申請日2015.11.10

　　公開(公告)日2016.01.27

　　IPC分類號C02F9/14; C02F11/00; C02F11/12

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種污水強化處理系統(tǒng)及方法，涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，所述污水強化系統(tǒng)包括依次連通的格柵、初沉池、生化曝氣池、二沉池、污泥濃縮裝置、污泥脫水裝置，其特征在于還包括污泥培養(yǎng)池，所述的污泥培養(yǎng)池，包括曝氣裝置、穿孔板、進泥管、排泥管、腐殖土壤填料層、浮石填料層、水泵。本發(fā)明污水強化處理系統(tǒng)大幅度提高處理效果，極大程度降低了污水中COD、總氮和總磷及重金屬含量;無化學(xué)調(diào)質(zhì)劑，避免化學(xué)殘留，提高水質(zhì)安全性;處理過程基本無臭，有效避免空氣污染，利于友好型社會的發(fā)展;投資和運行成本低，操作簡單，易于推廣應(yīng)用，特別適合中小型企業(yè)。

　　權(quán)利要求書

　　1.污水強化處理系統(tǒng)，包括依次連通的格柵、初沉池、生化曝氣池、二沉池、污泥濃縮裝置、污泥脫水裝置，其特征在于還包括污泥培養(yǎng)池，所述的污泥培養(yǎng)池，包括曝氣裝置、穿孔板、進泥管、排泥管、腐殖土壤填料層、浮石填料層、水泵，所述曝氣裝置位于所述污泥培養(yǎng)池底部;所述穿孔板位于所述曝氣裝置上方，所述浮石填料層位于所述穿孔板上，所述腐殖土壤填料層位于所述浮石填料層上，所述進泥管的一端位于所述腐殖土壤層上方，所述進泥管的另一端與所述二沉池連通且之間設(shè)有第一水泵，所述排泥管分為第一排泥管和第二排泥管，所述第一排泥管的一端位于進泥管下方，所述第一排泥管的另一端與所述生化曝氣池連通且之間設(shè)有第二水泵，所述第二排泥管的一端位于所述污泥培養(yǎng)池底部，另一端與所述生化曝氣池連通，且之間設(shè)有第三水泵。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水強化處理系統(tǒng)，其特征在于所述穿孔板的孔徑≤0.08mm。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水強化處理系統(tǒng)，其特征在于所述腐殖土壤填料層中含有腐殖土壤填料，所述腐殖土壤填料長為3～5cm，直徑為0.5～2.5cm，是由腐殖土壤、粘土和石灰，按照重量比為2∶1∶1～3∶1∶1，混合，再經(jīng)70～90℃烘 90℃烘至含水率為15%～20%，壓制而成，其中腐殖土質(zhì)量百分含量≥50%，粘土質(zhì)量百分含量≥25%，石灰質(zhì)量百分含量≥25%。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水強化處理系統(tǒng)，其特征在于所述浮石填料層由天然浮石構(gòu)成，其中天然浮石直徑為1～4cm。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水強化處理系統(tǒng)，其特征在于所述腐殖土壤填料層高度為所述污泥培養(yǎng)池總高度的1/6～1/3，所述浮石填料層高度為所述污泥培養(yǎng)池總高度的1/6～1/2，且所述腐殖土壤層與所述浮石填料層體積比為 1∶1～1∶3。

　　6.污水強化處理方法，其特征在于包括如下步驟：

　　污水首先經(jīng)過柵距10～40mm的所述格柵，攔截固體污染物，再經(jīng)所述初沉池，自由沉淀0.5～1.0h，流入所述生化曝氣池，曝氣時間為3～6h，曝氣間歇時間為30～50min，在所述生化曝氣池中污水中有機污染物被微生物氧化分解，同時微生物生長繁殖形成絮凝物，絮凝膠體污染物;經(jīng)所述生化曝氣池處理后，污水流入二沉池，靜置1.0～2.0h后，得到上清液與沉淀物，所述上清液經(jīng)二沉池的出水口排出收集，所述沉淀物進行活性污泥濃度測定，當(dāng)污泥濃度為 7000～20000mg/L時，所述沉淀物經(jīng)所述二沉池與所述污泥培養(yǎng)池的進泥管流入污泥培養(yǎng)池中，所述沉淀物在所述污泥培養(yǎng)池中停留20～50h，再通過所述污泥培養(yǎng)池的第一排泥管和第二排泥管輸送至所述生化曝氣池中;當(dāng)污泥濃度 ≥20000mg/L時，所述沉淀物流入污泥濃縮裝置中進行濃縮，濃縮至所述沉淀物含水量≤90%，并將濃縮后的所述沉淀物流入污泥脫水裝置中脫水，脫水后污泥含水率≤50%。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的污水強化處理方法，其特征在于所述污泥培養(yǎng)池中所述曝氣裝置，曝氣時間為10～15h，曝氣間歇為2～3h，沉淀物溶氧量為 0.3～1.5mg/L。

