申请日2018.09.03
公开(公告)日2019.01.01
IPC分类号C02F9/08; C02F11/12; C02F11/14
摘要
本发明公开了一种等离子体混凝一体化污水处理系统及处理方法，包括：自动控制装置、等离子体净化装置、混凝装置和污泥处理装置。其中，等离子体净化装置包括等离子体发生器、脉冲电源和反应池，等离子体发生器的污水入口用于污水进入，污水出口与反应池的进水口连通;混凝装置包括依次连通的混凝池、助凝池和沉淀池，混凝池的污水入口与所述反应池的出水口连通，沉淀池设有净水出口和污泥出口;污泥处理装置包括污泥泵、重力沉淀分离池、理化调理池和脱水机。本发明可去除污水中的COD、BOD、总磷、氨氮、总氮和色度。尤其适合于污水处理提标改造，使出水达到《地表水环境质量标准(GB3838‑2002)》地表准Ⅳ标准或更高水质标准。
权利要求书
1.一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，包括：
自动控制装置，用于控制所述等离子体混凝一体化污水处理系统的自动净化过程;
等离子体净化装置(100)，包括等离子体发生器(110)、脉冲电源(120)和反应池(130)，所述等离子体发生器(110)的污水入口用于污水进入，所述等离子体发生器(110)的污水出口与所述反应池(130)的进水口(131)连通;
混凝装置(200)，包括依次连通的混凝池(210)、助凝池(220)和沉淀池(230)，所述混凝池(210)的污水入口与所述反应池(130)的出水口(132)连通，所述沉淀池(230)设有净水出口和污泥出口，所述净水出口与上述等离子体发生器(110)的污水入口连通，所述净水出口与等离子体发生器(110)的连接管路中还设有循环水泵(240);
污泥处理装置(300)，包括污泥泵(310)、重力沉淀分离池(320)、理化调理池(330)和脱水机(340)，所述污泥泵(310)的输入口与所述污泥出口连通，所述污泥泵(310)的输出口与重力沉淀分离池(320)连通，所述重力沉淀分离池(320)的出口与所述理化调理池(330)的进口连通，所述理化调理池(330)出口与所述脱水机(340)的进口连通。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述反应池(130)的下部设有布水器(140)，所述布水器(140)的输入端与所述进水口(131)连通。
3.根据权利要求2所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述反应池(130)的上部还设有括渣器(150)和浮渣收集槽(160)，所述括渣器(150)为往复式或旋转式括渣器(150)，所述浮渣收集槽(160)与所述污泥泵(310)连通。
4.根据权利要求1-3项中任一所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述混凝池(210)包括混凝剂加料装置和混凝搅拌机，混凝剂加料装置中贮藏有质量比为5～10%硫酸亚铁溶液;
所述助凝池(220)包括池体、助凝剂加料装置和助凝搅拌机，所述助凝剂加料装置中贮藏有质量比为1～2‰的PAM溶液。
5.根据权利要求4所述的一种等离子体混凝一体化 污水 处理系统，其特征在于，所述沉淀池(230)内包括上清区(231)、固液分离中区(232)和底部的污泥浓缩区(233)，所述上清区(231)的上端设有堰板和水槽，所述污泥出口开设在所述污泥浓缩区(233)底部。
6.根据权利要求5所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述混凝装置(200)还包括污泥回流泵(250)，用于将所述沉淀池(230)中的部分污泥回流至所述助凝池(220)中，所述污泥回流泵(250)的输入口与所述污泥出口连通。
