公布日：2022.11.25
申請日：2022.08.01
分類號：C02F9/14(2006.01)I;C01C1/02(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F1/52(2006.01)N;C02F1/32(2006.01)N
摘要
一種高效回收氨的城市污水處理方法，包括：一、過濾除雜，去除污水中的漂浮物及砂礫；二、生物處理，通過厭氧及好氧生化處理利用微生物對污水中的有機物、P和N進(jìn)行生物代謝，并以產(chǎn)生生物污泥的形式進(jìn)行增殖；三、混凝沉淀，通過鐵離子對污水中殘留的懸浮固體和P進(jìn)行固結(jié)，生成含P鐵泥，通過鐵泥對水中殘留的有機物吸附；四、氨回收以及消毒出水，調(diào)節(jié)水體pH至4‑6.5，將污水導(dǎo)入氨化反應(yīng)器中，產(chǎn)生的活性氫還原作用將污水中的硝氮、亞硝氮轉(zhuǎn)化為氨氮；將出水導(dǎo)入堿化沉淀池，通過強堿的作用并在真空、加熱和曝氣的條件下將水中氨氮轉(zhuǎn)移到氣相中，實現(xiàn)氨的收集回收，并使出水中氨氮、總氮達(dá)標(biāo)，經(jīng)消毒后排放。本發(fā)明可實現(xiàn)對污水中的氨進(jìn)行回收利用。
權(quán)利要求書
1.一種高效回收氨的城市污水處理方法，其特征在于：包括：步驟一、過濾除雜通過分離除雜去除污水中夾雜的漂浮物以及砂礫；步驟二、生物處理經(jīng)過濾除雜后的污水進(jìn)入生物處理工段，通過厭氧及好氧生化處理，利用微生物對污水中的有機物、P和N進(jìn)行生物代謝，并以產(chǎn)生生物污泥的形式進(jìn)行增殖；產(chǎn)生的污泥經(jīng)沉淀進(jìn)行泥水分離，部分污泥回流入?yún)捬跫昂醚跎匾跃S持污泥濃度；步驟三、混凝沉淀經(jīng)生物處理后的污水進(jìn)入混凝沉淀工段，通過鐵離子的作用，對污水中殘留的懸浮固體和P進(jìn)行固結(jié)，生成含P鐵泥，通過鐵泥對水中殘留的有機物吸附，使經(jīng)混凝沉淀后的出水中的有機物、總磷達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；步驟四、氨回收以及消毒出水經(jīng)混凝沉淀后的污水進(jìn)入氨回收工段，通過調(diào)節(jié)水體pH至4-
6.5，再將污水導(dǎo)入一氨化反應(yīng)器中，該氨化反應(yīng)器中填充有鐵屑；通過氨化反應(yīng)器產(chǎn)生的活性氫的還原作用，將污水中的硝氮、亞硝氮轉(zhuǎn)化為氨氮；然后，將出水導(dǎo)入堿化沉淀池中，通過強堿的作用，并在真空、加熱和曝氣的條件下將水中氨氮轉(zhuǎn)移到氣相中，實現(xiàn)氨的收集回收，并使出水中氨氮、總氮達(dá)標(biāo)，再經(jīng)消毒后排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水處理方法，其特征在于：于步驟二中，還包括厭氧消化處理；泥水分離后的部分污泥進(jìn)入?yún)捬跸ざ芜M(jìn)行厭氧消化，經(jīng)厭氧消化處理后，污泥中所含細(xì)菌、病毒在厭氧消化升溫時被逐漸殺滅，富含有機物的上清液被回流至步驟一進(jìn)行過濾除雜；有機物被轉(zhuǎn)化為厭氧消化氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的城市污水處理方法，其特征在于：針對厭氧消化處理產(chǎn)生的厭氧消化氣，還包括分離處理；所述厭氧消化氣包括甲烷、CO、H2、CO2和水汽，厭氧消化氣經(jīng)氣體分離器，對不同的氣體組分進(jìn)行分離、富集；其中，CO2、CO回收，H2經(jīng)收集后進(jìn)入所述消毒設(shè)備，甲烷與水汽進(jìn)入蒸汽甲烷重整器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)而得的H2送入消毒設(shè)備，反應(yīng)得到的CO和剩余水回到所述氣體分離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水處理方法，其特征在于：于步驟四中，還包括氨氣的除濕消毒處理；轉(zhuǎn)移到氣相中的氨氣依次經(jīng)堿性除濕、紫外消毒后，進(jìn)行富集。