公布日：2023.12.08
申請(qǐng)日：2023.10.24
分類號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F3/00(2023.01)I;C02F3/32(2023.01)I;C02F11/12(2019.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F11/
02(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)及其方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括污水處理工藝段和有機(jī)質(zhì)處理工藝段，所述的污水處理工藝段包括依次串聯(lián)設(shè)置的粗格柵、提升泵房、細(xì)格柵、沉砂池、生物吸附池、沉淀池、膜生物反應(yīng)器、膜微藻反應(yīng)器、人工濕地；所述的有機(jī)質(zhì)處理工藝段包括污泥濃縮系統(tǒng)、熱水解池、厭氧消化池。本發(fā)明系統(tǒng)工藝流程簡單可行，污泥消化產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過凈化后通過燃料電池發(fā)電，消化污泥經(jīng)污泥脫水后進(jìn)行好氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥，污水處理工藝段可實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，有機(jī)質(zhì)處理工藝段可實(shí)現(xiàn)從生活污水中回收有機(jī)物與氮磷等資源，并產(chǎn)生電能與有機(jī)肥，對(duì)污水處理行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和具有重大意義。
權(quán)利要求書
1.一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)，包括污水處理工藝段(1)和有機(jī)質(zhì)處理工藝段(2)，其特征在于：所述的污水處理工藝段(1)包括依次串聯(lián)設(shè)置的粗格柵(11)、提升泵房(12)、細(xì)格柵(13)、沉砂池(14)、生物吸附池(15)、沉淀池(16)、膜生物反應(yīng)器(17)、膜微藻反應(yīng)器(18)、人工濕地(19)；所述的有機(jī)質(zhì)處理工藝段(2)包括污泥濃縮系統(tǒng)、熱水解池(21)、厭氧消化池(22)，污泥濃縮系統(tǒng)包括離心濃縮裝置(23)和氣浮濃縮裝置(24)；所述的離心濃縮裝置(23)的輸入端與膜生物反應(yīng)器(17)連接，氣浮濃縮裝置(24)的輸入端與膜微藻反應(yīng)器(18)連接，氣浮濃縮裝置(24)的輸出端連接有熱水解池(21)；所述的熱水解池(21)、離心濃縮裝置(23)的輸出端分別與厭氧消化池(22)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的生物吸附池(15)內(nèi)設(shè)置微曝氣系統(tǒng)，溶解氧濃度控制在0.2～0.7mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的沉淀池(16)部分污泥回流至生物吸附池(15)前端，剩余污泥排至離心濃縮裝置(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的生物吸附池(15)產(chǎn)生的剩余污泥與膜生物反應(yīng)器(17)產(chǎn)生的剩余污泥一同排至有機(jī)質(zhì)處理工藝段(2)中的離心濃縮裝置(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的生物吸附池(15)BOD-污泥負(fù)荷為4～6kgBOD/(kgMLSS.d)，污泥齡為0.3～0.5d，水力停留時(shí)間≤30min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的膜生物反應(yīng)器(17)采用內(nèi)置式微濾膜組件，主要對(duì)污水中剩余有機(jī)物進(jìn)行好氧降解，BOD-污泥負(fù)荷為0.1～0.3kgBOD/(kgMLSS.d)，污泥齡為15～30d，水力停留時(shí)間≤2～3h，保持池內(nèi)溶解氧濃度≥2mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的膜微藻反應(yīng)器(18)采用超濾膜，反應(yīng)器內(nèi)放置載體，載體填充率為20％～30％，載體選取易于微藻附著的材質(zhì)，剩余微藻排至污泥氣浮濃縮池。