公布日：2022.11.25
申请日：2022.08.01
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C01C1/02(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F1/52(2006.01)N;C02F1/32(2006.01)N
摘要
一种高效回收氨的城市污水处理方法，包括：一、过滤除杂，去除污水中的漂浮物及砂砾；二、生物处理，通过厌氧及好氧生化处理利用微生物对污水中的有机物、P和N进行生物代谢，并以产生生物污泥的形式进行增殖；三、混凝沉淀，通过铁离子对污水中残留的悬浮固体和P进行固结，生成含P铁泥，通过铁泥对水中残留的有机物吸附；四、氨回收以及消毒出水，调节水体pH至4‑6.5，将污水导入氨化反应器中，产生的活性氢还原作用将污水中的硝氮、亚硝氮转化为氨氮；将出水导入碱化沉淀池，通过强碱的作用并在真空、加热和曝气的条件下将水中氨氮转移到气相中，实现氨的收集回收，并使出水中氨氮、总氮达标，经消毒后排放。本发明可实现对污水中的氨进行回收利用。
权利要求书
1.一种高效回收氨的城市污水处理方法，其特征在于：包括：步骤一、过滤除杂通过分离除杂去除污水中夹杂的漂浮物以及砂砾；步骤二、生物处理经过滤除杂后的污水进入生物处理工段，通过厌氧及好氧生化处理，利用微生物对污水中的有机物、P和N进行生物代谢，并以产生生物污泥的形式进行增殖；产生的污泥经沉淀进行泥水分离，部分污泥回流入厌氧及好氧生化池以维持污泥浓度；步骤三、混凝沉淀经生物处理后的污水进入混凝沉淀工段，通过铁离子的作用，对污水中残留的悬浮固体和P进行固结，生成含P铁泥，通过铁泥对水中残留的有机物吸附，使经混凝沉淀后的出水中的有机物、总磷达到排放标准；步骤四、氨回收以及消毒出水经混凝沉淀后的污水进入氨回收工段，通过调节水体pH至4-
6.5，再将污水导入一氨化反应器中，该氨化反应器中填充有铁屑；通过氨化反应器产生的活性氢的还原作用，将污水中的硝氮、亚硝氮转化为氨氮；然后，将出水导入碱化沉淀池中，通过强碱的作用，并在真空、加热和曝气的条件下将水中氨氮转移到气相中，实现氨的收集回收，并使出水中氨氮、总氮达标，再经消毒后排放。
2.根据权利要求1所述的城市污水处理方法，其特征在于：于步骤二中，还包括厌氧消化处理；泥水分离后的部分污泥进入厌氧消化工段进行厌氧消化，经厌氧消化处理后，污泥中所含细菌、病毒在厌氧消化升温时被逐渐杀灭，富含有机物的上清液被回流至步骤一进行过滤除杂；有机物被转化为厌氧消化气。
3.根据权利要求2所述的城市污水处理方法，其特征在于：针对厌氧消化处理产生的厌氧消化气，还包括分离处理；所述厌氧消化气包括甲烷、CO、H2、CO2和水汽，厌氧消化气经气体分离器，对不同的气体组分进行分离、富集；其中，CO2、CO回收，H2经收集后进入所述消毒设备，甲烷与水汽进入蒸汽甲烷重整器中进行反应，反应而得的H2送入消毒设备，反应得到的CO和剩余水回到所述气体分离器。
4.根据权利要求1所述的城市污水处理方法，其特征在于：于步骤四中，还包括氨气的除湿消毒处理；转移到气相中的氨气依次经碱性除湿、紫外消毒后，进行富集。
5.根据权利要求4所述的城市污水处理方法，其特征在于：还包括产氢反应处理；将收集后的部分氨送入产氢反应器中，将其分解为N2和H2；其中N2直接排放，H2送入所述消毒设备；部分氨通过溶入水中制备氨水，或经加压装瓶成为液氨，或通入酸性溶液中制备铵盐。
6.根据权利要求1所述的城市污水处理方法，其特征在于：于步骤四中，针对排水还包括热回收处理；经消毒设备消毒完毕后的出水进入热回收系统，将水中的热量回收后，即可排放入环境中。
7.根据权利要求1所述的城市污水处理方法，其特征在于：于步骤四中，针对碱化沉淀产生的铁泥还包括酸化处理；铁泥经沉淀收集后，送入酸化池酸化为铁离子，送回至混凝沉淀池中除P。
