮状悬浮于水中，因此它兼有生物滤池和活性污泥法的特点。
膜具有较高的水回用率，膜分离装置简单且便于实现自动化，膜分离过程能耗低、无变相，可在常温下进行，能有效去除水中的离子、分子、有机胶体、细菌等，是一种高效、低能耗、无污染的水处理技术，适合处理含盐量较高的水质，膜处理区采用振动式膜过滤装置，这种振动式膜过滤装置通过扭力轴引起膜组件振动，膜组件的振动又引起膜表面的振动，使得膜表面产生正弦剪切波，可以获得较大的剪切力，有效地阻止颗粒物质在膜面的沉积，从而抵抗膜污染并对污水进行分离处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法的结构示意图；
图2为本发明一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法的A-O装置结构示意图；
图3为本发明一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法的膜过滤装置结构示意图；
图4为本发明一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法的振动装置结构示意图；
图5为本发明一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法的工作步骤流程图；
其中，1、进水口，2、升流厌氧区，3、接触好氧区、4、气体输送管，5、气体流量计，6、空气泵，7、出水口，8、密封圈，9、膜组件，10、扭力轴，11、电机，12、振动装置，13、传动轴，14、偏心块，15、振动器平板，16、支点，17、栅格处理区，18、隔板，19、预反应区，20、生化反应区，21、膜处理区，22、进水管道，23、出水管道，24、A-O装置，25、紫外线消毒池，26、污水排放口。
具体实施方式
本发明公开了一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法，是一种智能化、模块化、机械化的装置，对污水进行处理具有高效节能、处理成本低、工艺简单、一次性投资低、运行费用低、易操作等优点，同时解决了化学沉淀法引起二次污染、化学沉降效率低、运行周期长、处理效率低等问题。
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚和详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1，本发明实施例提供的一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法。
如图1所示，一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法，包括栅格处理区17、预反应区19、生化反应区20、膜处理区21和紫外消毒区25，所述栅格处理区17、预反应区19、生化反应区20和反渗透处理区21之间通过隔板8隔开，并通过废水管道依次连接。
栅格处理区17一端连接进水口1，膜处理区21一端连接出水口7，所述栅格处理区2包括粗栅格和中间栅格，粗栅格是由三层孔隙分别为8、11、15mm组成的隔栏装置组成，去除污水中的大悬浮物，中间栅格是由三层孔隙分别为4、6、8mm组成的隔栏装置组成，去除污水中的较大悬浮物，所述预反应区19为对经过栅格处理区17处理过的污水进行预曝气和水质、水量调节。
所述预反应区19中设置有0.4m3的粒状柱悬浮填料和穿孔曝气管1根，穿孔曝气管的孔口直径为1.5mm，曝气管长为1.0m，预反应区19反应时控制溶解氧的质量浓度为0.3-0.8mg/L，优选0.5-0.6mg/L，所述紫外消毒区25的紫外线的波长为250nm-350nm。
如图2所示，生化反应区20包括A-O工艺装置和二沉淀池，A-O工艺装置包括进水管道22和A-O装置24，进水管道22与A-O装置24通过密封圈8密封，A-O装置24中设置有升流厌氧区2和接触好氧区3，接触好氧区3通过空气泵6提供所需氧气，并通过气体流量计5进行调节接触好氧区3中的氧气含量，所述二沉淀池产生的污泥通过污泥回收池被输送回A-O工艺装置中，所述所述二沉淀池通过加药装置添加18-25mg/L的聚合硫酸铁，增加悬浮物的颗粒度。
