公布日：2024.06.25
申请日：2024.05.21
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/04(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;B01D21/02(2006.01)I;C02F11/12(2019.01)I;B01D53/
78(2006.01)I;B01D53/58(2006.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种正渗透与汽提结合的污水处理系统及其方法，包括依次连通的预处理系统、正渗透系统、汽提系统、生化处理系统以及深度处理系统，预处理系统包括依次连通的沉砂池与沉淀池，正渗透系统包括依次连通的正渗透浓缩装置与正渗透浓缩液水箱，汽提系统包括依次连通的汽提塔与冷却水池，生化处理系统包括依次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池与二沉池，深度处理系统包括依次连通的原水箱与反渗透装置。本发明的优点在于能够减少碳源消耗，并实现氨的资源化。
权利要求书
1.一种正渗透与汽提结合的污水处理系统，其特征在于，包括依次连通的预处理系统、正渗透系统、汽提系统、生化处理系统以及深度处理系统，所述预处理系统包括依次连通的沉砂池与沉淀池，所述正渗透系统包括依次连通的正渗透浓缩装置与正渗透浓缩液水箱，所述汽提系统包括依次连通的汽提塔与冷却水池，所述生化处理系统包括依次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池与二沉池，所述深度处理系统包括依次连通的原水箱与反渗透装置。
2.根据权利要求1所述的一种正渗透与汽提结合的污水处理系统，其特征在于：所述正渗透系统还包括加药装置、汲取液水箱与反渗透浓缩系统，所述加药装置的出口与正渗透浓缩液水箱连通，所述正渗透浓缩装置、反渗透浓缩系统与汲取液水箱依次首尾连通。
3.根据权利要求1所述的一种正渗透与汽提结合的污水处理系统，其特征在于：所述汽提塔还依次连通有吸收塔与蒸发结晶装置。
4.根据权利要求1所述的一种正渗透与汽提结合的污水处理系统，其特征在于：所述二沉池还连通有污泥浓缩池。
5.根据权利要求1所述的一种正渗透与汽提结合的污水处理系统，其特征在于：所述正渗透膜装置内通过膜组件分割为两部分，一部分内流通有污水，一侧流通有汲取液，所述正渗透膜装置中膜组件的形式为板框式，所述正渗透膜选自三醋酸纤维素膜、乙酸纤维素、聚酰胺、聚苯并咪唑中的一种，所述正渗透膜的平均孔径为0.1~1nm，过滤方式是错流过滤，过滤速度为8~10cm/s。
6.一种正渗透与汽提结合的污水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：S1，污水首先进入预处理系统内的沉砂池分离去除沙粒，再通过沉淀池分离污水中的固体悬浮物；S2，经过预处理后的污水进入首先进入正渗透系统的正渗透浓缩装置，污水在被浓缩后进入正渗透浓缩液水箱，通过加药装置向正渗透浓缩液水箱中加入碱液调节pH，将污水中的NH4+转换成游离氨，通过补充浓缩后的汲取液与污水间的渗透压差驱动污水进行过滤；S3，后续再将污水通入汽提系统的汽提塔顶部，污水顺着汽提塔内的塔板向塔底部流去，污水与塔里的高温空气接触，将污水中的游离氨挥发，挥发后的氨气进入吸收塔中，流到塔底的污水通过循环泵到汽提塔塔顶，重复上述过程，氨气从塔底进入吸收塔，吸收液从塔顶进入吸收塔，在氨气与吸收液接触的过程中发生酸碱中和反应形成硫酸铵溶液，形成的硫酸铵溶液进入蒸发结晶装置中形成硫酸铵固体，硫酸铵固体对外销售，汽提塔处理后的污水进入冷却水池中冷却；S4，在冷却水池冷却后的污水进入生化处理系统的厌氧池，厌氧池中的微生物吸收易分解的有机物，在缺氧池中，微生物继续降解污水中的有机物，并通过反硝化作用将水中的硝态氮转化成氮气，在好氧池中，微生物通过硝化反应将氨氮转化成硝态氮，聚磷菌通过消耗有机物将磷富集在细胞内，随后将混合液通入二沉池，通过重力作用将污泥与水分离，分离后的污泥进入污泥浓缩池进行进一步浓缩，分离后的水进入下一步处理；S5，分离后的水进入深度处理系统的原水箱中，然后通过管道将原水箱中的水通入反渗透装置中，在增压泵的作用下水透过反渗透膜，反渗透膜截留水中的剩余污染物，透过液检测达标后排放。
7.根据权利要求6所述的一种正渗透与汽提结合的污水处理方法，其特征在于：所述S2中加药装置内碱液为氢氧化钠溶液，调节pH至10~11。
8.根据权利要求6所述的一种正渗透与汽提结合的污水处理方法，其特征在于：所述S2中汲取液为乙酸钠，初始汲取液的添加浓度为2mol/L，被稀释的所述汲取液进入反渗透浓缩系统中浓缩，经过反渗透处理后的汲取液分为清水和浓水，清水检测达标后直接排放，浓水回流至汲取液水箱，并作为汲取液向正渗透浓缩装置补充。
