CN111039521A - 一种污水处理再生回用系统及用其进行污水处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水处理再生回用系统及使用该系统进行污水处理的方法。该系统包括预处理集水池、缺氧池、厌氧池、好氧膜池、消毒池；所述缺氧池和厌氧池中均设置自池底向上延伸的隔板；所述好氧膜池中设置MBR膜组件；所述预处理集水池通过泵与缺氧池进水口连接；所述好氧膜池通过膜抽吸泵与消毒池连接；所述好氧膜池底部设置气提回流管，通过所述气提回流管连接至缺氧池进水口；所述污水处理再生回用系统还包括空气供应装置，所述空气供应装置通过管道分别与所述MBR膜组件，以及气提回流管相连。该系统处理污水效率高、能耗低，操作简便、效果稳定。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种污水处理再生回用系统及使用该系统进行污水处理的方法。
背景技术
城市污水中含有大量有机物、硝酸盐、污泥、漂浮物等杂质，大量污水的产生和排放，不仅严重污染自然环境，带来健康隐患，也浪费了宝贵的水资源。城镇污水再生利用不仅能够有效减轻污水排放对生态环境的压力，也是缓解区域水资源短缺的有效途径。
现有技术中，对于城镇污水的处理，需依次设置预处理集水池、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、过滤池、消毒池等，存在构筑物多、结构复杂、占地面积大、成本高、回收效率低等缺点。同时，厌氧池设置在缺氧池之前，会导致反硝化阶段碳源不足，回流液对厌氧过程造成冲击等问题，脱氮除磷效率不高。此外，硝态液和污泥分别回流至缺氧池和厌氧池，回流系统多、设备复杂、能耗高，还需设置二沉池以使污泥浓度达到回流要求，操作复杂，成本高。
为贯彻国家关于水污染防治和开发利用的方针，实现城镇污水资源化利用，研究开发新型污水处理再生利用系统成为迫切需要解决的难题。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术中污水处理效率低、能耗高、设备复杂、流程繁琐等缺陷，提供一种污水处理再生回用系统及使用该系统进行污水处理的方法。该系统处理污水效率高、能耗低，操作简便、效果稳定。
本发明采用的技术方案：一种污水处理再生回用系统，包括依次连接的预处理集水池、缺氧池、厌氧池、好氧膜池、消毒池；所述缺氧池和厌氧池中均设置自池底向上延伸的隔板；所述好氧膜池中设置MBR膜组件；所述预处理集水池通过泵与缺氧池进水口连接；所述好氧膜池通过膜抽吸泵与消毒池连接；所述好氧膜池底部设置气提回流管，通过所述气提回流管连接至缺氧池进水口；所述污水处理再生回用系统还包括空气供应装置，所述空气供应装置通过管道分别与所述MBR膜组件以及气提回流管相连。
本发明将缺氧池置于厌氧池之前，改善了传统A2/O(即：厌氧-缺氧-好氧)污水处理工艺中反硝化阶段碳源不足的问题，避免了回流硝态液对厌氧过程的冲击；同时，也使得回流至缺氧池的混合液中的污泥经历完整的厌氧聚磷过程，从而改善脱氮除磷工艺条件，提高脱氮除磷效率，减少后续除磷药剂投加量。
本发明中，在厌氧池和缺氧池中均设置隔板，采用上下流空间布水的方式，优化了水利条件，使系统中水流呈现推流与完全混合流相结合的复合型流态，进而使系统具备良好的生物固体截留能力，大大延长了水流在系统中的流径，提高了处理效果。
同时，通过隔板的折流，产生动能，使经过预处理进入缺氧池的污水和回流的含污泥的硝态液充分混合、搅拌，有利于微生物更好地发挥作用，进行脱氮除磷及其他污染物的去除，也省去了搅拌设备的设置，节省了动力消耗。
本发明中，好氧膜池中设置MBR膜组件，利用膜冲刷的曝气进行好氧反应，省去了专门为好氧过程设置的曝气设备，也节约了气量。由于好氧膜池中设置了MBR膜组件，使得好氧膜池中的污泥浓度保持在10000mg/L左右，达到了回流污泥的浓度要求，因此不需另设污泥池蓄积污泥。同时，还可将污泥回流与硝态液回流合二为一，使用同一回流系统，采用空气气提方式，回流至缺氧池，既保证了缺氧过程对溶解氧的浓度要求，同时也省去了回流泵及管阀管线等的设置，节省了动力消耗，节约了成本。
MBR膜组件的使用，代替了传统A2/O污水处理工艺中的二次沉淀池、过滤池等，节省了占地空间，缩短了工艺流程，同时也减少了系统中的控制点，提高了系统的可控性。
作为优选，本发明中，所述预处理集水池可采用本领域常规的污水预处理方式进行预处理，如在其中设置格栅，以隔除污水中的悬浮物，以免对后续设备，特别是MBR膜组件造成损害。
本发明中，所述空气供应装置用于为MBR膜组件中的膜进行冲刷曝气，并为气提回流提供空气。所述空气供应装置可为本领域常规使用的空气供应装置，如鼓风机。
