專利名稱：生活污水處理體系及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及生活污水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國現(xiàn)有城鎮(zhèn)生活污水廠3000余座，總處理能力達(dá)I. 36億m3/d，一般采用二級活性污泥法處理城鎮(zhèn)生活污水，主要工藝為A20、氧化溝、SBR0通過上述方法處理后，多數(shù)城鎮(zhèn)污水廠的出水水質(zhì)能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918 - 2002) 一級B，少數(shù)污水廠出水水質(zhì)能夠達(dá)到一級A。然而，水資源短缺的現(xiàn)狀客觀上要求再生利用城鎮(zhèn)生活污水，而再生水用于城市河湖補(bǔ)水的水質(zhì)要求與一級A相近，因此，現(xiàn)有污水廠出水水質(zhì)普遍不能滿足再生水水質(zhì)要求。為滿足經(jīng)濟(jì)社會對再生水及再生水水質(zhì)的需求，業(yè)內(nèi)科技工作者展開了深入研究，采取一系列的優(yōu)化和強(qiáng)化技術(shù)措施，努力提高污水廠出水水質(zhì)，大量城鎮(zhèn)污水廠優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果表明，出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)到一級A，其中，CODcr, BOD5, NH3-N基本達(dá)到地表IV類水體要求，TN達(dá)到l(Tl5mg/L0然而，含l(Tl5mg/L TN的水仍屬于超富營養(yǎng)類型，不利于保持和改善城市水環(huán)境，采用這種再生水補(bǔ)充城市河湖，容易造成水體水質(zhì)惡化。為此，許多城市增建了生物脫氮深度處理設(shè)施，用來降低出水TN。然而，二級污水廠增建的后續(xù)生物脫氮設(shè)施，不僅工藝流程冗長、占地面積大、管理繁雜，而且由于污水中的有機(jī)物在二級處理時(shí)已經(jīng)被去除，在新建的后續(xù)生物脫氮設(shè)施中進(jìn)行深度處理生物脫氮時(shí)必定要求外加碳源，導(dǎo)致生產(chǎn)再生水的成本聞昂。按目前市場價(jià)格計(jì)算(3000元/噸)，反硝化去除TN lmg/L，外加碳源費(fèi)用約O. 012元/m3.d。以處理能力為10萬m3/d的城鎮(zhèn)污水廠為例在南方城市，進(jìn)水TN在36mg/L左右，經(jīng)二級處理后，出水TN在llmg/L左右；后續(xù)深度處理生物脫氮，若出水TN為4mg/L，需生物脫氮7mg/L左右，則外加碳源費(fèi)用為O. 084元/m3. d左右，每天投加碳源的費(fèi)用為約O. 84萬元，每年投加碳源的費(fèi)用為約306. 6萬元。在北方城市，進(jìn)水TN在50mg/L左右，經(jīng)二級處理后，出水TN在14mg/L左右；后續(xù)深度處理生物脫氮，若出水TN為4mg/L，需生物脫氮10mg/L左右，則外加碳源費(fèi)用為O. 12元/mld左右，每天投加碳源的費(fèi)用為約I. 2萬元，每年投加碳源的費(fèi)用為約438萬元。城鎮(zhèn)污水廠的電耗約O. 22kw. h/m3. d,工業(yè)用電電價(jià)按O. 6元/kw. h計(jì)，則電耗費(fèi)用約O. 132元/m3. d。污水廠的運(yùn)行費(fèi)用主要為電費(fèi)、藥劑費(fèi)和人工費(fèi)，比較污水廠外加碳源費(fèi)用與電耗費(fèi)用可知，在不計(jì)入人工費(fèi)的條件下，外加碳源的費(fèi)用占污水廠運(yùn)行費(fèi)用的40%左右。我國污水處理量約為1.36億1113/(1，則每去除TNlmg/L,外加碳源費(fèi)用約為163. 2萬元/天、5. 96億元/年；若深度處理生物脫氮8. 5mg/L,則外加碳源費(fèi)用約為51億元/年。因此，仍然需要能夠克服上述一種或多種不足的污水處理體系及方法
