CN109851160B - 一种污水深度处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种污水深度处理方法，包括如下步骤：(1)格栅过滤和沉淀；(2)混凝除磷和COD；(3)等离子体氧化；(4)还原脱氮；(5)污泥处理。污水首先经过格栅过滤和沉淀后，经提升泵进入混凝沉淀池进行混凝除磷和去有机物，再经等离子体机作等离子处理，利用等离子体机内电极板上的高压脉冲放电产生的的强氧化性物质在氧化池中氧化污水中的氨氮和有机物，使得水中的COD、BOD、色度、氨氮等污染指标大幅度降低，氧化后的污水进入还原池中，利用氢气还原水体中的硝态氮降低水体的总氮，实现再生利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水深度处理方法。
背景技术
当前的市政污水处理厂比较常用污水处理技术不外乎活性污泥法和生物膜法两种工艺。活性污泥法主要有A2/O及其改良工艺(如UCT工艺)、各种氧化沟工艺、SBR类及其变型工艺(CAST工艺等)等，目前活性污泥法占有绝对优势，仅有少数污水厂采用生物膜法工艺。采用这些工艺的出水如不加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，其指标如表1：
表1基本控制项目最高允许排放浓度(日均值)
| 序号 | 基本控制项目 | 一级B标准(mg/L) |
| 1 | COD | 60 |
| 2 | BOD | 20 |
| 3 | SS | 20 |
| 4 | 动植物油 | 3 |
| 5 | 石油类 | 3 |
| 6 | 阴离子表面活性剂 | 1 |
| 7 | 总氮(以N计) | 20 |
| 8 | 氨氮(以N计) | 8(15) |
| 9 | 总磷(以P计) | 1 |
| 10 | 色度(稀释倍数) | 30 |
| 11 | pH | 6-9 |
| 12 | 粪大肠菌群数(个/L) | 104 |
现有的多数市政污水处理厂的污水处理工艺的出水只能达到一级B的标准，部分污水厂在A2/O及其改良工艺(如UCT工艺)之后增加混凝除磷和生物脱氮或MBR工艺处理后可以达到一级A标准的出水水质。这两种工艺，污水的停留时间大都在13小时以上，不仅构筑物占地面积大，生产工艺流程长，设备多、投资多，建设期长、运行费用高，而且经过处理后的排放水只能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准出水指标，不能达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准，因此，急需一种经济实用、占地面积小、施工期短的污水深度处理方法。
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污水深度处理方法。
本发明通过以下技术方案来实现：一种污水深度处理方法，包括如下步骤：
(1)格栅过滤和沉淀：污水经过污水管网收集后，经过格栅过滤和沉淀，除去大颗粒固形物和泥砂；
(2)混凝沉淀：将步骤(1)格栅过滤和沉淀后的污水泵入混凝池，向混凝反应池中加入混凝剂和助凝剂进行混凝反应，用于除去水体中的总磷，以及去除水体中50～75％的有机物、10～20％的氨氮和总氮；
(3)等离子体氧化：经过步骤(2)混凝沉淀后污水经过提升泵泵入等离子体机中处理，然后进入氧化池中氧化除去水体中的氨氮、有机物及表面活性剂；
(4)氢还原脱氮：将步骤(3)等离子体氧化后的污水送入脱氮还原池，送入氢还原水体中的硝态氮，从而降低水体中的总氮；
(5)污泥处理：将步骤(1)和步骤(2)混凝沉淀池的产生的沉淀通过管道进入污泥浓缩池，再经过污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后含水量小于或等于60％的干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤(1)的格栅进水口。
优选地，所述的格栅过滤包括粗格栅过滤和细格栅过滤。
优选地，步骤(1)的所述沉淀为曝气沉砂池沉淀。
优选地，步骤(2)所述的混凝沉淀之前进行好氧生物处理，所述好氧生物处理的时间为2～6小时。
优选地，在好氧生物处理步骤之前再初沉池进行沉淀，在好氧生物处理步骤之后进行二沉池沉淀。