如图3和4所示，膜处理区21包括滤布滤池和膜过滤装置，所述膜过滤装置包括膜组件9，膜组件9通过扭力轴10固定于振动装置12上，所述振动装置12包括电机11，电机11一端连接传动轴13，传动轴13另一端连接偏心块14，偏心块14另一端固定于振动器平板15上，振动器平板15的底端面中心安装有一个支点16，支点16用于支撑整个膜过滤装置，并且保证振动器平板只能绕其中心转动，膜组件9将与扭力轴10上端法兰盘以相同的角位移一起扭转，膜组件9的振幅即是扭力轴10上端法兰盘的振幅，也是扭力轴10上端面所能达到的最大角位移，此时扭力轴10所受扭矩将达到最值，所述膜处理区21通过膜组件9的高选择性分离，使水中水分子和各种溶解杂质得到分离，形成普通纯水和浓缩水，90％的普通纯水通过出水口7排出，10％的普通水用于膜组件和膜处理装置的清洗，浓缩水通过污水排放口26排放回污水处理的预处理区。
如图3和4所示，电机11采用交流变频电动机，经过传动轴13和偏心块14装置的作用，使得振动器平板15在水平方向不断回转摆动，产生振动，如果振动装置12在一个方向作水平旋转时，扭力轴10上方的膜组件9由于自身转动惯量，就会在反方向上产生惯性力矩；由于两个力矩的方向相差180°，在扭力轴10的两端就产生了转矩，扭力轴10的两端向相反方向扭转；所以该振动系统会有两个固有频率，一个是当振动系统和膜组件9同相转动时的固有频率，此时振动系统没有扭振，因此对于振动系统没有意义；另外一个就是这种振动通过扭力轴10引起膜组件9振动，膜组件9的振动又引起膜表面的振动，使得膜表面产生正弦剪切波，可以获得较大的剪切力，有效地阻止颗粒物质在膜面的沉积，从而抵抗膜污染。
如图5所示，一种基于A-O工艺的污水处理系统的工作步骤如下：
S1：污水通过废水管线进入由粗栅格和中间栅格组成的栅格处理区17，在此进行集中去除污水中的大悬浮物；
S2：栅格处理区17的出口通过废水管线连接预反应区19，在此进行预曝气和水质、水量调节，对污水中的有机物进行水解；
S3：预反应区18的出口通过废水管线连接生化反应区20，在此生化反应区20中进行A-O工艺和二沉淀处理；
S4：生化反应区20的出口通过废水管线连接膜处理区21，对污水进行膜过滤和处理；
S5：膜处理区21的出口通过废水管线连接紫外消毒区25，对污水进行紫外线消毒处理；
S6：紫外消毒区25设置有两个两个出口，其中一个出口排出普通水，另一个出口排出浓缩水。
综上所述，本发明提供了一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法，是一种智能化、模块化、机械化的装置，具有高效节能、工艺简单、易操作等优点，同时解决了化学沉淀法引起二次污染、化学沉降效率低、运行周期长、处理效率低等问题，气体流量计显示空气泵中气体进入接触好氧区的流量，进而达到了控制接触好氧区中气体的含量，进而使得A-O工艺装置适用不同好氧量要求的污水处理；好氧池设置为接触好氧区，池内设置有填料，污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料，微生物一部分以生物膜的形式固着于填料表面，一部分则以絮状悬浮于水中，因此它兼有生物滤池和活性污泥法的特点。
以上对本发明所提供的一种基于A-O工艺的污水处理系统及方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种基于A-O工艺的污水处理系统，其特征在于，包括栅格处理区(17)、预反应区(19)、生化反应区(20)、膜处理区(21)和紫外消毒区(25)，所述栅格处理区(17)、预反应区(19)、生化反应区(20)和反渗透处理区(21)之间通过隔板(18)隔开，并通过废水管道依次连接，栅格处理区(17)一端连接进水口(1)，膜处理区(21)一端连接出水口(7)；
所述预反应区(19)对经过栅格处理区(17)处理过的污水进行预曝气和水质、水量调节，预反应区(19)反应时控制溶解氧的质量浓度为0.3-0.8mg/L，优选0.5-0.6mg/L；
