公布日：2024.04.26
申請日：2024.03.04
分類號：C02F3/30(2023.01)I;B01J20/26(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I
摘要
本申請涉及污水處理領(lǐng)域，具體公開了一種節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝。一種節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝，包括以下具體步驟：將污水依次進(jìn)行厭氧區(qū)、主好氧區(qū)、消氧區(qū)、主缺氧區(qū)、后好氧區(qū)、二沉池處理，形成出水和污泥；在厭氧處理之前，將20-30%的所述污水進(jìn)行預(yù)缺氧處理，形成預(yù)缺氧處理，所述預(yù)缺氧出水輸送至厭氧區(qū)處理，形成厭氧區(qū)出水，10-20%的所述厭氧區(qū)出水輸送至消氧區(qū)處理，80-90%的厭氧區(qū)出水輸送至主好氧區(qū)處理。本申請使用的污水生化處理工藝具有較好的生化處理效率，代替了傳統(tǒng)的內(nèi)回流工序，減少了內(nèi)回流帶來的能量消耗，也降低的外部碳源的供給。
權(quán)利要求書
1.一種節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，包括以下具體步驟：將污水依次進(jìn)行厭氧區(qū)、主好氧區(qū)、消氧區(qū)、主缺氧區(qū)、后好氧區(qū)、二沉池處理，形成出水和污泥；在厭氧處理之前，將20-30%的所述污水進(jìn)行預(yù)缺氧處理，形成預(yù)缺氧處理，所述預(yù)缺氧出水輸送至厭氧區(qū)處理，形成厭氧區(qū)出水，10-20%的所述厭氧區(qū)出水輸送至消氧區(qū)處理，80-90%的厭氧區(qū)出水輸送至主好氧區(qū)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述污泥分為回流污泥和廢棄污泥，20-30%的所述回流污泥輸送至消氧區(qū)處理，70-80%的所述回流污泥輸送至預(yù)缺氧區(qū)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述預(yù)缺氧區(qū)水力停留時間為0.5-1.5h，所述厭氧區(qū)水力停留時間為1-1.5h，所述消氧區(qū)水力停留時間為0.5-1h，所述后好氧區(qū)水力停留時間為0.5-1h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述預(yù)缺氧區(qū)和消氧區(qū)的水力流態(tài)為完全混合式，所述厭氧區(qū)水力流態(tài)為循環(huán)往復(fù)式，所述主好氧區(qū)、主缺氧區(qū)和后好氧區(qū)的水力流態(tài)為推流式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述主好氧和厭氧區(qū)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，硅膠粘結(jié)劑8-12份。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述沸石預(yù)先經(jīng)過稀土改性，所述改性方法包括以下具體步驟：調(diào)節(jié)稀土溶液至堿性，然后加入沸石浸漬，洗滌干燥，在450-500℃下焙燒，冷卻，制得稀土改性沸石。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述聚氨酯泡沫中復(fù)合有木質(zhì)素。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述木質(zhì)素復(fù)合聚氨酯泡沫方法，包括以下具體步驟：預(yù)先將催化劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑與多元醇混合，形成多元醇混合液，將木質(zhì)素溶解后多元醇混合液混合，然后加入異氰酸酯混合均勻，發(fā)泡后進(jìn)行脫模，形成聚氨酯泡沫。
發(fā)明內(nèi)容