优选地，步骤(2)所述的混凝沉淀用于除去污水中95％的总磷、50～75％的有机物、10～20％的氨氮和总氮；所述混凝沉淀所用的混凝剂为铝盐、铁盐、聚铝、聚铁的一种或任意两种以上组合；所述铝盐为硫酸铝或氯化铝；所述铁盐为硫酸铁或硫酸亚铁；所述聚铝为聚合氯化铝、聚合硫酸铝或聚合硅酸铝；所述聚铁为聚合氯化铁、聚合硫酸铁或聚合硅酸铁；混凝剂的用量为5～50g/m3；助凝剂为PAM，用量为1～2g/m3。
优选地，步骤(2)的混凝沉淀前测试水体的PH值，当所述水体的pH小于7时，在所述水体中加入氢氧化钠、碳酸钠或石灰乳调节所述水体的pH值为7～9。
优选地，步骤(3)所述的等离子氧化的等离子体机的脉冲工作电压为50～1000V，正负两电极间的电压为3～9V，脉冲频率为2400～2600MHz，电流密度为10～1000mA/cm2,污水在等离子体机中的停留时间为1～8min。
优选地，步骤(3)等离子处理后的污水进入氧化池，污水在氧化池中氧化20～90min，用于使污水中氨氮下降到小于1.5mg/L。
优选地，步骤(3)氧化后的污水进入还原池，污水在还原池中反应10～90min用于将污水中的硝态氮还原成氮气和水，使污水中的总氮下降到小于10mg/L。
优选地，从污水进入格栅过滤开始，经过曝气沉砂池沉淀、好氧处理、混凝沉淀、等离子体处理脱氨氮和总氮到排水的污水深度处理全过程所用时间为3～8小时。
本发明具有如下有益效果：1、投资省；2、出水水质高；3、占地少；4、工艺流程短；5、建设施工期短；6、污水运行的调试期短；7、运行费用低。
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为一种污水物化等离子体深度处理工艺流程图之一；
图2为一种污水物化等离子体深度处理工艺流程图之二；
图3为一种污水深度处理装置示意图。
图中：1、污水进口；2、等离子体机；3、污水出水口；4、氧化池；5、氢还原池；6、再生水；7、污泥出口；8、污泥浓缩单元；9、氢气。
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。
实施例一
参照图1和图3，某污水处理厂的市政污水物化等离子体深度处理的实施例，污水处理厂包括粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池(等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池为一体机，见图3)和污泥脱水系统。除粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池依次连接外，在等离子体机的出水口设置有一个回流管与高效沉淀池的进水口连接，用于将等离子处理后的污水部分回流至高效沉淀池；初沉池、高效沉淀池的底部还设置有污泥出口，通过污泥泵和污泥管将污泥泵至污泥脱水系统。所述污水的进水水质指标如表2。
表2、某污水处理厂的进水水质指标
采用图1的污水处理工艺,步骤如下：
1、格栅过滤与沉淀
将污水收集后经过粗格栅、细格栅过滤，再经过曝气沉砂池去除大颗粒固形物、泥砂等，再经过提升泵提升至初沉池。
2、物化处理
将初沉池的污水泵入高效沉淀池并从等离子体机出水口回流污水量5～15％的等离子体处理水至高效沉淀池进水口，以提供足够的氧化性物质，向沉淀池中按1～50g/m3加入硫酸亚铁溶液和1～5mg/m3助凝剂进行混凝反应5分钟，Fe2+与等离子体处理产生的Cl·、O·、OH·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沉淀进行絮凝(混凝)反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油等有机物，进入沉淀池停留时间为20分钟，进行沉淀分离，污泥进入污泥处理系统脱水成泥块，清液进入过滤池；
3、等离子脱氮处理(深度净化)
主要工序如下：
(1)等离子体处理：将高效沉淀处理后的出水泵入等离子体处理，进行等离子处理，等离子体机的工作电压为50V，正负两电极间的电压为9V，脉冲频率为2400MHz，电流密度为1000mA/cm2,污水在等离子体机中的停留时间为1min。等离子处理过程中产生“H·”、“OH·”和“O·”。
(2)氨氮氧化
将等离子处理后污水排入氨氮氧化池，在氨氮氧化池氧化氨氮20分钟，利用阳极产生的O·与有机物(COD和BOD)氨氮等反应，生成CO2、H2O、N2和NO3 ﹣，除去有机物，降低COD和BOD，氨氮；
(3)氢还原硝态氮
