本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，特別是涉及一種生活污水的在線處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

生活污水是人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生的一種有機(jī)廢水，其中含有大量的有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物，比如含氮、磷、硫多，另外還含有較多的致病菌。生活污水具有如下特點(diǎn)：可生化性好；氮磷濃度較高，含有機(jī)物較多，衛(wèi)生情況較差；總體污染物濃度不是很高，但cod、bod、總磷、總氮排放達(dá)標(biāo)較難。

為了生活污水處理后能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，現(xiàn)有方法一般是將水中的污染物進(jìn)行分離或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，從而達(dá)到污水凈化的目的。目前國(guó)內(nèi)大中型生活污水處理廠常用的污水處理工藝有傳統(tǒng)活性污泥法、a/o、a2/o、sbr、氧化溝法等。采用這類處理工藝需要較為昂貴的運(yùn)行費(fèi)用，并且該類處理工藝及系統(tǒng)較為復(fù)雜，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性欠佳，更適合大中型城市等生活污水量大且較為集中的地區(qū)。而我國(guó)小城鎮(zhèn)居住點(diǎn)分散，污水源分布點(diǎn)多量少，并不適合建立大中型的生活污水處理廠，再加上城鎮(zhèn)級(jí)污水廠的布點(diǎn)率不高，即使已設(shè)點(diǎn)的地方其生活污水處理的效率偏低，一般只有34.23%。因此，有必要針對(duì)小城鎮(zhèn)生活污水的特點(diǎn)采用投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，技術(shù)穩(wěn)定可靠，操作與管理相對(duì)簡(jiǎn)單的工藝及系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種生活污水的在線處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠處理含有懸浮物以及較高含油量的重度生活污水，也可以自動(dòng)處理濃縮處理后的污水，處理效率高，出水效果更好。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種生活污水在線處理系統(tǒng)，按污水處理順序依次包括：緩沖區(qū)、電滲析區(qū)、厭氧反應(yīng)區(qū)、好氧硝化反應(yīng)區(qū)、減阻輔助區(qū)、反重力交換區(qū)和紫外消毒區(qū)；

所述緩沖區(qū)包括初級(jí)過(guò)濾池和調(diào)節(jié)池；初級(jí)過(guò)濾池設(shè)置有細(xì)格柵，調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)待處理污水的ph值；調(diào)節(jié)池通過(guò)管路與電滲析區(qū)的淡水室連通；

所述電滲析區(qū)包括兩個(gè)濃縮室和一個(gè)淡化室，濃縮室和淡化室之間分別通過(guò)陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜分隔開(kāi)；淡化室設(shè)置有與調(diào)節(jié)池連通的進(jìn)水口，以及通過(guò)管路與進(jìn)水口連接的出水口；濃縮室設(shè)置有與厭氧反應(yīng)區(qū)進(jìn)水口連通的出水口；

所述厭氧反應(yīng)區(qū)包括攪拌裝置、微生物投料器、溫度監(jiān)測(cè)儀、ph監(jiān)測(cè)儀及溶解氧監(jiān)測(cè)儀，厭氧反應(yīng)區(qū)通過(guò)管路與好氧硝化反應(yīng)區(qū)連通；

所述好氧硝化反應(yīng)區(qū)包括懸浮填料、溶解氧監(jiān)測(cè)儀、旋混式曝氣器和空氣攪拌裝置；另外，好氧硝化區(qū)還設(shè)置有通入?yún)捬醴磻?yīng)區(qū)進(jìn)水口的管路以使硝化液回流至厭氧反應(yīng)區(qū)；好氧硝化反應(yīng)區(qū)的出水口與減阻輔助區(qū)進(jìn)水口連通；

所述減阻輔助區(qū)設(shè)置有減阻劑添加裝置，進(jìn)水口處設(shè)置有流量計(jì)，根據(jù)流量計(jì)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整減阻劑的添加量；出水口與反重力交換區(qū)的進(jìn)水口連通；

所述反重力交換區(qū)設(shè)置為上大下小的立體梯形形狀，待處理水從區(qū)域下端進(jìn)入，處理完畢后從上端出水；污泥、絮狀膠體和粘稠液體重力沉降至區(qū)域底部形成天然污泥過(guò)濾層，沉淀的污泥定期排放至污泥池壓縮處理；經(jīng)污泥池壓縮處理后的污水通過(guò)管路返回至厭氧反應(yīng)區(qū)的進(jìn)水口，濃縮污泥直接排放；