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的城市污水處理方法，其特征在于：還包括產(chǎn)氫反應(yīng)處理；將收集后的部分氨送入產(chǎn)氫反應(yīng)器中，將其分解為N2和H2；其中N2直接排放，H2送入所述消毒設(shè)備；部分氨通過溶入水中制備氨水，或經(jīng)加壓裝瓶成為液氨，或通入酸性溶液中制備銨鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水處理方法，其特征在于：于步驟四中，針對排水還包括熱回收處理；經(jīng)消毒設(shè)備消毒完畢后的出水進(jìn)入熱回收系統(tǒng)，將水中的熱量回收后，即可排放入環(huán)境中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水處理方法，其特征在于：于步驟四中，針對堿化沉淀產(chǎn)生的鐵泥還包括酸化處理；鐵泥經(jīng)沉淀收集后，送入酸化池酸化為鐵離子，送回至混凝沉淀池中除P。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水處理方法，其特征在于：消毒的設(shè)備為紫外催化消毒池；前述各工段中所產(chǎn)生的H2經(jīng)收集后進(jìn)入紫外催化消毒池，并向其中通入空氣，在催化劑作用下H2和O2被轉(zhuǎn)化為雙氧水；雙氧水經(jīng)后續(xù)紫外照射后分解產(chǎn)生強氧化性的羥基自由基。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效回收氨的城市污水處理方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高效回收氨的城市污水處理方法，包括：步驟一、過濾除雜通過分離除雜去除污水中夾雜的漂浮物以及砂礫；步驟二、生物處理經(jīng)過濾除雜后的污水進(jìn)入生物處理工段，通過厭氧及好氧生化處理，利用微生物對污水中的有機物、P和N進(jìn)行生物代謝，并以產(chǎn)生生物污泥的形式進(jìn)行增殖；產(chǎn)生的污泥經(jīng)沉淀進(jìn)行泥水分離，部分污泥回流入?yún)捬跫昂醚跎匾跃S持污泥濃度；步驟三、混凝沉淀經(jīng)生物處理后的污水進(jìn)入混凝沉淀工段，通過鐵離子的作用，對污水中殘留的懸浮固體和P進(jìn)行固結(jié)，生成含P鐵泥，通過鐵泥對水中殘留的有機物吸附，使經(jīng)混凝沉淀后的出水中的有機物、總磷達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；步驟四、氨回收以及消毒出水經(jīng)混凝沉淀后的污水進(jìn)入氨回收工段，通過調(diào)節(jié)水體pH至4-6.5，再將污水導(dǎo)入一氨化反應(yīng)器中，該氨化反應(yīng)器中填充有鐵屑；通過氨化反應(yīng)器產(chǎn)生的活性氫的還原作用，將污水中的硝氮、亞硝氮轉(zhuǎn)化為氨氮；然后，將出水導(dǎo)入堿化沉淀池中，通過強堿的作用，并在真空、加熱和曝氣的條件下將水中氨氮轉(zhuǎn)移到氣相中，實現(xiàn)氨的收集回收，并使出水中氨氮、總氮達(dá)標(biāo)，再經(jīng)消毒后排放。
