申請(qǐng)日2016.05.06

　　公開(kāi)(公告)日2016.08.31

　　IPC分類號(hào)C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種糞便污水處理設(shè)備和操作方法，所述設(shè)備由調(diào)節(jié)單元、固液分離單元、氮磷同步回收單元、生物處理單元、深度處理單元和除臭單元組成。經(jīng)過(guò)該設(shè)備處理糞便污水后，出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)氮磷的資源化回收利用，氮磷處理率分別在80%和95%以上。此外，各處理單元產(chǎn)生的臭氣經(jīng)過(guò)除臭單元處理后排入大氣。本發(fā)明糞便污水處理設(shè)備和方法可應(yīng)用于處理高鐵糞便污水，也可用于普通鐵路及分散點(diǎn)源的糞便處理與資源回收。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種糞便污水處理設(shè)備，其特征在于，由調(diào)節(jié)單元、固液分離單元、氮磷同步回收單元、生物處理單元、深度處理單元和除臭單元組成;

　　調(diào)節(jié)單元位于糞便污水處理設(shè)備的始端，包括卸糞收集裝置，用于收集卸糞車排放的糞便污水;

　　固液分離單元位于調(diào)節(jié)單元的下一端，其進(jìn)水口與調(diào)節(jié)單元的出水口連通，包括離心分離設(shè)備和污泥收集裝置;

　　氮磷同步回收單元位于固液分離單元的下一端，其進(jìn)水口與固液分離單元的出水口連通;

　　氮磷同步回收單元包括：曝氣區(qū)，主要的脫氨氮和磷酸根化學(xué)反應(yīng)區(qū)域，通過(guò)熱空氣使氨氮吹脫并起到攪拌作用;過(guò)渡區(qū)，設(shè)置于曝氣區(qū)的下方，避免曝氣對(duì)沉降區(qū)和污泥區(qū)的影響;沉降區(qū)，設(shè)置于曝氣區(qū)的外側(cè)，與曝氣區(qū)通過(guò)設(shè)備壁分隔，使生成的沉淀與水體分離;

　　污泥區(qū)，設(shè)置于過(guò)渡區(qū)的下方，用于短暫的存儲(chǔ)產(chǎn)生的磷鎂沉淀;氨氮吸收區(qū)，與上述四個(gè)區(qū)域分隔設(shè)置并通過(guò)管道連接，裝有吸收液，用于吸收并富集被吹脫的氨氮?dú)怏w;

　　生物處理單元位于氮磷同步回收單元的下一端，其進(jìn)水口與氮磷同步回收單元的出水口連通，生物處理單元包括厭氧、缺氧和好氧工藝段;

　　深度處理單元位于生物處理單元的下一端，其進(jìn)水口與生物處理單元出水口連通;深度處理單元包括臭氧系統(tǒng)和活性碳系統(tǒng)，臭氧系統(tǒng)在活性碳系統(tǒng)之前，二者通過(guò)管道連通;

　　除臭單元包括臭氣收集裝置和臭氣處理裝置，二者通過(guò)管道連通。

　　2.如權(quán)利要求1所述的一種糞便污水處理設(shè)備，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元、固液分離單元和生物處理單元的頂部均設(shè)有負(fù)壓口，所述負(fù)壓口通過(guò)管路串聯(lián)負(fù)壓空氣泵與除臭單元的臭氣收集裝置連通。

　　3.如權(quán)利要求1所述的一種糞便污水處理設(shè)備，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元的外部還設(shè)有卸污口和檢修口。

　　4.如權(quán)利要求1所述的一種糞便污水處理設(shè)備，其特征在于，所述生物處理單元的底部設(shè)有污泥出口，通過(guò)管路與固液分離單元連通。

　　5.如權(quán)利要求1所述的一種糞便污水處理設(shè)備，其特征在于，所述氮磷同步回收單元的外部還設(shè)有進(jìn)水口、進(jìn)藥口、進(jìn)氣口和出氣口;進(jìn)藥口和進(jìn)水口通過(guò)管道向內(nèi)連通曝氣區(qū);進(jìn)氣口通過(guò)進(jìn)氣管向內(nèi)連通曝氣區(qū)，進(jìn)氣管位于曝氣區(qū)內(nèi)部的一端設(shè)有曝氣裝置;出氣口通過(guò)管道連通了氨氮吸收區(qū)和曝氣區(qū)。

