CN116282698A - 一种污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理系统及方法，属于污水处理技术领域，包括：一级厌氧反应器、汽提蒸氨系统、电还原芬顿系统、二级厌氧反应器及厌氧氨氧化系统；一级厌氧反应器用于将废水、沼气及微生物污泥三相分离，通过厌氧微生物将可降解有机物转化为沼气；汽提蒸氨系统用于将经一级厌氧反应器分离的污水中的氨氮和二氧化碳合成碳酸氢铵；电还原芬顿系统用于将经汽提蒸氨系统处理后的污水中难降解有机物开链断环转化为微生物易降解有机物；厌氧氨氧化系统用于将经过二级厌氧反应器处理后的污水中剩余的氨氮和硝态氮转化为氮气；本发明处理过程中不产生二氧化碳，可以将污水中的有机物转化为高价值产品，实现了有机物和氨氮的资源化利用。

Description

一种污水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种污水处理系统及方法。

背景技术

气候变化同水、能源及资源危机的出现推动了污水处理向综合资源回收模式的转变，实现碳中和逐渐成为未来污水处理的发展方向。污水中的主要污染物为有机物和氨氮，目前国内外污水处理主流工艺为活性污泥法。该工艺占地面积大，能耗高，碳排放量大，不适合当前碳中和要求。

与传统好氧活性污泥工艺相比，厌氧消化(Anaerobicdigestion,AD)具有较低的能量需求和污泥产量，污水中有机物能够以甲烷形式进行能源回收，有望实现工艺运行能耗的自给自足。厌氧膜生物反应器(Anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)以其优良的出水水质和较高的净产能潜力逐渐成为污水处理的一项有力技术。AnMBR能够实现反应器内HRT与SRT的完全分离。在较短的HRT条件下，污泥和悬浮固体(SuspendedSolid,SS)将被膜组件截留在反应器内，生长缓慢的厌氧微生物能够在较长的SRT条件下稳定生长，维持反应器内较高的污泥浓度，从而能够解决AD工艺在应对有机物浓度低、温度波动大以及处理量大的市政污水时的不足。

污水中氨氮去除主要途径为传统的反硝化反应，但其工程应用仍存在能耗高且难实现低碳化的问题。厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,anammox)可在厌氧条件下，以氨氮为电子供体、亚硝氮为电子受体，实现氨氮和亚硝氮的同步脱除并生成氮气。与传统硝化反硝化工艺相比，基于厌氧氨氧化的新工艺可有效降低曝气成本、减少污泥产量及有机碳源需求量，是未来污水生物脱氮的重要发展方向。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种污水处理系统及方法，解决现有技术中的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明采取了一下技术方案：

