CN114620898A - 一种用于污水厂提标改造的污水处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理领域，公开了一种用于污水厂提标改造的污水处理系统及方法，该系统包括：依次连接的两级AO处理系统、反硝化滤池、电混凝沉淀池和电催化氧化池，两级AO处理系统包括预缺氧池、一级缺氧池、一级厌氧池、一级好氧池和二级兼氧池，其中一级缺氧池和一级厌氧池是并联设置的。本发明的有益效果为：减少了整体的工艺流程，提升了空间利用率，降低改造成本，提高了生化段污染物的去除效率，同时利用电混凝和电催化氧化的方式处理污水，不仅提高了安全性，而且避免了使用化学混凝和芬顿氧化过程中产生大量污泥的问题。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种用于污水厂提标改造的污水处理系统及方法。
背景技术
随着我国经济的发展，人们对居住环境和自然环境的要求越来越高，虽然我国环境污染防治工作取得了较大的进步，但依然满足不了人们日益增长的环境需求。目前，城镇污水厂在提标改造前，多数是执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B或更低的标准，随着国家对污水排放标准越来越严格，根据周边水环境质量情况，提标改造后需达到一级A标准甚至要求达到《地表水环境质量标准》。由此针对城镇污水厂污染物处理能力提升，采用适宜的提标改造技术成为亟待解决的问题。
目前，污水厂提标改造技术主要包括对生化段的改造，现有技术采用了顺次连接的一级处理单元、二级生化处理单元、深度处理单元和污泥处理单元；二级生化处理单元采用两级AO处理系统，包括顺次连接的厌氧池、缺氧池Ⅰ、好氧池Ⅰ、缺氧池Ⅱ、好氧池Ⅱ；该二级生化处理单元还包括预缺氧池，设置于厌氧池前，用于对一级处理单元的出水进行厌氧氨氧化生物脱氮，同时，设置混凝池及反硝化滤池，强化脱氮，同时采用了臭氧催化氧化+活性炭吸附+纤维滤池的深度处理技术以及臭氧消毒。
但是，上述改进的主要缺点为：1、串联的厌氧池和缺氧池Ⅰ中的多种功能菌种群混合，产生对碳源的争夺以及污泥龄矛盾的问题；2、臭氧催化氧化技术受到臭氧在污水中溶解度的影响，处理效率不稳定，且存在一定的安全风险。因此，亟需一种新的用于污水厂提标改造的污水处理系统及方法，以解决上述问题。
发明内容
本申请的第一目的是提供一种用于污水厂提标改造的污水处理系统，本申请的第二目的是提供一种污水处理方法，提高污染物去除效率和处理安全性。
本申请的目的是通过如下技术方案实现的：
一种用于污水厂提标改造的污水处理系统，包括：依次连接的两级AO处理系统、反硝化滤池、电混凝沉淀池和电催化氧化池；
所述两级AO处理系统包括预缺氧池、一级缺氧池、一级厌氧池、一级好氧池和二级兼氧池，所述预缺氧池的进水口与待处理污水连通，所述一级缺氧池和所述一级厌氧池并联连接于所述预缺氧池的出水口，所述一级好氧池的进水口分别连接于所述一级缺氧池的出水口和所述一级厌氧池的出水口，所述二级兼氧池的进水口连接于所述一级好氧池的出水口；
所述反硝化滤池的进水口连接于所述二级兼氧池的出水口，所述反硝化滤池的出水口连接于所述电混凝沉淀池的进水口，所述电混凝沉淀池用于将所述污水中的废水和污泥分离，所述电混凝沉淀池的出水口与所述电催化氧化池的进水口连接，所述电催化氧化池的出水经紫外消毒后排放。
本申请的一些实施例中，还包括第一回流管，所述二级兼氧池的出水口通过所述第一回流管连接于所述一级缺氧池的进水口。
本申请的一些实施例中，还包括第二回流管，所述电混凝沉淀池中的污泥通过所述第二回流管回流到所述一级缺氧池和所述一级厌氧池中。
本申请的一些实施例中，所述二级兼氧池包括依次连通的二级缺氧区、二级好氧区和消氧区，所述二级缺氧区的进水口连接于所述一级好氧池的出水口，所述消氧区的出水口连接于所述反硝化滤池的进水口。
本申请的一些实施例中，还包括第三回流管，所述消氧区的出水口通过所述第三回流管连接于所述二级缺氧区的进水口。
本申请的一些实施例中，还包括污泥输送管和污泥处理装置，所述污泥输送管连接于所述电混凝沉淀池和所述污泥处理装置之间，用于将所述电混凝沉淀池中的污泥输送到所述污泥处理装置中。
