申請日2015.11.04

　　公開(公告)日2018.02.27

　　IPC分類號C02F9/04; C02F11/04; F02G5/00

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置及其使用方法，包括通過管道依序配合連接的富集系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和回收系統(tǒng);富集系統(tǒng)包括依序配合連接的格柵、有機(jī)碳富集池和有機(jī)濃縮池;有機(jī)碳富集池內(nèi)設(shè)置有活性污泥和組合化學(xué)藥劑;城市污水依次流經(jīng)格柵、有機(jī)碳富集池和有機(jī)濃縮池后經(jīng)過管道進(jìn)入分離系統(tǒng);分離系統(tǒng)包括二沉池和污泥濃縮池;回收系統(tǒng)包括厭氧消化發(fā)酵池和熱電聯(lián)產(chǎn)裝置;其中城市污水經(jīng)過厭氧消化發(fā)酵池處理后產(chǎn)生的甲烷通過熱電聯(lián)產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)熱能和電能的利用。該城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、有效降低了能耗，提高了有機(jī)碳的吸附去除效果，節(jié)省了污水回收利用成本，有效提高了能源利用率等優(yōu)點(diǎn)。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置，其特征在于：所述城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置包括通過管道依序配合連接的富集系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和回收系統(tǒng);所述富集系統(tǒng)包括依序配合連接的格柵(1)、有機(jī)碳富集池(2)和有機(jī)濃縮池;所述有機(jī)碳富集池內(nèi)設(shè)置有活性污泥和組合化學(xué)藥劑(3);城市污水依次流經(jīng)所述格柵、有機(jī)碳富集池和有機(jī)濃縮池后經(jīng)過管道進(jìn)入所述分離系統(tǒng);所述分離系統(tǒng)包括二沉池(4)和污泥濃縮池(5);所述回收系統(tǒng)包括厭氧消化發(fā)酵池(6)和熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(7);其中城市污水經(jīng)過厭氧消化發(fā)酵池處理后產(chǎn)生的甲烷通過所述熱電聯(lián)產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)熱能和電能的利用;所述活性污泥的濃度為2-3g/l，其中所述有機(jī)碳富集池采用微孔曝氣，并且所述有機(jī)碳富集池內(nèi)溶解氧的濃度為0.5mg/l;所述厭氧消化發(fā)酵池的環(huán)境控制在中溫或者高溫條件，其中中溫條件溫度范圍為25-40℃，高溫條件溫度范圍為45-55℃，并且所述厭氧消化發(fā)酵池中還設(shè)置有用于對所述濃縮污泥進(jìn)行攪拌混合的螺旋槳機(jī)械攪拌裝置;

　　所述的城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置的使用方法包括富集階段、分離階段、回收階段三個(gè)步驟，其中：

　　1)富集階段：首先城市污水通過管道經(jīng)過所述格柵(1)攔截并清除城市污水中的一部分雜物進(jìn)行預(yù)處理;其次經(jīng)過格柵預(yù)處理后的城市污水流至所述有機(jī)碳富集池(2)中進(jìn)行有機(jī)碳富集，其中有機(jī)碳富集池中的活性污泥可吸附并轉(zhuǎn)移城市污水中50%-60%的有機(jī)碳，再利用有機(jī)碳富集池中的組合化學(xué)藥劑(3)可再強(qiáng)化去除城市污水中的15%-20%的有機(jī)碳，最后利用有機(jī)濃縮池將城市污水中的顆粒物、膠體和溶解態(tài)三類有機(jī)碳濃縮后形成污泥混合液;

　　2)分離階段：經(jīng)過步驟1)處理得到的污泥混合液通過管道依次流至所述分離系統(tǒng)的二沉池(4)和污泥濃縮池(5)進(jìn)行有機(jī)碳和廢水的分離及濃縮，其中分離應(yīng)達(dá)到污染物排放二級及以上標(biāo)準(zhǔn)，并且污泥經(jīng)濃縮后含水率達(dá)到94%以上;其中所述二沉池得到的污泥一部分通過污泥回流裝置回流至所述高效富集池，另一部分通過管道流至所述污泥濃縮池進(jìn)行濃縮;

