CN109110992A

CN109110992A - 一种等离子体混凝一体化污水处理系统及处理方法

Info

Publication number: CN109110992A
Application number: CN201811020331.6A
Authority: CN
Inventors: 吴以伯; 闫承凯
Original assignee: Dayuan Environment Technology (xiamen) Co Ltd
Current assignee: Dayuan Environment Technology (xiamen) Co Ltd
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2019-01-01

Abstract

本发明公开了一种等离子体混凝一体化污水处理系统及处理方法，包括：自动控制装置、等离子体净化装置、混凝装置和污泥处理装置。其中，等离子体净化装置包括等离子体发生器、脉冲电源和反应池，等离子体发生器的污水入口用于污水进入，污水出口与反应池的进水口连通；混凝装置包括依次连通的混凝池、助凝池和沉淀池，混凝池的污水入口与所述反应池的出水口连通，沉淀池设有净水出口和污泥出口；污泥处理装置包括污泥泵、重力沉淀分离池、理化调理池和脱水机。本发明可去除污水中的COD、BOD、总磷、氨氮、总氮和色度。尤其适合于污水处理提标改造，使出水达到《地表水环境质量标准(GB3838‑2002)》地表准Ⅳ标准或更高水质标准。

Description

一种等离子体混凝一体化污水处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及一种水体净化技术领域，具体涉及一种等离子体混凝一体化污水处理系统及处理方法。

背景技术

现有的多数市政污水处理厂的污水处理工艺主要为活性污泥法工艺和生物膜法工艺两种。其中常用的设备包括A2/O及其改良工艺的处理装置(如 UCT工艺)、各种氧化沟工艺装置、SBR类及其变型工艺(CAST工艺等) 装置等。采用这些工艺装置的出水如果不进行深度处理，多数只能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准出水指标，不能达到一级A标准的出水水质，无法满足国发〔2015〕17号“水污染防治行动计划”的一级A标准要求。

此外，现有一级B污水处理厂改造到一级A或《地表水环境质量标准 GB3838-2002》的代表工艺有：

(1)“生物脱氮+混凝除磷+过滤”工艺；

(2)“混凝除磷+MBR”工艺。

上述混凝工艺的原理是利用金属高价盐，如聚合氯化铝(PAC)，与污水中的磷酸根反应，生成磷酸盐沉淀，在除去PO₄ ^3-的同时，可以除去部分 COD和BOD，但去除COD和BOD的效果受到一定限制，更重要的是不能同时去氨氮和总氮。同时，由于污水中的磷以生物磷、有机磷和无机磷三种形态存在，现有的混凝沉淀只能除去无机磷，生物磷和有机磷不能形成沉淀去除，尽管加入了过量的混凝剂，处理后污水中含磷量依然超标。在对现有污水处理装置进行提标改造时，除了增加混凝装置，还要增加用于去除COD、 BOD、氨氮和总氮的反硝化装置或曝气生物滤池装置(BAF)，不仅投资多、工艺流程长，而且占地面积大。因此，亟需一种集去除COD、BOD、氨氮、总氮、色度和总磷于一体的结构紧凑的污水处理工艺和装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种等离子体混凝一体化污水处理系统及处理方法以克服上述现有技术中的问题。

本发明通过以下技术方案来实现：

本发明一方面提供一种等离子体混凝一体化污水处理系统，包括：

自动控制装置，用于控制所述等离子体混凝一体化污水处理系统的自动净化过程；

等离子体净化装置，包括等离子体发生器、脉冲电源和反应池，所述等离子体发生器的污水入口用于污水进入，所述等离子体发生器的污水入口与所述反应池的进水口连通；

混凝装置，包括依次连通的混凝池、助凝池和沉淀池，所述混凝池的污水入口与所述反应池的出水口连通，所述沉淀池设有净水出口和污泥出口，所述净水出口与上述等离子体发生器的污水入口连通，所述净水出口与等离子体发生器的连接管路中还设有循环水泵；