9.根据权利要求6所述的一种正渗透与汽提结合的污水处理方法，其特征在于：所述S3中汽提塔内的汽提气水比为3000~3500:1，所述吸收塔内的吸收液为稀硫酸。
10.根据权利要求6所述的一种正渗透与汽提结合的污水处理方法，其特征在于：所述S5中反渗透装置中的浓缩液回流至生化处理系统继续处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种正渗透与汽提结合的污水处理系统及其方法，减少碳源消耗，并实现氨的资源化。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种正渗透与汽提结合的污水处理系统，其特征在于，包括依次连通的预处理系统、正渗透系统、汽提系统、生化处理系统以及深度处理系统，所述预处理系统包括依次连通的沉砂池与沉淀池，所述正渗透系统包括依次连通的正渗透浓缩装置与正渗透浓缩液水箱，所述汽提系统包括依次连通的汽提塔与冷却水池，所述生化处理系统包括依次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池与二沉池，所述深度处理系统包括依次连通的原水箱与反渗透装置。
优选的，所述正渗透系统还包括加药装置、汲取液水箱与反渗透浓缩系统，所述加药装置的出口与正渗透浓缩液水箱连通，所述正渗透浓缩装置、反渗透浓缩系统与汲取液水箱依次首尾连通。
优选的，所述汽提塔还依次连通有吸收塔与蒸发结晶装置。
优选的，所述二沉池还连通有污泥浓缩池。
优选的，所述正渗透膜装置内通过膜组件分割为两部分，一部分内流通有污水，一侧流通有汲取液，所述正渗透膜装置中膜组件的形式为板框式，所述正渗透膜选自三醋酸纤维素膜、乙酸纤维素、聚酰胺、聚苯并咪唑中的一种，所述正渗透膜的平均孔径为0.1~1nm，过滤方式是错流过滤，过滤速度为8~10cm/s。
一种正渗透与汽提结合的污水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：S1，污水首先进入预处理系统内的沉砂池分离去除沙粒，再通过沉淀池分离污水中的固体悬浮物；S2，经过预处理后的污水进入首先进入正渗透系统的正渗透浓缩装置，污水在被浓缩后进入正渗透浓缩液水箱，通过加药装置向正渗透浓缩液水箱中加入碱液调节pH，将污水中的NH4+转换成游离氨，通过补充浓缩后的汲取液与污水间的渗透压差驱动污水进行过滤；S3，后续再将污水通入汽提系统的汽提塔顶部，污水顺着汽提塔内的塔板向塔底部流去，污水与塔里的高温空气接触，将污水中的游离氨挥发，挥发后的氨气进入吸收塔中，流到塔底的污水通过循环泵到汽提塔塔顶，重复上述过程，氨气从塔底进入吸收塔，吸收液从塔顶进入吸收塔，在氨气与吸收液接触的过程中发生酸碱中和反应形成硫酸铵溶液，形成的硫酸铵溶液进入蒸发结晶装置中形成硫酸铵固体，硫酸铵固体对外销售，汽提塔处理后的污水进入冷却水池中冷却；S4，在冷却水池冷却后的污水进入生化处理系统的厌氧池，厌氧池中的微生物吸收易分解的有机物，在缺氧池中，微生物继续降解污水中的有机物，并通过反硝化作用将水中的硝态氮转化成氮气，在好氧池中，微生物通过硝化反应将氨氮转化成硝态氮，聚磷菌通过消耗有机物将磷富集在细胞内，随后将混合液通入二沉池，通过重力作用将污泥与水分离，分离后的污泥进入污泥浓缩池进行进一步浓缩，分离后的水进入下一步处理；S5，分离后的水进入深度处理系统的原水箱中，然后通过管道将原水箱中的水通入反渗透装置中，在增压泵的作用下水透过反渗透膜，反渗透膜截留水中的剩余污染物，透过液检测达标后排放。
优选的，所述S2中加药装置内碱液为氢氧化钠溶液，调节pH至10~11。
优选的，所述S2中汲取液为乙酸钠，初始汲取液的添加浓度为2mol/L，被稀释的所述汲取液进入反渗透浓缩系统中浓缩，经过反渗透处理后的汲取液分为清水和浓水，清水检测达标后直接排放，浓水回流至汲取液水箱，并作为汲取液向正渗透浓缩装置补充。
优选的，所述S3中汽提塔内的汽提气水比为3000~3500:1，所述吸收塔内的吸收液为稀硫酸。
优选的，所述S5中反渗透装置中的浓缩液回流至生化处理系统继续处理。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明将低碳氮比污水通过将正渗透系统、汽提系统、生化处理联用，降低了生化系统脱氮所需碳源，从而实现污水厂碳中和的目标。
本发明从污水中回收的硫酸铵结晶体是重要的工业原料。
本发明中的正渗透浓缩系统设置在系统工艺的前端，浓缩后减少的污水体积也减少了后续污水处理工艺的建造规模以及电耗，从而实现降本增效。
（发明人：吴林禹;韩飞飞;赵锦程）