申请日2020.08.25
公开（公告）日2021.02.19
IPC分类号C02F9/14; C02F101/10; C02F101/16; C02F101/38
摘要
一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统，涉及水体净化技术领域。包括预处理装置、混凝沉淀装置、电解脱氮装置、膜生物反应器和污泥处理系统，预处理装置包括依次连通的粗格栅、细粗格栅、曝气沉砂池和提升泵；混凝沉淀装置包括依次连通的混凝池、助凝池、混凝沉淀池、中间水池和污泥池；电解脱氮装置包括电解脱氮主机、直流电源和脱氮反应池。所述污泥处理装置包括污泥泵、重力浓缩池、理化调理池和脱水机。在膜生物反应器前还可设置一个微电解装置，在膜生物反应器后还可设一个吸附除磷装置。可以将水体中的COD去除80％～95％，克服了现有出水质量差、投资大、净化周期长、占地大的缺陷，出水达到《地表水水环境质量标准》。
权利要求书
1.一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统，其特征在于，包括：预处理装置(100)、混凝沉淀装置(200)、电解脱氮装置(300)、膜生物反应器(400)和污泥处理系统(500)：
预处理装置(100)，包括依次连通的粗格栅(110)、细粗格栅(120)、曝气沉砂池(130)和第1提升泵(140)；所述粗格栅(110)的进水口与需要处理的污染水体的进水管道联通，粗格栅(110)的出水口与细粗格栅(120)进水口联通，细粗格栅(120)出水口与曝气沉砂池(130)的进水口联通，曝气沉砂池(130)的出水口与第1提升泵(140)的进水口联通；
混凝沉淀装置(200)，包括依次连通的混凝池(210)、助凝池(220)、混凝沉淀池(230)、中间水池(240)和污泥收集池(250)；混凝沉淀池(230)设有清水出口(231)和污泥出口(232)；所述混凝池(210)的进水口与预处理装置(100)的第1提升泵(140)的出水口联通，所述混凝池(210)的出水口与助凝池(220)的进水口连通，所述助凝池(220)的出水口与混凝沉淀池(230)的进水口连通；所述混凝沉淀池(230)清水出口(231)与中间水池(240)的进水口连通，中间水池(240)的出水口与电解脱氮装置(300)的电解脱氮主机(310)的进水口连通，所述清水出口与电解脱氮主机(310)的连接管路中还设有第2提升泵(311)；混凝沉淀池(230)的污泥出口(232)与污泥收集池(250)的进口联通，污泥收集池(250)的出口与污泥处理系统(500)的进口联通；
电解脱氮装置(300)，包括电解脱氮主机(310)、直流电源(320)和脱氮反应池(330)，所述电解脱氮主机(310)的进水口用于混凝沉淀后的清水进入，所述电解脱氮主机(310)的出水口以三通(319)分别与所述脱氮反应池(330)的进水口和混凝池(210)的进水口连通；
膜生物反应器(400)，由生物反应池(410)、曝气管(420)、膜组件(430)、曝气风机(440)、反洗水管(450)、第1出水口(411)、污泥出口(412)和消毒池(460)构成；所述膜生物反应器(400)的进水口与电解脱氮装置(300)系统的脱氮反应池(330)的出水口联通，所述膜生物反应器(400)的水出口与消毒池(460)的出水口联通并流入消毒池(470)中；
污泥处理系统(500)，包括污泥泵(510)、重力浓缩池(520)、理化调理池(530)和脱水机(540)，所述污泥泵(510)的进口与所述曝气沉砂池(130)的污泥出口、混凝沉淀池(230)的污泥出口(232)、膜生物反应器(400)的生物反应池(410)的污泥出口(414)连通，所述污泥泵(510)的出口与重力浓缩池(520)的进口连通，重力浓缩池(520)的污泥出口(521)与理化调理池(530)的进口(531)联通，重力浓缩池(520)的污水出口(522)与膜生物反应器(400)的生物反应池(410)的进水口联通；理化调理池(530)的出口与脱水机(540)的污泥进口联通，脱水机(540)的泥块收集于污泥收集坪内，脱水机(540)的污水与膜生物反应器(400)的生物反应池(410)的进水口联通。
2.根据权利要求1所述一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统，其特征在于，所述混凝沉淀装置(200)是高效沉淀装置、磁混凝装置、超磁混凝沉淀装置的一种。
