CN110040916A - 一种黑臭水体的成套处理系统及其处理方法 - Google Patents

一种黑臭水体的成套处理系统及其处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种黑臭水体的成套处理系统及其处理方法，由一号提升泵、细格栅、一体化泥膜耦合脱氮除磷设备、高速离子气浮沉淀耦合一体机、一号中间水箱、二号提升泵、一体化曝气生物滤池、一体化清水池串联组成；一体化泥膜耦合脱氮除磷设备的气提泥水回流系统将沉淀池沉淀的泥水回流至第一段缺氧泥膜耦合池进水端，并与细格栅出水一起混合后进入第一段缺氧泥膜耦合池；所述的反冲洗系统出水及污泥处理系统的脱泥滤液通过二号中间水箱集中收集后再进入高速离子气浮沉淀耦合一体机进行处理。采用本发明方法处理，其出水水质指标可达地表类IV类水及以上标准，可解决高浓度进水水质或低温环境下系统出水难以达标问题。

Description

一种黑臭水体的成套处理系统及其处理方法
技术领域
本发明属于水污染治理技术领域，具体涉及一种黑臭水体的成套处理及其处理方法。
背景技术
城市河流出现黑臭和水质不达标现象，已成为我国许多城市共同存在的污染问题，严重影响居民生活、城市形象和生态环境。从处理工艺来看，传统的河道处理系统又包括自然生态型的土地处理系统(特别是人工湿地处理系统)和氧化塘，以及人工强化型的生物接触氧化法、生物滤床等。由于河道污水存在水温、流量和水质随季节变化性较大的特点，已有的处理方法普遍存在处理效果差，运行费用高，抗冲击能力低、不能同步实现脱氮除磷等不足，难以达到理想效果，部分河道治理技术单一，水体无法消除黑臭或达到地表V类水。
当前，冬季治理黑臭水体的水温普遍在15℃以下，而水质浓度普遍高于其他季节，导致了冬季运行难以稳定达标；受制于较高氨氮和COD浓度的水质影响和冬季低温环境影响，当曝气生物滤池的实际进水氨氮浓度高于20～25mg/L或曝气生物滤池的进水COD过高时，反冲洗后滤池的恢复达标时间会有延长，且异养菌会成为优势菌群，抑制氨氮的硝化作用。此外，冬季原水的氨氮浓度高于其它季节，单独采用好氧工艺进行硝化时，可能存在无机碱度浓度不足，影响硝化效率；传统曝气生物滤池的一般除磷效果也较差。由于河道周边堤坝基础抗压强度差、且可有效利用面积小，且由于氨氮的去除停留时间较长，导致建设大型混凝土污水处理厂、活性污泥法或接触氧化法污水处理技术并不适用于河道原位水处理；此外，由于河道原位治理周期性短，一般服务为数年，导致混凝土污水处理构筑物很难普遍适用于河道水治理；同时，设备尺寸的也受到了公路的限高限宽的运输限制范围影响。因此，急需克服因目前黑臭水体的高浓度水质(COD和氨氮)和低温环境影响的水质难以达标关键问题，开发一种新型一种黑臭水体成套处理及其处理方法，以实现水体中COD、氨氮、总磷、溶解氧等污染物稳定达到地表IV类水及以上标准。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种黑臭水体的成套处理及其处理方法，以突破高浓度水质(COD和氨氮)和低温环境影响的水质难以达标的难题，并解决曝气生物滤池反洗后的恢复时间长问题，以实现水体中COD、氨氮、总磷、溶解氧等污染物稳定达到地表IV类水及以上标准。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种黑臭水体的成套处理系统，由一号提升泵、细格栅、一体化泥膜耦合脱氮除磷设备、高速离子气浮沉淀耦合一体机、一号中间水箱、二号提升泵、一体化曝气生物滤池、一体化清水池串联组成，所述的黑臭水体的成套处理系统还包括污泥处理系统、滤池反冲洗系统；所述一号提升泵通过污水进水管与细格栅进口相连接，细格栅出口与一体化泥膜耦合脱氮除磷设备进口连接；所述一体化泥膜耦合脱氮除磷设备出水口通过污水进水管与高速离子气浮沉淀耦合一体机进水口连接；所述的高速离子气浮沉淀耦合一体机出水口通过污水进水管进入一号中间水箱；所述的二号提升泵进、出管口分别与一号中间水箱、一体化曝气生物滤池连接，所述一体化曝气生物滤池出口管接入一体化清水池并外排。
