公布日：2022.03.04
申请日：2021.12.27
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F11/121(2019.01)I;C02F11/145(2019.01)I;C01B25/45(2006.01)I;C05B7/00(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种污泥脱水上清液的全量处理系统及处理方法，包括沿上清液依次设的调节池、资源化单元、预处理软化单元、混凝沉淀单元、中和池、两级硝化反硝化单元、MBR膜和纳滤膜；纳滤膜浓水侧连接浓缩液处理单元，产水侧连接循环式异相光催化氧化单元和深度反硝化脱氮单元；资源化单元产泥口连接一级污泥处理单元；预处理软化单元、混凝沉淀单元、两级硝化反硝化单元、循环式异相光催化氧化单元和深度反硝化脱氮单元的产泥口均连接二级污泥处理单元，资源化单元设氧化镁加药装置，预处理软化单元设碳酸钠和氢氧化钠加药装置，混凝沉淀单元设混凝剂和助凝剂加药装置。本发明实现污染物全量化去除，实现结晶盐回收，具有较高的稳定性和经济效益。
权利要求书
1.一种污泥脱水上清液的全量处理系统，其特征在于，包括沿上清液水流方向依次设置的调节池、资源化单元、预处理软化单元、混凝沉淀单元、中和池、两级硝化反硝化单元、MBR膜单元和纳滤膜分盐单元；所述纳滤膜分盐单元的浓水侧与浓缩液处理单元连接，所述纳滤膜分盐单元的产水侧依次连接有循环式异相光催化氧化单元和深度反硝化脱氮单元；所述资源化单元的产泥口与一级污泥处理单元连接，所述一级污泥处理单元脱水后产出富含磷酸氨镁结晶盐的肥料；所述预处理软化单元、所述混凝沉淀单元、所述两级硝化反硝化单元、所述循环式异相光催化氧化单元和所述深度反硝化脱氮单元的产泥口均与二级污泥处理单元连接，所述二级污泥处理单元的产出污泥通过外运处理，所述二级污泥处理单元的产水侧与所述调节池之间设有回流管；所述资源化单元还设置有氧化镁加药装置，所述预处理软化单元还设置有碳酸钠和氢氧化钠加药装置，所述混凝沉淀单元还设置有混凝剂加药装置和助凝剂加药装置。
2.根据权利要求1所述的全量处理系统，其特征在于，所述资源化单元包括反应器，所述反应器设置所述氧化镁加药装置，用于添加重质氧化镁；所述反应器包括混合搅拌反应器和曝气内循环反应器中的一种。
3.根据权利要求1所述的全量处理系统，其特征在于，所述混凝沉淀单元包括依次连接的混合结晶反应池和斜板沉淀池，所述混合结晶反应池连接有碳酸钠、氢氧化钠及石灰加药装置，用于向所述混合结晶反应池内添加碳酸钠、氢氧化钠及石灰；所述斜板沉淀池设置所述混凝剂加药装置和助凝剂加药装置，分别用于添加混凝剂和助凝剂；所述混凝剂为PAC，所述助凝剂为PAM和PFS；所述中和池设置浓硫酸或盐酸加药装置，用于添加浓硫酸或盐酸，调节所述混凝沉淀单元的产水的PH值，所述PH值为6.5-8.5。
4.根据权利要求1所述的全量处理系统，其特征在于，所述两级硝化反硝化单元包括一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池和二级硝化池；所述一级反硝化池入口与所述中和池产水侧连接，所述一级反硝化池产水侧依次与所述一级硝化池、所述二级反硝化池和所述二级硝化池连接；所述一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池和二级硝化池均设置除磷剂加药装置，用于添加除磷剂；所述一级反硝化池的脱氮负荷不高于0.06kgNO3-N/kgMLSS.d，所述一级硝化池的COD负荷不高于0.15kgCOD/kgMLSS.d，所述一级硝化池的氨氮负荷负荷不高于0.04kgCOD/kgMLSS.d。
5.根据权利要求1所述的全量处理系统，其特征在于，所述MBR膜单元的产水中COD小于800mg/L、NH3小于5mg/L、TN小于50mg/L；所述MBR膜单元包括管式超滤膜、浸没式MBR膜和板式MBR膜中的一种。
