申请日2018.03.27
公开(公告)日2018.06.29
IPC分类号C02F9/14; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种污水厂尾水深度处理的系统及方法，系统包括高密度沉淀池、粉末活性炭膜反应器、树脂吸附罐、清水池、废液收集池、反硝化池、MBR池、污泥浓缩池、板框压滤机、电控系统;原水首先进入高密度沉淀池去除总磷，然后送入粉末活性炭膜反应器，投加粉末活性炭吸附污染物，并通过膜组件过滤，降低出水CODcr、色度、悬浮物，之后出水送入树脂吸附罐脱氮，出水流入清水池内消毒后排放;树脂吸附饱和后采用氯化钠溶液再生，所得废液收集后先送入反硝化池脱氮，并使前段粉末活性炭膜反应器内的部分炭浆回流至反硝化池，进一步吸附污染物、提高水质，之后出水进入MBR进行泥水分离。本发明水质稳定、出水氮磷含量低、占地面积小、自动化程度高。
权利要求书
1.一种污水厂尾水深度处理的系统，其特征在于：包括高密度沉淀池(1)、粉末活性炭膜反应器(2)、树脂吸附罐(3)、清水池(4)、废液收集池(5)、反硝化池(6)、MBR池(7)、污泥浓缩池(8)、板框压滤机(9)、电控系统;
以污水处理厂的一级A或一级B尾水为原水，原水送入所述高密度沉淀池(1)，经混凝絮凝、沉淀后去除大部分总磷，出水流入所述粉末活性炭膜反应器(2)，用于进一步降低出水CODcr、色度、悬浮物;所述高密度沉淀池(1)底部污泥一部分回流回所述高密度沉淀池(1)内，一部分流入所述污泥浓缩池(8);所述粉末活性炭膜反应器(2)的出水送入所述树脂吸附罐(3)，用于去除污水中的硝酸盐氮;所述树脂吸附罐(3)出水流入所述清水池(4)内消毒后排放;
所述树脂吸附罐(3)内树脂吸附饱和后再生，再生废液排入所述废液收集池(5)，再进入所述反硝化池(6)进行反硝化脱氮，出水流入所述MBR池(7);所述MBR池(7)通过浸没式超滤膜组件拦截污泥及炭粉，实现固液分离;所述MBR池(7)出水如总氮小于预设阈值直接并入所述清水池(4)，如总氮大于等于预设阈值则回到所述高密度沉淀池(1)进水处;所述MBR池(7)底部污泥 全部排入所述污泥浓缩池(8)内，经浓缩后上清液回到所述高密度沉淀池(1)，污泥进入所述板框压滤机(9)进行脱水处理，脱水后的污泥集中外运处理;
所述系统采用所述电控系统自动控制。
2.根据权利要求1所述的污水厂尾水深度处理的系统，其特征在于：所述高密度沉淀池(1)分为混凝区、絮凝反应区、澄清区，采用的斜管填料单根长度L=0.75m，横截面为正六边形，边长Φ=80mm，PP材质;所述高密度沉淀池(1)内投加有预定比例聚合氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺，原水经混凝絮凝、沉淀后去除大部分总磷。
3.根据权利要求1所述的污水厂尾水深度处理的系统，其特征在于：所述粉末活性炭膜反应器(2)和所述MBR池(7)内均设置多组浸没式超滤膜组件，膜组件为中空纤维膜，过滤精度0.1μm，膜材质为PVDF，用于支撑所述膜组件的膜架为SUS304不锈钢材质，双向导架;所述粉末活性炭膜反应器(2)内投加预定量的粉末活性炭，并采用风机曝气，吸附污染物及色度物质，并采用浸没式超滤膜组件对炭粉进行截留，进一步降低出水CODcr、色度、悬浮物。
4.根据权利要求1所述的污水厂尾水深度处理的系统，其特征在于：所述树脂吸附罐(3)采用大孔阴离子交换树脂，所述大孔阴离子交换树脂外观形态为球状颗粒，全交换容量>900mol/m3，聚合物骨架为大孔型苯乙烯二乙烯苯共聚物，功能基为季铵Ⅰ型，装载密度为675-720g/l，湿真密度为1.07，最高使用温度为100℃，用于吸附去除污水中的硝酸盐氮;树脂吸附饱和后采用氯化钠溶液再生。
5.根据权利要求1所述的污水厂尾水深度处理的系统，其特征在于：所述反硝化池(6)内含有12000～20000mg/L的活性污泥，并投加有预定量的碳源，进行反硝化脱氮;所述粉末活性炭膜反应器(2)内的一部分炭浆送至所述反硝化池(6)，进一步吸附污染物、提高水质。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的污水厂尾水深度处理的系统，其特征在于：所述系统还配置有反洗水池(10)，用于为所述粉末活性炭膜反应器(2)和所述MBR池(7)提供反洗水源。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的污水厂尾水深度处理的系统，其特征在于：所述系统还配置有加药系统，所述加药系统包括PAC、PAM、粉末活性炭、碳源、氢氧化钠、次氯酸钠、柠檬酸、氯化钠加药系统，PAC、PAM投加于所述高密度沉淀池(1)内，PAM还投加于所述污泥浓缩池(8)中，粉末活性炭投加于所述粉末活性炭膜反应器(2)中，碳源投加于所述反硝化池(6)内，氢氧化钠、次氯酸钠、柠檬酸投加于所述粉末活性炭膜反应器(2)内，用于膜组件的化学清洗，次氯酸钠同时还用于所述清水池(4)的消毒，氯化钠用于所述树脂吸附罐(3)的再生，每个加药系统都设有独立的药箱和加药泵。
8.一种污水厂尾水深度处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：以污水处理厂的一级A或一级B尾水为原水，原水首先送入所述高密度沉淀池(1)，投加PAC、PAM反应后去除悬浮物、总磷，出水自流入所述粉末活性炭膜反应器(2);
步骤2：在所述粉末活性炭膜反应器(2)中投加粉末活性炭，吸附污水中难降解污染物及色度，通过超滤膜组件对炭粉进行截留，透过膜的产水得到净化;
步骤3：将粉末活性炭膜反应器(2)出水送至所述树脂吸附罐(3)，通过大孔脱氮树脂的吸附作用，来去除污水中的硝酸根，出水流入所述清水池(4);
步骤4：采用预定浓度的NaCl溶液对吸附饱和的树脂再生，冲洗后再生废液流入废液收集池(5)，然后进入所述反硝化池(6)，投加一定碳源，并通过活性污泥的作用，在溶解氧小于预设阈值的条件下进行反硝化脱氮，硝酸根被还原为氮气;所述粉末活性炭膜反应器(2)中部分炭浆回流至所述反硝化池(6)，用于进一步吸附污染物，改善污泥沉降性能，出水流入所述MBR池(7)，通过膜组件截留活性污泥和炭粉，所述MBR池(7)出水当总氮小于预设阈值时流入所述清水池(4)，反之则回到所述高密度沉淀池(1);
步骤5：所述清水池内投加预定浓度的次氯酸钠消毒，污水与消毒剂接触时间不少于预设阈值，消毒后可直接排放。
9.根据权利要求1所述的污水厂尾水深度处理的方法，其特征在于：步骤1中所述高密度沉淀池(1)内PAC加药量为100mg/L，PAM加药量为2mg/L，混凝污泥回流量为系统处理水量的2%-5%;步骤2中所述粉末活性炭膜反应器(2)内粉末活性炭的投加量为0-100mg/L，回流到所述反硝化池(6)中的炭浆比例为所述粉末活性炭膜反应器(2)内炭浆总量的1%-10%;所述粉末活性炭膜反应器(2)需定期反洗、化学清洗，反洗频率为每8-20min一次，化学清洗频率为2-3个月一次;步骤3中所述树脂吸附罐(3)内大孔树脂的体积填充率为60-70%(V/V)，所述大孔树脂在与硫酸根同等摩尔浓度下优先吸附硝酸根，同时对废水中黄色腐殖酸类有机物也有5%～30%吸附效率，大孔树脂使用约3个月吸附能力逐渐衰减并达到饱和，需再生处理;步骤4中采用5%-10%浓度的NaCl溶液对吸附饱和的树脂再生，在溶解氧小于0.5mg/L的条件下进行反硝化脱氮，MBR池(7)出水当总氮小于20mg/L时流入所述清水池(4);步骤5中所述清水池内投加2～10mg/L的次氯酸钠消毒，污水与消毒剂接触时间不少于30min，消毒后可直接排放。
10.根据权利要求1所述的污水厂尾水深度处理的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述反硝化池(6)内碳源折算COD用量为反硝化池内硝酸根浓度的4倍;所述反硝化池(6)内投加的活性污泥为在一定盐度下经过成功驯化的活性污泥。
说明书
一种污水厂尾水深度处理的系统及方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种污水处理的系统及方法，具体涉及一种污水厂尾水深度处理的系统及方法。
背景技术
随着城市建设和工业的发展，生活污水和工业废水产生量也在不断地增加。我国绝大部分污水处理厂常规采用生化工艺处理污水，虽然出水可达到一级A或一级B标准，然而尾水中残留的污染物如COD、BOD、SS、氨氮、总氮(TN)、总磷(TP)等微量污染物均对人体健康和周边环境产生较大隐患。为最大限度消除这些污染物质，同时为了响应国家出台的更加严格的污水排放政策，急需在寻求经济最优化的基础上，研究开发相应深度水处理工艺。
目前针对城市污水处理厂的深度处理工艺，去除COD、BOD主要有生化法：湿地、氧化塘，物理过滤法：微滤、超滤、纳滤、反渗透膜法，以物理化学吸附材料为主的活性炭吸附，以及新型产品有机污染物交换大孔树脂吸附;去除TN主要有生化法：反硝化，化学法：氧化还原;物理吸附法：大孔脱氮树脂;去除TP主要有生化法：厌氧-好氧法，物理化学法：混凝沉淀;去除氨氮主要有生化法：接触氧化法、活性污泥法等等。
生化法除磷不稳定，进行反硝化时存在碳源不足脱氮效率低的问题，且必须保证足够长的水力停留时间才能达到去除氨氮的效果，并且考虑到占地因素，生化处理法占地面积较大，因此不适用于现场有严格用地限制的系统;物理过滤法可有效去除SS，但仅依靠超滤工艺又难以降低COD，新增纳滤膜或反渗透膜法则成本较高;活性炭可有效吸附废水中的中小分子有机污染物，能满足去除COD有机物的工艺要求，但大规模使用将会面临再生及处置问题，化学法脱氮存在产生副产物造成二次污染的问题。
对于尾水除磷，最佳的选择是投加PAC或PFS进行混凝沉淀除磷，该技术成熟可靠，并且得到了广泛应用。现阶段正逐渐发展起来的粉末活性炭膜生物反应器，在反应器中集活性炭吸附、生物活性炭、微生物生化降解、曝气增氧、膜分离多种功能为一体，可去除COD、氨氮、有机氮、胶体及悬浮物。
树脂吸附脱氮法技术成熟、脱氮效率高、自动化运行程度高，但吸附饱和的树脂需定期再生，再生废液含有较高浓度的氯离子和硝酸根离子，如不及时处理将对环境造成二次污染。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种污水厂尾水深度处理的系统及方法。
本发明的系统所采用的技术方案是：一种污水厂尾水深度处理的系统，其特征在于：包括高密度沉淀池、粉末活性炭膜反应器、树脂吸附罐、清水池、废液收集池、反硝化池、MBR池、污泥浓缩池、板框压滤机、反洗水池、加药系统、电控系统;
以市政污水处理厂的一级A或一级B尾水为原水，原水送入所述高密度沉淀池，投加一定比例PAC、PAM，经混凝絮凝、沉淀后去除大部分总磷，出水流入所述粉末活性炭膜反应器，所述高密度沉淀池底部污泥一部分回流，一部分进入所述污泥浓缩池，所述粉末活性炭膜反应器内投加一定量的粉末活性炭，并采用风机曝气，吸附污染物及色度物质，并采用浸没式超滤膜组件对炭粉进行截留，进一步降低出水CODcr、色度、悬浮物，出水送入所述树脂吸附罐，采用大孔阴离子交换树脂，通过吸附去除污水中的硝酸盐氮，出水流入所述清水池并投加一定量的次氯酸钠(NaClO)消毒后排放;树脂吸附饱和后采用氯化钠溶液再生，再生废液排入所述废液收集池，再进入所述反硝化池，所述反硝化池内含有12000～20000mg/L的活性污泥，并投加一定量的碳源(为乙酸钠、乙酸、葡萄糖、甲醇的一种或多种)，进行反硝化脱氮，将所述粉末活性炭膜反应器内的一部分炭浆送至所述反硝化池，进一步吸附污染物、提高水质，出水流入所述MBR池，并通过浸没式超滤膜组件拦截污泥及炭粉，实现固液分离，所述MBR池出水如总氮<20mg/L直接并入所述清水池，如总氮>20mg/L则回到所述高密度沉淀池进水处，所述MBR池底部污泥全部排入所述污泥浓缩池，所述污泥浓缩池内投加PAM，经浓缩后上清液回到所述高密度沉淀池，污泥进入所述板框压滤机进行脱水处理，脱水后的污泥集中进行外运处理，所述反洗水池用于为所述粉末活性炭膜反应器和所述MBR池提供反洗水源。整个系统采用自动控制，并设有独立的加药间。
本发明的方法所采用的技术方案是：一种污水厂尾水深度处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：以市政污水处理厂的一级A或一级B尾水为原水，原水首先送入所述高密度沉淀池，投加PAC、PAM反应后去除悬浮物、总磷，出水自流入所述粉末活性炭膜反应器;
步骤2：在所述粉末活性炭膜反应器中投加粉末活性炭，吸附污水中难降解污染物及色度，通过超滤膜组件对炭粉进行截留，透过膜的产水得到净化;
步骤3：将粉末活性炭膜反应器出水送至所述树脂吸附罐，通过大孔脱氮树脂的吸附作用，来去除污水中的硝酸根，出水流入所述清水池;
步骤4：采用5%-10%的NaCl溶液对吸附饱和的树脂再生，冲洗后再生废液流入废液收集池，然后进入所述反硝化池，投加一定碳源，并通过活性污泥的作用，在溶解氧(DO)<0.5mg/L的条件下进行反硝化脱氮，硝酸根被还原为氮气;所述粉末活性炭膜反应器中部分炭浆回流至所述反硝化池，用于进一步吸附污染物，改善污泥沉降性能，出水流入所述MBR池，通过膜组件截留活性污泥和炭粉，所述MBR池出水当总氮(TN)<20mg/L时流入所述清水池，反之则回到所述高密度沉淀池;
步骤5：所述清水池内投加次氯酸钠消毒，污水与消毒剂接触时间不少于30min，投加量为2～10mg/L，消毒后可直接排放。
本发明方法具有以下特点和有益效果：采用“高密度沉淀池”、“粉末活性炭膜反应器”、“大孔脱氮树脂”三者相结合的工艺处理污水厂一级A或一级B尾水，高密度沉淀池通过混凝、絮凝、斜管沉淀可有效去除总磷;粉末活性炭膜反应器通过粉末活性炭的吸附作用可有效降解有机污染物，膜组件的截留作用可去除99%以上的悬浮物和胶体;大孔脱氮树脂通过专性硝酸根树脂来吸附污水中硝酸根离子，其硝酸盐去除效率高、技术成熟、自动化程度高;采用“反硝化”、“粉末活性炭”、“MBR”三者相结合的方式处理树脂再生废液，炭浆回流至反硝化池可进一步吸附污染物，改善污泥沉降性能，MBR可有效截留炭粉和活性污泥，出水TN、SS含量低，避免了二次污染。整套系统水质稳定、出水氮磷含量低、占地面积小、自动化程度高，出水水质可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类(湖库)标准。