氨氮氧化后的污水流入硝态氮还原池，在硝态氮还原中池还原硝态氮90分钟利用阴极产生的“H·”和“OH·”与“NO3 ﹣”和有机物(COD和BOD)等反应，生成CO2、H2O、N2。等离子体产生的氢不足时，从加氢管加入氢气。
通过等离子体氧化和还原后清水即为达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水，出水水质如表3。
4、污泥处理
初沉池和二沉池的产生的沉淀(即污泥)和沉淀产生的沉淀(即污泥)通过管道进入污泥浓缩池，再经过污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后含水量小于或等于60％的干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤(1)前的粗格栅进水口；
表3、排放水水质指标
| 序号 | 基本控制项目 | 测定值(mg/L) |
| 1 | COD | 30 |
| 2 | BOD | 7 |
| 3 | SS | 5 |
| 4 | 动植物油 | 0.2 |
| 5 | 石油类 | 0.1 |
| 6 | 阴离子表面活性剂 | 0.2 |
| 7 | 总氮(以N计) | 7 |
| 8 | 氨氮(以N计) | 1.0 |
| 9 | 总磷(以P计) | 0.3 |
| 10 | 色度(稀释倍数) | 4 |
| 11 | pH | 8-9 |
| 12 | 粪大肠菌群数(个/L)≦ | 3 |
| 13 | 溶解氧 | 8 |
从表3可知，污水经过以上深度处理后的出水指标达到地表类4类指标。
实施例二
参照图1和图3，某污水处理厂的市政污水物化等离子体深度处理的实施例，污水处理厂包括粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池(等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池为一体机，见图3)和污泥脱水系统。除粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池依次连接外，在等离子体机的出水口设置有一个回流管与高效沉淀池的进水口连接，用于将等离子处理后的污水部分回流至高效沉淀池；初沉池、高效沉淀池的底部还设置有污泥出口，通过污泥泵和污泥管将污泥泵至污泥脱水系统。所述污水的进水水质指标如表4。
表4、某污水处理厂的进水水质指标
| 序号 | 基本控制项目 | 测定值(mg/L) |
| 1 | COD | 430 |
| 2 | BOD | 260 |
| 3 | SS | 290 |
| 4 | 动植物油 | - |
| 5 | 石油类 | - |
| 6 | 阴离子表面活性剂 | |
| 7 | 总氮(以N计) | 80 |
| 8 | 氨氮(以N计) | 63 |
| 9 | 总磷(以P计) | 9 |
| 10 | 色度(稀释倍数) | |
| 11 | pH | 6-9 |
采用图1的污水处理工艺,步骤如下：
1、格栅过滤与沉淀
将污水收集后经过粗格栅、细格栅过滤，再经过曝气沉砂池去除大颗粒固形物、泥砂等，再经过提升泵提升至初沉池。
2、物化处理
将初沉池的污水泵入高效沉淀池并从等离子体机出水口回流污水量15％的等离子体处理水至高效沉淀池进水口，以提供足够的氧化性物质，向沉淀池中按50g/m3加入硫酸亚铁溶液和1mg/m3助凝剂进行混凝反应6分钟，Fe2+与等离子体处理产生的Cl·、O·、OH·反应生成Fe3+，Fe3+与PO43﹢反应生成磷酸铁沉淀除去污水的磷，与OH-反应生成Fe(OH)3沉淀进行絮凝(混凝)反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油等有机物，进入沉淀池停留时间为20分钟，进行沉淀分离，污泥进入污泥处理系统脱水成泥块，清液进入过滤池；
3、等离子脱氮处理(深度净化)
主要工序如下：
(4)等离子体处理：将高效沉淀处理后的出水泵入等离子体处理，进行等离子处理，等离子体机的工作电压为10000V，正负两电极间的电压为3V，脉冲频率为2600MHz，电流密度为1mA/cm2,污水在等离子体机中的停留时间为8min。等离子处理过程中产生“H·”、“OH·”和“O·”。
(5)氨氮氧化
将等离子处理后污水排入氨氮氧化池，在氨氮氧化池氧化氨氮90分钟，利用阳极产生的O·与有机物(COD和BOD)氨氮等反应，生成CO2、H2O、N2和NO3﹣，除去有机物，降低COD和BOD，氨氮；
