CN109650656B - 一种污水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种污水处理工艺，其包括以下步骤：原水流经格栅；经格栅过滤后的水体流入调节池；调节池出水进入沉砂池；沉砂池出水进入初沉池；初沉池出水进入厌氧池；厌氧池出水进入一级缺氧池；同时降低厌氧池出水中的BOD；一级缺氧池出水进入一级好氧池；一级好氧池出水进入二级缺氧池；二级缺氧池出水进入MABR池；MABR池出水进入二级好氧池；二级好氧池出水进入二次沉淀池；二次沉淀池出水经过紫外消毒设备，去除有害菌。本发明实施例提供的污水处理工艺，其将多级的A/O工艺及MABR工艺合理地结合在一起，可以实现对污水的有效处理。
Description
技术领域
本发明涉及污水治理技术领域，特别是涉及一种污水处理工艺。
背景技术
生产和生活废水未经达标处理直接排放至河道或湖泊，使得污染物总量超出水体的自净能力，造成水体缺氧和富营养化，就会形成黑臭水体。
目前已有多种方法整治黑臭河道，如清淤换水、生物净化等，由于这些污水处理装置存在成本高、工程量大或见效慢等缺陷，在黑臭河道的治理中一直难以大力推广。
MABR工艺在过去几年受到了水治理行业的注意，它的全名是膜曝气生物膜反应器(Membrane Aerated Biofilm Reactor，MABR)，是低能耗的先进好氧生物处理工艺，因MABR膜的特性，水深阻力对曝气过程的影响可忽略不计，所以无需对空气进行加压，跟传统曝气工艺相比显著降低能耗。恒定的低压空气通过透气膜和间隔层之间的缝隙进入膜组件，再将氧分配到水中。该结构能达到最佳的氧传质效率，氧气通过自由扩散机制从膜的一侧扩散到另一侧的废水中。在膜表面的生物膜层，可以实现同步硝化反硝化，较传统生物膜法具有非常高效的去除污染物的水平。
基于此，如何将MABR工艺合理地结合其它污水处理工艺，例如A/O工艺，对污水进行治理，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种污水处理工艺。具体技术方案如下：
一种污水处理工艺，所述污水处理工艺应用于包括格栅、调节池、沉砂池、初沉池、厌氧池、一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池、MABR池、二级好氧池、二次沉淀池、紫外消毒设备的污水处理系统；
所述污水处理工艺包括以下步骤：
(1)、原水流经格栅，以去除原水中的粗大杂质；
(2)、经格栅过滤后的水体流入调节池，所述调节池用于调整水体的水质和/或水量；
(3)、调节池出水进入沉砂池，所述沉砂池用于将密度大于水的无机颗粒从调节池出水中分离；
(4)、沉砂池出水进入初沉池，所述初沉池用于去除沉砂池出水中的悬浮固体；
(5)、初沉池出水进入厌氧池及二级缺氧池，所述厌氧池用于通过厌氧反应，去除初沉池出水中的大分子有机污染物；
(6)、厌氧池出水进入一级缺氧池，所述一级缺氧池用于通过反硝化反应，将厌氧池出水中的硝态氮转化为氮气，以降低厌氧池出水中的氮元素含量；同时降低厌氧池出水中的BOD；
(7)、一级缺氧池出水进入一级好氧池，所述一级好氧池设置有一级曝气器，所述一级好氧池用于通过硝化反应，将一级缺氧池出水中的氨氮转化为硝态氮，同时降低一级缺氧池出水中的COD和BOD；
(8)、一级好氧池出水进入二级缺氧池，其与进入到二级缺氧池的初沉池出水混合后，通过进一步地反硝化反应，将二级缺氧池中水体的硝态氮转化为氮气，以降低其中的氮元素含量；同时降低BOD；
(9)、二级缺氧池出水进入MABR池，所述MABR池内设置有至少一个MABR膜组件，在MABR膜组件的作用下，所述二级缺氧池出水通过同步硝化反硝化反应，降低其中的氮元素含量，及BOD；
(10)、MABR池出水进入二级好氧池，所述二级好氧池设置有二级曝气器，所述二级好氧池用于进一步降低MABR池出水中的BOD；
(11)、二级好氧池出水进入二次沉淀池，静置沉淀后，上清液从二次沉淀池中排出；二次沉淀池底部的活性污泥，部分回流至厌氧池中，部分外排；
