申请日2019.05.25
公开(公告)日2019.07.26
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种黑臭水体旁路处理系统及其处理方法，一种黑臭水体的旁路处理系统，它包括一号提升泵、细格栅、一体化涡轮循环往复污水处理设备、一体化磁混凝处理设备、一号中间水箱、二号提升泵、一体化曝气生物滤池、一体化清水池串联组成的处理工艺及系统，所述的一种黑臭水体的旁路处理系统还包括污泥处理系统、滤池反冲洗系统;所述的反冲洗系统出水及污泥处理系统的脱泥滤液通过二号中间水箱集中收集后再进入一体化涡轮循环往复污水处理设备进行处理。采用本发明方法处理，其出水水质指标可达地表类IV类水及以上标准，可解决高浓度进水水质或低温环境下系统出水难以达标问题，且能解决曝气生物滤池恢复周期长问题;能显著产生经济效益和环境效益，具有重大价值。
权利要求书
1.一种黑臭水体的旁路处理系统，由一号提升泵、细格栅、一体化涡轮循环往复污水处理设备、一体化磁混凝处理设备、一号中间水箱、二号提升泵、一体化曝气生物滤池、一体化清水池串联组成，所述的黑臭水体的旁路处理系统还包括污泥处理系统、滤池反冲洗系统;其特征在于：所述一号提升泵通过污水进水管与细格栅进口相连接，细格栅出口与一体化涡轮循环往复污水处理设备进口连接;所述一体化涡轮循环往复污水处理设备出水口通过污水进水管与一体化磁混凝处理设备进水口连接;所述的一体化磁混凝处理设备出水口通过污水进水管进入一号中间水箱;所述的二号提升泵进、出管口分别与一号中间水箱、一体化曝气生物滤池连接，所述一体化曝气生物滤池出口管接入一体化清水池并外排;所述的反冲洗系统出水及污泥处理系统的脱泥滤液通过二号中间水箱集中收集后再进入一体化涡轮循环往复污水处理设备进行处理。
2.如权利要求1所述的黑臭水体的旁路处理系统，其特征在于：所述的一体化涡轮循环往复污水处理设备还包括有缺氧池、好氧池、沉淀池、悬浮填料、气提泥水回流系统;所述的气提泥水回流系统将沉淀池沉淀的泥水回流至缺氧池进水端，并与细格栅出水一起混合后进入缺氧池;所述的一体化涡轮循环往复污水处理设备处理量为200～1000m3/d;悬浮填料填充比为5～45%;总停留时间为2h～10h，缺氧池与好氧池停留时间比为1:10～1：2。
3.如权利要求2所述的黑臭水体的旁路处理系统，其特征在于：所述的好氧池的悬浮填料呈涡轮往复循环流化运动;所述的好氧池为多级好氧区，所述级数为2～5级;所述的悬浮填料可采用APG填料或MBBR填料;悬浮填料填充比为5～45%。
4.如权利要求1所述的黑臭水体的旁路处理系统，其特征在于：所述的一体化磁混凝处理设备长为9.0～16.0m，高为2.8～3.5m，单台处理量为1000～20000m3/d;所述的一体化磁混凝处理设备包括磁混合单元、磁絮凝单元、磁泥与水分离单元、磁回收循环系统;磁回收循环系统回收的磁进入磁混合池或磁絮凝池，产生的剩余污泥进入污泥脱水系统进行处理。
5.如权利要求4所述的黑臭水体的旁路处理系统，其特征在于：所述一体化磁混凝处理设备可为超磁盘形式的一体化磁混凝处理设备或斜管沉淀磁澄清分离形式的一体化磁混凝处理设备。
6.如权利要求1所述的黑臭水体的旁路处理系统，其特征在于：所述的一体化曝气生物滤池本体还包括配水室、布水系统、承托层、生物滤料层、清水区、出水渠、曝气系统、降水位系统、反冲洗系统;一体化曝气生物滤池为集装箱形的长方体结构，单台处理量为1000～5000m3/d。
