公布日：2022.04.08
申請日：2021.12.29
分類號：C02F9/14(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C02F3/02(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I
摘要
本發(fā)明提出的一種基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)及方法，包括依次連通的一級厭氧生物池、二級厭氧生物池、微曝氣池和沉淀池，一級厭氧生物池側(cè)壁設(shè)有第一進水管，所述微曝氣池側(cè)壁設(shè)有出水管，底部設(shè)有第二進水管，污水通過第一進水管依次流經(jīng)一級厭氧生物池、二級厭氧生物池和微曝氣池進行凈化，凈化后的水通過出水管流入沉淀池；一級厭氧生物池、二級厭氧生物池和微曝氣池之間分別設(shè)有回流管；微曝氣池底部設(shè)有曝氣裝置，本發(fā)明將鐵氧化與鐵還原相結(jié)合，利用鐵基材料在生物氧化還原循環(huán)中參與并耦合污水同步脫碳、脫氮、除磷，以解決傳統(tǒng)生活污水處理工藝中同步脫氮除磷的矛盾，提高生活污水處理效率。
權(quán)利要求書
1.基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連通的一級厭氧生物池、二級厭氧生物池、微曝氣池和沉淀池，所述一級厭氧生物池側(cè)壁設(shè)有第一進水管，所述微曝氣池側(cè)壁設(shè)有出水管，底部設(shè)有第二進水管，污水通過所述第一進水管依次流經(jīng)一級厭氧生物池、二級厭氧生物池和微曝氣池進行凈化，凈化后的水通過所述出水管流入沉淀池；一級厭氧生物池和二級厭氧生物池之間設(shè)有第一回流管，二級厭氧生物池和移動生物池之間設(shè)有第二回流管；微曝氣池底部設(shè)有曝氣裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述一級厭氧生物池內(nèi)設(shè)有鐵還原填料，所述二級厭氧生物池內(nèi)設(shè)有鐵氧化填料，移微曝氣池內(nèi)設(shè)有懸浮填料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述鐵還原填料為輕質(zhì)陶粒和氧化鐵皮混合填料，兩者體積比為10-20：1，所述鐵氧化填料為輕質(zhì)陶粒和海綿鐵混合填料，兩者體積比為10-20：1，所述懸浮填料占據(jù)所述微曝氣池內(nèi)污水體積的20％-50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述曝氣裝置包括微孔曝氣管和氣泵，所述微孔曝氣管設(shè)于所述微曝氣池底部，穿過池壁與氣泵相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一回流管和第二回流管上均設(shè)有回流泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述沉淀池內(nèi)設(shè)有斜管，底部設(shè)有排泥管，與污泥泵相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一進水管上設(shè)有進水控制閥，控制進水流量為原水的1/2-2/3。
8.采用上述權(quán)利要求7所述的一種基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)的處理方法，其特征在于：包括如下步驟：S1)一級凈化：污水采用分段進水，一部分污水通過第一進水管進入一級厭氧生物池，第一進水管上設(shè)置進水控制閥，控制進水流量為原水的1/2-2/3，鐵還原填料用以富集異化鐵還原微生物，還原氧化鐵皮溶解形成的Fe3+同步氧化污水中的NH4+，產(chǎn)生NO3-，實現(xiàn)厭氧氨氧化；S2)二級凈化：一級厭氧生物池反應(yīng)產(chǎn)生的Fe2+以及NO3-隨后進入二級厭氧生物池，其中鐵氧化填料溶解產(chǎn)生Fe0及Fe2+，F(xiàn)e0直接氧化污水中的有機物，同時，F(xiàn)e2+在厭氧條件下，富集亞鐵氧化微生物，氧化Fe2+同時還原二級厭氧生物池流入的NO3-，實現(xiàn)系統(tǒng)脫氮；S3)一級回流：二級厭氧生物池內(nèi)的污水通過第一回流管回流至一級厭氧生物池，氧化產(chǎn)生的Fe3+回流至一級厭氧生物池內(nèi)，為其鐵還原提供Fe3+源，兩級厭氧生物池溶解的鐵鹽吸附、沉淀污水中的磷，再通過排泥，實現(xiàn)系統(tǒng)除磷；S4)強化處理：二級厭氧生物池流出的污水與另一支原污水經(jīng)過第二進水管同時進入微曝氣池，其中設(shè)置微曝氣裝置并投加懸浮填料，富集各類微生物，主要為兼氧微生物，新鮮的原污水為其反硝化提供碳源，繼續(xù)還原污水中剩余的NO3-，同時好氧菌可以氧化污水中的有機物，好氧硝化菌可以好氧氧化污水中的NH4+，產(chǎn)生NO3-，以及在曝氣條件下氧化Fe2+產(chǎn)生的Fe3+；S5)二級回流：微曝氣池中的污水通過第二回流管回流至二級厭氧生物池，NO3-和Fe3+回流至二級厭氧生物池，為其補充Fe3+及NO3-；S6)泥水分離：通過上述各單元處理的污水通過出水管進入沉淀池進行泥水分離，下沉污泥定期外排處理，上清液達標后外排。