污泥处理装置，包括污泥泵、重力沉淀分离池、理化调理池和脱水机，所述污泥泵的输入口与所述污泥出口连通，所述污泥泵的输出口与重力沉淀分离池连通，所述重力沉淀分离池的出口与所述理化调理池的进口连通，所述理化调理池出口与所述脱水机的进口连通。

具体地，所述反应池的下部设有布水器，所述布水器的输入端与所述进水口连通。

优选地，所述气浮池的上部还设有括渣器和浮渣收集槽，所述括渣器为往复式或旋转式括渣器，所述浮渣收集槽与所述污泥泵连通。

进一步地，所述混凝池包括混凝剂加料装置和混凝搅拌机，混凝剂加料装置中贮藏有质量比为5～10％硫酸亚铁溶液；

进一步地，所述助凝池包括池体、助凝剂加料装置和助凝搅拌机，所述助凝剂加料装置中贮藏有质量比为1～2‰的PAM溶液。

所述沉淀池内包括上清区、固液分离中区和底部的污泥浓缩区，所述上清区的上端设有堰板和水槽，所述污泥出口开设在所述污泥浓缩区底部。

所述混凝装置还包括污泥回流泵，用于将所述沉淀池中的部分污泥回流至所述助凝池中，所述污泥回流泵的输入口与所述污泥出口连通。

具体地，所述污泥泵的输入口分别与所述污泥出口和浮渣收集槽连通，所述污泥泵的输出口与所述重力沉淀分离池的进口连通。

具体地，所述重力沉淀分离池内包括由上至下的上层区、中层区和下层区，所述上层区的出口用于连通生化池，所述下层区的出口与所述脱水机的进口连通，所述中层区、理化调理池和脱水机按序依次连通；

优选地，所述重力沉淀分离池中还设置有搅拌器。

优选地，所述混凝装置还包括调节pH值的加药装置，所述调节pH值的加药装置中储藏有氢氧化钠或碳酸钠，当混凝过程中污水的pH小于7时，所述调节pH值的加药装置向所述混凝池中加药调节污水的pH值至7～9。

本发明另一方面提供一种等离子体混凝一体化污水处理方法，包括如下步骤：

S1.等离子体处理：将污水输送至等离子体发生器中停留1-10s，等离子体发生器产生的等离子体与污水水体中的物质反应生成自由基，所述等离子体发生器的脉冲工作电压为0.3～30KV，电流密度为1～10mA/cm²，工作频率为5～80KHz；

S2.污染物净化反应：S1中出水通过布水器均匀分布在反应池中，停留时间为10-30min，水体中的等离子体和自由基与水体中的污染物反应，反应过程中生成的气体同时起到气浮作用，气浮至水体表面的浮渣由刮渣器收集在浮渣收集槽中；

S3.混凝：S2中反应后的水体进入混凝池，通过混凝加药装置加入1～ 20g/m³硫酸亚铁溶液并不断搅拌，搅拌速度为20～60r/min，混凝反应时间为5～10min；

S4.助凝：S3中混凝反应后的污水进入助凝池，通过助凝加药装置加入 PAM，加入PAM的重量与污水体积的关系为0.1～1g/m³，搅拌并反应3～ 10min，搅拌速度10～30r/min；

S5.沉淀：S4中经助凝反应的污水进入沉淀池，进行固液分离，清液集中在所述沉淀池的上层形成上清区，固态物质聚集在所述沉淀池的底部形成污泥浓缩区，所述沉淀池的中部形成固液分离中区；当S4步中助凝池内形成的沉淀量不足时，开启污泥回流泵，部分污泥从所述沉淀池回流入助凝池，促进沉淀生成；

S6.循环净化：判断S5中所述沉淀池上部清液的水质，水质达标则输出，水质不达标则开启循环水泵，将S5输出的清液输送至等离子体发生器中，重新进入上述步骤S1-S6。

优选地，所述等离子体混凝一体化污水处理方法还包括污泥处理步骤，包括：

(1)上述S2中所述浮渣收集槽中的浮渣和S5中所述沉淀池内污泥浓缩区中的污泥，通过污泥泵输送至重力沉淀分离池内，经过搅拌，利用水、有机物和无机物三者的密度差异进行重力沉淀分离，形成上清液层、中层有机物富集层和下层无机层；