(12)、二次沉淀池出水经过紫外消毒设备，以去除其中的有害病菌，最终达标排放。
在本发明技术方案的一些实施方式中，所述格栅采用转鼓式格栅或履带式格栅。
在本发明技术方案的一些实施方式中，所述一级曝气器及所述二级曝气器分别独立地选自管式曝气器、盘式曝气器或旋流曝气器。
在本发明技术方案的一些实施方式中，在一级好氧池和/或二级好氧池内均添加有固定化微生物。
在本发明技术方案的一些实施方式中，MABR膜组件中的MABR膜采用缠绕形式形成筒状结构；所述MABR膜组件采用中空纤维膜。
在本发明技术方案的一些实施方式中，当MABR池内设置有多个MABR膜组件时，各MABR膜组件通过各自的MABR膜的进气口及出气口串联或并联。
在本发明技术方案的一些实施方式中，MABR膜选自PVDF膜或PP膜。
在本发明技术方案的一些实施方式中，沉砂池选择平流沉砂池、竖流沉砂池或辐流沉砂池。
在本发明技术方案的一些实施方式中，所述紫外消毒设备一体化紫外线消毒器或过流式紫外线消毒器。
在本发明技术方案的一些实施方式中，所述二次沉淀池内设置有斜管填料。
本发明实施例提供的污水处理工艺，其将多级的A/O工艺及MABR工艺合理地结合在一起，可以实现对污水的有效处理。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种污水处理工艺，也可以称为污水处理方法，所述污水处理工艺应用于包括格栅、调节池、沉砂池、初沉池、厌氧池、一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池、MABR池、二级好氧池、二次沉淀池、紫外消毒设备的污水处理系统；
该污水处理包括以下步骤：
(1)、原水流经格栅，以去除原水中的粗大杂质；
(2)、经格栅过滤后的水体流入调节池，所述调节池用于调整水体的水质和/或水量；
(3)、调节池出水进入沉砂池，所述沉砂池用于将密度大于水的无机颗粒从调节池出水中分离；
(4)、沉砂池出水进入初沉池，所述初沉池用于去除沉砂池出水中的悬浮固体；
(5)、初沉池出水进入厌氧池及二级缺氧池，所述厌氧池用于通过厌氧反应，去除初沉池出水中的大分子有机污染物；
(6)、厌氧池出水进入一级缺氧池，所述一级缺氧池用于通过反硝化反应，将厌氧池出水中的硝态氮转化为氮气，以降低厌氧池出水中的氮元素含量；同时降低厌氧池出水中的BOD；
(7)、一级缺氧池出水进入一级好氧池，所述一级好氧池设置有一级曝气器，所述一级好氧池用于通过硝化反应，将一级缺氧池出水中的氨氮转化为硝态氮，同时降低一级缺氧池出水中的COD和BOD；
(8)、一级好氧池出水进入二级缺氧池，其与进入到二级缺氧池的初沉池出水混合后，通过进一步地反硝化反应，将二级缺氧池中水体的硝态氮转化为氮气，以降低其中的氮元素含量；同时降低BOD；
(9)、二级缺氧池出水进入MABR池，所述MABR池内设置有至少一个MABR膜组件，在MABR膜组件的作用下，所述二级缺氧池出水通过同步硝化反硝化反应，降低其中的氮元素含量，及BOD；
(10)、MABR池出水进入二级好氧池，所述二级好氧池设置有二级曝气器，所述二级好氧池用于进一步降低MABR池出水中的BOD；
(11)、二级好氧池出水进入二次沉淀池，静置沉淀后，上清液从二次沉淀池中排出；二次沉淀池底部的活性污泥，部分回流至厌氧池中，部分外排；二次沉淀池出水经过紫外消毒设备，以去除其中的有害病菌，最终达标排放。
本发明中，原水可以理解为待处理的污水，在本发明的一些具体实施方案中，原水可以为村镇污水、酒店污水、餐馆污水等分散式污水。
本发明中，粗大杂质是指能够被格栅间距为10-40mm的格栅从原水中分离的杂质，包括但不限于石块、树枝、树叶及布条等。
在本发明的一些具体实施方案中，步骤(1)中的格栅可以采用转鼓式格栅或履带式格栅。
在本发明中，调节池用于调整水体的水质可以理解为，调节池可以对其中的水体进行预处理，以使预处理后的水体更适合后续的处理工序，例如可以在调节池中对水体的pH值进行调节，使其在6-8的范围内；或者在调节池中，将水体中的难于,甚至无法在后面的工序中去除的杂质进行预去除，例如可以通过投加一些絮凝剂和/或混凝剂，以去除一些杂质。调节池调整水体的水量可以理解为调节池由于具有临时存储水体的功能，因此其能够对进入到后面的工序的水量起到一个缓冲作用；也就是说，可以让进入到沉砂池的水量更加平稳。