所述的一体化泥膜耦合脱氮除磷设备还包括有第一段缺氧泥膜耦合池、第二段好氧泥膜耦合池、第三段缺氧泥膜耦合池、沉淀池、悬浮填料、悬浮状活性污泥、气提泥水回流系统；所述的一体化泥膜耦合脱氮除磷设备处理量为200～1000m3/d；悬浮填料填充比为5～45％；污泥浓度为1000～4000mg/L，总停留时间为3h～10h，第一段缺氧泥膜耦合池、第二段好氧泥膜耦合池、第三段缺氧泥膜耦合池停留时间分别不低于0.2h、2.6h、0.2h；所述的气提泥水回流系统将沉淀池沉淀的泥水回流至第一段缺氧泥膜耦合池进水端，并与细格栅出水一起混合后进入第一段缺氧泥膜耦合池。
所述的第二段好氧泥膜耦合池的悬浮填料呈涡轮往复循环流化运动；所述的第二段好氧泥膜耦合池为多级好氧区，所述级数为2～5级；所述的悬浮填料可采用APG填料或MBBR填料。
所述的高速离子气浮沉淀耦合一体机，包括混合池、絮凝池、浮选沉淀耦合池、清水池组成；浮选沉淀耦合池包括离子气泡发生器、斜板、表面刮渣机、污泥斗、收集渣槽、污泥回流泵；所述污泥斗底部分别通过剩余污泥管道和回流泵、回流管道相连接；所述表面刮渣机出渣口与收集渣槽连接，收集渣槽出口通过出渣管道与污泥脱水系统连接。
所述的一体化曝气生物滤池本体还包括配水室、布水系统、承托层、生物滤料层、清水区、出水渠、曝气系统、降水位系统、反冲洗系统；一体化曝气生物滤池为集装箱形的长方体结构，单台处理量为1000～5000m3/d。
所述的生物滤料层为黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒。
所述的反冲洗系统为采用降水位反冲洗方法的反冲洗系统，反冲洗原水采用清水池内的污水作为反洗原水，反洗出水排入二号中间水箱中；所述的反冲洗系统出水及污泥处理系统的脱泥滤液通过二号中间水箱集中收集后再进入高速离子气浮沉淀耦合一体机进行处理。
所述的一种黑臭水体的成套处理系统的处理规模为1000～50000m3/d。
所述的一体化泥膜耦合脱氮除磷设备、高速离子气浮沉淀耦合一体机、一体化曝气生物滤池的每一种单体处理设备可通过并联方式进行组合，提高处理规模。
所述的第一段缺氧泥膜耦合池、第二段好氧泥膜耦合池、第三段缺氧泥膜耦合池、沉淀池可按照分区形式分别设置于不同的一体化泥膜耦合脱氮除磷设备内，并串联组合使用。
一种黑臭水体的成套处理系统的处理方法，包括以下步骤：
(1)第一级：将待处理黑臭水体用一号提升泵提升至细格栅进行预处理，拦截并去除水体中的纤维状物质、颗粒状杂物等；
(2)第二级：细格栅处理后的出水流入一体化泥膜耦合脱氮除磷设备；采用气提泥水回流系统将沉淀区的沉淀泥水提升至第一段缺氧泥膜耦合池进水端，与细格栅预处理出水一起混合后进入一体化泥膜耦合脱氮除磷设备的第一段缺氧泥膜耦合池，第一段缺氧泥膜耦合池的溶解氧为1.0mg/L以下；第一段缺氧泥膜耦合池中的反硝化微生物利用原水中的可降解有机物碳源、气提回流泥水中的硝态氮进行反硝化，消耗降解部分COD和BOD，并产生碱度，其中气提泥水回流比为10％～100％；污水进入多级第二段好氧泥膜耦合池后，第二段好氧泥膜耦合池的悬浮填料和曝气气泡呈涡轮往复循环流化运动，第二段好氧泥膜耦合池溶解氧为2.0～4.0mg/L，好氧除碳菌、硝化菌、同步硝化反硝化菌、好氧吸磷菌在不同的分级好氧区内的悬浮填料上，呈优势菌群分布，悬浮填料及悬浮活性污泥上的好氧异养菌对对剩余COD、BOD进一步降解，同时悬浮填料上生物膜利用硝化作用降解大量氨氮，通过同步硝化反硝化作用去除部分总氮，好氧吸磷菌进行吸磷，出水进入第三段缺氧泥膜耦合池；第三段缺氧泥膜耦合池中的反硝化微生物利用污中的可降解有机物碳源、气提回流泥水中的硝态氮进行反硝化，消耗降解部分COD和BOD，并产生碱度，同时反硝化聚磷菌利用硝酸盐作为电子供体，进行反硝化聚磷作用，出水经沉淀池进行泥水分离，沉淀的泥水则通过气提泥水回流系统回流到第一段缺氧泥膜耦合池，部分含磷剩余污泥外排至污泥处理系统进行处理。通过控制反应停留时间和溶解氧参数等，以保证该设备的关键出水效果：去除60％～90％总进水的COD并使出水COD＜60mg/L，完成有机氮的氨化作用过程；并去除水体中40％～80％总进水的氨氮并使出水氨氮＜20mg/L；
