申请日2017.12.26
公开(公告)日2018.05.18
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30; C02F101/10; C02F101/16
摘要
本发明提供集成化污水处理和深度净化的系统及工艺，所述系统包括依次连通的配水段、序批式移动床生化段、提升段、接触氧化混合反应段和深度生化过滤段;所述序批式移动床生化段包括序批式移动床生化反应器，所述序批式移动床生化反应器从上至下依次包括第一悬浮填料区、第一活性砂填料区、第一填料承托层和第一配水配气层;所述序批式移动床生化反应器还包括曝气部件，所述曝气部件包括曝气引风管线和曝气单元，所述曝气引风管线与所述曝气单元连通，所述曝气单元设于第一活性砂填料区。本发明采用多级“生化处理+过滤”组合工艺，充分发挥各段功能基础上强化了组合工艺的处理效果，出水水质稳定可靠。
权利要求书
1.一种集成化污水处理和深度净化的系统，其特征在于，包括依次连通的配水段(2)、序批式移动床生化段(3)、提升段(4)、接触氧化混合反应段(5)和深度生化过滤段(6);
所述序批式移动床生化段(3)包括序批式移动床生化反应器，所述序批式移动床生化反应器从上至下依次包括第一悬浮填料区(3d)、第一活性砂填料区(3c)、第一填料承托层(3b)和第一配水配气层(3a);所述序批式移动床生化反应器还包括第一曝气部件(3e)，所述第一曝气部件(3e)包括曝气引风管线和曝气单元，所述曝气引风管线与所述曝气单元连通，所述曝气单元设于第一活性砂填料区(3c);
所述提升段(4)包括提升部件(4a)，所述提升部件(4a)包括提升泵及与提升泵固定的提升管线;
所述接触氧化混合反应段(5)包括接触氧化混合反应器，所述接触氧化混合反应器包括药剂投加管线(5a)、混合搅拌扩散部件(5b)和扰流隔板部件(5c)，所述药剂投加管线(5a)设于接触氧化混合反应器上方，所述混合搅拌扩散部件(5b)设于接触氧化混合反应器的腔体内，所述扰流隔板部件(5c)设于接触氧化混合反应器内;
所述深度生化过滤段(6)包括深度生化过滤反应器，所述深度生化过滤反应器从上至下依次包括第二悬浮填料区(6d)、第二活性砂填料区(6c)、第二填料承托层(6b)和第二配水配气层(6a);所述深度生化过滤反应器还包括第二曝气部件(6e)，所述第二曝气部件(6e)包括第二曝气引风管线和第二曝气单元，所述第二曝气引风管线与所述第二曝气单元连通，所述第二曝气单元设于第二活性砂填料区(6c)。
2.如权利要求1所述的集成化污水处理和深度净化的系统，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一种：
1)第一悬浮填料区(3d)的悬浮填料为聚乙烯，粒径为20～30mm，壁厚为0.3～0.5mm，长度为9.5～10.5mm，堆积比重为94～98kg/m3、比表面积>500m2/m3;
2)第一活性砂填料区(3c)的活性砂的粒径为1～2.5mm;
3)序批式移动床生化段(3)填充比为30～50%，
4)第二悬浮填料区(6d)的悬浮填料为聚乙烯，粒径为20～30mm，壁厚为0.3～0.5mm，长度为9.5～10.5mm，堆积比重为96±2kg/m3、比表面积>500m2/m3;
5)第二活性砂填料区(6c)的活性砂的粒径为1～2.5mm;
6)深度生化过滤段(6)填充比为40～60%。
