申請日2014.10.27

　　公開(公告)日2015.02.18

　　IPC分類號C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明屬于污水處理、環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生態(tài)污水處理方法，其步驟如下：第一步、污水化學固碳處理：先對需處理的污水投加化學藥劑聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺，第二步、將經(jīng)過化學固碳處理后的污水在生物處理池進行超聲波協(xié)同曝氣生物處理，第三步、污水生態(tài)處理：將經(jīng)過生物處理池進行超聲波協(xié)同曝氣生物處理后的污水排入濕地生態(tài)系統(tǒng)設施。本發(fā)明一種生態(tài)污水處理方法具有以下優(yōu)點：第一、低碳;第二、運行方式靈活。

　　權(quán)利要求書

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

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

　　第二步、將經(jīng)過化學固碳處理后的污水在生物處理池進行超聲波協(xié)同曝氣生物處理，生物反應 2-12 h;其中超聲波采用低強度超聲波，每輪曝氣超聲波協(xié)同處理 3-5 次，超聲波頻率 20-1000 kHz、強度0.01-10.0 W/cm2，每次處理 5-20 min。

　　2.第三步、污水生態(tài)處理：將經(jīng)過生物處理池進行超聲波協(xié)同曝氣生物處理后的污水排入濕地生態(tài)系統(tǒng)設施。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述生態(tài)污水處理方法，其特征在于：濕地生態(tài)系統(tǒng)以植物、動物和微生物為主所構(gòu)成，處理污水在濕地生態(tài)系統(tǒng)中進行生態(tài)系統(tǒng)處理;構(gòu)成濕地生態(tài)系統(tǒng)的植物、動物和微生物基于生態(tài)學原理根據(jù)不同氣候區(qū)和污水性質(zhì)與特征科學合理選擇和組合;濕地生態(tài)系統(tǒng)可由下行池和上行池構(gòu)成，底部為粗礫石，粗礫石直徑Φ=20-50 mm，中層為選擇填料，填料直徑Φ=5-20 mm，上層為細河沙或小粒徑填料，細河沙或小粒徑填料的直徑Φ=0.5-5 mm，中間設置隔墻，底部連通，上行池上層設置集水管，排放會或用出水。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述生態(tài)污水處理方法，其特征在于：常溫下：污水化學固碳處理裝置：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，水力負荷為0.1-0.5m3/m2·d。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述生態(tài)污水處理方法，其特征在于：第一步中污水經(jīng)過化學固碳后產(chǎn)生的化學污泥，采用濃縮、機械脫水和填埋的方式進行處理處置。

　　說明書

　　一種生態(tài)污水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污水處理、環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及化學固碳與生態(tài)組合技術(shù)處理污水，處理后污水水質(zhì)達到排放標準，同時相對傳統(tǒng)的污水生物處理技術(shù)實現(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)模式將水進行收集，通過長距離的輸送提升后，進行污染物的集中去除，再進行利用或排放。在整個水系統(tǒng)循環(huán)過程中耗費大量的水輸送能耗，同時將水中的有機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)的高碳排放型運營模式已引起國內(nèi)外學者的反思。

　　國際上，經(jīng)濟適用和減碳技術(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)上進行集成。如日本的分散式小規(guī)模就地污水處理達標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，每年削減 774 萬噸 COD， CO2 排放總量達1058萬噸。目前超過90%的污水處理工藝采用鼓風好氧曝氣方式，將污水中的有機質(zhì)分解為 CO2 排入大氣，近年來，國家對城市污水治理的非常重視，城鎮(zhèn)供排水設施的建設步伐大大加快，我國城鎮(zhèn)水系統(tǒng)技術(shù)也取得了長足進步，在引進消化國外新工藝技術(shù)的同時，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)地在空間尺度進行低碳水系統(tǒng)技術(shù)的集成，將成為學術(shù)界普遍認同的發(fā)展趨勢。

　　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、生物的作用對污水進行處理。但是,這種處理系統(tǒng)耗資巨大,對化石燃料的消耗也大,維護技術(shù)難度大, 在經(jīng)濟相對落后的地區(qū)無法實施, 導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,對水資源構(gòu)成嚴重的威脅。