(6)氢还原硝态氮
氨氮氧化后的污水流入硝态氮还原池，在硝态氮还原中池还原硝态氮10分钟利用阴极产生的“H·”和“OH·”与“NO3﹣”和有机物(COD和BOD)等反应，生成CO2、H2O、N2。等离子体产生的氢不足时，从加氢管加入氢气。
通过等离子体氧化和还原后清水即为达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水，出水水质如表5。
4、污泥处理
初沉池和二沉池的产生的沉淀(即污泥)和沉淀产生的沉淀(即污泥)通过管道进入污泥浓缩池，再经过污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后含水量小于或等于60％的干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤(1)前的粗格栅进水口；
表5、排放水水质指标
从表5可知，污水经过以上深度处理后的出水指标达到地表类4类指标。
实施例三
参照图1和图3，某污水处理厂的市政污水物化等离子体深度处理的实施例，污水处理厂包括粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池(等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池为一体机，见图3)和污泥脱水系统。除粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池依次连接外，在等离子体机的出水口设置有一个回流管与高效沉淀池的进水口连接，用于将等离子处理后的污水部分回流至高效沉淀池；初沉池、高效沉淀池的底部还设置有污泥出口，通过污泥泵和污泥管将污泥泵至污泥脱水系统。所述污水的进水水质指标如表6。
表6、某污水处理厂的进水水质指标
采用图1的污水处理工艺,步骤如下：
1、格栅过滤与沉淀
将污水收集后经过粗格栅、细格栅过滤，再经过曝气沉砂池去除大颗粒固形物、泥砂等，再经过提升泵提升至初沉池。
2、物化处理
将初沉池的污水泵入高效沉淀池并从等离子体机出水口回流污水量10％的等离子体处理水至高效沉淀池进水口，以提供足够的氧化性物质，向沉淀池中按35g/m3加入硫酸亚铁溶液和5mg/m3助凝剂进行混凝反应5分钟，Fe2+与等离子体处理产生的Cl·、O·、OH·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沉淀进行絮凝(混凝)反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油等有机物，进入沉淀池停留时间为20分钟，进行沉淀分离，污泥进入污泥处理系统脱水成泥块，清液进入过滤池；
3、等离子脱氮处理(深度净化)
主要工序如下：
(7)等离子体处理：将高效沉淀处理后的出水泵入等离子体处理，进行等离子处理，等离子体机的工作电压为6000V，正负两电极间的电压为5V，脉冲频率为2450MHz，电流密度为300mA/cm2,污水在等离子体机中的停留时间为3min。等离子处理过程中产生“H·”、“OH·”和“O·”。
(8)氨氮氧化
将等离子处理后污水排入氨氮氧化池，在氨氮氧化池氧化氨氮45分钟，利用阳极产生的O·与有机物(COD和BOD)氨氮等反应，生成CO2、H2O、N2和NO3﹣，除去有机物，降低COD和BOD，氨氮；
(9)氢还原硝态氮
氨氮氧化后的污水流入硝态氮还原池，在硝态氮还原中池还原硝态氮50分钟利用阴极产生的“H·”和“OH·”与“NO3﹣”和有机物(COD和BOD)等反应，生成CO2、H2O、N2。等离子体产生的氢不足时，从加氢管加入氢气。
通过等离子体氧化和还原后清水即为达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水，出水水质如表7。
4、污泥处理
初沉池和二沉池的产生的沉淀(即污泥)和沉淀产生的沉淀(即污泥)通过管道进入污泥浓缩池，再经过污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后含水量小于或等于60％的干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤(1)前的粗格栅进水口。
表7、排放水水质指标
| 序号 | 基本控制项目 | 测定值(mg/L) |
| 1 | COD | 30 |
| 2 | BOD | 3 |