上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容說明如下：1．進(jìn)一步的技術(shù)方案，于步驟二中，還包括厭氧消化處理；泥水分離后的部分污泥進(jìn)入?yún)捬跸ざ芜M(jìn)行厭氧消化，經(jīng)厭氧消化處理后，污泥中所含細(xì)菌、病毒在厭氧消化升溫時被逐漸殺滅，富含有機物的上清液被回流至步驟一進(jìn)行過濾除雜；有機物被轉(zhuǎn)化為厭氧消化氣。
2．進(jìn)一步的技術(shù)方案，針對厭氧消化處理產(chǎn)生的厭氧消化氣，還包括分離處理；所述厭氧消化氣包括甲烷、CO、H2、CO2和水汽，厭氧消化氣經(jīng)氣體分離器，對不同的氣體組分進(jìn)行分離、富集；其中，CO2、CO回收，H2經(jīng)收集后進(jìn)入所述消毒設(shè)備，甲烷與水汽進(jìn)入蒸汽甲烷重整器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)而得的H2送入消毒設(shè)備，反應(yīng)得到的CO和剩余水回到所述氣體分離器。
3．進(jìn)一步的技術(shù)方案，于步驟四中，還包括氨氣的除濕消毒處理；轉(zhuǎn)移到氣相中的氨氣依次經(jīng)堿性除濕、紫外消毒后，進(jìn)行富集。
4．進(jìn)一步的技術(shù)方案，：還包括產(chǎn)氫反應(yīng)處理；將收集后的部分氨送入產(chǎn)氫反應(yīng)器中，將其分解為N2和H2；其中N2直接排放，H2送入所述消毒設(shè)備；部分氨通過溶入水中制備氨水，或經(jīng)加壓裝瓶成為液氨，或通入酸性溶液中制備銨鹽。
5．進(jìn)一步的技術(shù)方案，于步驟四中，針對排水還包括熱回收處理；經(jīng)消毒設(shè)備消毒完畢后的出水進(jìn)入熱回收系統(tǒng)，將水中的熱量回收后，即可排放入環(huán)境中。
6．進(jìn)一步的技術(shù)方案，于步驟四中，針對堿化沉淀產(chǎn)生的鐵泥還包括酸化處理；鐵泥經(jīng)沉淀收集后，送入酸化池酸化為鐵離子，送回至混凝沉淀池中除P。
7．進(jìn)一步的技術(shù)方案，消毒的設(shè)備為紫外催化消毒池；前述各工段中所產(chǎn)生的H2經(jīng)收集后進(jìn)入紫外催化消毒池，并向其中通入空氣，在催化劑作用下H2和O2被轉(zhuǎn)化為雙氧水；雙氧水經(jīng)后續(xù)紫外照射后分解產(chǎn)生強氧化性的羥基自由基。
相比現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明的工作原理及優(yōu)點如下：1、通過本發(fā)明的處理方法，不僅可以減少投資和運行成本（流程變簡單了，投資和運行費用也會減少），而且可以對CO2、N、P資源進(jìn)行回收、利用，產(chǎn)生新的社會效益（固廢減量化、資源化和無害化）和經(jīng)濟(jì)效益。
2、優(yōu)化了主體處理流程和構(gòu)筑物設(shè)置，避免了“脫氮”和“除磷”之間的固有矛盾，減少碳源的使用和最終碳的排放。
3、可對不同污泥進(jìn)行有效分類收集、利用，便于后續(xù)資源化利用。
4、最大限度地對鐵鹽進(jìn)行了循環(huán)利用，減少了混凝劑的使用。
5、無鹵代消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生，減少“三致”風(fēng)險的發(fā)生。
本發(fā)明通過對現(xiàn)有城市污水處理廠的工藝進(jìn)行調(diào)整、引入新的綠色能源，實現(xiàn)合理回收、利用污水中的各種資源，使城市污水廠不僅僅是“處理廠”，更可成為“資源生產(chǎn)回收廠”，有利于實現(xiàn)國家“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)。
（發(fā)明人：劉忻;金龍;劉鋒;吳建華）
