CN110156270A - 源分离尿液氮磷回收与水回用系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及源分离尿液氮磷回收与水回用系统及其运行方法，系统包括依次连通的源分离卫生器具、水解酸化池、多级活性炭吸附柱和粉末活性炭强化膜生物反应器；粉末活性炭强化膜生物反应器分前后两区，前区为厌氧和好氧反应池，后区内设置有柔性陶瓷膜组件。通过本发明的实施，源分离尿液经水解酸化除臭后，通过改性活性炭吸附氮磷营养物，吸附饱和的活性炭可用于肥料和土壤改良剂；吸附后尿液通过粉末活性炭强化膜生物反应器深度处理，实现尿液达标排放，同时可实现尿液氮磷回收与水回用。

Description

源分离尿液氮磷回收与水回用系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种源分离尿液氮磷回收与水回用系统及其运行方法。

背景技术

研究表明，每人每天平均排尿量为1.5L，仅占人均生活污水排放量不到2%，但却贡献了生活污水中90%的氮、50%的磷和10%的COD。传统的排水体系中，粪便污水和其它污水进行混合，导致更多的耗水量，且水体中的病原体和微污染物物质具有潜在的扩散可能性。因此，从源头上将尿液分离收集可大大降低生活污水中的污染负荷，减轻末端污水处理厂污染物处理的难度，降低污染物排放污染水体的风险。

源分离技术可以实现生活污水的再生以及就地利用，且大大降低了冲洗水的消耗和总的污水排放量。另外，对源分离尿液进行营养物质的回收，经过适当的处理和处置，污水中的营养物质可以回收，作为肥料返还于农田和菜地，实现营养物质的闭合循环。实现废物利用更为彻底，降低处理成本并产生经济效益，保护资源环境。目前，尿液的资源化途径主要是腐熟后用作肥料，但是该方法没有很好的做到资源回收。因此，亟待开发一种协同降解尿液中有机污染物并高效回收氮磷的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种源分离尿液氮磷回收与水回用系统及其运行方法，实现尿液处理满足标准排放。

本发明所采用的技术方案为：

源分离尿液氮磷回收与水回用系统，其特征在于：

包括依次连通的源分离卫生器具、水解酸化池、多级活性炭吸附柱和粉末活性炭强化膜生物反应器；

粉末活性炭强化膜生物反应器分前后两区，前区为厌氧和好氧反应池，后区内设置有柔性陶瓷膜组件。

柔性陶瓷膜组件上部为出水端，下部输入粉末活性炭。

柔性陶瓷膜组件下方设置有曝气装置。

如所述的源分离尿液氮磷回收与水回用系统的运行方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤1：尿液通过源分离卫生器具汇入水解酸化池，尿液中的尿素转化为氨氮，尿液pH由碱性转化为中性或偏酸性；

步骤2：尿液由水解酸化池汇入多级活性炭吸附柱，通过改性活性炭的吸附作用，吸附去除尿液中的氨氮、磷和部分有机物；

步骤3：通过多级活性炭吸附柱的尿液通过粉末活性炭强化膜生物反应器进行深度处理；粉末活性炭强化膜生物反应器采用柔性陶瓷膜组件，曝气装置在膜组件下部，出水端在膜组件上部，投加粉末活性炭。

尿液在水解酸化池2中停留1天。

粉末活性炭强化膜生物反应器停留时间为8h，其中厌氧池停留时间为3h，好氧池停留时间为5h。

好氧池出水一部分经回流泵回流至厌氧池，回流量为处理水量的2-4倍。

本发明具有以下优点：

通过本发明的实施，源分离尿液经水解酸化除臭后，通过改性活性炭吸附氮磷营养物，吸附饱和的活性炭可用于肥料和土壤改良剂。吸附后尿液仍残存一定氮磷和有机物，通过粉末活性炭强化膜生物反应器，实现尿液处理满足《北京市城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB11/307-2013）A排放限值，可用于冲厕或灌溉，实现了尿液氮磷回收与水回用。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图中：源分离卫生器具1；水解酸化池2；多级活性炭吸附柱3；粉末活性炭强化膜生物反应器4；厌氧和好氧反应池5；粉末活性炭6；柔性陶瓷膜组件7、曝气装置8。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及一种源分离尿液氮磷回收与水回用系统，包括依次连通的源分离卫生器具1、水解酸化池2、多级活性炭吸附柱3和粉末活性炭强化膜生物反应器4。粉末活性炭强化膜生物反应器4分前后两区，前区为厌氧和好氧反应池5，后区内设置有柔性陶瓷膜组件7。柔性陶瓷膜组件7上部为出水端，下部输入粉末活性炭6。柔性陶瓷膜组件7下方设置有曝气装置8。

源分离卫生器具1用于对排泄物进行源头分离并分别收集粪便和尿液，该源分离卫生器具1具有两个储存口，前端为尿液储存口，后端为粪便储存口。

水解酸化池2作为尿液的均质、水解场所，起到调节尿液pH，将尿液中尿素转化为氨的作用。源分离卫生器具1通过尿液储存口连接水解酸化池2，水解酸化池2的内容物为源分离后的尿液，通过水解酸化作用将尿液中的尿素分解为氨氮。

