CN118289981A - 一种基于pna的城市污水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PNA的城市污水处理系统，包括：污水预处理模块、环境调节模块、短程硝化‑厌氧氨氧化模块、污水后处理模块和资源回收模块；所述污水预处理模块用于对污水进行初步过滤和初步杀菌消毒，得到初过滤污水；所述环境调节模块用于将所述初过滤污水的环境参数调节至符合短程硝化‑厌氧氨氧化过程要求的参数；所述短程硝化‑厌氧氨氧化模块用于将所述初过滤污水中的氨氮转化为亚硝酸盐氮，同时抑制硝酸盐的生成，并在厌氧条件下将污水中的亚硝酸盐氮和氨氮转化为氮气，并得到处理后污水；所述污水后处理模块用于对所述处理后污水进行进一步过滤和杀菌消毒，得到可排放水；所述资源回收模块用于将处理过程的产物进行回收。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于PNA的城市污水处理系统。
背景技术
城市污水处理系统对于保护水体环境、促进可持续发展具有重要意义。随着城市化进程的加快和人口的增长，城市污水的排放量日益增加，污水处理面临着诸多挑战。而传统污水处理方法存在诸多的局限性，例如：能耗高、污泥产量大、氮去除效率有限和资源回收率低。短程硝化-厌氧氨氧化(Partial Nitrification Anammox，PNA)工艺是一种新兴的高效污水处理技术，它通过将氨氮转化为亚硝酸盐氮，再利用厌氧氨氧化菌将亚硝酸盐氮和剩余的氨氮转化为氮气，从而实现氮的高效去除。为了满足城市污水处理负荷，将PNA工艺整合到城市污水处理系统中是一种很好的方法。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，提出一种基于PNA的城市污水处理系统，包括：污水预处理模块、环境调节模块、短程硝化-厌氧氨氧化模块、污水后处理模块和资源回收模块；
所述污水预处理模块用于对污水进行初步过滤和初步杀菌消毒，得到初过滤污水；
所述环境调节模块用于将所述初过滤污水的环境参数调节至符合短程硝化-厌氧氨氧化过程要求的参数；
所述短程硝化-厌氧氨氧化模块用于将所述初过滤污水中的氨氮转化为亚硝酸盐氮，同时抑制硝酸盐的生成，并在厌氧条件下将污水中的亚硝酸盐氮和氨氮转化为氮气，并得到处理后污水；
所述污水后处理模块用于对所述处理后污水进行进一步过滤和杀菌消毒，得到可排放水；
所述资源回收模块用于将处理过程的产物进行回收。
优选的，所述污水预处理模块包括：机械格栅过滤单元、沉淀单元、砂滤单元和反冲洗单元；
所述机械格栅过滤单元用于过滤污水中的大颗粒杂质；
所述沉淀单元用于沉淀污水中的悬浮固体颗粒；
所述砂滤单元基于砂层的过滤作用进一步去除污水中的细小固体颗粒，以及部分有机物；
所述反冲洗单元用于利用预处理后污水对所述机械格栅过滤单元、所述沉淀单元和所述砂滤单元进行反冲洗，并对固体污染物进行回收处理。
优选的，所述环境调节模块包括：溶解氧控制单元、第一温度调节单元、第一pH值调节单元、碳氮比调节单元；
所述溶解氧控制单元用于将所述初过滤水中的溶解氧含量控制在0.4～0.6mg/L之间；
所述温度调节单元用于将所述初过滤水的环境温度调节在30℃～40℃之间；
所述pH值调节单元用于将所述初过滤水的pH值调节在8.0～8.2之间；
所述碳氮比调节单元用于将所述初过滤水的碳氮比调节在1.8～3.5范围内。
优选的，所述短程硝化-厌氧氨氧化模块包括：反应池、生物载体单元、监控单元、曝气单元、第二温度调节单元、第二pH值调节单元和膜单元；
所述反应池用于提供完成短程硝化-厌氧氨氧化过程的场所；
所述生物载体单元用于提供短程硝化-厌氧氨氧化过程所需微生物，其中，短程硝化过程所需微生物用于将所述初过滤污水中的氨氮转化为亚硝酸盐氮，同时抑制硝酸盐的生成，厌氧氨氧化过程所需微生物在厌氧条件下将污水中的亚硝酸盐氮和氨氮转化为氮气，并得到处理后污水；