(2)将上述上清液层内的液体输送至生化池作为炭源补充，将上述中层有机物富集层内物质输送至理化调理池，将上述下层无机层的物质输送至脱水机进行脱水处理至含水率小于60％后收集备用；

(3)在上述理化调理池内加入理化调理剂，再输送至脱水机内处理成有机泥块后收集备用。

本发明的一种等离子体混凝一体化污水处理系统及处理方法，具有如下

有益效果：

1、本发明用硫酸亚铁替代聚合铝(PAC)，同等条件下，药剂使用量小，降低污泥生成量，药剂费用大幅降低。

2、本发明的一体化装置集等离子体净化和混凝沉淀于一体，装置紧凑，在混凝除磷的同时，不仅可以同时除去COD、BOD，还可以同时除去95～ 99.99％氨氮、30～70％总氮、80～95％色度，占地面积小，工艺步骤简单。

3、本发明脱磷彻底，污水水体中的生物磷和有机磷在自由基的作用下生成无机磷酸根，与铁离子能形成磷酸铁沉淀，经过混凝除磷后，总磷含量≤ 0.2mg/L。

4、本发明通过等离子体撞击水分子，使水分解产生氧气，净化后的水体溶解氧含量高大于7mg/L，能够有效提高水体的溶解氧，有效抑制藻类的生长。

5、本发明采用等离子体处理，破坏污水的电平衡，污水水体脱稳，能够加速沉淀并净化生物磷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术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它附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的等离子体净化装置的结构示意图。

图中：100-等离子体净化装置，110-等离子体发生器，120-脉冲电源，130- 反应池，131-进水口，132-出水口，133-气浮池，134-清水池，135-隔板，136- 过水口，140-布水器，160-括渣器，170-浮渣收集槽，200-混凝装置，210-混凝池，220-助凝池，230-沉淀池，231-上清区，232-固液分离中区，233-污泥浓缩区，240-循环水泵，250-污泥回流泵，300-污泥处理装置，310-污泥泵， 320-重力沉淀分离池，330-理化调理池，340-脱水机，410-污染水体，420-截水坝，430-截污管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考说明书附图1-2，一种等离子体混凝一体化污水处理系统，包括：

等离子体净化装置100，包括等离子体发生器110、脉冲电源120和反应池130，所述等离子体发生器110的污水入口用于污水进入，所述等离子体发生器110的污水出口与所述反应池130的进水口131连通；

混凝装置200，包括依次连通的混凝池210、助凝池220和沉淀池230，所述混凝池210的污水入口与所述反应池130的出水口132连通，所述沉淀池230设有净水出口和污泥出口，所述净水出口与排放口和上述等离子体发生器110的污水入口连通，所述净水出口与等离子体发生器110的连接管路中还设有循环水泵240；

污泥处理装置300，包括污泥泵310、重力沉淀分离池320、理化调理池 330和脱水机340，所述污泥泵310的输入口与所述污泥出口连通，所述污泥泵310的输出口与重力沉淀分离池320连通，所述重力沉淀分离池320的出口与所述理化调理池330的进口连通，所述理化调理池330出口与所述脱水机340的进口连通。

优选地，所述等离子体发生器110的进水管路中还安装有流量传感器。

具体地，所述沉淀池净水出口处设有三通阀。

在一个具体实施方式中，所述反应池130包括箱体和在箱体内相邻设置的气浮池133和清水池134，所述进水口131开设在所述气浮池133侧壁上，所述出水口132开设在所述清水池134侧壁上，所述气浮池133和清水池134 之间设置具有过水口136的隔板135，所述气浮池133和清水池134通过所述过水口136连通。

优选地，所述隔板135包括平行设置的第一隔板和第二隔板，所述第一隔板与所述气浮池133相邻，所述第二隔板与所述清水池134相邻，所述第一隔板的顶端开设有第一过水口，所述第二隔板的底端开设有第二过水口，所述第一隔板和第二隔板之间的空间形成过水流道。