第一方面，本发明提供一种污水处理系统，包括：一级厌氧反应器、汽提蒸氨系统、电还原芬顿系统、二级厌氧反应器及厌氧氨氧化系统，

一级厌氧反应器、汽提蒸氨系统、电还原芬顿系统、二级厌氧反应器及厌氧氨氧化系统依次连通；

一级厌氧反应器，用于将废水、沼气及微生物污泥三相分离，通过厌氧微生物将可降解有机物转化为沼气；

汽提蒸氨系统，用于将经一级厌氧反应器分离的污水中的氨氮和二氧化碳合成碳酸氢铵；

电还原芬顿系统，用于将经汽提蒸氨系统处理后的污水中难降解有机物开链断环转化为微生物易降解有机物；

二级厌氧反应器，用于对开链断环后的有机物进行厌氧消化反应，继续通过厌氧微生物将可降解有机物转化沼气；

厌氧氨氧化系统，用于将经过二级厌氧反应器处理后的污水中剩余的氨氮和硝态氮转化为氮气。

在一些实施例中，一级厌氧反应器及二级厌氧反应器均包括厌氧反应单元、厌氧AnMBR膜单元及沼气净化单元，

厌氧反应单元供以将废水、沼气及微生物污泥三相分离，且厌氧反应单元的沼气出口与沼气净化单元连通，厌氧反应单元的废水出口与厌氧AnMBR膜单元连通。

在一些实施例中，厌氧反应单元包括厌氧反应塔、三相分离器及汽水分离器，

厌氧反应塔的一侧下方设置有第一进水管，厌氧反应塔的一侧设有第一液位计；

三相分离器容置于厌氧反应塔的内部，三相分离器包括两层人字形挡板，挡板夹角为45°～60°之间，两层人字形挡板重叠部分为10～20cm；

汽水分离器位于三相分离器的上方并与厌氧反应塔连通，汽水分离器的内部设置有鹅卵石。

在一些实施例中，厌氧反应塔一侧与三相分离器的上方对应位置设有溢流堰，汽水分离器与鹅卵石对应位置设有冲洗管。

在一些实施例中，厌氧AnMBR膜单元包括集水箱、泥水分离箱，集水箱通过第一产水管与厌氧反应单元的污水出口连通，泥水分离箱的内部设有膜片，且泥水分离箱的一侧通过第一进水泵及第一循环泵与集水箱连通、泥水分离箱的另一侧设有第二产水管，泥水分离箱还通过第二循环泵及汽水混合器与厌氧反应单元连通，汽水混合器的一侧连通有蒸汽管。

在一些实施例中，沼气净化单元包括水封罐及沼气净化系统，

水封罐通过产沼气管与厌氧反应单元的沼气出口连通，产沼气管上设置有第一压力表，水封罐外侧分别设有与其相连通的补水管及第二液位计，水封罐的下侧设有排污管；

沼气净化系统通过连接管与水封罐连通，连接管上设有第二压力表。

在一些实施例中，汽提蒸氨系统包括解析反应塔、气体脱氨塔、冷凝器、气液分离器、抽氨混合器、氨回收塔、晶浆罐、离心机及包装设备，解析反应塔与一级厌氧反应器连通，气体脱氨塔与解析反应塔连通且气体脱氨塔的一侧设有饱和蒸汽入口，冷凝器的进口与解析反应塔连通，冷凝器的出水口及出气口分别与气液分离器以及抽氨混合器连通，气液分离器与解析反应塔连通，抽氨混合器与氨回收塔连通，氨回收塔的出口处依次连接晶浆罐、离心机以及包装设备。

在一些实施例中，电还原芬顿系统包括反应箱、两个直流电源及双氧水储箱，反应箱的一侧通过第二进水管与汽提蒸氨系统连通，反应箱的另一侧设有第三产水管，反应箱内依次布置有第一阳极板、阴极板及第二阳极板，两个直流电源分别与第一阳极板、阴极板及第二阳极板对应连接，第一阳极板包括铁基板、Q235B、304不锈钢或生铁等，第二阳极板包括钛基板、钌基板、铱基板或铂基板等，阴极板包括石墨或石墨毡等，双氧水储箱通过双氧水加药泵与第二进水管连通。

在一些实施例中，厌氧氨氧化系统包括厌氧氨氧化反应塔及进水箱，进水箱与电还原芬顿系统连通，厌氧氨氧化反应塔形成有一反应腔及一回流腔，反应腔内设置有颗粒污泥，进水箱通过第三进水管及第二进水泵与反应塔的反应腔连通，回流腔通过第三循环泵与第三进水管连通，厌氧氨氧化反应塔的上侧设有第四产水管。

第二方面，本发明还提供一种污水处理方法，应用于如上述的污水处理系统，其方法包括：

将废水、沼气及微生物污泥三相分离，通过厌氧微生物将可降解有机物转化为沼气；

将经一级厌氧反应器分离的污水中的氨氮和二氧化碳合成碳酸氢铵；

将经汽提蒸氨系统处理后的污水中难降解有机物开链断环转化为微生物易降解有机物；

对开链断环后的有机物进行厌氧消化反应，继续通过厌氧微生物将可降解有机物转化沼气；

将经过二级厌氧反应器处理后的污水中剩余的氨氮和硝态氮转化为氮气。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1.利用一级厌氧反应器能够将污水中的有机物转化为高价值产品，利用电还原芬顿系统及二级厌氧反应器可将难降解有机物转化为易降解有机物，再将可降解有机物转化沼气，实现对有机物的资源化利用；

2.利用汽提蒸氨系统可以将污水中的氨氮转化高价值产品，实现污水变废为宝；

3.一级厌氧反应器及二级厌氧反应器处理的工艺采用厌氧微生物技术，能耗低，属于可持续发展技术，利用电还原芬顿系统能够降低40％的铁泥量，降低了运行成本；

整个处理过程中不产生二氧化碳，符合碳中和要求。

附图说明

图1是本发明提供的污水处理系统一实施例的处理工艺流程图；

图2是本发明提供的污水处理系统的一级厌氧反应器以及二级厌氧反应器的结构示意图；

图3是本发明提供的污水处理系统的汽提蒸氨系统的工艺流程图；

图4是本发明提供的污水处理系统的电还原芬顿系统的结构示意图；

图5是本发明提供的污水处理系统的厌氧氨氧化系统的结构示意图；

图6是本发明提供的污水处理方法的流程图；

图7是图4中的污水处理系统及方法的电还原芬顿系统的基本原理图；

图8是图1中的污水处理系统的污染物去除降解表。

图中：

1、一级厌氧反应器；

11、厌氧反应单元；111、厌氧反应塔；112、三相分离器；113、汽水分离器；114、第一进水管；115、第一液位计；116、溢流堰；117、集气罩；118、清洗管；