本申请的一些实施例中，所述污泥处理装置包括依次连通的污泥浓缩池、污泥消化池和脱气池，所述污泥浓缩池连接于所述污泥输送管的出泥口，所述脱气池的出泥脱水外运。
一种应用如上述所述的用于污水厂提标改造的污水处理系统的污水处理方法，包括以下步骤：
将污水输送到所述两级AO处理系统中，将经过所述两级AO处理系统处理的污水输送到所述反硝化滤池中，将经过所述反硝化滤池处理的污水输送到所述电混凝沉淀池中，将经过所述电混凝沉淀池处理的污水输送到所述电催化氧化池中；
将污水输送到所述两级AO处理系统中的步骤包括将污水输送到所述预缺氧池中，将经过所述预缺氧池处理的污水按比例输送到所述一级缺氧池和所述一级厌氧池中，将经过所述一级缺氧池处理和所述一级厌氧池处理的污水汇合输送到所述一级好氧池中，将经过所述一级好氧池处理的污水输送到所述二级兼氧池中，将经过所述二级兼氧池处理的污水输送到所述反硝化滤池中。
本申请的一些实施例中，还包括以下步骤：将经过所述二级兼氧池处理的污水输送到一级缺氧池中。
本申请的一些实施例中，还包括以下步骤，将经过所述电混凝沉淀池处理的污泥分别输送到一级缺氧池和一级厌氧池中。
本申请的用于污水厂提标改造的污水处理系统及方法，采用两级AO、反硝化滤池、电混凝和电催化的联合工艺，有效减少了整体的工艺流程，提升了空间利用率，降低改造成本，并且一级缺氧池和一级厌氧池并联设置，使污水依照一定比例进入一级缺氧池和一级厌氧池，维持两部分不同功能的菌种群的生长及稳定性，提高生化段污染物的去除效率，同时利用电混凝和电催化氧化的方式处理污水，不仅提高了安全性，而且避免了使用化学混凝和芬顿氧化过程中产生大量污泥的问题。
附图说明
图1是本方案的污水处理系统的结构示意图；
图2是本方案的污水处理系统的废水处理过程示意图；
图3是本方案的二级兼氧池的内部结构示意图。
图中，1、两级AO处理系统；2、预缺氧池；3、一级缺氧池；4、一级厌氧池；5、一级好氧池；6、二级兼氧池；61、二级缺氧区；62、二级好氧区；63、消氧区；64、第三回流管；7、反硝化滤池；8、电混凝沉淀池；9、电催化氧化池；10、第一回流管；11、第二回流管；12、污泥输送管；13、污泥处理装置；131、污泥浓缩池；132、污泥消化池；133、脱气池。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本申请的描述中，应当理解的是，本申请中采用术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示方位或位置关系基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1-3所示，本申请的实施例提出一种用于污水厂提标改造的污水处理系统及方法，包括：依次连接的两级AO处理系统1、反硝化滤池7、电混凝沉淀池8和电催化氧化池9；
所述两级AO处理系统1包括预缺氧池2、一级缺氧池3、一级厌氧池4、一级好氧池5和二级兼氧池6，所述预缺氧池2的进水口与待处理污水连通，所述一级缺氧池3和所述一级厌氧池4并联连接于所述预缺氧池2的出水口，所述一级好氧池5的进水口分别连接于所述一级缺氧池3的出水口和所述一级厌氧池4的出水口，所述二级兼氧池6的进水口连接于所述一级好氧池5的出水口；
所述反硝化滤池7的进水口连接于所述二级兼氧池6的出水口，所述反硝化滤池7的出水口连接于所述电混凝沉淀池8的进水口，所述电混凝沉淀池8用于将所述污水中的废水和污泥分离，所述电混凝沉淀池8的出水口与所述电催化氧化池9的进水口连接，所述电催化氧化池9的出水经紫外消毒后排放。
基于上述技术方案，污水处理系统采用两级AO、反硝化滤池7、电混凝和电催化的联合工艺，有效减少了整体的工艺流程，提升了空间利用率，降低改造成本，并且一级缺氧池3和一级厌氧池4并联设置，使污水依照一定比例进入一级缺氧池3和一级厌氧池4，维持两部分不同功能的菌种群的生长及稳定性，提高生化段污染物的去除效率，同时利用电混凝和电催化氧化的方式处理污水，不仅提高了安全性，而且避免了使用化学混凝和芬顿氧化过程中产生大量污泥的问题。