　　6.如權(quán)利要求1所述的一種糞便污水處理設(shè)備，其特征在于，所述氮磷同步回收單元的底部還設(shè)有通過(guò)閥門控制的排泥口。

　　7.一種利用權(quán)利要求1-6任一所述設(shè)備處理糞便污水的方法，包括如下步驟：

　　A、收集的糞便污水通過(guò)卸污口進(jìn)入到調(diào)節(jié)單元中，通過(guò)壓力泵輸送到固液分離單元;

　　B、固液分離單元通過(guò)離心分離設(shè)備將糞便污水進(jìn)行固液分離，離心轉(zhuǎn)速3000～5000轉(zhuǎn)/每分鐘，離心時(shí)間為10～30min;分離得到的固體物質(zhì)通過(guò)污泥收集裝置集中起來(lái)，用于堆肥制作肥料或者送垃圾填埋場(chǎng)處理，分離后的糞便污水通過(guò)氮磷同步回收單元的進(jìn)水口進(jìn)入氮磷同步回收單元的曝氣區(qū);

　　C、氮磷同步回收單元先將糞便污水pH調(diào)整至7.0～11.0，然后進(jìn)行對(duì)氮、磷的回收，其過(guò)程包括兩個(gè)部分：

　　C1、通過(guò)進(jìn)氣口向曝氣區(qū)內(nèi)通入熱空氣，通過(guò)曝氣裝置使污水中的氨氮被吹脫，并通過(guò)出氣口進(jìn)入到氨氮吸收區(qū)的吸收液中被吸收，得到氨氮回收產(chǎn)品;

　　C2、通入熱空氣的同時(shí)，通過(guò)進(jìn)藥口向污水中投加金屬鹽，通過(guò)熱空氣的攪拌作用使污水中的磷酸根迅速與金屬鹽反應(yīng)生成沉淀，反應(yīng)后的污水從曝氣區(qū)進(jìn)入到過(guò)渡區(qū)，再進(jìn)入沉降區(qū)進(jìn)行沉降，經(jīng)過(guò)沉淀與水體的分離，水體通過(guò)出水口進(jìn)入生物處理單元，沉淀進(jìn)入到污泥區(qū)，通過(guò)排泥口排出，將沉淀烘干處理得到磷回收產(chǎn)品;

　　D、經(jīng)過(guò)氮磷同步回收單元處理的糞便污水進(jìn)入生物處理單元，通過(guò)厭氧、缺氧和好氧工藝段生物處理，水力停留時(shí)間為24～48h，污泥停留時(shí)間10～30d;產(chǎn)生的污泥輸送到固液分離單元實(shí)現(xiàn)循環(huán)處理;

　　E、生物處理單元后的糞便污水進(jìn)入深度處理單元，通過(guò)通入臭氧對(duì)生物處理殘余的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解，最后糞便污水經(jīng)過(guò)活性碳吸附后排放自然水體或中水回用;

　　F、除臭單元通過(guò)負(fù)壓空氣泵從各單元的負(fù)壓口收集臭味氣體，通過(guò)管道輸送到處理裝置進(jìn)行處理。

　　8.如權(quán)利要求7所述的處理糞便污水的方法，其特征在于，步驟C1中，熱空氣溫度60～100℃，曝氣時(shí)間2～10h，氣流量0.2～1.0m3/h。

　　9.如權(quán)利要求7所述的處理糞便污水的方法，其特征在于，步驟C1中，所述氨氮吸收區(qū)的吸收液為10～30%酸溶液。

　　10.如權(quán)利要求7所述的處理糞便污水的方法，其特征在于，步驟C2中，所述金屬鹽為可溶性鎂鹽，并且鎂與污水中正磷酸根的摩爾比為2～8:1。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種糞便污水處理設(shè)備和方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污水處理和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì)糞便污水的處理方法和設(shè)備。

　　背景技術(shù)

　　隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，選擇高鐵出行的人數(shù)迅速增長(zhǎng)，高速列車上的糞便污水也大量增加，從而帶來(lái)了高鐵糞便污水處理的難題。

　　傳統(tǒng)的普通速度列車對(duì)于乘客產(chǎn)生的糞便污水采用了沿鐵路直接排放的方式，但隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)要求的提高和高速列車運(yùn)行的現(xiàn)實(shí)考慮，高速列車的糞便污水必需先收集于列車上，在列車�？空军c(diǎn)進(jìn)行集中排放。而高鐵糞便污水具有高化學(xué)需氧量、高氨氮、高固體雜質(zhì)的特點(diǎn)，不能直接進(jìn)行排放，因此需對(duì)其進(jìn)行處理。此外，對(duì)于一些分散點(diǎn)源等集中收集的糞便處理與資源回收也存在問(wèn)題。

