CN108640408A - 污水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种污水处理系统，该系统包括：膜分离子系统，包括膜分离组件，所述膜分离子系统用于通过所述膜分离组件对待处理污水进行膜分离处理，以获得富集污染物的浓缩污水；好氧颗粒污泥处理子系统，其与所述膜分离子系统连接，所述好氧颗粒污泥处理子系统包括好氧颗粒污泥，用于通过所述好氧颗粒污泥对所述富集污染物的浓缩污水进行进一步处理。通过上述方式，本申请能够有效提高脱氮除磷效果，减小占地面积，降低基建费用，可承受较高有机负荷和水力负荷，能耗小，且操作简单，自动化程度高，容易管理。

Description

污水处理系统
技术领域
本申请涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种污水处理系统。
背景技术
近年来，伴随着我国的社会经济取得了快速的发展，工业化和城市化程度的不断提高，我国的水资源短缺和水污染状况越来越严重。
我国的城市生活污水的排放量约占总排放量的40％，这部分污水水量大且稳定，经过适当的处理后回用，可以大大缓解我国水资源污染及短缺的状况。传统的活性污泥法出现时间早，被广泛应用于城市生活污水的处理。但本申请的发明人在长期的研发过程中发现，传统的活性污泥法只能进行常规二级处理，脱氮除磷能力较差；并且设备占地面积较大，基建费用较高，自动化程度较低，耐冲击负荷能力较弱，管理难度大。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种污水处理系统，能够有效提高脱氮除磷效果，减小占地面积，降低基建费用，可承受较高有机负荷和水力负荷，能耗小，且操作简单，自动化程度高，容易管理。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种污水处理系统，所述污水处理系统包括：膜分离子系统，包括膜分离组件，所述膜分离子系统用于通过所述膜分离组件对待处理污水进行膜分离处理，以获得富集污染物的浓缩污水；好氧颗粒污泥处理子系统，其与所述膜分离子系统连接，所述好氧颗粒污泥处理子系统包括好氧颗粒污泥，用于通过所述好氧颗粒污泥对所述富集污染物的浓缩污水进行进一步处理。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请污水处理系统包括：膜分离子系统，包括膜分离组件，所述膜分离子系统用于通过所述膜分离组件对待处理污水进行膜分离处理，以获得富集污染物的浓缩污水；好氧颗粒污泥处理子系统，其与所述膜分离子系统连接，所述好氧颗粒污泥处理子系统包括好氧颗粒污泥，用于通过所述好氧颗粒污泥对所述富集污染物的浓缩污水进行进一步处理。由于该污水处理系统将膜分离技术和好氧颗粒污泥技术有效结合，通过膜分离技术可以富集浓缩而减小浓缩污水体积，减小后续污水处理量，从而减小后续设备的占地面积，降低基建费用，且分离过程稳定，不易产生二次污染，相对清洁，能耗小，操作简单；通过好氧颗粒污泥可以使浓缩污水高效去除有机物和同步硝化反硝化脱氮、除磷效果，可以获得稳定的出水水质、较低的悬浮物含量；好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能和致密的结构，可承受较高有机负荷和水力负荷；且该污水处理系统自动化程度高，便于管理。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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。其中：
图1是本申请污水处理系统一实施方式的结构示意图；
图2是本申请污水处理系统另一实施方式的结构示意图；
图3是本申请污水处理系统又一实施方式的结构示意图；
图4是本申请污水处理系统又一实施方式的结构示意图；
图5是本申请污水处理系统又一实施方式的结构示意图；
图6是本申请污水处理系统又一实施方式的结构示意图；
图7是本申请污水处理系统又一实施方式的结构示意图；
图8是本申请污水处理系统又一实施方式的结构示意图；
图9是本申请污水处理系统在一实际应用中的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参阅图1，图1是本申请污水处理系统一实施方式的结构示意图，该污水处理系统包括：膜分离子系统1和好氧颗粒污泥处理子系统2。
膜分离子系统1包括膜分离组件11，膜分离子系统1用于通过膜分离组件11对待处理污水进行膜分离处理，以获得富集污染物的浓缩污水；好氧颗粒污泥处理子系统2，其与膜分离子系统1连接，好氧颗粒污泥处理子系统包括好氧颗粒污泥21，用于通过好氧颗粒污泥21对富集污染物的浓缩污水进行进一步处理。