在使用该污水处理系统时，首先将污水输送到两级AO处理系统1中进行处理，其目的是去除主要有机污染物、氮、磷等，降低污水COD及BOD5，其中，COD是化学需氧量，BOD5是生化需氧量，二者均表示水体被有机物污染的程度；然后，将经过两级AO处理系统1的出水输入反硝化滤池7，这一步的目的是进一步脱氮；然后，将反硝化滤池7的出水输入电混凝沉淀池8，这一步的目的是进一步去除污水中的悬浮物和磷；然后，将电混凝沉淀池8的出水输入电催化氧化池9，这一步的目的是进一步去除污水中的残余有机污染物；最后，将电催化氧化池9的出水经过紫外消毒后排放，至此完成整个污水处理过程。
具体地，两级AO处理系统1包括预缺氧池2、一级缺氧池3、一级厌氧池4、一级好氧池5和二级兼氧池6，污水首先进入预缺氧池2中，预缺氧池2能够利用污水中的氨氮与硝态氮实现厌氧氨氧化，有效强化脱氮效果，同时能够降低厌氧池进水中的硝酸盐含量，提高厌氧池的释磷效率，增强系统的脱磷效果并有利于厌氧池有机物的水解。由于厌氧氨氧化过程对碳源的需求较小，因此对进入一级缺氧池3和一级厌氧池4的碳源影响较小，总体来说，预缺氧池2既保证了一级厌氧池4和一级缺氧池3的碳源需求，同时强化了脱氮除磷的效果。
根据一级缺氧池3和一级厌氧池4对碳源的需求，将废水按比例分配，并将处理后的废水汇合流入一级好氧池5。其中废水的分配是通过计算得出的，一级缺氧池3的碳源需求主要依据去除单位硝酸盐氮所需BOD5的量和需去除的总硝酸盐氮量确定，一级厌氧池4的碳源需求主要依据去除单位总磷所需BOD5的量和需去除的总磷量确定。将废水按比例分配至并联设置的一级缺氧池3和一级厌氧池4，保证了一级缺氧池3中反硝化菌和厌氧池中聚磷菌种群生长环境的稳定性，避免了串联设置的一级缺氧池3和一级厌氧池4中多种功能菌种群混合而产生的对碳源争夺以及污泥龄矛盾的问题，使一级缺氧池3和一级厌氧池4能够针对性地去除废水中的有机污染物、氮、磷等，污水处理效果更好。
一级好氧池5设于一级缺氧池3和一级厌氧池4之后，其作用主要是利用生物代谢实现有机污染物的去除，并通过硝化作用使氨氮转化成硝态氮，便于后续反硝化处理，同时，好氧池中聚磷菌可好氧状态超量吸磷作用，实现废水中磷的去除，实现污水的进一步处理。其中，一级好氧池5中优选地设置填料，并沿水流方向及水流径向设置多个潜水推流器，填料的作用主要是为了形成MBBR体系，提高此段容积负荷，实现了硝化菌群的固定富集，保证了硝化菌群所需的长泥龄，同时填料上生物膜可维持硝化功能，一定程度上可以降低悬浮态污泥龄，强化生物除磷，特别是对溶解性TP的去除作用，而潜水推流器主要是为了避免好氧池中填料在池中局部聚集，使填料在好氧池中均匀分布，同时推流器也有利于提升好氧池内的氧的传递效率，提升有机污染物的去除效果。优选地，填料采用纤维束填料，纤维束作为滤料，其单丝直径可达几十微米甚至几微米，微小的滤料直径可极大地增加滤料的比表面积和表面自由能，增加水中污染物与滤料的接触机会和滤料的吸附能力，从而提高过滤效率和截污容量，可有效去除污水的悬浮固体。
经过一级好氧池5处理后的废水进入二级兼氧池6，二级兼氧池6作为两级AO工艺的二级处理段，其作用主要是对经过一级处理的废水进行二次处理，进一步去除废水中的有机污染物、氮、磷等，同时对排出的废水进行消氧处理。至此，两级AO处理结束。
废水经过二级兼氧池6处理后进入反硝化滤池7，将两级AO处理后的废水进一步强化废水脱氮。
经过反硝化滤池7处理的废水进入电混凝沉淀池8中，电混凝沉淀池8的底部设置重力沉淀区，强化废水与污泥的分离。
经过电混凝沉淀池8处理的废水进入电催化氧化池9，利用电催化氧化池9中的催化剂去除废水中剩余的污染物。
最后，经过电催化氧化池9处理的废水经过紫外消毒达标后排放。
本申请的一些实施例中，如图1所示，还包括第一回流管10，所述二级兼氧池6的出水口通过所述第一回流管10连接于所述一级缺氧池3的进水口。经过二级兼氧池6处理的废水污染物浓度较低，且经过消氧处理，氧含量浓度低，将这部分废水部分回流到一级缺氧池3中能够稀释进水污染物浓度，使缺氧池内的氧含量维持在较低水平，降低污水处理负荷，并且能够补充碳源，强化反硝化作用，同时利用废水中的氨氮与回流液中的硝态氮实现厌氧氨氧化，提高强化脱氮的效果，提高一级缺氧池3的废水处理效果。
