申請(qǐng)日2014.10.27

　　公開(公告)日2015.03.04

　　IPC分類號(hào)C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明屬于污水處理、環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，一種低碳污水處理方法。其步驟如下：第一步、污水化學(xué)固碳處理：先對(duì)需處理的污水投加化學(xué)藥劑聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺，使污水中的有機(jī)物被化學(xué)藥劑吸收，并經(jīng)過沉淀后去除，降低固定污水中的有機(jī)物，減少傳統(tǒng)污水生物處理時(shí)有機(jī)物被氧化分解排除二氧化碳，達(dá)到污水處理低碳運(yùn)行;第二步、污水生態(tài)處理：將經(jīng)過化學(xué)固碳處理后的污水排入污水生態(tài)處理設(shè)施;采用床式污水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，系統(tǒng)分為阻截式浮水植物種植網(wǎng)床和沉水植物種植網(wǎng)床兩大部分。本發(fā)明將污水中的大部分含碳有機(jī)物固定在化學(xué)污泥和生態(tài)植物中，實(shí)現(xiàn)了污水處理的低碳排放。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種低碳污水處理方法，其特征在于 ：所述方法由污水化學(xué)固碳處理與污水生態(tài)處理相結(jié)合，其步驟如下 ：

　　第一步、污水化學(xué)固碳處理：先對(duì)需處理的污水投加化學(xué)藥劑聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺，使污水中的有機(jī)物被化學(xué)藥劑吸收，并經(jīng)過沉淀后去除，降低固定污水中的有機(jī)物，減少傳統(tǒng)污水生物處理時(shí)有機(jī)物被氧化分解排除二氧化碳，達(dá)到污水處理低碳運(yùn)行;所述化學(xué)固碳處理是在機(jī)械攪拌澄清池和網(wǎng)格絮凝池這些常規(guī)污水混凝沉淀反應(yīng)池中進(jìn)行處理;

　　第二步、污水生態(tài)處理：將經(jīng)過化學(xué)固碳處理后的污水排入污水生態(tài)處理設(shè)施;采用床式污水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，系統(tǒng)分為阻截式浮水植物種植網(wǎng)床和沉水植物種植網(wǎng)床兩大部分。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低碳污水處理方法，其特征在于：所述第二步污水生態(tài)處理步驟中，依托浮子的浮力和漂浮植物及網(wǎng)狀浮床自身重力設(shè)置阻截式浮水植物種植網(wǎng)床，將框架始終處于水面之上，從而使浮水植物固定在網(wǎng)狀浮床區(qū)域內(nèi)。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述低碳污水處理方法，其特征在于：在阻截式浮水植物種植網(wǎng)床上種植成活率較高浮水植物，植物體通過對(duì)漂浮物的阻攔、對(duì)懸浮顆粒的沉降和富營養(yǎng)物質(zhì)的削減達(dá)到強(qiáng)力阻截的效果。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述低碳污水處理方法，其特征在于：借助水下固定樁和水面所設(shè)的浮力裝置設(shè)置沉水植物種植網(wǎng)床，在光補(bǔ)償深度垂直空間調(diào)節(jié)沉水植物在水中的位置。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述低碳污水處理方法，其特征在于：在網(wǎng)床下掛置網(wǎng)箱，進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖，在進(jìn)行對(duì)水體修復(fù)的同時(shí)，獲取水產(chǎn)品。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述低碳污水處理方法，其特征在于：所述阻截式浮水植物為：香根草、美人蕉、馬蹄蓮或黃菖蒲。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述低碳污水處理方法，其特征在于：所述沉水植物包括：伊樂藻、菹草和苦草。

　　說明書

　　一種低碳污水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污水處理、環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及化學(xué)固碳與生態(tài)組合技術(shù)處理污水，處理后污水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)相對(duì)傳統(tǒng)的污水生物處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)減碳 50%以上的要求。

