CN114751581A - 一种污水处理系统及处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种污水处理系统及处理工艺，用于对实验室污水进行处理，所述污水处理工艺包括以下步骤：将污水进行预处理，除去其中悬浮和漂浮的大颗粒杂质，再经过初步沉淀除去其中的泥沙，调节水质；将所述预处理污水依次经过好氧处理和厌氧处理，除去其中的COD、总磷和总氮；将所述净化污水进行精密降解，通过功能微生物降解、富集将其中重金属沉降至污泥中除去；将所述精密降解污水进行消毒处理，除去其中的病原微生物，经过消毒处理的污水即可排放。本发明提供的污水处理工艺使经过处理的污水在COD、总氮、氨氮、总磷、重金属和微生物等各项指标均可达到排放要求。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种污水处理系统及处理工艺。
背景技术
随着科学技术的发展，生物、化学及环境类的实验室越来越多，而实验室产生的废水与生活污水性质不同，包含更多难以降解的有机、无机物质和微生物等，其中，也包括了重金属以及实验室微生物等危害环境的物质。传统的污水处理系统及处理工艺只能除去污水中的有机物及氮磷等物质，但对于实验室废水中的重金属、微生物等物质无法有效消除，而未被有效处理的重金属、微生物等物质会造成环境的污染。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中对实验室废水处理效果较差，容易造成环境污染。
为解决上述问题中的至少一个方面，本发明提供一种污水处理工艺，用于实验室污水的处理，包括以下步骤：
步骤S1、将污水进行预处理，除去其中的悬浮和漂浮的大颗粒杂质，再经过初步沉淀除去其中的泥沙，调节水质以控制pH为6-9范围内，得到预处理污水；
步骤S2、将所述预处理污水依次经过好氧处理和厌氧处理，除去其中的COD、总磷和总氮，其中，在此过程中产生的沉淀为净化处理污泥，产生的上清液为净化处理污水；
步骤S3、将所述净化处理污水进行精密降解，通过功能微生物降解、富集将其中的重金属沉降至污泥中除去，得到精密降解污水；
步骤S4、将所述精密降解污水进行消毒处理，除去其中的病原微生物。
优选地，所述好氧处理、所述厌氧处理和所述精密降解均采用MBBR工艺。
优选地，所述步骤S2中，所述好氧处理和所述厌氧处理的水力停留时间为0.5-4h，所述好氧处理中溶解氧设置为4-12mg/L，所述厌氧处理中溶解氧设置为0-2mg/L。
优选地，所述步骤S3中，所述精密降解中水力停留时间为20-50min，溶解氧设置为4-12mg/L。
优选地，所述步骤S4中，所述消毒处理的处理方式包括氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、次氯酸钠消毒和紫外线消毒的其中一种。
优选地，还包括以下步骤：
将所述步骤S2中产生的所述净化污泥与进行所述预处理的污水混合，以调节水质。
本发明提供的污水处理工艺将污水进行预处理、好氧处理、厌氧处理、精密降解和和消毒处理，预处理能够除去污水中大颗粒杂质，并对污水进行水质调节，调节后的污水经过好氧处理除去COD、总磷以及其它有机污染物，并通过厌氧处理除去污水中的总氮，即完成了污水的常规处理，针对实验室污水中含有重金属和病原微生物的特点，再将经过处理的污水进行精密降解和消毒处理，通过微生物降解并除去污水中的重金属，并杀灭污水中的病原微生物，使经过处理的污水在COD、总氮、氨氮、总磷、重金属和微生物等各项指标均可达到排放要求，经过本发明污水处理系统处理后的污水可达到GB 3838-2002《地表水环境质量标准》中规定的地表Ⅳ类水的要求。
本发明的另一目的在于提供一种污水处理系统，包括依次连通的预处理子系统、净化处理子系统、精密降解子系统和消毒子系统；