6.根据权利要求1所述的全量处理系统，其特征在于，所述纳滤膜分盐单元包括一级一段、一级两端和一级三段纳滤膜中的一种，所述纳滤膜的有机物截留分子量不低于500Da，所述纳滤膜的产水中COD小于200mg/L，TN小于50mg/L，TP小于3mg/L；所述浓缩液处理单元包括污泥改性池，所述污泥改性池设置石灰添加装置，所述污泥改性池的产水口与所述调节池之间设置回流管道，所述污泥改性池的产泥口与所述二级污泥处理单元连接；所述一级污泥处理单元和所述二级污泥处理单元均为板框式污泥脱水机。
7.根据权利要求1所述的全量处理系统，其特征在于，所述循环式异相光催化氧化单元包括催化反应器，所述催化反应器设置紫外光光源、搅拌器、催化剂添加装置和氧化剂投加装置；所述催化剂催化剂添加装置和氧化剂投加装置分别为所述催化反应器内添加催化剂和氧化剂；所述催化剂为硫酸亚铁，所述氧化剂为双氧水；所述紫外光光源的波长为185nm-450nm。
8.根据权利要求1所述的全量处理系统，其特征在于，所述深度反硝化脱氮单元的产水通过外排处理，所述深度反硝化脱氮单元包括反硝化BAF、反硝化池、硝化池、MBR膜和二沉池的一种或多种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的全量处理系统的处理方法，其特征在于，包括污水厂或污水处理厂将污泥调理后的污泥脱水上清液进入调节池内调节均质；调节池的出水泵入资源化单元，通过添加重质氧化镁,生成Mg(NH4)2PO4沉淀，经一级污泥处理单元脱水后形成富含磷酸氨镁结晶盐的肥料；资源化单元产水进入预处理软化单元，通过添加碳酸钠、石灰或氢氧化钠去除进水中的钙、镁硬度离子，预处理软化单元产泥进入二级污泥处理单元脱水处理，预处理软化单元产水进入混凝沉淀单元；混凝沉淀单元通过添加絮凝剂和助凝剂去除进水中大部分悬浮物及部分有机物，混凝沉淀单元产泥进入二级污泥处理单元脱水处理，混凝沉淀单元产水进入中和池；中和池通过添加浓硫酸或盐酸调整混凝沉淀单元产水的PH值至6.5-8.5，中和池产水重力流入两级硝化反硝化单元；通过两级硝化反硝化单元去除中和池产水中绝大部分COD、NH3、TN、TP污染物，两级硝化反硝化单元的产泥进入二级污泥处理单元脱水处理，两级硝化反硝化单元的产水进入MBR膜单元；MBR膜单元将两级硝化反硝化单元的产水进行选择性截留，去除绝大部分悬浮物，使经MBR膜单元的产水中COD降低至800mg/L以下、NH3降低至5mg/L以下、TN降低至50mg/L以下，MBR膜单元产水进入纳滤膜分盐单元；纳滤膜分盐单元对MBR膜单元产水进行选择性过滤，截留进水中的大部分的COD、NH3及TP，使经纳滤膜分盐单元处理后的产水中的COD降低至200mg/L以下、TN降低至50mg/L以下、TP降低至3mg/L以下；纳滤膜分盐单元的浓缩液留至浓缩液处理单元，通过向浓缩液处理单元中添加石灰，形成硫酸钙、氢氧化镁等无机盐，并絮凝捕集大分子有机物，避免二价盐及大分子有机物累积；浓缩液处理单元的浓缩液回流至调节池，上清液流入二级污泥脱水处理单元脱水处理；纳滤膜分盐单元产水进入循环式异相光催化氧化单元，通过添加硫酸亚铁和双氧水，在紫外光催化的作用下氧化剩余难降解有机物，并去除大部分难降解COD，循环式异相光催化氧化单元产泥进入二级污泥处理单元脱水处理，循环式异相光催化氧化单元的产水进入深度反硝化脱氮单元；深度反硝化脱氮单元对循环式异相光催化氧化单元的产水进一步去除总氮及剩余COD，深度反硝化脱氮单元产泥进入二级污泥处理单元脱水处理，二级污泥处理单元将产泥脱水至60％后外运处理，深度反硝化脱氮单元的产水通过外排处理。