多级活性炭吸附柱3通过化学改性主要吸附尿液中的磷和氨氮，同时吸附一部分的有机物，多级活性炭吸附柱3采用三级吸附柱串联，填入具有氮磷吸附能力的改性活性炭，实现尿液中磷和氨氮的吸附去除。

膜生物反应器与柔性陶瓷膜相结合，形成粉末活性炭强化膜生物反应器4，采用AO工艺，并投加一定量的活性炭，实现尿液氮、磷、有机物的深度去除。

系统为串联连接方式，通过各种管道、阀门及水泵连接。源分离卫生器具1和水解酸化池2通过第一注入泵连接，将尿液经第一注入泵输送至水解酸化池2。水解酸化池2和多级活性炭吸附柱3之间连接有第二注入泵，用于将水解酸化后的尿液注入到多级活性炭吸附柱3中；多级活性炭吸附柱为串联连接方式。多级活性炭吸附柱3与膜生物反应器之间连接有第三注入泵，用于将吸附后的尿液进行生物深度处理，膜生物反应器共分为两个部分，分别为厌氧池和好氧池。同时投加粉末活性炭，使生物系统更容易形成具有良好沉淀性能的颗粒状污泥，减少膜的污堵。

上述源分离尿液氮磷回收与水回用系统的运行方法，包括以下步骤：

步骤1：尿液通过源分离卫生器具1汇入水解酸化池2，尿液中的尿素转化为氨氮，尿液pH由碱性转化为中性或偏酸性；

步骤2：尿液由水解酸化池2汇入多级活性炭吸附柱3，通过改性活性炭的吸附作用，吸附去除尿液中的氨氮、磷和部分有机物；

步骤3：通过多级活性炭吸附柱3的尿液中仍含有较低浓度的氮、磷和有机物，尿液通过粉末活性炭强化膜生物反应器4进行深度处理；粉末活性炭强化膜生物反应器4采用柔性陶瓷膜组件7，曝气装置8在膜组件下部，出水端在膜组件上部，投加粉末活性炭6，可提高反应器中的污泥量，减少生化系统所需的容积，提高系统的脱氮除磷能力。

尿液在水解酸化池2中停留1天，可将尿液pH降至5左右，尿液中尿素基本全部转化为氨氮。尿液通过多级活性炭吸附柱3可去除80%氨氮，95%的磷和60%的COD。粉末活性炭强化膜生物反应器4停留时间为8h，其中厌氧池停留时间为3h，好氧池停留时间为5h。好氧池出水一部分经回流泵回流至厌氧池，回流量为处理水量的2-4倍，其作用是将好氧池产生的硝态氮再进入厌氧池进行反硝化进一步脱除。另一部分出水用于冲厕或草地灌溉。出水水质满足《地表水环境质量标准》三类水质。

吸附饱和的多级活性炭吸附柱3可用于肥料或土壤改良材料，也可用于电容产电。尿液经过膜生物反应器处理后回用，可用于冲厕或灌溉。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.源分离尿液氮磷回收与水回用系统，其特征在于：

包括依次连通的源分离卫生器具（1）、水解酸化池（2）、多级活性炭吸附柱（3）和粉末活性炭强化膜生物反应器（4）；

粉末活性炭强化膜生物反应器（4）分前后两区，前区为厌氧和好氧反应池（5），后区内设置有柔性陶瓷膜组件（7）。

2.根据权利要求1所述的源分离尿液氮磷回收与水回用系统，其特征在于：

柔性陶瓷膜组件（7）上部为出水端，下部输入粉末活性炭（6）。

3.根据权利要求2所述的源分离尿液氮磷回收与水回用系统，其特征在于：

柔性陶瓷膜组件（7）下方设置有曝气装置（8）。

4.如权利要求3所述的源分离尿液氮磷回收与水回用系统的运行方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤1：尿液通过源分离卫生器具（1）汇入水解酸化池（2），尿液中的尿素转化为氨氮，尿液pH由碱性转化为中性或偏酸性；

步骤2：尿液由水解酸化池（2）汇入多级活性炭吸附柱（3），通过改性活性炭的吸附作用，吸附去除尿液中的氨氮、磷和部分有机物；

步骤3：通过多级活性炭吸附柱（3）的尿液通过粉末活性炭强化膜生物反应器（4）进行深度处理；粉末活性炭强化膜生物反应器（4）采用柔性陶瓷膜组件（7），曝气装置（8）在膜组件下部，出水端在膜组件上部，投加粉末活性炭（6）。

5.根据权利要求4所述的源分离尿液氮磷回收与水回用系统的运行方法，其特征在于：

尿液在水解酸化池2中停留1天。

6.根据权利要求5所述的源分离尿液氮磷回收与水回用系统的运行方法，其特征在于：

粉末活性炭强化膜生物反应器（4）停留时间为8h，其中厌氧池停留时间为3h，好氧池停留时间为5h。

7.根据权利要求6所述的源分离尿液氮磷回收与水回用系统的运行方法，其特征在于：

好氧池出水一部分经回流泵回流至厌氧池，回流量为处理水量的2-4倍。