在步骤(3)中，沉砂池主要依靠物理沉降作用，将一些大密度的无机颗粒沉淀于池底，上层清液排出沉砂池；所说的无机颗粒可以理解为包含各价态的金属、氮、磷等的颗粒性物质。
在本发明的一些具体实施方式中，沉砂池可以选择平流沉砂池、竖流沉砂池或辐流沉砂池。
在步骤(4)中，初沉池内可以设置有搅拌装置，当沉砂池出水进入初沉池后，可以向初沉池中投加相应的处理药剂，包括但不限于絮凝剂、混凝剂等，同时进行搅拌；搅拌指定时间后，停止搅拌，使水体中的悬浮固体静置沉降，上层清液排出初沉池。
在步骤(5)中，厌氧池内设置有搅拌器，同时其内含有活性污泥，厌氧池内的活性污泥中含有厌氧微生物；厌氧微生物可以通过厌氧反应，使初沉池出水中的大分子有机污染物水解酸化，从而转化成易于生物降解的小分子；并使厌氧池内的聚磷菌释放体内聚磷酸；所说的大分子有机污染物可以包括但不限于蛋白质、指淀粉、纤维素等糖类，高级脂肪酸与醇类等。
在步骤(6)中，一级缺氧池可以设置有搅拌器，同时其内含有活性污泥，一级缺氧池内的活性污泥中含有兼氧微生物；兼氧微生物能够通过反硝化反应，将水中的硝态氮转化为氮气，以降低厌氧池出水中的氮元素含量；同时降低厌氧池出水中的BOD(生化需氧量)；在具体实施过程中，可以根据需要在一级缺氧池中投加一些填料，这些填料可以为微生物提供附着点，更利于微生物的繁殖。
本发明中所说的硝态氮(NO3 --N)是指硝酸盐中所含有的氮元素；氨氮 (NH4+-N)是指游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)所含有的氮元素。
在步骤(7)中，一级好氧池可以设置有搅拌器，同时其内含有活性污泥，一级好氧池内的活性污泥中含有好氧微生物；好氧微生物通过硝化反应，可以将水中的氨氮转化为硝态氮，同时降低一级缺氧池出水中的COD(化学需氧量) 和BOD。
在本发明的一些具体实施方式中，一级好氧池内的一级曝气器及二级好氧池内的二级曝气器可以分别独立地选自管式曝气器、盘式曝气器或旋流曝气器。
在步骤(8)中，二级缺氧池也设置有搅拌器，同时其内含有活性污泥，二级缺氧池内的活性污泥中含有兼氧微生物；兼氧微生物进一步通过反硝化反应，将水中的硝态氮转化为氮气，以降低水中的氮元素含量；同时降低水中的 BOD(生化需氧量)；另外，初沉池的部分出水进入到二级缺氧池内，可以为微生物提供反硝化所需要的碳源，因此，在本发明的具体实施过程中，无需再向二级缺氧池内投加碳源，结省了污水的处理成本。需要说明的是，初沉池出水进入厌氧池及二级缺氧池的比例，可以由技术人员根据实际处理需要来确定，本发明在此不进行限定。
在本发明的一些具体实施方式中，MABR膜组件中的MABR膜采用缠绕形式形成筒状结构，其中间为通水管道。进入到MABR池的二级缺氧池出水，至下而上流动，经MABR膜处理后进入通水管道中，再由通水管道进入到二级好氧池中。在具体实施过程中，MABR膜组件可以采用中空纤维膜。
在本发明的一些具体实施方式中，当MABR池内设置有多个MABR膜组件时，各MABR膜组件通过各自的进气管及出气管串联或并联。
一般地，MABR膜组件均具有进气管；可以有出气管，也可以没有出气管；在本发明的具体实施方式中，当设置有多个MABR膜组件时，可以采用具有进气管及出气管的MABR膜组件。具体实施过程中，将一个MABR膜组件的出气管与另一个MABR膜组件的进气管相连；按此方式将所有MABR膜组件相连后，就实现了各MABR膜组件的串联；将各MABR膜组件的进气管相连，再将各MABR膜组件的出气管相连，就实现了各MABR膜组件的并联。
当然，当MABR池内设置有1个MABR膜组件时，可以具有进气管及出气管，也可以只有进气管。
在本发明的一些具体实施方式中，MABR膜选自PVDF(聚偏氟乙烯)膜或PP (聚丙烯)膜。
本发明所采用的MABR膜可以通过商业途径购得；相关技术人员可以根据实际需要选择合适的MABR膜，进而得到MABR膜组件。