　　專利申請(qǐng)201410717008.X公布了一種《用于列車卸污糞便污水無(wú)害化和資源化的一體化處理系統(tǒng)》，包括預(yù)處理系統(tǒng)、資源回收系統(tǒng)、處理系統(tǒng)和消毒系統(tǒng)，其中，預(yù)處理系統(tǒng)連接資源回收系統(tǒng)，資源回收系統(tǒng)連接處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)連接消毒系統(tǒng);所述預(yù)處理系統(tǒng)，包括糞便儲(chǔ)存池、水解酸化池和離心分離機(jī);其中，糞便儲(chǔ)存池和水解酸化池并聯(lián)建在一起，水解酸化池頂部設(shè)有與糞便儲(chǔ)存池相通的過(guò)水管;糞便儲(chǔ)存池中設(shè)有潛污泵，通過(guò)潛污泵與離心分離機(jī)連接;離心分離機(jī)通過(guò)出渣管與出水管分別與水解酸化池和資源回收系統(tǒng)連接;所述處理系統(tǒng)包括A/O段和MBR工藝段，A/O段和MBR工藝段內(nèi)部均設(shè)有循環(huán)系統(tǒng)，MBR工藝段設(shè)有污泥回流管，污泥回流管將剩余污泥回流至糞便儲(chǔ)存池，同時(shí)通過(guò)管道將出水送入消毒系統(tǒng)。

　　專利申請(qǐng)201210251611.4公布了《一種高效糞便污水處理方法》，包括以下步驟：集聚螯合處理：將固液分離并絮凝脫水后的污水泵入集聚螯合處理器中，經(jīng)絮凝劑以及螯合劑作用，使污水中的部分有機(jī)物生成固體顆粒被沉淀分離;兼氧處理：將集聚螯合處理后的污水導(dǎo)入兼氧反應(yīng)池，兼氧反應(yīng)池中有兼氧微生物和反硝化微生物，污水在兼氧反應(yīng)池中停留2～3小時(shí);一級(jí)好氧處理：將兼氧反應(yīng)池中處理后的污水導(dǎo)入一級(jí)好氧池中，在一級(jí)好氧池中污水中的污染物質(zhì)被好氧微生物降解，硝化菌將污水中的氨氮降解為硝態(tài)氮，活性污泥濃度在3克/升～5克/升，鼓風(fēng)機(jī)向一級(jí)好氧池內(nèi)鼓風(fēng)，池內(nèi)污水中的氧氣濃度維持>2豪克/升，池內(nèi)的污泥部分回流到兼氧池，回流到好氧池的污泥與好氧池的進(jìn)水量的回流比100%～200%，剩余污泥排放到回流調(diào)節(jié)池內(nèi);二級(jí)好氧處理：將一級(jí)好氧池內(nèi)處理后的污水導(dǎo)入二級(jí)好氧池，二級(jí)好氧池內(nèi)有附著微生物的載體，載體的比表面積>1300m2/m3，附著于載體上的微生物菌群進(jìn)一步降解污水中的污染物質(zhì)，池內(nèi)的污泥部分回流到兼氧池，剩余污泥排放到回流調(diào)節(jié)池內(nèi);將二級(jí)好氧池處理過(guò)的水檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)排放。

　　上述技術(shù)沒(méi)有針對(duì)糞便廢水中固、液、氣的綜合處理及資源回收利用。糞便污水的處理存在兩個(gè)方面的問(wèn)題：一方面，由于高鐵糞便污水較高的污染物濃度以及較低的C/N比例，導(dǎo)致微生物的處理效果不理想;另一方面，高鐵糞便中存在高濃度的氨氮、磷，直接處理不僅需要大量的能耗，還會(huì)造成資源的浪費(fèi)。所以有必要尋找一種新的污水處理方法，在處理達(dá)到效果的同時(shí)對(duì)污水中的氮磷資源進(jìn)行回收。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是針對(duì)糞便污水中碳、氮、磷濃度過(guò)高、達(dá)標(biāo)處理困難的問(wèn)題，提供一種對(duì)糞便污水中固體廢棄物與氨氮和磷資源化，同時(shí)對(duì)糞便污水產(chǎn)生的惡臭氣體進(jìn)行收集處理的方法和相關(guān)設(shè)備。

