公布日：2023.10.20
申请日：2023.06.21
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)N;C02F1/78(2023.01)N;C02F3/06(2023.01)N;C02F1/50(2023.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;
C02F101/38(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种基于藻处理的污水处理装置及工艺，该装置中包括依次连接的反硝化滤池、臭氧反应装置、曝气生物滤池和藻处理装置；其中，反硝化滤池用于去除水提的氨氮污染物，臭氧反应装置作为曝气生物滤池的预处理单元，臭氧-曝气复合能有效去除有机物，能改善污水的可生化性。藻处理装置是利用藻吸附水体中的重金属和氨氮，该装置不仅能去除非溶解性污染物，还能有效处理溶解性污染，比如重金属和难降解有机物，能满足出水要求。
权利要求书
1.一种基于藻处理的污水处理装置，其特征在于，包括反硝化滤池、臭氧反应装置、曝气生物滤池和藻处理装置；反硝化滤池与臭氧反应装置连接，反硝化滤池内投放碳源；臭氧反应装置与曝气生物滤池连接，臭氧反应装置用于提供臭氧进行氧化反应；曝气生物滤池与藻处理装置连接，藻处理装置内填充有根治藻。
2.如权利要求1所述的基于藻处理的污水处理装置，其特征在于，还包括第一缓冲池和第二缓冲池，第一缓冲池设置在反硝化滤池和臭氧反应装置之间；第二缓冲池设置在臭氧反应装置和曝气生物滤池之间；第一缓冲池和第二缓冲池内均设有潜水泵用于调整水流的方向。
3.如权利要求1所述的基于藻处理的污水处理装置，其特征在于，所述藻处理装置为根治藻动态板槽，根治藻动态板槽的上端设有进水口，尾端设有出水口；进水口与曝气生物滤池连接。
4.如权利要求1所述的基于藻处理的污水处理装置，其特征在于，所述藻处理装置为根治藻循环流动藻床，根治藻循环流动藻床内设有蠕动泵，蠕动泵用于将根治藻循环流动藻床内的水形成循环。
5.如权利要求1所述的基于藻处理的污水处理装置，其特征在于，还包括藻回收装置和油脂提取装置，藻回收装置与藻处理装置连接，用于回收并富集藻处理装置的藻液；油脂提取装置与藻回收装置连接，油脂提取装置用于分离并提取藻液中的油脂。
6.一种基于藻处理的污水处理工艺，其特征在于，基于权利要求1～5任一项所述的基于藻处理的污水处理装置，包括以下步骤：1)污水进入反硝化滤池，反硝化滤池出水进入至臭氧反应装置；2)臭氧反应装置出水，提升至曝气生物滤池；3)曝气生物滤池出水后进入藻处理装置，藻处理装置中的根治藻覆盖水体进行处理；4)藻处理装置出水，检测出水指标，完成处理。
7.如权利要求6所述的基于藻处理的污水处理工艺，其特征在于，所述装置还包括第一缓冲池和第二缓冲池，第一缓冲池和第二缓冲池内均设有潜水泵；包括以下步骤：1)污水进入反硝化滤池，在反硝化滤池内投加碳源，反硝化滤池内水流方向自上而下；2)反硝化滤池出水经过第一缓冲池的潜水泵提升至臭氧反应装置，臭氧发生装置内水流方向自上而下；3)臭氧反应装置出水自重流入第二缓冲池，再通过第二缓冲池的潜水泵提升至曝气生物滤池；4)然后出水提升至藻处理装置，检测出水指标，完成处理。
8.如权利要求6所述的基于藻处理的污水处理工艺，其特征在于，反硝化滤池内设有挂膜；反硝化滤池的进水碳氮比为(3～5)：1；所述碳源为乙酸钠；臭氧投加量为0.5～0.7mgO3/mgCOD。
9.如权利要求6所述的基于藻处理的污水处理工艺，其特征在于，在曝气生物滤池内加入铁锰改性藻粉；铁锰改性藻粉的制备方法，包括以下步骤：在藻粉中先加入高锰酸钾溶液和硫酸亚铁溶液，离心后，进行冷冻干燥，取出固体进行碱洗和水洗，继续冷冻干燥，得到铁锰改性藻粉；所述藻粉为普通小球藻和/或铜绿微囊藻。
10.如权利要求6所述的基于藻处理的污水处理工艺，其特征在于，藻处理装置出水后，藻回收装置收集藻处理装置中的藻液；藻液送入油脂提取装置，分离出油脂和油渣；油脂用于生物柴油的原料；分离得到的油渣用于制备肥料。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于藻处理的污水处理装置，反硝化过滤池、曝气生物滤池和藻处理装置能有效针对二级出水不同污染物进行深度处理，提高水质标准；本发明的目的之二在于提供一种基于藻处理的污水处理工艺，采用反硝化、臭氧-曝气和藻处理结合，能有效去除有机物、氨氮和重金属，满足出水质量标准。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种基于藻处理的污水处理装置，包括反硝化滤池、臭氧反应装置、曝气生物滤池和藻处理装置；反硝化滤池与臭氧反应装置连接，反硝化滤池内投放碳源；臭氧反应装置与曝气生物滤池连接，臭氧反应装置用于提供臭氧进行氧化反应；曝气生物滤池与藻处理装置连接，藻处理装置内填充有根治藻。