　　8.根據(jù)按照權(quán)利要求6所述的污水強化處理方法，其特征在于經(jīng)污水強化處理方法處理后，經(jīng)所述二沉池出水口排出的上清液COD去除率≥90%，總氮去除率≥95%，總磷去除率≥96%，重金屬鉛質(zhì)量百分含量≤8μg/L、砷質(zhì)量百分含量≤0.3μg/L、鋅質(zhì)量百分含量≤10μg/L、鎘質(zhì)量百分含量≤0.2μg/L、銅質(zhì)量百分含量≤3μg/L、汞質(zhì)量百分含量<0.05μg/L。

　　說明書

　　污水強化處理系統(tǒng)及方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種污水強化處理系統(tǒng)及方法。

　　背景技術(shù)

　　水資源短缺是我國許多城市面臨的普遍問題，而隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化和城市化步伐加快，城市污水排放量日益增加，其中很大部分污水未經(jīng)處理就直接排入水體，這使得我國不少水系受到污染，特別是飲用水源地水質(zhì)污染嚴(yán)重，更加劇了水資源的供需矛盾且全國農(nóng)村每年產(chǎn)生農(nóng)業(yè)廢水約90多億噸，而96%沒有農(nóng)業(yè)廢水收集和處理設(shè)施，約3.2億人用水存在安全隱患，制約了我國經(jīng)濟、社會及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。同時，污水中含有砷、鉛、汞等重金屬，排放的污水若被牛、羊、魚等飲用，由于重金屬具有富集效應(yīng)，隨著食物鏈的延伸，可在食物鏈終端的人體內(nèi)富集，對人體生命健康造成嚴(yán)重的威脅，輕者引發(fā)神經(jīng)炎、嘔吐等癥狀，重者可致死亡。并且重金屬對微生物具有致死作用，從而影響活性污泥的處理效果，因此如何去除污水及活性污泥中重金屬也是污水處理極為關(guān)鍵的問題。

　　為了解決我國水資源短缺和城市污水對環(huán)境污染日益加劇的問題，我國正以前所未有的速度推進城市污水處理工程的建設(shè)。目前污泥處理主要采用活性污泥法、膜系統(tǒng)法及聯(lián)合處理方法�；钚晕勰喾ㄊ悄壳凹夹g(shù)最成熟、應(yīng)用最多的污水處理工藝，然而傳統(tǒng)活性污泥法及其衍生工藝仍然存在一些技術(shù)問題，如存在二沉池負荷增加，污泥中溶氧量較低，處理效果差且不穩(wěn)定特別是脫氮除磷效果;污泥產(chǎn)量大，含水率高、污泥脫水性能差，難于處理，及處理過程產(chǎn)生了大量臭氣，對空氣造成嚴(yán)重等問題，嚴(yán)重制約了工藝的推廣和應(yīng)用。為提高和改善處理效果，研究學(xué)者對活性污泥法進行改進，如發(fā)明專利“一種改良型活性污泥法污水處理系統(tǒng)”(專利號：ZL201310150290.3)，即在原有活性污泥處理方法的基礎(chǔ)上，增加曝氣回流裝置，污泥回流重復(fù)利用，同時為微生物提供充足的氧氣，促進生化反應(yīng)的進行，從而提高處理效果，但該技術(shù)方案回流的污泥活性降低，且微生物營養(yǎng)不充分，影響脫磷、除氮效果，并且污水中臭味及重金屬未得到很好的去除，污染環(huán)境同時對生物體仍存在潛在的威脅。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為解決以上污水處理過程中存在的技術(shù)及成本問題，本發(fā)明的目的是提供一種污水強化處理系統(tǒng)及方法，可有效提高處理效率，減少空氣污染，降低污水中有機物氮、磷及重金屬殘留，且技術(shù)成本低，操作簡單，易于推廣應(yīng)用。