3.根据权利要求1所述一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统，其特征在于，所述混凝沉淀装置(200)的混凝池(210)还包括混凝剂加药装置(211)和第1搅拌机(212)，混凝剂加药装置(211)中贮藏有质量比为5％～10％硫酸亚铁或10％～15％的聚合氯化铝溶液；所述助凝池(220)还包括助凝剂加药装置(221)和第2搅拌机(222)。
4.根据权利要求1所述一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统，其特征在于，所述电解脱氮装置还包括一个电解质投加装置(340)，它由电解质溶液配制罐(342)，电解质溶液贮罐(341)、电解质溶液输送泵(343)和电解质溶液流量计(344)构成，电解质溶液在电解质溶液配制罐(342)配制完成后通过泵输送至电解质溶液贮罐(341)贮存，启动电解质溶液输送泵(343)并通过电解质溶液流量计(344)输入到污染水体中，然后进入电解脱氮系统的主机中电解；电解质投加装置(340)用于向电解脱氮装置投加3％～12％的次氯酸钠溶液或2％～6％的氯化钠溶液；电解质溶液配制罐(342)用于配制4％～12％的次氯酸钠溶液或2％～6％的氯化钠溶液。
5.根据权利要求1所述一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统，其特征在于，所述电解脱氮装置还包括一个主机酸洗系统(350)，它由酸洗溶液配制罐(351)、酸洗溶液输送泵(352)构成。
6.根据权利要求1所述一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统，其特征在于，所述膜生物反应器(400)前还设一个微电解装置(600)，微电解装置(600)由池体(610)、支撑架(620)、支撑层(630)、铁碳层(640)和滤料层(650)构成。
7.根据权利要求1所述一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统，其特征在于，所述膜生物反应器(400)后还设有一个深度除磷装置，所述深度除磷装置是吸附除磷装置、化学沉淀除磷装置中的一种。
8.根据权利要求7所述一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统，其特征在于，所述吸附除磷装置至少包括一个吸附塔(710)、一个脱附再生系统(720)和磷沉淀回收系统(730)；
需要连续运行的，所述吸附除磷装置至少包括两个吸附塔(710)、一个脱附再生系统(720)和磷沉淀回收系统(730)；所述吸附塔(710)由阀门(711)、进水口(712)、下支撑板(713)、吸附填料(714)、上支撑板(715)、第2出水口(716)、出水三通(717)、三通(718)和阀门(719)构成；所述脱附再生系统(720)由脱附再生液贮罐(721)、再生液输送泵(722)、流量计(723)、再生液进口阀(724)、吸附塔(710)、清水罐(728)、清水泵(729)、洗脱液出水阀(726)和洗脱液贮罐(727)构成；脱附再生液贮罐(721)通过再生液输送泵(722)和再生液进口阀(724)与进水口三通联接到吸附塔(710)上；清水罐(728)通过清水泵(729)、三通(718)与出水三通(717)与吸附塔(710)联接；洗脱液贮罐(727)通过洗脱液出水阀(726)、出水三通(717)与吸附塔(710)联接；所述磷沉淀回收系统(730)由脱附液输送泵(731)、进口阀(732)、沉淀反应池(733)、搅拌器(734)、沉淀剂贮罐(735)、加药泵(736)、沉淀罐(739)、输送泵(738)、浓缩罐(737)和回收泵构成；脱附液输送泵(731)入口接洗脱液贮罐(727)的出水口，脱附液输送泵(731)的出水口与脱附液进口阀(732)入口联接，脱附液进口阀(732)出口与磷沉淀反应池(733)联接；沉淀反应池(733)上还安装有搅拌器(734)和沉淀剂贮罐(735)，沉淀反应池(733)的出水口与沉淀罐(739)进水口连接，沉淀罐(739)出水口经输送泵(738)与浓缩罐(737)的进口联接，浓缩罐(737)的出口通过回收泵与脱附再生液贮罐(721)联接。
9.根据权利要求1所述基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统，其特征在于，所述污泥泵(510)的进口分别与预处理装置(100)、混凝沉淀装置(200)、电解脱氮装置(300)、膜生物反应器(400)和铁碳微电解装置(600)的污泥出口连通。
