申请日2016.01.19
公开(公告)日2016.04.06
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了污水处理系统及其用途。其中，污水处理系统包括：吸附装置，所述吸附装置内限定出吸附处理空间;分离装置，所述分离装置是由微滤膜构成的;以及储水容器。该污水处理系统，将具有活性污泥形成的吸附装置与由微滤膜构成的分离装置相结合，对污水进行净化处理，可以快速吸附分离污水中的有机碳源，资源回收率高，能耗小。
权利要求书
1.一种污水处理系统，其特征在于，包括：
吸附装置，所述吸附装置内限定出吸附处理空间，所述吸附处理空间自上而下设置有反应段和污泥浓缩段，所述反应段设置有底部污水进口、底部浓水进口和顶部第一出口，所述反应段是由活性污泥构成的;
分离装置，所述分离装置具有浓水出口、第一进口、第二进口和第一出水出口，所述浓水出口与所述吸附装置的所述底部浓水进口相连，所述第一进口与所述吸附装置的所述顶部第一出口相连，所述分离装置是由微滤膜构成的;以及
储水容器，所述储水容器具有第一出水进口和第二出水出口，所述第一出水进口与所述分离装置的所述第一出水出口相连，所述第二出水出口与所述分离装置的所述第二进口相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应段与所述污泥浓缩段的体积比为(4-6)：1，优选地，为5：1。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应段的体积为20L，所述污泥浓缩段的体积为4.16L。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微滤膜是中空纤维膜。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述微滤膜为聚偏氟乙烯膜。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述微滤膜的膜孔孔径为0.1微米，所述微滤膜的膜通量为12L/m2·h-24L/m2·h。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括：
反洗水泵，所述反洗水泵与所述分离装置相连，用于对所述分离装置进行反冲洗。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，进一步包括：
空气压缩机，所述空气压缩机与所述分离装置相连，用于对所述分离装置进行气-水联合反冲洗。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的污水处理系统进行污水净化处理并回收所述污水中的碳源的方法，其特征在于，包括：
利用吸附装置对污水进行吸附处理，以便得到吸附处理后的污水并富集所述污水中的碳源;
利用分离装置对所述吸附处理后的污水进行过滤分离处理，以便得到出水;以及
利用储水容器收集所述出水。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述污水进行所述吸附处理和所述分离处理的时间总和为22-44分钟。
说明书
污水处理系统及其用途
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体地，涉及污水处理系统及利用该污水处理系统进行污水净化处理并回收污水中的碳源的方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，环境问题尤其是水污染问题日益严重，已成为我国社会和经济发展中的突出制约因素。污水排放是造成水污染的最直接原因，而城市污水随着我国各地区的城市化进程，无论在排放总量还是增长速度上都值得高度关注。随着我国市政基础设施建设的不断推进，我国很多大城市的污水处理率已达到比较高的水平，但仍有不少中小城市的污水处理率还有待提高。提高城市污水处理率、加强城市水污染的控制仍是我国未来水污染防治的重点。
目前城市污水的主流处理工艺是好氧活性污泥法及其各种针对不同进水水质和处理目标的改进生物处理工艺，活性污泥法在消除城市污水中的有机污染物和去除氮磷营养物中发挥了积极作用。然而，受工艺原理本身的限制，城市污水的传统处理模式存在高耗能、高排碳、低资源回收的不足，与当前节能减排的需求形成矛盾。活性污泥法由于需要通过曝气给微生物分解污染物供养，其曝气能耗高达城市污水厂总能耗的40-50%，如果我国城市污水的年排放量按360亿m3，曝气能耗成本按约0.15元/m3计算，则每年处理污水的曝气耗电超过50亿元。而这些能耗所分解掉的是污水中蕴含的资源和能源：仅考虑有机物，污水COD浓度约为500mg/L，即每年流失180亿kg碳资源和大量的化学能(约是目前污水处理过程消耗能量的9.3倍)，实际是一种“以能消能”的技术。同时分解的有机物还会转化为全球温室气体——二氧化碳，目前的活性污泥法每处理1m3污水产生约0.23kgCO2，同时消耗约0.3度电，间接产生0.32kgCO2，两者之和为0.55kgCO2。因此，转变传统污水处理的模式，强化节能减排、提高资源回收是污水处理工艺未来的重要发展趋势，同时也是污水处理领域的研究热点。
