公布日：2022.04.08
申请日：2021.12.29
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C02F3/02(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I
摘要
本发明提出的一种基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统及方法，包括依次连通的一级厌氧生物池、二级厌氧生物池、微曝气池和沉淀池，一级厌氧生物池侧壁设有第一进水管，所述微曝气池侧壁设有出水管，底部设有第二进水管，污水通过第一进水管依次流经一级厌氧生物池、二级厌氧生物池和微曝气池进行净化，净化后的水通过出水管流入沉淀池；一级厌氧生物池、二级厌氧生物池和微曝气池之间分别设有回流管；微曝气池底部设有曝气装置，本发明将铁氧化与铁还原相结合，利用铁基材料在生物氧化还原循环中参与并耦合污水同步脱碳、脱氮、除磷，以解决传统生活污水处理工艺中同步脱氮除磷的矛盾，提高生活污水处理效率。
权利要求书
1.基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统，其特征在于，包括依次连通的一级厌氧生物池、二级厌氧生物池、微曝气池和沉淀池，所述一级厌氧生物池侧壁设有第一进水管，所述微曝气池侧壁设有出水管，底部设有第二进水管，污水通过所述第一进水管依次流经一级厌氧生物池、二级厌氧生物池和微曝气池进行净化，净化后的水通过所述出水管流入沉淀池；一级厌氧生物池和二级厌氧生物池之间设有第一回流管，二级厌氧生物池和移动生物池之间设有第二回流管；微曝气池底部设有曝气装置。
2.根据权利要求1所述的基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统，其特征在于，所述一级厌氧生物池内设有铁还原填料，所述二级厌氧生物池内设有铁氧化填料，移微曝气池内设有悬浮填料。
3.根据权利要求2所述的基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统，其特征在于，所述铁还原填料为轻质陶粒和氧化铁皮混合填料，两者体积比为10-20：1，所述铁氧化填料为轻质陶粒和海绵铁混合填料，两者体积比为10-20：1，所述悬浮填料占据所述微曝气池内污水体积的20％-50％。
4.根据权利要求3所述的基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统，其特征在于，所述曝气装置包括微孔曝气管和气泵，所述微孔曝气管设于所述微曝气池底部，穿过池壁与气泵相连。
5.根据权利要求1或2或3所述的基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统，其特征在于，所述第一回流管和第二回流管上均设有回流泵。
6.根据权利要求5所述的基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统，其特征在于，所述沉淀池内设有斜管，底部设有排泥管，与污泥泵相连。
7.根据权利要求4或6所述的基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统，其特征在于，所述第一进水管上设有进水控制阀，控制进水流量为原水的1/2-2/3。
8.采用上述权利要求7所述的一种基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：S1)一级净化：污水采用分段进水，一部分污水通过第一进水管进入一级厌氧生物池，第一进水管上设置进水控制阀，控制进水流量为原水的1/2-2/3，铁还原填料用以富集异化铁还原微生物，还原氧化铁皮溶解形成的Fe3+同步氧化污水中的NH4+，产生NO3-，实现厌氧氨氧化；S2)二级净化：一级厌氧生物池反应产生的Fe2+以及NO3-随后进入二级厌氧生物池，其中铁氧化填料溶解产生Fe0及Fe2+，Fe0直接氧化污水中的有机物，同时，Fe2+在厌氧条件下，富集亚铁氧化微生物，氧化Fe2+同时还原二级厌氧生物池流入的NO3-，实现系统脱氮；S3)一级回流：二级厌氧生物池内的污水通过第一回流管回流至一级厌氧生物池，氧化产生的Fe3+回流至一级厌氧生物池内，为其铁还原提供Fe3+源，两级厌氧生物池溶解的铁盐吸附、沉淀污水中的磷，再通过排泥，实现系统除磷；S4)强化处理：二级厌氧生物池流出的污水与另一支原污水经过第二进水管同时进入微曝气池，其中设置微曝气装置并投加悬浮填料，富集各类微生物，主要为兼氧微生物，新鲜的原污水为其反硝化提供碳源，继续还原污水中剩余的NO3-，同时好氧菌可以氧化污水中的有机物，好氧硝化菌可以好氧氧化污水中的NH4+，产生NO3-，以及在曝气条件下氧化Fe2+产生的Fe3+；S5)二级回流：微曝气池中的污水通过第二回流管回流至二级厌氧生物池，NO3-和Fe3+回流至二级厌氧生物池，为其补充Fe3+及NO3-；S6)泥水分离：通过上述各单元处理的污水通过出水管进入沉淀池进行泥水分离，下沉污泥定期外排处理，上清液达标后外排。