　　一種糞便污水處理設(shè)備，由調(diào)節(jié)單元、固液分離單元、氮磷同步回收單元、生物處理單元、深度處理單元和除臭單元組成;

　　調(diào)節(jié)單元位于糞便污水處理設(shè)備的始端，包括卸糞收集裝置，用于收集卸糞車排放的糞便污水;

　　固液分離單元位于調(diào)節(jié)單元的下一端，其進(jìn)水口與調(diào)節(jié)單元的出水口連通，包括離心分離設(shè)備和污泥收集裝置;

　　氮磷同步回收單元位于固液分離單元的下一端，其進(jìn)水口與固液分離單元的出水口連通;氮磷同步回收單元包括：曝氣區(qū)，主要的脫氨氮和磷酸根化學(xué)反應(yīng)區(qū)域，通過(guò)熱空氣使氨氮吹脫并起到攪拌作用;過(guò)渡區(qū)，設(shè)置于曝氣區(qū)的下方，避免曝氣對(duì)沉降區(qū)和污泥區(qū)的影響;沉降區(qū)，設(shè)置于曝氣區(qū)的外側(cè)，與曝氣區(qū)通過(guò)設(shè)備壁分隔，使生成的沉淀與水體分離;污泥區(qū)，設(shè)置于過(guò)渡區(qū)的下方，用于短暫的存儲(chǔ)產(chǎn)生的磷鎂沉淀;氨氮吸收區(qū)，與上述四個(gè)區(qū)域分隔設(shè)置并通過(guò)管道連接，裝有吸收液，用于吸收并富集被吹脫的氨氮?dú)怏w;

　　生物處理單元位于氮磷同步回收單元的下一端，其進(jìn)水口與氮磷同步回收單元的出水口連通，生物處理單元包括厭氧、缺氧和好氧工藝段;具體采用的設(shè)備和工藝可以自行設(shè)計(jì)，也可采用市面銷售的成型設(shè)備和工藝，包括但不限于SBR工藝或化氧化溝工藝等。

　　深度處理單元位于生物處理單元的下一端，其進(jìn)水口與生物處理單元出水口連通;深度處理單元包括臭氧系統(tǒng)和活性碳系統(tǒng)，臭氧系統(tǒng)在活性碳系統(tǒng)之前，二者通過(guò)管道連通;臭氧系統(tǒng)具有消毒、去除色度和分解有機(jī)物質(zhì)的作用，活性碳系統(tǒng)進(jìn)一步吸附水中雜質(zhì)，具體采用的設(shè)備和工藝可以自行設(shè)計(jì)，也可采用市面銷售的成型設(shè)備和工藝。

　　除臭單元包括臭氣收集裝置和臭氣處理裝置，二者通過(guò)管道連通;臭氣處理裝置可采用市售的本領(lǐng)域常用設(shè)備或裝置;

　　所述調(diào)節(jié)單元、固液分離單元和生物處理單元的頂部均設(shè)有負(fù)壓口，所述負(fù)壓口通過(guò)管路串聯(lián)負(fù)壓空氣泵與除臭單元的臭氣收集裝置連通。

　　進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)單元的外部還設(shè)有卸污口和檢修口。

　　進(jìn)一步地，所述生物處理單元的底部設(shè)有污泥出口，通過(guò)管路與固液分離單元連通，可將生物處理單元產(chǎn)生的污泥通過(guò)管道輸送至固液分離單元再進(jìn)行固液分離。

　　進(jìn)一步地，所述氮磷同步回收單元的外部還設(shè)有進(jìn)水口、進(jìn)藥口、進(jìn)氣口和出氣口;進(jìn)藥口和進(jìn)水口通過(guò)管道向內(nèi)連通曝氣區(qū);進(jìn)氣口通過(guò)進(jìn)氣管向內(nèi)連通曝氣區(qū)，進(jìn)氣管位于曝氣區(qū)內(nèi)部的一端設(shè)有曝氣裝置;出氣口通過(guò)管道連通了氨氮吸收區(qū)和曝氣區(qū)。

　　進(jìn)一步地，所述氮磷同步回收單元的底部還設(shè)有通過(guò)閥門控制的排泥口。

　　所述的各單元裝置之間的水力流動(dòng)可通過(guò)高程差或泵壓驅(qū)動(dòng)，各單元的實(shí)際尺寸可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、進(jìn)水量以及各單元工藝設(shè)計(jì)參數(shù)調(diào)節(jié)。