7.根据权利要求6所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述污泥泵(310)的输入口分别与所述污泥出口和浮渣收集槽(160)连通，所述污泥泵(310)的输出口与所述重力沉淀分离池(320)的进口连通;
所述重力沉淀分离池(320)内包括由上至下的上层区、中层区和下层区，所述上层区的出口用于连通生化池，所述下层区的出口与所述脱水机(340)的进口连通，所述中层区、理化调理池(330)和脱水机(340)按序依次连通;所述重力沉淀分离池(320)中还设置有搅拌器。
8.根据权利要求1所述的一种等离子体混凝一体化污水处理系统，其特征在于，所述混凝装置(200)还包括调节pH值的加药装置，所述调节pH值的加药装置中储藏有氢氧化钠或碳酸钠，当混凝过程中污水的pH小于7时，所述调节pH值的加药装置向所述混凝池(210)中加药调节污水的pH值至7～9。
9.一种等离子体混凝一体化污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.等离子体处理：将污水输送至等离子体发生器(110)中停留1-10s，等离子体发生器(110)产生的等离子体与污水水体中的物质反应生成自由基，所述等离子体发生器(110)的脉冲工作电压为0.3～30KV，电流密度为1～10mA/cm2，工作频率为5～80KHz;
S2.污染物净化反应：S1中出水通过布水器(140)均匀分布在反应池(130)中，停留时间为10-30min，水体中的等离子体和自由基与水体中的污染物反应，反应过程中生成的气体同时起到气浮作用，气浮至水体表面的浮渣由刮渣器(150)收集在浮渣收集槽(160)中;
S3.混凝：S2中反应后的水体进入混凝池(210)，通过混凝加药装置加入1～20g/m3硫酸亚铁溶液并不断搅拌，搅拌速度为20～60r/min，混凝反应时间为5～10min;
S4.助凝：S3中混凝反应后的污水进入助凝池(220)，通过助凝加药装置加入PAM，加入PAM的重量与污水体积的关系为0.1～1g/m3，搅拌并反应3～10min，搅拌速度10～30r/min;
S5.沉淀：S4中经助凝反应的污水进入沉淀池(230)，进行固液分离，清液集中在所述沉淀池(230)的上层形成上清区(231)，固态物质聚集在所述沉淀池(230)的底部形成污泥浓缩区(233)，所述沉淀池(230)的中部形成固液分离中区(232);当S4步中助凝池(220)内形成的沉淀量不足时，开启污泥回流泵(250)，部分污泥从所述沉淀池(230)回流入助凝池(220)，促进沉淀生成;
S6.循环净化：判断S5中所述沉淀池(230)上部清液的水质，水质达标则输出，水质不达标则开启循环水泵(240)，将S5输出的清液输送至等离子体发生器(110)中，重新进入上述步骤S1-S6。
10.根据权利要求9所述的一种等离子体混凝一体化污水处理方法，其特征在于，还包括污泥处理步骤，包括：
(1)上述S2中所述浮渣收集槽(160)中的浮渣和S5中所述沉淀池(230)内污泥浓缩区(233)中的污泥，通过污泥泵(310)输送至重力沉淀分离池(320)内，经过搅拌，利用水、有机物和无机物三者的密度差异进行重力沉淀分离，形成上清液层、中层有机物富集层和下层无机层;
(2)将上述上清液层内的液体输送至生化池作为炭源补充，将上述中层有机物富集层内物质输送至理化调理池(330)，将上述下层无机层的物质输送至脱水机(340)进行脱水处理至含水率小于60%后收集备用;
(3)在上述理化调理池(330)内加入理化调理剂，再输送至脱水机(340)内处理成有机泥块后收集备用。
说明书
