一種生態(tài)污水處理方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于污水處理、環(huán)境保護(hù)【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(xué)固碳處理：先對需處理的污水投加化學(xué)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(xué)固碳處理后的污水在生物處理池進(jìn)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(jìn)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(shè)施。本發(fā)明一種生態(tài)污水處理方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一、低碳；第二、運(yùn)行方式靈活。
【專利說明】一種生態(tài)污水處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污水處理、環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及化學(xué)固碳與生態(tài)組合技術(shù)處理污水，處理后污水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)相對傳統(tǒng)的污水生物處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)減碳50%以上的要求。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)水系統(tǒng)模式將水進(jìn)行收集，通過長距離的輸送提升后，進(jìn)行污染物的集中去除，再進(jìn)行利用或排放。在整個(gè)水系統(tǒng)循環(huán)過程中耗費(fèi)大量的水輸送能耗，同時(shí)將水中的有機(jī)物通過耗能曝氣的方式轉(zhuǎn)為C02排放，傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)水系統(tǒng)的高碳排放型運(yùn)營模式已引起國內(nèi)外學(xué)者的反思。
[0003]國際上，經(jīng)濟(jì)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(jìn)行集成。如日本的分散式小規(guī)模就地污水處理達(dá)標(biāo)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(jī)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(shí)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(diǎn)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。
[0004]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C0D，C02排放總量達(dá)1058萬噸。目前超過90%的污水處理工藝采用鼓風(fēng)好氧曝氣方式，將污水中的有機(jī)質(zhì)分解為C02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(shè)施的建設(shè)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(jìn)步，在引進(jìn)消化國外新工藝技術(shù)的同時(shí)，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(jì)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(jìn)行低碳水系統(tǒng)技術(shù)的集成，將成為學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)同的發(fā)展趨勢。
[0005]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(yán)重。城市中的污水處理廠利用活性污泥法、SBR、A/ 0、ΑΒ、Α/ A/0、氧化溝法等工藝，通過物理、化學(xué)、生物的作用對污水進(jìn)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(hù)技術(shù)難度大，在經(jīng)濟(jì)相對落后的地區(qū)無法實(shí)施，導(dǎo)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(yán)重的威脅。
[0006]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(hù)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(yán)重，一些不法企業(yè)和不正確的生活習(xí)慣，導(dǎo)致城市當(dāng)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(fù)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(fù)的方法解決污染不是很嚴(yán)重格的水環(huán)境是今后城市環(huán)境治理的必然。
[0007]在專利申請?zhí)?01210072292.0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(jìn)行處理。這種方法一方面增加修復(fù)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(fù)。
[0008]申請?zhí)?01210542942.3中公開了一種一種新型床式污水生態(tài)修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)將床式污水生態(tài)修復(fù)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(jī)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】

[0009]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(yīng)器中投加化學(xué)藥劑，將污水中的有機(jī)物進(jìn)行吸附固定，使污水中的有機(jī)物不被氧化分解而生成二氧化碳；未去除的有機(jī)物再經(jīng)過污水生態(tài)處理設(shè)施，部分有機(jī)物被植物吸收轉(zhuǎn)化，剩余有機(jī)物被生態(tài)處理設(shè)施降解，實(shí)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。