所述预处理子系统用于：将污水进行预处理，除去其中的悬浮和漂浮的大颗粒杂质，再经过初步沉淀除去其中的泥沙，调节水质以控制pH为6-9范围内，得到预处理污水；
所述净化处理子系统用于：将所述预处理污水依次经过好氧处理和厌氧处理，除去其中的COD、总磷和总氮，其中，在此过程中产生的沉淀为净化处理污泥，产生的上清液为净化处理污水；
所述精密降解子系统用于：将所述净化污水进行精密降解，通过功能微生物降解、富集将其中的重金属沉降至污泥中除去，得到精密降解污水；
所述消毒子系统用于：将所述精密降解污水进行消毒处理，除去其中的病原微生物。
优选地，所述预处理系统包括进水格栅、沉砂池和调节池，所述进水格栅适于除去污水中漂浮和悬浮的大颗粒杂质，所述沉砂池适于沉淀污水中的泥沙，所述调节池适于调节污水的水质和水量。
优选地，所述精密降解子系统包括依次连通二沉池和污泥池，所述二沉池内设置有生物填料，所述生物填料上负载具有重金属降解功能的菌株。
优选地，所述具有重金属降解功能的菌株包括枯草芽孢杆菌、恶臭假单胞菌、贪铜菌、克雷伯氏杆菌、不动杆菌、假丝酵母和红球菌中的至少一种。
本发明提供的污水处理系统与现有技术比较具有的有益效果与污水处理系统相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中污水处理工艺的流程图；
图2为本发明实施例中污水处理系统框图；
图3为本发明实施例中污水处理系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施；在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互组合。术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。以上术语涵盖术语“由……组成”和“基本上由……组成”。如无特殊说明的，材料、设备、试剂均为市售。
不同于普通的生活污水，实验室产生的污水含有的物质更为复杂，除了普通污水中含有的有机物、氨氮等物质之外，还包括化学试剂中包含的重金属、生物实验室产生的微生物以及其它一些难降解的有机物和无机物。虽然实验室对有毒有害污染物采取了管控措施，但是仍会有少量有毒有害物质随着污水排出，如不能妥善处置会导致有毒有害物质的长期积累，对环境造成严重的危害。
本发明实施例提供一种污水处理工艺，用于实验室污水的处理，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、将污水进行预处理，除去其中的悬浮和漂浮的大颗粒杂质，再经过初步沉淀除去其中的泥沙，调节水质以控制pH为6-9范围内，得到预处理污水；
步骤S2、将预处理污水依次经过好氧处理和厌氧处理，除去其中的COD、总磷和总氮，其中，在此过程中产生的沉淀为净化处理污泥，产生的上清液为净化处理污水；
步骤S3、将净化处理污水进行精密降解，通过功能微生物降解、富集将其中的重金属沉降至污泥中除去，得到精密降解污水；
步骤S4、将精密降解污水进行消毒处理，除去其中的病原微生物。
其中，步骤S1中，污水经过初沉和调节酸碱度，除去了污水中粒径在30mm以上的大颗粒的物质，并将酸碱度调节至6-9范围内，当pH＜6时，形成的絮凝过小，混凝效果差，当pH＞9时，形成的絮凝过粗，间隙水混浊，混凝效果差，且pH过高或过低均会对好氧处理和厌氧处理过程中的活性功能菌的活性造成影响，导致污水处理效率降低。