| 3 | SS | 7 |
| 4 | 动植物油 | 0.2 |
| 5 | 石油类 | 0.1 |
| 6 | 阴离子表面活性剂 | 0.2 |
| 7 | 总氮(以N计) | 7 |
| 8 | 氨氮(以N计) | 1.0 |
| 9 | 总磷(以P计) | 0.3 |
| 10 | 色度(稀释倍数) | 4 |
| 11 | pH | 8-9 |
| 12 | 粪大肠菌群数(个/L)≦ | 3 |
| 13 | 溶解氧 | 8 |
从表7可知，污水经过以上深度处理后的出水指标达到地表类4类指标。
实施例四
参照图2，某污水处理厂的实施例，污水处理厂包括粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、好氧池、二沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池脱硝态氮还原池(等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池为一体机，见图3)和污泥脱水系统。除粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、好氧池、二沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池依次连接外，在等离子体机的出水口设置有一个回流管与高效沉淀池的进水口连接，用于将等离子处理后的污水部分回流至高效沉淀池；二沉池与好氧池之间还设置有污泥回流管；初沉池、二沉池、高效沉淀池的底部还设置有污泥出口，通过污泥泵和污泥管将污泥泵至污泥脱水系统。所述污水的进水水质指标如表8。
表8、某污水处理厂的进水水质
| 序号 | 项目 | 测定值(mg/L) |
| 1 | COD | 690 |
| 2 | BOD | 370 |
| 3 | SS | 300 |
| 4 | 动植物油 | - |
| 5 | 石油类 | - |
| 6 | 阴离子表面活性剂 | - |
| 7 | 总氮(以N计) | 75 |
| 8 | 氨氮(以N计) | 57 |
| 9 | 总磷(以P计) | 8 |
| 10 | 色度(稀释倍数) | |
| 11 | pH | 6-8 |
污水深度处理再生利用工艺,步骤如下：
采用图2的污水处理工艺,步骤如下：
1、格栅过滤与沉淀
将污水收集后经过粗格栅、细格栅过滤，再经过曝气沉砂池去除大颗粒固形物、泥砂等，再经过提升泵提升至初沉池。
2、好氧微生物处理
将经过格栅过滤和沉淀后初沉池的污水排入好氧池中，通过风机和曝气管向好氧池中曝气，污水在好氧池中的停留时间为2小时，通过好氧处理，去除污水中的COD、BOD、氨氮等。
3、物化处理
将初沉池的污水泵入高效沉淀池并从等离子体机出水口回流污水量10％的等离子体处理水至高效沉淀池进水口，以提供足够的氧化性物质，向沉淀池中按40g/m3加入硫酸亚铁溶液和2mg/m3助凝剂进行混凝反应5分钟，Fe2+与等离子体处理产生的Cl·、O·、OH·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沉淀进行絮凝(混凝)反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油等有机物，进入沉淀池停留时间为20分钟，进行沉淀分离，污泥进入污泥处理系统脱水成泥块，清液进入过滤池；
4、等离子脱氮处理
主要工序如下：
(1)等离子体处理：将高效沉淀处理后的出水泵入等离子体处理，进行等离子处理，等离子体机的工作电压为9000V，正负两电极间的电压为3V，脉冲频率为2490MHz，电流密度为100mA/cm2,污水在等离子体机中的停留时间为2min。等离子处理过程中产生“H·”、“OH·”和“O·”。
(10)氨氮氧化
将等离子处理后污水排入氨氮氧化池，在氨氮氧化池氧化氨氮30分钟，利用阳极产生的O·与有机物(COD和BOD)氨氮等反应，生成CO2、H2O、N2和NO3 ﹣，除去有机物，降低COD和BOD，氨氮；
(11)氢还原硝态氮
氨氮氧化后的污水流入硝态氮还原池，在硝态氮还原中池还原硝态氮90分钟利用阴极产生的“H·”和“OH·”与“NO3 ﹣”和有机物(COD和BOD)等反应，生成CO2、H2O、N2。等离子体产生的氢不足时，从加氢管加入氢气。
通过等离子体氧化和还原后清水即为达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水，出水水质如表9。