　　本發(fā)明提供的污水強化處理系統(tǒng)，包括依次連通的格柵、初沉池、生化曝氣池、二沉池、污泥濃縮裝置、污泥脫水裝置，其特征在于還包括污泥培養(yǎng)池，所述的污泥培養(yǎng)池，包括曝氣裝置、穿孔板、進泥管、排泥管、腐殖土壤填料層、浮石填料層、水泵，所述曝氣裝置位于所述污泥培養(yǎng)池底部;所述穿孔板位于所述曝氣裝置上方，所述浮石填料層位于所述穿孔板上，所述腐殖土壤填料層位于所述浮石填料層上，所述進泥管的一端位于所述腐殖土壤層上方，所述進泥管的另一端與所述二沉池連通且之間設(shè)有第一水泵，所述排泥管分為第一排泥管和第二排泥管，所述第一排泥管的一端位于進泥管下方，所述第一排泥管的另一端與所述生化曝氣池連通且之間設(shè)有第二水泵，第二排泥管的一端位于所述污泥培養(yǎng)池底部，另一端與所述生化曝氣池連通，且之間設(shè)有第三水泵。

　　優(yōu)選的情況下，所述穿孔板，孔徑≤0.08mm。

　　優(yōu)選的情況下，所述腐殖土壤填料層中含有腐殖土壤填料，所述腐殖土壤填料長為3～5cm，直徑為0.5～2.5cm，是由腐殖土壤、粘土和石灰，按照重量比為2∶1∶1～3∶1∶1，混合，再經(jīng)70～90℃烘至含水率為15%～20%，而后壓制而成，其中腐殖土質(zhì)量百分含量≥50%，粘土質(zhì)量百分含量≥25%，石灰質(zhì)量百分含量≥25%。

　　優(yōu)選的情況下，所述浮石填料層由天然浮石構(gòu)成，其中天然浮石直徑為1～4cm。

　　優(yōu)選的情況下，所述腐殖土壤填料層高度為所述污泥培養(yǎng)池總高度的1/6～1/3，所述浮石填料層高度為所述污泥培養(yǎng)池總高度的1/6～1/2，且所述腐殖土壤層與所述浮石填料層體積比為1∶1～1∶3。

　　污水強化處理方法，方法如下：

　　污水首先經(jīng)過柵距10～40mm的所述格柵，攔截固體污染物，再經(jīng)初沉池，自由沉淀0.5～1.0h，流入所述生化曝氣池，曝氣時間為3～6h，曝氣間歇時間為30～50min，在所述生化曝氣池中污水中有機污染物被微生物氧化分解，同時微生物生長繁殖形成絮凝物，絮凝膠體污染物;經(jīng)所述生化曝氣池處理后，污水流入所述二沉池，靜置1.0～2h后，得到上清液與沉淀物，所述上清液經(jīng)二沉池的出水口排出收集，所述沉淀物進行活性污泥濃度測定，當(dāng)污泥濃度為7000～20000mg/L時，所述沉淀物經(jīng)所述二沉池與所述污泥培養(yǎng)池的進泥管流入所述污泥培養(yǎng)池中，所述沉淀物在所述污泥培養(yǎng)池中停留20～50h，再通過所述污泥培養(yǎng)池的第一排泥管和第二排泥管輸送至所述生化曝氣池中;當(dāng)污泥濃度≥20000mg/L時，所述沉淀物流入污泥濃縮裝置中進行濃縮，濃縮至所述沉淀物含水量≤90%，并將濃縮后的所述沉淀物流入污泥脫水裝置中脫水，脫水后污泥含水率≤50%。

