申請日2013.12.03
公開(公告)日2014.03.26
IPC分類號C02F1/72; C02F9/14
摘要
一種結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合污水處理系統(tǒng)，包括：一過濾格柵的出水口連接一次沉淀池的進水口;該一次沉淀池的出水口連接一次空化處理池的進水口;該一次空化處理池的出水口通過第二閘門連接曝氣池的進水口;曝氣池的出水口連接二次沉淀池的進水口;二次沉淀池的出水口連接二次空化處理池的進水口;一次空化處理池通過第一水泵與第一空化反應(yīng)裝置相連接形成循環(huán);二次空化處理池通過第二水泵與第二空化反應(yīng)裝置相連接形成循環(huán)。本發(fā)明還公開了利用上述系統(tǒng)進行污水處理的方法。本發(fā)明可大幅降低污水排放限值，減少剩余活性污泥產(chǎn)量，滿足日益提高的環(huán)保要求和節(jié)約污泥處置成本。
權(quán)利要求書
1.一種結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合污水處理系統(tǒng)，包括：
一過濾格柵的出水口連接一次沉淀池的進水口;
該一次沉淀池的出水口連接一次空化處理池的進水口;
該一次空化處理池的出水口通過第二閘門連接曝氣池的進水口;
曝氣池的出水口連接二次沉淀池的進水口;
二次沉淀池的出水口連接二次空化處理池的進水口;
其中：
一次空化處理池通過第一水泵與第一空化反應(yīng)裝置相連接形成循環(huán);
二次空化處理池通過第二水泵與第二空化反應(yīng)裝置相連接形成循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合污水處 理系統(tǒng)，其中，一次空化處理池的出水口設(shè)有第一閘門，通過該第一閘門 將一次空化處理液回流至一次空化處理池內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合污水處 理系統(tǒng)，其中，二次空化處理池的出水口設(shè)有第三閘門和第四閘門，通過 該第三閘門將二次空化處理液回流至二次空化處理池內(nèi)。
4.利用權(quán)利要求1所述結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合污水處 理系統(tǒng)進行污水處理的方法，其過程是：
1)污水依靠格柵的攔截作用去除液體中的大塊懸浮物，然后進入一 次沉淀池，在一次沉淀池中污水經(jīng)過沉淀作用，除去液體中尺寸細小的懸 浮物和砂粒，形成的初次污泥被排除，經(jīng)過沉淀作用后的污水進入一次空 化處理池;
2)在一次空化處理池中，第一水泵從一次空化處理池中抽取污水， 并送入第一空化反應(yīng)裝置內(nèi)，污水流經(jīng)第一空化反應(yīng)裝置時由于結(jié)構(gòu)的限 流作用，產(chǎn)生空化現(xiàn)象，并且同時完成有機污染物的空化氧化過程，COD 和BOD5濃度得到降低;經(jīng)過空化氧化降解作用后的污水回到一次空化處 理池，以此循環(huán);
3)經(jīng)過一次空化處理池處理后的污水，一部分重新回流到一次空化 處理池進行再處理，剩余污水流入曝氣池進行生物降解處理;
4)經(jīng)過曝氣池生物降解作用后的污水進入二次沉淀池進行泥水分離 后進入二次空化處理池;分離出的污泥中一部分回流到曝氣池內(nèi)，以維持 曝氣池內(nèi)的活性污泥濃度，其余污泥被排除;
5)在二次空化處理池中，第二水泵從二次空化處理池中抽取污水， 并送入第二空化反應(yīng)裝置內(nèi)，污水流經(jīng)第二空化反應(yīng)裝置時由于結(jié)構(gòu)的限 流作用，產(chǎn)生空化現(xiàn)象，并且同時完成有機污染物的空化氧化過程，COD 和BOD5濃度得到降低;經(jīng)過空化氧化降解作用后的污水回到二次空化處 理池，以此循環(huán);
6)經(jīng)過二次空化處理池處理后的污水，一部分重新回流到二次空化 處理池進行再處理，剩余污水排除。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理方法，其中，污水在一次空化處 理池內(nèi)和二次空化處理池內(nèi)的停留時間由污水處理量和水泵的流量決定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理方法，其中，第一水泵和第二水 泵內(nèi)部作防腐處理，且出口壓力維持在4.0bar以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理方法，其中，污水流過第一空化 反應(yīng)裝置和第二空化反應(yīng)裝置的流速不低于20米/秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理方法，其中，回流的一次空化處 理液與進入曝氣池的污水量比例可通過第一閘門和第二閘門進行控制，以 調(diào)節(jié)進入曝氣池污水的COD和BOD5濃度。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水處理方法，其中，回流的二次空化處 理液與最終排放污水量之間的比例可通過第三閘門和第四閘門進行控制， 以調(diào)節(jié)最終排放污水的COD和BOD5濃度。