7.如权利要求6所述的黑臭水体的旁路处理系统，其特征在于：所述的生物滤料层为黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒。
8.如权利要求6所述的黑臭水体的旁路处理系统，其特征在于：所述的反冲洗系统为采用降水位反冲洗方法的反冲洗系统，反冲洗原水采用清水池内的污水作为反洗原水，反洗出水排入二号中间水箱中。
9.如权利要求1所述的黑臭水体的旁路处理系统，其特征在于：所述的一种黑臭水体的旁路处理系统的处理规模为1000～50000m3/d。
10.如权利要求1所述的黑臭水体的旁路处理系统，其特征在于：所述的一体化涡轮循环往复污水处理设备、一体化磁混凝处理设备、一体化曝气生物滤池的每一种单体处理设备可通过并联方式进行组合，提高处理规模。
11.如权利要求2所述的黑臭水体的旁路处理系统，其特征在于：所述的缺氧池、好氧池、沉淀池可按照分区形式分别设置于不同的一体化涡轮循环往复污水处理设备内，并串联组合使用。
12.一种黑臭水体的旁路处理系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)第一级：将待处理黑臭水体用一号提升泵提升至细格栅进行预处理，拦截并去除水体中的纤维状物质、颗粒状杂物等;
(2)第二级：细格栅处理后的出水流入一体化涡轮循环往复污水处理设备;采用气提泥水回流系统将沉淀区的沉淀泥水提升至缺氧池进水端，与细格栅预处理出水一起混合后进入一体化涡轮循环往复污水处理设备的缺氧池，缺氧池的溶解氧为1.0mg/L以下;缺氧池中的反硝化微生物利用原水中的可降解有机物碳源、气提回流泥水、二号中间水箱出水中的硝态氮进行反硝化，消耗降解部分COD和BOD，并产生碱度;气提泥水回流比为50%～100%;污水进入多级好氧池后，好氧池的悬浮填料和曝气气泡呈涡轮往复循环流化运动，好氧池溶解氧为2.0～4.0mg/L，好氧除碳菌、硝化菌、同步硝化反硝化菌在不同的分级好氧区内的悬浮填料上，呈优势菌群分布，悬浮填料上的好氧异养菌对对剩余COD、BOD进一步降解，同时悬浮填料上生物膜利用硝化作用降解大量氨氮，通过同步硝化反硝化作用去除部分总氮，出水进入沉淀池进行泥水分离，沉淀的泥水则通过气提泥水回流系统回流到缺氧池，部分剩余污泥外排至污泥处理系统进行处理。通过控制反应停留时间和溶解氧参数等，以保证该设备的关键出水效果：去除60%～90%总进水的COD并使出水COD<80mg/L，完成有机氮的氨化作用过程;并去除水体中30%～60%总进水的氨氮并使出水氨氮<20mg/L;
(3)第三级：一体化涡轮循环往复污水处理设备的出水进入一体化磁混凝处理设备，水力停留时间为6～30min，回流磁污泥浓度控制为2g/L～12g/L，去除水体中的大部分总磷(TP)、悬浮物(SS)、胶体及有机污染物，提升水体透明度;以保证该设备的关键出水效果：去除30%～80%总进水的COD并使出水COD<50mg/L，并去除水体中90～95%进水的总磷并使出水TP<0.5mg/L，SS<10mg/L。磁泥与水分离单元、磁回收循环系统处理后的剩余污泥外排至污泥处理系统进行处理;