一种等离子体混凝一体化污水处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及一种水体净化技术领域，具体涉及一种等离子体混凝一体化 污水处理系统及处理方法。
背景技术
现有的多数市政污水处理厂的污水处理工艺主要为活性污泥法工艺和生 物膜法工艺两种。其中常用的设备包括A2/O及其改良工艺的处理装置(如 UCT工艺)、各种氧化沟工艺装置、SBR类及其变型工艺(CAST工艺等) 装置等。采用这些工艺装置的出水如果不进行深度处理，多数只能达到《城 镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准出水指标，不 能达到一级A标准的出水水质，无法满足国发〔2015〕17号“水污染防治行 动计划”的一级A标准要求。
此外，现有一级B污水处理厂改造到一级A或《地表水环境质量标准 GB3838-2002》的代表工艺有：
(1)“生物脱氮+混凝除磷+过滤”工艺;
(2)“混凝除磷+MBR”工艺。
上述混凝工艺的原理是利用金属高价盐，如聚合氯化铝(PAC)，与污 水中的磷酸根反应，生成磷酸盐沉淀，在除去PO43-的同时，可以除去部分 COD和BOD，但去除COD和BOD的效果受到一定限制，更重要的是不能 同时去氨氮和总氮。同时，由于污水中的磷以生物磷、有机磷和无机磷三种 形态存在，现有的混凝沉淀只能除去无机磷，生物磷和有机磷不能形成沉淀 去除，尽管加入了过量的混凝剂，处理后污水中含磷量依然超标。在对现有 污水处理装置进行提标改造时，除了增加混凝装置，还要增加用于去除COD、 BOD、氨氮和总氮的反硝化装置或曝气生物滤池装置(BAF)，不仅投资多、 工艺流程长，而且占地面积大。因此，亟需一种集去除COD、BOD、氨氮、 总氮、色度和总磷于一体的结构紧凑的污水处理工艺和装置。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种等离子体混凝一体 化污水处理系统及处理方法以克服上述现有技术中的问题。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明一方面提供一种等离子体混凝一体化污水处理系统，包括：
自动控制装置，用于控制所述等离子体混凝一体化污水处理系统的自动 净化过程;
等离子体净化装置，包括等离子体发生器、脉冲电源和反应池，所述等 离子体发生器的污水入口用于污水进入，所述等离子体发生器的污水入口与 所述反应池的进水口连通;
混凝装置，包括依次连通的混凝池、助凝池和沉淀池，所述混凝池的污 水入口与所述反应池的出水口连通，所述沉淀池设有净水出口和污泥出口， 所述净水出口与上述等离子体发生器的污水入口连通，所述净水出口与等离 子体发生器的连接管路中还设有循环水泵;
污泥处理装置，包括污泥泵、重力沉淀分离池、理化调理池和脱水机， 所述污泥泵的输入口与所述污泥出口连通，所述污泥泵的输出口与重力沉淀 分离池连通，所述重力沉淀分离池的出口与所述理化调理池的进口连通，所 述理化调理池出口与所述脱水机的进口连通。
具体地，所述反应池的下部设有布水器，所述布水器的输入端与所述进 水口连通。
优选地，所述气浮池的上部还设有括渣器和浮渣收集槽，所述括渣器为 往复式或旋转式括渣器，所述浮渣收集槽与所述污泥泵连通。
进一步地，所述混凝池包括混凝剂加料装置和混凝搅拌机，混凝剂加料 装置中贮藏有质量比为5～10%硫酸亚铁溶液;
进一步地，所述助凝池包括池体、助凝剂加料装置和助凝搅拌机，所述 助凝剂加料装置中贮藏有质量比为1～2‰的PAM溶液。
所述沉淀池内包括上清区、固液分离中区和底部的污泥浓缩区，所述上 清区的上端设有堰板和水槽，所述污泥出口开设在所述污泥浓缩区底部。
所述混凝装置还包括污泥回流泵，用于将所述沉淀池中的部分污泥回流 至所述助凝池中，所述污泥回流泵的输入口与所述污泥出口连通。