本申请的一些实施例中，如图2所示，还包括第二回流管11，所述电混凝沉淀池8中的污泥通过所述第二回流管11回流到所述一级缺氧池3和所述一级厌氧池4中。电混凝沉淀池8中的废水和污泥分离后，可将部分污泥回流，维持一级缺氧池3和一级厌氧池4中菌群的稳定性，提高废水处理效果。
本申请的一些实施例中，如图3所示，所述二级兼氧池6包括依次连通的二级缺氧区61、二级好氧区62和消氧区63，所述二级缺氧区61的进水口连接于所述一级好氧池5的出水口，所述消氧区63的出水口连接于所述反硝化滤池7的进水口。二级缺氧区61主要实现反硝化去除硝态氮，二级好氧区62同一级好氧池5功能一致，但是二级好氧区62无需设置填料，能够避免填料局部堆积，影响生化处理的效果，消氧区63能够降低经过二级好氧区62处理后的废水含氧量，便于后续的废水处理。二级兼氧池6作为两级AO工艺的二级处理段，进水的污染物负荷较一级处理段低，停留时间可相应缩短，可将二级缺氧区61和二级好氧区62合并，缩减池容，无需单独设置二级缺氧池和二级好氧池，降低改造成本。
具体地，如图3所示，还包括第三回流管64，所述消氧区63的出水口通过所述第三回流管64连接于所述二级缺氧区61的进水口。消氧区63能够降低二级好氧区62出水的含氧量，可以将该出水的一部分回流至二级缺氧区61，以维持二级缺氧区61的含氧量稳定，同时补充二级缺氧区61碳源，强化二级缺氧区61的反硝化作用。
本申请的一些实施例中，如图1所示，还包括污泥输送管12和污泥处理装置13，所述污泥输送管12连接于所述电混凝沉淀池8和所述污泥处理装置13之间，用于将所述电混凝沉淀池8中的污泥输送到所述污泥处理装置13中。电混凝沉淀池8能够将废水与污泥分离，污泥优选地通过污泥泵，经过污泥输送管12将污泥泵送至污泥处理装置13，将污泥脱水干燥并外运处理。
具体地，如图1所示，所述污泥处理装置13包括依次连通的污泥浓缩池131、污泥消化池132和脱气池133，所述污泥浓缩池131连接于所述污泥输送管12的出泥口，所述脱气池133的出泥脱水外运。当污泥进入污泥处理装置13后，首先经污泥浓缩装置浓缩处理，然后进入污泥消化池132中，实现污泥厌氧消化产生沼气，然后经脱气池133将沼气回收，回收的沼气可用于发电等，满足污水厂的用电需求，同时削减了污泥外运的成本。其中，污泥消化池132中优选地设置恒温装置，保证污泥消化池132中的温度始终处于最佳的消化温度。脱气池133及相连的气体管路均优选地设有气压监测装置，实时监测脱气池133运行情况，确保不发生漏气现象，保证厂区安全，避免环境污染。
本申请的一些实施例中，还包括阴阳电极，所述电混凝沉淀池8内设有多组所述阴阳电极，所述电催化氧化池9内设有多组所述阴阳电极。阴阳电极能够为电混凝沉淀池8和电催化氧化池9提供电力，从而避免采用化学混凝和芬顿氧化中投放药剂，产生大量污泥的问题，同时无需设置臭氧收集装置，安全性好，结构更简单。各组阴电极板和阳电极板间距为2-3cm，电流密度为8-11mA/cm2，外加槽电压为15-20V。
具体地，所述阴阳电极的阳电极为Fe电极，所述阴阳电极的阴电极为石墨电极。系统中阳极Fe在电流作用下产生Fe2+，Fe2+可以发生水解效应并产生多羟基络合物，进而会形成高分子多核羟基络合物，这些络合物可以对水中有机物产生吸附和吸附架桥作用，有利于COD的去除，阴极采用石墨电极是由于石墨电极具有良好的导电性能，且获取容易，成本低廉。
本申请的一些实施例中，还包括多组催化剂投加装置，所述催化剂投加装置均匀间隔设于所述电催化氧化池9内。催化剂投加装置优选地设置多组，能够保证催化剂在电催化氧化池9中均匀分布，保证电催化氧化的效果。优选地，电催化氧化池9中催化剂的投加量为200-250g/L，能够最大限度地提升电催化氧化池9的处理效率。
综上，本申请的用于污水厂提标改造的污水处理系统及方法，采用两级AO、反硝化滤池7、电混凝和电催化的联合工艺，有效减少了整体的工艺流程，提升了空间利用率，降低改造成本，并且一级缺氧池3和一级厌氧池4并联设置，使污水依照一定比例进入一级缺氧池3和一级厌氧池4，维持两部分不同功能的菌种群的生长及稳定性，提高生化段污染物的去除效率，同时利用电混凝和电催化氧化的方式处理污水，不仅提高了安全性，而且避免了使用化学混凝和芬顿氧化过程中产生大量污泥的问题。
