申请日2018.07.09
公开(公告)日2018.10.09
IPC分类号C02F3/30; C02F11/00; C02F11/06
摘要
本发明公开了一种臭氧综合利用污水处理系统和方法，该系统包括：生物池，包括依次相连的预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区，预缺氧区、厌氧区和缺氧区中至少一个上布置污水入口，好氧区上布置有处理后污水出口;二沉池，具有处理后污水入口、水出口和污泥出口;臭氧接触反应器，具有污泥入口、臭氧入口、臭氧处理后污泥出口和尾气出口，臭氧处理后污泥出口与预缺氧区、厌氧区和缺氧区中的至少之一相连;臭氧破坏器，具有尾气入口和氧气出口;微米曝气设备，具有氧气入口和微米级氧气泡出口，微米级氧气泡出口与好氧区相连。该系统实现了剩余污泥的减量化，强化了生物池内的脱氮除磷效果，通过对尾气的利用，强化了系统的资源回收利用功能。
权利要求书
1.一种臭氧综合利用污水处理系统，其特征在于，包括：
生物池，所述生物池内包括依次相连的预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区，所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区中至少一个上布置污水入口，所述好氧区上布置有处理后污水出口;
二沉池，所述二沉池具有处理后污水入口、水出口和污泥出口，所述处理后污水入口与所述处理后污水出口相连;
臭氧接触反应器，所述臭氧接触反应器具有污泥入口、臭氧入口、臭氧处理后污泥出口和尾气出口，所述污泥入口与所述污泥出口相连，所述臭氧处理后污泥出口与所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区中的至少之一相连;
臭氧破坏器，所述臭氧破坏器具有尾气入口和氧气出口，所述尾气入口与所述尾气出口相连;
微米曝气设备，所述微米曝气设备具有氧气入口和微米级氧气泡出口，所述氧气入口与所述氧气出口相连，所述微米级氧气泡出口与所述好氧区相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
离心分离器，所述离心分离器具有污泥进口、无机物出口和有机物出口，所述污泥进口与所述污泥出口相连，所述有机物出口与所述污泥入口相连。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括：
增压泵，所述增压泵分别与所述臭氧破坏器和所述微米曝气设备相连。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区上均布置所述污水入口。
5.一种利用权利要求1-4中任一项所述的系统实施臭氧综合利用污水处理的方法，其特征在于，包括：
(1)将污水供给至所述生物池中的所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区中的至少之一，以便得到处理后污水;
(2)将所述处理后污水供给至所述二沉池进行沉降分离处理，以便得到水和污泥;
(3)将所述污泥供给至所述臭氧接触反应器与臭氧发生反应，以便得到臭氧处理后污泥和尾气，并将所述臭氧处理后污泥供给至所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区中的至少之一;
(4)将所述尾气供给至所述臭氧破坏器进行臭氧破坏，以便得到氧气;
(5)将所述氧气供给至所述微米曝气设备进行微米曝气，以便得到微米氧气泡，并将所述微米氧气泡返回至所述好氧区。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述污泥中无机物含量高于70%时，在将所述污泥供给至所述臭氧接触反应器之前进一步包括：预先将所述污泥供给至所述离心分离器中进行分离，以便分离得到无机物和有机物，并将所述有机物供给至所述臭氧接触发生器。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，将所述污水供给至所述生物池中的所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述臭氧的浓度为150～200mg/L。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述臭氧与所述污泥接触反应温度为15～25℃。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述微米曝气过程的温度为15～25℃，压力为0.5-1MPa。