在步骤(10)中，二级好氧池可以设置有搅拌器，同时其内含有活性污泥，二级好氧池内的活性污泥中含有好氧微生物；好氧微生物通过硝化反应，可以进一步降低MABR池出水中的BOD。
在本发明的一些具体实施方式中，一级好氧池和/或二级好氧池内均添加有固定化微生物。本发明所说的固定化微生物可以理解为载体化的微生物，也即通过将微生物依附于并固定于载体材料，例如沸石、活性碳等材料上所得到。固定化微生物外观形式，可为球状、圆柱状或颗粒状，固定化微生物包含有多重用于去除有机物的优势菌种，如硝化菌、聚磷菌等。固定化微生物的制备可以采用现有技术来实现，本发明在此不进行限定。
在步骤(11)中，将二次沉淀池底部的活性污泥，部分回流至厌氧池中，以保证厌氧池及其它各处理池中的污泥的浓度。对于外排污泥与回流污泥的比例，可以由技术人员根据工艺的实际需要来确定，本发明在此不进行限定。
具体实施过程中，外排的污泥，经浓缩、预处理、脱水、干燥焚烧等步骤进行最终处置。同时，污泥还可以采用堆肥工艺进行资源化利用，从而降低污泥对环境的影响。
具体实施过程中，二次沉淀池内设置有斜管填料，以辅助沉淀。
在本发明的一些具体实施方式中，步骤(12)中所采用的紫外消毒设备一体化紫外线消毒器或过流式紫外线消毒器。
下面通过具体实施例对本发明的污水处理工艺进一步地说明。
实施例1
(1)、原水流经格栅，以去除原水中的粗大杂质，格栅间距为16mm；
(2)、经格栅过滤后的水体流入调节池，所述调节池用于调整水体的水质和/或水量，调节池的水力停留时间为10h；
(3)、调节池出水进入沉砂池，所述沉砂池用于将密度大于水的无机颗粒从调节池出水中分离，沉砂池用于分离相对密度2.65、粒径0.2mm以上的无机颗粒，以保护水泵和管道免受磨损，缩小污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值，沉砂池的水力停留时间30分钟；
(4)、沉砂池出水进入初沉池，所述初沉池用于去除沉砂池出水中的悬浮固体，初沉池的水力停留时间为8h；
(5)、初沉池出水进入厌氧池及二级缺氧池，所述厌氧池用于通过厌氧反应，去除初沉池出水中的大分子有机污染物，厌氧池的水力停留时间3h；
(6)、厌氧池出水进入一级缺氧池，所述一级缺氧池用于通过反硝化反应，将厌氧池出水中的硝态氮转化为氮气，以降低厌氧池出水中的氮元素含量；同时降低厌氧池出水中的BOD，一级缺氧池的水力停留时间为3h；
(7)、一级缺氧池出水进入一级好氧池，所述一级好氧池设置有一级曝气器，所述一级好氧池用于通过硝化反应，将一级缺氧池出水中的氨氮转化为硝态氮，同时降低一级缺氧池出水中的COD和BOD，一级好氧池的水力停留时间为 8h，同时好氧池中的曝气装置采用管状微孔曝气管，通气量0.75～1.00m3/m·h，氧利用率16％，壁厚0.3mm，压力损失≤1500Pa，工作水深2.5m；
(8)、一级好氧池出水进入二级缺氧池，其与进入到二级缺氧池的初沉池出水混合后，通过进一步地反硝化反应，将二级缺氧池中水体的硝态氮转化为氮气，以降低其中的氮元素含量；同时降低BOD，二级缺氧池的水力停留时间为3h；
(9)、二级缺氧池出水进入MABR池，所述MABR池内设置有至少一个MABR膜组件，在MABR膜组件的作用下，所述二级缺氧池出水通过同步硝化反硝化反应，降低其中的氮元素含量，及BOD，膜组件直径为2m，高度为1.5m；
(10)、MABR池出水进入二级好氧池，所述二级好氧池设置有二级曝气器，所述二级好氧池用于进一步降低MABR池出水中的BOD，二级好氧池的水力停留时间为3h，同时好氧池中的曝气装置采用微孔曝气管，通气量为3m3/h；
(11)、二级好氧池出水进入二次沉淀池，静置沉淀后，上清液从二次沉淀池中排出；二次沉淀池底部的活性污泥，部分回流至厌氧池中，部分外排，二次沉淀池的停留时间为1.5h；
(12)、二次沉淀池出水经过紫外消毒设备，以去除其中的有害病菌，最终达标排放，紫外消毒设备采用管式消毒装置形式，功率200W。
其中待处理的污水(原水)来自于普通生活污水，通过以上工艺处理，主要指标处理效果如：