步骤S2中，将预处理污水依次经过好氧处理和厌氧处理。其中，COD(ChemicalOxygen Demand)是指化学需氧量，是以化学方法测量水样中被氧化还原性物质的量，一般污水中有机物杂质对COD的影响较大，在好氧处理过程中，大分子的有机物能够被快速降解，使预处理污水的COD降低，为了保证好氧处理效率，溶解氧控制在4-10mg/L；然后污水进入厌氧处理，在厌氧处理过程中，溶解氧控制在0-2mg/L，优选控制在0-0.2mg/L范围内，污水的氨氮或经过异养硝化-厌氧反硝化作用转变为N2或者NO2释放至空气中，达到脱氮目的。为了保证污水好氧处理和厌氧处理的效果，污水在好氧处理和厌氧处理中的水力停留时间为0.5-4h。另外，在好氧处理和厌氧处理过程中产生的污泥回流至预处理过程，由于好氧处理和厌氧处理过程中产生的污泥中含有活性功能微生物，与新进入的污水混合后，具有调节作用，并避免活性微生物随污泥流失。
步骤S3中，将净化污水进行精密降解处理，通过添加具有重金属降解、富集功能的微生物将污水中的重金属进行降解并生成难溶于水的物质，然后絮凝至污泥沉淀中，达到从污水中去除重金属的目的，所得到的含有重金属的污泥经过脱水处理后，委托专业机构处理，避免重金属对环境造成影响。其中，精密降解中的水力停留时间为20-50min，溶解氧为4-12mg/L。
步骤S4中，将精密降解污水进行消毒处理，可采用氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、次氯酸钠消毒或紫外线消毒方式对污水进行消毒，杀灭污水中残留的微生物。由于实验室中产生的微生物较为复杂，如不经过妥善处理会污染环境，经过消毒处理可避免实验室的微生物流入外部环境。由于紫外线消毒方式不需要额外添加药剂，不会导致污水二次污染，且运行成本交底，因此，优选为紫外线消毒方式。
且步骤S2和步骤S3中，污水的好氧处理、厌氧处理和精密降解处理均采用MBBR工艺，MBBR(Moving-Bed Biofilm Reactor)即移动床生物膜反应器，MBBR工艺是指采用移动床生物膜反应器进行的污水处理。具体地，好氧处理、厌氧处理和精密降解处理均采用在反应器中添加悬浮填料的方式进行处理，相对于传统的活性污泥处理方法，悬浮填料能够与污水充分接触，填料上微生物附着能力较强，抗冲击能力好，运行控制也更为简单。
经过步骤S1-步骤S4处理后的污水即可排放至环境中，经过处理后的污水能够在COD、总氮、氨氮、总磷、重金属和微生物指标方面均能达到排放要求，避免对环境造成污染。
如图2和图3所示，本发明的另一实施例提供一种污水处理系统，采用上述污水处理工艺进行污水处理，包括依次连通的预处理子系统、净化处理子系统、精密降解子系统和消毒子系统；
其中，预处理包括进水格栅、沉砂池和调节池，进水格栅适于除去污水中漂浮和悬浮的大颗粒杂质，沉砂池适于沉淀污水中砂石类杂质，调节池适于调节污水的水质和水量；
净化子系统包括厌氧处理装置和至少一个好氧处理装置，厌氧处理装置适于除去污水中的总氮，好氧处理装置适于除去污水中的COD、总磷和其它有机污染物；
精密降解子系统包括依次连通二沉池和污泥池，精密降解子系统适于除去污水中的重金属；
消毒子系统包括消毒罐，消毒罐适于除去污水中的病原微生物。
具体地，可根据污水中含有污染物的浓度和种类调整净化子系统中好氧处理装置的数量，当COD较低，且不含有其它难降解物质时，使用一个好氧处理装置，而COD浓度较高，或者污水中包含难降解物质时，可通过设置多个好氧处理装置进行污水处理，对污水中有机物污染物和其它难降解物质进行充分降解。
精密降解子系统包括二沉池和污泥池，二沉池与污泥池连通，污水在二沉池内处理，通过功能微生物的作用降解污水中的微生物，并沉淀至污泥中，二沉池中沉淀的污泥转移至污泥池中，并进一步处理。
二沉池内设置有生物填料，生物填料上负载具有重金属降解功能的菌株。将具有重金属降解功能的菌株负载在生物填料上，可以使菌株与污水充分接触，发挥菌株的降解功能，使污水中的微生物降解并沉淀。