4、污泥处理
初沉池和二沉池的产生的沉淀(即污泥)和沉淀产生的沉淀(即污泥)通过管道进入污泥浓缩池，再经过污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后含水量小于或等于60％的干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤(1)前的粗格栅进水口。
表9、经过深度处理后排放水的水质指标
从表9可知，污水经过以上深度处理后的出水指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水。
实施例五
参照图2，某污水处理厂的实施例，污水处理厂包括粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、好氧池、二沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池脱硝态氮还原池(等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池为一体机，见图3)和污泥脱水系统。除粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、好氧池、二沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池依次连接外，在等离子体机的出水口设置有一个回流管与高效沉淀池的进水口连接，用于将等离子处理后的污水部分回流至高效沉淀池；二沉池与好氧池之间还设置有污泥回流管；初沉池、二沉池、高效沉淀池的底部还设置有污泥出口，通过污泥泵和污泥管将污泥泵至污泥脱水系统。所述污水的进水水质指标如表10。
表10、某污水处理厂的进水水质
| 序号 | 项目 | 测定值(mg/L) |
| 1 | COD | 690 |
| 2 | BOD | 370 |
| 3 | SS | 300 |
| 4 | 动植物油 | - |
| 5 | 石油类 | - |
| 6 | 阴离子表面活性剂 | - |
| 7 | 总氮(以N计) | 75 |
| 8 | 氨氮(以N计) | 57 |
| 9 | 总磷(以P计) | 8 |
| 10 | 色度(稀释倍数) | |
| 11 | pH | 6-8 |
污水深度处理再生利用工艺,步骤如下：
采用图2的污水处理工艺,步骤如下：
1、格栅过滤与沉淀
将污水收集后经过粗格栅、细格栅过滤，再经过曝气沉砂池去除大颗粒固形物、泥砂等，再经过提升泵提升至初沉池。
2、好氧微生物处理
将经过格栅过滤和沉淀后初沉池的污水排入好氧池中，通过风机和曝气管向好氧池中曝气，污水在好氧池中的停留时间为6小时，通过好氧处理，去除污水中的COD、BOD、氨氮等。
3、物化处理
将初沉池的污水泵入高效沉淀池并从等离子体机出水口回流污水量15％的等离子体处理水至高效沉淀池进水口，以提供足够的氧化性物质，向沉淀池中按35g/m3加入硫酸亚铁溶液和2mg/m3助凝剂进行混凝反应4分钟，Fe2+与等离子体处理产生的Cl·、O·、OH·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沉淀进行絮凝(混凝)反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油等有机物，进入沉淀池停留时间为20分钟，进行沉淀分离，污泥进入污泥处理系统脱水成泥块，清液进入过滤池；
4、等离子脱氮处理(深度净化)
主要工序如下：
(1)等离子体处理：将高效沉淀处理后的出水泵入等离子体处理，进行等离子处理，等离子体机的工作电压为3000V，正负两电极间的电压为5V，脉冲频率为2500MHz，电流密度为200mA/cm2,污水在等离子体机中的停留时间为2min。等离子处理过程中产生“H·”、“OH·”和“O·”。
(12)氨氮氧化
将等离子处理后污水排入氨氮氧化池，在氨氮氧化池氧化氨氮50分钟，利用阳极产生的O·与有机物(COD和BOD)氨氮等反应，生成CO2、H2O、N2和NO3 ﹣，除去有机物，降低COD和BOD，氨氮；
(13)氢还原硝态氮
氨氮氧化后的污水流入硝态氮还原池，在硝态氮还原中池还原硝态氮45分钟利用阴极产生的“H·”和“OH·”与“NO3 ﹣”和有机物(COD和BOD)等反应，生成CO2、H2O、N2。等离子体产生的氢不足时，从加氢管加入氢气。