12、厌氧AnMBR膜单元；121、集水箱；1211、第一产水管；122、泥水分离箱；123、膜片；124、第一进水泵；125、第一循环泵；126、第二产水管；127、第二循环泵；128、汽水混合器；129、蒸汽管；

13、沼气净化单元；131、水封罐；132、沼气净化系统；133、第一压力表；134、补水管；135、第二液位计；136、排污管；137、连接管；138、第二压力表；

2、汽提蒸氨系统；21、解析反应塔；22、气体脱氨塔；23、冷凝器；24、气液分离器；25、抽氨混合器；26、氨回收塔；27、晶浆罐；28、离心机；29、包装设备；

3、电还原芬顿系统；31、反应箱；32、直流电源；33、双氧水储箱；34、第二进水管；35、第三产水管；36、第一阳极板；37、阴极板；38、双氧水加药泵；39、第二阳极铁；；

4、二级厌氧反应器；

5、厌氧氨氧化系统；51、厌氧氨氧化反应塔；511、反应腔；512、回流腔；52、进水箱；53、第三进水管；54、第二进水泵；55、第三循环泵；56、第四产水管；57、曝气风机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种污水处理系统及方法，以下分别进行说明。

如图1至图5所示，本发明的一个具体实施例，公开了一种污水处理系统，包括：一级厌氧反应器1、汽提蒸氨系统2、电还原芬顿系统3、二级厌氧反应器4及厌氧氨氧化系统5。

一级厌氧反应器1、汽提蒸氨系统2、电还原芬顿系统3、二级厌氧反应器4及厌氧氨氧化系统5依次连通。

一级厌氧反应器1，用于将废水、沼气及微生物污泥三相分离，通过厌氧微生物将可降解有机物转化为沼气。

汽提蒸氨系统2，用于将经一级厌氧反应器1分离的污水中的氨氮和二氧化碳合成碳酸氢铵。

电还原芬顿系统3，用于将经汽提蒸氨系统2处理后的污水中难降解有机物开链断环转化为微生物易降解有机物。

二级厌氧反应器4，用于对开链断环后的有机物进行厌氧消化反应，继续通过厌氧微生物将可降解有机物转化沼气。

厌氧氨氧化系统5，用于将经过二级厌氧反应器4处理后的污水中剩余的氨氮和硝态氮转化为氮气。

本污水处理系统中，污水首先进入一级厌氧反应器1，通过厌氧微生物将可降解有机物转化为沼气，沼气净化提纯后二次利用或者焚烧发电，产水进入汽提蒸氨系统2，将污水中的氨氮和二氧化碳合成碳酸氢铵，然后污水进入电还原芬顿系统3将难降解有机物开链断环，转化为微生物易降解有机物，然后进入二级厌氧反应器4，继续将有机物转化沼气，实现有机物资源化，污水最后进入厌氧氨氧化系统5将剩余的氨氮和硝态氮转化为氮气，整个处理过程不产生二氧化碳，实现了有机物和氨氮的资源化。

如图2所示，在一些实施例中，一级厌氧反应器1及二级厌氧反应器4均包括厌氧反应单元11、厌氧AnMBR膜单元12及沼气净化单元13。

厌氧反应单元11供以将废水、沼气及微生物污泥三相分离，且厌氧反应单元11的沼气出口与沼气净化单元13连通，厌氧反应单元11的废水出口与厌氧AnMBR膜单元12连通。

具体的，厌氧反应单元11包括厌氧反应塔111、三相分离器112及汽水分离器113。

厌氧反应塔111的一侧下方设置有第一进水管114，厌氧反应塔111的一侧设有第一液位计115，采用逆流上流式厌氧反应塔111，进水从设备底部的第一进水管114进入，产水从设备顶部排出。