具体地，具有重金属降解功能的菌株包括枯草芽孢杆菌、恶臭假单胞菌、贪铜菌、克雷伯氏杆菌、不动杆菌、假丝酵母和红球菌中的至少一种。不同的菌株具有不同的重金属降解功能，可根据污水中含有重金属的种类选择不同的菌株。其中，生物填料的填充率为10％-50％。生物填料的填充率高，功能微生物含量也较高，但填充率过高，会导致微生物竞争溶解氧，反而造成降解能力减弱，将生物填料的填充率控制在10％-50％既能保持较高的降解能力，也不会导致微生物竞争溶解氧的情况，具有较高的重金属去除效率。
污水处理系统还包括曝气子系统和污泥处理子系统，其中，曝气子系统与调节池和好氧处理装置连通。曝气子系统能够提高调节池、好氧处理装置和二沉池中的溶解氧含量，提高污水处理效率；污泥处理子系统包括污泥泵和污泥脱水装置。在污水处理过程中，污水中的杂质会不断沉淀产生污泥，产生的污泥可通过污泥泵转移至外部，并通过污泥脱水装置对污泥进行脱水，脱水后的污泥体积减小，且便于运输，可运送至处理机构进行处理。示例性地，污水脱水装置可为板框压滤机、带式压滤机或叠螺式脱水机。
下面结合具体的实施例说明污水处理系统的处理过程：
实施例
本实施例选择华中农业大学农业综合创新楼所产生的污水进行处理，经检测，处理前污水的各项指标为化学需氧量(COD)＝425.8mg/L，总氮(TN)＝93.6mg/L，氨氮(NH4 +-N)＝56.9mg/L，总磷(TP)＝4.5mg/L，总镉＝3.8mg/L，总铜＝2.6mg/L，总汞＝1.2mg/L，总铅＝0.7mg/L，粪大肠菌群5.4×106CFU/L。
本实施例提供的污水处理系统包括依次连通的进水格栅、沉砂池、调节池、第一好氧处理装置、第二好氧处理装置、厌氧处理装置、二沉池和消毒罐，并包污泥池、括曝气装置和污泥脱水装置。其中二沉池与污泥池、污泥脱水装置依次连通，曝气装置通过管道与调节池、第一好氧处理装置、第二好氧处理装置和二沉池连通，且二沉池包括生物填料，生物填料的填充比为30％，且生物填料上负载有具有除镉、除铜、除汞和除铅功能的恶臭假单胞菌、枯草芽孢杆菌、贪铜菌和克雷伯氏杆菌，其中恶臭假单胞菌为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)HN103，该菌株为华中农业大学筛选到的高效除镉菌株。
污水处理工艺如下：
步骤一、将污水依次经过进水格栅、沉砂池，然后进入调节池，通过进水格栅阻挡除去污水中漂浮和悬浮的杂质，再通过沉砂池内絮凝作用，除去污水中大颗粒杂质，调节池内将污水的pH调节至6-9范围内，得到预处理污水；
步骤二、将预处理污水依次进入第一好氧处理装置、第二好氧处理装置和厌氧处理装置进行降解COD和去除氨氮，得到净化污水，且将第一好氧处理装置、第二好氧处理装置和厌氧处理装置内产生的污泥回流至调节池，与污水混合，调节污水水质，其中，好氧处理的参数为：水力停留时间2h，溶解氧浓度7mg/L，厌氧处理的参数为：水力停留时间2h，溶解氧浓度0.1mg/L；
步骤三、将净化污水进入精密降解子系统，负载在悬浮填料上的除镉、除铜、除汞和除铅功能菌将溶解在污水中的重金属转换成难溶状态，并絮凝沉淀至污泥池，通过去除污泥达到去除污水中重金属的目的，得到精密降解污水；
步骤四、将精密降解污水进入消毒罐进行消毒，杀灭污水中的病原微生物，即可排放。
经检测，经过处理后的污水各项指标为：COD＝12.3mg/L，TN＝5.43mg/L，NH4 +-N＝0.3mg/L，TP＝0.06mg/L，总镉≤0.01mg/L，总铜≤0.01mg/L，总汞≤0.001mg/L，总铅≤0.001mg/L，粪大肠菌群未检出，各项指标均达到了GB 3838-2002《地表水环境质量标准》中规定的地表Ⅳ类水的要求，且耗时较短，处理效率较高。
