申请日2016.07.07
公开(公告)日2016.12.07
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30
摘要
本发明涉及一种污水处理装置及其处理方法，该污水处理装置包括污水处理系统和膜冲洗系统;该污水处理系统包括格栅、厌氧处理MBR池、自氧脱氮MBR池、纳滤池;自氧脱氮池底部还设置有曝气盘;该污水处理系统还包括数组设置在厌氧处理MBR池中的消化池膜组件、设置在自氧脱氮MBR池中的脱氮池膜组件、设置在纳滤池中的纳滤池膜组件;消化池膜、脱氮池膜和纳滤池膜上均设置有膜振荡器;该膜冲洗系统包括储药池和清洗池，所述储药池和清水池均分别与厌氧处理MBR池、自氧脱氮MBR池、纳滤池相连接。其利用厌氧氨氧化技术实现污水处理的高效自养脱氮和节能降耗，利用MBR反应器实现高容积负荷、低污泥负荷，并实现泥水分离减少工艺流程。
摘要附图
权利要求书
1.一种污水处理装置，其特征在于：该污水处理装置包括污水处理系统和膜冲洗系统;其中，该污水处理系统包括格栅(1)、厌氧处理MBR池(2)、自氧脱氮MBR池(4)、纳滤池(6);格栅通过第一污水管分别与污水源的进水端和厌氧处理MBR池相连接;自氧脱氮池通过第二污水管分别与厌氧处理MBR池和纳滤池相连接;自氧脱氮池底部还设置有曝气盘(31)，曝气盘通过气路管(32)与鼓风机(33)相连接;该污水处理系统还包括数组设置在厌氧处理MBR池中的消化池膜组件(3)、设置在自氧脱氮MBR池中的脱氮池膜组件(5)、设置在纳滤池中的纳滤池膜组件(7);消化池膜组件包括消化池膜、消化池膜抽滤管(9)、消化池抽水阀(20)和消化池膜抽吸泵(16)，消化池膜通过消化池膜抽滤管与自氧脱氮MBR池相连，消化池抽水阀和消化池膜抽吸泵均设置在消化池膜抽滤管上，并且消化池抽水阀与消化池膜抽吸泵控制连接;脱氮池膜组件包括脱氮池膜、脱氮池膜抽滤管(10)、脱氮池抽水阀(22)和脱氮池膜抽吸泵(17)，脱氮池膜通过脱氮池膜抽滤管与纳滤池相连，脱氮池抽水阀和脱氮池膜抽吸泵均设置在脱氮池膜抽滤管上，并且脱氮池抽水阀与脱氮池膜抽吸泵控制连接;纳滤膜组件包括纳滤池膜、纳滤池抽滤管(11)、纳滤池抽水阀(23)和纳滤池抽吸泵(18)，纳滤池膜通过纳滤池膜抽滤管与出水口的出水管相连，纳滤池抽水阀和纳滤池膜抽吸泵均设置在纳滤池膜抽滤管上，并且纳滤池抽水阀与纳滤池膜抽吸泵控制连接;消化池膜、脱氮池膜和纳滤池膜上均设置有膜振荡器(8);该膜冲洗系统包括储药池(26)和清洗池(27)，所述储药池和清水池均分别与厌氧处理MBR池、自氧脱氮MBR池、纳滤池相连接，用于对消化池膜、脱氮池膜和纳滤池膜进行酸洗和/或清水冲洗。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理装置，其特征在于：所述储药池上设置有加药泵(15)、加药管和加药阀(25)，加药泵和加药阀均设置在加药管上，加药泵与加药阀控制连接;清水池上设置有供水泵、进水管和进水阀，供水泵和进水阀均设置在进水管上，供水泵与进水阀控制连接;消化池膜组件上还设置有消化池反洗阀(19)和消化池反吸泵(12)，消化池反洗阀与消化池反吸泵控制连接;脱氮池膜组件上还设置有脱氮池反洗阀(21)和脱氮池反吸泵(13)，脱氮池反洗阀(24)与脱氮池反吸泵(14)控制连接;纳滤池膜组件上还设置有纳滤池反洗阀和纳滤池反吸泵，纳滤池反洗阀与纳滤池反吸泵控制连接;加药管分别与消化池反洗阀、脱氮池反洗阀、纳滤池反洗阀相连接;进水管分别与消化池反洗阀、脱氮池反洗阀、纳滤池反洗阀相连接;在厌氧处理MBR池、自氧脱氮MBR池、纳滤池上分别设置有消化池放空阀(28)、脱氮池放空阀(29)、纳滤池放空阀(30)。