10.根据权利要求1所述一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统，其特征在于，所述水体深度净化系统是地下式、半地下式或地上式中的一种。
说明书
一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统
技术领域
本实用新型涉及水体净化技术领域，具体是涉及一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统。
背景技术
水体富营养化主要是水体中氮磷含量日积月累、不断积累，严重超标，造成这一结果的主要原因之一就是城镇污水处理厂的污水排放，大量的氮、磷随之排入水体。水体富营养化导致藻类大量增殖，水华反复爆发，因此，治理水体富营养化是国内外的重要难题。
城镇生活污水是人们生活过程中产生的污染水体，通常理化指标为COD≤800mg/L(多数在280～500mg/L)、BOD≤350mg/L(多在150～300mg/L)、SS≤400mg/L、氨氮≤50mg/L、总氮≤70mg/L、总磷≤10mg/L、pH7～9。目前，国内外污染处理分为一级处理、二级处理和深度处理。一级处理的主要工艺包括污水收集、粗格栅过滤、细格栅过滤到曝气沉沙池和初沉池；二级处理的主要工艺有：活性污泥处理工艺、生物膜法工艺和膜生物反应器(MBR)三大类。应用于城市污水厂的活性污泥处理工艺主要有三个系列：(1)氧化沟系列；(2)A/A/O系列；(3)序批式反应器(SBR)系列。应用于城市污水处理厂的生物膜法工艺主要是曝气生物滤池工艺(BAF)和移动床生物膜(MBBR)工艺。膜生物反应器(MBR)是上世纪九十年代发展起来的新型污水处理工艺，根据膜组件的加工方式不同，可以分为管式膜、帘式膜和板式膜等，根据膜组件的与生物反应器的安装位置不同，又分为内置式或外置式MBR。国内外主要应用的深度处理工艺为混凝除磷和反硝化脱氮工艺。
采用以上工艺建设污水处理厂对污水进行处理时，污水停留时间长达17小时以上，不仅污水处理厂占地面积大、构筑物多、投资多、运行费用高、施工时间长，而且出水水质多数为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)或《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的准Ⅳ类(主要是总氮只能达到10mg/L左右)，水质较差，多数不能满足水资源利用要求。此外，从现有标准角度分析，目前，国内城镇污水处理厂实施的是《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)，与《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的主要理化指标对比，总氮、总磷和溶解氧满足不了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的指标要求。尽管这些经典污水处理工艺应用了一百多年，但至今未见较大的改变，出水水质也不能满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的指标要求，因此，急需一种出水水质高(能满足水资源利用要求)、污水停留时间短、占地面积小、构筑物少、投资较少、运行费用较低并大幅缩短施工时间的新型污水处理工艺。
劣Ⅴ类水体和黑臭水体是因水体过量纳污、超出其水环境容量而导致变黑、发臭，通常低于《地表水水环境质量标准》(GB3838-2002)V类水质标准，其主要特征指标为溶解氧小于2.0mg/L、氨氮大于2.0mg/L或总磷大于0.4mg/L，多位于人口密集、污染负荷强度大、基础设施不完善的区域，主要包括城市建成区、城乡结合部、县城及中心镇等区域内水体。为了加强水体治理，改善水环境，国务院于2015年下达了“水十条”。要求：“整治城市黑臭水体。采取控源截污、垃圾清理、清淤疏浚、生态修复等措施，加大黑臭水体治理力度，每半年向社会公布治理情况。住房城乡建设部会同环境保护部、水利部、农业部组织制定了《城市黑臭水体整治工作指南》。因此，治理水体污染是一项紧迫的任务。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有污水处理厂处理工艺或水体净化技术存在的出水质量差、投资大、净化时间长、占地大的缺陷，提供一种工艺流程短、污水处理停留时间短、运行成本低、对水质的适应性强、持续效果好、出水水质高的一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统。