為了改善現(xiàn)有污水處理工藝的不足，同時滿足污水處理廠高出水標(biāo)準(zhǔn)要求，本申請?zhí)峁┮环N節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝。
本申請?zhí)峁┑囊环N節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝，采用如下的技術(shù)方案：一種節(jié)能降耗低碳的污水生化處理工藝，包括以下具體步驟：將污水依次進(jìn)行厭氧區(qū)、主好氧區(qū)、消氧區(qū)、主缺氧區(qū)、后好氧區(qū)、二沉池處理，形成出水和污泥；在厭氧處理之前，將20-30％的所述污水進(jìn)行預(yù)缺氧處理，形成預(yù)缺氧處理，所述預(yù)缺氧出水輸送至厭氧區(qū)處理，形成厭氧區(qū)出水，10-20％的所述厭氧區(qū)出水輸送至消氧區(qū)處理，80-90％的厭氧區(qū)出水輸送至主好氧區(qū)處理。
通過采用上述技術(shù)方案，主好氧區(qū)的主要功能為生物合成、有機(jī)物去除、硝化反應(yīng)和好氧吸磷，主缺氧區(qū)主要功能是反硝化脫氮。本申請污水的生化處理采用無內(nèi)回流的好氧-消氧-缺氧工序代替?zhèn)鹘y(tǒng)的內(nèi)回流的缺氧-好氧工序，將廢水在主好氧區(qū)完成有機(jī)氮氨化、氨氮硝化生化反應(yīng)過程，經(jīng)過消氧區(qū)降低廢水中的溶解氧含量，消除溶解氧含量對后續(xù)主缺氧區(qū)反硝化脫氮效果的不利影響，然后再進(jìn)入主缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化脫氮。本申請使用了順位、流暢的脫氮工序，代替了內(nèi)回流工序，減少傳統(tǒng)工藝內(nèi)回流的能量消耗，也減少了內(nèi)回流擠占生化處理空間，進(jìn)而影響脫氮效果的現(xiàn)象，提高了污水生化處理效率，節(jié)約了能源。
并且本申請將前段厭氧區(qū)的部分出水補(bǔ)充到消氧區(qū)，將厭氧區(qū)處理后的廢水中未完全降解的有機(jī)物殘留輸送至消氧區(qū)，為消氧區(qū)以及主缺氧區(qū)提供內(nèi)部碳源，減少外部碳源的供給，提高內(nèi)部碳源的利用率。
同時，將部分污水先輸送至預(yù)缺氧區(qū)，能夠預(yù)先去除少量廢水中溶解氧含量和硝態(tài)氮，為后續(xù)厭氧處理提供良好的pH條件和缺氧環(huán)境，促進(jìn)有機(jī)物的分解和溶解，提高厭氧區(qū)的處理效率，保障厭氧區(qū)生物釋磷環(huán)境。
優(yōu)選的，所述污泥分為回流污泥和廢棄污泥，20-30％的所述回流污泥輸送至消氧區(qū)處理，70-80％的所述回流污泥輸送至預(yù)缺氧區(qū)處理。
通過采用上述技術(shù)方案，二沉池產(chǎn)生的活性污泥可以作為回流污泥，然后將回流污泥分別輸送至消氧區(qū)和預(yù)缺氧區(qū)，充分挖掘和利用回流污泥中的外部碳源，減少對外部碳源的依賴，減少外部碳源的消耗。將二沉池產(chǎn)生的不溶性物質(zhì)和重金屬作為廢棄污泥，進(jìn)入后續(xù)污泥處理工序。
優(yōu)選的，所述預(yù)缺氧區(qū)水力停留時間為0.5-1.5h，所述厭氧區(qū)水力停留時間為1-1.5h，所述消氧區(qū)水力停留時間為0.5-1h，所述后好氧區(qū)水力停留時間為0.5-1h。
通過采用上述技術(shù)方案，調(diào)控各工序水力停留時間不同，能夠促使污水在各個階段進(jìn)行特定的微生物反應(yīng)，對污水中的有機(jī)物、氮磷等污染物進(jìn)行高效的去除，提高污水生化處理效率。其中厭氧區(qū)水力時間較長主要是為了充分去除污水中的有機(jī)物和有機(jī)氮，厭氧釋磷，保障生物除磷效果。
優(yōu)選的，所述預(yù)缺氧區(qū)和消氧區(qū)的水力流態(tài)為完全混合式，所述厭氧區(qū)水力流態(tài)為循環(huán)往復(fù)式，所述主好氧區(qū)、主缺氧區(qū)和后好氧區(qū)的水力流態(tài)為推流式。
通過采用上述技術(shù)方案，在污水生化處理的不同階段設(shè)有不同的水力流態(tài)，能夠優(yōu)化污水與微生物、氧氣、懸浮有機(jī)物的接觸和傳質(zhì)效果，進(jìn)而提高污水的生化處理效率。推流式水力流態(tài)有利于增加氧氣的傳質(zhì)效率，提高好氧區(qū)的氧化效果。循環(huán)往復(fù)式水力流態(tài)有利于形成厭氧區(qū)內(nèi)的微小氣泡，也能夠增加微生物與有機(jī)物的接觸面積，促進(jìn)厭氧微生物降解有機(jī)物，提高厭氧微生物的降解效率。完全混合式水力流態(tài)能夠促使廢水和微生物均勻混合，提高預(yù)缺氧區(qū)和消氧區(qū)的溶解氧的消除效果。