3.根据权利要求2所述的一种污水处理装置，其特征在于：所述的污水处理装置还包括PLC自动控制系统;所述的消化池膜组件、脱氮池膜组件和纳滤池膜组件上均有膜通量监测系统;所述出水口的出水管上还设置有气体浓度检测仪、COD浓度检测仪、NH4+浓度检测仪;所述气路管上还设置有气体压力计和气体流量计;所述PLC自动控制系统与所述气体浓度检测仪、COD浓度检测仪、NH4+浓度检测仪、气体压力计和气体流量计数据控制连接。
4.根据权利要求3所述的一种污水处理装置，其特征在于：所述污水处理装置还包括污泥回收利用系统，所述污泥回收利用系统包括污泥预处理系统和污泥干燥杀菌系统;所述污泥干燥系统用于将经过污泥预处理系统处理得到的污泥进行烘干并杀菌。
5.根据权利要求4所述的一种污水处理装置，其特征在于：所述污水处理装置还包括供电系统，所述供电系统包括太阳能电池板、太阳能转换器，所述太阳能转换器与太阳能电池板相连接;所述PLC自动控制系统还包括通过无线发射装置，该PLC自动控制系统将检测到的信号通过无线发射装置与远程监控室的工控机相连接;其中无线发射装置采用wifi网络或者3G网络或者4G网络。
6.一种根据权利要求5所述的一种污水处理装置的处理方法，其特征在于，该处理方法包括如下步骤：
1)污水经过格栅进入厌氧处理MBR池，在该厌氧处理MBR池中经过消化池膜组件进行处理后，开启消化池膜抽吸泵和消化池抽水阀，将厌氧处理MBR池处理后的出水抽进自氧脱氮MBR池;在消化池膜组件处理时，借助于膜振荡器将消化池膜上的杂质震荡下来;在该自氧脱氮MBR池中，开启并控制鼓风机向曝气盘进行供气，经过脱氮池膜组件和曝气盘进行处理后，开启脱氮池膜抽吸泵和脱氮池抽水阀，将自氧脱氮MBR池处理后的出水抽进纳滤池;在膜组件处理时，借助于膜振荡器将脱氮池膜上的杂质震荡下来;在纳滤池中经过纳滤池膜组件进行处理，开启纳滤池膜抽吸泵和纳滤池抽水阀，将纳滤池处理后的出水通过出水口的出水管排出;在纳滤池膜组件处理时，借助于膜振荡器将纳滤池膜上的杂质震荡下来;
2)在上述步骤1)中运行1周后，需要分别对消化池膜组件、脱氮池膜组件和纳滤池膜组件进行清水冲洗;其中，在消化池膜组件进行膜冲洗时，将消化池膜抽吸泵和消化池抽水阀依次关闭，然后再依次打开消化池反洗阀和消化池膜反洗泵，将消化池膜反洗泵流量控制在6m3/h，扬程控制在10m，清洗3min;当消化池膜组件冲洗完毕后，依次关闭消化池反洗阀和消化池膜反洗泵，然后开启消化池膜抽吸泵和消化池抽水阀;在脱氮池膜组件进行膜冲洗时，将脱氮池膜抽吸泵和脱氮池抽水阀依次关闭，然后再依次打开脱氮池反洗阀和脱氮池膜反洗泵，将脱氮池膜反洗泵流量控制在6m3/h，扬程控制在10m，清洗3min;当脱氮池膜组件冲洗完毕后，依次关闭脱氮池反洗阀和脱氮池膜反洗泵，然后开启脱氮池膜抽吸泵和脱氮池抽水阀;在纳滤池膜组件进行膜冲洗时，将纳滤池膜抽吸泵和纳滤池抽水阀依次关闭，然后再依次打开纳滤池反洗阀和纳滤池膜反洗泵，将纳滤池膜反洗泵流量控制在6m3/h，扬程控制在10m，清洗3min;当纳滤池膜组件冲洗完毕后，依次关闭纳滤池反洗阀和纳滤池膜反洗泵，然后开启纳滤池膜抽吸泵和纳滤池抽水阀;
