申请日2014.02.20
公开(公告)日2014.04.30
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种城市生活污水的净化处理方法，包括依次进行的前处理步骤、生物反应步骤、过滤步骤、杀菌步骤以及吸附步骤。前处理步骤能够去除砂石和大尺寸的漂浮物，为后续的处理提供稳定的水源;生物反应步骤实现城市生活污水的低碳、高效去除，具有处理负荷高，处理效果好，无需外加有机及无机碳源，耗氧量及回流量低;过滤步骤进一步去除了污水中的细小颗粒物和悬浮物;杀菌步骤灭除了污水中所包含的细菌、病毒等卫生危害生物;吸附步骤，能高效地去除污水中钙镁离子、氟离子以及其他重金属离子。经过净化处理后的产品水，污染物基本被去除，水质稳定，水质优于国家一级A标准。
权利要求书
1.一种城市生活污水的净化处理方法，其特征在于，包括依次进行的前处 理步骤、生物反应步骤、过滤步骤、杀菌步骤以及吸附步骤;其中，
前处理步骤包括：污水蓄水池进水口连接城市生活污水来源管线，将污水 暂存在污水蓄水池中，污水蓄水池出口管线连接前处理系统，所述的前处理系 统包括沉砂池和粗滤池，污水首先进入沉砂池，将泥沙沉淀下来，泥沙被排进 收集坑，经过沉砂池的污水进入粗滤池，粗滤池设置回转格栅，收集污水中的 悬浮物;前处理系统的出水口的污水经提升泵进入生物反应步骤。
生物反应步骤包括：依次进行的(A)、厌氧-好氧除磷除碳工艺，(B)、多 级完全混合式亚硝化工艺，(C)、上向流厌氧氨氧化生物滤池脱氮工艺;具体为，
(A)、厌氧-好氧除磷除碳工艺，控制进水有机负荷0.9-1kgCOD/m3/d，污 泥浓度为2.8-3g/L，污泥龄为5d，水力停留时间为5-6h，厌氧区与好氧区停 留时间比为1:3.5-3.8，好氧区按体积比1:1:1:1分四个溶解氧梯度，分别为 1.55-1.65、0.75-0.85、0.45-0.55、0.35-0.40mg/L，沉淀池污泥回流至厌氧 区，污泥回流比25-55%;实现总磷去除率大于93%，COD去除率大于88%，总氮 去除率20-22%，氨氮去除率15-15.5%，亚硝酸盐氮与硝酸盐氮出水小于 0.45mg/L，出水悬浮物浓度为15-18mg/L;
(B)、多级完全混合式亚硝化工艺，厌氧-好氧除磷除碳工艺的出水进入多 级完全混合式亚硝化工艺，控制进水总氮负荷为0.4-0.5kgN/m3/d，污泥浓度为 2.5-2.6mg/L，污泥龄为28-29d，水力停留时间为2.8-3.0h，反应器按体积比 1:1:1:1:1分为五个溶解氧梯度，分别为0.55-0.75、0.15-0.25、0.45-0.55、 0.16-0.20、0.1-0.15mg/L，沉淀池污泥回流至第一个溶解氧梯度区，污泥回 流比25-30%;实现氨氮氧化率为59-60%，出水亚硝酸盐氮与氨氮比值为 1.28-1.32，出水硝酸盐氮小于3mg/L，总氮损失4-4.55mg/L，出水悬浮物浓度 为10-12mg/L;
(C)、上向流厌氧氨氧化生物滤池脱氮工艺，多级完全混合式亚硝化工艺 的出水进入上向流厌氧氨氧化生物滤池，采用拉西环填料，粒径自下而上按体 积比1:1:1分别为9、7、5mm，填充比50%，控制进水总氮负荷为0.9-1.8kgN/m3/d， 水力停留时间为0.3-0.5h，断面滤速0.6-1.2m/h，上向流厌氧氨氧化生物滤池 的高度为0.8-4.8m;实现总氮去除率大于90%，出水总氮小于8mg/L，氨氮小 于0.8mg/L，亚硝酸盐氮小于1mg/L，硝酸盐氮小于6mg/L，COD小于40mg/L， BOD小于9mg/L，TP小于0.3mg/L，出水悬浮物浓度小于5mg/L。