应理解的是，本发明实施例提供的污水处理系统能够根据待处理污水的水质不同，可设置多个好氧处理装置，并对好氧处理装置和二沉池中的生物填料进行对应更换，定向降解污水中的难降解物质及重金属，使处理后的污水达到排放标准。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种污水处理工艺，用于实验室污水的处理，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将污水进行预处理，除去其中的悬浮和漂浮的大颗粒杂质，再经过初步沉淀除去其中的泥沙，调节水质以控制pH为6-9范围内，得到预处理污水；
步骤S2、将所述预处理污水依次经过好氧处理和厌氧处理，除去其中的COD、总磷和总氮，其中，在此过程中产生的沉淀为净化处理污泥，产生的上清液为净化处理污水；
步骤S3、将所述净化处理污水进行精密降解，通过功能微生物降解、富集将其中的重金属沉降至污泥中除去，得到精密降解污水；
步骤S4、将所述精密降解污水进行消毒处理，除去其中的病原微生物。
2.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，所述好氧处理、所述厌氧处理和所述精密降解均采用MBBR工艺。
3.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，所述步骤S2中，所述好氧处理和所述厌氧处理的水力停留时间为0.5-4h，所述好氧处理中溶解氧设置为4-12mg/L，所述厌氧处理中溶解氧设置为0-2mg/L。
4.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，所述步骤S3中，所述精密降解中水力停留时间为20-50min，溶解氧设置为4-12mg/L。
5.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，所述步骤S4中，所述消毒处理的处理方式包括氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、次氯酸钠消毒和紫外线消毒的其中一种。
6.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，还包括以下步骤：
将所述步骤S2中产生的所述净化污泥与进行所述预处理的污水混合，以调节水质。
7.一种污水处理系统，其特征在于，包括依次连通的预处理子系统、净化处理子系统、精密降解子系统和消毒子系统；
所述预处理子系统用于：将污水进行预处理，除去其中的悬浮和漂浮的大颗粒杂质，再经过初步沉淀除去其中的泥沙，调节水质以控制pH为6-9范围内，得到预处理污水；
所述净化处理子系统用于：将所述预处理污水依次经过好氧处理和厌氧处理，除去其中的COD、总磷和总氮，其中，在此过程中产生的沉淀为净化处理污泥，产生的上清液为净化处理污水；
所述精密降解子系统用于：将所述净化污水进行精密降解，通过功能微生物降解、富集将其中的重金属沉降至污泥中除去，得到精密降解污水；
所述消毒子系统用于：将所述精密降解污水进行消毒处理，除去其中的病原微生物。
8.根据权利要求7所述的污水处理系统，其特征在于，所述预处理系统包括进水格栅、沉砂池和调节池，所述进水格栅适于除去污水中漂浮和悬浮的大颗粒杂质，所述沉砂池适于沉淀污水中的泥沙，所述调节池适于调节污水的水质和水量。
9.根据权利要求7所述的污水处理系统，其特征在于，所述精密降解子系统包括依次连通二沉池和污泥池，所述二沉池内设置有生物填料，所述生物填料上负载具有重金属降解功能的菌株。
10.根据权利要求9所述的污水处理系统，其特征在于，所述具有重金属降解功能的菌株包括枯草芽孢杆菌、恶臭假单胞菌、贪铜菌、克雷伯氏杆菌、不动杆菌、假丝酵母和红球菌中的至少一种。
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