三相分离器112容置于厌氧反应塔111的内部，废水、沼气、微生物污泥在上升过程中在反应器内的顶部进行三相分离，实现三者分离，三相分离器112采用两层人字形挡板，挡板夹角为45°～60°之间，两层人字形挡板重叠部分为10～20cm，顶部设置集气罩117收集沼气。

汽水分离器113位于三相分离器112的上方并与厌氧反应塔111连通，汽水分离器113的内部设置有鹅卵石，由于沼气在上升的过程中携带部分废水，在厌氧反应塔111顶部设置汽水分离器113，通过重力作用，废水在汽水分离器113二次分离，通过在汽水分离器113上部设置鹅卵石，使废水在上升过程中进一步截留，此外在鹅卵石上部设置清洗管118，将冲洗管与外界水管连通，可通过冲洗管向汽水分离器113内的鹅卵石冲水，定期冲洗鹅卵石，避免鹅卵石板结堵塞。

进一步的，厌氧反应塔111的容积负荷为10～20kgCOD/(m3d)，水力负荷为0.1～1m3/(m2 h)，厌氧反应塔111中的布水管采用多用多备方式，如10用10备，8用8备等，采用45°斜向下蛇形喷嘴方式，同时，其中的主管设置等距不同孔径布水孔，使该反应器呈湍流状态，进而微生物和废水充分接触，产生的沼气自下向上使系统混合更充分。

进一步的，在一些实施例中，厌氧反应塔111一侧与三相分离器112的上方对应位置设有溢流堰116，当三相分离器112上的水位较高时，水可经由溢流堰116外排。

进一步的，在一些实施例中，厌氧反应塔111出水进入厌氧AnMBR膜单元12，厌氧AnMBR膜单元12包括集水箱121、泥水分离箱122，集水箱121通过第一产水管1211与厌氧反应单元11的污水出口连通，泥水分离箱122的内部设有膜片123，且泥水分离箱122的一侧通过第一进水泵124及第一循环泵125与集水箱121连通、泥水分离箱122的另一侧设有第二产水管126，泥水分离箱122还通过第二循环泵127及汽水混合器128与厌氧反应单元11连通，使厌氧反应塔111内污水能够经由第一产水管1211进入集水箱121，集水箱121内污水通过第一进水泵124以及第一循环泵125抽送至泥水分离箱122内膜片123的一侧，水通过膜片123过滤流至膜片123另一侧，最后通过第二产水管126排放，膜片123采用外置式管式超滤膜，材质为陶瓷膜或PVDF，配置进水泵，循环泵，清洗泵，膜片123通量50～60L/h/m2,膜片123水流速度2～3m/s，并将膜片123倾斜设置,采用高速错流方式减少膜片123污堵，透过膜片123的产水进入汽提蒸氨系统2,截留在膜片123上污泥在2～3m/s的水流冲击下返回厌氧反应塔111，从而保证厌氧反应塔111内的污泥浓度保持在较高的运行状况，实现BOD去除率在95％以上。

同时循环泵取水从厌氧反应塔111顶部回到厌氧反应塔111底部，使整个系统充分混合，循环泵流量为进水5～10倍，汽水混合器128的一侧连通有蒸汽管129，蒸汽通过汽水混合器128给给污水升温，保证反应器维持在30～36°之间，汽水混合器128采用文丘里管原理，蒸汽在喉管位置，通过管道突变形成负压将蒸汽吸入并充分混合。

更进一步的，在一些实施例中，沼气净化单元13包括水封罐131及沼气净化系统132。

水封罐131通过产沼气管与厌氧反应单元11的沼气出口连通，产沼气管上设置有第一压力表133，水封罐131外侧分别设有与其相连通的补水管134及第二液位计135，水封罐131的下侧设有排污管136。

沼气净化系统132通过连接管137与水封罐131连通，连接管137上设有第二压力表138，从汽水分离器113出来的沼气进入水封罐131，通过控制水封罐131里的液位调节厌氧反应塔111里集气罩117的压力，保证三相分离器112顶部形成气室，便于更好的分离气水泥三相。沼气从水封罐131出来后进入沼气净化系统132，通过除湿、脱硫、除尘后进入沼气发电系统或者沼气提纯系统，实现有机物资源化处理。

高价值产品的原理为厌氧生物处理原理，有机物在厌氧微生物的作用下生成甲烷和氢气，具体过程分四个阶段：

(1)水解阶段：高分子有机物由于其大分子体积，不能直接通过厌氧菌的细胞壁，需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。

(2)酸化阶段：上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外，这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸(VFA)，同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。