过滤步骤包括，将生物反应步骤流出的污水导入缓冲池，经过增压泵加压 进入过滤处理系统，过滤处理系统使用的膜是聚四氟乙烯微孔过滤膜，膜孔径 分布在30-70μm，孔隙率为80-96%，膜厚度为120-180μm，拉伸强度为 300-330MPa;过滤时聚四氟乙烯微孔过滤膜的工作压力0.06-0.18MPa，产水 通量100-120L/(m2·h)。
杀菌步骤包括，将过滤步骤产出的水经泵引入杀菌管道中，在杀菌管道中 脉冲注入杀菌液，脉冲频率在1-3次/min，杀菌液为氢氧化钾和双氧水的混合 水溶液，氢氧化钾、双氧水的质量比例是1:3，双氧水在杀菌液中的浓度为 0.8-0.9g/L。
吸附步骤包括，将杀菌步骤产出的水输送至位于吸附塔底部的吸附塔进水 口，吸附塔从下往上依次填充有无纺布层、石英砂层、和改性沸石层，其中， 无纺布层的厚度在2-20mm之间，石英砂层和改性沸石层的厚度比值为1： 0.5-0.8，水从位于吸附塔顶部的吸附塔出水口流出，经泵输送至储水槽，为净 化处理产品水。
说明书
一种城市生活污水的净化处理方法
技术领域
本发明属于城市污水处理环保领域，尤其涉及一种城市生活污水的净化处 理方法。
背景技术
当前，我国水资源严重匮乏，水处理产业对在人类生产、生活中产生的污 水越来越重视。如何节水，实现高效的、安全的水资源的循环利用，以缓解城 市日益紧张的用水压力，已经成为环保界面临的严峻问题。
北京及周边地区开采地下水的比例高达72%，已经远远超过国际的30-40% 的水资源利用率的警戒线。为全面提升城市可持续发展能力，国家“十五”环 境保护计划明确规定：到2005年，城市生活污水集中处理率达到45%。北京 市市政府又提出了北京市再生水达到污水处理总量的50%的建设目标。因此如 何提高回收的再生水利用率，并有效地用于城市河湖的景观、绿化、市政杂用 及工农业灌溉用水已成为一个迫在眉睫的问题。
污水处理达标排放是缓解水环境危机的重要手段。国家颁布了《城镇污水 处理厂污染物排放标准GB18918-2002》，要求出水达到一级A标准，其中COD 小于50mg/L，BOD小于10mg/L，TN小于15mg/L，TP小于0.5mg/L，对于营 养元素的控制尤为严格。我国污水处理厂目前采用的工艺，大多基于传统脱氮 除磷理论，存在固有缺欠，难以实现一级A标准处理排放。
现有技术中一些较为先进的城市污水处理工艺，步骤复杂，耗能严重，且 污水厂周围遍布恶臭，污污染物的去除效果虽然能够得到国家标准的要求，但 是仍然不能更满足人们感官对污水处理的要求。为了解决该技术问题，本发明 针对现有技术中的不足，提出一种城市生活污水的净化处理方法，该方法对污 染物的去除效率高，去除效果优于国家标准的要求。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种城市生活污水的净 化处理方法，具有污染物去除效率高，出水水质稳定等优点，去除效果优于国 家一级A标准的要求。
本发明的技术方案如下。
一种城市生活污水的净化处理方法，其特征在于，包括依次进行的前处理 步骤、生物反应步骤、过滤步骤、杀菌步骤以及吸附步骤;其中，