作为优选，所述缺氧池及厌氧池的上流区与下流区的水平宽度比均为2～4:1，较佳的为3.5:1。
本发明可采用多点进水，自动化控制，设备泵阀自动遵循设定程序启停，实现自动间歇运行，形成可持续污水处理工艺，操作更为方便。
本发明还涉及使用上述污水处理再生回用系统进行污水处理的方法，将待处理污水依次通过所述预处理集水池、缺氧池、厌氧池、好氧膜池、消毒池进行处理，即可。具体包括以下步骤：
(1)污水首先重力流进入预处理集水池，预处理后的污水经提升泵动力提升至缺氧池中的配水渠。
(2)污水经配水渠均匀布水后依次进入缺氧池和厌氧池，分别进行系统的脱氮过程和厌氧释磷过程。所述缺氧池和厌氧池中均设置自池底向上延伸的隔板。缺氧池中上流区污泥浓度约为3500mg/L，厌氧池中上流区污泥浓度3300mg/L。
(3)污水流经缺氧池和厌氧池后进入好氧膜池中，聚磷菌主要依靠分解体内储存的PHB来获得能量供自身生长繁殖，同时超量吸收水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内，完成好氧吸磷的过程，同时进一步去除污水中的含碳有机物。
(4)所述好氧膜池中设置MBR膜组件，将含磷高的污泥从水中分离出来，达到泥水分离除磷的效果。空气供应装置通过管道分别与所述MBR膜组件以及气提回流管相连，用于为MBR膜组件中的膜进行冲刷曝气，并为好氧膜池回流至缺氧池的气提回流提供空气动力。好氧膜池中的污泥浓度保持在10000mg/L左右。
(5)生化处理后出水经通过膜抽吸泵出水至后续消毒池中消毒后达标排放。
作为优选，在所述污水处理的方法中，所述缺氧池及厌氧池中污水上流流速均为0.40～0.80mm/s；较佳的为0.50mm/s。所述缺氧池及厌氧池中污水下流流速均为1.10～2.10mm/s；较佳的为1.70mm/s。
本发明出水优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，满足回用水指标要求，且处理效果稳定。
有益效果：相对于传统工艺，本发明工艺参数设置合理，缩短了污水在各环节的停留时间，提高了处理效率；流程短，构筑物少、可控性强、管控简便，节省占地面积，降低了工程造价；自动化程度高、运行成本低，出水水质高、处理效果稳定。具体如下：
(1)本发明将缺氧池置于厌氧池之前，改善了脱氮除磷工艺条件，提高了脱氮除磷效率，减少了后续除磷药剂投加量。
(2)在厌氧池和缺氧池中设置隔板，优化了水利条件，增强了生物固体截留能力，提高了处理效果；隔板的折流使预处理后的污水和回流的含污泥的硝态液充分混合，有利于微生物更好地发挥作用，省去了搅拌设备，减少了动力消耗。
(3)在好氧膜池中设置MBR膜组件，利用膜的冲刷曝气进行好氧反应，省去了曝气设备，节约了气量，降低了能耗；MBR膜组件的设置使好氧膜池中的污泥浓度达到回流要求，避免了污泥池的设置，使污泥回流与硝态液回流可使用同一回流系统，解决了由颗粒沉降性决定处理结果的技术难题。
(4)采用气提方式，使含污泥的硝态液回流至缺氧池，省去了回流泵及管阀管线等的设置，节省了动力消耗，节约了成本。
附图说明
图1是本发明污水处理再生回用系统的示意图。
图2是本发明污水处理再生回用系统的流程示意图。
图3是传统工艺的污水处理流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示的污水处理再生回用系统，包括依次连接的预处理集水池1、缺氧池7、厌氧池11、好氧膜池5、消毒池10；所述预处理集水池1中设置格栅2；所述缺氧池7和厌氧池11中均设置自池底向上延伸的隔板4；所述好氧膜池5中设置MBR膜组件6；所述预处理集水池1通过提升泵3与缺氧池7的进水口连接；所述好氧膜池5通过膜抽吸泵9与消毒池10连接；所述好氧膜池5底部设置气提回流管8，通过所述气提回流管8连接至缺氧池7的进水口；所述污水处理再生回用系统还包括鼓风机，所述鼓风机通过管道分别与所述MBR膜组件6以及气提回流管8相连，用于为MBR膜组件中的膜进行冲刷曝气，并为气提回流提供空气。
本发明的缺氧池7、厌氧池11中均设置自池底向上延伸的隔板4，将厌氧区和缺氧区分隔成若干串联反应室，每个反应室都是相对独立的上下流式污泥床系统，其优势在于：
(1)具有良好的水力流态，使系统中水流呈推流与完全混合流相结合的复合型流态，因此具有很高的容积利用率，可大幅度提高污水处理效率；
(2)系统具备良好的生物固体截留能力，满足系统内微生物在不同区域内的生长，在一定程度上实现了生物相的分离，从而达到提升污水处理效果的目的；