具体地，所述污泥泵的输入口分别与所述污泥出口和浮渣收集槽连通， 所述污泥泵的输出口与所述重力沉淀分离池的进口连通。
具体地，所述重力沉淀分离池内包括由上至下的上层区、中层区和下层 区，所述上层区的出口用于连通生化池，所述下层区的出口与所述脱水机的 进口连通，所述中层区、理化调理池和脱水机按序依次连通;
优选地，所述重力沉淀分离池中还设置有搅拌器。
优选地，所述混凝装置还包括调节pH值的加药装置，所述调节pH值的 加药装置中储藏有氢氧化钠或碳酸钠，当混凝过程中污水的pH小于7时， 所述调节pH值的加药装置向所述混凝池中加药调节污水的pH值至7～9。
本发明另一方面提供一种等离子体混凝一体化污水处理方法，包括如下 步骤：
S1.等离子体处理：将污水输送至等离子体发生器中停留1-10s，等离子 体发生器产生的等离子体与污水水体中的物质反应生成自由基，所述等离子 体发生器的脉冲工作电压为0.3～30KV，电流密度为1～10mA/cm2，工作频 率为5～80KHz;
S2.污染物净化反应：S1中出水通过布水器均匀分布在反应池中，停留 时间为10-30min，水体中的等离子体和自由基与水体中的污染物反应，反应 过程中生成的气体同时起到气浮作用，气浮至水体表面的浮渣由刮渣器收集 在浮渣收集槽中;
S3.混凝：S2中反应后的水体进入混凝池，通过混凝加药装置加入1～ 20g/m3硫酸亚铁溶液并不断搅拌，搅拌速度为20～60r/min，混凝反应时间 为5～10min;
S4.助凝：S3中混凝反应后的污水进入助凝池，通过助凝加药装置加入 PAM，加入PAM的重量与污水体积的关系为0.1～1g/m3，搅拌并反应3～ 10min，搅拌速度10～30r/min;
S5.沉淀：S4中经助凝反应的污水进入沉淀池，进行固液分离，清液集 中在所述沉淀池的上层形成上清区，固态物质聚集在所述沉淀池的底部形成 污泥浓缩区，所述沉淀池的中部形成固液分离中区;当S4步中助凝池内形 成的沉淀量不足时，开启污泥回流泵，部分污泥从所述沉淀池回流入助凝池， 促进沉淀生成;
S6.循环净化：判断S5中所述沉淀池上部清液的水质，水质达标则输出， 水质不达标则开启循环水泵，将S5输出的清液输送至等离子体发生器中， 重新进入上述步骤S1-S6。
优选地，所述等离子体混凝一体化污水处理方法还包括污泥处理步骤， 包括：
(1)上述S2中所述浮渣收集槽中的浮渣和S5中所述沉淀池内污泥浓 缩区中的污泥，通过污泥泵输送至重力沉淀分离池内，经过搅拌，利用水、 有机物和无机物三者的密度差异进行重力沉淀分离，形成上清液层、中层有 机物富集层和下层无机层;
(2)将上述上清液层内的液体输送至生化池作为炭源补充，将上述中层 有机物富集层内物质输送至理化调理池，将上述下层无机层的物质输送至脱 水机进行脱水处理至含水率小于60%后收集备用;
(3)在上述理化调理池内加入理化调理剂，再输送至脱水机内处理成有 机泥块后收集备用。
本发明的一种等离子体混凝一体化污水处理系统及处理方法，具有如下
有益效果：
1、本发明用硫酸亚铁替代聚合铝(PAC)，同等条件下，药剂使用量小， 降低污泥生成量，药剂费用大幅降低。
2、本发明的一体化装置集等离子体净化和混凝沉淀于一体，装置紧凑， 在混凝除磷的同时，不仅可以同时除去COD、BOD，还可以同时除去95～ 99.99%氨氮、30～70%总氮、80～95%色度，占地面积小，工艺步骤简单。
3、本发明脱磷彻底，污水水体中的生物磷和有机磷在自由基的作用下生 成无机磷酸根，与铁离子能形成磷酸铁沉淀，经过混凝除磷后，总磷含量≤ 0.2mg/L。
4、本发明通过等离子体撞击水分子，使水分解产生氧气，净化后的水体 溶解氧含量高大于7mg/L，能够有效提高水体的溶解氧，有效抑制藻类的生 长。
5、本发明采用等离子体处理，破坏污水的电平衡，污水水体脱稳，能够 加速沉淀并净化生物磷。