(3)第三级：一体化泥膜耦合脱氮除磷设备的出水和二号中间水箱内污水进入高速离子气浮沉淀耦合一体机，污水经混合池与混凝药剂混合，经高速搅拌反应3～4min后流入絮凝慢速搅拌2～5分钟，反应絮体聚合为大的矾花，污水中的矾花经离子气泡发生器上方，被直径2～9um气泡浮出水面并被表面刮渣机收集至收集渣槽并外排至脱泥系统进行处理；比重较大且未被浮选水面的物质，再通过设备底部斜板沉淀进行泥水分离，收集的污泥至污泥斗，部分作剩余污泥外排至脱泥系统进行处理，部分作为回流污泥；分离澄清后的出水至清水区，外排至下一级处理单元。达到去除水体中的大部分总磷(TP)、悬浮物(SS)、胶体及有机污染物，提升水体透明度；保证该设备的关键出水效果：去除30％～80％总进水的COD并使出水COD＜50mg/L，并去除水体中90～95％进水的总磷并使出水TP＜0.5mg/L，SS＜10mg/L。
(4)第四级：经高速离子气浮沉淀耦合一体机处理后的出水流入一号中间水箱，并经二号提升泵提升至一体化曝气生物滤池进行生物好氧物好氧除碳、硝化、化学除磷处理处理，水力停留时间为40～80min，溶解氧为4.0～6.0mg/L；在好氧的条件下，生物膜中的异养菌将水体中残留的COD去除；黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒表面上附着生物膜中的硝化菌通过硝化作用完成氨氮的去除；黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒在微环境中发生无机磷的化学反应并固化在填料表面，形成磷酸铁或羟基铃酸钙固体，达到同步化学除磷的目的；经一体化曝气生物滤池处理后，水体中的溶解氧得到大幅提升提升；达标后排放至一体化清水池，清水池内部分出水作为达标水外排，部分出水作为反冲洗原水；以保证该设备的关键出水效果：COD＜30mg/L，氨氮＜1.0mg/L，TP＜0.3mg/L，DO＞4mg/L，SS＜10mg/L；
(5)一体化曝气生物滤池经运行24～72h后，采用降水位反冲洗法进行反洗，降水位反冲洗方法：降水位、气洗、气水联合反洗、水漂洗时间分别为0.3～1.5min、0.8～2.5min、0.8～2.5min、3.0～9.0min；气洗强度、水漂洗强度依次为12～25L/m2·s、4～6L/m2·s；
(6)降水位反冲洗系统出水及污泥处理系统的脱泥滤液通过二号中间水箱集中收集后再提升至一体化泥膜耦合脱氮除磷设备进行处理；污泥处理系统处理后的泥饼含水率＜80％，泥饼并进行外运处置。
所述的黑臭水体的成套处理的处理方法，其特征在于：所述的黑臭水体包括断头浜内污水、泵站内污水、排洪沟溢流前池污水、黑臭水体、初期污染雨水以及河道、湖泊、池塘、景观污染水体。
附图说明
图1：一种黑臭水体的成套处理结构及工艺流程示意图。
其中：0-待处理黑臭水体；1一号提升泵；2细格栅；3一体化泥膜耦合脱氮除磷设备，3-1第一段缺氧泥膜耦合池，3-2第二段好氧泥膜耦合池(3-2-1一级好氧泥膜耦合区，3-2-1二级好氧泥膜耦合区)，3-3第三段好氧泥膜耦合池，3-4沉淀池，3-5气提泥水回流系统，3-6悬浮填料，3-7悬浮活性污泥；4高速离子气浮一体机，4-1混合单元，4-2絮凝单元，4-3浮选沉淀耦合池(4-3-1离子气泡发生器，4-3-2斜板，4-3-3表面刮渣机，4-3-4泥斗，4-3-5收集渣槽)，4-4清水池，4-5污泥回流泵；5一号中间水箱；6二号提升泵；7一体化曝气生物滤池；8一体化清水池；9污泥处理系统；10二号中间水箱；11达标出水；w(包括w1、w2、w3、w4、w5、w6、w7)污水进出水管，F1反洗进水管，F2反洗出水管，F3脱泥系统滤液进水管，F4脱泥系统滤液出水管；H1污泥回流管，H2收集渣槽出泥管，H3剩余污泥出泥管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