厭氧反應(yīng)區(qū)、好氧硝化反應(yīng)區(qū)和反重力交換區(qū)均設(shè)置有懸浮物清理裝置，經(jīng)清理的懸浮液通過(guò)管路返回緩沖區(qū)。

優(yōu)選的，所述初級(jí)過(guò)濾池采用的細(xì)格柵柵條寬度5mm，柵條間隙5mm，格柵尺寸300×200mm。

優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)池將待處理水的ph調(diào)至6.5~8.5之間。

優(yōu)選的，所述電滲析區(qū)的電滲析條件為：電壓3~5v/cm，ph值6.5~8.5，待處理水停留時(shí)間為1~5h。

優(yōu)選的，所述厭氧反應(yīng)區(qū)通過(guò)監(jiān)測(cè)保持溫度在30~35℃之間，ph值6.5~8.5之間，溶解氧濃度≤0.2mg/l，攪拌速率不超過(guò)60r/min，水中兼性厭氧微生物和專性厭氧微生物的投入量按待處理水中codcr的濃度計(jì)，codcr≥300mg/l時(shí)，菌添加量≥4g/m³，厭氧反應(yīng)階段待處理水停留時(shí)間為2-4h。

優(yōu)選的，所述好氧硝化反應(yīng)區(qū)通過(guò)監(jiān)測(cè)保持溶解氧濃度在2-5mg/l之間，懸浮填料填充率在20-70%之間，待處理水停留時(shí)間為6-10h。

優(yōu)選的，所述紫外消毒區(qū)紫外光源功率15~60w，水停留時(shí)間1~3s。

傳統(tǒng)工藝中經(jīng)常采用厭氧和好氧技術(shù)的污水處理工藝，該工藝的流程一般為：進(jìn)水→初級(jí)過(guò)濾→厭氧處理→好氧處理→污泥沉淀→出水。該技術(shù)存在一定缺陷，比如對(duì)污水脫磷除氮只有二段處理區(qū)域，處理效果不夠充分，污泥混雜較為嚴(yán)重，出水指標(biāo)通常只能達(dá)到國(guó)標(biāo)一級(jí)c和一級(jí)b的標(biāo)準(zhǔn)，難以達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)a的要求（王明輝等，《一體化污水處理技術(shù)研究進(jìn)展》，廣東石油化工學(xué)院學(xué)報(bào)，vol27（1），2017）。另外，該工藝還具有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

（1）厭氧處理段的進(jìn)水沒(méi)有經(jīng)過(guò)提純濃縮等處理，進(jìn)水濃度不高導(dǎo)致需要較大的處理空間才能完成同樣的處理效果，設(shè)備的處理效率大大降低，往往為了滿足污水處理量，需要將污水處理設(shè)備體積設(shè)計(jì)放大很多倍，占用設(shè)備空間和體積；

（2）對(duì)于重度污水，厭氧階段、好氧反應(yīng)階段處理后形成的粘稠度較高的膠體物質(zhì)在管道內(nèi)的流動(dòng)摩擦力較大，流動(dòng)速率慢，不利于管道輸送和后續(xù)階段的污泥過(guò)濾交換沉淀；

（3）好氧反應(yīng)階段后設(shè)立污泥沉淀區(qū)域進(jìn)行污泥沉淀雖然是一種簡(jiǎn)單有效的固液分離手段，但污泥沉淀區(qū)域一般都存在占地面積大，交換效率低，容易堵塞，反沖洗不徹底，維修操作量大的缺陷。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種污水在線處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能處理含有選懸浮和含油高的重度生活污水，也可以自動(dòng)處理濃縮處理污水，讓污水處理效率更高，出水處理效果更好，杜絕了污泥結(jié)板等現(xiàn)象，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作連續(xù)自動(dòng)清洗。系統(tǒng)中電滲析區(qū)能快速將污水進(jìn)行濃縮，污水處理效率更高，同時(shí)，該污水處理系統(tǒng)將電滲析選擇過(guò)濾、粘稠流體減阻輔助和流體反重力交換結(jié)合，讓流體流動(dòng)速度加快，讓污泥能得到充分的過(guò)濾交換和分離處理，污泥分離處理效率更佳，使得可以直接處理高懸浮物、高含有等特殊污水，處理效果好。本發(fā)明所述處理系統(tǒng)的出水指標(biāo)能達(dá)到國(guó)家一級(jí)a的水平。

