污水處理系統(tǒng)及其用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，具體地，涉及污水處理系統(tǒng)及利用該污水處理系統(tǒng)進(jìn)行污水凈化處理并回收污水中的碳源的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境問題尤其是水污染問題日益嚴(yán)重，已成為我國社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的突出制約因素。污水排放是造成水污染的最直接原因，而城市污水隨著我國各地區(qū)的城市化進(jìn)程，無論在排放總量還是增長速度上都值得高度關(guān)注。隨著我國市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)，我國很多大城市的污水處理率已達(dá)到比較高的水平，但仍有不少中小城市的污水處理率還有待提高。提高城市污水處理率、加強(qiáng)城市水污染的控制仍是我國未來水污染防治的重點(diǎn)。
[0003]目前城市污水的主流處理工藝是好氧活性污泥法及其各種針對(duì)不同進(jìn)水水質(zhì)和處理目標(biāo)的改進(jìn)生物處理工藝，活性污泥法在消除城市污水中的有機(jī)污染物和去除氮磷營養(yǎng)物中發(fā)揮了積極作用。然而，受工藝原理本身的限制，城市污水的傳統(tǒng)處理模式存在高耗能、高排碳、低資源回收的不足，與當(dāng)前節(jié)能減排的需求形成矛盾?；钚晕勰喾ㄓ捎谛枰ㄟ^曝氣給微生物分解污染物供養(yǎng)，其曝氣能耗高達(dá)城市污水廠總能耗的40-50%，如果我國城市污水的年排放量按360億m3，曝氣能耗成本按約0.15元/m3計(jì)算，則每年處理污水的曝氣耗電超過50億元。而這些能耗所分解掉的是污水中蘊(yùn)含的資源和能源:僅考慮有機(jī)物，污水C0D濃度約為500mg/L，即每年流失180億kg碳資源和大量的化學(xué)能(約是目前污水處理過程消耗能量的9.3倍)，實(shí)際是一種“以能消能”的技術(shù)。同時(shí)分解的有機(jī)物還會(huì)轉(zhuǎn)化為全球溫室氣體一一二氧化碳，目前的活性污泥法每處理lm3污水產(chǎn)生約0.23kg⑶2，同時(shí)消耗約0.3度電，間接產(chǎn)生0.32kg⑶2，兩者之和為0.55kgC02。因此，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)污水處理的模式，強(qiáng)化節(jié)能減排、提高資源回收是污水處理工藝未來的重要發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也是污水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0004]加強(qiáng)水回用和碳物質(zhì)的資源化是城市污水處理未來的重要發(fā)展方向，城市污水中的主要污染物及濃度為COD: 300-500mg/L，TN: 30-50mg/L，TP: 4_6mg/L，從中可以看出，污水中蘊(yùn)藏的最大資源是水和碳物質(zhì)，而對(duì)污水中含碳物質(zhì)進(jìn)行富集分離是實(shí)現(xiàn)資源化的前提。由于城市污水中有機(jī)物含量通常處于中、低濃度，直接將污水中的有機(jī)碳進(jìn)行資源化存在難度。因此，研發(fā)高效低耗的碳源組分富集分離技術(shù)是保證污水中碳資源物質(zhì)向高附加值物質(zhì)和能源物質(zhì)的高效轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種污水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將活性污泥形成的吸附劑與微濾膜相結(jié)合，該污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，污水處理的成本低，能高效富集污水中的碳源，資源回收率尚、能耗小。
[0006]需要說明的是，本發(fā)明是基于發(fā)明人的下列工作而完成的:
[0007]目前，對(duì)碳源分離的相關(guān)研究工作開展得并不多，仍在試驗(yàn)研究階段。膜技術(shù)作為新型的高分離、濃縮、提純技術(shù)，與傳統(tǒng)水處理方式相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):對(duì)化學(xué)藥品的需求量很小甚至不需要，出水水質(zhì)更好，污泥產(chǎn)量低，占地面積小，可以同時(shí)截留多種污染物等。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)明人將活性污泥形成的吸附劑與微濾膜相結(jié)合，對(duì)污水進(jìn)行碳源回收處理。通過活性污泥自身的吸附特性，富集污水中的碳源組分，活性污泥的來源穩(wěn)定、易再生并具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。然后，通過微濾膜的高效截留作用，分離經(jīng)活性污泥吸附處理后的污水中的微生物代謝產(chǎn)物及微生物細(xì)胞和其他大分子污染物，使污泥的吸附過程可以得到良好調(diào)控，并且，膜截留過濾得到的出水水質(zhì)優(yōu)良。