一种黑臭水体的成套处理系统，由一号提升泵1、细格栅2、一体化泥膜耦合脱氮除磷设备3、高速离子气浮沉淀耦合一体机4、一号中间水箱5、二号提升泵6、一体化曝气生物滤池7、一体化清水池串联8组成，所述的黑臭水体的成套处理系统还包括污泥处理系统9、滤池反冲洗系统；其特征在于：所述一号提升1泵通过污水进水管w1管道与细格栅2进口相连接，细格栅2出口通过w2管道与一体化泥膜耦合脱氮除磷设备3进口连接；所述一体化泥膜耦合脱氮除磷设备3出水口通过w3管道与高速离子气浮沉淀耦合一体机4进水口连接；所述的高速离子气浮沉淀耦合一体机4出水口通过w4管道进入一号中间水箱5；所述的二号提升泵6进、出管口w5管道分别与一号中间水箱5、一体化曝气生物滤池7连接，所述一体化曝气生物滤池7出口管w6管道接入一体化清水池8，并通过w7管道外排。
所述的一体化泥膜耦合脱氮除磷设备3还包括有第一段缺氧泥膜耦合池3-1、第二段好氧泥膜耦合池3-2、第三段缺氧泥膜耦合池3-3、沉淀池3-4、悬浮填料3-6、悬浮状活性污泥3-7、气提泥水回流系统3-5；所述的一体化泥膜耦合脱氮除磷设备3处理量为200～1000m3/d；悬浮填料填3-6充比为5～45％；污泥浓度3-7为1000～4000mg/L，总停留时间为3h～10h，第一段缺氧泥膜耦合池3-1、第二段好氧泥膜耦合池3-2、第三段缺氧泥膜耦合池3-3停留时间分别不低于0.2h、2.6h、0.2h；所述的气提泥水回流系统3-5将沉淀池3-4沉淀的泥水回流至第一段缺氧泥膜耦合池3-1进水端，并与细格栅1出水一起混合后进入第一段缺氧泥膜耦合池3-1；所述的气提泥水回流系统3-5将沉淀池3-4沉淀的泥水回流至第一段缺氧泥膜耦合池3-1进水端，并与细格栅1出水一起混合后进入第一段缺氧泥膜耦合池3-1。
所述的第二段好氧泥膜耦合池3-2的悬浮填料3-6和悬浮活性污泥3-7呈涡轮往复循环流化运动；所述的第二段好氧泥膜耦合池3-3为多级好氧区(3-2-1一级好氧泥膜耦合区，3-2-1二级好氧泥膜耦合区)，所述级数为2～5级；所述的悬浮填料3-6可采用APG填料或MBBR填料。
所述的高速离子气浮沉淀耦合一体机4，包括混合池4-1、絮凝池4-2、浮选沉淀耦合池4-3、清水池4-4组成；浮选沉淀耦合池4-3包括离子气泡发生器4-3-1、斜板4-3-2、表面刮渣机4-3-3、污泥斗4-3-4、收集渣槽4-3-5、污泥回流泵4-5；所述污泥斗4-3-4底部分别通过剩余污泥管道H3和回流泵4-5、回流管道H1相连接；所述表面刮渣机4-3-3出渣口与收集渣槽4-3-5连接，收集渣槽4-3-5出口通过出渣管道H2与污泥脱水系统9连接。
所述的一体化曝气生物滤池7本体还包括配水室7-1、布水系统7-2、承托层7-3、生物滤料层7-4、清水区7-5、出水渠7-6、曝气系统、降水位系统、反冲洗系统；一体化曝气生物滤池7为集装箱形的长方体结构，单台处理量为1000～5000m3/d。
所述的生物滤料层7-4为黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒。
所述的反冲洗系统采用降水位反冲洗方法，反冲洗原水采用一体化清水池8内的污水作为反洗原水，反洗出水通过F2管道排入二号中间水箱10中；所述的反冲洗系统出水F2及污泥处理系统的脱泥滤液H3通过二号中间水箱10集中收集后再进入至高速离子气浮沉淀耦合一体机4进行处理。
