申请日2017.04.14
公开(公告)日2017.07.25
IPC分类号C02F3/30; C02F9/14
摘要
本发明公开了一种能量高效利用的污水处理方法，包括如下步骤：40℃～60℃的污水依次通过厌氧反应器、好氧反应器、后续处理反应器(沉淀、杀菌等)，厌氧反应器反应温度在40℃～60℃，好氧反应器反应温度在30℃～50℃，使污水达标排放。本发明公开的工艺适应性强、应用范围广，可以通过对现有的低品位能源进行梯级回收利用，提高能源的整体利用效率;同时由于提高了污水处理系统的反应温度，可以有效提高污水中COD去除效率以及氮磷脱除效果，减少污水处理系统占地面积。
权利要求书
1.一种能量高效利用的污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：40℃～60℃的污水依次通过厌氧反应器、好氧反应器和后续处理反应器，厌氧反应器反应温度在40℃～60℃，好氧反应器反应温度在30℃～50℃。
2.根据权利要求1所述的能量高效利用的污水处理方法，其特征在于：所述的厌氧反应器和所述的好氧反应器均为流化床反应器。
3.根据权利要求1或2所述所述的能量高效利用的污水处理方法，其特征在于，所述的厌氧反应器中的耐高温污水处理用细菌以固定化生物膜的形式负载在流化床床料上。
4.根据权利要求1或2所述所述的能量高效利用的污水处理方法，其特征在于，所述的好氧反应器中的耐高温污水处理用细菌以固定化生物膜的形式负载在流化床床料上。
5.根据权利要求1所述的能量高效利用的污水处理方法，其特征在于：污水通过加热使其温度达到40℃～60℃。
6.根据权利要求5所述的能量高效利用的污水处理方法，其特征在于：污水通过加热使其温度达到55℃～60℃。
7.根据权利要求5或6所述的能量高效利用的污水处理方法，其特征在于：污水的加热热源为太阳能或污水处理过程中的余热。
8.根据权利要求1或5所述的能量高效利用的污水处理方法，其特征在于：所述的厌氧反应器与好氧反应器之间至少设置有一个用于调节厌氧反应器或好氧反应器中水温的换热装置，所述的好氧反应器与后续处理器之间至少设置有一个用于调节好氧反应器或后续处理反应器中水温的换热装置。
9.根据权利要求1或5所述的利用污泥制备污泥碳基材料的方法，其特征在于：所述的厌氧反应器上设置有用于调节厌氧反应器中水温的换热装置，所述的好氧反应器上设置有用于调节好氧反应器中水温的换热装置，所述的后续处理反应器上设置有用于调节后续处理反应器中水温的换热装置。
说明书
一种能量高效利用的污水处理方法
技术领域：
本发明属于废弃物处理及资源化利用技术领域，具体涉及一种能量高效利用的污水处理方法。
背景技术：
由于废水中可能含有能致病的微生物、能促进水生植物生长的营养物质以及可能致病的其它有毒化合物，为了保护人类的健康，废水在重新利用或直接排入环境之前必须经过适当的处理。在生物膜法处理废水的工艺中，流化床生物膜污水处理技术将生物技术、化工技术和水处理技术有机结合并应用于废水处理。生物流化床处理污水的研究和应用始于20世纪70年代的美国环保署。生物流化床反应器具有大的比表面积、微生物浓度高、容积负荷率和污泥负荷率高、传质快、耐冲击负荷能力强、净化能力强等特点。
中国专利ZL200580005561.X公开了一种同时去除碳、氮和磷的液固循环流化床污水处理系统，该系统将固定膜生物流化床技术和生物营养物去除工艺整和到一个液固循环流化床中，可达到了同时去除碳氮磷的目的。液固循环流化床生物营养物去除系统含有两个流化床，分别以缺氧/厌氧和好氧过程运行，通过缺氧/厌氧床和好氧床之间的连续固液再循环，完成同步硝化/反硝化并去除碳底物、营养物和磷。中国专利ZL200880113568.7公开了一种同时去除碳、氮和磷的液-固流化床污水处理系统，该发明在双液-固流化床(LSFB)中结合固定膜生物流化床技术和生物营养素脱除，以非常有效的方式实现了有机碳、氮和磷的同时消除，空间要求非常紧凑。BNR-LSFB具有两个流化床，按缺氧/厌氧和需氧过程运行，以实现同时硝化和脱硝，并脱除含碳基底、营养素和磷，通过缺氧/厌氧床和需氧床进行连续的液体和固体再循环。