优选地，上述等离子体发生器110内包括至少一组电极组，可选地，所述电极为石墨、铁、铝、锌、铜、铅、镍、合金和具有贵金属氧化物涂层的惰性电极中的一种。

优选地，所述等离子体发生器110的脉冲工作电压为0.3～30KV，电流密度为1～10mA/cm²，频率为5～80KHz，污染水体410在等离子体发生器 110内的停留时间为1s～10s。

具体地，所述反应池130的下部设有布水器140，用于将等离子体发生器110输出的污染水体410均匀的分布于反应池130内区域，所述布水器140 的输入端与所述进水口131连通。

优选地，污染水体410在所述反应池130中的停留时间为10-30min。

优选地，所述出水口132处还设有出水堰板，所述出水堰板与所述清水池134230的池壁形成出水槽，以使出水均质。

优选地，所述反应池130的上部还设有括渣器150和浮渣收集槽160，所述括渣器150为往复式或旋转式括渣器150，所述浮渣收集槽160与所述污泥泵310连通。

进一步地，所述混凝池210包括混凝剂加料装置和混凝搅拌机，混凝剂加料装置中贮藏有质量比为5～10％硫酸亚铁溶液；所述混凝剂的用量为1～ 20g/m³。

优选地，混凝剂加料装置包括相连的计量加料泵和混凝剂加料罐。

进一步地，所述助凝池220包括池体、助凝剂加料装置和助凝搅拌机，所述助凝剂加料装置中贮藏有质量比为1～2‰的PAM溶液；

优选地，所述助凝剂加料装置包括相连的助凝加料罐和与计量加料泵；

所述沉淀池230内包括上清区231、固液分离中区232和底部的污泥浓缩区233，所述上清区231的上端设有堰板和水槽，所述污泥出口开设在所述污泥浓缩区233底部；

所述混凝装置200还包括污泥回流泵250，用于将所述沉淀池230中的部分污泥回流至所述助凝池220中，增加污泥浓度，促进大颗粒污泥形成，提高沉淀池230中污泥分离效果，所述污泥回流泵250的输入端与所述污泥出口连通。

具体地，所述污泥出口连接的管道上还设有三通。

优选地，所述沉淀池230包括高效沉淀或斜管沉淀池230。

具体地，所述污泥泵310的输入端分别与所述污泥出口和浮渣收集槽160 连通，所述污泥泵310的输出端与所述重力沉淀分离池320的输入端连通，所述重力沉淀分离池320内包括由上至下的上层区、中层区和下层区，所述上层区的输出端用于连通生化池，所述下层区的输出端与所述脱水机340的输入端连通，所述中层区、理化调理池330和脱水机340按序依次连通；所述重力沉淀分离池320中还设置有搅拌器。

优选地，所述脱水机340包括板框压滤机、袋式脱水机340或离心脱水机340。

所述自动控制装置包括控制器、电导率传感器、流量传感器、电位传感器、搅拌转速传感器、温度传感器、氯传感器、氢传感器、COD传感器和 pH值传感器、PLC以及阀组，所述阀组包括电动阀或气动阀。

上述控制器包括控制单元、故障检测单元、数据接收单元和数据处理单元，所述数据处理单元包括计算模块和判断模块，所述故障检测单元能够接收故障信号并传送至控制单元；所述数据接收单元能够接收上述各传感器获取的水质、系统运行、阀组开关状态和泵运行状态等工作信号，并传送至数据处理单元，通过计算模块和模块处理后输送至控制单元。所述控制单元能够发出指令，控制系统中水体等离子体净化、混凝沉淀过程、污泥处理过程即回流再净化。通过自动控制装置实现等离子体混凝一体化污水处理系统的自动运行，进而实现污染水体410的自动净化。

本发明另一方面提供一种等离子体混凝一体化污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.等离子体处理：将污水输送至等离子体发生器110中停留1-10s，等离子体发生器110产生的等离子体与污水水体中的物质反应生成自由基，所述等离子体发生器110的脉冲工作电压为0.3～30KV，电流密度为1～ 10mA/cm²，工作频率为5～80KHz；

