公布日：2024.04.26
申请日：2024.03.04
分类号：C02F3/30(2023.01)I;B01J20/26(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I
摘要
本申请涉及污水处理领域，具体公开了一种节能降耗低碳的污水生化处理工艺。一种节能降耗低碳的污水生化处理工艺，包括以下具体步骤：将污水依次进行厌氧区、主好氧区、消氧区、主缺氧区、后好氧区、二沉池处理，形成出水和污泥；在厌氧处理之前，将20-30%的所述污水进行预缺氧处理，形成预缺氧处理，所述预缺氧出水输送至厌氧区处理，形成厌氧区出水，10-20%的所述厌氧区出水输送至消氧区处理，80-90%的厌氧区出水输送至主好氧区处理。本申请使用的污水生化处理工艺具有较好的生化处理效率，代替了传统的内回流工序，减少了内回流带来的能量消耗，也降低的外部碳源的供给。
权利要求书
1.一种节能降耗低碳的污水生化处理工艺，其特征在于，包括以下具体步骤：将污水依次进行厌氧区、主好氧区、消氧区、主缺氧区、后好氧区、二沉池处理，形成出水和污泥；在厌氧处理之前，将20-30%的所述污水进行预缺氧处理，形成预缺氧处理，所述预缺氧出水输送至厌氧区处理，形成厌氧区出水，10-20%的所述厌氧区出水输送至消氧区处理，80-90%的厌氧区出水输送至主好氧区处理。
2.根据权利要求1所述的节能降耗低碳的污水生化处理工艺，其特征在于，所述污泥分为回流污泥和废弃污泥，20-30%的所述回流污泥输送至消氧区处理，70-80%的所述回流污泥输送至预缺氧区处理。
3.根据权利要求1所述的节能降耗低碳的污水生化处理工艺，其特征在于，所述预缺氧区水力停留时间为0.5-1.5h，所述厌氧区水力停留时间为1-1.5h，所述消氧区水力停留时间为0.5-1h，所述后好氧区水力停留时间为0.5-1h。
4.根据权利要求1所述的节能降耗低碳的污水生化处理工艺，其特征在于，所述预缺氧区和消氧区的水力流态为完全混合式，所述厌氧区水力流态为循环往复式，所述主好氧区、主缺氧区和后好氧区的水力流态为推流式。
5.根据权利要求1所述的节能降耗低碳的污水生化处理工艺，其特征在于，所述主好氧和厌氧区均添加有生物吸附材料，所述生物吸附材料包括以下重量份的原料：聚氨酯泡沫20-40份，沸石5-8份，介孔二氧化硅3-5份，硅胶粘结剂8-12份。
6.根据权利要求5所述的节能降耗低碳的污水生化处理工艺，其特征在于，所述沸石预先经过稀土改性，所述改性方法包括以下具体步骤：调节稀土溶液至碱性，然后加入沸石浸渍，洗涤干燥，在450-500℃下焙烧，冷却，制得稀土改性沸石。
7.根据权利要求5所述的节能降耗低碳的污水生化处理工艺，其特征在于，所述聚氨酯泡沫中复合有木质素。
8.根据权利要求7所述的节能降耗低碳的污水生化处理工艺，其特征在于，所述木质素复合聚氨酯泡沫方法，包括以下具体步骤：预先将催化剂、稳定剂、发泡剂与多元醇混合，形成多元醇混合液，将木质素溶解后多元醇混合液混合，然后加入异氰酸酯混合均匀，发泡后进行脱模，形成聚氨酯泡沫。
发明内容
为了改善现有污水处理工艺的不足，同时满足污水处理厂高出水标准要求，本申请提供一种节能降耗低碳的污水生化处理工艺。
本申请提供的一种节能降耗低碳的污水生化处理工艺，采用如下的技术方案：一种节能降耗低碳的污水生化处理工艺，包括以下具体步骤：将污水依次进行厌氧区、主好氧区、消氧区、主缺氧区、后好氧区、二沉池处理，形成出水和污泥；在厌氧处理之前，将20-30％的所述污水进行预缺氧处理，形成预缺氧处理，所述预缺氧出水输送至厌氧区处理，形成厌氧区出水，10-20％的所述厌氧区出水输送至消氧区处理，80-90％的厌氧区出水输送至主好氧区处理。
通过采用上述技术方案，主好氧区的主要功能为生物合成、有机物去除、硝化反应和好氧吸磷，主缺氧区主要功能是反硝化脱氮。本申请污水的生化处理采用无内回流的好氧-消氧-缺氧工序代替传统的内回流的缺氧-好氧工序，将废水在主好氧区完成有机氮氨化、氨氮硝化生化反应过程，经过消氧区降低废水中的溶解氧含量，消除溶解氧含量对后续主缺氧区反硝化脱氮效果的不利影响，然后再进入主缺氧区进行反硝化脱氮。本申请使用了顺位、流畅的脱氮工序，代替了内回流工序，减少传统工艺内回流的能量消耗，也减少了内回流挤占生化处理空间，进而影响脱氮效果的现象，提高了污水生化处理效率，节约了能源。
并且本申请将前段厌氧区的部分出水补充到消氧区，将厌氧区处理后的废水中未完全降解的有机物残留输送至消氧区，为消氧区以及主缺氧区提供内部碳源，减少外部碳源的供给，提高内部碳源的利用率。