(3)大大延长了水流在系统中的流径，从而促进了污水和微生物的充分接触。
如图2和图3所示，一种使用上述污水处理再生回用系统的污水处理方法，具体包括以下步骤：
(1)污水首先重力流进入预处理集水池1，经集水池1格栅2预处理，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理负荷，并使之正常运行。预处理后的污水经提升泵3动力提升至缺氧池7中的配水渠。
(2)污水经配水渠均匀布水后依次进入缺氧池7和厌氧池11，分别进行系统的脱氮过程和厌氧释磷过程。所述缺氧池7和厌氧池11中均设置自池底向上延伸的隔板4。所述缺氧池7及厌氧池11中污水上流流速均为0.40～0.80mm/s；较佳的为0.50mm/s。所述缺氧池7及厌氧池11中污水下流流速均为1.10～2.10mm/s；较佳的为1.70mm/s。所述缺氧池7及厌氧池11的上流区与下流区的水平宽度比均为2～4:1，较佳的为3.5:1。缺氧池7中上流区污泥浓度约为3500mg/L，厌氧池11中上流区污泥浓度3300mg/L。
(3)污水流经缺氧池7和厌氧池11后进入好氧膜池5中，聚磷菌主要依靠分解体内储存的PHB来获得能量供自身生长繁殖，同时超量吸收水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内，完成好氧吸磷的过程，同时进一步去除污水中的含碳有机物。
(4)所述好氧膜池5中设置MBR膜组件6，将含磷高的污泥从水中分离出来，达到泥水分离除磷的效果。所述鼓风机通过管道分别与所述MBR膜组件6以及气提回流管8相连，用于为MBR膜组件中的膜进行冲刷曝气，并为好氧膜池5回流至缺氧池7的气提回流提供空气动力。好氧膜池中的污泥浓度保持在10000mg/L左右。
(5)生化处理后出水经通过膜抽吸泵9出水至后续消毒池10中消毒后达标排放。
本发明作为一种可持续的污水处理工艺，将好氧池和膜生物反应相结合，融合了多点进水倒置式A2/O和MBR工艺的优势(所述倒置式是指将缺氧池设置于厌氧池之前)，强化除磷脱氮等效果，确保出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，达到回用水标准要求。同时，本系统采用自动化控制，运行管理和设备操作简便，处理效果稳定。
本发明具有以下优点：
(1)更高效的工艺流程，出水水质稳定。以膜分离过程取代传统工艺中的二沉池，解决了由颗粒沉降性决定处理结果的技术难题，恒定的过滤精度对于产水水质和运行情况的变化均有很强的适应性，能很好地实现固液分离，保证出水水质。
(2)工艺参数更加合理，污水在各处理单元的停留时间可大幅缩短；由于膜的高效分离作用，还可节省沉淀、过滤等固液分离设施，且出水悬浮物浓度远低于传统固液分离设备，使整个工艺流程简单，易于组合集成、集约用地。
(3)管理简单方便、自动控制化程度高、运行成本低。能够实现自动间歇运行，设备泵阀自动遵照程序启停，设有水位自动控制、膜污染控制、故障报警等控制，管理和操作更为方便，并可节省加药消毒、清洗所带来的长期运行费用。
针对典型的生活污水水质(COD：400mg/L，总氮：45mg/L)，使用上述污水处理再生回用系统进行处理，设定其在缺氧池7和厌氧池11中不同的上流流速、下流流速、上流区与下流区的水平宽度比，测定其处理效果数据如下：
表1上流区与下流区水平宽度比、流速对污水处理效果的影响
从上表可以看出，在上流区与下流区的水平宽度比为2～4:1，上流流速在0.40～0.80mm/s，下流流速在1.10～2.10mm/s左右的情况下，可以实现较佳的处理效果。在上流区与下流区的水平宽度比为3.5:1，上流流速在0.50mm/s，下流流速在1.70mm/s左右的情况下，可以实现最佳的处理效果，此情况下，污泥浓度最高且均匀，COD的去除率也最高，缺氧-厌氧末端出水的NO3-N浓度也保持了最低，此条件下取得最佳处理效果的原因如下：
(1)上流区与下流区的水平宽度比为3.5:1，能够控制上升流速与下降流速的比例，使缺氧池和厌氧池内的污泥在隔板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀运动，从而使活性污泥与污水的混合最为充分。
(2)上流区与下流区的水平宽度比为3.5:1，能够保证缺氧和厌氧系统内的水流以较慢的速度做水平运动，在保证足够停留时间的同时，使微生物去除污染物的效率达到最高。
(3)上流区与下流区的水平宽度比为3.5:1，控制上流流速在0.50mm/s，下流流速在1.70mm/s左右，此速度既能够使微生物与污水充分混合，又将微生物的洗出量控制在合理的范围内，使反应器内污泥的泥龄增长，有利于反硝化的进行，提高反硝化的效果。