(3)产乙酸阶段：在此阶段，上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。

(4)产甲烷阶段：在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。

污水经一级厌氧反应器1处理后，有机物转化为甲烷、二氧化碳、氨氮等小分子物质。如图3所示，在一些实施例中，汽提蒸氨系统2包括解析反应塔21、气体脱氨塔22、冷凝器23、气液分离器24、抽氨混合器25、氨回收塔26、晶浆罐27、离心机28及包装设备29，泥水分离箱122上设置的第二产水管126的出水口设置有集水罐，泥水分离箱122中所排出的废水可通过第二产水管126进入集水罐，集水罐通过预热器与解析反应塔21连通，使废水经过预热器加热后进入解析反应塔21，解析反应塔21内废水流至气体脱氨塔22的内部，气体脱氨塔22与解析反应塔21连通且气体脱氨塔22的一侧设有饱和蒸汽入口，通过向污水中通入饱和蒸汽，使污水温度上升，当污水温度达到40°左右时，污水中的二氧化碳开始溢出，当污水温度到达60°时，80％的二氧化碳从污水汇总溢出，当二氧化碳从污水中析出后，溶液pH由中性逐渐升至10.5左右，此时污水中的氨氮开始析出，继续向污水中投加饱和蒸汽，当污水温度达到80°左右时，污水中80％氨氮析出；冷凝器23的进口与解析反应塔21连通，冷凝器23的出水口及出气口分别与气液分离器24以及抽氨混合器25连通，气液分离器24与解析反应塔21连通，将氨气中的水凝气体重新排至解析反应塔21内继续反应，抽氨混合器25与氨回收塔26连通，氨回收塔26的出口处依次连接晶浆罐27、离心机28以及包装设备29，氨回收塔26一侧连通有二氧化碳罐，当污水中氨氮浓度较高时，系统适当补充二氧化碳，通过抽氨混合器25和真空泵将二氧化碳和氨氮抽入碳氨回收塔26，晶浆罐27及离心机28等将污水中二氧化碳和氨氮转化碳酸氢铵，实现氮资源化与碳捕集，利用打包设备进行打包。

进一步的，气体脱氨塔22的废水出口通过深冷器与出水池连通，出水池连接反应箱31，以便于对废水的进一步处理；氨回收塔26上连接有尾气回收塔，供以氨回收塔26内的废气向尾气回收塔的内部排放，晶浆罐27、离心机28、打包设备以及尾气回收塔的内部均与设置的引风机连通，引风机的排风口出连通有尾气净化塔，实现对废气的集中收集和处理。

经汽提蒸氨系统2处理后的污水还有部分微生物难降解有机物和10～20％的氨氮和总氮，需进行进一步的处理，如图4、图7所示，在一些实施例中，电还原芬顿系统3包括反应箱31、两个直流电源32及双氧水储箱33，反应箱31的一侧通过第二进水管34与汽提蒸氨系统2连通，反应箱31的另一侧设有第三产水管35，反应箱31依次布置有第一阳极板36、阴极板37及第二阳极板39，两个直流电源32分别与第一阳极板36、阴极板37及第二阳极板39对应连接，其中两个直流电源32的阴极均与阴极板37连接，第一阳极板37设于靠近第二进水管34的一侧，第二阳极板39则设置在靠近第三产水管35的一侧，双氧水储箱33通过双氧水加药泵38与第二进水管34连通，电还原芬顿系统3采用高频低压脉冲电源，设置氧化区、沉淀区以及内回流，反应物进入反应箱31后，通过OH将大分子难降解有机物开链断环转化为微生物易降解的有机物，其是在直流电源32下，通过向阳极和阴极通电发生氧化还原反应，第一阳极板36零价铁失电子转化为二价铁，二价铁在污水中和双氧水发生芬顿反应生成OH和三价铁，三价铁在阴极得电子转化为二价铁，继续参与芬顿反应，实现铁离子的循环利用，减少了铁泥的产生，同时二价铁通过第二阳极板39缓慢释放，避免了过量的二价铁与羟基自由基反应，提高了羟基自由基的利用效率。此外，电还原芬顿系统3中存在污染物的阳极氧化和阴极吸附等副反应能促进污染物的处理。第一阳极板36采用铁基板、Q235B、304不锈钢或生铁等，第二阳极板39采用钛基板、钌基板、铱基板或铂基板等，阴极板37采用石墨、石墨毡等惰性电极中的一种，极板间距2～3cm，电流密度10～40mA/cm2，反应时间10～30min，双氧水质量投加比为0.01～0.1％。