3.如权利要求1所述的集成化污水处理和深度净化的系统，其特征在于，所述序批式移动床生化段(3)包括至少2组序批式移动床生化反应器，所述接触氧化混合反应段(5)包括至少2组接触氧化混合反应器，所述深度生化过滤段(6)包括至少2组深度生化过滤反应器，所述配水段(2)设有至少2个可调式出水闸门或者堰门，配水段的每个可调式出水闸门或者堰门对应1个序批式移动床生化反应器;所述提升段设有至少2个可调式出水闸门或者堰门，提升段的每个可调式出水闸门或者堰门对应1个接触氧化混合反应器;每个接触氧化混合反应器设有1个可调式出水闸门或者堰门对应1个深度生化过滤反应器。
4.如权利要求1所述的集成化污水 处理和深度净化的系统，其特征在于，所述系统还包括原水进水管线(1)，所述原水进水管线(1)与所述配水段(2)连通。
5.如权利要求1所述的集成化污水处理和深度净化的系统，其特征在于，所述序批式移动床生化反应器还包括自循环部件(3g)，所述自循环部件(3g)包括设于配水配气层(3a)的混合液提升器及与混合液提升器固定的自循环管线。
6.如权利要求1所述的集成化污水处理和深度净化的系统，其特征在于，所述深度生化过滤反应器还包括反冲洗排水管线(6g)，所述深度生化过滤反应器经所述反冲洗排水管线(6g)与所述序批式移动床生化反应器连通。
7.如权利要求1所述的集成化污水处理和深度净化的系统，其特征在于，所述系统还包括净化水贮存段(7)，所述深度生化过滤段(6)与所述净化水贮存段(7)连通。
8.如权利要求7所述的集成化污水处理和深度净化的系统，其特征在于，所述序批式移动床生化反应器还包括第一反冲洗给水管线(3f)，所述深度生化过滤反应器还包括第二反冲洗给水管线(6f)，净化水贮存段(7)分别经第一反冲洗给水管线(3f)和第二反冲洗给水管线(6f)与序批式移动床生化反应器和深度生化过滤反应器连通。
9.如权利要求7所述的集成化污水处理和深度净化的系统，其特征在于，所述系统还包括净化水排放管线(8)，所述净化水排放管线(8)与所述净化水贮存段(7)连通。
10.一种集成化污水处理和深度净化的工艺，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的系统，包括如下步骤：
1)原水进入配水段(2)后均匀分配至序批式移动床生化段(3)，运行操作按时间顺序包括进水、反应、沉淀、排水和待机，并实现间歇式运行;利用序批式移动床生化段(3)的悬浮填料和活性砂填料的微生物富集作用生化降解原水中的有机物，利用厌氧/好氧交替运行环境或者缺氧/好氧交替运行环境去除氮磷，利用排水期悬浮填料和活性砂填料的静止过滤作用滤除悬浮物;
2)经步骤1)处理后的污水经提升段(4)进入接触氧化混合反应段(5)，利用药剂的氧化作用将水中难生物降解的有机物分解成可生化性较高的小分子有机物或将水中处于溶解状态的有机物变成可絮凝的胶体颗粒;
3)经步骤2)处理后的污水进入深度生化过滤段(6)，利用将悬浮填料和活性砂填料的微生物富集作用生化降解接触氧化混合反应段分解的小分子有机物或利用悬浮填料和活性砂填料静止过滤功能将接触氧化混合反应段分解的可絮凝的胶体颗粒过滤去除。
11.如权利要求10所述的集成化污水处理和深度净化的工艺，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)序批式移动床生化段(3)水力停留时间为9～14h;
2)序批式移动床生化段(3)污泥负荷为0.05～0.15kgBOD5/(kgMLSS.d);
3)序批式移动床生化段(3)反硝化负荷为0.03～0.06kgNO3-N/(kgMLSS.d);
4)接触氧化混合反应段(5)水力停留时间为15～30min(有效接触时间);
5)深度生化过滤段(6)水力停留时间为1～2h(有效填料接触时间);
6)深度生化过滤段(6)污泥负荷为0.3～0.8kgBOD5/(m3.d);
7)深度生化过滤段(6)反硝化负荷为0.15～0.5kgNO3-N/(m3.d)。