(4)第四级：经一体化磁混凝处理设备处理后的出水流入一号中间水箱，并经二号提升泵提升至一体化曝气生物滤池进行生物好氧物好氧除碳、硝化、化学除磷处理处理，水力停留时间为40～80min，溶解氧为4.0～6.0mg/L;在好氧的条件下，生物膜中的异养菌将水体中残留的COD去除;黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒表面上附着生物膜中的硝化菌通过硝化作用完成氨氮的去除;黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒在微环境中发生无机磷的化学反应并固化在填料表面，形成磷酸铁或羟基铃酸钙固体，达到同步除磷的目的;经一体化曝气生物滤池处理后，水体中的溶解氧得到大幅提升提升;达标后排放至一体化清水池，清水池内部分出水作为达标水外排，部分出水作为反冲洗原水;以保证该设备的关键出水效果：COD<30mg/L，氨氮<1.0mg/L，TP<0.3mg/L，DO>4mg/L，SS<10mg/L;
(5)一体化曝气生物滤池经运行24～72h后，采用降水位反冲洗法进行反洗，降水位反冲洗方法：降水位、气洗、气水联合反洗、水漂洗时间分别为0.3～1.5min、0.8～2.5min、0.8～2.5min、3.0～9.0min;气洗强度、水漂洗强度依次为12～25L/m2·s、4～6L/m2·s;
(6)降水位反冲洗系统出水及污泥处理系统的脱泥滤液通过二号中间水箱集中收集后再提升至一体化涡轮循环往复污水处理设备进行处理;污泥处理系统处理后的泥饼含水率<80%，泥饼并进行外运处置。
13.如权利要求12所述的黑臭水体的旁路处理系统的处理方法，其特征在于：所述的黑臭水体包括断头浜内污水、泵站内污水、排洪沟溢流前池污水、黑臭水体、初期污染雨水以及河道、湖泊、池塘、景观污染水体。
说明书
一种黑臭水体的旁路处理系统及其处理方法
技术领域
本发明属于水污染治理技术领域，具体涉及一种黑臭水体的旁路处理系统及其处理方法。
背景技术
城市河流出现黑臭和水质不达标现象，已成为我国许多城市共同存在的污染问题，严重影响居民生活、城市形象和生态环境。从处理工艺来看，传统的河道处理系统又包括自然生态型的土地处理系统(特别是人工湿地处理系统)和氧化塘，以及人工强化型的生物接触氧化法、生物滤床等。由于河道污水存在水温、流量和水质随季节变化性较大的特点，已有的处理方法普遍存在处理效果差，运行费用高，抗冲击能力低、不能同步实现脱氮除磷等不足，难以达到理想效果，部分河道治理技术单一，水体无法消除黑臭或达到地表V类水。
当前，冬季治理黑臭水体的水温普遍在15℃以下，而水质浓度普遍高于其他季节，导致了冬季运行难以稳定达标;受制于较高氨氮和COD浓度的水质影响和冬季低温环境影响，当曝气生物滤池的实际进水氨氮浓度高于20～25mg/L或曝气生物滤池的进水COD过高时，反冲洗后滤池的恢复达标时间会有延长，且异养菌会成为优势菌群，抑制氨氮的硝化作用。此外，冬季原水的氨氮浓度高于其它季节，单独采用好氧工艺进行硝化时，可能存在无机碱度浓度不足，影响硝化效率;传统曝气生物滤池的一般除磷效果也较差。由于河道周边堤坝基础抗压强度差、且可有效利用面积小，且由于氨氮的去除停留时间较长，导致建设大型混凝土污水处理厂、活性污泥法或接触氧化法污水处理技术并不适用于河道原位水处理;此外，由于河道原位治理周期性短，一般服务为数年，导致混凝土污水处理构筑物很难普遍适用于河道水治理;同时，设备尺寸的也受到了公路的限高限宽的运输限制范围影响。因此，急需克服因目前黑臭水体的高浓度水质(COD和氨氮)和低温环境影响的水质难以达标关键问题，开发一种新型一种黑臭水体旁路处理系统及其处理方法，以实现水体中COD、氨氮、总磷、溶解氧等污染物稳定达到地表IV类水及以上标准。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种黑臭水体的旁路处理系统及其处理方法，以突破高浓度水质(COD和氨氮)和低温环境影响的水质难以达标的难题，以实现水体中COD、氨氮、总磷、溶解氧等污染物稳定达到地表IV类水及以上标准。