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本申請的一方面，提供了生活污水處理體系，包括-沉砂池，用于除去污水中比重較大的物質(zhì)；-進(jìn)水分配單元，其被設(shè)置為使污水分別進(jìn)入第一組生物處理單元和第二組生物處理單元；-由缺氧池I和好氧池I構(gòu)成的第一組生物處理單元；-由缺氧池2、厭氧池和好氧池2構(gòu)成的第二組生物處理單元；-沉淀池，其被設(shè)置為使來自好氧池2的混合液進(jìn)行泥水分離；-回流單元，其被設(shè)置為使來自好氧池I、好氧池2的混合液以及沉淀池中的污泥 回流至缺氧池I的進(jìn)水端；-供氧單元，其被設(shè)置為向好氧池I和好氧池2提供溶解氧。根據(jù)本申請的另一方面，提供了生活污水處理方法，包括I)提供上述污水處理體系；2)使污水經(jīng)過沉砂池進(jìn)行沉降以除去比重較大的物質(zhì)；3)污水經(jīng)進(jìn)水分配單元分為a和b 二部分，a依次流過第一組生物處理單元和第二組生物處理單元，然后進(jìn)入沉淀池，b直接進(jìn)入第二組生物處理單元，然后進(jìn)入沉淀池；4)來自好氧池I、好氧池2的混合液通過回流單元分別以回流比!^和巧被回流至缺氧池I的進(jìn)水端；5)來自好氧池2的混合液在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，污泥通過回流單元以回流比R被回流至缺氧池I的進(jìn)水端；6)通過供氧單元向好氧池I和好氧池2內(nèi)持續(xù)鼓入空氣或氧氣。與在二級污水廠后面增建生物脫氮深度處理設(shè)施相比，本申請的生活污水處理體系及方法無需外加碳源，能夠大幅度降低運(yùn)行費(fèi)用；能夠縮短工藝流程，不增加污水廠占地面積；能夠簡化運(yùn)行管理工作量，降低污水廠運(yùn)行人工費(fèi)；使出水TN接近地表IV類水體要求，降低受納水體營養(yǎng)物質(zhì)濃度，從而減輕水體富營養(yǎng)化趨勢，提升生態(tài)環(huán)境水平。本申請的污水處理體系及方法能夠用于對現(xiàn)有二級污水廠的改造，具有可操作性，在減少投資、不增加占地面積、無外加碳源費(fèi)用的條件下，使二級污水廠出水TN大幅度降低。通過上述體系及方法進(jìn)行污水處理時(shí)，污水中的碳源被充分用于反硝化，因此能夠減少有機(jī)物好氧降解所需的能耗，從而降低污水廠的運(yùn)行電耗。因此，本申請的污水處理體系及方法具有重大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。在某些實(shí)施方案中，進(jìn)入第一組生物處理單元的待處理污水a(chǎn)占全部待處理污水的 70%-80%。在某些實(shí)施方案中，來自好氧池I的混合液的回流比F1為100%以上。在某些具體的實(shí)施方案中，A為200%。在某些實(shí)施方案中，來自好氧池2的混合液的回流比1*2為50%以上。在某些具體的實(shí)施方案中，巧為100%。在某些實(shí)施方案中，沉淀池中污泥的回流比R為50%以上，優(yōu)選100%。通過對污水的分配比例(即進(jìn)入第一組生物處理單元的污水與進(jìn)入第二組生物處理單元的污水的比例)和回流比的合理調(diào)整，在不增加占地面積、不增加運(yùn)行費(fèi)用、不外加碳源的條件下，該體系脫氮率能夠直接達(dá)到90%，比二級活性污泥法高10%左右，出水TN與傳統(tǒng)活性污泥法+反硝化深度脫氮工藝相當(dāng)。因此，經(jīng)過本申請的體系及方法處理過的水能夠直接用于城市河湖補(bǔ)水而不會造成水體水質(zhì)惡化。


圖I示出根據(jù)本申請一實(shí)施方案的污水處理體系。
具體實(shí)施例方式在以下的說明書中，包括某些具體的細(xì)節(jié)以對各個(gè)公開的實(shí)施方案提供全面的理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到，不采用一個(gè)或多個(gè)這些具體的細(xì)節(jié)，而采用其它方法、部件、材料等的情況下可實(shí)現(xiàn)實(shí)施方案。除非本申請中另外要求，在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，詞語“包括”應(yīng)解釋為開 放式的、含括式的意義，即“包括但不限于”。在整個(gè)本說明書中提到的“一實(shí)施方案”或“實(shí)施方案”或“在另一實(shí)施方案中”或“在某些實(shí)施方案中”意指在至少一實(shí)施方案中包括與該實(shí)施方案所述的相關(guān)的具體參考要素、結(jié)構(gòu)或特征。因此，在整個(gè)說明書中不同位置出現(xiàn)的短語“在一實(shí)施方案中”或“在實(shí)施方案中”或“在另一實(shí)施方案中”或“在某些實(shí)施方案中”不必全部指同一實(shí)施方案。