前处理步骤包括：污水蓄水池进水口连接城市生活污水来源管线，将污水 暂存在污水蓄水池中，污水蓄水池出口管线连接前处理系统，所述的前处理系 统包括沉砂池和粗滤池，污水首先进入沉砂池，将泥沙沉淀下来，泥沙被排进 收集坑，经过沉砂池的污水进入粗滤池，粗滤池设置回转格栅，收集污水中的 悬浮物;前处理系统的出水口的污水经提升泵进入生物反应步骤;
生物反应步骤包括：依次进行的(A)、厌氧-好氧除磷除碳工艺，(B)、多 级完全混合式亚硝化工艺，(C)、上向流厌氧氨氧化生物滤池脱氮工艺;具体为，
(A)、厌氧-好氧除磷除碳工艺，控制进水有机负荷0.9-1kgCOD/m3/d，污 泥浓度为2.8-3g/L，污泥龄为5d，水力停留时间为5-6h，厌氧区与好氧区停 留时间比为1:3.5-3.8，好氧区按体积比1:1:1:1分四个溶解氧梯度，分别为 1.55-1.65、0.75-0.85、0.45-0.55、0.35-0.40mg/L，沉淀池污泥回流至厌氧 区，污泥回流比25-55%;实现总磷去除率大于93%，COD去除率大于88%，总氮 去除率20-22%，氨氮去除率15-15.5%，亚硝酸盐氮与硝酸盐氮出水小于 0.45mg/L，出水悬浮物浓度为15-18mg/L;
(B)、多级完全混合式亚硝化工艺，厌氧-好氧除磷除碳工艺的出水进入多 级完全混合式亚硝化工艺，控制进水总氮负荷为0.4-0.5kgN/m3/d，污泥浓度为 2.5-2.6mg/L，污泥龄为28-29d，水力停留时间为2.8-3.0h，反应器按体积比 1:1:1:1:1分为五个溶解氧梯度，分别为0.55-0.75、0.15-0.25、0.45-0.55、 0.16-0.20、0.1-0.15mg/L，沉淀池污泥回流至第一个溶解氧梯度区，污泥回 流比25-30%;实现氨氮氧化率为59-60%，出水亚硝酸盐氮与氨氮比值为 1.28-1.32，出水硝酸盐氮小于3mg/L，总氮损失4-4.55mg/L，出水悬浮物浓度 为10-12mg/L;
(C)、上向流厌氧氨氧化生物滤池脱氮工艺，多级完全混合式亚硝化工艺 的出水进入上向流厌氧氨氧化生物滤池，采用拉西环填料，粒径自下而上按体 积比1:1:1分别为9、7、5mm，填充比50%，控制进水总氮负荷为0.9-1.8kgN/m3/d， 水力停留时间为0.3-0.5h，断面滤速0.6-1.2m/h，上向流厌氧氨氧化生物滤池 的高度为0.8-4.8m;实现总氮去除率大于90%，出水总氮小于8mg/L，氨氮小 于0.8mg/L，亚硝酸盐氮小于1mg/L，硝酸盐氮小于6mg/L，COD小于40mg/L， BOD小于9mg/L，TP小于0.3mg/L，出水悬浮物浓度小于5mg/L;
过滤步骤包括，将生物反应步骤流出的污水导入缓冲池，经过增压泵加压 进入过滤处理系统，过滤处理系统使用的膜是聚四氟乙烯微孔过滤膜，膜孔径 分布在30-70μm，孔隙率为80-96%，膜厚度为120-180μm，拉伸强度为 300-330MPa;过滤时聚四氟乙烯微孔过滤膜的工作压力0.06-0.18MPa，产水 通量100-120L/(m2·h);
杀菌步骤包括，将过滤步骤产出的水经泵引入杀菌管道中，在杀菌管道中 脉冲注入杀菌液，脉冲频率在1-3次/min，杀菌液为氢氧化钾和双氧水的混合 水溶液，氢氧化钾、双氧水的质量比例是1:3，双氧水在杀菌液中的浓度为 0.8-0.9g/L;