所述生化反应区(20)包括A-O工艺装置和二沉淀池，所述A-O工艺装置包括进水管道(22)和A-O装置(24)，进水管道(22)与A-O装置(24)通过密封圈(8)密封，A-O装置(24)中设置有升流厌氧区(2)和接触好氧区(3)，接触好氧区(3)通过空气泵(6)提供所需氧气，并通过气体流量计(5)进行调节接触好氧区(3)中的氧气含量；
所述膜处理区(21)包括滤布滤池和膜过滤装置，所述膜过滤装置包括膜组件(9)，膜组件(9)通过扭力轴(10)固定于振动装置(12)上，所述振动装置(12)包括电机(11)，电机(11)一端连接传动轴(13)，传动轴(13)另一端连接偏心块(14)，偏心块(14)另一端固定于振动器平板(15)上，振动器平板(15)的底端面中心安装有一个支点(16)，支点(16)用于支撑整个膜过滤装置，振动器平板以支点(16)为中心转动，膜组件(9)与扭力轴(10)上端法兰盘以相同的角位移一起扭转，膜组件(9)的振幅即是扭力轴(10)上端法兰盘的振幅，也是扭力轴(10)上端面所能达到的最大角位移，此时扭力轴(10)所受扭矩将达到最值。
2.根据权利要求1所述的一种基于A-O工艺的污水处理系统，其特征在于，所述紫外消毒区(25)的紫外线的波长为250nm-350nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于A-O工艺的污水处理系统，其特征在于，所述二沉淀池产生的污泥通过污泥回收池被输送回A-O工艺装置中。
4.根据权利要求1所述的一种基于A-O工艺的污水处理系统，其特征在于，所述栅格处理区(2)包括粗栅格与中间栅格，粗栅格与中间栅格通过铁丝固定，粗栅格与中间栅格之间相距10cm，粗栅格是由三层孔隙分别为8、11、15mm组成的隔栏装置组成，去除污水中的大悬浮物，中间栅格是由三层孔隙分别为4、6、8mm组成的隔栏装置组成，去除污水中的相对较大悬浮物。
5.根据权利要求1所述的一种基于A-O工艺的污水处理系统，其特征在于，所述二沉淀池通过加药装置添加18-25mg/L的聚合硫酸铁，增加悬浮物的颗粒度。
6.根据权利要求1所述的一种基于A-O工艺的污水处理系统，其特征在于，所述预反应区(19)中设置有0.4m3的粒状柱悬浮填料和穿孔曝气管1根，穿孔曝气管的孔口直径为1.5mm，曝气管长为1.0m。
7.根据权利要求1所述的一种基于A-O工艺的污水处理系统，其特征在于，所述膜处理区(21)通过膜组件(9)的高选择性分离，使水中水分子和各种溶解杂质得到分离，形成普通纯水和浓缩水，90％的普通纯水通过出水口(7)排出，10％的普通水用于膜组件和膜处理装置的清洗，浓缩水通过污水排放口(26)排放回污水处理的预处理区。
8.一种基于A-O工艺的污水处理方法，用于权利要求1～7中任一项所述的一种基于A-O工艺的污水处理系统，其特征在于，基于A-O工艺的污水处理系统的工作步骤如下：
S1：污水通过废水管线进入由粗栅格和中间栅格组成的栅格处理区(17)，在此进行集中去除污水中的大悬浮物，污水依次在栅格处理区(17)处理10-20min；
S2：栅格处理区(17)的出口通过废水管线连接预反应区(19)，在此进行预曝气和水质、水量调节，对污水中的有机物进行水解，污水依次在预反应区(19)处理40-60min；
S3：预反应区(18)的出口通过废水管线连接生化反应区(20)，在此生化反应区(20)中进行A-O工艺和二沉淀处理，污水依次在生化反应区(20)处理80-120min；
S4：生化反应区(20)的出口通过废水管线连接膜处理区(21)，对污水进行膜过滤和处理，污水依次在膜处理区(21)处理30-50min；
S5：膜处理区(21)的出口通过废水管线连接紫外消毒区(25)，对污水进行紫外线消毒处理，污水依次在紫外消毒区(25)处理20-30min；
S6：紫外消毒区(25)设置有两个出口，依次将处理完成的水排出，其中一个出口排出普通水，另一个出口排出浓缩水。
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