　　3)回收階段：將所述厭氧發(fā)酵池中的溫度控制在中溫或者高溫條件，其中中溫條件溫度范圍為25-40℃，高溫條件溫度范圍為45-55℃，經(jīng)過步驟2)處理得到的濃縮污泥通過厭氧發(fā)酵池(6)產(chǎn)生甲烷實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的轉(zhuǎn)化，通過熱電聯(lián)產(chǎn)中的沼氣凈化系統(tǒng)、沼氣發(fā)電機(jī)組以及廢熱回收系統(tǒng)，可將甲烷轉(zhuǎn)化成熱能和電能，其中所述熱能用于厭氧消化的保溫，所述電能用于城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置的正常運(yùn)行;最后將經(jīng)過上述三個(gè)步驟得到城市污水處理后的回收水收集并被重復(fù)利用;

　　所述組合化學(xué)藥劑為三價(jià)鐵鹽絮凝劑和活性炭的組合物，其中以三價(jià)鐵離子含量計(jì)，三價(jià)鐵鹽絮凝劑的濃度為30mg/l;活性炭的濃度為0.5g/l;

　　所述二沉池中配設(shè)有用于將分離后得到的污泥一部分回流至所述有機(jī)碳富集池的污泥回流裝置，所述污泥濃縮池采用氣浮或者離心濃縮;

　　所述厭氧消化發(fā)酵池中還設(shè)置有用于檢測池中pH濃度值的pH自動檢測儀及用于檢測池中甲烷氣體濃度值的自動濃度檢測器。

　　說明書

　　一種城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置及其使用方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及城市污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置及其使用方法。

　　背景技術(shù)

　　目前我國的城市污水處理大都采用傳統(tǒng)的活性污泥技術(shù)，雖然它具有運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)較好的優(yōu)點(diǎn)，但是隨著對城市污水處理技術(shù)認(rèn)識的不斷加深以及污水處理廠節(jié)能降耗新要求的提出，傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)的弊端逐漸顯現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)COD削減的目標(biāo)，廢水中的有機(jī)碳在好氧條件下被氧化成二氧化碳，由于該過程需要提供大量的氧氣，耗能巨大。城市廢水中所含有的有機(jī)碳是一種潛在的能源物質(zhì)，通過一定的生物化學(xué)轉(zhuǎn)化手段可以為污水處理提供能源，實(shí)現(xiàn)城市污水的低耗運(yùn)行。污泥厭氧消化可以將污泥轉(zhuǎn)化為甲烷進(jìn)而通過熱電聯(lián)產(chǎn)回收其中的熱能和電能，是實(shí)現(xiàn)污水廠能源自給重要的手段。但是由于廢水水質(zhì)原因，通常我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥含水率較高、有機(jī)質(zhì)組分偏低，這直接限制了污泥厭氧消化的應(yīng)用。因此，研究一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理并且能有效提高城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置具有重要的研究意義。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對現(xiàn)有技術(shù)中城市污水回收利用裝置技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于：提供一種城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置及其使用方法，該城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、有效降低了能耗，提高了有機(jī)碳的吸附去除效果，節(jié)省了污水回收利用成本，有效提高了能源利用率等優(yōu)點(diǎn)。

　　為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

　　一種城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置，所述城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置包括通過管道依序配合連接的富集系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和回收系統(tǒng);所述富集系統(tǒng)包括依序配合連接的格柵、有機(jī)碳富集池和有機(jī)濃縮池;所述有機(jī)碳富集池內(nèi)設(shè)置有活性污泥和組合化學(xué)藥劑;城市污水依次流經(jīng)所述格柵、有機(jī)碳富集池和有機(jī)濃縮池后經(jīng)過管道進(jìn)入所述分離系統(tǒng);所述分離系統(tǒng)包括二沉池和污泥濃縮池;所述回收系統(tǒng)包括厭氧消化發(fā)酵池和熱電聯(lián)產(chǎn)裝置;其中城市污水經(jīng)過厭氧消化發(fā)酵池處理后產(chǎn)生的甲烷通過所述熱電聯(lián)產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)熱能和電能的利用。

　　作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述活性污泥的濃度為2-3g/l，其中所述有機(jī)碳富集池采用微孔曝氣，并且所述有機(jī)碳富集池內(nèi)溶解氧的濃度為0.5mg/l。