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)的方法，其特征在于：所述的污水處理工藝段(1)流程如下：生活污水流經(jīng)粗格柵(11)后，經(jīng)提升泵房(12)提升自流進(jìn)入細(xì)格柵(13)、沉砂池(14)，大顆粒雜質(zhì)與沙粒被分離，之后污水自流進(jìn)生物吸附池(15)，有機(jī)物經(jīng)微生物迅速吸附后進(jìn)入沉淀池(16)進(jìn)行泥水分離，部分污泥回流至生物吸附池(15)前端，剩余污泥排至離心濃縮裝置(23)；所述的沉淀池(16)出水自流進(jìn)膜生物反應(yīng)器(17)，對(duì)污水中剩余有機(jī)物進(jìn)行好氧降解，膜生物反應(yīng)器(17)出水采用真空泵抽吸，出水進(jìn)入膜微藻反應(yīng)器(18)，反應(yīng)器內(nèi)放置適量載體利于微藻附著生長，微藻對(duì)污水中的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行回收，同時(shí)能夠吸收空氣中的二氧化碳，并轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，膜微藻反應(yīng)器(18)出水亦采用真空泵抽吸，出水進(jìn)入人工濕地(19)，經(jīng)人工濕地(19)植物進(jìn)一步強(qiáng)化脫氮后出水水質(zhì)能達(dá)到準(zhǔn)Ⅳ類，可根據(jù)需求進(jìn)行回用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)的方法，其特征在于：所述的有機(jī)質(zhì)處理工藝段(2)流程如下：采用離心濃縮裝置(23)對(duì)生化剩余污泥進(jìn)行濃縮，采用氣浮濃縮裝置(24)對(duì)剩余微藻進(jìn)行濃縮，氣浮濃縮后的微藻與人工濕地產(chǎn)生的植物殘?bào)w通過熱水解池(21)一起進(jìn)行熱水解，熱水解處理后的有機(jī)質(zhì)進(jìn)入?yún)捬跸?/span>(22)，厭氧消化產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過凈化后通過燃料電池發(fā)電，消化污泥經(jīng)污泥脫水后進(jìn)行好氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)的方法，其特征在于：所述的厭氧消化池(22)的上清液回流至污泥離心濃縮裝置(23)，離心濃縮裝置(23)對(duì)生化污泥進(jìn)行濃縮，濃縮時(shí)間≤15min，離心濃縮裝置(23)的上清液回流至膜生物反應(yīng)器(17)進(jìn)一步處理，氣浮濃縮裝置(24)對(duì)剩余微藻進(jìn)行濃縮，氣浮濃縮裝置(24)下清液回流至人工濕地(19)，為人工濕地(19)強(qiáng)化脫氮提供碳源。
發(fā)明內(nèi)容
1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷與不足，本發(fā)明提供了一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)及其方法，本發(fā)明包含污水處理工藝段和有機(jī)質(zhì)處理工藝段，有機(jī)質(zhì)處理工藝段包括：污泥濃縮→污泥熱水解→污泥消化，污泥消化產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過凈化后通過燃料電池發(fā)電，消化污泥經(jīng)污泥脫水后進(jìn)行好氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥，本發(fā)明的污水處理系統(tǒng)工藝流程簡單可行，污水處理工藝段可實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，有機(jī)質(zhì)處理工藝段可實(shí)現(xiàn)從生活污水中回收有機(jī)物與氮磷等資源，并產(chǎn)生電能與有機(jī)肥，在實(shí)現(xiàn)生活污水凈化的同時(shí)，能夠?qū)ι钗鬯械挠袡C(jī)物與氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行回收，對(duì)污水處理行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和具有重大意義。
2.技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
本發(fā)明的一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)，包括污水處理工藝段和有機(jī)質(zhì)處理工藝段，所述的污水處理工藝段包括依次串聯(lián)設(shè)置的粗格柵、提升泵房、細(xì)格柵、沉砂池、生物吸附池、沉淀池、膜生物反應(yīng)器、膜微藻反應(yīng)器、人工濕地；
所述的有機(jī)質(zhì)處理工藝段包括污泥濃縮系統(tǒng)、熱水解池、厭氧消化池，污泥濃縮系統(tǒng)包括離心濃縮裝置和氣浮濃縮裝置；
所述的離心濃縮裝置的輸入端與膜生物反應(yīng)器連接，氣浮濃縮裝置的輸入端與膜微藻反應(yīng)器連接，氣浮濃縮裝置的輸出端連接有熱水解池；所述的熱水解池、離心濃縮裝置的輸出端分別與厭氧消化池連接。