3)每3个月时分别对消化池膜组件、脱氮池膜组件和纳滤池膜组件分别进行一次酸洗，其中药剂选择柠檬酸，且每升污泥中加压量为5-10g/L;消化池膜组件进行酸洗时需要在打开消化池反洗阀和消化池膜反洗泵后同时开启加药泵和加药阀，酸洗时间为3-5min;加药处理后关闭加药泵和加药阀，在用清水反洗1分钟;脱氮池膜组件进行酸洗是需要打开脱氮池膜反洗阀和脱氮池膜反洗泵后同时开启加药泵和加药阀，酸洗时间为3-5min;加药处理后关闭加药泵和加药阀，在用清水反洗1分钟;纳滤池膜组件进行酸洗是需要打开纳滤池膜反洗阀和纳滤池膜反洗泵后同时开启加药泵和加药阀，酸洗时间为3-5min;加药处理后关闭加药泵和加药阀，在用清水反洗1分钟。
说明书
一种污水处理装置及其处理方法
技术领域
本发明涉及城市污水处理与再生技术领域，尤其涉及一种污水处理装置及其处理方法。
背景技术
目前，我国城市污水处理厂在量与质方面均获得了长足的发展，一大批处理要求高的污水处理厂的建成投产为减轻环境负担、削减污染物排放、改善水环境提供了有力的保障。但我国城市污水处理厂建设与发达国家相比还具有一定差距，污水处理量仍滞后于污水排放量。并且，一段时期以来，能耗大、运行费用高、污水处理费征收不到位，导致了部分污水厂运营艰难，给相关的市政部门、生产部门带来了沉重的经济负担。因此围绕着节能、降耗、减污、增效等目标对污水处理厂的工艺系统及运行方式进行研究是目前备受重视的课题。在今后相当长的一段时期内，能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈，开展该领域的研究十分必要。
城市污水处理节能降耗的需求之外，城市中的氨氮和总氮也需要进行严格的控制。氨氮和总氮是污水中氮污染控制中的两项主要指标。2003年实施的城镇污水处理厂污染物排放标准，对污水中氮的排放提出了严格的要求。根据《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》的要求，到2010年，我国城市污水处理率不低于60%，直辖市、省会城市、计划单列市以及重点风景旅游城市不得低于70%，对污水厂的出水水质要求达到地表四类水标准，出水TN小于1.5mg/L，同时做到能够利用城市生活污水和工业废水回用淡水,污水处理的占地面积受到限制，地下水厂等工艺形式受到关注。这就强烈要求污水处理领域里能够出现高效的新工艺和新技术。
厌氧氨氧化技术目前是国内外广泛研究的新技术。厌氧氨氧化具有节省曝气量、减少外加碳源、处理负荷高、占地面积小及污泥产量低的优点，并且利用厌氧氨氧化技术处理测流废水技术已经趋于成熟，而对于主流废水的处理还有待遇深入研究。厌氧氨氧化菌的生长速率较慢，因此，用于实现厌氧氨氧化的反应器需要保证反应器内全部的微生物几乎完全停留在反应系统中，尤其是在反应器的初期启动阶段。
在这种背景下膜生物反应器(MembraneBioreactor,MBR)工艺应运而生。膜生物反应器是在结合传统生物处理工艺和膜分离技术的基础上发展起来的。传统的污水治理方法基于“治理、排放”的环保理念，是在受污染水体达到一定的标准要求后才能排入自然水域。由于环保意识的增强和对人类健康的关注,更出于对病原性微生物的防治，各国污水的给、排都日趋严格。传统的治理方法无法达到直接或间接饮用水的要求，为了达到回用的目的就必须经过消毒、过滤等三级处理。膜生物反应器工艺不仅可以降解各种污染物，还直接消除了各种病原菌性微生物进入水体对人类健康的潜在威胁，从而确保出水达到使用标准，更充分地体现了“治理、回用”的节约淡水资源的理念。
然而，在污水处理的技术领域中，尚未有关于将上述两种方法有机结合对污水进行处理的研究，因而提出一种如何将厌氧氨氧化技术与MBR技术相结合进行污水处理势必会具有重要的研究意义。
发明内容