膜分离是指借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中溶质和溶剂进行分离；其本质是对污染物进行转移而并非转化的物理过程，即将原水中的污染物富集于浓缩液中，获得水质较好的滤液。膜分离处理具有节能、高效、操作简单、经济性好、分离过程稳定且效果好、无二次污染等优点。在本申请实施方式中，预先通过膜分离子系统1将待处理污水中的污染物进行富集和浓缩，提高污水中的C/N比，为后续生化处理提供高C/N比浓缩污水，为提高出水水质打下基础。例如，对于城市生活污水，针对其水质组成复杂、有机负荷较低、悬浮物含量较高等特点，采用本申请的污水处理系统，先进行膜分离处理，对污水成分进行选择性分离和浓缩有机物，从而可以提高城市生活污水的C/N比，为后续生化处理提供高C/N比浓缩污水，为提高出水水质提供支持。
好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge，AGS)是微生物在好氧条件下自发凝聚、增殖而形成的颗粒状生物聚合体，与普通活性污泥相比，它具有不易发生污泥膨胀、良好的沉降性能、致密的结构、抗冲击能力强、可承受较高有机负荷和水力负荷、高耐毒性，同时在降解有机碳的同时具有脱氮除磷功能等优点。
本申请实施方式污水处理系统包括：膜分离子系统，包括膜分离组件，所述膜分离子系统用于通过所述膜分离组件对待处理污水进行膜分离处理，以获得富集污染物的浓缩污水；好氧颗粒污泥处理子系统，其与所述膜分离子系统连接，所述好氧颗粒污泥处理子系统包括好氧颗粒污泥，用于通过所述好氧颗粒污泥对所述富集污染物的浓缩污水进行进一步处理。由于该污水处理系统将膜分离技术和好氧颗粒污泥技术有效结合，通过膜分离技术可以富集浓缩而减小浓缩污水体积，减小后续污水处理量，从而减小后续设备的占地面积，降低基建费用，且分离过程稳定，不易产生二次污染，相对清洁，能耗小，操作简单；通过好氧颗粒污泥可以使浓缩污水高效去除有机物和同步硝化反硝化脱氮、除磷效果，可以获得稳定的出水水质、较低的悬浮物含量；好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能和致密的结构，可承受较高有机负荷和水力负荷；且该污水处理系统自动化程度高，便于管理。
在一实施方式中，好氧颗粒污泥处理子系统2用于使好氧颗粒污泥21按照序列间歇曝气方式来运行，进而对富集污染物的浓缩污水进行进一步处理。
也就是说，好氧颗粒污泥处理子系统2对好氧颗粒污泥21进行有序地间歇曝气操作，进而使好氧颗粒污泥21对富集污染物的浓缩污水进行进一步处理。间歇曝气可以节省能源且出水水质更好，能够缩短系统运行稳定的时间，对氨氮和磷酸根的去除率更高，有利于聚磷菌PAOs的生长，可以很好地实现强化生物脱磷过程，甚至可以使出水中氮、磷和COD浓度均达到中国城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级标准。
参见图2，在一实施方式中，好氧颗粒污泥处理子系统2还包括：SBR反应池22和用于向SBR反应池22进行曝气的曝气机构23。好氧颗粒污泥形成在SBR反应池22中。
SBR反应池22包括SBR反应器，SBR反应器同时具有空间上的完全混合以及时间上理想的推流环境，为好氧颗粒污泥AGS的形成提供非常理想的环境，是其他反应器无法比拟的；其次，SBR反应器运行灵活简洁，可以针对不同的进水水质弹性调整运行模式；最后，SBR反应器有沉淀周期，可使泥水有效分离，出水悬浮物浓度低，无需另设二沉池。因此，在本实施方式中，好氧颗粒污泥处理子系统2选择SBR反应池22，使SBR反应器培养AGS。曝气机构23以序列间歇曝气方式向SBR反应池22进行曝气。
参见图3，在一实施方式中，好氧颗粒污泥处理子系统2还包括：空气扩散装置24，空气扩散装置24设置在SBR反应池22的底部(图未示出)，并与曝气机构23连接。具体地，空气扩散装置24可以是一个圆柱状的沙芯曝气头。
通过空气扩散装置24，可以使曝气更为均匀，使好氧颗粒污泥21的结构更为均匀，在SBR反应池22中分散更为均匀，可以效果更好地对富集污染物的浓缩污水进行进一步处理。
参见图4，其中，曝气机构23包括：曝气泵231和气体转子流量计232，其中，曝气泵231通过气体转子流量计232与空气扩散装置24连接。曝气泵231提供曝气动力源，气体转子流量计232可以控制曝气量的大小，空气扩散装置24使曝气泵231提供的可控流量的曝气充分扩散，均匀分散到SBR反应池22中。
参见图5，在一实施方式中，膜分离子系统1还包括膜分离池12，膜分离组件11设置在膜分离池12中(图未示出)。