　　背景技術(shù)

　　傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)水系統(tǒng)模式將水進(jìn)行收集，通過長距離的輸送提升后，進(jìn)行污染物的集中去除，再進(jìn)行利用或排放。在整個(gè)水系統(tǒng)循環(huán)過程中耗費(fèi)大量的水輸送能耗，同時(shí)將水中的有機(jī)物通過耗能曝氣的方式轉(zhuǎn)為 CO2 排放，傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)水系統(tǒng)的高碳排放型運(yùn)營模式已引起國內(nèi)外學(xué)者的反思。

　　國際上，經(jīng)濟(jì)適用和減碳技術(shù)已是城鎮(zhèn)水系統(tǒng)的發(fā)展方向，核心是將成熟的技術(shù)在系統(tǒng)上進(jìn)行集成。如日本的分散式小規(guī)模就地污水處理達(dá)標(biāo)排放可以降低長距離的輸送能耗，美國、德國等重視污泥的厭氧消耗，回收污水中的有機(jī)質(zhì)，轉(zhuǎn)化為可收集利用的沼氣能源，以色列、美國等重視再生水利用，將污水處理到一定程度后大量回用于農(nóng)林、工業(yè)等，實(shí)現(xiàn)污水中的營養(yǎng)物質(zhì)和水的雙回用。而目前我國的城鎮(zhèn)水系統(tǒng)重點(diǎn)考慮城鎮(zhèn)飲用水安全保障、污水的污染物減排和水體的環(huán)境改善，離國際上的低碳發(fā)展方向還有較長一段距離。

　　我國目前我國已建成污水處理廠城鎮(zhèn)污水廠2010座，處理能力10574萬m3/日，污水處理廠電耗每年 80 多億度，并且呈年增加 2.7% 的趨勢(shì)，每年削減 774 萬噸 COD， CO2 排放總量達(dá)1058萬噸。目前超過90%的污水處理工藝采用鼓風(fēng)好氧曝氣方式，將污水中的有機(jī)質(zhì)分解為 CO2 排入大氣，近年來，國家對(duì)城市污水治理的非常重視，城鎮(zhèn)供排水設(shè)施的建設(shè)步伐大大加快，我國城鎮(zhèn)水系統(tǒng)技術(shù)也取得了長足進(jìn)步，在引進(jìn)消化國外新工藝技術(shù)的同時(shí)，不斷研發(fā)適合我國情況的工藝技術(shù)，特別是在高效低耗的工藝和技術(shù)研發(fā)方面取得了較多成果。今后，研發(fā)經(jīng)濟(jì)適用型的水系統(tǒng)低碳技術(shù)，以及如何系統(tǒng)地在空間尺度進(jìn)行低碳水系統(tǒng)技術(shù)的集成，將成為學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)同的發(fā)展趨勢(shì)。

　　我國人口眾多, 水資源緊缺, 隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展, 各大水系和湖泊水庫的水質(zhì)惡化日趨嚴(yán)重。城市中的污水處理廠利用活性污泥法、SBR、A/ O、AB、A/ A/O、氧化溝法等工藝, 通過物理、化學(xué)、生物的作用對(duì)污水進(jìn)行處理。但是,這種處理系統(tǒng)耗資巨大,對(duì)化石燃料的消耗也大,維護(hù)技術(shù)難度大, 在經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的地區(qū)無法實(shí)施, 導(dǎo)致我國大部分的污水未經(jīng)任何處理就直接排入天然水體,對(duì)水資源構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。