說明書
結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合污水處理系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體地涉及一種結(jié)合空化氧化法與活性污 泥法的聯(lián)合污水處理系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及利用上述系統(tǒng)進行污水處理的方法。
背景技術(shù)
水是社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。隨著城市規(guī)模的不斷擴 大和人口的增加，社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，污水排放量與日俱增，水污染問 題已對人類生存和社會發(fā)展構(gòu)成了嚴重威脅，而城市污水已成為制約城 市可持續(xù)發(fā)展的主要原因之一。目前，國內(nèi)外城市污水處理普遍采用一 級處理和二級處理相結(jié)合的傳統(tǒng)方法。一級處理采用物理方法，主要通 過格柵攔截、沉淀等手段去除廢水中大塊懸浮物和砂粒等物質(zhì)。二級處 理則采用活性污泥法，主要通過微生物的生命運動等手段來去除廢水中 的懸浮性，溶解性有機物以及氮、磷等營養(yǎng)鹽。
單一的活性污泥法處理工藝的優(yōu)勢在于降解污水中的可溶性易降解 有機物(BOD5)，而對于難降解有機污染物主要依靠吸附作用去除，效 果不甚理想。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，水中有害的人工合成化學(xué)物質(zhì)和難 降解有機物逐年增多，單一的活性污泥法處理工藝已經(jīng)無法滿足日益提 高的環(huán)保要求。另一方面，活性污泥法在處理污水的同時會產(chǎn)生大量剩余 污泥，其體積約為處理污水體積的0.3%～0.5%，處置這些剩余污泥的成本 非常高昂，約占污水處理廠運行費用的25%～65%。歐洲國家每年用于處 理剩余污泥的費用折合成人民幣高達28億元。此外，大量的城市污泥產(chǎn) 生，引發(fā)了環(huán)境的二次污染，已成為城市污水處理行業(yè)的瓶頸。
鑒于活性污泥法面臨的問題，世界各國都在研發(fā)一些新的污水處理技 術(shù)與工藝，如水解法、光催化氧化法、空化氧化法等。
水解法酸堿消耗量大，水解后進一步稀釋需要消耗大量水資源，而光 催化氧化法雖然氧化效率較高，但藥劑費用高、反應(yīng)裝置復(fù)雜，且易引起 二次污染�？栈趸▋H可有效去除許多難降解物質(zhì)和有毒物質(zhì)，而且具 有無二次污染、反應(yīng)裝置簡單等諸多優(yōu)點，是近年來比較受關(guān)注的新型水 處理方法。
空化現(xiàn)象是指當(dāng)液體內(nèi)部局部壓力降低至液體溫度對應(yīng)的飽和蒸氣 壓時，在液體中或液固界面上蒸汽或氣體空穴(空化泡)形成、生長及潰 滅的過程�？茖W(xué)研究表明，空化泡急速潰滅瞬間在液體介質(zhì)中會形成局部 高溫高壓環(huán)境(104K量級的高溫和105bar量級的高壓)，并伴有強烈沖 擊波和高速射流。空化泡內(nèi)部的水蒸汽在高溫、高壓下發(fā)生裂解反應(yīng)，產(chǎn) 生高活化性的羥自由基·OH和強氧化劑H2O2：
H2O→·OH+·H
·OH+·OH→H2O2
空化泡潰滅所形成的射流使這些自由基和氧化劑進入液相與液體充 分混合，從而與液體中的難降解有機污染物發(fā)生氧化反應(yīng)，實現(xiàn)污水處理。 空化泡潰滅形成的強大剪切力也可使大分子主鏈上的碳鍵斷裂以及破壞 微生物細胞壁，從而達到降解高分子和使微生物失活的作用，實現(xiàn)水質(zhì) 的凈化。
目前，關(guān)于利用空化氧化技術(shù)處理污水的裝置有很多相關(guān)專利申請 (如CN201310290527，CN201310180381，CN201320138508)，但由于 空化氧化技術(shù)整體的有機物去除效率還不是很高(50%左右)，僅僅依靠 單一的空化污水處理裝置和工藝遠遠達不到污水處理的排放要求。為此， 本發(fā)明提出一種結(jié)合空化氧化法和活性污泥法的聯(lián)合污水處理系統(tǒng)與方 法，該污水處理系統(tǒng)結(jié)合了活性污泥法和空化氧化法各自的優(yōu)點，為降低 污水排放限值和減少活性污泥產(chǎn)量提供了一條切實可行的途徑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合污 水處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述系統(tǒng)進行污水處理的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合 污水處理系統(tǒng)，包括：