污水经电还原芬顿氧化后进入二级厌氧反应器4对开链断环后的有机物进行厌氧消化反应，进一步降解污水中的有机物，容积负荷为5～10kgCOD/(m3d)，水力负荷为0.1～1m3/(m2 h)，BOD去除率在95％以上，其产水进入厌氧氨氧化系统5。

如图5所示，在一些实施例中，厌氧氨氧化系统5包括厌氧氨氧化反应塔51及进水箱52，进水箱52与电还原芬顿系统3中的第三产水管35连通，厌氧氨氧化反应塔51形成有一反应腔511及一回流腔512，反应腔511内设置有颗粒污泥，进水箱52通过第三进水管53及第二进水泵54与厌氧氨氧化反应塔51的反应腔511连通，回流腔512通过第三循环泵55与第三进水管53连通，厌氧氨氧化反应塔51的上侧设有第四产水管56，反应器采用短程硝化～厌氧氨氧化(PN～ANAMMOX)一体化反应器系统，采用逆流上流式反应器，在第二进水泵54的作用下，进水从设备底部的第三进水管53进入，并进入到反应腔511内向上逆流，厌氧氨氧化反应塔51与反应腔511对应一侧设置有曝气风机57，通过控制曝气量、pH等反应条件，实现同步短程硝化～厌氧氨氧化高效脱氮，总氮负荷0.5～1.5kg/(m3·d),溶解氧含量0.1～1mg/L，pH 7.8～9，反应器温度35～37°。此外电还原芬顿系统3提供的二价铁离子在厌氧氨氧化系统5中可以显著提升厌氧氨氧化反应活性，随着二价铁浓度从5mg/L增加到20mg/L，N2O在产气中的浓度从3mg/L增加至10mg/L，其平均排放量从脱氮量的0.05％增加到0.17％，脱氮效率提高12％；厌氧氨氧化系统5采用颗粒污泥法，颗粒污泥是微生物的聚集体，与絮体污泥相比具有较大的粒径，沉降性能良好，因而能够保留更多的生物量，提高进水的氮负荷，并且由于颗粒污泥的特殊结构，对进水水质的变化(氮负荷、有毒有害物质等)有一定的抵抗能力。厌氧氨氧化反应塔51的产水流至回流腔512，能够通过循环泵使介质重新通过回流腔512进入到反应腔511，实现在厌氧氨氧化反应塔51内的循环反应，最后污水从设备顶部的第四产水管56排出。

当污水COD和氨氮浓度较低时，可以增加膜系统浓缩至高COD和高氨氮污水，然后采用如图8所述的处理工艺路线。

为了更好实施本发明实施例中的污水处理系统，在污水处理系统的基础之上，如图6所示，本发明还提供一种污水处理方法，应用于如上述的污水处理系统，其方法包括：

S1、将废水、沼气及微生物污泥三相分离，通过厌氧微生物将可降解有机物转化为沼气；

S2、将经一级厌氧反应器1分离的污水中的氨氮和二氧化碳合成碳酸氢铵；

S3、将经汽提蒸氨系统2处理后的污水中难降解有机物开链断环转化为微生物易降解有机物；

S4、对开链断环后的有机物进行厌氧消化反应，继续通过厌氧微生物将可降解有机物转化沼气；

S5、将经过二级厌氧反应器4处理后的污水中剩余的氨氮和硝态氮转化为氮气。

本发明还提供一更加具体的实施例，用以说明上述步骤S1～S5：

步骤一、废水通过厌氧反应塔111底部的第一进水管114进入，在上升过程中在反应器顶部设置的三相分离器112将废水、沼气以及微生物污泥进行三相分离，沼气通过汽水分离器113提纯后通过连接管137进入到水封罐131内，沼气从水封罐131出来后进入沼气净化系统132，通过除湿、脱硫、除尘后进入沼气发电系统或者沼气提纯系统，经过三相分离后的废水经由第一产水管1211进入集水箱121，集水箱121内污水通过第一进水泵124以及第一循环泵125抽送至泥水分离箱122内膜片123的一侧，水通过膜片123过滤流至膜片123另一侧，再次过滤废水中的污泥，最后通过第二产水管126排放；