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种黑臭水体的旁路处理系统，它包括一号提升泵、细格栅、一体化涡轮循环往复污水处理设备、一体化磁混凝处理设备、一号中间水箱、二号提升泵、一体化曝气生物滤池、一体化清水池串联组成的处理工艺及系统，所述的一种黑臭水体的旁路处理系统还包括污泥处理系统、滤池反冲洗系统;所述一号提升泵通过污水进水管与细格栅进口相连接，细格栅出口与一体化涡轮循环往复污水处理设备进口连接;所述一体化涡轮循环往复污水处理设备出水口通过污水进水管与一体化磁混凝处理设备进水口连接;所述的一体化磁混凝处理设备出水口通过污水进水管进入一号中间水箱;所述的二号提升泵进、出管口分别与一号中间水箱、一体化曝气生物滤池连接，所述一体化曝气生物滤池出口管接入一体化清水池并外排;所述的反冲洗系统出水及污泥处理系统的脱泥滤液通过二号中间水箱集中收集后再进入一体化涡轮循环往复污水处理设备进行处理。
所述的一体化涡轮循环往复污水处理设备还包括有缺氧池、好氧池、沉淀池、悬浮填料、气提泥水回流系统;所述的气提泥水回流系统将沉淀池沉淀的泥水回流至缺氧池进水端，并与细格栅出水一起混合后进入缺氧池;所述的一体化涡轮循环往复污水处理设备处理量为200～1000m3/d;悬浮填料填充比为5～45%;总停留时间为2h～10h，缺氧池与好氧池停留时间比为1:10～1：2。
所述的好氧池的悬浮填料呈涡轮往复循环流化运动;所述的好氧池为多级好氧区，所述级数为2～5级;所述的悬浮填料可采用APG填料或MBBR填料;悬浮填料填充比为5～45%。
所述的一体化磁混凝处理设备长为9.0～16.0m，高为2.8～3.5m，单台处理量为1000～20000m3/d;所述的一体化磁混凝处理设备包括磁混合单元、磁絮凝单元、磁泥与水分离单元、磁回收循环系统;磁回收循环系统回收的磁进入磁混合池或磁絮凝池，产生的剩余污泥进入污泥脱水系统进行处理。
所述的一体化磁混凝处理设备可为超磁盘形式的一体化磁混凝处理设备或斜管沉淀磁澄清分离形式的一体化磁混凝处理设备。
所述的一体化曝气生物滤池本体还包括配水室、布水系统、承托层、生物滤料层、清水区、出水渠、曝气系统、降水位系统、反冲洗系统;一体化曝气生物滤池为集装箱形的长方体结构，单台处理量为1000～5000m3/d。
所述的一体化曝气生物滤池的生物滤料层为黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒。
所述的一体化曝气生物滤池的反冲洗系统采用降水位反冲洗方法，反冲洗原水采用清水池内的污水作为反洗原水，反洗出水排入二号中间水箱中。
所述的一种黑臭水体的旁路处理系统的处理规模为1000～50000m3/d。
所述的一体化涡轮循环往复污水处理设备、一体化磁混凝处理设备、一体化曝气生物滤池的每一种单体处理设备可通过并联方式进行组合，提高处理规模。
所述的一体化涡轮循环往复污水处理设备的缺氧池、好氧池、沉淀池可按照分区形式分别设置于不同的一体化涡轮循环往复污水处理设备内，并串联组合使用。
14、一种黑臭水体的旁路处理系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)第一级：将待处理黑臭水体用一号提升泵提升至细格栅进行预处理，拦截并去除水体中的纤维状物质、颗粒状杂物等;