12.如权利要求10所述的集成化污水处理和深度净化的工艺，其特征在于，原水经所述原水进水管线(1)进入所述配水段(2)。
13.如权利要求10所述的集成化污水处理和深度净化的工艺，其特征在于，还包括：经步骤3)处理后的水进入所述净化水贮存段(7)。
14.如权利要求13所述的集成化污水处理和深度净化的工艺，其特征在于，当序批式移动床生化段(3)或者深度生化过滤段(6)在进水期间液位上升明显时，相应的序批式移动床生化段(3)或者深度生化过滤段(6)停止进水，进入反冲洗状态;在反冲洗状态下，净化水贮存段(7)的净化水分别经第一反冲洗给水管线(3f)和第二反冲洗给水管线(6f)通入序批式移动床生化段(3)和深度生化过滤段(6)进行定期的反冲洗，反冲洗后的排水直接与原水混合作为正常运行状态下序批式移动床生化段的进水循环处理。
15.如权利要求13所述的集成化污水处理和深度净化的工艺，其特征在于，净化水贮存段(7)的净化水经所述净化水排放管线(8)外排。
说明书
集成化污水处理和深度净化的系统及工艺
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是涉及集成化污水处理和深度净化的系统及工艺。
背景技术
随着城镇的快速发展与扩张，城镇化工业化程度加剧，水污染、水安全、水治理日益成为人们密切关注的重点环境问题。水污染给人类健康带来的危害难以掩盖，水安全对人类生存产生的影响毋庸置疑，水治理为人类发展提供的渠道不言而喻。
传统的污水处理技术流程冗长，系统复杂，操作管理繁琐，制约了工艺的适用性与延续性。因此，我们有必要重视集成化污水处理技术的研发，不断提升污水净化的水平。
本发明提供集成化污水处理和深度净化的系统及工艺，不仅完成污染物有效去除，还融合流程简化、性能稳定、功能集成、环境友好、节约集约于一体，充分发挥其可操作性、可持续性、可保障性。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供集成化污水处理和深度净化的系统及工艺，所述系统包括依次连通的配水段、序批式移动床生化段、提升段、接触氧化混合反应段和深度生化过滤段;所述序批式移动床生化段包括序批式移动床生化反应器，所述序批式移动床生化反应器从上至下依次包括第一悬浮填料区、第一活性砂填料区、第一填料承托层和第一配水配气层;所述序批式移动床生化反应器还包括曝气部件，所述曝气部件包括曝气引风管线和曝气单元，所述曝气引风管线与所述曝气单元连通，所述曝气单元设于第一活性砂填料区。本发明采用多级“生化处理+过滤”组合工艺，充分发挥各段功能基础上强化了组合工艺的处理效果，出水水质稳定可靠。
本发明第一方面提供一种集成化污水处理和深度净化的系统，包括依次连通的配水段、序批式移动床生化段、提升段、接触氧化混合反应段和深度生化过滤段;
所述序批式移动床生化段包括序批式移动床生化反应器，所述序批式移动床生化反应器从上至下依次包括第一悬浮填料区、第一活性砂填料区、第一填料承托层和第一配水配气层;所述序批式移动床生化反应器还包括第一曝气部件，所述第一曝气部件包括曝气引风管线和曝气单元，所述曝气引风管线与所述曝气单元连通，所述曝气单元设于第一活性砂填料区;
所述提升段包括提升部件，所述提升部件包括提升泵及与提升泵固定的提升管线;
所述接触氧化混合反应段包括接触氧化混合反应器，所述接触氧化混合反应器包括药剂投加管线、混合搅拌扩散部件和扰流隔板部件，所述药剂投加管线设于接触氧化混合反应器上方，所述混合搅拌扩散部件设于接触氧化混合反应器的腔体内，所述扰流隔板部件设于接触氧化混合反应器内;