8.根据权利要求1所述的城市污水处理方法，其特征在于：消毒的设备为紫外催化消毒池；前述各工段中所产生的H2经收集后进入紫外催化消毒池，并向其中通入空气，在催化剂作用下H2和O2被转化为双氧水；双氧水经后续紫外照射后分解产生强氧化性的羟基自由基。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效回收氨的城市污水处理方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高效回收氨的城市污水处理方法，包括：步骤一、过滤除杂通过分离除杂去除污水中夹杂的漂浮物以及砂砾；步骤二、生物处理经过滤除杂后的污水进入生物处理工段，通过厌氧及好氧生化处理，利用微生物对污水中的有机物、P和N进行生物代谢，并以产生生物污泥的形式进行增殖；产生的污泥经沉淀进行泥水分离，部分污泥回流入厌氧及好氧生化池以维持污泥浓度；步骤三、混凝沉淀经生物处理后的污水进入混凝沉淀工段，通过铁离子的作用，对污水中残留的悬浮固体和P进行固结，生成含P铁泥，通过铁泥对水中残留的有机物吸附，使经混凝沉淀后的出水中的有机物、总磷达到排放标准；步骤四、氨回收以及消毒出水经混凝沉淀后的污水进入氨回收工段，通过调节水体pH至4-6.5，再将污水导入一氨化反应器中，该氨化反应器中填充有铁屑；通过氨化反应器产生的活性氢的还原作用，将污水中的硝氮、亚硝氮转化为氨氮；然后，将出水导入碱化沉淀池中，通过强碱的作用，并在真空、加热和曝气的条件下将水中氨氮转移到气相中，实现氨的收集回收，并使出水中氨氮、总氮达标，再经消毒后排放。
上述技术方案中的有关内容说明如下：1．进一步的技术方案，于步骤二中，还包括厌氧消化处理；泥水分离后的部分污泥进入厌氧消化工段进行厌氧消化，经厌氧消化处理后，污泥中所含细菌、病毒在厌氧消化升温时被逐渐杀灭，富含有机物的上清液被回流至步骤一进行过滤除杂；有机物被转化为厌氧消化气。
2．进一步的技术方案，针对厌氧消化处理产生的厌氧消化气，还包括分离处理；所述厌氧消化气包括甲烷、CO、H2、CO2和水汽，厌氧消化气经气体分离器，对不同的气体组分进行分离、富集；其中，CO2、CO回收，H2经收集后进入所述消毒设备，甲烷与水汽进入蒸汽甲烷重整器中进行反应，反应而得的H2送入消毒设备，反应得到的CO和剩余水回到所述气体分离器。
3．进一步的技术方案，于步骤四中，还包括氨气的除湿消毒处理；转移到气相中的氨气依次经碱性除湿、紫外消毒后，进行富集。
4．进一步的技术方案，：还包括产氢反应处理；将收集后的部分氨送入产氢反应器中，将其分解为N2和H2；其中N2直接排放，H2送入所述消毒设备；部分氨通过溶入水中制备氨水，或经加压装瓶成为液氨，或通入酸性溶液中制备铵盐。
5．进一步的技术方案，于步骤四中，针对排水还包括热回收处理；经消毒设备消毒完毕后的出水进入热回收系统，将水中的热量回收后，即可排放入环境中。
6．进一步的技术方案，于步骤四中，针对碱化沉淀产生的铁泥还包括酸化处理；铁泥经沉淀收集后，送入酸化池酸化为铁离子，送回至混凝沉淀池中除P。
7．进一步的技术方案，消毒的设备为紫外催化消毒池；前述各工段中所产生的H2经收集后进入紫外催化消毒池，并向其中通入空气，在催化剂作用下H2和O2被转化为双氧水；双氧水经后续紫外照射后分解产生强氧化性的羟基自由基。
相比现有技术而言，本发明的工作原理及优点如下：1、通过本发明的处理方法，不仅可以减少投资和运行成本（流程变简单了，投资和运行费用也会减少），而且可以对CO2、N、P资源进行回收、利用，产生新的社会效益（固废减量化、资源化和无害化）和经济效益。
2、优化了主体处理流程和构筑物设置，避免了“脱氮”和“除磷”之间的固有矛盾，减少碳源的使用和最终碳的排放。
3、可对不同污泥进行有效分类收集、利用，便于后续资源化利用。
4、最大限度地对铁盐进行了循环利用，减少了混凝剂的使用。
5、无卤代消毒副产物的产生，减少“三致”风险的发生。
本发明通过对现有城市污水处理厂的工艺进行调整、引入新的绿色能源，实现合理回收、利用污水中的各种资源，使城市污水厂不仅仅是“处理厂”，更可成为“资源生产回收厂”，有利于实现国家“碳达峰、碳中和”目标。
（发明人：刘忻;金龙;刘锋;吴建华）