说明书
臭氧综合利用污水处理系统及方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体而言，本发明涉及臭氧综合利用污水处理系统及方法。
背景技术
活性污泥法作为最常规、经济有效的污水处理技术，在污水处理工艺中被广泛使用，但其运行过程中会产生大量剩余污泥。未经处理的污泥进入环境后带来二次污染，对生态环境和人类活动构成了严重威胁。通常所说的污泥减量化是在保证污水处理效果的前提下，使整个污水处理系统向外排放的生物固体量最小。污泥减量从原理上可分为代谢解偶联、生物捕食、强化隐性生长，其中要实现隐性生长首先要对污泥进行破解，污泥破解的方法有很多，如高温溶解、超声波处理、微波辐射、氯气氧化、臭氧氧化、酸溶、碱溶、热溶以及各方法的联合使用等。臭氧氧化污泥减量技术是近年来被广泛采用的一种污泥减量技术，其最大特点是污泥溶解效率高且氧化后的污泥混合液易于生物降解。但现有臭氧氧化污泥减量技术对臭氧的利用率低，使得该技术能耗较高。
因此，现有臭氧氧化污泥减量技术有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种臭氧综合利用污水处理系统及方法。该系统实现了臭氧接触反应器的尾气的回收利用，强化了生物池内的脱氮除磷效果，提高了污水中碳源的利用率。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种臭氧综合利用污水处理系统，根据本发明的实施例，该系统包括：
生物池，所述生物池内包括依次相连的预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区，所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区中至少一个上布置污水入口，所述好氧区上布置有处理后污水出口;
二沉池，所述二沉池具有处理后污水入口、水出口和污泥出口，所述处理后污水入口与所述处理后污水出口相连;
臭氧接触反应器，所述臭氧接触反应器具有污泥入口、臭氧入口、臭氧处理后污泥出口和尾气出口，所述污泥入口与所述污泥出口相连，所述臭氧处理后污泥出口与所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区中的至少之一相连;
臭氧破坏器，所述臭氧破坏器具有尾气入口和氧气出口，所述尾气入口与所述尾气出口相连;
微米曝气设备，所述微米曝气设备具有氧气入口和微米级氧气泡出口，所述氧气入口与所述氧气出口相连，所述微米级氧气泡出口与所述好氧区相连。
根据本发明实施例的臭氧综合利用污水处理系统，通过设置预缺氧区，将回流污泥中携带的NOX进行反硝化，降低了污泥回流对厌氧区中释磷过程的影响，强化了生物池的脱氮除磷效果;通过在预缺氧区、厌氧区和缺氧区中的至少一个上布置污水入口，可提高污水中碳源的利用率;处理后污水经二沉池处理后可达到准地表Ⅲ类水质;分离出的污泥在臭氧接触反应器里与臭氧充分接触，臭氧作为细胞溶解剂，可促进细胞溶解，增大细胞的衰减速率，强化细菌的隐性生长从而使污泥产量降低，污泥被氧化比例越大，则污泥减量越多，同时臭氧可把细胞质中的有机物氧化，污泥经臭氧分解和矿化后，得到臭氧处理后污泥，该臭氧处理后污泥可回流至生物池中的预缺氧区、厌氧区和缺氧区中的至少之一，为其内的反硝化菌、聚磷菌提供有机碳源。而臭氧接触反应器所得的尾气可经臭氧破坏器破坏得到氧气，该氧气再经微米曝气设备可得到微米级氧气泡，并将该微米级氧气泡送至好氧区，可显著提高好氧区内氧的传质效率，满足系统对氧气的需求，提高臭氧接触反应器尾气的回收利用率，极大地降低了曝气能耗。由此，该系统实现了剩余污泥的减量化，且通过回用臭氧处理后污泥作为补充碳源，强化了生物池内的脱氮除磷效果，同时通过利用臭氧接触反应器的尾气作为生物池的曝气气源，强化了系统的资源回收利用功能。
另外，根据本发明上述实施例的臭氧综合利用污水处理系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，上述臭氧综合利用污水处理系统进一步包括：离心分离器，所述离心分离器具有污泥进口、无机物出口和有机物出口，所述污泥进口与所述污泥出口相连，所述有机物出口与所述污泥入口相连。由此，有利于将污泥中的无机物除去，提高臭氧接触反应器的处理效率，降低整个系统的处理成本。