本發(fā)明具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）針對(duì)好氧硝化反應(yīng)單元中產(chǎn)生的污泥設(shè)計(jì)了流體的減阻輔助，減少流體在流動(dòng)過(guò)程中的流動(dòng)摩擦力，系統(tǒng)在plc內(nèi)置控制程序下依據(jù)流量大小自動(dòng)控制減阻劑的添加量進(jìn)行流動(dòng)輔助，降低流體流動(dòng)的阻力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的提高流體流動(dòng)速率；

（2）污水處理的反重力交換單元設(shè)置為上大下小的三維立體梯形形狀，此單元設(shè)置的作用是使流體流動(dòng)減緩，反重力充分交換過(guò)濾，使污泥、絮狀膠體和粘稠液體在重力作用下沉入底部，水上浮到頂部，便于污泥和清水的自動(dòng)分層，減少了對(duì)外在刮渣、清淤設(shè)備的依賴，提高了清理效率；

（3）厭氧反應(yīng)區(qū)增加了兼性厭氧菌，從好氧硝化反應(yīng)單元回流的消化液使待處理水中的溶解氧含量偏高，對(duì)專性厭氧微生物是有害的，此時(shí)兼性厭氧菌發(fā)揮作用消耗溶解氧，既控低了水中溶解氧的濃度，同時(shí)兼性厭氧菌消耗氧氣后得到繁殖生長(zhǎng)，更提高了降解污水和有機(jī)物的能力。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述污水處理系統(tǒng)的工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明所述污水處理系統(tǒng)中電滲析區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1-陰離子交換膜，2-陽(yáng)離子交換膜，3-濃縮室，4-淡化室。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。

本發(fā)明所述電滲析的陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜均購(gòu)自合肥科佳高分子材料科技有限公司，陰離子交換膜為cjma-3季銨型，陽(yáng)離子膜采用cjmc-3型。

本發(fā)明所述懸浮填料采用的德國(guó)拜耳公司linpor載體表面處理并吸附30%活性炭粉，比表面積高達(dá)20000m²/m³，容積負(fù)荷比市面上常用的懸浮填料增強(qiáng)2-3倍，硝化功能增強(qiáng)2-4倍，具有強(qiáng)大的硝化功能和cod去除能力。

減阻劑采用美國(guó)conoco公司的cdr102型減阻劑。

本發(fā)明提供一種生活污水在線處理系統(tǒng)，按污水處理順序依次包括：緩沖區(qū)、電滲析區(qū)、厭氧反應(yīng)區(qū)、好氧硝化反應(yīng)區(qū)、減阻輔助區(qū)、反重力交換區(qū)和紫外消毒區(qū)；

所述緩沖區(qū)包括初級(jí)過(guò)濾池和調(diào)節(jié)池；初級(jí)過(guò)濾池設(shè)置有細(xì)格柵，調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)待處理污水的ph值；調(diào)節(jié)池通過(guò)管路與電滲析區(qū)的淡水室連通；

所述電滲析區(qū)包括兩個(gè)濃縮室和一個(gè)淡化室，濃縮室和淡化室之間分別通過(guò)陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜分隔開(kāi)；淡化室設(shè)置有與調(diào)節(jié)池連通的進(jìn)水口，以及通過(guò)管路與進(jìn)水口連接的出水口；濃縮室設(shè)置有與厭氧反應(yīng)區(qū)進(jìn)水口連通的出水口；

所述厭氧反應(yīng)區(qū)包括攪拌裝置、微生物投料器、溫度監(jiān)測(cè)儀、ph監(jiān)測(cè)儀及溶解氧監(jiān)測(cè)儀，厭氧反應(yīng)區(qū)通過(guò)管路與好氧硝化反應(yīng)區(qū)連通；

所述好氧硝化反應(yīng)區(qū)包括懸浮填料、溶解氧監(jiān)測(cè)儀、旋混式曝氣器和空氣攪拌裝置；另外，好氧硝化區(qū)還設(shè)置有通入?yún)捬醴磻?yīng)區(qū)進(jìn)水口的管路以使硝化液回流至厭氧反應(yīng)區(qū)；好氧硝化反應(yīng)區(qū)的出水口與減阻輔助區(qū)進(jìn)水口連通；