　　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重,一些不法企業(yè)和不正確的生活習慣 ,導致城市當中的一些湖泊、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)修復的方法解決污染不是很嚴重格的水環(huán)境是今后城市環(huán)境治理的必然。

　　在專利申請?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)，對生態(tài)污水進行處理。這種方法一方面增加修復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。

　　申請?zhí)?01210542942.3中公開了一種一種新型床式污水生態(tài)修復技術(shù)，該技術(shù)將床式污水生態(tài)修復技術(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器中投加化學藥劑，將污水中的有機物進行吸附固定，使污水中的有機物不被氧化分解而生成二氧化碳;未去除的有機物再經(jīng)過污水生態(tài)處理設施，部分有機物被植物吸收轉(zhuǎn)化，剩余有機物被生態(tài)處理設施降解，實現(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)明生態(tài)污水處理方法，所述方法由污水化學固碳處理與污水生態(tài)處理相結(jié)合，其步驟如下 ：

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

　　第二步、將經(jīng)過化學固碳處理后的污水在生物處理池進行超聲波協(xié)同曝氣生物處理，生物反應 2-12 h;其中超聲波采用低強度超聲波，每輪曝氣超聲波協(xié)同處理 3-5 次，超聲波頻率 20-1000 kHz、強度0.01-10.0 W/cm2，每次處理 5-20 min。

　　第三步、污水生態(tài)處理：將經(jīng)過生物處理池進行超聲波協(xié)同曝氣生物處理后的污水排入濕地生態(tài)系統(tǒng)設施。

　　濕地生態(tài)系統(tǒng)以植物、動物和微生物為主所構(gòu)成，處理污水在濕地生態(tài)系統(tǒng)中進行生態(tài)系統(tǒng)處理;構(gòu)成濕地生態(tài)系統(tǒng)的植物、動物和微生物基于生態(tài)學原理根據(jù)不同氣候區(qū)和污水性質(zhì)與特征科學合理選擇和組合;濕地生態(tài)系統(tǒng)可由下行池和上行池構(gòu)成，底部為粗礫石，粗礫石直徑Φ=20-50 mm，中層為選擇填料，填料直徑Φ=5-20 mm，上層為細河沙或小粒徑填料，細河沙或小粒徑填料直徑Φ=0.5-5 mm，中間設置隔墻，底部連通，上行池上層設置集水管，排放會或用出水。

　　常溫下：污水化學固碳處理裝置：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，水力負荷為 0.1-0.5m3/m2·d。

　　第一步中污水經(jīng)過化學固碳后產(chǎn)生的化學污泥，采用濃縮、機械脫水和填埋的方式進行處理處置。

　　本發(fā)明生態(tài)污水處理方法，主要優(yōu)點如下：

　　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，將污水中的有機物進行氧化分解，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物固定在化學污泥和生態(tài)植物中，實現(xiàn)了污水處理的低碳排放。

　　第二、運行方式靈活：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藥劑，尾水再經(jīng)過生態(tài)處理設施凈化，在保障出水水質(zhì)的前提下，運行方式靈活，便于操作。

　　第三、本發(fā)明具有廣泛的社會效益和極高經(jīng)濟價值，技術(shù)體系具有低成本、快捷高效的特性，可實現(xiàn)自然水體的快速修復。本發(fā)明可廣泛應用于城市景觀水體及自然河道修復工程，具有在靜水水域和流動水體生態(tài)修復中廣泛應用的特性。目前水生態(tài)修復產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為一項朝陽產(chǎn)業(yè)，

　　超聲波是指頻率超過 20 kHz 的 , 人耳聽不到的聲波。超聲波在有機合成、電化學、清洗等行業(yè)的應用和研究已經(jīng)有很長的歷史 , 但是超聲波在生物工程中提高生物產(chǎn)量和活性以及在水處理中的應用研究則開始于 80 年代后期 , 近年逐漸成為研究的熱點 , 并取得了一些研究成果。試驗表明 , 低強度的超聲波對生物活性具有促進作用 , 超聲波的空化作用在降解水中的污染物 , 尤其是難降解有機污染物上具有很強的優(yōu)勢 , 但是對COD 等去除效果不佳。