所述的污泥处理系统9产生的脱泥滤液通过F3管道流入二号中间水箱10，污泥处理系统9形成的泥饼进行外运处置。
所述的一种黑臭水体的成套处理的处理规模为1000～50000m3/d。
所述的一体化泥膜耦合脱氮除磷设备3、高速离子气浮沉淀耦合一体机4、一体化曝气生物滤池7的每一种单体处理设备可通过并联方式进行组合，提高处理规模。
所述一体化泥膜耦合脱氮除磷设备3的第一段缺氧泥膜耦合池3-1、第二段好氧泥膜耦合池3-2、第三段缺氧泥膜耦合池3-3、沉淀池3-4可按照分区形式分别设置于不同的一体化设备内，并串联组合使用。
11、一种黑臭水体的成套处理系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)第一级：将待处理黑臭水体0用一号提升泵1提升至细格栅2进行预处理，拦截并去除水体中的纤维状物质、颗粒状杂物等；
(2)第二级：细格栅2处理后的出水流入一体化涡轮循环往复污水处理3设备；采用气提泥水回流系统3-4将沉淀区3-3的沉淀泥水提升至第一段缺氧泥膜耦合池3-1进水端，与细格栅2预处理出水一起混合后进入一体化泥膜耦合脱氮除磷设备3的第一段缺氧泥膜耦合池3-1，第一段缺氧泥膜耦合池3-1的溶解氧为1.0mg/L以下；第一段缺氧泥膜耦合池3-1中的反硝化微生物利用原水中的可降解有机物碳源、气提回流泥水中的硝态氮进行反硝化，消耗降解部分COD和BOD，并产生碱度，其中气提泥水回流比为10％～100％；污水进入多级第二段好氧泥膜耦合池3-2后，第二段好氧泥膜耦合池3-2的悬浮填料3-6、悬浮污泥3-7和曝气气泡呈涡轮往复循环流化运动，第二段好氧泥膜耦合池3-2溶解氧为2.0～4.0mg/L，好氧除碳菌、硝化菌、同步硝化反硝化菌、好氧吸磷菌在不同的分级好氧区内的悬浮填料3-6上，呈优势菌群分布，悬浮填料3-6及悬浮活性污泥3-7上的好氧异养菌对对剩余COD、BOD进一步降解，同时悬浮填料3-6上生物膜和悬浮活性污泥利用硝化作用降解大量氨氮，通过同步硝化反硝化作用去除部分总氮，好氧吸磷菌进行吸磷，出水进入第三段缺氧泥膜耦合池3-3；第三段缺氧泥膜耦合池3-3中的反硝化微生物利用污中的可降解有机物碳源、气提回流泥水中的硝态氮进行反硝化，消耗降解部分COD和BOD，并产生碱度，同时反硝化聚磷菌利用硝酸盐作为电子供体，进行反硝化聚磷作用，出水经沉淀池3-4进行泥水分离，沉淀的泥水则通过气提泥水回流系统3-5回流到第一段缺氧泥膜耦合池3-1，部分含磷剩余污泥通过H4管外排至污泥处理系统9进行处理。通过控制反应停留时间和溶解氧参数等，以保证该设备的关键出水效果：去除60％～90％总进水的COD并使出水COD＜60mg/L，完成有机氮的氨化作用过程；并去除水体中40％～80％总进水的氨氮并使出水氨氮＜20mg/L；
(3)第三级：一体化泥膜耦合脱氮除磷设备3的出水和二号中间水箱内污水进入高速离子气浮沉淀耦合一体机4，污水经混合池4-1与混凝药剂混合，经高速搅拌反应3～4min后流入絮凝池4-2慢速搅拌2～5min，反应絮体聚合为大的矾花，污水中的矾花经离子气泡发生器4-3-1上方，被直径2～9um气泡浮出水面并被表面刮渣机4-3-3收集至收集渣槽4-3-5并外排至脱泥系统9进行处理；比重较大且未被浮选水面的物质，再通过设备底部斜板4-4-2沉淀进行泥水分离，收集的污泥至污泥斗4-3-4，部分通过H3管道作剩余污泥外排至脱泥系统9进行处理，部分通过污泥回流泵4-5和污泥回流管H1回流至4-1混合池或4-2絮凝池；分离澄清后的出水至清水池4-3-5，外排至下一级处理单元5。以达到去除水体中的大部分总磷(TP)、悬浮物(SS)、胶体及有机污染物，提升水体透明度；保证该设备的关键出水效果：去除30％～80％总进水的COD并使出水COD＜50mg/L，并去除水体中90～95％进水的总磷并使出水TP＜0.5mg/L，SS＜10mg/L。