本发明针对厌氧氨氧化技术处理污水的新技术，提出了一种污水处理装置及其处理方法。其利用厌氧氨氧化技术实现污水处理的高效自养脱氮和节能降耗，利用MBR反应器实现高容积负荷、低污泥负荷，并实现泥水分离减少工艺流程。首先污水通过格栅，将污水中的大颗粒杂质及SS(悬浮固体)去除掉，然后进入厌氧处理MBR反应器中，将污水中的有机物转化成甲烷，回收污水中的有机资源。之后厌氧处理MBR反应器出水进入自养脱氮MBR池进行脱氮，最后从自养脱氮MBR池抽出的水进入纳滤池，进一步去除SS，使得出水达到地表四类水标准。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种污水处理装置，该污水处理装置包括污水处理系统和膜冲洗系统;其中，该污水处理系统包括格栅、厌氧处理MBR池、自氧脱氮MBR池、纳滤池;格栅通过第一污水管分别与污水源的进水端和厌氧处理MBR池相连接;自氧脱氮池通过第二污水管分别与厌氧处理MBR池和纳滤池相连接;自氧脱氮池底部还设置有曝气盘，曝气盘通过气路管与鼓风机相连接;该污水处理系统还包括数组设置在厌氧处理MBR池中的消化池膜组件、设置在自氧脱氮MBR池中的脱氮池膜组件、设置在纳滤池中的纳滤池膜组件;消化池膜组件包括消化池膜、消化池膜抽滤管、消化池抽水阀和消化池膜抽吸泵，消化池膜通过消化池膜抽滤管与自氧脱氮MBR池相连，消化池抽水阀和消化池膜抽吸泵均设置在消化池膜抽滤管上，并且消化池抽水阀与消化池膜抽吸泵控制连接;脱氮池膜组件包括脱氮池膜、脱氮池膜抽滤管、脱氮池抽水阀和脱氮池膜抽吸泵，脱氮池膜通过脱氮池膜抽滤管与纳滤池相连，脱氮池抽水阀和脱氮池膜抽吸泵均设置在脱氮池膜抽滤管上，并且脱氮池抽水阀与脱氮池膜抽吸泵控制连接;纳滤膜组件包括纳滤池膜、纳滤池抽滤管、纳滤池抽水阀和纳滤池抽吸泵，纳滤池膜通过纳滤池膜抽滤管与出水口的出水管相连，纳滤池抽水阀和纳滤池膜抽吸泵均设置在纳滤池膜抽滤管上，并且纳滤池抽水阀与纳滤池膜抽吸泵控制连接;消化池膜、脱氮池膜和纳滤池膜上均设置有膜振荡器;该膜冲洗系统包括储药池和清洗池，所述储药池和清水池均分别与厌氧处理MBR池、自氧脱氮MBR池、纳滤池相连接，用于对消化池膜、脱氮池膜和纳滤池膜进行酸洗和/或清水冲洗。
作为上述技术方案的进一步优化，所述储药池上设置有加药泵、加药管和加药阀，加药泵和加药阀均设置在加药管上，加药泵与加药阀控制连接;清水池上设置有供水泵、进水管和进水阀，供水泵和进水阀均设置在进水管上，供水泵与进水阀控制连接;消化池膜组件上还设置有消化池反洗阀和消化池反吸泵，消化池反洗阀与消化池反吸泵控制连接;脱氮池膜组件上还设置有脱氮池反洗阀和脱氮池反吸泵，脱氮池反洗阀与脱氮池反吸泵控制连接;纳滤池膜组件上还设置有纳滤池反洗阀和纳滤池反吸泵，纳滤池反洗阀与纳滤池反吸泵控制连接;加药管分别与消化池反洗阀、脱氮池反洗阀、纳滤池反洗阀相连接;进水管分别与消化池反洗阀、脱氮池反洗阀、纳滤池反洗阀相连接;在厌氧处理MBR池、自氧脱氮MBR池、纳滤池上分别设置有消化池放空阀、脱氮池放空阀、纳滤池放空阀。
作为上述技术方案的进一步优化，所述的污水处理装置还包括PLC自动控制系统;所述的消化池膜组件、脱氮池膜组件和纳滤池膜组件上均有膜通量监测系统;所述出水口的出水管上还设置有气体浓度检测仪、COD浓度检测仪、NH4+浓度检测仪;所述气路管上还设置有气体压力计和气体流量计;所述PLC自动控制系统与所述气体浓度检测仪、COD浓度检测仪、NH4+浓度检测仪、气体压力计和气体流量计数据控制连接。
作为上述技术方案的进一步优化，所述污水处理装置还包括污泥回收利用系统，所述污泥回收利用系统包括污泥预处理系统和污泥干燥杀菌系统;所述污泥干燥系统用于将经过污泥预处理系统处理得到的污泥进行烘干并杀菌。
作为上述技术方案的进一步优化，所述污水处理装置还包括供电系统，所述供电系统包括太阳能电池板、太阳能转换器，所述太阳能转换器与太阳能电池板相连接;所述PLC自动控制系统还包括通过无线发射装置，该PLC自动控制系统将检测到的信号通过无线发射装置与远程监控室的工控机相连接;其中无线发射装置采用wifi网络或者3G网络或者4G网络。
本发明上述污水处理装置的处理方法包括如下步骤：
1)污水经过格栅进入厌氧处理MBR池，在该厌氧处理MBR池中经过消化池膜组件进行处理后，开启消化池膜抽吸泵和消化池抽水阀，将厌氧处理MBR池处理后的出水抽进自氧脱氮MBR池;在消化池膜组件处理时，借助于膜振荡器将消化池膜上的杂质震荡下来;在该自氧脱氮MBR池中，开启并控制鼓风机向曝气盘进行供气，经过脱氮池膜组件和曝气盘进行处理后，开启脱氮池膜抽吸泵和脱氮池抽水阀，将自氧脱氮MBR池处理后的出水抽进纳滤池;在膜组件处理时，借助于膜振荡器将脱氮池膜上的杂质震荡下来;在纳滤池中经过纳滤池膜组件进行处理，开启纳滤池膜抽吸泵和纳滤池抽水阀，将纳滤池处理后的出水通过出水口的出水管排出;在纳滤池膜组件处理时，借助于膜振荡器将纳滤池膜上的杂质震荡下来;
2)在上述步骤1)中运行1周后，需要分别对消化池膜组件、脱氮池膜组件和纳滤池膜组件进行清水冲洗;其中，在消化池膜组件进行膜冲洗时，将消化池膜抽吸泵和消化池抽水阀依次关闭，然后再依次打开消化池反洗阀和消化池膜反洗泵，将消化池膜反洗泵流量控制在6m3/h，扬程控制在10m，清洗3min;当消化池膜组件冲洗完毕后，依次关闭消化池反洗阀和消化池膜反洗泵，然后开启消化池膜抽吸泵和消化池抽水阀;在脱氮池膜组件进行膜冲洗时，将脱氮池膜抽吸泵和脱氮池抽水阀依次关闭，然后再依次打开脱氮池反洗阀和脱氮池膜反洗泵，将脱氮池膜反洗泵流量控制在6m3/h，扬程控制在10m，清洗3min;当脱氮池膜组件冲洗完毕后，依次关闭脱氮池反洗阀和脱氮池膜反洗泵，然后开启脱氮池膜抽吸泵和脱氮池抽水阀;在纳滤池膜组件进行膜冲洗时，将纳滤池膜抽吸泵和纳滤池抽水阀依次关闭，然后再依次打开纳滤池反洗阀和纳滤池膜反洗泵，将纳滤池膜反洗泵流量控制在6m3/h，扬程控制在10m，清洗3min;当纳滤池膜组件冲洗完毕后，依次关闭纳滤池反洗阀和纳滤池膜反洗泵，然后开启纳滤池膜抽吸泵和纳滤池抽水阀;
3)每3个月时分别对消化池膜组件、脱氮池膜组件和纳滤池膜组件分别进行一次酸洗，其中药剂选择柠檬酸，且每升污泥中加压量为5-10g/L;消化池膜组件进行酸洗时需要在打开消化池反洗阀和消化池膜反洗泵后同时开启加药泵和加药阀，酸洗时间为3-5min;加药处理后关闭加药泵和加药阀，在用清水反洗1分钟;脱氮池膜组件进行酸洗是需要打开脱氮池膜反洗阀和脱氮池膜反洗泵后同时开启加药泵和加药阀，酸洗时间为3-5min;加药处理后关闭加药泵和加药阀，在用清水反洗1分钟;纳滤池膜组件进行酸洗是需要打开纳滤池膜反洗阀和纳滤池膜反洗泵后同时开启加药泵和加药阀，酸洗时间为3-5min;加药处理后关闭加药泵和加药阀，在用清水反洗1分钟。
本发明与常规的厌氧氨氧化技术相比也具有显著地优势：
1)膜分离技术能够保持较高的微生物浓度、较长的污泥龄和较短的水力停留时间，使得厌氧处理系统在高水力负荷时能够保持反应器内污泥和污水之间良好的接触。
2)MBR反应器占地面积小，出水水质好，能耗低。
3)纳滤膜具有高效的过滤作用，纳滤膜过滤后的出水水质高，能够满足污水处理要求。