参见图6，在一实施方式中，该系统还包括：进水机构3和排水机构4。进水机构3与膜分离子系统1连接；排水机构4分别与膜分离子系统1、SBR反应池22连接。具体地，当膜分离子系统1包括膜分离池时，进水机构3可以直接与膜分离池连接，排水机构4也可以直接与膜分离池连接。
参见图7，在一实施方式中，该系统还包括：时间控制器5；时间控制器5分别与膜分离子系统1(如果膜分离子系统1包括膜分离池时，时间控制器5可以直接与膜分离池连接)、SBR反应池22、曝气机构23、进水机构3以及排水机构4连接，以对各自的时间进行控制；即时间控制器5可以分别控制膜分离子系统1中膜分离处理的时间，控制SBR反应池22对浓缩污水处理的时间，控制曝气机构23曝气的时间，控制进水机构3进水的时间，控制排水机构4排水的时间。具体地，时间控制器5可以是时间继电器。
参见图8，进一步，进水机构3包括进水池31和抽水泵32，进水池31通过抽水泵32与膜分离子系统1(如果膜分离子系统1包括膜分离池时，抽水泵32可以直接与膜分离池连接)连接，抽水泵32与时间控制器5连接；排水机构4包括出水泵41和出水池42，出水池42通过出水泵41分别与膜分离子系统1(如果膜分离子系统1包括膜分离池时，出水泵41可以直接与膜分离池连接)、SBR反应池22连接，出水泵41与时间控制器5连接。具体地，抽水泵32和出水泵41可以为蠕动泵。
其中，SBR反应池22设有多个取样口。
在一实施方式中，膜分离组件11为中空纤维微滤膜组件和陶瓷微滤膜组件中的至少一种；富集污染物的浓缩污水的体积占待处理污水体积的20-25％；待处理污水为城市生活污水。
参见图9，图9是本申请污水处理系统在一实际应用中的结构示意图，具体地，该系统包括：时间控制器(具体为时间继电器51)、好氧颗粒污泥处理子系统(曝气机构、空气扩散装置24以及好氧颗粒污泥(图未示出)、SBR反应池22)、膜分离子系统(膜分离池12和膜分离组件)、进水机构以及排水机构；其中，曝气机构包括曝气泵231和气体转子流量计232，膜分离组件具体为微滤膜组件111，进水机构包括进水池31和抽水泵32，排水机构包括出水泵41-1、出水泵41-2、出水泵41-3以及出水池42。
其中，膜分离池12内设置有微滤膜组件111，进水机构与膜分离池12连接，膜分离池12与SBR反应池22连接，排水机构分别与膜分离池12、SBR反应池22连接，时间继电器51分别与进水机构、膜分离池12、SBR反应池22、曝气机构和排水机构连接。
SBR反应池12的底部设有空气扩散装置24，空气扩散装置24可以是一个圆柱状的沙芯曝气头，空气扩散装置24与曝气机构连接。
曝气机构包括曝气泵231和气体转子流量计232，曝气泵231通过气体转子流量计232与空气扩散装置24连接，使得曝气泵231所产生的空气可以经该空气扩散装置24进入SBR反应池22，曝气泵231与时间控制器51连接。
进水机构包括进水池31和抽水泵32，进水池31通过抽水泵32与膜分离池12连接，使得进水池31内的污水可以在抽水泵32的作用下，进入膜分离池12进行膜分离处理，抽水泵32与时间继电器51连接。抽水泵32优选为蠕动泵。
排水机构包括出水泵41-1、出水泵41-2、出水泵41-3和出水池42，出水池42通过出水泵41-1与膜分离池12连接，使得膜分离池12的透过水可以经出水泵41-1排至出水池42；出水池42还通过出水泵41-3与SBR反应池22连接，使得SBR反应池22的出水可以经出水泵41-3排至出水池42。出水泵41-2与膜分离池12连接，使得膜分离池12的浓缩污水可以经出水泵41-2进入SBR反应池22培养并进一步处理。出水泵41-1、出水泵41-2、出水泵41-3与时间继电器51连接。出水泵41-1、出水泵41-2、出水泵41-3优选为蠕动泵。SBR反应池22设有3个取样口221，以监测经SBR反应池22处理后的出水水质。
上述系统，通过前置膜分离池12对待处理污水(原水)直接膜过滤而进行物理筛分，得到有机物浓度为原水3-4倍的浓缩污水，使低碳氮比的城市生活污水提高进水的有机负荷，进入SBR反应池22通过好氧颗粒污泥达到对城市生活污水的有机物去除及脱氮除磷。本申请的污水处理系统兼具膜分离的具有相对清洁，能耗较小，且操作简单，分离过程稳定且效果好，不易产生二次污染等优点，同时又能发挥好氧颗粒污泥高效去除有机物、且同步硝化反硝化除氮除磷的优势。
上述系统的工作原理是：在膜分离池12内微滤膜组件111直接物理筛分过滤污水成分，透过水经出水泵41-1进入出水池42，浓缩污水经出水泵41-2进入SBR反应池22。微滤膜组件111采用抽8min停2min的间歇出水运行方式。在SBR反应池22中完成进水、好氧、沉淀、排水四个过程，一个完整的运行周期是3小时。通过时间继电器51控制膜分离池12、SBR反应池22的自动运行。具体过程如下：