　　作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述組合化學(xué)藥劑為三價(jià)鐵鹽絮凝劑和活性炭的組合物，其中以三價(jià)鐵離子含量計(jì)，三價(jià)鐵鹽絮凝劑的濃度為30mg/l;活性炭的濃度為0.5g/l。

　　作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述二沉池中配設(shè)有用于將分離后得到的污泥一部分回流至所述有機(jī)碳富集池的污泥回流裝置，所述污泥濃縮池采用氣浮或者離心濃縮。

　　作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述厭氧消化發(fā)酵池的環(huán)境控制在中溫或者高溫條件，其中中溫條件溫度范圍為25-40℃，高溫條件溫度范圍為45-55℃，并且所述厭氧消化發(fā)酵池中還設(shè)置有用于對所述濃縮污泥進(jìn)行攪拌混合的螺旋槳機(jī)械攪拌裝置。

　　作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述厭氧消化發(fā)酵池中還設(shè)置有用于檢測池中pH濃度值的pH自動檢測儀及用于檢測池中甲烷氣體濃度值的自動濃度檢測器。

　　上述城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置的使用方法包括富集階段、分離階段、回收階段三個(gè)步驟，其中：

　　1)富集階段：首先城市污水通過管道經(jīng)過所述格柵攔截并清除城市污水中的一部分雜物進(jìn)行預(yù)處理;其次經(jīng)過格柵預(yù)處理后的城市污水流至所述有機(jī)碳富集池中進(jìn)行有機(jī)碳富集，其中有機(jī)碳富集池中的活性污泥可吸附并轉(zhuǎn)移城市污水中50%-60%的有機(jī)碳，再利用有機(jī)碳富集池中的組合化學(xué)藥劑可再強(qiáng)化去除城市污水中的15%-20%的有機(jī)碳，最后利用有機(jī)濃縮池將城市污水中的顆粒物、膠體和溶解態(tài)三類有機(jī)碳濃縮后形成污泥混合液;

　　2)分離階段：經(jīng)過步驟1)處理得到的污泥混合液通過管道依次流至所述分離系統(tǒng)的二沉池和污泥濃縮池進(jìn)行有機(jī)碳和廢水的分離及濃縮，其中分離應(yīng)達(dá)到污染物排放二級及以上標(biāo)準(zhǔn)，并且污泥經(jīng)濃縮后含水率達(dá)到94%以上;其中所述二沉池得到的污泥一部分通過污泥回流裝置回流至所述高效富集池，另一部分通過管道流至所述污泥濃縮池進(jìn)行濃縮;

　　3)回收階段：將所述厭氧發(fā)酵池中的溫度控制在中溫或者高溫條件，其中中溫條件溫度范圍為25-40℃，高溫條件溫度范圍為45-55℃，經(jīng)過步驟2)處理得到的濃縮污泥通過厭氧發(fā)酵池產(chǎn)生甲烷實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的轉(zhuǎn)化，通過熱電聯(lián)產(chǎn)中的沼氣凈化系統(tǒng)、沼氣發(fā)電機(jī)組以及廢熱回收系統(tǒng)，可將甲烷轉(zhuǎn)化成熱能和電能，其中所述熱能用于厭氧消化的保溫，所述電能用于城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置的正常運(yùn)行;最后將經(jīng)過上述三個(gè)步驟得到城市污水處理后的回收水收集并被重復(fù)利用。

　　與現(xiàn)有技術(shù)中的回收裝置相比，采用本發(fā)明的城市污水有機(jī)碳富集回收利用裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理，不需要提供大量的氧氣，有效的降低了能耗;通過添加組合化學(xué)藥劑有效解決了活性污泥對溶解態(tài)有機(jī)碳吸附效果差的問題，提高了有機(jī)碳的吸附去除效果。

　　(2)鐵鹽絮凝劑的投放不僅可以強(qiáng)化有機(jī)碳富集，而且還能去除廢水中的磷，對污泥厭氧消化具有強(qiáng)化作用。

　　(3)富集所得到的有機(jī)碳和污泥通過厭氧消化產(chǎn)甲烷，利用熱電聯(lián)產(chǎn)實(shí)現(xiàn)熱能和電能的回收，回收得到的熱能可以用于厭氧消化的保溫，電能可以用于維持污水處理設(shè)施的運(yùn)行，不僅節(jié)約了城市污水回收利用成本，并且使得能源利用率達(dá)到最優(yōu)。