所述減阻輔助區(qū)設(shè)置有減阻劑添加裝置，進(jìn)水口處設(shè)置有流量計(jì)，根據(jù)流量計(jì)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整減阻劑的添加量；出水口與反重力交換區(qū)的進(jìn)水口連通；

所述反重力交換區(qū)設(shè)置為上大下小的立體梯形形狀，待處理水從區(qū)域下端進(jìn)入，處理完畢后從上端出水；污泥、絮狀膠體和粘稠液體重力沉降至區(qū)域底部形成天然污泥過(guò)濾層，沉淀的污泥定期排放至污泥池壓縮處理；經(jīng)污泥池壓縮處理后的污水通過(guò)管路返回至厭氧反應(yīng)區(qū)的進(jìn)水口，濃縮污泥直接排放；

厭氧反應(yīng)區(qū)、好氧硝化反應(yīng)區(qū)和反重力交換區(qū)均設(shè)置有懸浮物清理裝置，經(jīng)清理的懸浮液通過(guò)管路返回緩沖區(qū)。

采用本發(fā)明所述生活污水在線處理系統(tǒng)進(jìn)行污水處理，具體工藝流程如圖1所示，包括如下步驟：

（1）將待處理污水泵入緩沖區(qū)的初級(jí)過(guò)濾池，采用細(xì)格柵進(jìn)行初級(jí)過(guò)濾，過(guò)濾完畢后的污水進(jìn)入緩沖區(qū)的調(diào)節(jié)池進(jìn)行ph調(diào)節(jié)，待水的ph值調(diào)節(jié)至符合電滲析條件后進(jìn)入電滲析階段；優(yōu)選細(xì)格柵柵條寬度5mm，柵條間隙5mm，格柵尺寸300×200mm；ph值調(diào)節(jié)采用碳酸鈉或硫酸，調(diào)節(jié)范圍6.5~8.5；污水在緩沖區(qū)的停留時(shí)間一般是0.5-1h；

（2）污水進(jìn)入電滲析區(qū)進(jìn)行離子交換，電滲析區(qū)設(shè)置有陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜（如圖2所示），負(fù)離子穿過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入電滲析區(qū)的濃縮室，正離子穿過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入電滲析區(qū)的濃縮室，交換處理后的濃縮水進(jìn)入下一階段，淡化水返回電滲析區(qū)入水口進(jìn)入下一次電滲析處理；電滲析區(qū)的電滲析條件為：電壓3~5v/cm，優(yōu)選4v/cm，ph值6.5~8.5，待處理水停留時(shí)間為1~5h，優(yōu)選3h；在電泳作用下，經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜滲透后的濃縮水占原水比體積的70%，經(jīng)過(guò)濾膜交換剩余的淡化水占原水比體積的30%；

電滲析使用的離子交換膜是一種半滲透膜，這種離子交換膜按離子的電荷性質(zhì)可分為陽(yáng)離子交換膜(陽(yáng)膜)和陰離子交換膜(陰膜)兩種，在電滲析過(guò)程中，離子交換膜對(duì)不同電性的離子起到選擇性透過(guò)作用，達(dá)到離子轉(zhuǎn)移的目的；

污水在陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜交換下進(jìn)行濃縮，得到的濃縮水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)區(qū)進(jìn)行深度處理，得到的淡化水由于仍舊含有一定濃度的雜質(zhì)離子，還需要循環(huán)至電滲析區(qū)的入水口進(jìn)一步處理；

（3）濃縮水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)區(qū)進(jìn)行厭氧處理，厭氧處理?xiàng)l件為：溫度30~35℃，ph值6.5~8.5，溶解氧濃度≤0.2mg/l，攪拌速率不超過(guò)60r/min，水中同時(shí)投入兼性厭氧微生物和專性厭氧微生物，投入量按待處理水中codcr的濃度計(jì)，codcr≥300mg/l時(shí)，菌添加量≥4g/m³，厭氧反應(yīng)階段待處理水停留時(shí)間為2-4h，優(yōu)選3h；

（4）待處理污水經(jīng)厭氧處理后進(jìn)入好氧硝化反應(yīng)區(qū)進(jìn)一步處理，該階段溶解氧濃度控制在2-5mg/l，懸浮填料填充率為20-70%，待處理水停留時(shí)間為6-10h，優(yōu)選8h；硝化液回流至厭氧反應(yīng)區(qū)入水口，回流比為50~100%（回流比=回流硝化液體積/厭氧反應(yīng)區(qū)的入水體積）；所述溶解氧通過(guò)旋混式曝氣器曝氣供給，在整個(gè)污水處理過(guò)程中，溶解氧需氧量是不同的，起始微生物繁殖迅速，需氧量大，控制在5mg/l，隨著后期污水處理穩(wěn)定后，溶解氧控制在4mg/l；所述懸浮填料的填充率為60%；