将上述最佳处理效果下的污水处理情况与现有技术对污水处理效果的数据进行对比，具体情况如表2所示：
表2本发明的污水处理再生回用系统与现有技术对污水处理效果的对比数据
由上表对比可知，采用本发明的污水处理再生回用系统，不仅能够节约能源投入，还可节省设备场地及药物投放量，大大降低了生产成本，提高了效益。本发明的污水处理再生回用系统占地面积小，能耗少，污水处理后水质达标率高，具有较好的市场价值。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (10)
1.一种污水处理再生回用系统，其特征在于：包括依次连接的预处理集水池、缺氧池、厌氧池、好氧膜池、消毒池；所述缺氧池和厌氧池中均设置自池底向上延伸的隔板；所述好氧膜池中设置MBR膜组件；所述预处理集水池通过泵与缺氧池进水口连接；所述好氧膜池通过膜抽吸泵与消毒池连接；所述好氧膜池底部设置气提回流管，通过所述气提回流管连接至缺氧池进水口；所述污水处理再生回用系统还包括空气供应装置，所述空气供应装置通过管道分别与所述MBR膜组件以及气提回流管相连。
2.根据权利要求1所述的污水处理再生回用系统，其特征在于：所述预处理集水池中设置格栅。
3.根据权利要求1所述的污水处理再生回用系统，其特征在于：所述缺氧池及厌氧池的上流区与下流区的水平宽度比均为2～4:1。
4.根据权利要求3所述的污水处理再生回用系统，其特征在于：所述缺氧池及厌氧池的上流区与下流区的水平宽度比均为3.5:1。
5.根据权利要求1所述的污水处理再生回用系统，其特征在于：所述空气供应装置为鼓风机。
6.一种使用如权利要求1～5任一项所述的污水处理再生回用系统进行污水处理的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)污水首先重力流进入预处理集水池，预处理后的污水经提升泵动力提升至缺氧池中的配水渠；
(2)污水经配水渠均匀布水后依次进入缺氧池和厌氧池，分别进行系统的脱氮过程和厌氧释磷过程；所述缺氧池和厌氧池中均设置自池底向上延伸的隔板；缺氧池中上流区污泥浓度约为3500mg/L，厌氧池中上流区污泥浓度3300mg/L；
(3)污水流经缺氧池和厌氧池后进入好氧膜池中，聚磷菌主要依靠分解体内储存的PHB来获得能量供自身生长繁殖，同时超量吸收水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内，完成好氧吸磷的过程，同时进一步去除污水中的含碳有机物；
(4)所述好氧膜池中设置MBR膜组件，将含磷高的污泥从水中分离出来，达到泥水分离除磷的效果；空气供应装置通过管道分别与所述MBR膜组件以及气提回流管相连，用于为MBR膜组件中的膜进行冲刷曝气，并为好氧膜池回流至缺氧池的气提回流提供空气动力；好氧膜池中的污泥浓度保持在10000mg/L；
(5)生化处理后出水经通过膜抽吸泵出水至后续消毒池中消毒后达标排放。
7.根据权利要求6所述的污水处理的方法，其特征在于：所述缺氧池及厌氧池中污水上流流速均为0.40～0.80mm/s。
8.根据权利要求7所述的污水处理的方法，其特征在于：所述缺氧池及厌氧池中污水上流流速均为0.50mm/s。
9.根据权利要求6所述的污水处理的方法，其特征在于：所述缺氧池及厌氧池中污水下流流速均为1.10～2.10mm/s。
10.根据权利要求9所述的污水处理的方法，其特征在于：所述缺氧池及厌氧池中污水下流流速均为1.70mm/s。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111498992A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-08-07 | 北京汇恒环保工程股份有限公司 | 一种低溶解氧生化反应系统及其工艺 |
| CN111704315A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-25 | 沈阳环境科学研究院 | 一种高氮高浓度有机废水处理系统及实现所述系统的方法 |
| CN113184991A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-07-30 | 中国农业大学 | 智能一体化污水净化装置 |
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2020
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