所述监控单元用于实时监测短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的环境参数，并基于预设的符合短程硝化-厌氧氨氧化过程要求的参数发出控制指令；
所述曝气单元基于所述控制指令实时调节短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的溶解氧含量；
所述第二温度调节单元基于所述控制指令实时调节短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的温度；
所述第二pH值调节单元基于所述控制指令实时调节短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的pH值；
所述膜单元用于沉降带微生物的污泥，并定时将污泥回流至所述反应池中。
优选的，所述污水后处理模块包括：污泥处理单元、杀菌消毒单元、吸附过滤单元和水质监测单元；
所述污泥处理单元用于收集所述处理后污水中所含的污泥；
所述杀菌消毒单元用于对污泥处理后污水进行杀菌消毒；
所述吸附过滤单元用于过滤污水中的微小颗粒物以及被杀灭的微生物；
所述水质监测单元用监测处理后污水水质，若水质符合标准则得到所述可排放水，若水质不符合标准则重新处理。
优选的，所述资源回收模块包括：厌氧消化单元、污泥回收单元和气体回收单元；
所述厌氧消化单元用于对所述污泥处理单元中收集的污泥进行厌氧消化处理，得到处理后污泥和沼气；
所述污泥回收单元用于对处理后污泥进行脱水处理，并进行干化焚烧，得到可利用灰渣；
所述气体回收单元用于回收所述沼气，并对所述沼气进行脱硫处理，得到可利用沼气。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明无需外加有机碳源，显著减少污泥和CO2的产生量，对环境保护具有积极影响；并且抗干扰能力强，能够应对不同的进水水质波动维持长期的稳定运行，即使在进水水质波动较大或遭遇强降雨等不利条件下，也能快速恢复稳定运行。同时本发明还设置有资源回收装置，能够对处理过程中的副产物回收利用，更加环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种基于PNA的城市污水处理系统，包括：污水预处理模块、环境调节模块、短程硝化-厌氧氨氧化模块、污水后处理模块和资源回收模块。
污水预处理模块用于对污水进行初步过滤和初步杀菌消毒，得到初过滤污水。
污水预处理模块包括：机械格栅过滤单元、沉淀单元、砂滤单元和反冲洗单元。机械格栅过滤单元用于过滤污水中的大颗粒杂质，在本实施例中，机械格栅过滤单元可以是固定式或旋转式的机械格栅，同时还可以设置有搅拌器，通过物理拦截的方式将这些大颗粒物质从污水中分离出来。沉淀单元用于沉淀污水中的悬浮固体颗粒，本实施例中，沉淀单元选用沉淀池，沉淀池可以是平流式、辐射式或中心进水式等不同设计，位于机械格栅单元之后，通过重力作用，使固体颗粒沉降到池底，从而实现固液分离。砂滤单元设置在沉淀池之后，经过沉淀的上层污水，通过砂滤单元中砂层的过滤作用，进一步去除污水中的细小固体颗粒，以及部分有机物。反冲洗单元用于利用预处理后污水对机械格栅过滤单元、沉淀单元和砂滤单元进行反冲洗，并对固体污染物进行回收处理。
环境调节模块用于将初过滤污水的环境参数调节至符合短程硝化-厌氧氨氧化过程要求的参数。
环境调节模块包括：溶解氧控制单元、第一温度调节单元、第一pH值调节单元、碳氮比调节单元；溶解氧控制单元用于将初过滤水中的溶解氧含量控制在0.4～0.6mg/L之间；温度调节单元用于将初过滤水的环境温度调节在30℃～40℃之间；pH值调节单元用于将初过滤水的pH值调节在8.0～8.2之间；碳氮比调节单元用于将初过滤水的碳氮比调节在1.8～3.5范围内。
短程硝化-厌氧氨氧化模块用于将初过滤污水中的氨氮转化为亚硝酸盐氮，同时抑制硝酸盐的生成，并在厌氧条件下将污水中的亚硝酸盐氮和氨氮转化为氮气，并得到处理后污水。