　　城市水環(huán)境是城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,也是市民休閑娛樂、維護(hù)城市生態(tài)平衡的重要手段。但是隨著城市快速化發(fā)展,我國城市水環(huán)境的污染問題越來越嚴(yán)重,一些不法企業(yè)和不正確的生活習(xí)慣 ,導(dǎo)致城市當(dāng)中的一些湖泊、河流失去了生態(tài)調(diào)節(jié)功能 ,給城市環(huán)境發(fā)展帶來了很大的負(fù)面影響,也影響了城市居民生活條件的提高。隨著人們生活水平的提高,人們對(duì)水環(huán)境的質(zhì)量也越來越高,在這種情況下采取生態(tài)修復(fù)的方法解決污染不是很嚴(yán)重格的水環(huán)境是今后城市環(huán)境治理的必然。

　　在專利申請(qǐng)?zhí)?201210072292.0 中公開了一種生態(tài)污水的處理方法，該方法是以優(yōu)勢(shì)菌種或生物激活劑為核心，輔助種植草本植物，并建立生態(tài)壩和生態(tài)浮島，輔助以增氧抑藻曝氣技術(shù)，對(duì)生態(tài)污水進(jìn)行處理。這種方法一方面增加修復(fù)成本且影響水體的景觀美，另一方面使植物與水體底質(zhì)隔離不利于植物生長與自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。

　　申請(qǐng)?zhí)?01210542942.3中公開了一種一種新型床式污水生態(tài)修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)將床式污水生態(tài)修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)分為阻截式浮水植物種植網(wǎng)床和沉水植物種植網(wǎng)床兩大部分。但是，由于現(xiàn)有污水中有機(jī)物比例比較高，光靠植物網(wǎng)床生態(tài)治理污水，從治理效率和效果上都不盡如人意。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問題提出一種新的污水低碳處理方法，通過在污水處理反應(yīng)器中投加化學(xué)藥劑，將污水中的有機(jī)物進(jìn)行吸附固定，使污水中的有機(jī)物不被氧化分解而生成二氧化碳;未去除的有機(jī)物再經(jīng)過污水生態(tài)處理設(shè)施，部分有機(jī)物被植物吸收轉(zhuǎn)化，剩余有機(jī)物被生態(tài)處理設(shè)施降解，實(shí)現(xiàn)污水處理減碳50% 以上，符合低碳生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展理念的要求。

　　本發(fā)明低碳污水處理方法，其技術(shù)方案如下：所述方法由污水化學(xué)固碳處理與污水生態(tài)處理相結(jié)合，其步驟如下 ：

　　第一步、污水化學(xué)固碳處理：先對(duì)需處理的污水投加化學(xué)藥劑聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺，使污水中的有機(jī)物被化學(xué)藥劑吸收，并經(jīng)過沉淀后去除，降低固定污水中的有機(jī)物，減少傳統(tǒng)污水生物處理時(shí)有機(jī)物被氧化分解排除二氧化碳，達(dá)到污水處理低碳運(yùn)行;所述化學(xué)固碳處理是在機(jī)械攪拌澄清池和網(wǎng)格絮凝池這些常規(guī)污水混凝沉淀反應(yīng)池中進(jìn)行處理;

　　第二步、污水生態(tài)處理：將經(jīng)過化學(xué)固碳處理后的污水排入污水生態(tài)處理設(shè)施;采用床式污水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，系統(tǒng)分為阻截式浮水植物種植網(wǎng)床和沉水植物種植網(wǎng)床兩大部分。

　　所述第二步污水生態(tài)處理步驟中，依托浮子的浮力和漂浮植物及網(wǎng)狀浮床自身重力設(shè)置阻截式浮水植物種植網(wǎng)床，將框架始終處于水面之上，從而使浮水植物固定在網(wǎng)狀浮床區(qū)域內(nèi)。

　　進(jìn)一步的，作為本發(fā)明低碳污水處理方法的進(jìn)一步創(chuàng)新，在阻截式浮水植物種植網(wǎng)床上種植成活率較高浮水植物，植物體通過對(duì)漂浮物的阻攔、對(duì)懸浮顆粒的沉降和富營養(yǎng)物質(zhì)的削減達(dá)到強(qiáng)力阻截的效果。