| 主要参数 | CODcr | BOD<sub>5</sub> | NH<sub>3</sub>-N | TP | TN |
| 进水水质(mg/L) | 320 | 167 | 40 | 4.6 | 42 |
| 出水水质(mg/L) | 45 | 8.5 | 4.3 | 0.09 | 13.5 |
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种污水处理工艺，其特征在于，所述污水处理工艺应用于包括格栅、调节池、沉砂池、初沉池、厌氧池、一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池、MABR池、二级好氧池、二次沉淀池、紫外消毒设备的污水处理系统；
所述污水处理工艺包括以下步骤：
(1)、原水流经格栅，以去除原水中的粗大杂质；
(2)、经格栅过滤后的水体流入调节池，所述调节池用于调整水体的水质和/或水量；
(3)、调节池出水进入沉砂池，所述沉砂池用于将密度大于水的无机颗粒从调节池出水中分离；
(4)、沉砂池出水进入初沉池，所述初沉池用于去除沉砂池出水中的悬浮固体；
(5)、初沉池出水进入厌氧池及二级缺氧池，所述厌氧池用于通过厌氧反应，去除初沉池出水中的大分子有机污染物；
(6)、厌氧池出水进入一级缺氧池，所述一级缺氧池用于通过反硝化反应，将厌氧池出水中的硝态氮转化为氮气，以降低厌氧池出水中的氮元素含量；同时降低厌氧池出水中的BOD；
(7)、一级缺氧池出水进入一级好氧池，所述一级好氧池设置有一级曝气器，所述一级好氧池用于通过硝化反应，将一级缺氧池出水中的氨氮转化为硝态氮，同时降低一级缺氧池出水中的COD和BOD；
(8)、一级好氧池出水进入二级缺氧池，其与进入到二级缺氧池的初沉池出水混合后，通过进一步地反硝化反应，将二级缺氧池中水体的硝态氮转化为氮气，以降低其中的氮元素含量；同时降低BOD；
(9)、二级缺氧池出水进入MABR池，所述MABR池内设置有至少一个MABR膜组件，在MABR膜组件的作用下，所述二级缺氧池出水通过同步硝化反硝化反应，降低其中的氮元素含量，及BOD；
(10)、MABR池出水进入二级好氧池，所述二级好氧池设置有二级曝气器，所述二级好氧池用于进一步降低MABR池出水中的BOD；
(11)、二级好氧池出水进入二次沉淀池，静置沉淀后，上清液从二次沉淀池中排出；二次沉淀池底部的活性污泥，部分回流至厌氧池中，部分外排；
(12)、二次沉淀池出水经过紫外消毒设备，以去除其中的有害病菌，最终达标排放；
所述沉砂池选择平流沉砂池、竖流沉砂池或辐流沉砂池；
所述MABR膜组件中的MABR膜采用缠绕形式形成筒状结构；所述MABR膜组件采用中空纤维膜；
所述MABR膜选自PVDF膜或PP膜。
2.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，所述格栅采用转鼓式格栅或履带式格栅。
3.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，所述一级曝气器及所述二级曝气器分别独立地选自管式曝气器、盘式曝气器或旋流曝气器。
4.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，在一级好氧池和/或二级好氧池内均添加有固定化微生物。
5.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，当MABR池内设置有多个MABR膜组件时，各MABR膜组件通过各自的MABR膜的进气口及出气口串联或并联。
6.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，所述紫外消毒设备为 一体化紫外线消毒器或过流式紫外线消毒器。
7.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，所述二次沉淀池内设置有斜管填料。
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