　　優(yōu)選的情況下，所述污泥培養(yǎng)池中所述曝氣裝置，曝氣時間為10～15h，曝氣間歇為2～3h，沉淀物溶氧量為0.3～1.5mg/L。

　　優(yōu)選的情況下，所述污泥培養(yǎng)池中所述曝氣裝置間歇曝氣時間為10～15h，污泥溶氧量為0.5～1.5mg/L。

　　優(yōu)選的情況下，經(jīng)污水強化處理方法處理后，經(jīng)所述二沉池出水口排出的上清液COD去除率≥90%，總氮去除率≥95%，總磷去除率≥96%，重金屬鉛質(zhì)量百分含量≤8μg/L、砷質(zhì)量百分含量≤0.3μg/L、鋅質(zhì)量百分含量≤10μg/L、鎘質(zhì)量百分含量≤0.2μg/L、銅質(zhì)量百分含量≤3μg/L、汞質(zhì)量百分含量≤0.05μg/L。

　　本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果是：

　　(1)經(jīng)二沉池靜置處理后的沉淀物中含有大量的微生物特別是好氧型微生物，即所謂的活性污泥，該部分污泥對污水中氮磷有機物具有較好的絮凝沉淀作用，但現(xiàn)有技術(shù)中，二沉池處理后的沉淀物直接被濃縮、脫水，微生物資源沒有被充分回收利用，造成資源的浪費;還有一些現(xiàn)有技術(shù)，將二沉池的沉淀物未經(jīng)處理直接回流至生化曝氣池中，但未經(jīng)處理的沉淀物中微生物營養(yǎng)缺乏，生長繁殖緩慢，活性降低且微生物在營養(yǎng)物質(zhì)缺乏情況下對氮磷的吸附性能降低，從而造成污水處理能力較差。

　　為提高污水處理效果，本發(fā)明提供了一種污水強化處理系統(tǒng)及方法，即污水經(jīng)所述格柵、所述初沉池、所述生化曝氣池及所述二沉池處理后，將所述二沉池中的所述沉淀物回流至所述污泥培養(yǎng)池中，一方面通過所述污泥培養(yǎng)池中的所述曝氣裝置供給氧氣，同時為確保沉淀物與氧氣充分混合，所述污泥培養(yǎng)池采用所述進泥管位于腐殖土壤層上方，所述曝氣裝置位于所述污泥培養(yǎng)池底部的方式，使從上而下流入的所述沉淀物與從下而上的氧氣形成對流，擴大了氧氣與所述沉淀物的接觸面積，同時起到對流沖擊攪拌的作用，進而增加氧氣溶解量，確保氧氣充足;另一方面所述污泥培養(yǎng)池中腐殖土填料層，為微生物提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，促進微生物的生長繁殖，同時提高了其對氮、磷的吸附能力，并且所述腐殖土壤層的腐殖土壤填料中所含有的好養(yǎng)微生物可釋放到所述沉淀物中，改善和提高所述沉淀物的活性，進而提高對污水處理中COD、總氮和總磷的去除效果。

　　(2)本發(fā)明提供的污水處理系統(tǒng)及方法中，所述污泥培養(yǎng)池中的所述浮石填料層，填充的天然浮石，由于其質(zhì)量輕、吸附力強、無污染的特性，對重金屬鉛、砷、鉛、鋅、鎘、銅、汞具有較好的吸附效果，有效去除沉淀物中重金屬，同時，浮石可釋放出的Mg2+、Ca2+、K+陽離子可有效去除污水中有機氮磷，改善沉淀物活性，提高沉淀物對污水的再次處理效果。

　　(3)本發(fā)明提供污水處理系統(tǒng)及方法，不添加任何化學(xué)調(diào)質(zhì)劑，避免污水中化學(xué)物質(zhì)殘留及二次污染，提高水質(zhì)安全性。

　　(4)本發(fā)明提供的污水強化處理系統(tǒng)及方法，利用所述腐殖土壤層中微生物氧化分解臭氣成分，同時聯(lián)合所述浮石填料層中浮石溶出的二氧化硅成分吸附臭氣成份，因此處理過程中基本無臭，有效避免空氣污染，利于友好型社會的發(fā)展。

　　本發(fā)明的污水處理系統(tǒng)，包括格柵、初沉池、生化曝氣池、二沉池、沉淀池、污泥濃縮裝置、污泥脫水裝置，還包括污泥培養(yǎng)池，建造簡單，投資和運行成本低，且污水處理操作簡單方便，易于推廣應(yīng)用，特別適合中小型企業(yè)。