在本发明的一些实施例中，上述臭氧综合利用污水处理系统进一步包括：增压泵，所述增压泵分别与所述臭氧破坏器和所述微米曝气设备相连。由此，可提高氧气的压力，进而提高微米曝气设备的处理效率。
在本发明的一些实施例中，所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区上均布置所述污水入口。由此，可进一步提高污水中碳源的利用率。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述系统实施臭氧综合利用污水处理的方法，该方法包括：
(1)将污水供给至所述生物池中的所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区中的至少之一，以便得到处理后污水;
(2)将所述处理后污水供给至所述二沉池进行沉降分离处理，以便得到水和污泥;
(3)将所述污泥供给至所述臭氧接触反应器与臭氧发生反应，以便得到臭氧处理后污泥和尾气，并将所述臭氧处理后污泥供给至所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区中的至少之一;
(4)将所述尾气供给至所述臭氧破坏器进行臭氧破坏，以便得到氧气;
(5)将所述氧气供给至所述微米曝气设备进行微米曝气，以便得到微米氧气泡，并将所述微米氧气泡返回至所述好氧区。
根据本发明实施例的臭氧综合利用污水处理方法，通过设置预缺氧区，将回流污泥中携带的NOX进行反硝化，降低了污泥回流对厌氧区中释磷过程的影响，强化了生物池的脱氮除磷效果;通过在预缺氧区、厌氧区和缺氧区中的至少一个上布置污水入口，可提高污水中碳源的利用率;处理后污水经二沉池处理后可达到准地表Ⅲ类水质;分离出的污泥在臭氧接触反应器里与臭氧充分接触，臭氧作为细胞溶解剂，可促进细胞溶解，增大细胞的衰减速率，强化细菌的隐性生长从而使污泥产量降低，污泥被氧化比例越大，则污泥减量越多，同时臭氧可把细胞质中的有机物氧化，污泥经臭氧分解和矿化后，得到臭氧处理后污泥，该臭氧处理后污泥可回流至生物池中的预缺氧区、厌氧区和缺氧区中的至少之一，为其内的反硝化菌、聚磷菌提供有机碳源。而臭氧接触反应器所得的尾气可经臭氧破坏器破坏得到氧气，该氧气再经微米曝气设备可得到微米级氧气泡，并将该微米级氧气泡送至好氧区，可显著提高好氧区内氧的传质效率，满足系统对氧气的需求，提高臭氧接触反应器尾气的回收利用率，极大地降低了曝气能耗。由此，该方法实现了剩余污泥的减量化，且通过回用臭氧处理后污泥作为补充碳源，强化了生物池内的脱氮除磷效果，同时通过利用臭氧接触反应器的尾气作为生物池的曝气气源，强化了方法的资源回收利用功能。
另外，根据本发明上述实施例的臭氧综合利用污水处理方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述污泥中无机物含量高于70%时，在将所述污泥供给至所述臭氧接触反应器之前进一步包括：预先将所述污泥供给至所述离心分离器中进行分离，以便分离得到无机物和有机物，并将所述有机物供给至所述臭氧接触发生器。由此，有利于将污泥中的无机物除去，提高臭氧接触反应器的处理效率，降低整个工艺的处理成本。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，将所述污水供给至所述生物池中的所述预缺氧区、所述厌氧区和所述缺氧区。由此，可提高氧气的压力，进而提高微米曝气设备的处理效率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述臭氧的浓度为150～200mg/L。由此，有利于提高污泥的反应速率，同时降低臭氧接触反应器的能耗。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述臭氧与所述污泥接触反应的温度为15～25℃。由此，可进一步提高污泥的处理效率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述微米曝气过程的温度为15～25℃，压力为0.5-1MPa。由此，有利于提高微米曝气的速率。
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。