[0008]因而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種污水處理系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括:吸附裝置，所述吸附裝置內(nèi)限定出吸附處理空間，所述吸附處理空間自上而下設(shè)置有反應(yīng)段和污泥沉積段，所述反應(yīng)段設(shè)置有底部污水進(jìn)口、底部濃水進(jìn)口和頂部第一出口，所述反應(yīng)段是由活性污泥構(gòu)成的；分離裝置，所述分離裝置具有濃水出口、第一進(jìn)口、第二進(jìn)口和第一出水出口，所述濃水出口與所述吸附裝置的所述底部濃水進(jìn)口相連，所述第一進(jìn)口與所述吸附裝置的所述頂部第一出口相連，所述分離裝置是由微濾膜構(gòu)成的；以及儲(chǔ)水容器，所述儲(chǔ)水容器具有第一出水進(jìn)口和第二出水出口，所述第一出水進(jìn)口與所述分離裝置的所述第一出水出口相連，所述第二出水出口與所述分離裝置的所述第二進(jìn)口相連。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的污水處理系統(tǒng)，將由活性污泥形成的吸附裝置與由微濾膜構(gòu)成的分離裝置相結(jié)合，對(duì)污水進(jìn)行碳源回收處理。通過活性污泥自身的吸附特性，富集污水中的碳源組分，活性污泥的來源穩(wěn)定、易再生并具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。然后，通過微濾膜的高效截留作用，分離經(jīng)活性污泥吸附處理后的污水中的微生物代謝產(chǎn)物及微生物細(xì)胞和其他大分子污染物，使污泥的吸附過程可以得到良好調(diào)控，并且，膜截留過濾得到的出水水質(zhì)優(yōu)良。該污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可以快速吸附分離污水中的有機(jī)碳源，資源回收率尚，能耗小。
[0010]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的污水處理系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述反應(yīng)段與所述污泥沉積段的體積比為(4-6):1，優(yōu)選地，為5:1。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述反應(yīng)段的體積為20L，所述污泥沉積段的體積為4.16L。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述微濾膜是中空纖維膜。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述微濾膜為聚偏氟乙烯膜。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述微濾膜的膜孔孔徑為0.1微米，所述微濾膜的膜通量為12L/m2.h-24L/m2.h。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括:反洗水栗，所述反洗水栗與所述分離裝置相連，用于對(duì)所述分離裝置進(jìn)行反沖洗。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括:空氣壓縮機(jī)，所述空氣壓縮機(jī)與所述分離裝置相連，用于對(duì)所述分離裝置進(jìn)行氣-水聯(lián)合反沖洗。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種利用前述的污水處理系統(tǒng)進(jìn)行凈化處理并回收所述污水中碳源的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括:利用吸附裝置對(duì)污水進(jìn)行吸附處理，以便得到吸附處理后的污水;利用分離裝置對(duì)所述吸附處理后的污水進(jìn)行過濾分離處理，以便得到出水;以及利用儲(chǔ)水容器收集所述出水。
[0019]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的污水處理方法，將由活性污泥形成的吸附裝置與由微濾膜構(gòu)成的分離裝置相結(jié)合，對(duì)污水進(jìn)行碳源回收處理。通過活性污泥自身的吸附特性，富集污水中的碳源組分，活性污泥的來源穩(wěn)定、易再生并具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。然后，通過微濾膜的高效截留作用，分離經(jīng)活性污泥吸附處理后的污水中的微生物代謝產(chǎn)物及微生物細(xì)胞和其他大分子污染物，使污泥的吸附過程可以得到良好調(diào)控，并且，膜截留過濾得到的出水水質(zhì)優(yōu)良。利用該污水處理方法對(duì)污水進(jìn)行處理，過程簡單，并且可以快速吸附分離污水中的有機(jī)碳源，資源回收率高，能耗小。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述污水進(jìn)行所述吸附處理和所述分離處理的時(shí)間總和為22-44分鐘。
[0021]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0022]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0023]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的污水處理方法的流程示意圖；
[0025]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用污水處理系統(tǒng)進(jìn)行污水處理的去除率結(jié)果示意圖；
[0026]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用污水處理系統(tǒng)進(jìn)行污水處理的去除率結(jié)