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述存在的問題，提供一種基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)及方法，將鐵氧化與鐵還原相結(jié)合，利用鐵基材料在生物氧化還原循環(huán)中參與并耦合污水同步脫碳、脫氮、除磷，以解決傳統(tǒng)生活污水處理工藝中同步脫氮除磷的矛盾，提高生活污水處理效率。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連通的一級厭氧生物池、二級厭氧生物池、微曝氣池和沉淀池，所述一級厭氧生物池側(cè)壁設(shè)有第一進水管，所述微曝氣池側(cè)壁設(shè)有出水管，底部設(shè)有第二進水管，污水通過所述第一進水管依次流經(jīng)一級厭氧生物池、二級厭氧生物池和微曝氣池進行凈化，凈化后的水通過所述出水管流入沉淀池；一級厭氧生物池和二級厭氧生物池之間設(shè)有第一回流管，二級厭氧生物池和移動生物池之間設(shè)有第二回流管；微曝氣池底部設(shè)有曝氣裝置。
按上述方案，所述一級厭氧生物池內(nèi)設(shè)有鐵還原填料，所述二級厭氧生物池內(nèi)設(shè)有鐵氧化填料，移微曝氣池內(nèi)設(shè)有懸浮填料。
按上述方案，所述鐵還原填料為輕質(zhì)陶粒和氧化鐵皮混合填料，兩者體積比為10-20：1，所述鐵氧化填料為輕質(zhì)陶粒和海綿鐵混合填料，兩者體積比為10-20：1，所述懸浮填料占據(jù)所述微曝氣池內(nèi)污水體積的20％-50％。
按上述方案，所述曝氣裝置包括微孔曝氣管和氣泵，所述微孔曝氣管設(shè)于所述微曝氣池底部，穿過池壁與氣泵相連。
按上述方案，所述第一回流管和第二回流管上均設(shè)有回流泵。
按上述方案，所述沉淀池內(nèi)設(shè)有斜管，底部設(shè)有排泥管，與污泥泵相連。
按上述方案，所述第一進水管上設(shè)有進水控制閥，控制進水流量為原水的1/2-2/3。
一種基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)生活污水處理系統(tǒng)的處理方法，其特征在于：包括如下步驟：
S1)一級凈化：污水采用分段進水，一部分污水通過第一進水管進入一級厭氧生物池，第一進水管上設(shè)置進水控制閥，控制進水流量為原水的1/2-2/3，鐵還原填料用以富集異化鐵還原微生物，還原氧化鐵皮溶解形成的Fe3+同步氧化污水中的NH4+，產(chǎn)生NO3-，實現(xiàn)厭氧氨氧化；
S2)二級凈化：一級厭氧生物池反應(yīng)產(chǎn)生的Fe2+以及NO3-隨后進入二級厭氧生物池，其中鐵氧化填料溶解產(chǎn)生Fe0及Fe2+，F(xiàn)e0直接氧化污水中的有機物，同時，F(xiàn)e2+在厭氧條件下，富集亞鐵氧化微生物，氧化Fe2+同時還原二級厭氧生物池流入的NO3-，實現(xiàn)系統(tǒng)脫氮；
S3)一級回流：二級厭氧生物池內(nèi)的污水通過第一回流管回流至一級厭氧生物池，氧化產(chǎn)生的Fe3+回流至一級厭氧生物池內(nèi)，為其鐵還原提供Fe3+源，兩級厭氧生物池溶解的鐵鹽吸附、沉淀污水中的磷，再通過排泥，實現(xiàn)系統(tǒng)除磷；
S4)強化處理：二級厭氧生物池流出的污水與另一支原污水經(jīng)過第二進水管同時進入微曝氣池，其中設(shè)置微曝氣裝置并投加懸浮填料，富集各類微生物，主要為兼氧微生物，新鮮的原污水為其反硝化提供碳源，繼續(xù)還原污水中剩余的NO3-，同時好氧菌可以氧化污水中的有機物，好氧硝化菌可以好氧氧化污水中的NH4+，產(chǎn)生NO3-，以及在曝氣條件下氧化Fe2+產(chǎn)生的Fe3+；
S5)二級回流：微曝氣池中的污水通過第二回流管回流至二級厭氧生物池，NO3-和Fe3+回流至二級厭氧生物池，為其補充Fe3+及NO3-；
S6)泥水分離：通過上述各單元處理的污水通過出水管進入沉淀池進行泥水分離，下沉污泥定期外排處理，上清液達標后外排。
本發(fā)明的有益效果是：提供一種基于鐵基材料生物氧化還原循環(huán)的生活污水處理系統(tǒng)，整個反應(yīng)將鐵還原和鐵氧化串聯(lián)，并設(shè)置內(nèi)回流，可以實現(xiàn)Fe(II)與Fe(III)在兩個反應(yīng)器中循環(huán)，互相提供反應(yīng)基質(zhì)，可以實現(xiàn)Fe的循環(huán)利用，減少鐵基填料的投加量；I級厭氧生物床與II級厭氧生物床串聯(lián)，即可實現(xiàn)厭氧條件下系統(tǒng)脫碳、脫氮、除磷，比傳統(tǒng)的曝氣氧化更節(jié)能；設(shè)置移動生物床，采用微曝氣手段，利用富集的兼氧微生物，分解其中的有機物，同時好氧硝化作用可產(chǎn)生NO3-，為II級厭氧生物床中的亞鐵氧化硝酸鹽還原提供NO3-，進一步強化系統(tǒng)脫氮；系統(tǒng)產(chǎn)生的鐵鹽可以通過沉淀、吸附等方式污水中的磷固定，通過排泥可以實現(xiàn)系統(tǒng)除磷。
（發(fā)明人：李冰;江振寅;楊鵬;萬文晨;姚鵬;鄔小宇）