[0010]本發(fā)明生態(tài)污水處理方法，所述方法由污水化學(xué)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(xué)固碳處理:先對需處理的污水投加化學(xué)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(jī)物被化學(xué)藥劑吸收，并經(jīng)過沉淀后去除，降低固定污水中的有機(jī)物，減少傳統(tǒng)污水生物處理時(shí)有機(jī)物被氧化分解排除二氧化碳，達(dá)到污水處理低碳運(yùn)行；所述化學(xué)固碳處理是在機(jī)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(yīng)池中進(jìn)行處理；
第二步、將經(jīng)過化學(xué)固碳處理后的污水在生物處理池進(jìn)行超聲波協(xié)同曝氣生物處理，生物反應(yīng)2-12 h ;其中超聲波采用低強(qiáng)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(qiáng)度 0.01-10.0 W/cm2，每次處理 5-20 min。
[0011]第三步、污水生態(tài)處理:將經(jīng)過生物處理池進(jìn)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(shè)施。
[0012]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(jìn)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(xué)原理根據(jù)不同氣候區(qū)和污水性質(zhì)與特征科學(xué)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(xì)河沙或小粒徑填料，細(xì)河沙或小粒徑填料直徑Φ=0.5-5 mm，中間設(shè)置隔墻，底部連通，上行池上層設(shè)置集水管，排放會或用出水。
[0013]常溫下:污水化學(xué)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 = l_3d，水力負(fù)荷為0.1-0.5m3/m2.d。
[0014]第一步中污水經(jīng)過化學(xué)固碳后產(chǎn)生的化學(xué)污泥，采用濃縮、機(jī)械脫水和填埋的方式進(jìn)行處理處置。
[0015]本發(fā)明生態(tài)污水處理方法，主要優(yōu)點(diǎn)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(jī)物進(jìn)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(jī)物固定在化學(xué)污泥和生態(tài)植物中，實(shí)現(xiàn)了污水處理的低碳排放。
[0016]第二、運(yùn)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(xué)藥劑，尾水再經(jīng)過生態(tài)處理設(shè)施凈化，在保障出水水質(zhì)的前提下，運(yùn)行方式靈活，便于操作。
[0017]第三、本發(fā)明具有廣泛的社會效益和極高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，技術(shù)體系具有低成本、快捷高效的特性，可實(shí)現(xiàn)自然水體的快速修復(fù)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于城市景觀水體及自然河道修復(fù)工程，具有在靜水水域和流動水體生態(tài)修復(fù)中廣泛應(yīng)用的特性。目前水生態(tài)修復(fù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為一項(xiàng)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(jī)合成、電化學(xué)、清洗等行業(yè)的應(yīng)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(yīng)用研究則開始于80年代后期，近年逐漸成為研究的熱點(diǎn)，并取得了一些研究成果。試驗(yàn)表明，低強(qiáng)度的超聲波對生物活性具有促進(jìn)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(jī)污染物上具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，但是對COD等去除效果不佳。

【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例一:
污水化學(xué)固碳處理:先對需處理的污水投加化學(xué)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(jī)物被化學(xué)藥劑吸收，并經(jīng)過沉淀后去除，降低固定污水中的有機(jī)物，減少傳統(tǒng)污水生物處理時(shí)有機(jī)物被氧化分解排除二氧化碳，達(dá)到污水處理低碳運(yùn)行；所述化學(xué)固碳處理是在機(jī)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(yīng)池中進(jìn)行處理；然后處理污水在生物處理池(以陶粒為填料)進(jìn)行超聲波協(xié)同曝氣生物處理，生物反應(yīng)2 h.;其中超聲波頻率20 kHz、強(qiáng)度0.05 W/cm2，每次處理20 min.;每輪曝氣超聲波協(xié)同處理5次，然后處理污水進(jìn)入濕地生態(tài)系統(tǒng)(C)生態(tài)處理，排放或回用出水。
[0019]將經(jīng)過生物處理池進(jìn)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(shè)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(jìn)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(xué)原理根據(jù)不同氣候區(qū)和污水性質(zhì)與特征科學(xué)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(Φ=20-50 mm),中層為選擇填料(Φ=5_20 mm)，上層為細(xì)河沙或小粒徑填料(Φ=0.5-5mm)，中間設(shè)置隔墻，底部連通，上行池上層設(shè)置集水管，排放會或用出水。