好氧硝化反應(yīng)區(qū)設(shè)置有好氧微生物，主要是反硝化菌、硝化菌和聚磷菌，在游離氧存在的條件下微生物消化降解污水中的有機(jī)物并通過(guò)硝化反應(yīng)使其無(wú)害化；微生物一部分以生物膜的形式固著于填料表面，一部分則以絮狀懸浮于水中，生物膜生長(zhǎng)至一定厚度后，近填料壁的微生物將由于缺氧而進(jìn)行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用造成部分生物膜脫落，促進(jìn)了新生物膜的生長(zhǎng)，形成生物的新陳代謝；脫落的生物膜此時(shí)粘稠度隨之升高，隨出水進(jìn)入減阻輔助區(qū)；

（5）經(jīng)好氧處理的水進(jìn)入減阻輔助區(qū)添加減阻劑進(jìn)行減阻處理，減阻劑添加量為25~45ml/m³；減阻輔助區(qū)入水口處設(shè)置有流量計(jì)，系統(tǒng)在plc內(nèi)置控制程序下依據(jù)流量大小自動(dòng)控制減阻劑的添加量進(jìn)行流動(dòng)輔助，降低流體流動(dòng)的阻力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的提高流體流動(dòng)速率；

（6）含有減阻劑的待處理水進(jìn)入反重力交換區(qū)進(jìn)行反重力交換過(guò)濾，水從上部流出進(jìn)入下一處理階段，底部形成的污泥定期排放至污泥池中壓縮處理，壓縮得到的液體返回厭氧反應(yīng)區(qū)入水口進(jìn)入?yún)捬跆幚黼A段，固態(tài)濾餅排放掉；具體地，反重力交換區(qū)設(shè)置為上大下小的立體梯形形狀，待處理水從下端進(jìn)入，處理完畢后從上端出水；污泥、絮狀膠體和粘稠液體重力沉降至區(qū)域底部形成天然污泥過(guò)濾層，沉淀的污泥定期排放至污泥池；

污泥池進(jìn)泥含水率：98.5%，出泥含水率：98.0%；污泥池內(nèi)濃水污水返回流入?yún)捬醴磻?yīng)單元，回流比為25-100%；

（7）經(jīng)反重力交換過(guò)濾后的水進(jìn)入紫外消毒區(qū)進(jìn)行紫外光照消毒，達(dá)標(biāo)后排放；紫外光源功率15~60w，優(yōu)選可以為45w，水停留時(shí)間1~3s。

所述厭氧反應(yīng)區(qū)、好氧硝化反應(yīng)區(qū)及反重力交換區(qū)上層產(chǎn)生的懸浮物液體經(jīng)清理返回緩沖區(qū)循環(huán)處理，懸浮物則定期清除。

采用本發(fā)明所述污水處理系統(tǒng)于2016年11月9日對(duì)河北省壽東村污水處理工程20t/d、50t/d治理項(xiàng)目出水水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1壽東村污水處理結(jié)果

由表1可知，出水滿足《農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》（db13/2171-2015）一級(jí)a標(biāo)準(zhǔn)要求。

另外，采用本發(fā)明所述污水處理系統(tǒng)處理城鎮(zhèn)生活污水，具體進(jìn)水和出水指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2城鎮(zhèn)生活污水處理前后對(duì)比

由表2可知，經(jīng)本發(fā)明所述污水處理系統(tǒng)處理過(guò)后全部指標(biāo)均達(dá)到一級(jí)a標(biāo)準(zhǔn)，并有極少指標(biāo)超過(guò)一級(jí)a標(biāo)準(zhǔn)。

采用本發(fā)明所述污水在線處理系統(tǒng)于2016年11月對(duì)河北省館陶縣壽南村的生活污水進(jìn)行處理，具體結(jié)果見(jiàn)表3。

表3污水處理前后指標(biāo)對(duì)比

表3再次表明，經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述污水在線處理系統(tǒng)處理，出水全部達(dá)到國(guó)標(biāo)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（gb18918-2002）中一級(jí)a標(biāo)準(zhǔn)。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。