　　本發(fā)明還提供一種利用上述設(shè)備處理糞便污水的方法，包括如下步驟：

　　A、收集的糞便污水通過(guò)卸污口進(jìn)入到調(diào)節(jié)單元中，通過(guò)壓力泵輸送到固液分離單元;

　　B、固液分離單元通過(guò)離心分離設(shè)備將糞便污水進(jìn)行固液分離，離心轉(zhuǎn)速3000～5000轉(zhuǎn)/每分鐘，離心時(shí)間為10～30min;分離得到的固體物質(zhì)通過(guò)污泥收集裝置集中起來(lái)，用于堆肥制作肥料或者送垃圾填埋場(chǎng)處理，分離后的糞便污水通過(guò)氮磷同步回收單元的進(jìn)水口進(jìn)入氮磷同步回收單元的曝氣區(qū);

　　C、氮磷同步回收單元先將糞便污水pH調(diào)整至7.0～11.0，然后進(jìn)行對(duì)氮、磷的回收，其過(guò)程包括兩個(gè)部分：

　　C1、通過(guò)進(jìn)氣口向曝氣區(qū)內(nèi)通入熱空氣，通過(guò)曝氣裝置使污水中的氨氮被吹脫，并通過(guò)出氣口進(jìn)入到氨氮吸收區(qū)的吸收液中被吸收富集，得到氨氮回收產(chǎn)品;

　　C2、通入熱空氣的同時(shí)，通過(guò)進(jìn)藥口向污水中投加金屬鹽，通過(guò)熱空氣的攪拌作用使污水中的磷酸根迅速與金屬鹽反應(yīng)生成沉淀，反應(yīng)后的污水從曝氣區(qū)進(jìn)入到過(guò)渡區(qū)，再進(jìn)入沉降區(qū)進(jìn)行沉降，經(jīng)過(guò)沉淀與水體的分離，水體通過(guò)出水口進(jìn)入生物處理單元，沉淀物質(zhì)進(jìn)入到污泥區(qū)，通過(guò)排泥口排出，將沉淀烘干處理得到磷回收產(chǎn)品;

　　D、經(jīng)過(guò)氮磷同步回收單元處理的糞便污水進(jìn)入生物處理單元，通過(guò)厭氧、缺氧和好氧工藝段生物處理，水力停留時(shí)間為24～48h，污泥停留時(shí)間10～30d;產(chǎn)生的污泥輸送到固液分離單元實(shí)現(xiàn)循環(huán)處理;

　　E、生物處理單元后的糞便污水進(jìn)入深度處理單元，通過(guò)通入臭氧對(duì)生物處理殘余的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解，最后糞便污水經(jīng)過(guò)活性碳吸附后排放自然水體或中水回用;

　　F、除臭單元通過(guò)負(fù)壓空氣泵從各單元的負(fù)壓口收集臭味氣體，通過(guò)管道輸送到處理裝置進(jìn)行處理。

　　進(jìn)一步地，上述步驟C1中，熱空氣溫度60～100℃，曝氣時(shí)間2～10h，氣流量0.2～1.0m3/h。

　　進(jìn)一步地，上述步驟C1中，所述氨氮吸收區(qū)的吸收液為10～30%酸溶液。

　　進(jìn)一步地，上述步驟C2中，所述金屬鹽為可溶性鎂鹽;更進(jìn)一步的，按照鎂與污水中正磷酸根的摩爾比為2～8：1加入鎂鹽藥劑。

　　本發(fā)明所述糞便污水處理設(shè)備和方法，可應(yīng)用于針對(duì)高鐵糞便污水的處理，也可應(yīng)用于普通鐵路及其它來(lái)源的糞便污水處理。

　　本發(fā)明的有益效果：高鐵糞便污水通過(guò)本方法的處理，可達(dá)標(biāo)排放，也可作為中水回用等用途;同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了氮、磷的資源化回收利用，氮磷處理率分別在80%和95%以上，氮磷的回收去除也有利于后續(xù)生物反應(yīng)的運(yùn)行;各處理單元產(chǎn)生的臭氣經(jīng)過(guò)除臭后排入大氣。本方法充分的考慮了液、固、氣的同步處理，實(shí)現(xiàn)了資源回收與達(dá)標(biāo)排放的有機(jī)結(jié)合。