(4)第四级：经高速离子气浮沉淀耦合一体机4处理后的出水流入一号中间水箱5，并经二号提升泵6提升至一体化曝气生物滤池7进行生物好氧除碳、硝化、化学除磷处理，水力停留时间为40～80min，溶解氧为4.0～6.0mg/L；在好氧的条件下，生物膜中的异养菌将水体中残留的COD去除；黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒7-4表面上附着生物膜中的硝化菌通过硝化作用完成氨氮的去除；黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒7-4在微环境中发生无机磷的化学反应并固化在填料表面，形成磷酸铁或羟基铃酸钙固体，达到同步除磷的目的；经一体化曝气生物滤池7处理后，水体中的溶解氧得到大幅提升提升；达标后排放至一体化清水池8，一体化清水池8内部分出水作为达标水11外排，部分出水作为反冲洗原水，并通过F1管进水；以保证该设备的高浓度进水(COD和氨氮)和低温时，关键出水效果：COD＜30mg/L，氨氮＜1.0mg/L，TP＜0.3mg/L，DO＞4mg/L，SS＜10mg/L，出水可达《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》地表准IV类水标准。
(5)一体化曝气生物滤池7经运行24～72h后，采用降水位反冲洗法进行反洗，降水位反冲洗方法：降水位、气洗、气水联合反洗、水漂洗时间分别为0.3～1.5min、0.8～2.5min、0.8～2.5min、3.0～9.0min；气洗强度、水漂洗强度依次为12～25L/m2·s、4～6L/m2·s。
(6)降水位反冲洗系统出水通过F5管及污泥处理系统的脱泥滤液通过F3管进入二号中间水箱10，集中收集后进入一体化泥膜耦合脱氮除磷设备3进行处理；污泥处理系统9处理后的泥饼含水率＜80％，泥饼并进行外运处置。
所述的黑臭水体0包括断头浜内污水、泵站内污水、排洪沟溢流前池污水、黑臭水体、初期污染雨水以及河道、湖泊、池塘、景观污染水体。
整个系统将第一级物理预处理、第二级生物处理、第三级磁混凝处理、第四级曝气生物滤池的各级物化、生化处理工艺很好的结合，系统各单元的精心合理设计及其相互组合，保证了系统不受高浓度(COD和氨氮)进水的波动影响，保证了系统的碱度充足性(无需额外投机碱)，利用反硝化聚磷菌除磷减少化学加药除磷药剂量，且能保证低温环境的系统出水温度达标，提升并保证了高浓度进水水质和低温环境条件下的曝气生物滤池的反洗后恢复效果好和较短时间恢复期，使系统出水可达《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》地表准IV类水标准(COD＜30mg/L，氨氮＜1.0mg/L，TP＜0.3mg/L，DO＞4mg/L，SS＜10mg/L，)；具有抗冲击负荷能力强、系统稳定性强；脱氮效果优异；设备投资省、运行费用低等优势，可明显改善恢复水体以实现生态补水。符合节能环保的要求，很好地实现了社会效益、经济效益和环境效益的最佳统一。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (12)

1.一种黑臭水体的成套处理系统，由一号提升泵、细格栅、一体化泥膜耦合脱氮除磷设备、高速离子气浮沉淀耦合一体机、一号中间水箱、二号提升泵、一体化曝气生物滤池、一体化清水池串联组成，所述的黑臭水体的成套处理系统还包括污泥处理系统、滤池反冲洗系统；其特征在于：所述一号提升泵通过污水进水管与细格栅进口相连接，细格栅出口与一体化泥膜耦合脱氮除磷设备进口连接；所述一体化泥膜耦合脱氮除磷设备出水口通过污水进水管与高速离子气浮沉淀耦合一体机进水口连接；所述的高速离子气浮沉淀耦合一体机出水口通过污水进水管进入一号中间水箱；所述的二号提升泵进、出管口分别与一号中间水箱、一体化曝气生物滤池连接，所述一体化曝气生物滤池出口管接入一体化清水池并外排。