所述深度生化过滤段包括深度生化过滤反应器，所述深度生化过滤反应器从上至下依次包括第二悬浮填料区、第二活性砂填料区、第二填料承托层和第二配水配气层;所述深度生化过滤反应器还包括第二曝气部件，所述第二曝气部件包括第二曝气引风管线和第二曝气单元，所述第二曝气引风管线与所述第二曝气单元连通，所述第二曝气单元设于第二活性砂填料区。
优选地，还包括如下技术特征中的至少一种：
1)第一悬浮填料区的悬浮填料为聚乙烯，粒径为20～30mm，壁厚为0.3～0.5mm，长度为9.5～10.5mm，堆积比重为94～98kg/m3、比表面积>500m2/m3;
2)第一活性砂填料区的活性砂的粒径为1～2.5mm;
3)序批式移动床生化段填充比为30～50%，
4)第二悬浮填料区的悬浮填料为聚乙烯，粒径为20～30mm，壁厚为0.3～0.5mm，长度为9.5～10.5mm，堆积比重为96±2kg/m3、比表面积>500m2/m3;
5)第二活性砂填料区的活性砂的粒径为1～2.5mm;
6)深度生化过滤段填充比为40～60%。
优选地，所述序批式移动床生化段包括至少2组序批式移动床生化反应器，所述接触氧化混合反应段包括至少2组接触氧化混合反应器，所述深度生化过滤段包括至少2组深度生化过滤反应器，所述配水段设有至少2个可调式出水闸门或者堰门，配水段的每个可调式出水闸门或者堰门对应1个序批式移动床生化反应器;所述提升段设有至少2个可调式出水闸门或者堰门，提升段的每个可调式出水闸门或者堰门对应1个接触氧化混合反应器;每个接触氧化混合反应器设有1个可调式出水闸门或者堰门对应1个深度生化过滤反应器。
优选地，所述系统还包括原水进水管线，所述原水进水管线与所述配水段连通。
优选地，所述序批式移动床生化反应器还包括自循环部件，所述自循环部件包括设于配水配气层的混合液提升器及与混合液提升器固定的自循环管线。
优选地，所述深度生化过滤反应器还包括反冲洗排水管线，所述深度生化过滤反应器经所述反冲洗排水管线与所述序批式移动床生化反应器连通。
优选地，所述系统还包括净化水贮存段，所述深度生化过滤段与所述净化水贮存段连通。
优选地，所述序批式移动床生化反应器还包括第一反冲洗给水管线，所述深度生化过滤反应器还包括第二反冲洗给水管线，净化水贮存段分别经第一反冲洗给水管线和第二反冲洗给水管线与序批式移动床生化反应器和深度生化过滤反应器连通。
更优选地，所述系统还包括净化水排放管线，所述净化水排放管线与所述净化水贮存段连通。
配水段、序批式移动床生化段、提升段、接触氧化混合反应段、深度生化过滤段、净化水贮存段均配置可调式出水闸门/堰门。
序批式移动床生化段的自循环部件、序批式移动床生化段的第一曝气部件、反冲洗排水管线通过与序批式移动床生化段的液位设定实现连锁控制。
深度生化过滤段的第二曝气部件、反冲洗排水管线通过与深度生化过滤段的液位设定实现连锁控制。
提升段的提升部件通过与序批式移动床生化段的液位、提升段的液位、接触氧化混合反应器的液位设定实现连锁控制。
反冲洗给水系统通过与序批式移动床生化段、深度生化过滤段、净化水贮存段内液位设定实现连锁控制。
第一填料承托层和第二填料承托层由支撑板及其固定于支撑板上的过水设施组合而成。
曝气系统由若干交错穿孔的曝气管组合而成。
第二填料承托层的混合搅拌扩散部件为搅拌型搅拌器或者气泡扩散器;第二填料承托层的扰流隔板部件由若干道隔墙按一定排列间距组合而成。
第二反冲洗给水管线可设置提升泵。
反冲洗排水管线由内置导流渠或者导流管及其连接进出口组合而成。
本发明第二方面提供一种集成化污水处理和深度净化的工艺，采用上述任一项所述的系统，包括如下步骤：
1)原水进入配水段后均匀分配至序批式移动床生化段，运行操作按时间顺序包括进水、反应、沉淀、排水和待机，并实现间歇式运行;利用序批式移动床生化段的悬浮填料和活性砂填料的微生物富集作用生化降解原水中的有机物，利用厌氧/好氧交替运行环境或者缺氧/好氧交替运行环境去除氮磷，利用排水期悬浮填料和活性砂填料的静止过滤作用滤除悬浮物;