短程硝化-厌氧氨氧化模块包括：反应池、生物载体单元、监控单元、曝气单元、第二温度调节单元、第二pH值调节单元和膜单元。反应池用于提供完成短程硝化-厌氧氨氧化过程的场所。生物载体单元用于提供短程硝化-厌氧氨氧化过程所需微生物，增加微生物的附着面积，提高反应器的处理效率，其中的生物载体可以是填料、蜂窝状结构或其他适合微生物附着的材料，其中，短程硝化过程所需微生物为AOB(氨氧化细菌)，用于将初过滤污水中的氨氮转化为亚硝酸盐氮，同时抑制硝酸盐的生成，厌氧氨氧化过程所需微生物为AnAOB(厌氧氨氧化细菌)，用于将污水中的亚硝酸盐氮和氨氮转化为氮气，并得到处理后污水。监控单元用于实时监测短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的环境参数，其中，环境参数包括：溶解氧含量、温度和pH值，并基于预设的符合短程硝化-厌氧氨氧化过程要求的参数发出控制指令。曝气单元基于控制指令实时调节短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的溶解氧含量。第二温度调节单元基于控制指令实时调节短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的温度。第二pH值调节单元基于控制指令实时调节短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的pH值。膜单元与反应池相连，用于沉降带微生物的污泥，提高污泥截留率，并通过设置的污泥回流泵定时将污泥回流至反应池中。
污水后处理模块用于对处理后污水进行进一步过滤和杀菌消毒，得到可排放水。
污水后处理模块包括：污泥处理单元、杀菌消毒单元、吸附过滤单元和水质监测单元。污泥处理单元用于处理处理后污水中所含的污泥。杀菌消毒单元包括紫外线(UV)消毒器、氯消毒系统和臭氧发生器，用于对污泥处理后污水进行杀菌消毒。吸附过滤单元用于过滤污水中的微小颗粒物以及被杀灭的微生物，在本实施例中，吸附过滤单元包括砾石层、活性炭层和石灰层，砾石层由若干个直径不等的砾石组成，活性炭层由活性炭组成，石灰层由碱石灰粉和秸秆颗粒组成。水质监测单元用监测处理后污水水质，若水质符合标准则得到可排放水，若水质不符合标准则重新处理。
资源回收模块包括：厌氧消化单元、污泥回收单元和气体回收单元。厌氧消化单元基于厌氧微生物对污泥处理单元中收集的污泥进行厌氧消化处理，得到处理后污泥和沼气。污泥回收单元用于对处理后污泥进行脱水处理，并进行干化焚烧，得到可利用灰渣，在本实施例中，污泥回收单元包括污泥浓缩设备(如沉淀池、离心机)、污泥脱水设备(如带式压滤机、板框压滤机)和干化焚烧设备：污泥浓缩设备通过减少污泥的体积来提高污泥的浓度，为后续的脱水处理做准备；污泥脱水设备用于对浓缩后污泥进行脱水，得到脱水后污泥和伴生污水，其中的伴生污水可以回流至污水后处理模块中重新进行处理，以达到可排放标准；干化焚烧设备用过有氧燃烧将脱水后污泥无机化，得到可利用的灰渣。气体回收单元用于回收沼气，由于产生的沼气中含有硫化物，因此需要对沼气进行脱硫处理，之后得到可利用的沼气。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于PNA的城市污水处理系统，其特征在于，包括：污水预处理模块、环境调节模块、短程硝化-厌氧氨氧化模块、污水后处理模块和资源回收模块；
所述污水预处理模块用于对污水进行初步过滤和初步杀菌消毒，得到初过滤污水；
所述环境调节模块用于将所述初过滤污水的环境参数调节至符合短程硝化-厌氧氨氧化过程要求的参数；
所述短程硝化-厌氧氨氧化模块用于将所述初过滤污水中的氨氮转化为亚硝酸盐氮，同时抑制硝酸盐的生成，并在厌氧条件下将污水中的亚硝酸盐氮和氨氮转化为氮气，并得到处理后污水；
所述污水后处理模块用于对所述处理后污水进行进一步过滤和杀菌消毒，得到可排放水；
所述资源回收模块用于将处理过程的产物进行回收。
2.根据权利要求1所述一种基于PNA的城市污水处理系统，其特征在于，所述污水预处理模块包括：机械格栅过滤单元、沉淀单元、砂滤单元和反冲洗单元；