一种基于电解脱氮和MBR的水体深度净化系统包括预处理装置(100)、混凝沉淀装置(200)、电解脱氮装置(300)、膜生物反应器(400)和污泥处理系统(500)：
所述预处理装置(100)包括依次连通的粗格栅(110)、细粗格栅(120)、曝气沉砂池(130)和提升泵(140)；所述粗格栅(110)的进水口与需要处理的污染水体的进水管道联通，通入原水，粗格栅(110)的出水口与细格栅(120)进水口联通；细格栅(120)出水口与曝气沉砂池(130)的进水口联通，曝气沉砂池(130)的出水口与提升泵(140)的进水口联通，提升泵(140)接混凝沉淀装置(200)；粗格栅(110)和细格栅(120)用于除去较大颗粒的固体物，曝气沉砂池(130)用于沉淀水体的泥沙等杂物，沉淀后的污泥进入污泥处理系统(500)。
所述混凝沉淀装置(200)包括依次连通的混凝池(210)、助凝池(220)、混凝沉淀池(230)、中间水池(240)和污泥池(250)；混凝沉淀池(230)设有清水出口(231)和污泥出口(232)；所述混凝池(210)的进水口与预处理装置(100)的提升泵(140)的出水口联通，混凝池(210)、助凝池(220)、混凝沉淀池(230)依次连通；所述混凝沉淀池(230)的清水出口(231)与中间水池(240)的进水口连通，中间水池(240)的出水口(241)与电解脱氮装置(300)的电解脱氮主机(310)的进水口连通，所述清水出口与电解脱氮主机(310)的连接管路中还设有提升泵(311)；混凝沉淀池(230)的污泥出口(232)通过污泥泵(233)、排泥管(235)与污泥池(250)的进口(251)联通，污泥池(250)的出口与污泥脱水系统(500)的进口联通；混凝沉淀池(230)的污泥出口(232)还通过污泥泵(233)、排泥管(235)、回流泵(234)与助凝池(220)联通。
混凝沉淀装置(200)可采用高效沉淀装置、磁混凝装置、超磁混凝沉淀装置等中的一种。所述混凝沉淀装置(200)的混凝池(210)还包括混凝剂加药装置(211)和搅拌机(212)；混凝剂加药装置(211)中贮藏有质量比为5％～10％硫酸亚铁或10％～15％的聚合氯化铝溶液；助凝池(220)还包括助凝剂加药装置(221)和搅拌机(222)；助凝剂加药装置(221)中贮藏有质量比为1～2‰的PAM溶液。
所述电解脱氮装置(300)包括电解脱氮主机(310)、直流电源(320)和脱氮反应池(330)；混凝沉淀装置(200)的出水经过提升泵(311)、流量计(312)、阀门(313)、管道混合器(314)、阀门(315)和三通(316)与电解脱氮主机(310)的进水口联接。所述电解脱氮主机(310)的出水口以三通(317)、阀门(318)、三通(319)分别与所述脱氮反应池(330)的进水口和混凝沉池(210)的进水口连通。
具体地，所述电解脱氮主机(310)的工作电压为2～500V，电流密度可为0.5～10mA/cm2。
所述电解脱氮装置还可包括一个电解质投加装置(340)，它由电解质溶液配制罐(342)、电解质溶液贮罐(341)、电解质溶液输送泵(343)和电解质溶液流量计(344)构成，电解质溶液在电解质溶液配制罐(342)配制完成后通过泵输送至电解质溶液贮罐(341)贮存和使用。电解脱氮装置工作时，启动电解质溶液输送泵(343)并通过电解质溶液流量计(344)和管道混合器(314)输入到污染水体中，然后进入电解脱氮系统的主机中电解；
更具体的说，电解质投加装置(340)用于向电解脱氮装置(300)投加3％～12％的次氯酸钠溶液或2％～6％的氯化钠溶液；电解质溶液配制罐(342)用于配制4％～12％的次氯酸钠溶液或2％～6％的氯化钠溶液；
优选地，在脱氨氮和总氮时，根据水体中氨氮的浓度，采用电解质投加装置(340)向电解脱氮装置投加3％～12％的次氯酸钠溶液；
更优选地，在脱氨氮和总氮时，根据水体中氨氮的浓度，采用电解质投加装置(340)向电解脱氮装置投加3％～5％的次氯酸钠溶液；
具体地，电解脱氮装置还包括一个电解主机酸洗系统(350)，它由酸洗溶液配制罐(351)酸洗溶液输送泵(352)构成。酸洗溶液采用2％～3％盐酸溶液或者3％～5％的柠檬酸溶液。当电解脱氮装置的电极被污染，电解效率降低时，停止电解脱氮装置工作，启动酸洗系统(350)去除沉积于电极表面的结垢。