進(jìn)一步地，所述的生物吸附池內(nèi)設(shè)置微曝氣系統(tǒng)，溶解氧濃度控制在0.2～0.7mg/L。
進(jìn)一步地，所述的沉淀池部分污泥回流至生物吸附池前端，剩余污泥排至離心濃縮裝置。
進(jìn)一步地，所述的生物吸附池產(chǎn)生的剩余污泥與膜生物反應(yīng)器產(chǎn)生的剩余污泥一同排至有機(jī)質(zhì)處理工藝段中的離心濃縮裝置。
進(jìn)一步地，所述的生物吸附池BOD-污泥負(fù)荷為4～6kgBOD/(kgMLSS.d)，污泥齡為0.3～0.5d，水力停留時(shí)間≤30min。
進(jìn)一步地，所述的膜生物反應(yīng)器采用內(nèi)置式微濾膜組件，主要對(duì)污水中剩余有機(jī)物進(jìn)行好氧降解，BOD-污泥負(fù)荷為0.1～0.3kgBOD/(kgMLSS.d)，污泥齡為15～30d，水力停留時(shí)間≤2～3h，保持池內(nèi)溶解氧濃度≥2mg/L。
進(jìn)一步地，所述的膜微藻反應(yīng)器采用超濾膜，反應(yīng)器內(nèi)放置載體，載體填充率為20％～30％，載體選取易于微藻附著的材質(zhì)，剩余微藻排至污泥氣浮濃縮池。
一種基于碳中和理念的污水處理系統(tǒng)的方法，所述的污水處理工藝段流程如下：
生活污水流經(jīng)粗格柵后，經(jīng)提升泵房提升自流進(jìn)入細(xì)格柵、沉砂池，大顆粒雜質(zhì)與沙粒被分離，之后污水自流進(jìn)生物吸附池，有機(jī)物經(jīng)微生物迅速吸附后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行泥水分離，部分污泥回流至生物吸附池前端，剩余污泥排至離心濃縮裝置；
所述的沉淀池出水自流進(jìn)膜生物反應(yīng)器，對(duì)污水中剩余有機(jī)物進(jìn)行好氧降解，膜生物反應(yīng)器出水采用真空泵抽吸，出水進(jìn)入膜微藻反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)放置適量載體利于微藻附著生長，微藻對(duì)污水中的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行回收，同時(shí)能夠吸收空氣中的二氧化碳，并轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，膜微藻反應(yīng)器出水亦采用真空泵抽吸，出水進(jìn)入人工濕地，經(jīng)人工濕地植物進(jìn)一步強(qiáng)化脫氮后出水水質(zhì)能達(dá)到準(zhǔn)Ⅳ類，可根據(jù)需求進(jìn)行回用。
進(jìn)一步地，所述的有機(jī)質(zhì)處理工藝段流程如下：
采用離心濃縮裝置對(duì)生化剩余污泥進(jìn)行濃縮，采用氣浮濃縮裝置對(duì)剩余微藻進(jìn)行濃縮，氣浮濃縮后的微藻與人工濕地產(chǎn)生的植物殘?bào)w通過熱水解池一起進(jìn)行熱水解，熱水解處理后的有機(jī)質(zhì)進(jìn)入?yún)捬跸兀瑓捬跸a(chǎn)生的沼氣經(jīng)過凈化后通過燃料電池發(fā)電，消化污泥經(jīng)污泥脫水后進(jìn)行好氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥。
進(jìn)一步地，所述的厭氧消化池的上清液回流至污泥離心濃縮裝置，離心濃縮裝置對(duì)生化污泥進(jìn)行濃縮，濃縮時(shí)間15≤min，離心濃縮裝置的上清液回流至膜生物反應(yīng)器進(jìn)一步處理，氣浮濃縮裝置對(duì)剩余微藻進(jìn)行濃縮，氣浮濃縮裝置下清液回流至人工濕地，為人工濕地強(qiáng)化脫氮提供碳源。
3.有益效果
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
本發(fā)明包含污水處理工藝段和有機(jī)質(zhì)處理工藝段，有機(jī)質(zhì)處理工藝段包括：污泥濃縮→污泥熱水解→污泥消化，污泥消化產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過凈化后通過燃料電池發(fā)電，消化污泥經(jīng)污泥脫水后進(jìn)行好氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥，本發(fā)明的污水處理系統(tǒng)工藝流程簡單可行，污水處理工藝段可實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，有機(jī)質(zhì)處理工藝段可實(shí)現(xiàn)從生活污水中回收有機(jī)物與氮磷等資源，并產(chǎn)生電能與有機(jī)肥，在實(shí)現(xiàn)生活污水凈化的同時(shí)，能夠?qū)ι钗鬯械挠袡C(jī)物與氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行回收，對(duì)污水處理行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和具有重大意義。
（發(fā)明人：劉曉輝;朱紅生）