此夕卜，具體要素、結(jié)構(gòu)或特征可以任何適當(dāng)?shù)姆绞皆谝粋€(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中結(jié)合。除非另有說明，在本申請中出現(xiàn)的各縮寫詞的含義如下TN :總氮。BOD5 5日生化需氧量。BOD為生化需氧量，是指微生物分解水中的可氧化的物質(zhì)(主要是有機(jī)物)的生化過程所消耗的水中溶解氧的量(mg/L)，能夠反映水中有機(jī)物含量的多少。有機(jī)物的生物化學(xué)氧化作用緩慢，測定完全氧化完畢所需的氧，時(shí)間可達(dá)20天以上，國內(nèi)外都采用20°C下培養(yǎng)5天所需的氧作指標(biāo)，因此在BOD下端注上5，表示5天所需的氧。處理水體前后的BOD5相差越大，說明效果越好。CODcr :采用重鉻酸鉀(K2Cr2O7)作為氧化劑測定出的化學(xué)耗氧量。COD為化學(xué)需氧量，是指水體中易被強(qiáng)氧化劑氧化的還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量。C0D&通常作為衡量水體中有機(jī)物相對含量的標(biāo)準(zhǔn)，折算成氧的量(mg/L)。測定COD所用的氧化劑有重鉻酸鉀和高錳酸鉀等。我國1989年頒布的環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定用重鉻酸鉀，因此在COD下端注上Cr (鉻)。C0D&越大，水質(zhì)越差。如果水體中還存在其他還原性物質(zhì)，那么測定的C0D&不只是反映水中有機(jī)物的污染量，而是表示水中還原物質(zhì)污染的總量。下文將參考

本申請的優(yōu)選實(shí)施方案。參考圖1，在該實(shí)施方案中，本申請的污水處理體系包括沉砂池。污水在沉砂池中靜置一段適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，使得其中比重較大的顆粒沉淀下來，然后進(jìn)入進(jìn)水分配單元和生化池進(jìn)行進(jìn)一步處理。圖I所示的體系還包括進(jìn)水分配單元，其被設(shè)置為使污水分別進(jìn)入第一組生物處理單元和第二組生物處理單元，且能夠方便地設(shè)置進(jìn)入第一組與第二組生物處理單元的進(jìn)水的比例。圖I所示的體系還包括由缺氧池I和好氧池I構(gòu)成的第一組生物處理單元。當(dāng)待處理污水中的a部分進(jìn)入第一組生物處理單元時(shí)，a中的N元素在好氧池I中被硝化菌氧化成NO3--N或NO2--N,然后通過內(nèi)回流T1Q返回缺氧池1，并通過反硝化菌的反硝化作用將a中的大部分NO3--N或NO2--N轉(zhuǎn)化成N2從而將N去除。圖I所示的體系還包括由缺氧池2、厭氧池和好氧池2構(gòu)成的第二組生物處理單
J Li ο好氧池I的出水中殘留的N03_-N、NO2--N以及待處理污水的b部分中的污染物進(jìn)入缺氧池2、厭氧池、好氧池2，在這些生化池中，b中的N元素在好氧池2中被氧化成Ν03_-Ν或Ν02_-Ν，通過內(nèi)回流r2Q、外回流RQ返回缺氧池1，并通過反硝化菌的反硝化作用大部分得以去除，a和b中的P (磷)在好氧池I和好氧池2中被氧化成PO廣-P，并通過在厭氧池中的充分釋磷、好氧池中的過量吸磷被去除，至此，入廠污水中的大部分污染物被去除。缺氧池、厭氧池和好氧池的構(gòu)造是本領(lǐng)域已知的。
圖I所示的體系還包括沉淀池，其被設(shè)置為使來自好氧池2的混合液進(jìn)行泥水分離，處理后的污水作為出水排放或進(jìn)入后續(xù)的深度處理設(shè)施，部分污泥通過回流單元被回流至缺氧池I的進(jìn)水端。圖I所示的體系還包括回流單元，其被設(shè)置為使來自好氧池I和好氧池2的混合液以及沉淀池的污泥回流至缺氧池I的進(jìn)水端，且能夠方便地調(diào)節(jié)來自好氧池I的混合液、來自好氧池2的混合液和污泥的回流比rp r2和R。圖I所示的體系還包括供氧單元，用于通過持續(xù)鼓入空氣或氧氣向好氧池I和好氧池2內(nèi)提供足夠的溶解氧。供氧單元可以采用本領(lǐng)域已知的任何設(shè)備，包括但不限于表面曝氣設(shè)備、鼓風(fēng)曝氣設(shè)備、水下曝氣設(shè)備、純氧曝氣設(shè)備和深井曝氣設(shè)備等。通過適當(dāng)?shù)剡x擇進(jìn)入第一組和第二組生物處理單元的進(jìn)水的比例以及回流比