S2.污染物净化反应：S1中出水通过布水器140均匀分布在反应池130 中，停留时间为10-30min，水体中的等离子体和自由基与水体中的污染物反应，反应过程中生成的气体同时起到气浮作用，气浮至水体表面的浮渣由刮渣器收集在浮渣收集槽160中；

S3.混凝：S2中反应后的水体进入混凝池210，通过混凝加药装置加入 1～20g/m³硫酸亚铁溶液并不断搅拌，搅拌速度为20～60r/min，混凝反应时间为5～10min；

S4.助凝：S3中混凝反应后的污水进入助凝池220，通过助凝加药装置加入PAM，加入PAM的重量与污水体积的关系为0.1～1g/m³，搅拌并反应 3～10min，搅拌速度10～30r/min；

S5.沉淀：S4中经助凝反应的污水进入沉淀池230，进行固液分离，清液集中在所述沉淀池230的上层形成上清区231，固态物质聚集在所述沉淀池230的底部形成污泥浓缩区233，所述沉淀池230的中部形成固液分离中区232；当S4步中助凝池220内形成的沉淀量不足时，开启污泥回流泵250，部分污泥从所述沉淀池230回流入助凝池220，促进沉淀生成；

S6.循环净化：判断S5中所述沉淀池230上部清液的水质，水质达标则输出，水质不达标则开启循环水泵240，将S5输出的清液输送至等离子体发生器110中，重新进入上述步骤S1-S6。

(1)上述S2中所述浮渣收集槽160中的浮渣和S5中所述沉淀池230 内污泥浓缩区233中的污泥，通过污泥泵310输送至重力沉淀分离池320内，经过搅拌，利用水、有机物和无机物三者的密度差异进行重力沉淀分离，形成上清液层、中层有机物富集层和下层无机层；

(2)将上述上清液层内的液体输送至生化池作为炭源补充，将上述中层有机物富集层内物质输送至理化调理池330，将上述下层无机层的物质输送至脱水机340进行脱水处理至含水率小于60％后收集备用；

(3)在上述理化调理池330内加入理化调理剂，再输送至脱水机340 内处理成有机泥块后收集备用。所述理化调理剂包括石灰、三氯化铁和聚合氯化铝。

上述有机泥块能够用于作为有机炭肥的生产原料或燃料，下层无机层脱水形成的物质能够作为建材原料，用于生产建筑用砖或陶粒。

在一个具体实施方式中，污染水体410通过截水坝420分段处理并由截污管430截污，经过初步沉淀和过滤后，污染水体410进入上述等离子体混凝一体化污水处理系统进行净化处理。当污染水体410的流动性较好时，等离子体混凝一体化污水处理系统输出的净化后的水输送至水体的下游，即水体下游截水坝420的外部；当污染水体的流动性较差时，等离子体混凝一体化污水处理系统输出的净化后的水输送至水体的上游。

通过以上步骤，污水中的COD去除40～80％、BOD去除80～99％、总磷除60～95％(出水总磷≤0.1mg/L)、氨氮去除95～99.99％、总氮去除30～ 70％、色度去除80～95％，特别适合于污水出水的提标改造，使出水达到一级A标准或《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)中Ⅳ类或Ⅲ类水水质标准。

本发明的等离子体混凝一体化污水处理系统及方法的作用原理：

一、等离子体净化处理

等离子体发生器110工作时产生大量的等离子体，等离子体与水体作用，产生大量活性很强的自由基，其中，O·和OH·能与其有机物分子反应生成水和二氧化碳；O·与NH₃反应生成水和NO₃ ^﹣；Cl·和H·与NO₃ ^﹣和氨氮反应生成N₂和H₂O。

等离子体作用产生的并未及时参加反应的·H生成氢气，形成大量的微气泡；此外，·H与NO₃ ^﹣和NO₂ ^﹣反应生成N₂，也形成大量的微气泡。随着这些氢气和氮气微气泡的上浮，会带出大量的固体悬浮物，达到固液分离的效果，形成气浮作用，进一步降低废水中的COD、色度、浊度等污染指数。