10.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述两级硝化反硝化单元的处理方法具体为:1)、中和池产水重力流入一级反硝化池，通过进水中的COD与一级硝化回流液中的硝酸盐在微生物的反硝化作用下生成氮气后，实现硝酸盐氮的去除；2)、一级反硝化池出水进入一级硝化池，通过好氧池曝气，利用好氧微生物的生物代谢作用，去除进水中COD、NH3、TN、TP污染物；一级硝化池产水进入二级反硝化池，进一步去除剩余硝酸盐后，进入二级硝化池，进一步去除剩余少量COD。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种污泥脱水上清液的全量处理系统及处理方法。
本发明公开了一种污泥脱水上清液的全量处理系统，包括沿上清液水流方向依次设置的调节池、资源化单元、预处理软化单元、混凝沉淀单元、中和池、两级硝化反硝化单元、MBR膜单元和纳滤膜分盐单元；
所述纳滤膜分盐单元的浓水侧与浓缩液处理单元连接，所述纳滤膜分盐单元的产水侧依次连接有循环式异相光催化氧化单元和深度反硝化脱氮单元；
所述资源化单元的产泥口与一级污泥处理单元连接，所述一级污泥处理单元脱水后产出富含磷酸氨镁结晶盐的肥料；
所述预处理软化单元、所述混凝沉淀单元、所述两级硝化反硝化单元、所述循环式异相光催化氧化单元和所述深度反硝化脱氮单元的产泥口均与二级污泥处理单元连接，所述二级污泥处理单元的产出污泥通过外运处理，所述二级污泥处理单元的产水侧与所述调节池之间设有回流管；
所述资源化单元还设置有氧化镁加药装置，所述预处理软化单元还设置有碳酸钠和氢氧化钠加药装置，所述混凝沉淀单元还设置有混凝剂加药装置和助凝剂加药装置。
作为本发明的进一步改进，所述资源化单元包括反应器，所述反应器设置所述氧化镁加药装置，用于添加重质氧化镁；
所述反应器包括混合搅拌反应器和曝气内循环反应器中的一种。
作为本发明的进一步改进，所述混凝沉淀单元包括依次连接的混合结晶反应池和斜板沉淀池，所述混合结晶反应池连接有碳酸钠、氢氧化钠及石灰加药装置，用于向所述混合结晶反应池内添加碳酸钠、氢氧化钠及石灰；
所述斜板沉淀池设置所述混凝剂加药装置和助凝剂加药装置，分别用于添加混凝剂和助凝剂；
所述混凝剂为PAC，所述助凝剂为PAM和PFS。
所述中和池设置浓硫酸或盐酸加药装置，用于添加浓硫酸或盐酸，调节所述混凝沉淀单元的产水的PH值，所述PH值为6.5-8.5。
作为本发明的进一步改进，所述中和池设置浓硫酸或盐酸加药装置，用于添加浓硫酸或盐酸，调节所述混凝沉淀单元的产水的PH值；
所述PH值为6.5-8.5。
作为本发明的进一步改进，所述两级硝化反硝化单元包括一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池和二级硝化池；
所述一级反硝化池入口与所述中和池产水侧连接，所述一级反硝化池产水侧依次与所述一级硝化池、所述二级反硝化池和所述二级硝化池连接；
所述一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池和二级硝化池均设置除磷剂加药装置，用于添加除磷剂。
作为本发明的进一步改进，所述一级反硝化池的脱氮负荷不高于0.06kgNO3-N/kgMLSS.d，所述一级硝化池的COD负荷不高于0.15kgCOD/kgMLSS.d，所述一级硝化池的氨氮负荷负荷不高于0.04kgCOD/kgMLSS.d。
作为本发明的进一步改进，所述MBR膜单元的产水中COD小于800mg/L、NH3小于5mg/L、TN小于50mg/L；
所述MBR膜单元包括管式超滤膜、浸没式MBR膜和板式MBR膜中的一种。
作为本发明的进一步改进，所述纳滤膜分盐单元包括一级一段、一级两端和一级三段纳滤膜中的一种，所述纳滤膜的有机物截留分子量不低于500Da，所述纳滤膜的产水中COD小于200mg/L，TN小于50mg/L，TP小于3mg/L；
所述浓缩液处理单元包括污泥改性池，所述污泥改性池设置石灰添加装置，所述污泥改性池的产水口与所述调节池之间设置回流管道，所述污泥改性池的产泥口与所述二级污泥处理单元连接；