r2和R，能夠使本申請的污水處理體系的處理效果進(jìn)一步提高。本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)入第一組生物處理單元的污水的比例為污水總量的70-80%，Γι為200%，r2為100%，R為100%，總回流比為400%時(shí)，脫氮率能夠達(dá)到90%以上，而傳統(tǒng)的二級活性污泥法在總回流比同樣為400%的情況下，脫氮率為80%左右(在實(shí)際工程中，由于缺氧池容積偏小、回流比偏低，多數(shù)污水廠脫氮率難以達(dá)到80%)。應(yīng)該理解，本申請中針對本申請某一特定方面、特定實(shí)施方案、特定實(shí)施例所描述的各具體技術(shù)特征、各組成元素，并不限于這些特定方面、特定實(shí)施方案、特定實(shí)施例。即從本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員的高度理解，除非所述的各具體技術(shù)特征、各組成元素與本申請中其它方面、實(shí)施方案、實(shí)施例中的各具體技術(shù)特征、各組成元素特征沖突，否則它們也可以用于本申請中其它方面、實(shí)施方案、實(shí)施例。同時(shí)，除非相互沖突，本申請中公開的所有技術(shù)特征、組成元素(包括方法中的所有步驟)可以以任意形式進(jìn)行組合形成不同的本申請的技術(shù)方案。
權(quán)利要求
1.生活污水處理體系，包括 -沉砂池，用于除去污水中比重較大的物質(zhì)； -進(jìn)水分配單元，其被設(shè)置為使所述污水分別進(jìn)入第一組生物處理單元和第二組生物處理單元； -由缺氧池I和好氧池I構(gòu)成的所述第一組生物處理單元； -由缺氧池2、厭氧池和好氧池2構(gòu)成的所述第二組生物處理單元； -沉淀池，其被設(shè)置為使來自好氧池2的混合液進(jìn)行泥水分離； -回流單元，其被設(shè)置為使來自所述好氧池I、好氧池2的混合液以及所述沉淀池中的污泥回流至所述缺氧池I的進(jìn)水端； -供氧單元，其被設(shè)置為向所述好氧池I和所述好氧池2提供溶解氧。
2.生活污水處理方法，包括 1)提供權(quán)利要求I所述的污水處理體系； 2)使污水經(jīng)過沉砂池進(jìn)行沉降以除去比重較大的物質(zhì)； 3)所述污水經(jīng)進(jìn)水分配單元分為a和b二部分，a依次流過第一組生物處理單元和第二組生物處理單元，然后進(jìn)入沉淀池，b直接進(jìn)入所述第二組生物處理單元，然后進(jìn)入所述沉淀池； 4)來自好氧池I、好氧池2的混合液通過回流單元分別以回流比F1和r2被回流至缺氧池I的進(jìn)水端； 5)來自所述好氧池2的混合液在所述沉淀池中進(jìn)行泥水分離，污泥通過所述回流單元以回流比R被回流至所述缺氧池I的進(jìn)水端； 6)通過供氧單元向好氧池I和好氧池2內(nèi)持續(xù)鼓入空氣或氧氣。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述a占所述待處理污水的70%-80%。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中所述F1為100%以上，優(yōu)選200%。
5.如權(quán)利要求2至4中任一權(quán)利要求所述的方法，其中r2為50%以上，優(yōu)選100%。
6.如權(quán)利要求2至5中任一權(quán)利要求所述的方法，其中R為50%以上，優(yōu)選100%。
全文摘要
公開了生活污水處理體系，包括-沉砂池，用于除去污水中比重較大的物質(zhì)；-進(jìn)水分配單元，使污水分別進(jìn)入第一、第二組生物處理單元；-由缺氧池1和好氧池1構(gòu)成的第一組生物處理單元；-由缺氧池2、厭氧池和好氧池2構(gòu)成的第二組生物處理單元；-沉淀池，使來自好氧池2的混合液進(jìn)行泥水分離；-回流單元，使來自好氧池1、好氧池2的混合液以及沉淀污泥回流至缺氧池1進(jìn)水端；-供氧單元，向好氧池1和好氧池2提供溶解氧。通過分配進(jìn)水和調(diào)整回流比，在不外加碳源、不增加運(yùn)行費(fèi)用、不增加占地面積的條件下，該體系脫氮率直接達(dá)到90%，比二級活性污泥法高約10%，出水TN與二級活性污泥法+反硝化深度脫氮工藝相當(dāng)，但節(jié)省了外加碳源所需費(fèi)用。
文檔編號C02F9/14GK102951770SQ20121045809
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者邵輝煌, 方先金 申請人:北京市市政工程科學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)研究院