CN110386736A - 一种污水处理用氮磷深度处理系统及其处理方法 - Google Patents

一种污水处理用氮磷深度处理系统及其处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水处理技术领域,特别涉及一种污水处理用氮磷深度处理系统,包括预处理系统、一级生物脱氮除磷系统及其二级深度脱氮除磷系统,预处理系统由依次通过管道相连的粗格栅滤池、细格栅滤池及其一级沉淀池组成,一级生物脱氮除磷系统由依次通过管道相连的厌氧池、缺氧池及其好氧池组成,二级深度脱氮除磷系统由依次通过管道相连的二级沉淀池、过滤池、消毒池、沸石过滤器、树脂过滤器及其混合沉淀池组成,本发明结合一级生物脱氮除磷系统和二级深度脱氮除磷系统,实现对污水中氮磷的深度处理,降低水体富营养化风险,同时应用新型材料和再生工艺实现氮磷的选择吸附和浓缩,对氮磷实现回收利用。

Description

一种污水处理用氮磷深度处理系统及其处理方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域,特别涉及一种污水处理用氮磷深度处理系统及其处理方法。
背景技术
现代生活污水中氮、磷等超标排放,可造成严重的水体污染。同时磷矿资源的日益减少是人类面临的严峻问题。实现氮磷等营养元素的深度处理以减少对环境的危害和回收利用氮磷实现可持续发展对人类社会意义重大。常见的大量生活污水的生物处理方法是利用微生物对氨氮进行硝化和反硝化使水体中的氮进入大气中。微生物除磷则通过微生物将水体中的磷富集后随底泥排出。生物处理方法成本低,但是各个环节需要严格的控制好氧厌氧条件且停留时间长,并随着外界环境变化微生物的活动受到影响,常常会有出水氨氮超标的情况发生,并且出水中仍存在过量磷的排放,且无法实现对氮磷的回收利用。
离子交换作为一种选择吸附技术在污水和水处理领域有着广泛的应用,其应用设备简单,但是普通树脂材料对磷并不具有选择吸附性。为了实现氮磷的深度处理和回收利用,本发明提供一种污水处理用氮磷深度处理系统及其处理方法,结合一级生物脱氮除磷系统和二级深度脱氮除磷系统,实现对污水中氮磷的深度处理,降低水体富营养化风险,同时应用新型材料和再生工艺实现氮磷的选择吸附和浓缩,对氮磷实现回收利用。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供以下技术方案:
一种污水处理用氮磷深度处理系统,包括预处理系统、一级生物脱氮除磷系统及其二级深度脱氮除磷系统,所述预处理系统由依次通过管道相连的粗格栅滤池、细格栅滤池及其一级沉淀池组成,所述一级生物脱氮除磷系统由依次通过管道相连的厌氧池、缺氧池及其好氧池组成,且缺氧池与好氧池之间设有硝态氮回流管,厌氧池内放置有生物球形填料,好氧池内放置有纤维弹性生物填料,且好氧池与外部的一曝气系统通过气管连通,一级沉淀池通过管道与厌氧池相连,所述二级深度脱氮除磷系统由依次通过管道相连的二级沉淀池、过滤池、消毒池、沸石过滤器、树脂过滤器及其混合沉淀池组成,且好氧池与二级沉淀池之间通过管道相连,所述厌氧池的上层与所述二级沉淀池的上层之间设有污泥回流管,且所述过滤池的下层和所述二级沉淀池的下层的侧端还设有污泥排放管道,树脂过滤器、沸石过滤器和混合沉淀池三者之间设有反洗再生液回流管。
优选的,所述过滤池内填充有砂石或者活性炭。
优选的,所述消毒池的池壁上安装有紫外线杀菌灯。
优选的,所述树脂过滤器中填充有复合纳米离子交换树脂。
一种污水处理用氮磷深度处理方法,按照以下步骤:
S1:将污水通入预处理系统,首先通入粗格栅过滤池,去除污水中的尺寸较大的悬浮物和漂浮物;然后再将污水从粗格栅过滤池通入细格栅过滤池,去除污水中的尺寸较小的悬浮物和漂浮物;之后再将污水从细格栅滤池通入一级沉淀池,去除污水中的大颗粒的且密度较大的不可溶的污染物质;
S2:将一级沉淀池中的污水通入一级生物脱氮除磷系统,首先污水从一级沉淀池通入厌氧池,并由外部的搅拌设备对厌氧池中的污水进行搅拌,使得污水和厌氧池中的污泥混合均匀,厌氧池中的聚磷菌种在无氧环境下转化易降解污水中的COD、VFA为PHB,部分含氮有机物在厌氧池内进行氨化反应形成硝态氮,且污水在厌氧池中停留时间为1-2h;
然后将厌氧池中的污水通入缺氧池,缺氧池中通入氧气,且污水中的溶解氧的浓度值小于0.5mg/L,且缺氧池中有反硝化细菌,部分有机物在反硝化细菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除;
之后将缺氧池中的污水通入好氧池,好氧池中通入氧气,且污水中的溶解氧的浓度值小于2.0mg/L,进行氨氮的硝化和磷的吸收,硝态氮通过硝态氮回流管回流至缺氧池中;
S3:将好氧池中的污水通入二级沉淀池,二级沉淀池进行污水中的污染物的沉淀,位于二级沉淀池上层的污泥通过污泥回流管道输送至厌氧池中,然后将二级沉淀池中的污水依次通入过滤池和消毒池,剩余污泥从污泥排放管道排出,并对污水进行杀菌消毒;
S4:将经过消毒的污水从消毒池中依次通入沸石过滤器和树脂过滤器,并向树脂过滤器中添加反洗再生液,反洗再生液通过反洗再生液回流管在树脂过滤器与沸石过滤器之间循环再生;
S5:将污水从树脂过滤器中通入混合沉淀池,并向混合沉淀池中加入Mgcl2溶液,静置2-5h,然后进行排放。
优选的,所述反洗再生液为Nacl溶液。
采用以上技术方案的有益效果是:本发明是一种污水处理用氮磷深度处理系统及其处理方法
1.一级生物脱氮除磷系统实现对无水中BOD和氮磷的初步处理,且运行简单,成本低。
2.采用比表面积较大的沸石过滤器,具有很高的反应速率,同时可以选择吸附氨根离子。
3.离子树脂过滤器填充复合纳米离子交换树脂,具有超大吸附容量并具有很高的反应速率,同时可以选择性吸附磷。
4.在对含氮磷污水中的氨氮及磷实现选择吸附及深度处理的同时,可以将富集的氨氮回收为高纯度的氮磷肥。
5.操作简单,可以根据水量通过调节材料的用量来适用于大中小型不同应用,设备集成一体化,并通过自动化控制实现可靠运行。
本发明提供一种污水处理用氮磷深度处理系统及其处理方法,结合一级生物脱氮除磷系统和二级深度脱氮除磷系统,实现对污水中氮磷的深度处理,降低水体富营养化风险,同时应用新型材料和再生工艺实现氮磷的选择吸附和浓缩,对氮磷实现回收利用。
附图说明
图1为本发明的原理框图;
图2为再生液的循环示意图;
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例,对本发明的具体实施例做进一步详细描述:
参照图1所示的一种污水处理用氮磷深度处理系统,包括预处理系统、一级生物脱氮除磷系统及其二级深度脱氮除磷系统,所述预处理系统由依次通过管道相连的粗格栅滤池、细格栅滤池及其一级沉淀池组成,所述一级生物脱氮除磷系统由依次通过管道相连的厌氧池、缺氧池及其好氧池组成,且缺氧池与好氧池之间设有硝态氮回流管,厌氧池内放置有生物球形填料,好氧池内放置有纤维弹性生物填料,且好氧池与外部的一曝气系统通过气管连通,一级沉淀池通过管道与厌氧池相连,所述二级深度脱氮除磷系统由依次通过管道相连的二级沉淀池、过滤池、消毒池、沸石过滤器、树脂过滤器及其混合沉淀池组成,且好氧池与二级沉淀池之间通过管道相连,所述厌氧池的上层与所述二级沉淀池的上层之间设有污泥回流管,且所述过滤池的下层和所述二级沉淀池的下层的侧端还设有污泥排放管道,树脂过滤器、沸石过滤器和混合沉淀池三者之间设有反洗再生液回流管。