为保持间歇运行状态下进水的连续性，所述序批式移动床生化段包括至少2组序批式移动床生化反应器(2组模式的结构示意可见图1，多组参照类推);
2)经步骤1)处理后的污水经提升段进入接触氧化混合反应段，利用药剂的氧化作用将水中难生物降解的有机物分解成可生化性较高的小分子有机物或将水中处于溶解状态的有机物变成可絮凝的胶体颗粒;
药剂可以为强氧化剂和/或混凝剂等，例如：臭氧、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺等;
3)经步骤2)处理后的污水进入深度生化过滤段，利用将悬浮填料和活性砂填料的微生物富集作用生化降解接触氧化混合反应段分解的小分子有机物或利用悬浮填料和活性砂填料静止过滤功能将接触氧化混合反应段分解的可絮凝的胶体颗粒过滤去除。
优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)序批式移动床生化段水力停留时间为9～14h;
2)序批式移动床生化段污泥负荷为0.05～0.15kgBOD5/(kgMLSS.d);
3)序批式移动床生化段反硝化负荷为0.03～0.06kgNO3-N/(kgMLSS.d);
4)接触氧化混合反应段水力停留时间为15～30min(有效接触时间);
5)深度生化过滤段水力停留时间为1～2h(有效填料接触时间);
6)深度生化过滤段污泥负荷为0.3～0.8kgBOD5/(m3.d);
7)深度生化过滤段反硝化负荷为0.15～0.5kgNO3-N/(m3.d)。
优选地，原水经所述原水进水管线进入所述配水段。
优选地，还包括：经步骤3)处理后的水进入所述净化水贮存段。
更优选地，当序批式移动床生化段或者深度生化过滤段在进水期间液位上升明显时，相应的序批式移动床生化段或者深度生化过滤段停止进水，进入反冲洗状态;在反冲洗状态下，净化水贮存段的净化水分别经第一反冲洗给水管线和第二反冲洗给水管线通入序批式移动床生化段和深度生化过滤段进行定期的反冲洗，反冲洗后的排水直接与原水混合作为正常运行状态下序批式移动床生化段的进水循环处理。
更优选地，净化水贮存段的净化水经所述净化水排放管线外排。
与现有技术相比，本发明具有如下显著特点：
(1)处理效果好，出水水质稳定。采用多级“生化处理+过滤”组合工艺，充分发挥各段功能基础上强化了组合工艺的处理效果，出水水质稳定可靠;
(2)抗冲击负荷能力强。传统序批式活性污泥法中增加填料，利用填料的高浓度微生物富集作用生化降解废水中的有机物，抗冲击负荷强;设置接触氧化混合反应可以有效提高反应器对难降解污染物的分解/絮凝作用，对废水水质的可选择性进一步增强，辅以强化生物降解/过滤功能可以使得装置的抗冲击性能加大;
(3)运行灵活。反应器采用序批式间歇运行，并设置两种级配不一的填料，可以充分发挥生物降解与过滤双重作用;设置自循环系统，可以使完全混合反应与过滤功能完好的衔接;设置接触氧化混合反应段，可以灵活调节前后段运行状态;
(4)二次污染小。采用特定的微生物载体，污泥沉降性能增强、剩余污泥产量较小，自耗性较强，同时反应器自产废水可以装置内循环处理，基本不外排，二次污染小;
(5)投资节省、占地面积小。采用特定的微生物载体及其富集作用，提高单位载体的有机负荷，且利用间歇式运行状态取消沉淀单元设置，可以有效降低池容和工程投资，节省占地面积。
(6)操作管理方便。固定反应器内集合生化+沉淀+过滤+接触氧化混合反应+生化+过滤多种水处理功能于一体，可降低常规冗长处理流程带来的操作管理复杂性。