采用流化床技术结合固定化膜技术的生物耗氧量容积负荷要比活性污泥法高10多倍，同时极大的提高了生物膜与污水之间的传质效率，其装置规模比其它生物法小得多，投资费用、占地面积相应减少，成为较理想的效率高、成本低和装置小型化的废水处理装置。但污水处理过程中微生物反应速率较慢，上述流化床反应器的反应温度均为室温，通常在5～30℃之间，与常规污水出发方法的处理温度相同。在上述操作条件下，污水处理过程中微生物反应过程成为流化床污水处理过程中的污水处理速度限制步骤。
上述专利均未涉及在污水流化床处理过程中，使厌氧-好氧过程处于明显高于室温的反应温度从而提高污水处理效率。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种能量高效利用的污水处理方法，其利用污水处理过程中的余热、太阳能或其他低品位热能来提高流化床污水处理温度，从而加快污水处理过程中微生物反应速度，提升污水流化床处理过程中的容积效率的方法，解决了现有技术中存在的问题。
本发明的目的是提供一种能量高效利用的污水处理方法，包括如下步骤：40℃～60℃的污水依次通过厌氧反应器、好氧反应器和后续处理反应器，使污水达标排放，厌氧反应器反应温度在40℃～60℃，好氧反应器反应温度在30℃～50℃。本发明用于楼宇污水、餐厅废水以及其他少量的特种污水的小型分散式处理。后续处理反应器包括对污水的沉淀和杀菌等处理的反应器。
待处理污水的温度为40℃～60℃，其高于常规污水处理的温度，好氧反应器/厌氧反应器内采用耐热细菌，提高生化反应速度。经本发明人发现，在一定温度范围内，通常污水处理温度每升高10℃，COD去除效率提高1倍，同时高温氮磷脱除效果更好，相对于常规的室温反应器，在本发明的反应条件下，COD去除效率可以提高3～8倍。
优选地，所述的厌氧反应器和所述的好氧反应器均为流化床反应器。在生物流化床反应器中，载体处于流化状态，增加污水与生长于载体上的生物膜接触面积，使污水与生物膜充分接触、混合和碰撞，增大传质面积，提高传质速率，强化传质过程。
厌氧反应器和好氧反应器中的耐高温污水处理用细菌以固定化生物膜的形式负载在流化床床料上。通过将耐高温细菌以固定化生物膜的形式负载在流化床床料上，在污水流化床处理过程中，耐高温细菌可以相对稳定的停留在厌氧反应器、好氧反应器内，从而为厌氧反应器、好氧反应器内的耐高温细菌提供相对稳定的生长环境(适宜的温度、DO等)。此外载体上老化的生物膜在气流/水流的冲刷作用下将自动脱落，有效保证了生物膜的活性。
优选地，污水通过加热使其温度达到40℃～60℃。优选将污水加热至55℃～60℃。
优选地，污水的加热热源为太阳能或污水处理过程中的余热。加热热源可以是余热、太阳能或者其他燃料产生的热量。本发明所处理的污水包括楼宇污水、餐厅废水以及其他少量的特种污水，上述应用场景中通常存在大量如：空调主机、水泵、风机等电器产生的余热或有丰富的太阳能可以利用，在必要时也可以采用其他低品位燃料作为热源对污水进行加热。因此污水的加热热源并不局限于本发明提供的污水处理过程中的余热或太阳能。
优选地，所述的厌氧反应器与好氧反应器之间至少设置有一个用于调节厌氧反应器或好氧反应器中水温的换热装置，所述的好氧反应器与后续处理器之间至少设置有一个用于调节好氧反应器或后续处理反应器中水温的换热装置。通过换热装置可以将厌氧反应器、好氧反应器、或者后续处理反应器控制在合适的反应温度，为耐高温细菌生长提供条件。
优选地，所述的厌氧反应器上设置有用于调节厌氧反应器中水温的换热装置，所述的好氧反应器上设置有用于调节好氧反应器中水温的换热装置，所述的后续处理反应器上设置有用于调节后续处理反应器中水温的换热装置。在厌氧反应器、好氧反应器和后续处理反应器上设置换热装置可以对反应器余热进行回收利用。
本发明的有益效果是：本发明公开的工艺适应性强、应用范围广，可以通过对现有的低品位能源进行梯级回收利用，提高能源的整体利用效率;与传统的槽式污水处理相比，通过流化床技术解决限制传统污水处理技术处理效率的污染物与污水处理菌群之间的传质混合过程，通常传质效率可提高10倍以上;通过提高污水处理温度提高限制流化床污水处理技术处理效率的生化反应速率问题，通常生化反应速度可提高5～10倍。可以有效提高污水中COD去除效率以及氮磷脱除效果，减少污水处理系统占地面积。