在本实施例中,所述过滤池内填充有砂石或者活性炭。
在本实施例中,所述消毒池的池壁上安装有紫外线杀菌灯。
在本实施例中,所述树脂过滤器中填充有复合纳米离子交换树脂。
一种污水处理用氮磷深度处理方法,按照以下步骤:
S1:将污水通入预处理系统,首先通入粗格栅过滤池,去除污水中的尺寸较大的悬浮物和漂浮物;然后再将污水从粗格栅过滤池通入细格栅过滤池,去除污水中的尺寸较小的悬浮物和漂浮物;之后再将污水从细格栅滤池通入一级沉淀池,去除污水中的大颗粒的且密度较大的不可溶的污染物质,防止后续设备及其相关管道堵塞;
S2:将一级沉淀池中的污水通入一级生物脱氮除磷系统,首先污水从一级沉淀池通入厌氧池,并由外部的搅拌设备对厌氧池中的污水进行搅拌,使得污水和厌氧池中的污泥混合均匀,厌氧池中的聚磷菌种在无氧环境下释磷,并转化易降解污水中的COD、VFA为PHB,部分含氮有机物在厌氧池内进行氨化反应形成硝态氮,且污水在厌氧池中停留时间为1-2h;
然后将厌氧池中的污水通入缺氧池,缺氧池中通入氧气,且污水中的溶解氧的浓度值小于0.5mg/L,且缺氧池中有反硝化细菌,部分有机物在反硝化细菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除,缺氧池的首要功能是进行脱氮,硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器传输过来;
之后将缺氧池中的污水通入好氧池,好氧池中通入氧气,且污水中的溶解氧的浓度值小于2.0mg/L,进行氨氮的硝化和磷的吸收,硝态氮通过硝态氮回流管回流至缺氧池中;
S3:将好氧池中的污水通入二级沉淀池,二级沉淀池进行污水中的污染物的沉淀,位于二级沉淀池上层的污泥通过污泥回流管道输送至厌氧池中,然后将二级沉淀池中的污水依次通入过滤池和消毒池,剩余污泥从污泥排放管道排出,并对污水进行杀菌消毒;
S4:将经过消毒的污水从消毒池中依次通入沸石过滤器和树脂过滤器,并向树脂过滤器中添加反洗再生液,反洗再生液通过反洗再生液回流管在树脂过滤器与沸石过滤器之间循环再生,
S5:将污水从树脂过滤器中通入混合沉淀池,并向混合沉淀池中加入Mgcl2溶液,静置2-5h,然后进行排放。
在实际应用中,根据实际情况,也可对厌氧池或缺氧池、好氧池进行相应的参数改造,以进一步提高整个生化处理装置的污水处理效率。
在本实施例中,所述反洗再生液为Nacl溶液。
如图2所示,通过重力流或者是抽水泵将污水泵至沸石过滤器,污水自上而下流过沸石过滤器中的沸石进行氨氮的选择性吸附,并跟无害的钠离子进行交换,出水接着自下而上流入树脂过滤器由离子交换树脂进行磷的选择性吸附,离子交换材料饱和后可由5%的NaCl溶液进行再生,再生液首先经过离子交换树脂,磷酸根被氯离子替代而解吸附,接着再生液与沸石过滤器内的沸石接触,钠离子将替换被吸附的氨氮,氨氮和磷的高效吸附使得离子交换材料可以充分的被重复利用而不损失其吸附容量,混合了氨氮和磷的高浓度盐溶液进入混合沉淀池,通过添加氯化镁,可通过化学反应实现镁离子、铵根及磷酸根的共沉淀,形成纯度达99%的氮磷肥磷酸铵镁,而去除了氮磷的高浓度盐溶液则可回收利用进行下次再生使用,磷酸铵镁溶度积(Ksp,25℃)为2.5x10-13,极低的溶度积常数可以使磷酸铵镁快速有效的沉淀。
示例一