[0020]實(shí)施實(shí)例2:
污水化學(xué)固碳處理:先對需處理的污水投加化學(xué)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(jī)物被化學(xué)藥劑吸收，并經(jīng)過沉淀后去除，降低固定污水中的有機(jī)物，減少傳統(tǒng)污水生物處理時(shí)有機(jī)物被氧化分解排除二氧化碳，達(dá)到污水處理低碳運(yùn)行；所述化學(xué)固碳處理是在機(jī)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(yīng)池中進(jìn)行處理；然后處理污水在生物處理池(以火山巖為填料)進(jìn)行超聲波協(xié)同曝氣生物處理，生物反應(yīng)3 h.;其中超聲波頻率500 kHz、強(qiáng)度I W/cm2，每次處理10 min.;每輪曝氣超聲波協(xié)同處理4次，然后處理污水進(jìn)入濕地生態(tài)系統(tǒng)(C)生態(tài)處理，排放或回用出水。
[0021]將經(jīng)過生物處理池進(jìn)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(shè)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(jìn)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(xué)原理根據(jù)不同氣候區(qū)和污水性質(zhì)與特征科學(xué)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(Φ=20-50 mm),中層為選擇填料(Φ=5_20 mm)，上層為細(xì)河沙或小粒徑填料(Φ=0.5-5mm)，中間設(shè)置隔墻，底部連通，上行池上層設(shè)置集水管，排放會或用出水。
[0022]實(shí)施例3:
污水化學(xué)固碳處理:先對需處理的污水投加化學(xué)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(jī)物被化學(xué)藥劑吸收，并經(jīng)過沉淀后去除，降低固定污水中的有機(jī)物，減少傳統(tǒng)污水生物處理時(shí)有機(jī)物被氧化分解排除二氧化碳，達(dá)到污水處理低碳運(yùn)行；所述化學(xué)固碳處理是在機(jī)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(yīng)池中進(jìn)行處理；然后處理污水在生物處理池(以石灰?guī)r為填料)進(jìn)行超聲波協(xié)同曝氣生物處理，生物反應(yīng)4 h.;其中超聲波頻率1000 kHz、強(qiáng)度10 W/cm2，每次處理5 min ;每輪曝氣超聲波協(xié)同處理3次，然后處理污水進(jìn)入濕地生態(tài)系統(tǒng)(C)生態(tài)處理，排放或回用出水。將經(jīng)過生物處理池進(jìn)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(shè)施。
[0023]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(jìn)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(xué)原理根據(jù)不同氣候區(qū)和污水性質(zhì)與特征科學(xué)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，底部為粗碌石(Φ=20-50 mm),中層為選擇填料(Φ=5_20 mm),上層為細(xì)河沙或小粒徑填料(Φ=0.5-5 mm)，中間設(shè)置隔墻，底部連通，上行池上層設(shè)置集水管，排放會或用出水。
[0024]進(jìn)一步的，常溫下:污水化學(xué)固碳處理裝置:HRT=30-60min，聚合氯化鋁、聚合氯化鐵等的加藥量:10-30mg/L ;污水生態(tài)處理裝置HRT = l_3d，水力負(fù)荷為0.1-0.5m3/m2.d0
[0025]進(jìn)一步的，第一步中污水經(jīng)過化學(xué)固碳后產(chǎn)生的化學(xué)污泥，采用濃縮、機(jī)械脫水和填埋的方式進(jìn)行處理處置。
【權(quán)利要求】
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(xué)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(xué)固碳處理:先對需處理的污水投加化學(xué)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(jī)物被化學(xué)藥劑吸收，并經(jīng)過沉淀后去除，降低固定污水中的有機(jī)物，減少傳統(tǒng)污水生物處理時(shí)有機(jī)物被氧化分解排除二氧化碳，達(dá)到污水處理低碳運(yùn)行；所述化學(xué)固碳處理是在機(jī)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(yīng)池中進(jìn)行處理； 第二步、將經(jīng)過化學(xué)固碳處理后的污水在生物處理池進(jìn)行超聲波協(xié)同曝氣生物處理，生物反應(yīng)2-12 h ;其中超聲波采用低強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(shè)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(jìn)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(xué)原理根據(jù)不同氣候區(qū)和污水性質(zhì)與特征科學(xué)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(xì)河沙或小粒徑填料，細(xì)河沙或小粒徑填料的直徑Φ=0.5-5 mm，中間設(shè)置隔墻，底部連通，上行池上層設(shè)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(xué)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 = l-3d，水力負(fù)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(xué)固碳后產(chǎn)生的化學(xué)污泥，采用濃縮、機(jī)械脫水和填埋的方式進(jìn)行處理處置。
【文檔編號】C02F9/14GK104355487SQ201410580533
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】尤為 申請人:無錫伊佩克科技有限公司