加强水回用和碳物质的资源化是城市污水处理未来的重要发展方向，城市污水中的主要污染物及浓度为COD：300-500mg/L，TN：30-50mg/L，TP：4-6mg/L，从中可以看出，污水中蕴藏的最大资源是水和碳物质，而对污水中含碳物质进行富集分离是实现资源化的前提。由于城市污水中有机物含量通常处于中、低浓度，直接将污水中的有机碳进行资源化存在难度。因此，研发高效低耗的碳源组分富集分离技术是保证污水中碳资源物质向高附加值物质和能源物质的高效转化的基础。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种污水处理系统，该系统将活性污泥形成的吸附剂与微滤膜相结合，该污水处理系统的结构简单，操作方便，污水处理的成本低，能高效富集污水中的碳源，资源回收率高、能耗小。
需要说明的是，本发明是基于发明人的下列工作而完成的：
目前，对碳源分离的相关研究工作开展得并不多，仍在试验研究阶段。膜技术作为新型的高分离、浓缩、提纯技术，与传统水处理方式相比，具有以下优点：对化学药品的需求量很小甚至不需要，出水水质更好，污泥产量低，占地面积小，可以同时截留多种污染物等。经大量实验研究，发明人将活性污泥形成的吸附剂与微滤膜相结合，对污水进行碳源回收处理。通过活性污泥自身的吸附特性，富集污水中的碳源组分，活性污泥的来源稳定、易再生并具有价格优势。然后，通过微滤膜的高效截留作用，分离经活性污泥吸附处理后的污水中的微生物代谢产物及微生物细胞和其他大分子污染物，使污泥的吸附过程可以得到良好调控，并且，膜截留过滤得到的出水水质优良。
因而，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种污水处理系统。根据本发明的实施例，该系统包括：吸附装置，所述吸附装置内限定出吸附处理空间，所述吸附处理空间自上而下设置有反应段和污泥沉积段，所述反应段设置有底部污水进口、底部浓水进口和顶部第一出口，所述反应段是由活性污泥构成的;分离装置，所述分离装置具有浓水出口、第一进口、第二进口和第一出水出口，所述浓水出口与所述吸附装置的所述底部浓水进口相连，所述第一进口与所述吸附装置的所述顶部第一出口相连，所述分离装置是由微滤膜构成的;以及储水容器，所述储水容器具有第一出水进口和第二出水出口，所述第一出水进口与所述分离装置的所述第一出水出口相连，所述第二出水出口与所述分离装置的所述第二进口相连。
根据本发明实施例的污水处理系统，将由活性污泥形成的吸附装置与由微滤膜构成的分离装置相结合，对污水进行碳源回收处理。通过活性污泥自身的吸附特性，富集污水中的碳源组分，活性污泥的来源稳定、易再生并具有价格优势。然后，通过微滤膜的高效截留作用，分离经活性污泥吸附处理后的污水中的微生物代谢产物及微生物细胞和其他大分子污染物，使污泥的吸附过程可以得到良好调控，并且，膜截留过滤得到的出水水质优良。该污水处理系统的结构简单，体积小，可以快速吸附分离污水中的有机碳源，资源回收率高，能耗小。
另外，根据本发明上述实施例的污水处理系统，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述反应段与所述污泥沉积段的体积比为(4-6)：1，优选地，为5：1。
根据本发明的实施例，所述反应段的体积为20L，所述污泥沉积段的体积为4.16L。
根据本发明的实施例，所述微滤膜是中空纤维膜。
根据本发明的实施例，所述微滤膜为聚偏氟乙烯膜。
根据本发明的实施例，所述微滤膜的膜孔孔径为0.1微米，所述微滤膜的膜通量为12L/m2·h-24L/m2·h。
根据本发明的实施例，该系统进一步包括：反洗水泵，所述反洗水泵与所述分离装置相连，用于对所述分离装置进行反冲洗。
根据本发明的实施例，该系统进一步包括：空气压缩机，所述空气压缩机与所述分离装置相连，用于对所述分离装置进行气-水联合反冲洗。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种利用前述的污水处理系统进行净化处理并回收所述污水中碳源的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：利用吸附装置对污水进行吸附处理，以便得到吸附处理后的污水;利用分离装置对所述吸附处理后的污水进行过滤分离处理，以便得到出水;以及利用储水容器收集所述出水。
根据本发明实施例的污水处理方法，将由活性污泥形成的吸附装置与由微滤膜构成的分离装置相结合，对污水进行碳源回收处理。通过活性污泥自身的吸附特性，富集污水中的碳源组分，活性污泥的来源稳定、易再生并具有价格优势。然后，通过微滤膜的高效截留作用，分离经活性污泥吸附处理后的污水中的微生物代谢产物及微生物细胞和其他大分子污染物，使污泥的吸附过程可以得到良好调控，并且，膜截留过滤得到的出水水质优良。利用该污水处理方法对污水进行处理，过程简单，并且可以快速吸附分离污水中的有机碳源，资源回收率高，能耗小。
根据本发明的实施例，所述污水进行所述吸附处理和所述分离处理的时间总和为22-44分钟。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。