通过等离子体氧化和还原后清水即为达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水，出水水质如表11。
4、污泥处理
初沉池和二沉池的产生的沉淀(即污泥)和沉淀产生的沉淀(即污泥)通过管道进入污泥浓缩池，再经过污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后含水量小于或等于60％的干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤(1)前的粗格栅进水口。
表11、经过深度处理后排放水的水质指标
从表11可知，污水经过以上深度处理后的出水指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水。
实施例六
参照图2，某污水处理厂的实施例，污水处理厂包括粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、好氧池、二沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池脱硝态氮还原池(等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池为一体机，见图3)和污泥脱水系统。除粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、一级提升泵房、初沉池、好氧池、二沉池、高效沉淀池、等离子体机、一体化氨氮氧化池和脱硝态氮还原池依次连接外，在等离子体机的出水口设置有一个回流管与高效沉淀池的进水口连接，用于将等离子处理后的污水部分回流至高效沉淀池；二沉池与好氧池之间还设置有污泥回流管；初沉池、二沉池、高效沉淀池的底部还设置有污泥出口，通过污泥泵和污泥管将污泥泵至污泥脱水系统。所述污水的进水水质指标如表12。
表12、某污水处理厂的进水水质
| 序号 | 项目 | 测定值(mg/L) |
| 1 | COD | 630 |
| 2 | BOD | 330 |
| 3 | SS | 350 |
| 4 | 动植物油 | - |
| 5 | 石油类 | - |
| 6 | 阴离子表面活性剂 | - |
| 7 | 总氮(以N计) | 70 |
| 8 | 氨氮(以N计) | 55 |
| 9 | 总磷(以P计) | 8.5 |
| 10 | 色度(稀释倍数) | |
| 11 | pH | 6-8 |
污水深度处理再生利用工艺,步骤如下：
采用图2的污水处理工艺,步骤如下：
1、格栅过滤与沉淀
将污水收集后经过粗格栅、细格栅过滤，再经过曝气沉砂池去除大颗粒固形物、泥砂等，再经过提升泵提升至初沉池。
2、好氧微生物处理
将经过格栅过滤和沉淀后初沉池的污水排入好氧池中，通过风机和曝气管向好氧池中曝气，污水在好氧池中的停留时间为4小时，通过好氧处理，去除污水中的COD、BOD、氨氮等。
3、物化处理
将初沉池的污水泵入高效沉淀池并从等离子体机出水口回流污水量15％的等离子体处理水至高效沉淀池进水口，以提供足够的氧化性物质，向沉淀池中按40g/m3加入硫酸亚铁溶液和1.5mg/m3助凝剂进行混凝反应5分钟，Fe2+与等离子体处理产生的Cl·、O·、OH·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沉淀进行絮凝(混凝)反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油等有机物，进入沉淀池停留时间为20分钟，进行沉淀分离，污泥进入污泥处理系统脱水成泥块，清液进入过滤池；
4、等离子脱氮处理(深度净化)
主要工序如下：
(1)等离子体处理：将高效沉淀处理后的出水泵入等离子体处理，进行等离子处理，等离子体机的工作电压为10000V，正负两电极间的电压为9V，脉冲频率为2500MHz，电流密度为200mA/cm2,污水在等离子体机中的停留时间为1min。等离子处理过程中产生“H·”、“OH·”和“O·”。
(14)氨氮氧化
将等离子处理后污水排入氨氮氧化池，在氨氮氧化池氧化氨氮35分钟，利用阳极产生的O·与有机物(COD和BOD)氨氮等反应，生成CO2、H2O、N2和NO3 ﹣，除去有机物，降低COD和BOD，氨氮；
(15)氢还原硝态氮