所述一级污泥处理单元和所述二级污泥处理单元均为板框式污泥脱水机。
作为本发明的进一步改进，所述循环式异相光催化氧化单元包括催化反应器，所述催化反应器设置紫外光光源、搅拌器、催化剂添加装置和氧化剂投加装置；所述催化剂催化剂添加装置和氧化剂投加装置分别为所述催化反应器内添加催化剂和氧化剂；
所述催化剂为硫酸亚铁，所述氧化剂为双氧水；
所述紫外光光源的波长为185nm-450nm。
作为本发明的进一步改进，所述深度反硝化脱氮单元包括反硝化BAF、反硝化池、硝化池、MBR膜和二沉池的一种或多种。
本发明还公开了一种污泥脱水上清液的全量处理系统的处理方法，包括：
污水厂或污水处理厂将污泥调理后的污泥脱水上清液进入调节池内调节均质；
调节池的出水泵入资源化单元，通过添加重质氧化镁，生成Mg(NH4)2PO4沉淀，经一级污泥处理单元脱水后形成富含磷酸氨镁结晶盐的肥料；
资源化单元产水进入预处理软化单元，通过添加碳酸钠、石灰或氢氧化钠去除进水中的钙、镁硬度离子，预处理软化单元产泥进入二级污泥处理单元脱水处理，预处理软化单元产水进入混凝沉淀单元；
混凝沉淀单元通过添加絮凝剂和助凝剂去除进水中大部分悬浮物及部分有机物，混凝沉淀单元产泥进入二级污泥处理单元脱水处理，混凝沉淀单元产水进入中和池；
中和池通过添加浓硫酸或盐酸调整混凝沉淀单元产水的PH值至6.5-8.5，中和池产水重力流入两级硝化反硝化单元；
通过两级硝化反硝化单元去除中和池产水中绝大部分COD、NH3、TN、TP污染物，两级硝化反硝化单元的产泥进入二级污泥处理单元脱水处理，两级硝化反硝化单元的产水进入MBR膜单元；
MBR膜单元将两级硝化反硝化单元的产水进行选择性截留，去除绝大部分悬浮物，使经MBR膜单元的产水中COD降低至800mg/L以下、NH3降低至5mg/L以下、TN降低至50mg/L以下，MBR膜单元产水进入纳滤膜分盐单元；
纳滤膜分盐单元对MBR膜单元产水进行选择性过滤，截留进水中的大部分的COD、NH3及TP，使经纳滤膜分盐单元处理后的产水中的COD降低至200mg/L以下、TN降低至50mg/L以下、TP降低至3mg/L以下；纳滤膜分盐单元的浓缩液留至浓缩液处理单元，通过向浓缩液处理单元中添加石灰，形成硫酸钙、氢氧化镁等无机盐，并絮凝捕集大分子有机物，避免二价盐及大分子有机物累积；
浓缩液处理单元的浓缩液回流至调节池，上清液流入二级污泥脱水处理单元脱水处理；
纳滤膜分盐单元产水进入循环式异相光催化氧化单元，通过添加硫酸亚铁和双氧水，在紫外光催化的作用下氧化剩余难降解有机物，并去除大部分难降解COD，循环式异相光催化氧化单元产泥进入二级污泥处理单元脱水处理，循环式异相光催化氧化单元的产水进入深度反硝化脱氮单元；
深度反硝化脱氮单元对循环式异相光催化氧化单元的产水进一步去除总氮及剩余COD，深度反硝化脱氮单元产泥进入二级污泥处理单元脱水处理，二级污泥处理单元将产泥脱水至60％后外运处理，深度反硝化脱氮单元的产水通过外排处理。
作为本发明的进一步改进，所述两级硝化反硝化单元的处理方法具体为:
1)、中和池产水重力流入一级反硝化池，通过进水中的COD与一级硝化回流液中的硝酸盐在微生物的反硝化作用下生成氮气后，实现硝酸盐氮的去除；
2)、一级反硝化池出水进入一级硝化池，通过好氧池曝气，利用好氧微生物的生物代谢作用，去除进水中COD、NH3、TN、TP污染物；一级硝化池产水进入二级反硝化池，进一步去除剩余硝酸盐后，进入二级硝化池，进一步去除剩余少量COD。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过设置资源化单元、预处理软化单元、MBR膜单元、纳滤膜分盐单元、循环式异相光催化氧化单元和深度反硝化脱氮单元，实现污泥脱水上清液的全量化处理，实现磷酸氨镁结晶盐的资源化回收，具有较高的稳定性、高效性以及较高的经济效益。
（发明人：李骎;王铸;朱倩;谭金）