一過濾格柵的出水口連接一次沉淀池的進水口;
該一次沉淀池的出水口連接一次空化處理池的進水口;
該一次空化處理池的出水口通過第二閘門連接曝氣池的進水口;
曝氣池的出水口連接二次沉淀池的進水口;
二次沉淀池的出水口連接二次空化處理池的進水口;
其中：
一次空化處理池通過第一水泵與第一空化反應(yīng)裝置相連接形成循環(huán);
二次空化處理池通過第二水泵與第二空化反應(yīng)裝置相連接形成循環(huán)。
所述的結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合污水處理系統(tǒng)，其中，一 次空化處理池的出水口設(shè)有第一閘門，通過該第一閘門將一次空化處理液 回流至一次空化處理池內(nèi)。
所述的結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合污水處理系統(tǒng)，其中，二 次空化處理池的出水口設(shè)有第三閘門和第四閘門，通過該第三閘門將二次 空化處理液回流至二次空化處理池內(nèi)。
所述的結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合污水處理系統(tǒng)，其中，一 次沉淀池和二次沉淀池設(shè)有排泥口。
本發(fā)明提供的利用上述結(jié)合空化氧化法與活性污泥法的聯(lián)合污水處 理系統(tǒng)進行污水處理的方法，其過程是：
1)污水依靠格柵的攔截作用去除液體中的大塊懸浮物，然后進入一 次沉淀池，在一次沉淀池中污水經(jīng)過沉淀作用，除去液體中尺寸細小的懸 浮物和砂粒，形成的初次污泥被排除，經(jīng)過沉淀作用后的污水進入一次空 化處理池;
2)在一次空化處理池中，第一水泵從一次空化處理池中抽取污水， 并送入第一空化反應(yīng)裝置內(nèi)，污水流經(jīng)第一空化反應(yīng)裝置時由于結(jié)構(gòu)的限 流作用，產(chǎn)生空化現(xiàn)象，并且同時完成有機污染物的空化氧化過程，COD 和BOD5濃度得到降低;經(jīng)過空化氧化降解作用后的污水回到一次空化處 理池，以此循環(huán);
3)經(jīng)過一次空化處理池處理后的污水，一部分重新回流到一次空化 處理池進行再處理，剩余污水流入曝氣池進行生物降解處理;
4)經(jīng)過曝氣池生物降解作用后的污水進入二次沉淀池進行泥水分離 后進入二次空化處理池;分離出的污泥中一部分回流到曝氣池內(nèi)，以維持 曝氣池內(nèi)的活性污泥濃度，其余污泥被排除;
5)在二次空化處理池中，第二水泵從二次空化處理池中抽取污水， 并送入第二空化反應(yīng)裝置內(nèi)，污水流經(jīng)第二空化反應(yīng)裝置時由于結(jié)構(gòu)的限 流作用，產(chǎn)生空化現(xiàn)象，并且同時完成有機污染物的空化氧化過程，COD 和BOD5濃度得到降低;經(jīng)過空化氧化降解作用后的污水回到二次空化處 理池，以此循環(huán);
6)經(jīng)過二次空化處理池處理后的污水，一部分重新回流到二次空化 處理池進行再處理，剩余污水排除。
所述的污水處理方法，其中，污水在一次空化處理池內(nèi)和二次空化處 理池內(nèi)的停留時間由污水處理量和水泵的流量決定。
所述的污水處理方法，其中，第一水泵和第二水泵內(nèi)部作防腐處理， 且出口壓力維持在4.0bar以上。
所述的污水處理方法，其中，污水流過第一空化反應(yīng)裝置和第二空化 反應(yīng)裝置的流速不能低于20米/秒。
所述的污水處理方法，其中，回流的一次空化處理液與進入曝氣池的 污水量比例可通過第一閘門和第二閘門進行控制，以調(diào)節(jié)進入曝氣池污水 的COD和BOD5濃度。
所述的污水處理方法，其中，回流的二次空化處理液與最終排放污水 量之間的比例可通過第三閘門和第四閘門進行控制，以調(diào)節(jié)最終排放污水 的COD和BOD5濃度。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
1、空化氧化污法污水處理工藝和裝置較為簡單，非常容易與現(xiàn)有的 活性污泥法處理工藝組成聯(lián)合工藝，該聯(lián)合工藝保留了傳統(tǒng)活性污泥法 BOD5去除效率較高的優(yōu)點，同時將去除難降解有機物效果較好的空化氧 化法引入污水處理工藝當(dāng)中，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，取長補短。
2、空化氧化法可以實現(xiàn)污水中難降解有機物的有效降解，彌補活性 污泥法處理難降解有機污染物的不足，從而大幅降低污水的最終排放限 值，滿足日益提高到環(huán)保要求。
3、由于在曝氣池前后引入空化氧化法污水處理工藝，降低了曝氣池 入水的COD和BOD5濃度。與此同時，可以適當(dāng)提高曝氣池出水的COD 和BOD5濃度，使得曝氣池的污水處理負荷降低，從而顯著減少剩余活性 污泥的生成量，節(jié)約污泥的后期處置成本。