以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于污水厂提标改造的污水处理系统，其特征在于，包括：依次连接的两级AO处理系统、反硝化滤池、电混凝沉淀池和电催化氧化池；
所述两级AO处理系统包括预缺氧池、一级缺氧池、一级厌氧池、一级好氧池和二级兼氧池，所述预缺氧池的进水口与待处理污水连通，所述一级缺氧池和所述一级厌氧池并联连接于所述预缺氧池的出水口，所述一级好氧池的进水口分别连接于所述一级缺氧池的出水口和所述一级厌氧池的出水口，所述二级兼氧池的进水口连接于所述一级好氧池的出水口；
所述反硝化滤池的进水口连接于所述二级兼氧池的出水口，所述反硝化滤池的出水口连接于所述电混凝沉淀池的进水口，所述电混凝沉淀池用于将所述污水中的废水和污泥分离，所述电混凝沉淀池的出水口与所述电催化氧化池的进水口连接，所述电催化氧化池的出水经紫外消毒后排放。
2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，还包括第一回流管，所述二级兼氧池的出水口通过所述第一回流管连接于所述一级缺氧池的进水口。
3.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，还包括第二回流管，所述电混凝沉淀池中的污泥通过所述第二回流管回流到所述一级缺氧池和所述一级厌氧池中。
4.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述二级兼氧池包括依次连通的二级缺氧区、二级好氧区和消氧区，所述二级缺氧区的进水口连接于所述一级好氧池的出水口，所述消氧区的出水口连接于所述反硝化滤池的进水口。
5.根据权利要求4所述的污水处理系统，其特征在于，还包括第三回流管，所述消氧区的出水口通过所述第三回流管连接于所述二级缺氧区的进水口。
6.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，还包括污泥输送管和污泥处理装置，所述污泥输送管连接于所述电混凝沉淀池和所述污泥处理装置之间，用于将所述电混凝沉淀池中的污泥输送到所述污泥处理装置中。
7.根据权利要求6所述的污水处理系统，其特征在于，所述污泥处理装置包括依次连通的污泥浓缩池、污泥消化池和脱气池，所述污泥浓缩池连接于所述污泥输送管的出泥口，所述脱气池的出泥脱水外运。
8.一种应用如权利要求1-7中任一项所述的用于污水厂提标改造的污水处理系统的污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将污水输送到所述两级AO处理系统中，将经过所述两级AO处理系统处理的污水输送到所述反硝化滤池中，将经过所述反硝化滤池处理的污水输送到所述电混凝沉淀池中，将经过所述电混凝沉淀池处理的污水输送到所述电催化氧化池中；
将污水输送到所述两级AO处理系统中的步骤包括将污水输送到所述预缺氧池中，将经过所述预缺氧池处理的污水按比例输送到所述一级缺氧池和所述一级厌氧池中，将经过所述一级缺氧池处理和所述一级厌氧池处理的污水汇合输送到所述一级好氧池中，将经过所述一级好氧池处理的污水输送到所述二级兼氧池中，将经过所述二级兼氧池处理的污水输送到所述反硝化滤池中。
9.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：将经过所述二级兼氧池处理的污水输送到一级缺氧池中。
10.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于，还包括以下步骤，将经过所述电混凝沉淀池处理的污泥分别输送到一级缺氧池和一级厌氧池中。
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| CN112110615A (zh) * | 2020-10-12 | 2020-12-22 | 北京安国水道自控工程技术有限公司 | 一种城镇污水厂提标改造处理工艺与系统 |
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