同时，将部分污水先输送至预缺氧区，能够预先去除少量废水中溶解氧含量和硝态氮，为后续厌氧处理提供良好的pH条件和缺氧环境，促进有机物的分解和溶解，提高厌氧区的处理效率，保障厌氧区生物释磷环境。
优选的，所述污泥分为回流污泥和废弃污泥，20-30％的所述回流污泥输送至消氧区处理，70-80％的所述回流污泥输送至预缺氧区处理。
通过采用上述技术方案，二沉池产生的活性污泥可以作为回流污泥，然后将回流污泥分别输送至消氧区和预缺氧区，充分挖掘和利用回流污泥中的外部碳源，减少对外部碳源的依赖，减少外部碳源的消耗。将二沉池产生的不溶性物质和重金属作为废弃污泥，进入后续污泥处理工序。
优选的，所述预缺氧区水力停留时间为0.5-1.5h，所述厌氧区水力停留时间为1-1.5h，所述消氧区水力停留时间为0.5-1h，所述后好氧区水力停留时间为0.5-1h。
通过采用上述技术方案，调控各工序水力停留时间不同，能够促使污水在各个阶段进行特定的微生物反应，对污水中的有机物、氮磷等污染物进行高效的去除，提高污水生化处理效率。其中厌氧区水力时间较长主要是为了充分去除污水中的有机物和有机氮，厌氧释磷，保障生物除磷效果。
优选的，所述预缺氧区和消氧区的水力流态为完全混合式，所述厌氧区水力流态为循环往复式，所述主好氧区、主缺氧区和后好氧区的水力流态为推流式。
通过采用上述技术方案，在污水生化处理的不同阶段设有不同的水力流态，能够优化污水与微生物、氧气、悬浮有机物的接触和传质效果，进而提高污水的生化处理效率。推流式水力流态有利于增加氧气的传质效率，提高好氧区的氧化效果。循环往复式水力流态有利于形成厌氧区内的微小气泡，也能够增加微生物与有机物的接触面积，促进厌氧微生物降解有机物，提高厌氧微生物的降解效率。完全混合式水力流态能够促使废水和微生物均匀混合，提高预缺氧区和消氧区的溶解氧的消除效果。
优选的，所述主好氧和厌氧区均添加有生物吸附材料，所述生物吸附材料包括以下重量份的原料：聚氨酯泡沫20-40份，沸石5-8份，介孔二氧化硅3-5份，硅胶粘结剂8-12份。
通过采用上述技术方案，聚氨酯泡沫具有大量的孔隙结构和高比表面积，能够提供更多的氧气传递通道，在好氧区增加氧气的供应，促进微生物的好氧降解活性，提高废水在好氧区的有机物去除效率。同时聚氨酯泡沫能够为微生物提供附着表面，有利于厌氧微生物的生长和降解有机物，改善厌氧区的降解效率。沸石和介孔二氧化硅均具有多孔结构，能够有利于氧气的传递，促进主好氧区更好的有机物去除、硝化反应和好氧吸磷反应，提高废水中有机物去除的效率。同时介孔二氧化硅的孔道和高比表面积有利于微生物的固定，能够吸附和聚集更多的微生物群落，保障厌氧区生物释磷环境，维持微生物活性和稳定性，促进有机物的降解，提高废水处理效率。
硅胶粘结剂具有较高的耐高温、耐冲击和耐候性能，能够将沸石、介孔二氧化硅负载在聚氨酯泡沫中，可以增加聚氨酯泡沫的粗糙度和强度，进而提高聚氨酯泡沫的吸附性能和稳定性能。
优选的，所述沸石预先经过稀土改性，所述改性方法包括以下具体步骤：调节稀土溶液至碱性，然后加入沸石浸渍，洗涤干燥，在450-500℃下焙烧，冷却，制得稀土改性沸石。
通过采用上述技术方案，利用稀土元素对沸石进行改性，与沸石进行离子交换，经过干燥、焙烧后，稀土离子能够进入沸石晶体内部，与沸石发生相互作用，形成络合物，增强沸石骨架结构的稳定性，提高沸石的吸附性能。
优选的，所述聚氨酯泡沫中复合有木质素。
通过采用上述技术方案，在聚氨酯泡沫中添加有木质素，能够增强聚氨酯泡沫的网状效果，扩大聚氨酯泡沫的孔径和开孔率。同时木质素分子上酚醛基和醇羟基等活性能团能够与聚氨酯分子发生交联，进而提高聚氨酯泡沫的拉伸强度和断裂伸长率，延长生物吸附材料的使用寿命。
优选的，所述木质素复合聚氨酯泡沫方法，包括以下具体步骤：预先将催化剂、稳定剂、发泡剂与多元醇混合，形成多元醇混合液，将木质素溶解后多元醇混合液混合，然后加入异氰酸酯混合均匀，发泡后进行脱模，形成聚氨酯泡沫。
综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用无内回流的好氧-消氧-缺氧工序代替传统的内回流的缺氧-好氧工序，能够减少内回流的消耗，提高了污水生化处理效率。同时，将厌氧区的出水补充到消氧区，为消氧区以及主缺氧区提供内部碳源，进而减少外部碳源的供应，提高内部碳源的循环使用效率。
2、本申请中采用在主好氧区和厌氧区添加有生物吸附材料，利用聚氨酯泡沫、沸石和介孔二氧化硅大量的孔隙结构，能够提供更多的氧气传递通道，提高好氧区微生物好氧降解活性，提高好氧区的有机物去除效率。同时利用聚氨酯泡沫、介孔二氧化硅的高比表面积，为微生物提供附着表面，有利于厌氧微生物的生长和降解有机物，改善厌氧区的降解效率。
（发明人：朱明珠;夏文林;王阿华;王峰;吴昊;蒋靓;姜春杰;朱亮）