所述机械格栅过滤单元用于过滤污水中的大颗粒杂质；
所述沉淀单元用于沉淀污水中的悬浮固体颗粒；
所述砂滤单元基于砂层的过滤作用进一步去除污水中的细小固体颗粒，以及部分有机物；
所述反冲洗单元用于利用预处理后污水对所述机械格栅过滤单元、所述沉淀单元和所述砂滤单元进行反冲洗，并对固体污染物进行回收处理。
3.根据权利要求1所述一种基于PNA的城市污水处理系统，其特征在于，所述环境调节模块包括：溶解氧控制单元、第一温度调节单元、第一pH值调节单元、碳氮比调节单元；
所述溶解氧控制单元用于将所述初过滤水中的溶解氧含量控制在0.4～0.6mg/L之间；
所述第一温度调节单元用于将所述初过滤水的环境温度调节在30℃～40℃之间；
所述第一pH值调节单元用于将所述初过滤水的pH值调节在8.0～8.2之间；
所述碳氮比调节单元用于将所述初过滤水的碳氮比调节在1.8～3.5范围内。
4.根据权利要求1所述一种基于PNA的城市污水处理系统，其特征在于，所述短程硝化-厌氧氨氧化模块包括：反应池、生物载体单元、监控单元、曝气单元、第二温度调节单元、第二pH值调节单元和膜单元；
所述反应池用于提供完成短程硝化-厌氧氨氧化过程的场所；
所述生物载体单元用于提供短程硝化-厌氧氨氧化过程所需微生物，其中，短程硝化过程所需微生物用于将所述初过滤污水中的氨氮转化为亚硝酸盐氮，同时抑制硝酸盐的生成，厌氧氨氧化过程所需微生物在厌氧条件下将污水中的亚硝酸盐氮和氨氮转化为氮气，并得到处理后污水；
所述监控单元用于实时监测短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的环境参数，并基于预设的符合短程硝化-厌氧氨氧化过程要求的参数发出控制指令；
所述曝气单元基于所述控制指令实时调节短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的溶解氧含量；
所述第二温度调节单元基于所述控制指令实时调节短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的温度；
所述第二pH值调节单元基于所述控制指令实时调节短程硝化-厌氧氨氧化过程中污水的pH值；
所述膜单元用于沉降带微生物的污泥，并定时将污泥回流至所述反应池中。
5.根据权利要求1所述一种基于PNA的城市污水处理系统，其特征在于，所述污水后处理模块包括：污泥处理单元、杀菌消毒单元、吸附过滤单元和水质监测单元；
所述污泥处理单元用于收集所述处理后污水中所含的污泥；
所述杀菌消毒单元用于对污泥处理后污水进行杀菌消毒；
所述吸附过滤单元用于过滤污水中的微小颗粒物以及被杀灭的微生物；
所述水质监测单元用监测处理后污水水质，若水质符合标准则得到所述可排放水，若水质不符合标准则重新处理。
6.根据权利要求5所述一种基于PNA的城市污水处理系统，其特征在于，所述资源回收模块包括：厌氧消化单元、污泥回收单元和气体回收单元；
所述厌氧消化单元用于对所述污泥处理单元中收集的污泥进行厌氧消化处理，得到处理后污泥和沼气；
所述污泥回收单元用于对处理后污泥进行脱水处理，并进行干化焚烧，得到可利用灰渣；
所述气体回收单元用于回收所述沼气，并对所述沼气进行脱硫处理，得到可利用沼气。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410596315.0A CN118289981A (zh) | 2024-05-14 | 2024-05-14 | 一种基于pna的城市污水处理系统 |
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| CN202410596315.0A CN118289981A (zh) | 2024-05-14 | 2024-05-14 | 一种基于pna的城市污水处理系统 |
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication |