申请日2017.12.29
公开(公告)日2018.05.08
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种深度废水处理系统。具体的，本发明提出了一种污水处理系统，包括：进水箱;臭氧流化床处理单元，所述臭氧流化床处理单元与所述进水箱相连;以及生物膜组合处理单元，所述生物膜组合处理单元与所述进水箱以及所述臭氧流化床处理单元相连。由此，该污水处理系统不仅构造简单紧凑，占地面积小，污泥膨胀率低，传质效率高，出水更加优质稳定，还能减小膜污染，降低能耗和污水处理成本，并且该污水处理系统可根据来水水质灵活选择污水处理单元，操作方便，适用性强。
权利要求书
1.一种污水处理系统，其特征在于，包括：
进水箱;
臭氧流化床处理单元，所述臭氧流化床处理单元与所述进水箱相连，且包括：
第一壳体;
陶瓷膜组件，所述陶瓷膜组件垂直设置在所述第一壳体中，所述陶瓷膜组件包括一个或多个陶瓷膜，所述陶瓷膜组件与所述第一壳体的侧壁、顶面以及底面之间，均预留有互相连通的水流通道;
第一进水口，所述第一进水口设置在所述第一壳体的上部，并被配置为可通过所述陶瓷膜组件与所述第一壳体的侧壁之间的所述水流通道，将污水供给至所述陶瓷膜组件中;
第一出水口，所述第一出水口设置在所述第一壳体的上部，且与所述第一进水口相对设置;以及第一曝气口，所述第一曝气口设置在所述第一壳体的底部;以及
生物膜组合处理单元，所述生物膜组合处理单元包括：
第二壳体，所述第二壳体中设置有隔板，所述隔板在所述第二壳体中限定出生物反应空间以及膜过滤空间，所述隔板的底部具有第一水流通孔，所述第二壳体靠近所述生物反应空间的一侧设置有第二进水口，所述第二进水口分别与所述进水箱以及所述第一出水口相连，所述第二壳体靠近所述膜过滤空间一侧的顶部设置有第二出水口;
生物载体填料，所述生物载体填料设置在所述生物反应空间中，且所述生物反应空间的底部，设置有第二曝气口;
膜组件，所述膜组件垂直设置在所述膜过滤空间中，且所述膜过滤空间的底部，设置有膜过滤曝气口。
2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述臭氧流化床处理单元进一步包括：
所述陶瓷膜组件进一步包括膜组件壳体，所述膜组件壳体具有4个侧壁，所述4个侧壁与所述第一壳体的侧壁之间，均预留有水流通道。
3.根据权利要求1所述的污水 处理系统，其特征在于，所述臭氧流化床处理单元进一步包括：
所述陶瓷膜组件进一步包括：设置在多个所述陶瓷膜之间的隔流板。
4.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述生物膜组合处理单元中，所述隔板的顶部设置有第二水流通孔。
5.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述生物膜组合处理单元中，所述生物反应空间中具有第一隔板，所述第一隔板垂直设置在所述生物反应空间中，所述第一隔板的顶部与所述第二壳体之间、或者所述第一隔板的底部与所述第二壳体之间均预留有水流通路，所述第二壳体、所述第一隔板以及所述隔板之间，限定出依次排列的升流区以及降流区;
任选地，所述升流区的体积小于所述降流区的体积;
任选地，包括多个平行排列的所述第一隔板。
6.根据权利要求5所述的污水处理系统，其特征在于，所述生物膜组合处理单元中，进一步包括：
多个所述第二曝气口，所述第二曝气口位于所述升流区以及所述降流区至少之一的底部。
7.根据权利要求5所述的污水处理系统，其特征在于，所述生物膜组合处理单元中，进一步包括：
多个辅助第一进水口，多个所述辅助第一进水口设置在所述生物反应空间的顶部且位于所述降流区中;
任选地，所述第一隔板与所述第二壳体之间的水流通路被设置为可关闭。
8.根据权利要求5所述的污水处理系统，其特征在于，所述生物膜组合处理单元中，进一步包括：
回流出水口，所述回流出水口设置在靠近所述膜过滤空间的所述降流区的底部;以及
回流进水口，所述回流进水口设置在靠近所述第二进水口的所述升流区的底部，且所述回流出水口以及所述回流进水口之间通过水流管路相连。
9.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，进一步包括：
至少一个臭氧填充柱，所述臭氧填充柱的进水端与所述进水箱相连，所述臭氧填充柱的出水端分别与所述臭氧流化床处理单元以及所述生物膜组合处理单元相连。
10.一种利用权利要求1-9任一项所述的污水处理系统进行污水处理的方法，其特征在于，包括：利用所述臭氧流化床处理单元以及所述生物膜组合单元，对所述污水进行臭氧流化床催化氧化处理以及生物膜组合降解处理的至少之一，
其中，所述臭氧流化床催化氧化处理包括：将污水从第一进水口供给至臭氧流化床处理单元中，以便所述污水在所述第一壳体中经陶瓷膜组件进行过滤处理，并通过陶瓷膜组件与所述第一壳体的侧壁、顶面以及底面之间的水流通道形成环流，由第一出水口流出所述臭氧流化床处理单元;
所述生物膜组合降解处理包括：将所述污水由所述第二进水口供给至生物膜组合处理单元中，并利用第二曝气口对所述生物反应空间进行曝气，以便生物载体填料中的微生物，在生物反应空间与所述污水发生反应，并从隔板底部的第一水流通孔供给至膜过滤空间，在膜过滤曝气口曝气的条件下，从位于所述膜过滤空间顶部的第二出水口排出。
11.根据权利要求10所述的污水处理方法，其特征在于，所述臭氧流化床催化氧化处理进一步包括：
向所述第一壳体内加入第一催化剂，从第一曝气口曝臭氧以及空气，使污水以及所述第一催化剂从所述陶瓷膜组件的底部上升，并从所述陶瓷膜组件和所述第一壳体的顶面之间的水流通道，流至所述陶瓷膜组件和所述第一壳体的侧壁之间的水流通道并下降，在曝气条件下上升，以便形成所述环流。
12.根据权利要求10所述的污水处理方法，其特征在于，所述生物膜组合降解处理进一步包括以下步骤的至少之一：
打开所述隔板顶部的第二水流通孔，以便所述膜过滤空间中的污水，回流至生物反应空间;
将进水箱中的污水由多个辅助第一进水口中的一个，供给至降流区中，并关闭沿着污水流通的方向，设置在与所述进水箱相连的所述辅助第一进水口之前的第一隔板的顶部与所述第二壳体之间的水流通路;
打开回流出水口，将经过靠近所述膜过滤空间的降流区的污水，通过所述回流进水口供给至靠近所述第一进水口的所述升流区。
13.根据权利要求10所述的污水处理方法，其特征在于，所述生物膜组合降解处理进一步包括：
多个所述升流区以及多个所述降流区中的每一个的底部，均设置有所述第二曝气口，所述方法进一步包括：
根据污水的来水水质，控制多个所述第二曝气口的开关，以便控制多个所述升流区以及多个所述降流区中的每一个的处理环境。
14.根据权利要求10所述的污水处理方法，其特征在于，进一步包括：
根据污水的来水水质，将进水箱中的污水，供给至臭氧填充柱中;或
将进水箱中的污水，供给至所述臭氧催化氧化单元中。
说明书
深度废水处理系统以及污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体地，涉及一种深度废水处理系统，更具体地，涉及污水处理系统以及污水处理方法。
背景技术
随着人口规模的不断扩大和社会经济的持续发展，城市生活污水以及工业污水的排放量也随之增长，污水处理负荷持续加重，这对污水处理水平的要求也越来越高。微生物可以去除污水中溶解性和胶体状态的可生化有机物以及磷素、氮素等，具有高效率、低能耗、低成本、操作简单以及反应条件温和等优点。臭氧催化氧化法利用臭氧分解产生的羟基自由基(·OH)可以氧化分解污水中的难降解有机物，具有氧化能力强、选择性弱、不产生二次污染等优势，是一种有效的污水深度处理技术。
然而，目前的污水处理系统以及污水处理方法仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
发明人发现，目前的污水处理系统，普遍存在出水水质不佳，出水中仍然残留有难降解的有机污染物，并且污水处理成本比较高的问题。发明人经过深入研究发现，这是由目前的臭氧催化氧化反应器、微生物反应器、污水处理系统以及处理工艺均存在缺陷导致的。
一方面，目前的臭氧催化氧化反应器，由于臭氧、污水和臭氧催化剂(即气液固三相)的接触不够充分，造成了催化氧化效率较低、成本较高等问题。例如，传统的臭氧填充床反应器，臭氧、污水和催化剂的接触方式比较单一，一般只通过同向流或者异向流的方式接触反应，臭氧、污水和催化剂之间接触不够充分，从而限制了臭氧与污水中有机物的传质过程，导致催化氧化效能整体偏低，难以进一步降低污水的COD值，并且造成臭氧利用率低，污水处理成本较高的问题。
另一方面，目前利用微生物处理污水的方法中，生物膜法虽然具有耐冲击负荷、占地面积小、污泥膨胀率低等优点，反应器内游离微生物也较少，然而在实际运行中，微生物群容易从生物载体填料表面脱落，使得出水澄清度降低，出水水质不稳定。膜生物反应器(MBR)作为一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，具有出水优质稳定、剩余污泥量少、占地面积小等优点，然而传统的MBR中污泥浓度较高，游离微生物的存在容易形成膜污染，导致出水压力与运行成本的增加。
又一方面，目前包含多个处理单元的污水处理系统以及处理工艺也存在一些缺陷。目前的污水处理系统，为了充分降解污水中的有机物，一般会将多个污水处理单元结合使用，例如，污水处理系统可以包括臭氧催化氧化处理单元以及微生物处理单元等。目前的污水处理系统，多个处理单元之间的连接方式是单向并且固定的，即污水在各个处理单元中的流动方向以及流动路径是固定的。例如，将污水由进水箱供给到第一处理单元中，然后依次经过第二处理单元、第三处理单元等，最后由净水箱收集依次经过全部处理单元处理的净水。因此，该污水处理系统不能根据来水的水质以及污水处理情况，灵活选择合适的污水处理单元以及污水流动路径，从而导致该污水处理系统的适用范围受限，并且会导致污水处理效果不佳以及浪费污水处理成本。
有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种污水处理系统。根据本发明的实施例，所述污水处理系统包括：进水箱;臭氧流化床处理单元，所述臭氧流化床处理单元与所述进水箱相连，且包括：第一壳体;陶瓷膜组件，所述陶瓷膜组件垂直设置在所述第一壳体中，所述陶瓷膜组件包括一个或多个陶瓷膜，所述陶瓷膜组件与所述第一壳体的侧壁、顶面以及底面之间，均预留有互相连通的水流通道;第一进水口，所述第一进水口设置在所述第一壳体的上部，并被配置为可通过所述陶瓷膜组件与所述第一壳体的侧壁之间的所述水流通道，将污水供给至所述陶瓷膜组件中;第一出水口，所述第一出水口设置在所述第一壳体的上部，且与所述第一进水口相对设置;以及第一曝气口，所述第一曝气口设置在所述第一壳体的底部;以及生物膜组合处理单元，所述生物膜组合处理单元包括：第二壳体，所述第二壳体中设置有隔板，所述隔板在所述第二壳体中限定出生物反应空间以及膜过滤空间，所述隔板的底部具有第一水流通孔，所述第二壳体靠近所述生物反应空间的一侧设置有第二进水口，所述第二进水口分别与所述进水箱以及所述第一出水口相连，所述第二壳体靠近所述膜过滤空间一侧的顶部设置有第二出水口;生物载体填料，所述生物载体填料设置在所述生物反应空间中，且所述生物反应空间的底部，设置有第二曝气口;膜组件，所述膜组件垂直设置在所述膜过滤空间中，且所述膜过滤空间的底部，设置有膜过滤曝气口。由此，该污水处理系统不仅构造简单紧凑，占地面积小，污泥膨胀率低，传质效率高，出水更加优质稳定，还能减小膜污染，降低能耗和污水处理成本，并且该污水处理系统可根据来水水质灵活选择污水处理单元，操作方便，适用性强。
根据本发明的实施例，所述臭氧流化床处理单元进一步包括：所述陶瓷膜组件进一步包括膜组件壳体，所述膜组件壳体具有4个侧壁，所述4个侧壁与所述第一壳体的侧壁之间，均预留有水流通道。由此，所述膜组件壳体可以进一步支撑和固定所述陶瓷膜，并且污水可在所述膜组件壳体与所述水流通道之间四面环流流动，进一步加强了传质，提高了该臭氧流化床处理单元内的传质速率。
根据本发明的实施例，所述臭氧流化床处理单元进一步包括：所述陶瓷膜组件进一步包括：设置在多个所述陶瓷膜之间的隔流板。由此，所述隔流板可在陶瓷膜之间限定出多个流道，进一步加强了传质，提高了该臭氧流化床处理单元内的传质速率，使出水更加优质稳定。
根据本发明的实施例，所述生物膜组合处理单元中，所述隔板的顶部设置有第二水流通孔。由此，经过所述膜过滤空间的污水可以翻越所述隔板，并从所述第二水流通孔流至所述生物反应空间中，再通过所述隔板底部的所述第一水流通孔回流至所述膜过滤空间中，形成内循环流动。该过程中，污水从膜过滤空间底部向上流动，可以冲刷清洗膜组件表面，减小膜污染，并且，该内循环流动能将从生物载体填料表面脱落，并通过第一水流通孔进入膜过滤空间中的游离微生物，回流至所述生物反应空间中并重新固定，由此，减少了膜过滤空间中的游离微生物，进一步减小了膜污染，降低了出水压力和运行成本。
根据本发明的实施例，所述生物膜组合处理单元中，所述生物反应空间中具有第一隔板，所述第一隔板垂直设置在所述生物反应空间中，所述第一隔板的顶部与所述第二壳体之间、或者所述第一隔板的底部与所述第二壳体之间均预留有水流通路，所述第二壳体、所述第一隔板以及所述隔板之间，限定出依次排列的升流区以及降流区。由此，污水可在所述生物反应空间内折流式流动，增大了污水与生物载体填料的接触面积，从而提高了污水处理效率。
根据本发明的实施例，所述生物膜组件处理单元进一步包括多个平行排列的所述第一隔板。由此，所述生物反应空间内包括多个依次排列的升流区以及降流区，污水可在所述多个依次排列的升流区以及降流区内折流式流动，进一步增大了污水与生物载体填料的接触面积，进一步提高了污水处理效率。
根据本发明的实施例，所述升流区的体积小于所述降流区的体积。由此，污水在所述降流区的流动速度比较慢，有利于在降流区形成厌氧或缺氧环境，以便微生物对污水进行厌氧或缺氧处理，进一步提高了污水处理效率。
根据本发明的实施例，所述生物膜组合处理单元中，进一步包括：多个第二曝气口，所述第二曝气口位于所述升流区以及所述降流区至少之一的底部。由此，通过控制所述多个第二曝气口的打开和关闭，可以简便地调节所述升流区以及降流区中的溶解氧含量，有利于根据需要在所述升流区和/或降流区中形成好氧、缺氧以及厌氧环境，以便微生物对污水进行好氧、缺氧或者厌氧处理，进一步提高了出水水质，并且曝气产生的气水升力还有助于升流区中的污水向上流动。
根据本发明的实施例，所述生物膜组合处理单元中，进一步包括：多个辅助第一进水口，所述辅助第一进水口设置在所述生物反应空间的顶部且位于所述降流区中。由此，有利于灵活调节进水位置以及水力停留时间，从而可以根据所处理的污水水质选择合适的生物反应空间的体积，有助于降低处理成本。
根据本发明的实施例，所述第一隔板与所述第二壳体之间的水流通路被设置为可关闭。由此，可以简便地根据需要控制污水在所述生物反应空间内的流动路径。
根据本发明的实施例，所述生物膜组合处理单元中，进一步包括：回流出水口，所述回流出水口设置在靠近所述膜过滤空间的所述降流区的底部;以及回流进水口，所述回流进水口设置在靠近所述第一进水口的所述升流区的底部，且所述回流出水口以及所述回流进水口之间通过水流管路相连。由此，可以根据所处理的污水水质，简便地使所述污水在所述生物反应空间内循环处理，进一步提高了出水水质。
根据本发明的实施例，所述污水处理系统进一步包括：至少一个臭氧填充柱，所述臭氧填充柱的进水端与所述进水箱相连，所述臭氧填充柱的出水端分别与所述臭氧流化床处理单元以及所述生物膜组合处理单元相连。由此，可以进一步对污水中的有机物进行臭氧氧化处理，进一步提升出水水质。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种利用前面所述的污水处理系统进行污水处理的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：利用所述臭氧流化床处理单元以及所述生物膜组合单元，对所述污水进行臭氧流化床催化氧化处理以及生物膜组合降解处理的至少之一，其中，所述臭氧流化床催化氧化处理包括：将污水从第一进水口供给至臭氧流化床处理单元中，以便所述污水在所述第一壳体中经陶瓷膜组件进行过滤处理，并通过陶瓷膜组件与所述第一壳体的侧壁、顶面以及底面之间的水流通道形成环流，由第一出水口流出所述臭氧流化床处理单元;所述生物膜组合降解处理包括：将所述污水由所述第二第一进水口供给至生物膜组合处理单元中，并利用第二曝气口对所述生物反应空间进行曝气，以便生物载体填料中的微生物，在生物反应空间与所述污水发生反应，并从隔板底部的第一水流通孔供给至膜过滤空间，在膜过滤曝气口曝气的条件下，从位于所述膜过滤空间顶部的第二出水口排出。由此，可以简便地对污水进行臭氧催化氧化处理和/或生物膜组合降解处理，加强了传质，提高了该臭氧流化床处理单元内的传质速率，并且使出水水质更加优质稳定，可减小膜污染，降低出水压力和运行成本，并且该污水处理方法可根据来水水质灵活选择污水处理单元，操作方便，适用性强。
根据本发明的实施例，所述臭氧流化床催化氧化处理进一步包括：向所述第一壳体内加入第一催化剂，从第一曝气口曝臭氧以及空气，使污水以及所述第一催化剂从所述陶瓷膜组件的底部上升，并从所述陶瓷膜组件和所述第一壳体的顶面之间的水流通道，流至所述陶瓷膜组件和所述第一壳体的侧壁之间的水流通道并下降，在曝气条件下上升，以便形成所述环流。由此，促进了污水中有机物的臭氧催化氧化分解，提高了反应速率，提升了出水水质。
根据本发明的实施例，所述生物膜组合降解处理进一步包括：打开所述隔板顶部的第二水流通孔，以便所述膜过滤空间中的污水，回流至生物反应空间。污水可进一步从隔板底部的第一水流通孔回流至膜过滤空间，使污水内循环流动。由此，污水可以冲刷清洗膜组件表面，减小膜污染，并且，该内循环流动能将从生物载体填料表面脱落，并通过第一水流通孔进入膜过滤空间中的游离微生物，回流至所述生物反应空间中并重新固定，由此，减少了膜过滤空间中的游离微生物，进一步减小了膜污染，降低了出水压力和运行成本。
根据本发明的实施例，所述生物膜组合降解处理进一步包括：将进水箱中的污水由多个辅助第一进水口中的一个，供给至降流区中，并关闭沿着污水流通的方向，设置在与所述进水箱相连的所述辅助第一进水口之前的第一隔板的顶部与所述第二壳体之间的水流通路。由此，可以简便地调节进水位置以及水力停留时间，可以根据所处理的污水水质选择合适的生物反应空间的体积，有助于降低处理成本。
根据本发明的实施例，所述生物膜组合降解处理进一步包括：打开回流出水口，将经过靠近所述膜过滤空间的降流区的污水，通过所述回流进水口供给至靠近所述第一进水口的所述升流区。由此，可以根据所处理的污水水质，简便地使所述污水在所述生物反应空间内循环处理，进一步提高了出水水质。
根据本发明的实施例，所述生物膜组合降解处理进一步包括：多个所述升流区以及多个所述降流区中的每一个的底部，均设置有所述第二曝气口，所述方法进一步包括：根据污水的来水水质，控制多个所述第二曝气口的开关，以便控制多个所述升流区以及多个所述降流区中的每一个的处理环境。由此，可以根据来水水质灵活地选择污水处理环境为好氧、厌氧和/或缺氧，进一步提升出水水质。
根据本发明的实施例，所述污水处理方法进一步包括：根据污水的来水水质，将进水箱中的污水，供给至臭氧填充柱中;或将进水箱中的污水，供给至所述臭氧催化氧化单元中。由此，可以进一步提升出水水质。