氨氮氧化后的污水流入硝态氮还原池，在硝态氮还原中池还原硝态氮90分钟利用阴极产生的“H·”和“OH·”与“NO3 ﹣”和有机物(COD和BOD)等反应，生成CO2、H2O、N2。等离子体产生的氢不足时，从加氢管加入氢气。
通过等离子体氧化和还原后清水即为达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水，出水水质如表13。
4、污泥处理
初沉池和二沉池的产生的沉淀(即污泥)和沉淀产生的沉淀(即污泥)通过管道进入污泥浓缩池，再经过污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后含水量小于或等于60％的干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤(1)前的粗格栅进水口。
表13、经过深度处理后排放水的水质指标
从表13可知，污水经过以上深度处理后的出水指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水。
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 (7)
1.一种污水深度处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)格栅过滤和沉淀：污水经过污水管网收集后，经过格栅过滤和沉淀，所述沉淀为曝气沉砂池沉淀，除去大颗粒固形物和泥砂；
(2)混凝沉淀：将步骤(1)格栅过滤和沉淀后的污水进行好氧生物处理，所述好氧生物处理的时间为2～6小时之后进入二沉池沉淀，之后泵入混凝池，向混凝反应池中加入混凝剂和助凝剂进行混凝反应，用于除去水体中的总磷，以及去除水体中50～75％的有机物、10～20％的氨氮和总氮；
(3)等离子体氧化：经过步骤(2)混凝沉淀后污水经过提升泵泵入等离子体机中处理，等离子体 处理后的污水进入氧化池中氧化除去水体中的氨氮、有机物及表面活性剂，污水在氧化池中氧化20～90min，用于使污水中氨氮下降到小于1.5mg/L，其中，等离子体机出水口回流污水量5～15％的等离子体处理水至混凝池内进行反应处理；
(4)氢还原脱氮：将步骤(3)等离子体氧化后的污水送入脱氮还原池，污水在还原池中反应10～90min用于将污水中的硝态氮还原成氮气和水，使污水中的总氮下降到小于10mg/L；
(5)污泥处理：将步骤(1)和步骤(2)混凝沉淀池的产生的沉淀通过管道进入污泥浓缩池，再经过污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后含水量小于或等于60％的干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤(1)的格栅进水口。
2.根据权利要求1所述的污水深度处理方法，其特征在于，所述的格栅过滤包括粗格栅过滤和细格栅过滤。
3.根据权利要求1所述的污水深度处理方法，其特征在于，在好氧生物处理步骤之前再初沉池进行沉淀。
4.根据权利要求1所述的污水深度处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的混凝沉淀用于除去污水中95％的总磷、50～75％的有机物、10～20％的氨氮和总氮；所述混凝沉淀所用的混凝剂为铝盐、铁盐、聚铝、聚铁的一种或任意两种以上组合；所述铝盐为硫酸铝或氯化铝；所述铁盐为硫酸铁或硫酸亚铁；所述聚铝为聚合氯化铝、聚合硫酸铝或聚合硅酸铝；所述聚铁为聚合氯化铁、聚合硫酸铁或聚合硅酸铁；混凝剂的用量为5～50g/m3；助凝剂为PAM，用量为1～2g/m3。
5.根据权利要求1或2所述的污水深度处理方法，其特征在于，在步骤(2)的混凝沉淀前测试水体的PH值，当所述水体的pH小于7时，在所述水体中加入氢氧化钠、碳酸钠或石灰乳调节所述水体的pH值为7～9。
6.根据权利要求1或2所述的污水深度处理方法，其特征在于，步骤(3)所述的等离子体氧化的等离子体机的脉冲工作电压为50～1000V，正负两电极间的电压为3～9V，脉冲频率为2400～2600MHz，电流密度为10～1000mA/cm2,污水在等离子体机中的停留时间为1～8min。
7.根据权利要求1所述的一种污水深度处理方法，其特征在于，从污水进入格栅过滤开始，经过曝气沉砂池沉淀、好氧处理、混凝沉淀、等离子体处理脱氨氮和总氮到排水的污水深度处理全过程所用时间为3～8小时。
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