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统及方法，将铁氧化与铁还原相结合，利用铁基材料在生物氧化还原循环中参与并耦合污水同步脱碳、脱氮、除磷，以解决传统生活污水处理工艺中同步脱氮除磷的矛盾，提高生活污水处理效率。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统，其特征在于，包括依次连通的一级厌氧生物池、二级厌氧生物池、微曝气池和沉淀池，所述一级厌氧生物池侧壁设有第一进水管，所述微曝气池侧壁设有出水管，底部设有第二进水管，污水通过所述第一进水管依次流经一级厌氧生物池、二级厌氧生物池和微曝气池进行净化，净化后的水通过所述出水管流入沉淀池；一级厌氧生物池和二级厌氧生物池之间设有第一回流管，二级厌氧生物池和移动生物池之间设有第二回流管；微曝气池底部设有曝气装置。
按上述方案，所述一级厌氧生物池内设有铁还原填料，所述二级厌氧生物池内设有铁氧化填料，移微曝气池内设有悬浮填料。
按上述方案，所述铁还原填料为轻质陶粒和氧化铁皮混合填料，两者体积比为10-20：1，所述铁氧化填料为轻质陶粒和海绵铁混合填料，两者体积比为10-20：1，所述悬浮填料占据所述微曝气池内污水体积的20％-50％。
按上述方案，所述曝气装置包括微孔曝气管和气泵，所述微孔曝气管设于所述微曝气池底部，穿过池壁与气泵相连。
按上述方案，所述第一回流管和第二回流管上均设有回流泵。
按上述方案，所述沉淀池内设有斜管，底部设有排泥管，与污泥泵相连。
按上述方案，所述第一进水管上设有进水控制阀，控制进水流量为原水的1/2-2/3。
一种基于铁基材料生物氧化还原循环生活污水处理系统的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1)一级净化：污水采用分段进水，一部分污水通过第一进水管进入一级厌氧生物池，第一进水管上设置进水控制阀，控制进水流量为原水的1/2-2/3，铁还原填料用以富集异化铁还原微生物，还原氧化铁皮溶解形成的Fe3+同步氧化污水中的NH4+，产生NO3-，实现厌氧氨氧化；
S2)二级净化：一级厌氧生物池反应产生的Fe2+以及NO3-随后进入二级厌氧生物池，其中铁氧化填料溶解产生Fe0及Fe2+，Fe0直接氧化污水中的有机物，同时，Fe2+在厌氧条件下，富集亚铁氧化微生物，氧化Fe2+同时还原二级厌氧生物池流入的NO3-，实现系统脱氮；
S3)一级回流：二级厌氧生物池内的污水通过第一回流管回流至一级厌氧生物池，氧化产生的Fe3+回流至一级厌氧生物池内，为其铁还原提供Fe3+源，两级厌氧生物池溶解的铁盐吸附、沉淀污水中的磷，再通过排泥，实现系统除磷；
S4)强化处理：二级厌氧生物池流出的污水与另一支原污水经过第二进水管同时进入微曝气池，其中设置微曝气装置并投加悬浮填料，富集各类微生物，主要为兼氧微生物，新鲜的原污水为其反硝化提供碳源，继续还原污水中剩余的NO3-，同时好氧菌可以氧化污水中的有机物，好氧硝化菌可以好氧氧化污水中的NH4+，产生NO3-，以及在曝气条件下氧化Fe2+产生的Fe3+；
S5)二级回流：微曝气池中的污水通过第二回流管回流至二级厌氧生物池，NO3-和Fe3+回流至二级厌氧生物池，为其补充Fe3+及NO3-；
S6)泥水分离：通过上述各单元处理的污水通过出水管进入沉淀池进行泥水分离，下沉污泥定期外排处理，上清液达标后外排。
本发明的有益效果是：提供一种基于铁基材料生物氧化还原循环的生活污水处理系统，整个反应将铁还原和铁氧化串联，并设置内回流，可以实现Fe(II)与Fe(III)在两个反应器中循环，互相提供反应基质，可以实现Fe的循环利用，减少铁基填料的投加量；I级厌氧生物床与II级厌氧生物床串联，即可实现厌氧条件下系统脱碳、脱氮、除磷，比传统的曝气氧化更节能；设置移动生物床，采用微曝气手段，利用富集的兼氧微生物，分解其中的有机物，同时好氧硝化作用可产生NO3-，为II级厌氧生物床中的亚铁氧化硝酸盐还原提供NO3-，进一步强化系统脱氮；系统产生的铁盐可以通过沉淀、吸附等方式污水中的磷固定，通过排泥可以实现系统除磷。
（发明人：李冰;江振寅;杨鹏;万文晨;姚鹏;邬小宇）