更进一步地，酸洗系统(350)的废水经三通(319)进入混凝沉淀净化处理。
所述膜生物反应器(400)简称MBR，由生物反应池体(410)、曝气管(420)、膜组件(430)、曝气风机(440)、反洗水管(450)、真空系统(460)和消毒池(470)构成；所述膜生物反应器(400)的进水口与电解脱氮装置(300)系统的脱氮反应池(330)的出水口联通，所述膜生物反应器(400)的出水口(411)与消毒机(460)的出水口联通并流入消毒池(470)；膜生物反应器(400)的污泥出口(412)接污泥处理系统(500)，消毒池(470)的出口接吸附除磷系统(700)或排放口；
所述污泥处理装置(500)包括污泥泵(510)、重力浓缩池(520)、理化调理池(530)和脱水机(540)，所述污泥泵(510)的进口与所述混凝沉淀池(230)的污泥出口(232)、膜生物反应器(MBR)的生物池(410)的污泥出口(414)连通，所述污泥泵(510)的出口与重力浓缩池(520)的进口连通，重力浓缩池(520)的污泥出口(521)与理化调理池(530)的进口(531)联通，重力浓缩池(520)的污水出口(522)与膜生物反应器(MBR)(400)的进水口联通；理化调理池(530)的出口与脱水机(540)的污泥进口联通，脱水机(540)的泥块收集于污泥收集坪内，脱水机(540)的污水与膜生物反应器(MBR)(400)的生物反应池体(410)的进水口联通。
在膜生物反应器(MBR)前还可以设置一个微电解装置(600)，微电解装置(600)由池体(610)、支撑架(620)、支撑层(630)、铁碳层(640)和滤料层(650)构成；微电解装置(600)还设有进水口(611)、出水口(612)、污泥出口(613)、反洗管和反洗水出口(614)；反洗水出口(614)出口与混凝沉淀装置(200)进水口联接；进水口(611)连脱氮反应罐(330)的出水口，出水口(612)膜生物反应器(MBR)(400)的进水口。污泥出口(613)与污泥脱水装置(500)的进口联通。微电解装置(600)主要用于消耗电解脱氮时的过量次氯酸钠，保证膜生物反应器(MBR)生物池中微生物菌群的正常生长。
在MBR(400)后还可以设一个吸附除磷装置(700)。吸附除磷系统(700)是在对磷的要求达到0.1mg/L以下或水体中含有大量铁离子时可以设置。所述吸附除磷装置(700)至少包括一个吸附塔(710)、一个脱附再生系统(720)和磷沉淀回收系统(730)；
进一步地，需要连续运行的，所述吸附除磷装置至少包括两个吸附塔(710)、一个脱附再生系统(720)和磷沉淀回收系统(730)；
所述脱附再生系统(720)由脱附再生液贮罐(721)、再生液输送泵(722)、流量计(723)、再生液进口阀(724)、吸附塔(710)、清水罐(728)、清水泵(729)、洗脱液出水阀(726)和洗脱液贮罐(727)构成；所述吸附塔(710)由阀门(711)、进水口(712)、下支撑板(713)、吸附填料(714)、上支撑板(715)、出水口(716)、三通(717)、三通(718)和阀门(719)构成；脱附再生液贮罐(721)通过再生液输送泵(722)和进水阀(724)与进水口三通联接到吸附塔(710)上；清水罐(728)通过清水泵(729)、三通(718)与出水三通(717)与吸附塔(710)联接；洗脱液贮罐(727)通过洗脱液出水阀(726)、出水三通(717)与吸附塔(710)联接；
所述磷沉淀回收系统(730)由脱附液输送泵(731)、进口阀(732)、沉淀反应池(733)、搅拌器(734)、沉淀剂贮罐(735)、加药泵(736)、沉淀罐(739)、输送泵(738)、浓缩罐(737)和回收泵构成；脱附液输送泵(731)入口接洗脱液贮罐(727)的出水口，脱附液输送泵(731)的出水口与脱附液进口阀(732)入口联接，脱附液进口阀(732)出口与磷沉淀反应池(733)联接；沉淀反应池(733)上还安装有搅拌器(734)和沉淀剂贮罐(735)，沉淀反应池(733)的出水口与磷沉淀罐(739)进水口连接，磷沉淀回收池(739)出水口经输送泵(738)与浓缩罐(737)的进口联接，浓缩罐(737)的出口通过回收泵与脱附再生液贮罐(721)联接。
具体地，沉淀剂贮罐(735)内贮存有氢氧化钙饱和溶液。
更具体地，如图1所示，所述污泥泵(510)的进口分别与所述预处理装置(100)、混凝沉淀装置(200)、电解脱氮装置(300)、MBR(400)、铁碳微电解装置(600)、吸附除磷装置(700)的污泥出口连通。
（发明人：聂晓燕）