S1、进水；通过时间继电器51打开出水泵41-2，将浓缩污水从膜分离池12抽至SBR反应池22，进水阶段的时间为4min。
S2、好氧；进水阶段完成后，通过时间继电器51关闭出水泵41-2。同时时间继电器51打开曝气泵231，往SBR反应池22进行曝气，在此过程SBR反应池22处于好氧阶段，好氧阶段的时间为2h加上44min。好氧颗粒污泥外部是好氧区，中间是厌氧区，内部是缺氧区，浓缩污水的高碳氮比，能够促进此阶段COD的降解、同步硝化反硝化脱氮、以及除磷的过程。
S3、沉淀；好氧阶段完成后，SBR反应池22进入沉淀阶段。
S4、排水：沉淀阶段完成后，通过时间继电器51打开出水泵41-3，上清液作为出水排至出水池42，完成一个反应周期，等待下一个周期的开始。
总之，上述系统具有如下突出的优点：
(1)将膜分离技术与好氧颗粒污泥技术结合：通过膜分离技术对污水组分和有机物进行选择性分离和浓缩，提高城市生活污水的C/N比，实现在SBR反应池内利用好氧颗粒污泥可以同时高效实现有机物的去除、同步脱氮及除磷目标，开拓其应用范围和前景；
(2)对比于传统的膜生物反应器(Membrane bioreactor，MBR)，本申请污水处理系统中的膜分离技术可大大降低膜污染的程度，延长膜的使用寿命，具有清洁、经济、低能耗的优点；
(3)在保障脱氮除磷效果的前提下，可减少污泥的排放，省去实际污水处理工艺中的二沉池构建；
(3)通过中空纤维微滤膜和陶瓷微滤膜，以及不同孔径，系统采用的微滤膜组件进行膜分离过程，可得到非常好的分离效果。
(4)工艺流程简单，自动化程度高，降低管理难度。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种污水处理系统，其特征在于，所述污水处理系统包括：
膜分离子系统，包括膜分离组件，所述膜分离子系统用于通过所述膜分离组件对待处理污水进行膜分离处理，以获得富集污染物的浓缩污水；
好氧颗粒污泥处理子系统，其与所述膜分离子系统连接，所述好氧颗粒污泥处理子系统包括好氧颗粒污泥，用于通过所述好氧颗粒污泥对所述富集污染物的浓缩污水进行进一步处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述好氧颗粒污泥处理子系统用于使所述好氧颗粒污泥按照序列间歇曝气方式来运行，进而对所述富集污染物的浓缩污水进行进一步处理。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述好氧颗粒污泥处理子系统还包括：SBR反应池和用于向所述SBR反应池进行曝气的曝气机构。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述好氧颗粒污泥处理子系统还包括：
空气扩散装置，其设置在所述SBR反应池的底部，并与所述曝气机构连接。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述曝气机构包括：曝气泵和气体转子流量计，其中，所述曝气泵通过所述气体转子流量计与所述空气扩散装置连接。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述膜分离子系统还包括膜分离池，所述膜分离组件设置在所述膜分离池中。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
进水机构，与所述膜分离子系统连接；
排水机构，分别与所述膜分离子系统、所述SBR反应池连接。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
时间控制器，分别与所述膜分离子系统、所述SBR反应池、所述曝气机构、所述进水机构以及所述排水机构连接，以对各自的时间进行控制。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述进水机构包括进水池和抽水泵，所述进水池通过所述抽水泵与所述膜分离子系统连接，所述抽水泵与所述时间控制器连接；所述排水机构包括出水泵和出水池，所述出水池通过所述出水泵分别与所述膜分离子系统、所述SBR反应池连接，所述出水泵与所述时间控制器连接；所述SBR反应池设有多个取样口。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述膜分离组件为中空纤维微滤膜组件和陶瓷微滤膜组件中的至少一种；所述富集污染物的浓缩污水的体积占所述待处理污水体积的20-25％；所述待处理污水为城市生活污水。
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