等离子体作用产生的自由基与污染水体(410)中的发臭物质作用，能消除臭味，因此，等离子体净化装置100还有的消除臭味的效果。

1、脱COD、BOD原理

RH有机物+O·—→CO₂↑+H₂O

RH有机物+HO·—→CO₂↑+H₂O

·Cl+H₂O—→HClO—→O·+HCl

2、脱色(除臭味)原理

R-R＇(R＇表示有机物发色基团)+O·—→CO₂↑+H₂O

3、脱氨氮原理

NH₃+O·—→NO₃ ^﹣+H₂O

4、脱硝态氮原理

NO₂ ^﹣+O·—→NO₃ ^﹣

NO₃ ^﹣+H·—→NO₂ ^﹣+H₂O

NO₂ ^﹣+H·—→N₂↑+H₂O(脱氮主反应)

二、混凝

加入混凝剂，Fe²⁺与产生的自由基Cl·、O·、OH·或Cl₂反应生成Fe³⁺， Fe³⁺与PO₄ ^3-反应生成磷酸铁沉淀除去污水的磷，与OH^-反应生成Fe(OH)₃沉淀进行混凝反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油等有机物。

混凝沉淀除磷的原理：

污水中的磷通常以无机磷酸根、生物磷(如生物体的DNA、RNA的生物磷酸根)和有机磷等三种形态存在。在等离子体和自由基的作用下，生物体的DNA和RNA的生物磷酸根释放成无机PO₄ ^3-，有机磷转变成无机PO43-，便于以磷酸铁形态沉淀，同时通过沉淀的吸附作用除去石油类、动植物油等有机物。

Fe²⁺+Cl·—→Fe³⁺+Cl^﹣

Fe²⁺+OH·—→Fe³⁺+OH^﹣

Fe³⁺+PO₄ ^3-—→FePO₄↓(除磷主反应)

Fe³⁺+3OH^﹣—→Fe(HO)₃↓

同时，通过混凝，可以消耗多余的自由基。

三、助凝

步通过加入助凝剂，PAM 0.1～1g/m³溶液，并于转速为30～80转/分钟搅拌，促进大颗粒絮体(矾花)生成，进入沉淀池230进行固液分离；当形成的沉淀量不大，矾花不时，开启污泥回流泵250，使沉淀池230的污泥部分回流入助凝池130，促进矾花形成。

四、沉淀分离

经过助凝反应后的污水从沉淀池230的中部进入沉淀池230，进行固液分离，清液向上部移动，经堰板流入水槽；污泥向下部沉降，聚积于沉淀池 230底部的泥斗中，经污泥泵310输入污泥处理装置300中。

五、污泥脱水

经过混凝沉淀生成的泥浆泵入重力沉淀分离池320中经过重力浓缩，重力沉淀分离池320中经过重力分离的上清液泵入生化池处理；中层有机物输送至理化调理池330，加入石灰、三氯化铁、聚合氯化铝等调理剂，再经脱水机340脱水成泥块；下层直接输送至脱水机340脱水成泥块。

实施例1

表1、某污水处理厂二沉池的水质指标

所述生化后二沉池出水进入等离子体净化装置100，等离子体发生器110 的工作电压为300V，电流密度为10mA/cm²，按硫酸亚铁溶液13g/m³，在转速为20r/min的条件下混凝反应后，按1g/m³加入助凝剂PAM，在转速为10r/min的条件下反应后进入沉淀池230分离，出水水质如表2。

表2、处理后水质指标

从表2可知，污水经过处理后的出水指标完全满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》标准(GB/T18921—2002)标准，同时，也完全满足《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)标准地表Ⅳ的标准。

实施例2

表3、某污水处理厂二沉池沉淀后的水质指标

序号	基本控制项目	测定值(mg/L)
			1	COD	59
2	BOD	20
			3	SS	28
4	动植物油	2
			5	石油类	3
6	阴离子表面活性剂	1
			7	总氮(以N计)	23
8	氨氮(以N计)	9
			9	总磷(以P计)	1.0
10	色度(稀释倍数)	45
			11	pH	6～7
12	粪大肠菌群数(个/L)	1.26×10<sup>5</sup>