優(yōu)選的，所述主好氧和厭氧區(qū)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，硅膠粘結(jié)劑8-12份。
通過采用上述技術(shù)方案，聚氨酯泡沫具有大量的孔隙結(jié)構(gòu)和高比表面積，能夠提供更多的氧氣傳遞通道，在好氧區(qū)增加氧氣的供應(yīng)，促進(jìn)微生物的好氧降解活性，提高廢水在好氧區(qū)的有機(jī)物去除效率。同時聚氨酯泡沫能夠為微生物提供附著表面，有利于厭氧微生物的生長和降解有機(jī)物，改善厭氧區(qū)的降解效率。沸石和介孔二氧化硅均具有多孔結(jié)構(gòu)，能夠有利于氧氣的傳遞，促進(jìn)主好氧區(qū)更好的有機(jī)物去除、硝化反應(yīng)和好氧吸磷反應(yīng)，提高廢水中有機(jī)物去除的效率。同時介孔二氧化硅的孔道和高比表面積有利于微生物的固定，能夠吸附和聚集更多的微生物群落，保障厭氧區(qū)生物釋磷環(huán)境，維持微生物活性和穩(wěn)定性，促進(jìn)有機(jī)物的降解，提高廢水處理效率。
硅膠粘結(jié)劑具有較高的耐高溫、耐沖擊和耐候性能，能夠?qū)⒎惺�、介孔二氧化硅�?fù)載在聚氨酯泡沫中，可以增加聚氨酯泡沫的粗糙度和強(qiáng)度，進(jìn)而提高聚氨酯泡沫的吸附性能和穩(wěn)定性能。
優(yōu)選的，所述沸石預(yù)先經(jīng)過稀土改性，所述改性方法包括以下具體步驟：調(diào)節(jié)稀土溶液至堿性，然后加入沸石浸漬，洗滌干燥，在450-500℃下焙燒，冷卻，制得稀土改性沸石。
通過采用上述技術(shù)方案，利用稀土元素對沸石進(jìn)行改性，與沸石進(jìn)行離子交換，經(jīng)過干燥、焙燒后，稀土離子能夠進(jìn)入沸石晶體內(nèi)部，與沸石發(fā)生相互作用，形成絡(luò)合物，增強(qiáng)沸石骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高沸石的吸附性能。
優(yōu)選的，所述聚氨酯泡沫中復(fù)合有木質(zhì)素。
通過采用上述技術(shù)方案，在聚氨酯泡沫中添加有木質(zhì)素，能夠增強(qiáng)聚氨酯泡沫的網(wǎng)狀效果，擴(kuò)大聚氨酯泡沫的孔徑和開孔率。同時木質(zhì)素分子上酚醛基和醇羥基等活性能團(tuán)能夠與聚氨酯分子發(fā)生交聯(lián)，進(jìn)而提高聚氨酯泡沫的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率，延長生物吸附材料的使用壽命。
優(yōu)選的，所述木質(zhì)素復(fù)合聚氨酯泡沫方法，包括以下具體步驟：預(yù)先將催化劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑與多元醇混合，形成多元醇混合液，將木質(zhì)素溶解后多元醇混合液混合，然后加入異氰酸酯混合均勻，發(fā)泡后進(jìn)行脫模，形成聚氨酯泡沫。
綜上所述，本申請具有以下有益效果：1、由于本申請采用無內(nèi)回流的好氧-消氧-缺氧工序代替?zhèn)鹘y(tǒng)的內(nèi)回流的缺氧-好氧工序，能夠減少內(nèi)回流的消耗，提高了污水生化處理效率。同時，將厭氧區(qū)的出水補(bǔ)充到消氧區(qū)，為消氧區(qū)以及主缺氧區(qū)提供內(nèi)部碳源，進(jìn)而減少外部碳源的供應(yīng)，提高內(nèi)部碳源的循環(huán)使用效率。
2、本申請中采用在主好氧區(qū)和厭氧區(qū)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結(jié)構(gòu)，能夠提供更多的氧氣傳遞通道，提高好氧區(qū)微生物好氧降解活性，提高好氧區(qū)的有機(jī)物去除效率。同時利用聚氨酯泡沫、介孔二氧化硅的高比表面積，為微生物提供附著表面，有利于厭氧微生物的生長和降解有機(jī)物，改善厭氧區(qū)的降解效率。
（發(fā)明人：朱明珠;夏文林;王阿華;王峰;吳昊;蔣靚;姜春杰;朱亮）