步骤二、废水通过第二产水管126经过预热器加热后进入解析反应塔21，解析反应塔21内废水流至气体脱氨塔22的内部，通过饱和蒸汽入口向污水中通入饱和蒸汽，将污水中的氨氮析出，利用冷凝器23及气液分离器24将氨气中的水凝气体重新排至解析反应塔21内继续反应，通过抽氨混合器25和真空泵将二氧化碳和氨氮抽入碳氨回收塔26，晶浆罐27及离心机28等将污水中二氧化碳和氨氮转化碳酸氢铵，实现氮资源化与碳捕集，利用打包设备进行打包；

步骤三、经过处理后的废水在气体脱氨塔22内流至反应箱31，通过OH将大分子难降解有机物开链断环转化为微生物易降解的有机物，其是在直流电源32下，通过向阳极和阴极通电发生氧化还原反应，阳极零价铁失电子转化为二价铁，二价铁在污水中和双氧水发生芬顿反应生成OH和三价铁，三价铁在阴极得电子转化为二价铁，继续参与芬顿反应，实现铁离子的循环利用；

步骤四、反应箱31内污水通过第三产水管35进入到二级厌氧反应器4中的厌氧反应塔111中，并重复步骤一的流程，通过第二产水管126将处理后的污水送至厌氧氨氧化系统5；

步骤五、在第二进水泵54的作用下，进水从设备底部的第三进水管53进入，并进入到反应腔511内向上逆流，厌氧氨氧化反应塔51与反应腔511对应一侧设置有曝气风机57，通过控制曝气量、pH等反应条件，实现同步短程硝化～厌氧氨氧化高效脱氮，厌氧氨氧化反应塔51的产水流至回流腔512，能够通过循环泵使介质重新通过回流腔512进入到反应腔511，实现在厌氧氨氧化反应塔51内的循环反应，最后污水从设备顶部的第四产水管56排出。

本发明具备以下有益效果：

1、提供一种污水处理方法：“一级厌氧AnMBR+汽提蒸氨+电还原芬顿+二级厌氧mnMBR+厌氧氨氧化”，利用一级厌氧反应器1能够将污水中的有机物转化为高价值产品，利用电还原芬顿系统3及二级厌氧反应器4可将难降解有机物转化为易降解有机物，再将可降解有机物转化沼气，实现对有机物的资源化利用。

2、利用汽提蒸氨系统2可以将污水中的氨氮转化高价值肥料，实现污水变废为宝。

3、整个处理过程中不产生二氧化碳，符合碳中和要求。

4、一级厌氧反应器1及二级厌氧反应器4处理的工艺采用厌氧微生物技术，能耗低，属于可持续发展技术。

5、通过一级厌氧反应器1及二级厌氧反应器4中的三相分离器112可分离污水中的污泥，使系统产生的污泥量少，可以源头解决当前污泥难处置问题。

6、电还原芬顿技术可以实现铁离子循环利用，减少药剂投加量和污泥产生量，可降低40％的铁泥量，降低20％的运行成本。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种污水处理系统，其特征在于，包括：一级厌氧反应器、汽提蒸氨系统、电还原芬顿系统、二级厌氧反应器及厌氧氨氧化系统，

所述一级厌氧反应器、所述汽提蒸氨系统、所述电还原芬顿系统、所述二级厌氧反应器及所述厌氧氨氧化系统依次连通；

所述一级厌氧反应器，用于将废水、沼气及微生物污泥三相分离，通过厌氧微生物将可降解有机物转化为沼气；

所述汽提蒸氨系统，用于将经一级厌氧反应器分离的污水中的氨氮和二氧化碳合成碳酸氢铵；

所述电还原芬顿系统，用于将经汽提蒸氨系统处理后的污水中难降解有机物开链断环转化为微生物易降解有机物；

所述二级厌氧反应器，用于对开链断环后的有机物进行厌氧消化反应，继续通过厌氧微生物将可降解有机物转化沼气；

所述厌氧氨氧化系统，用于将经过二级厌氧反应器处理后的污水中剩余的氨氮和硝态氮转化为氮气。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理系统，其特征在于，所述一级厌氧反应器及二级厌氧反应器均包括厌氧反应单元、厌氧AnMBR膜单元及沼气净化单元，