所述一级B出水进入等离子体净化装置100后再进入混凝反应池130，等离子体发生器110的工作电压为500V，电流密度为5mA/cm²，按15g/m³加入硫酸亚铁溶液，并加5％氢氧化钠溶液调节pH至8～9(由于pH为6～ 7)，在转速为40r/min的条件下混凝反应后，进入助凝灌，按1g/m³加入助凝剂PAM在转速为20r/min的条件下混凝后进入沉淀池230固液分离，出水水质如表4。

表4、处理后的水质指标

从表4可知，经过处理后的出水指标完全满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A类标准，同时，也完全满足《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)标准地表Ⅳ的标准。

实施例3

表5、某污水处理厂二沉池后的水质指标

所述一级B出水由于COD、BOD都较低，只有总氮、氨氮、总磷、石油类和动植物油超标，等离子体处理时用电较少，处理后出水进入混凝池210，按3g/m³加入硫酸亚铁溶液，并加5％碳酸钠溶液调节pH至8～9(由于pH 为6～7)，在转速为60r/min的条件下混凝反应后，进入助凝池220，按0.1 g/m³加入助凝剂PAM在转速为30r/min的条件下反应后进入沉淀池230分离，出水水质如表6。

表6、处理后的水质指标

序号	基本控制项目	测定值(mg/L)
			1	COD	30
2	BOD	5
			3	SS	8
4	动植物油	0.5
			5	石油类	0.3
6	阴离子表面活性剂	0.2
			7	总氮(以N计)	10
8	氨氮(以N计)	0.2
			9	总磷(以P计)	0.19
10	溶解氧	8.2
			11	色度(稀释倍数)	4
12	pH	6～9
			13	粪大肠菌群数(个/L)	1.35×10<sup>2</sup>

从表6可知，经过以上处理后的出水指标完全满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A类标准，同时，也完全满足《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)标准地表Ⅳ的标准。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，包括：

等离子体净化装置(100)，包括等离子体发生器(110)、脉冲电源(120)和反应池(130)，所述等离子体发生器(110)的污水入口用于污水进入，所述等离子体发生器(110)的污水出口与所述反应池(130)的进水口(131)连通；

混凝装置(200)，包括依次连通的混凝池(210)、助凝池(220)和沉淀池(230)，所述混凝池(210)的污水入口与所述反应池(130)的出水口(132)连通，所述沉淀池(230)设有净水出口和污泥出口，所述净水出口与上述等离子体发生器(110)的污水入口连通，所述净水出口与等离子体发生器(110)的连接管路中还设有循环水泵(240)；

污泥处理装置(300)，包括污泥泵(310)、重力沉淀分离池(320)、理化调理池(330)和脱水机(340)，所述污泥泵(310)的输入口与所述污泥出口连通，所述污泥泵(310)的输出口与重力沉淀分离池(320)连通，所述重力沉淀分离池(320)的出口与所述理化调理池(330)的进口连通，所述理化调理池(330)出口与所述脱水机(340)的进口连通。

2.根据权利要求1所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述反应池(130)的下部设有布水器(140)，所述布水器(140)的输入端与所述进水口(131)连通。

3.根据权利要求2所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述反应池(130)的上部还设有括渣器(150)和浮渣收集槽(160)，所述括渣器(150)为往复式或旋转式括渣器(150)，所述浮渣收集槽(160)与所述污泥泵(310)连通。

4.根据权利要求1-3项中任一所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述混凝池(210)包括混凝剂加料装置和混凝搅拌机，混凝剂加料装置中贮藏有质量比为5～10％硫酸亚铁溶液；

所述助凝池(220)包括池体、助凝剂加料装置和助凝搅拌机，所述助凝剂加料装置中贮藏有质量比为1～2‰的PAM溶液。

5.根据权利要求4所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述沉淀池(230)内包括上清区(231)、固液分离中区(232)和底部的污泥浓缩区(233)，所述上清区(231)的上端设有堰板和水槽，所述污泥出口开设在所述污泥浓缩区(233)底部。