农村生活污水需要达标排放,并将富集的氨氮回收为高纯度的氮磷肥,以农村生活污水作为进水水源为例,进水NH3-N、TP和BOD5分别为8~44.7ppm、2~8.2ppm和9~20ppm,传统的处理方法A2O工艺处理设备(本发明中的一级生物脱氮除磷系统)出水氨氮的平均去除效率为42.9%,总磷的平均去除率67%,不同季节处理效率为:夏季>春季>冬季。且传统的处理方法无法回收氮磷重复利用。同样的水通过本发明的方案进行处理后,系统整体脱氮除磷效果提高,氨氮、总磷的去除率均可以达到90%以上,实现对污水中氮磷的深度处理,降低水体富营养化风险。离子交换材料饱和之后通过沸石过滤器和树脂过滤器再生实现76%以上的氮磷回收利用,节约资源。
示例二
城市生活污水是由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理,出水需要达到一级A排放标准,以城镇生活污水作为进水水源为例,进水NH3-N、TP和BOD5分别为6~27.3ppm、0.8~4.9ppm和10~25ppm,传统的处理方法,出水氨氮的平均去除效率为51.2%,总磷的平均去除率65%,BOD5的平均去除率为85%。废水中大部分有机物作为异样微生物的有机养分,最终被转化为微生物体及CO2、H2O。根据《城镇污水厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准,其排放指标如下表所示。
同样的水通过本发明的一种污水处理用氮磷深度处理系统及其处理方法,通过沸石过滤器和树脂过滤器后,系统整体脱氮除磷效果提高,氨氮、总磷的去除率均可以达到90%以上,出水达标排放,实现对污水中氮磷的深度处理,降低水体富营养化风险。离子树脂材料饱和之后通过沸石过滤器和树脂过滤器可实现77%以上的氮磷回收利用,节约资源。
示例三
地表富营养水体为了避免富营养化,需要达到地表水环境质量标准,以河水作为进水水源为例,进水NH3-N、TP和BOD5分别为2.6~17.3ppm、0.3~2.0ppm和10~28ppm,根据传统的处理方法,出水氨氮的平均去除效率为52.2%,总磷的平均去除率69%。根据地表水环境质量标准(GB3838-2002),其指标如下表所示,单位:mg/L。
Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类
NH3-N 0.15 0.5 1 1.5 2
TP 0.02 0.1 0.2 0.3 0.4
同样的水通过本发明的技术方案进行处理,通过沸石过滤器和树脂过滤器后,系统整体脱氮除磷效果提高,氨氮、总磷的去除率均可以达到90%以上,达到对氮磷的深度处理,降低水体富营养化风险。离子交换材料饱和之后通过沸石过滤器和树脂过滤器再生实现80%以上的氮磷回收利用,节约资源。
采用以上技术方案的有益效果是:本发明是一种污水处理用氮磷深度处理系统及其处理方法
1.一级生物脱氮除磷系统实现对无水中BOD和氮磷的初步处理,且运行简单,成本低。
2.采用比表面积较大的沸石过滤器,具有很高的反应速率,同时可以选择吸附氨根离子。
3.离子树脂过滤器填充复合纳米离子交换树脂,具有超大吸附容量并具有很高的反应速率,同时可以选择性吸附磷。
4.在对含氮磷污水中的氨氮及磷实现选择吸附及深度处理的同时,可以将富集的氨氮回收为高纯度的氮磷肥。
6.操作简单,可以根据水量通过调节材料的用量来适用于大中小型不同应用,设备集成一体化,并通过自动化控制实现可靠运行。