　　進(jìn)一步的，作為本發(fā)明低碳污水處理方法的進(jìn)一步創(chuàng)新，借助水下固定樁和水面所設(shè)的浮力裝置設(shè)置沉水植物種植網(wǎng)床，在光補(bǔ)償深度垂直空間調(diào)節(jié)沉水植物在水中的位置。

　　進(jìn)一步的，作為本發(fā)明低碳污水處理方法的進(jìn)一步創(chuàng)新，在網(wǎng)床下掛置網(wǎng)箱，進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖，在進(jìn)行對(duì)水體修復(fù)的同時(shí)，獲取水產(chǎn)品。

　　進(jìn)一步的，所述阻截式浮水植物為：香根草、美人蕉、馬蹄蓮或黃菖蒲。

　　進(jìn)一步的，所述沉水植物為伊樂藻、菹草或苦草。

　　本發(fā)明低碳污水處理方法，主要優(yōu)點(diǎn)如下 ：

　　第一、低碳：傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)污水處理中，采用供氧曝氣的方式，將污水中的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，生成二氧化碳排放到大氣中，是一種高碳排放的處理方法;本發(fā)明將污水中的大部分含碳有機(jī)物固定在化學(xué)污泥和生態(tài)植物中，實(shí)現(xiàn)了污水處理的低碳排放。

　　第二、運(yùn)行方式靈活：本發(fā)明中，可以根據(jù)污水水質(zhì)和水量變化，投加不同種類和含量的化學(xué)藥劑，尾水再經(jīng)過生態(tài)處理設(shè)施凈化，在保障出水水質(zhì)的前提下，運(yùn)行方式靈活，便于操作。

　　第三、本發(fā)明具有廣泛的社會(huì)效益和極高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，技術(shù)體系具有低成本、快捷高效的特性，可實(shí)現(xiàn)自然水體的快速修復(fù)。其技術(shù)水平及成本決定了其可被廣泛應(yīng)用于城市景觀水體及農(nóng)田、養(yǎng)殖塘等面源污染導(dǎo)致的農(nóng)村水體富營養(yǎng)化，因此具有巨大的生態(tài)效益和社會(huì)效益。除此之外，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于城市景觀水體及自然河道修復(fù)工程，具有在靜水水域和流動(dòng)水體生態(tài)修復(fù)中廣泛應(yīng)用的特性。目前水生態(tài)修復(fù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為一項(xiàng)朝陽產(chǎn)業(yè)，

　　但當(dāng)前的處理技術(shù)大都修復(fù)成本高且修復(fù)后污染反彈，本發(fā)明很好地解決了這一難題，修復(fù)成本僅為10-15元/平方米，且待自然生態(tài)修復(fù)后，可將網(wǎng)床移除，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)床的重復(fù)利用。

　　具體實(shí)施方式

　　污水化學(xué)固碳處理的主要技術(shù)參數(shù) ：

　　常溫下：污水化學(xué)固碳處理裝置：HRT=30-60min，聚合氯化鋁、聚合氯化鐵等的加藥量：10-30 mg/L;污水生態(tài)處理裝置HRT=1-3d，水力負(fù)荷為 0.1-0.5m3/m2·d。污水經(jīng)過化學(xué)固碳后產(chǎn)生的化學(xué)污泥，可以采用濃縮、機(jī)械脫水和填埋的方式進(jìn)行處理處置。

　　實(shí)施例一：

　　污水化學(xué)固碳處理，在污水處理過程時(shí)，在反應(yīng)器投加10 mg/L的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺等化學(xué)藥劑，使污水中的有機(jī)物被化學(xué)藥劑所吸收，并經(jīng)過沉淀后去除，降低固定污水中的有機(jī)物。該處理過程可以在機(jī)械攪拌澄清池、網(wǎng)格絮凝池等常規(guī)污水混凝沉淀反應(yīng)池中進(jìn)行。