6.根据权利要求5所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述混凝装置(200)还包括污泥回流泵(250)，用于将所述沉淀池(230)中的部分污泥回流至所述助凝池(220)中，所述污泥回流泵(250)的输入口与所述污泥出口连通。

7.根据权利要求6所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述污泥泵(310)的输入口分别与所述污泥出口和浮渣收集槽(160)连通，所述污泥泵(310)的输出口与所述重力沉淀分离池(320)的进口连通；

所述重力沉淀分离池(320)内包括由上至下的上层区、中层区和下层区，所述上层区的出口用于连通生化池，所述下层区的出口与所述脱水机(340)的进口连通，所述中层区、理化调理池(330)和脱水机(340)按序依次连通；所述重力沉淀分离池(320)中还设置有搅拌器。

8.根据权利要求1所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述混凝装置(200)还包括调节pH值的加药装置，所述调节pH值的加药装置中储藏有氢氧化钠或碳酸钠，当混凝过程中污水的pH小于7时，所述调节pH值的加药装置向所述混凝池(210)中加药调节污水的pH值至7～9。

9.一种等离子体混凝一体化污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.等离子体处理：将污水输送至等离子体发生器(110)中停留1-10s，等离子体发生器(110)产生的等离子体与污水水体中的物质反应生成自由基，所述等离子体发生器(110)的脉冲工作电压为0.3～30KV，电流密度为1～10mA/cm²，工作频率为5～80KHz；

S2.污染物净化反应：S1中出水通过布水器(140)均匀分布在反应池(130)中，停留时间为10-30min，水体中的等离子体和自由基与水体中的污染物反应，反应过程中生成的气体同时起到气浮作用，气浮至水体表面的浮渣由刮渣器(150)收集在浮渣收集槽(160)中；

S3.混凝：S2中反应后的水体进入混凝池(210)，通过混凝加药装置加入1～20g/m³硫酸亚铁溶液并不断搅拌，搅拌速度为20～60r/min，混凝反应时间为5～10min；

S4.助凝：S3中混凝反应后的污水进入助凝池(220)，通过助凝加药装置加入PAM，加入PAM的重量与污水体积的关系为0.1～1g/m³，搅拌并反应3～10min，搅拌速度10～30r/min；

S5.沉淀：S4中经助凝反应的污水进入沉淀池(230)，进行固液分离，清液集中在所述沉淀池(230)的上层形成上清区(231)，固态物质聚集在所述沉淀池(230)的底部形成污泥浓缩区(233)，所述沉淀池(230)的中部形成固液分离中区(232)；当S4步中助凝池(220)内形成的沉淀量不足时，开启污泥回流泵(250)，部分污泥从所述沉淀池(230)回流入助凝池(220)，促进沉淀生成；

S6.循环净化：判断S5中所述沉淀池(230)上部清液的水质，水质达标则输出，水质不达标则开启循环水泵(240)，将S5输出的清液输送至等离子体发生器(110)中，重新进入上述步骤S1-S6。

10.根据权利要求9所述的一种等离子体混凝一体化污水处理方法，其特征在于，还包括污泥处理步骤，包括：

(1)上述S2中所述浮渣收集槽(160)中的浮渣和S5中所述沉淀池(230)内污泥浓缩区(233)中的污泥，通过污泥泵(310)输送至重力沉淀分离池(320)内，经过搅拌，利用水、有机物和无机物三者的密度差异进行重力沉淀分离，形成上清液层、中层有机物富集层和下层无机层；

(2)将上述上清液层内的液体输送至生化池作为炭源补充，将上述中层有机物富集层内物质输送至理化调理池(330)，将上述下层无机层的物质输送至脱水机(340)进行脱水处理至含水率小于60％后收集备用；

(3)在上述理化调理池(330)内加入理化调理剂，再输送至脱水机(340)内处理成有机泥块后收集备用。