本发明提供一种污水处理用氮磷深度处理系统及其处理方法,结合一级生物脱氮除磷系统和二级深度脱氮除磷系统,实现对污水中氮磷的深度处理,降低水体富营养化风险,同时应用新型材料和再生工艺实现氮磷的选择吸附和浓缩,对氮磷实现回收利用。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的技术范围作出任何限制,故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种污水处理用氮磷深度处理系统,其特征在于:包括预处理系统、一级生物脱氮除磷系统及其二级深度脱氮除磷系统,所述预处理系统由依次通过管道相连的粗格栅滤池、细格栅滤池及其一级沉淀池组成,所述一级生物脱氮除磷系统由依次通过管道相连的厌氧池、缺氧池及其好氧池组成,且缺氧池与好氧池之间设有硝态氮回流管,厌氧池内放置有生物球形填料,好氧池内放置有纤维弹性生物填料,且好氧池与外部的一曝气系统通过气管连通,一级沉淀池通过管道与厌氧池相连,所述二级深度脱氮除磷系统由依次通过管道相连的二级沉淀池、过滤池、消毒池、沸石过滤器、树脂过滤器及其混合沉淀池组成,且好氧池与二级沉淀池之间通过管道相连,所述厌氧池的上层与所述二级沉淀池的上层之间设有污泥回流管,且所述过滤池的下层和所述二级沉淀池的下层的侧端还设有污泥排放管道,树脂过滤器、沸石过滤器和混合沉淀池三者之间设有反洗再生液回流管。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理用氮磷深度处理系统,其特征在于:所述过滤池内填充有砂石或者活性炭。
3.根据权利要求1所述的一种污水处理用氮磷深度处理系统,其特征在于:所述消毒池的池壁上安装有紫外线杀菌灯。
4.根据权利要求1所述的一种污水处理用氮磷深度处理系统,其特征在于:所述树脂过滤器中填充有复合纳米离子交换树脂。
5.一种根据权利要求1所述的一种污水处理用氮磷深度处理方法,其特征在于,按照以下步骤:
S1:将污水通入预处理系统,首先通入粗格栅过滤池,去除污水中的尺寸较大的悬浮物和漂浮物;然后再将污水从粗格栅过滤池通入细格栅过滤池,去除污水中的尺寸较小的悬浮物和漂浮物;之后再将污水从细格栅滤池通入一级沉淀池,去除污水中的大颗粒的且密度较大的不可溶的污染物质;
S2:将一级沉淀池中的污水通入一级生物脱氮除磷系统,首先污水从一级沉淀池通入厌氧池,并由外部的搅拌设备对厌氧池中的污水进行搅拌,使得污水和厌氧池中的污泥混合均匀,厌氧池中的聚磷菌种在无氧环境下转化易降解污水中的COD、VFA为PHB,部分含氮有机物在厌氧池内进行氨化反应形成硝态氮,且污水在厌氧池中停留时间为1-2h;
然后将厌氧池中的污水通入缺氧池,缺氧池中通入氧气,且污水中的溶解氧的浓度值小于0.5mg/L,且缺氧池中有反硝化细菌,部分有机物在反硝化细菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除;
之后将缺氧池中的污水通入好氧池,好氧池中通入氧气,且污水中的溶解氧的浓度值小于2.0mg/L,进行氨氮的硝化和磷的吸收,硝态氮通过硝态氮回流管回流至缺氧池中;
S3:将好氧池中的污水通入二级沉淀池,二级沉淀池进行污水中的污染物的沉淀,位于二级沉淀池上层的污泥通过污泥回流管道输送至厌氧池中,然后将二级沉淀池中的污水依次通入过滤池和消毒池,剩余污泥从污泥排放管道排出,并对污水进行杀菌消毒;
S4:将经过消毒的污水从消毒池中依次通入沸石过滤器和树脂过滤器,并向树脂过滤器中添加反洗再生液,反洗再生液通过反洗再生液回流管在树脂过滤器与沸石过滤器之间循环再生;
S5:将污水从树脂过滤器中通入混合沉淀池,并向混合沉淀池中加入Mgcl2溶液,静置2-5h,然后进行排放。
6.根据权利要求5所述的一种污水处理用氮磷深度处理方法,其特征在于:所述反洗再生液为Nacl溶液。
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