2.如权利要求1所述的黑臭水体的成套处理系统，其特征在于：所述的一体化泥膜耦合脱氮除磷设备还包括有第一段缺氧泥膜耦合池、第二段好氧泥膜耦合池、第三段缺氧泥膜耦合池、沉淀池、悬浮填料、悬浮状活性污泥、气提泥水回流系统；所述的一体化泥膜耦合脱氮除磷设备处理量为200～1000m3/d；悬浮填料填充比为5～45％；污泥浓度为1000～4000mg/L，总停留时间为3h～10h，第一段缺氧泥膜耦合池、第二段好氧泥膜耦合池、第三段缺氧泥膜耦合池停留时间分别不低于0.2h、2.6h、0.2h；所述的气提泥水回流系统将沉淀池沉淀的泥水回流至第一段缺氧泥膜耦合池进水端，并与细格栅出水一起混合后进入第一段缺氧泥膜耦合池。
3.如权利要求2所述的黑臭水体的成套处理系统，其特征在于：所述的第二段好氧泥膜耦合池的悬浮填料呈涡轮往复循环流化运动；所述的第二段好氧泥膜耦合池为多级好氧区，所述级数为2～5级；所述的悬浮填料可采用APG填料或MBBR填料。
4.如权利要求1所述的黑臭水体的成套处理系统，其特征在于：所述的高速离子气浮沉淀耦合一体机，包括混合池、絮凝池、浮选沉淀耦合池、清水池组成；浮选沉淀耦合池包括离子气泡发生器、斜板、表面刮渣机、污泥斗、收集渣槽、污泥回流泵；所述污泥斗底部分别通过剩余污泥管道和回流泵、回流管道相连接；所述表面刮渣机出渣口与收集渣槽连接，收集渣槽出口通过出渣管道与污泥脱水系统连接。
5.如权利要求1所述的黑臭水体的成套处理系统，其特征在于：所述的一体化曝气生物滤池本体还包括配水室、布水系统、承托层、生物滤料层、清水区、出水渠、曝气系统、降水位系统、反冲洗系统；一体化曝气生物滤池为集装箱形的长方体结构，单台处理量为1000～5000m3/d。
6.如权利要求6所述的黑臭水体的成套处理系统，其特征在于：所述的生物滤料层为黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒。
7.如权利要求6所述的黑臭水体的成套处理系统，其特征在于：所述的反冲洗系统为采用降水位反冲洗方法的反冲洗系统，反冲洗原水采用清水池内的污水作为反洗原水，反洗出水排入二号中间水箱中；所述的反冲洗系统出水及污泥处理系统的脱泥滤液通过二号中间水箱集中收集后再进入高速离子气浮沉淀耦合一体机进行处理。
8.如权利要求1所述的黑臭水体的成套处理系统，其特征在于：所述的一种黑臭水体的成套处理系统的处理规模为1000～50000m3/d。
9.如权利要求1所述的黑臭水体的成套处理系统，其特征在于：所述的一体化泥膜耦合脱氮除磷设备、高速离子气浮沉淀耦合一体机、一体化曝气生物滤池的每一种单体处理设备可通过并联方式进行组合，提高处理规模。
10.如权利要求2所述的黑臭水体的成套处理系统，其特征在于：所述的第一段缺氧泥膜耦合池、第二段好氧泥膜耦合池、第三段缺氧泥膜耦合池、沉淀池可按照分区形式分别设置于不同的一体化泥膜耦合脱氮除磷设备内，并串联组合使用。
11.一种黑臭水体的成套处理系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)第一级：将待处理黑臭水体用一号提升泵提升至细格栅进行预处理，拦截并去除水体中的纤维状物质、颗粒状杂物等；
(2)第二级：细格栅处理后的出水流入一体化泥膜耦合脱氮除磷设备；采用气提泥水回流系统将沉淀区的沉淀泥水提升至第一段缺氧泥膜耦合池进水端，与细格栅预处理出水一起混合后进入一体化泥膜耦合脱氮除磷设备的第一段缺氧泥膜耦合池，第一段缺氧泥膜耦合池的溶解氧为1.0mg/L以下；第一段缺氧泥膜耦合池中的反硝化微生物利用原水中的可降解有机物碳源、气提回流泥水中的硝态氮进行反硝化，消耗降解部分COD和BOD，并产生碱度，其中气提泥水回流比为10％～100％；污水进入多级第二段好氧泥膜耦合池后，第二段好氧泥膜耦合池的悬浮填料和曝气气泡呈涡轮往复循环流化运动，第二段好氧泥膜耦合池溶解氧为2.0～4.0mg/L，好氧除碳菌、硝化菌、同步硝化反硝化菌、好氧吸磷菌在不同的分级好氧区内的悬浮填料上，呈优势菌群分布，悬浮填料及悬浮活性污泥上的好氧异养菌对对剩余COD、BOD进一步降解，同时悬浮填料上生物膜利用硝化作用降解大量氨氮，通过同步硝化反硝化作用去除部分总氮，好氧吸磷菌进行吸磷，出水进入第三段缺氧泥膜耦合池；第三段缺氧泥膜耦合池中的反硝化微生物利用污中的可降解有机物碳源、气提回流泥水中的硝态氮进行反硝化，消耗降解部分COD和BOD，并产生碱度，同时反硝化聚磷菌利用硝酸盐作为电子供体，进行反硝化聚磷作用，出水经沉淀池进行泥水分离，沉淀的泥水则通过气提泥水回流系统回流到第一段缺氧泥膜耦合池，部分含磷剩余污泥外排至污泥处理系统进行处理。通过控制反应停留时间和溶解氧参数等，以保证该设备的关键出水效果：去除60％～90％总进水的COD并使出水COD＜60mg/L，完成有机氮的氨化作用过程；并去除水体中40％～80％总进水的氨氮并使出水氨氮＜20mg/L；
(3)第三级：一体化泥膜耦合脱氮除磷设备的出水和二号中间水箱内污水进入高速离子气浮沉淀耦合一体机，污水经混合池与混凝药剂混合，经高速搅拌反应3～4min后流入絮凝慢速搅拌2～5分钟，反应絮体聚合为大的矾花，污水中的矾花经离子气泡发生器上方，被直径2～9um气泡浮出水面并被表面刮渣机收集至收集渣槽并外排至脱泥系统进行处理；比重较大且未被浮选水面的物质，再通过设备底部斜板沉淀进行泥水分离，收集的污泥至污泥斗，部分作剩余污泥外排至脱泥系统进行处理，部分作为回流污泥；分离澄清后的出水至清水区，外排至下一级处理单元。达到去除水体中的大部分总磷(TP)、悬浮物(SS)、胶体及有机污染物，提升水体透明度；保证该设备的关键出水效果：去除30％～80％总进水的COD并使出水COD＜50mg/L，并去除水体中90～95％进水的总磷并使出水TP＜0.5mg/L，SS＜10mg/L；
(4)第四级：经高速离子气浮沉淀耦合一体机处理后的出水流入一号中间水箱，并经二号提升泵提升至一体化曝气生物滤池进行生物好氧物好氧除碳、硝化、化学除磷处理处理，水力停留时间为40～80min，溶解氧为4.0～6.0mg/L；在好氧的条件下，生物膜中的异养菌将水体中残留的COD去除；黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒表面上附着生物膜中的硝化菌通过硝化作用完成氨氮的去除；黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒在微环境中发生无机磷的化学反应并固化在填料表面，形成磷酸铁或羟基铃酸钙固体，达到同步化学除磷的目的；经一体化曝气生物滤池处理后，水体中的溶解氧得到大幅提升提升；达标后排放至一体化清水池，清水池内部分出水作为达标水外排，部分出水作为反冲洗原水；以保证该设备的关键出水效果：COD＜30mg/L，氨氮＜1.0mg/L，TP＜0.3mg/L，DO＞4mg/L，SS＜10mg/L；
(5)一体化曝气生物滤池经运行24～72h后，采用降水位反冲洗法进行反洗，降水位反冲洗方法：降水位、气洗、气水联合反洗、水漂洗时间分别为0.3～1.5min、0.8～2.5min、0.8～2.5min、3.0～9.0min；气洗强度、水漂洗强度依次为12～25L/m2·s、4～6L/m2·s；
(6)降水位反冲洗系统出水及污泥处理系统的脱泥滤液通过二号中间水箱集中收集后再提升至一体化泥膜耦合脱氮除磷设备进行处理；污泥处理系统处理后的泥饼含水率＜80％，泥饼并进行外运处置。
12.如权利要求11所述的黑臭水体的成套处理系统的处理方法，其特征在于：所述的黑臭水体包括断头浜内污水、泵站内污水、排洪沟溢流前池污水、黑臭水体、初期污染雨水以及河道、湖泊、池塘、景观污染水体。
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