　　污水生態(tài)處理，可以通過人工濕地、生態(tài)塘等常規(guī)生態(tài)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)。將經(jīng)過化學(xué)固碳技術(shù)處理后的污水，通過排入人工濕地、生態(tài)塘等污水生態(tài)處理設(shè)施，污水中剩余的有機(jī)物一方面被生態(tài)植物吸收轉(zhuǎn)化為植物，另一方面，污水中的有機(jī)物被生態(tài)處理設(shè)施去除降解。所述污水生態(tài)處理設(shè)施分為阻截式浮水植物種植網(wǎng)床和沉水植物種植網(wǎng)床兩大部分。

　　本實(shí)施例一中，本發(fā)明污水生態(tài)處理步驟采用床式污水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，系統(tǒng)分為阻截式浮水植物種植網(wǎng)床和沉水植物種植網(wǎng)床兩大部分。

　　所述污水生態(tài)處理步驟中，依托浮子的浮力和漂浮植物及網(wǎng)狀浮床自身重力設(shè)置阻截式浮水植物種植網(wǎng)床，將框架始終處于水面之上，從而使浮水植物固定在網(wǎng)狀浮床區(qū)域內(nèi)。阻截式浮水植物種植網(wǎng)床依托浮子的浮力和漂浮植物及網(wǎng)狀浮床自身重力，水位升高或降低的情況下可維持網(wǎng)狀浮床床體所需的深度，達(dá)到網(wǎng)狀浮床隨水位自動(dòng)調(diào)整的作用，使浮床始終處于水面;將框架始終處于水面之上，從而使浮水植物固定在網(wǎng)狀浮床區(qū)域內(nèi)。在阻截式浮水植物種植網(wǎng)床上種植成活率較高浮水植物，植物體通過對(duì)漂浮物的阻攔、對(duì)懸浮顆粒的沉降和富營養(yǎng)物質(zhì)的削減達(dá)到強(qiáng)力阻截的效果。此實(shí)施例中，阻截式浮水植物選用：香根草、美人蕉、馬蹄蓮或黃菖蒲;沉水植物選用：伊樂藻、菹草或苦草。

　　實(shí)施例二：

　　污水化學(xué)固碳處理，在污水處理過程時(shí)，在反應(yīng)器投加15 mg/L的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺等化學(xué)藥劑，使污水中的有機(jī)物被化學(xué)藥劑所吸收，并經(jīng)過沉淀后去除，降低固定污水中的有機(jī)物。該處理過程可以在機(jī)械攪拌澄清池、網(wǎng)格絮凝池等常規(guī)污水混凝沉淀反應(yīng)池中進(jìn)行。

　　所述污水生態(tài)處理步驟中，借助水下固定樁和水面所設(shè)的浮力裝置設(shè)置沉水植物種植網(wǎng)床，在光補(bǔ)償深度垂直空間調(diào)節(jié)沉水植物在水中的位置，實(shí)現(xiàn)沉水植物可隨水位、透明度等連續(xù)改變生態(tài)位，以解決沉水植物恢復(fù)中光補(bǔ)償深度、透明度等因素對(duì)沉水植物生長的限制，并根據(jù)河道的地理情況調(diào)整網(wǎng)床的放置方式。選用的耐污、耐高溫、耐低溫等沉水植物，最終實(shí)現(xiàn)全年河道水生植物凈化功能。

　　實(shí)施例三：

　　污水化學(xué)固碳處理，在污水處理過程時(shí)，在反應(yīng)器投加20 mg/L的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺等化學(xué)藥劑，使污水中的有機(jī)物被化學(xué)藥劑所吸收，并經(jīng)過沉淀后去除，降低固定污水中的有機(jī)物。該處理過程可以在機(jī)械攪拌澄清池、網(wǎng)格絮凝池等常規(guī)污水混凝沉淀反應(yīng)池中進(jìn)行。