吸附步骤包括，将杀菌步骤产出的水输送至位于吸附塔底部的吸附塔进水 口，吸附塔从下往上依次填充有无纺布层、石英砂层、和改性沸石层，其中， 无纺布层的厚度在2-20mm之间，石英砂层和改性沸石层的厚度比值为1： 0.5-0.8，水从位于吸附塔顶部的吸附塔出水口流出，经泵输送至储水槽，为净 化处理产品水。
在本领域中，改性沸石的方法有两种类型：一类是对沸石骨架元素的改性， 另一类是对非骨架元素的改性。对骨架元素的改性包括酸碱处理改性等，对非 骨架元素的改性包括离子交换改性、沸石内配位化学、表面活性剂改性等。在 本发明中，改性沸石是本领域中常规的改性方法改性得到的沸石，例如现有技 术中使用氯化钠溶液改性的沸石，也可以是特定的改性方法改性的沸石。通常 而言，常规的改性方法改性得到的沸石在吸附效果上稍弱于特定的改性方法改 性的沸石，但是仍然能够达到本发明的技术效果。
优选的，所述的改性沸石为改性丝光沸石，改性步骤是：将丝光沸石、高 岭土、硅镁胶、田菁粉和磷酸按照重量比例10:30:30:20:20混合均匀，然后加 水制备成固含量为50-55%的浆液;浆液喷雾干燥成粉状颗粒，然后将粉状颗 粒在马弗炉中于500-700℃焙烧3-5h，然后冷却至室温，得改性沸石，其中磷 酸的摩尔浓度为0.9-1.3mol/L，优选为1.0mol/L。
所述的丝光沸石为市售的丝光沸石，或者是本领域技术人员可以得到的丝 光沸石，优选地，所述的丝光沸石是通过如下方法制备得到：
将30g十六烷基二甲基乙基溴化铵与200g去离子水混合，在58℃的恒温 水浴锅中水浴加热4小时，得到模板液;取50g一水硬铝石与1L浓度为2mol/L 氢氧化钠溶液搅拌均匀后放入水热反应釜中，将水热反应釜在230℃保温1h后 取出，再将碱处理后的一水硬铝石加入1.5L浓度为2mol/L的盐酸中搅拌反应 4h后过滤，取滤液得到铝源液;取60g石英与1L浓度为5mol/L氢氧化钠溶液 混合均匀后置于水热釜中，将水热反应釜在260℃下保温12h，冷却后过滤，取 滤液得到硅源液;将80ml铝源液与100ml硅源液混合得到硅铝混合溶液，再加 入氢氧化钠溶液调pH到11.8，然后再逐滴加入模板液10ml，搅拌3小时，将 混合物转至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢静态晶化釜中，并将其放置于160℃ 烘箱中晶化5天，经抽滤、去离子水洗涤、干燥后再于580℃条件下焙烧6小 时，自然冷却后得丝光沸石。
本发明发现，丝光沸石由于其特定的结构，在吸附污水中金属离子方面具 有良好的作用，经过改性丝光沸石的吸附处理后，水中污染物进一步降低。
本发明中，在厌氧-好氧除磷除碳工艺之前、多级完全混合式亚硝化工艺之 前，通过加入自来水或者经过净化处理的产品水来来分别调控污水的有机负荷 和总氮负荷，但是一般情况下，在污水来源稳定时，无需外加水源调节。
同现有技术相比较，本发明的有益效果：前处理步骤能够去除砂石和大尺 寸的漂浮物(例如垃圾袋、塑料件等)，为后续的处理提供稳定的水源，避免了 管道阻塞，提高了泵的输送效率;生物反应步骤实现城市生活污水的低碳、高 效去除，具有处理负荷高，处理效果好，无需外加有机及无机碳源，耗氧量及 回流量低;过滤步骤进一步去除了污水中的细小颗粒物和悬浮物;杀菌步骤灭 除了污水中所包含的的细菌、病毒(包括前面过程中的部分极小的活性污泥) 等卫生危害生物;吸附步骤，尤其是磷改性沸石，能高效地去除污水中钙镁离 子、氟离子以及其他重金属离子。经过净化处理后的产品水，污染物基本被去 除，水质稳定，水质优于国家一级A标准。