厌氧反应单元供以将废水、沼气及微生物污泥三相分离，且所述厌氧反应单元的沼气出口与所述沼气净化单元连通，所述厌氧反应单元的废水出口与所述厌氧AnMBR膜单元连通。

3.根据权利要求2所述的一种污水处理系统，其特征在于，所述厌氧反应单元包括厌氧反应塔、三相分离器及汽水分离器，

所述厌氧反应塔的一侧下方设置有第一进水管，所述厌氧反应塔的一侧设有第一液位计；

所述三相分离器容置于所述厌氧反应塔的内部，所述三相分离器包括两层人字形挡板，挡板夹角为45°～60°之间，两层人字形挡板重叠部分为10～20cm；

所述汽水分离器位于所述三相分离器的上方并与所述厌氧反应塔连通，所述汽水分离器的内部设置有鹅卵石。

4.根据权利要求3所述的一种污水处理系统，其特征在于，所述厌氧反应塔一侧与所述三相分离器的上方对应位置设有溢流堰，所述汽水分离器与所述鹅卵石对应位置设有冲洗管。

5.根据权利要求2所述的一种污水处理系统，其特征在于，所述厌氧AnMBR膜单元包括集水箱、泥水分离箱，所述集水箱通过第一产水管与所述厌氧反应单元的污水出口连通，所述泥水分离箱的内部设有膜片，且所述泥水分离箱的一侧通过第一进水泵及第一循环泵与集水箱连通、所述泥水分离箱的另一侧设有第二产水管，所述泥水分离箱还通过第二循环泵及汽水混合器与所述厌氧反应单元连通，所述汽水混合器的一侧连通有蒸汽管。

6.根据权利要求2所述的一种污水处理系统，其特征在于，所述沼气净化单元包括水封罐及沼气净化系统，

所述水封罐通过产沼气管与所述厌氧反应单元的沼气出口连通，所述产沼气管上设置有第一压力表，所述水封罐外侧分别设有与其相连通的补水管及第二液位计，所述水封罐的下侧设有排污管；

所述沼气净化系统通过连接管与所述水封罐连通，所述连接管上设有第二压力表。

7.根据权利要求1所述的一种污水处理系统，其特征在于，所述汽提蒸氨系统包括解析反应塔、气体脱氨塔、冷凝器、气液分离器、抽氨混合器、氨回收塔、晶浆罐、离心机及包装设备，所述解析反应塔与所述一级厌氧反应器连通，所述气体脱氨塔与所述解析反应塔连通且所述气体脱氨塔的一侧设有饱和蒸汽入口，所述冷凝器的进口与解析反应塔连通，所述冷凝器的出水口及出气口分别与所述气液分离器以及所述抽氨混合器连通，所述气液分离器与所述解析反应塔连通，所述抽氨混合器与所述氨回收塔连通，所述氨回收塔的出口处依次连接所述晶浆罐、离心机以及包装设备。

8.根据权利要求1所述的一种污水处理系统，其特征在于，所述电还原芬顿系统包括反应箱、两个直流电源及双氧水储箱，所述反应箱的一侧通过第二进水管与所述汽提蒸氨系统连通，所述反应箱的另一侧设有第三产水管，所述反应箱内依次布置有第一阳极板、阴极板及第二阳极板，两个所述直流电源分别与第一阳极板、阴极板及第二阳极板对应连接，第一阳极板包括铁基板、Q235B、304不锈钢或生铁，第二阳极板包括钛基板、钌基板、铱基板或铂基板，阴极板包括石墨或石墨毡，所述双氧水储箱通过双氧水加药泵与所述第二进水管连通。

9.根据权利要求1所述的一种污水处理系统，其特征在于，所述厌氧氨氧化系统包括厌氧氨氧化反应塔及进水箱，所述进水箱与所述电还原芬顿系统连通，所述厌氧氨氧化反应塔形成有一反应腔及一回流腔，所述反应腔内设置有颗粒污泥，所述进水箱通过第三进水管及第二进水泵与所述反应塔的反应腔连通，所述回流腔通过第三循环泵与所述第三进水管连通，所述厌氧氨氧化反应塔的上侧设有第四产水管。

10.一种污水处理方法，应用于如权利要求1～9任意一项所述的污水处理系统，其特征在于，所述方法包括：

将废水、沼气及微生物污泥三相分离，通过厌氧微生物将可降解有机物转化为沼气；

将经一级厌氧反应器分离的污水中的氨氮和二氧化碳合成碳酸氢铵；

将经汽提蒸氨系统处理后的污水中难降解有机物开链断环转化为微生物易降解有机物；

对开链断环后的有机物进行厌氧消化反应，继续通过厌氧微生物将可降解有机物转化沼气；

将经过二级厌氧反应器处理后的污水中剩余的氨氮和硝态氮转化为氮气。

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