(2)第二级：细格栅处理后的出水流入一体化涡轮循环往复污水处理设备;采用气提泥水回流系统将沉淀区的沉淀泥水提升至缺氧池进水端，与细格栅预处理出水一起混合后进入一体化涡轮循环往复污水处理设备的缺氧池，缺氧池的溶解氧为1.0mg/L以下;缺氧池中的反硝化微生物利用原水中的可降解有机物碳源、气提回流泥水、二号中间水箱出水中的硝态氮进行反硝化，消耗降解部分COD和BOD，并产生碱度;气提泥水回流比为50%～100%;污水进入多级好氧池后，好氧池的悬浮填料和曝气气泡呈涡轮往复循环流化运动，好氧池溶解氧为2.0～4.0mg/L，好氧除碳菌、硝化菌、同步硝化反硝化菌在不同的分级好氧区内的悬浮填料上，呈优势菌群分布，悬浮填料上的好氧异养菌对对剩余COD、BOD进一步降解，同时悬浮填料上生物膜利用硝化作用降解大量氨氮，通过同步硝化反硝化作用去除部分总氮，出水进入沉淀池进行泥水分离，沉淀的泥水则通过气提泥水回流系统回流到缺氧池，部分剩余污泥外排至污泥处理系统进行处理。通过控制反应停留时间和溶解氧参数等，以保证该设备的关键出水效果：去除60%～90%总进水的COD并使出水COD<80mg/L，完成有机氮的氨化作用过程;并去除水体中30%～60%总进水的氨氮并使出水氨氮<20mg/L。
(3)第三级：一体化涡轮循环往复污水处理设备的出水进入一体化磁混凝处理设备，水力停留时间为6～30min，回流磁污泥浓度控制为2g/L～12g/L，去除水体中的大部分总磷(TP)、悬浮物(SS)、胶体及有机污染物，提升水体透明度;以保证该设备的关键出水效果：去除30%～80%总进水的COD并使出水COD<50mg/L，并去除水体中90～95%进水的总磷并使出水TP<0.5mg/L，SS<10mg/L。磁泥与水分离单元、磁回收循环系统处理后的剩余污泥外排至污泥处理系统进行处理。
(4)第四级：经一体化磁混凝处理设备处理后的出水流入一号中间水箱，并经二号提升泵提升至一体化曝气生物滤池进行生物好氧物好氧除碳、硝化、化学除磷处理处理，水力停留时间为40～80min，溶解氧为4.0～6.0mg/L;在好氧的条件下，生物膜中的异养菌将水体中残留的COD去除;黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒表面上附着生物膜中的硝化菌通过硝化作用完成氨氮的去除;黄铁矿基生物滤料或弱碱基陶粒在微环境中发生无机磷的化学反应并固化在填料表面，形成磷酸铁或羟基铃酸钙固体，达到同步除磷的目的;经一体化曝气生物滤池处理后，水体中的溶解氧得到大幅提升提升;达标后排放至一体化清水池，清水池内部分出水作为达标水外排，部分出水作为反冲洗原水;以保证该设备的关键出水效果：COD<30mg/L，氨氮<1.0mg/L，TP<0.3mg/L，DO>4mg/L，SS<10mg/L。
(5)一体化曝气生物滤池经运行24～72h后，采用降水位反冲洗法进行反洗，降水位反冲洗方法：降水位、气洗、气水联合反洗、水漂洗时间分别为0.3～1.5min、0.8～2.5min、0.8～2.5min、3.0～9.0min;气洗强度、水漂洗强度依次为12～25L/m2·s、4～6L/m2·s。
(6)降水位反冲洗系统出水及污泥处理系统的脱泥滤液通过二号中间水箱集中收集后再提升至一体化涡轮循环往复污水处理设备进行处理;污泥处理系统处理后的泥饼含水率<80%，泥饼并进行外运处置。
所述的黑臭水体包括断头浜内污水、泵站内污水、排洪沟溢流前池污水、黑臭水体、初期污染雨水以及河道、湖泊、池塘、景观污染水体。（发明人郑俊;张德伟）