进一步，还包括第一缓冲池和第二缓冲池，第一缓冲池设置在反硝化滤池和臭氧反应装置之间；第二缓冲池设置在臭氧反应装置和曝气生物滤池之间；第一缓冲池和第二缓冲池内均设有潜水泵用于调整水流的方向。第一缓冲池和第二缓冲池作为污水的存放桶，其内设的潜水泵能用于调整水流的方向，保证进水都从上往下的，同时还能起到控制流量的作用。
进一步，所述藻处理装置为根治藻动态板槽，根治藻动态板槽的上端设有进水口，尾端设有出水口；进水口与曝气生物滤池连接。
进一步，所述藻处理装置为根治藻循环流动藻床，根治藻循环流动藻床内设有蠕动泵，蠕动泵用于将根治藻循环流动藻床内的水形成循环。
进一步，还包括藻回收装置和油脂提取装置，工艺中还包括步骤5)，藻回收装置与藻处理装置连接，用于回收并富集藻处理装置的藻液；油脂提取装置与藻回收装置连接，油脂提取装置用于分离并提取藻液中的油脂。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种基于藻处理的污水处理工艺，基于上述的基于藻处理的污水处理装置，包括以下步骤：
1)污水进入反硝化滤池，反硝化滤池出水进入至臭氧反应装置；
2)臭氧反应装置出水，提升至曝气生物滤池；
3)曝气生物滤池出水后进入藻处理装置，藻处理装置中的根治藻覆盖水体进行处理；
4)藻处理装置出水，检测出水指标，完成处理。
进一步，所述装置还包括第一缓冲池和第二缓冲池，第一缓冲池和第二缓冲池内均设有潜水泵；包括以下步骤：
1)污水进入反硝化滤池，在反硝化滤池内投加碳源，反硝化滤池内水流方向自上而下；
2)反硝化滤池出水经过第一缓冲池的潜水泵提升至臭氧反应装置，臭氧发生装置内水流方向自上而下；
3)臭氧反应装置出水自重流入第二缓冲池，再通过第二缓冲池的潜水泵提升至曝气生物滤池；
4)然后出水提升至藻处理装置，检测出水指标，完成处理。
进一步，反硝化滤池内设有挂膜，反硝化滤池实现脱氮主要是依赖于附着在滤料表面的挂膜(生物膜)；反硝化滤池的进水碳氮比为(3～5)：1，优选为4：1；所述碳源为乙酸钠。
进一步，臭氧投加量为0.5～0.7mgO3/mgCOD，优选为0.65mgO3/mgCOD。
进一步，在曝气生物滤池内加入铁锰改性藻粉；铁锰改性藻粉的制备方法，包括以下步骤：在藻粉中先加入高锰酸钾溶液和硫酸亚铁溶液，离心后，进行冷冻干燥，取出固体进行碱洗和水洗，继续冷冻干燥，得到铁锰改性藻粉。
再进一步，所述藻粉为普通小球藻和/或铜绿微囊藻。
进一步，藻处理装置出水后，藻回收装置收集藻处理装置中的藻液；藻液送入油脂提取装置，分离出油脂和油渣；油脂用于生物柴油的原料；分离得到的油渣用于制备肥料。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的装置中包括依次连接的反硝化滤池、臭氧反应装置、曝气生物滤池和藻处理装置；其中，反硝化滤池用于去除水提的氨氮污染物，臭氧反应装置作为曝气生物滤池的预处理单元，臭氧-曝气复合能有效去除有机物，能改善污水的可生化性。藻处理装置是利用藻吸附水体中的重金属和氨氮，该装置不仅能去除非溶解性污染物，还能有效处理溶解性污染，比如重金属和难降解有机物，能满足出水要求。
(2)本发明藻处理装置为根枝藻生态板槽或循环根枝藻藻床，在板槽或藻床内均填充有根治藻，根治藻对磷、氮、COD和重金属有去除作用，而且在高COD水质中也能正常生长。根治藻的藻丝体积大，在进行光合作用产生氧气后浮于水面易于回收，同时增加了水体的溶氧量能够促进硝化细菌生长。根治藻生态板槽的水体停留时间短，污水中的营养物去除率低于藻床，藻床中由于设置了蠕动泵，能使得根治藻时刻循环处理污水，增加了水力的停留时间。
(3)本发明的曝气生物滤池还加入了铁锰改性藻粉，将水华藻类采用铁锰预氧化强化混凝的方式，即通过高锰酸钾预氧化和硫酸亚铁强化混凝改性制备藻粉吸附剂，能有效去除藻华的同时，还能作为重金属和双酚A的吸附剂。
(4)本发明的装置中还包括藻回收装置和提取油脂装置，藻回收装置用于回收并富集藻处理装置中的藻液，藻液中富含脂肪和甘油，所以脂肪提取装置能将藻液中的油脂和油渣进行分离，油脂用于生物柴油的原料；分离得到的油渣用于制备肥料，将污水处理和藻类再生技术结合，能一定程度上缓解水资源和能源短缺的双重压力。
(5)本发明的工艺是采用反硝化-臭氧-曝气-藻处理结合的手段对污水进行处理，具体为：污水首先进行反硝化过滤处理，一方面利用反硝化反应进行脱氮，另一方面通过物理截留的手段实现过滤；然后污水再通往臭氧反应装置，在水体中通入臭氧，采用化学预氧法作为强化后续曝气生物滤池处理效能的预处理方法，臭氧与后续的曝气结合，能将水中大多数难降解的有机污染物进行转化，而且操作简单，不产生二次污染。最后再经过藻处理装置，有效去除COD和重金属。本发明的工艺步骤简单，且能满足出水指标。
（发明人：邵锴;李辉;胡俊;李新连;吴立将;钟慧俊;廖俊佳;张欣欣;熊盼龙）