城市污水处理工艺及方法

文档序号:4824671阅读:1273来源:国知局
专利名称:城市污水处理工艺及方法
技术领域
本发明涉及生活污水处理的工艺及方法,属于环境保护与水污染控制领域。
背景技术
水污染是我国面临的严重环境问题之一。我国城市污水处理率在1991年仅为3.3%,特别是一些中小城市,由于资金的缺乏,城市污水更是很难处理。大量的污水直接排放造成全国532条河流中的82%受到不同程度的污染。大量的污水直接排放,不仅破坏生态,加剧水荒,还严重地危害着工农业的生产和人类的健康和安全。
目前,国内外的城市污水处理主要采用活性污泥法。其处理工艺流程如下从下水道来的污水进入城市污水处理厂,首先经过格栅截留污水中大的悬浮物和漂浮物后进入沉砂池,去除污水中比重大的砂粒,随后进入初沉池通过重力沉淀作用去除部分悬浮的有机物颗粒。然后进入好氧曝气池,微生物利用风机提供的氧气完成对污水中的部分有机物的降解,在二沉池中完成微生物污泥与水的分离,上清液排放。为保持曝气池中足够的微生物,二沉池中的污泥必须部分回流,剩余污泥进入污泥处理系统。
剩余污泥首先进入污泥浓缩池,利用重力进一步浓缩,随后进行污泥处理。污泥处理方法一般先进行厌氧消化池处理,然后通过机械脱水,最后将脱水的污泥进行焚烧或者填埋处置。
活性污泥法处理水城市污水主要利用好氧微生物去除污水中可生物降解的有机物,所存在的主要问题是1、城市污水处理厂的建设投资巨大据估算,中国1996~2000年的水污染治理投资需900亿元,仅仅在建设城市污水处理厂方面的资金要占到我国水污染控制投资的三分之一,约三百多亿元人民币。这么多的投资,由于我国的的现实国情,对于一个城市,尤其是中小型城市,根本就没有能力承受高额的城市污水厂建设投资。为了改善城市污水处理状况,不得不向国际上贷款,但是这些资助一般带有附加条款,为了得到这些资金有可能损害国家有关方面的利益。为此,改善高额的污水处理投资状况日益紧迫。
2.动力消耗高、占地面积大活性污泥法污水处理工艺的核心处理单元为曝气反应池。在这里通过曝气强化溶进大量的氧气,供好氧微生物利用降解污水中的有机物。鼓风曝气的动力消耗约占传统的污水处理厂中的动力消耗的1/3~1/2,这又造成了目前我国城市污水处理厂的另一现象污水处理厂即使建好了,但由于高额的运行费用而不能正常运转。另外,污水中所含的难降解的有机物,非常难于去除。为了去除这部分物质,必须延长曝气时间,其结果导致处理设施的占地面积,基建投资和运行费用的增大。虽然我国目前还不存在土地资源的问题,但随着经济的增长,土地的费用问题也会进一步成为制约城市污水处理的另一个因素。
3.难以有效去除重金属和色度以及一些难降解有机物。。
由于我国多半城市的污水中工业污水占有较高的比例(可达50~60%),特别是一些中小城市,这种现象更为严重,所以污水中重金属和色度污染问题严重。色度一般都是由一些染料等有机化合物引起,由于这些有机物非常稳定,利用传统污水处理方法难以去除。
重金属以离子、胶体或者络合物状态存在,好氧微生物无法有效去除。更有甚者被转变为有机态(如汞),增加其毒性。所以利用目前的处理工艺中不能有效的去除重金属和色度,应该寻找更加有效的途径。
进入城市污水中的工业污水中含有一些苯环类或者长琏化合物,这些物质是好氧细菌所无法利用的。这些有机物在进入水体后,在各种细菌的作用下进一步降解,进一步污染水体。并且,越来越多的事实证明这些物质是环境荷尔蒙一大来源。所以一定要去除这些难降解的有机物。
4.产泥量大,有机物含量高,污泥处理困难且成本高。
在传统城市污水处理工艺中,发生污泥量约占总处理污水量体积的0.3%~0.5%。传统的污泥处理工艺处理费用昂贵,约占污水处理厂总运行费用的20%~50%,投资占污水处理厂总投资的30%~40%。剩余污泥中可以被转化的有机物只是一些能被溶解的有机物,只占剩余污泥总量的20~30%。由于剩余污泥中的有机物得不到良好的去除,剩余污泥的二次污染机会相当大。另外,由于剩余污泥含水量大,处理成本高。在全国现有污水处理设施中有污泥稳定处理设施的还不到1/4,处理工艺和配套设备较为完善的不到1/10。在我国目前仅有的十几座污泥消化池中,能够正常运行的为数不多,有些消化池根本就没有运行。某些地方的污水虽然得到了有效治理,但污泥却没有得到妥善处理和处置,造成了二次污染。污泥的处理已经成为制约污水处理厂良好运行的关键。

发明内容
为了有效的去除城市污水中的有机物、重金属、色度和难降解的有机物以及降低动力消耗、减少占地面积和降低投资费用,本发明提出如下技术方案城市生活污水1经过格栅2、沉砂池3预处理后,依次经过以下过程城市污水通过高效厌氧处理单元17反应器处理后出水经过二沉池6去除少量的厌氧微生物后排放,高效厌氧处理单元13和二沉池6的剩余污泥经进入浓缩池9后剩余污泥脱水处理11后最终处置12,高效厌氧处理单元13所产生的沼气回收利用14。
厌氧处理单元13采用的是膨胀颗粒污泥床反应器。
厌氧处理单元13采用的是常温厌氧反应器。
城市污水中的大部分有机物由厌氧处理单元13降解。
污水中的重金属在厌氧处理单元13中稳定。
污水中的色度以及难降解的有机物通过厌氧处理单元13去除。
厌氧处理单元13所产生的沼气回收利用14。
本工艺流程的优点1.降低能耗由于厌氧反应不需要曝气,可以节省大量的动力消耗;厌氧反应器为常温反应器,无须提高污水温度消耗能源;另外厌氧反应器每降解1kg的有机物就会产生大约含50~70%甲烷的的沼气0.5m3,这些气体可以作为优质的燃料利用;本工艺流程简单,所用动力设备较传统方法少,所以可以降低城市污水处理的能耗。
2.减少占地面积以及投资厌氧反应器容积负荷要远远高于好氧反应器,厌氧反应器有机负荷能达到10~20kgCOD/m3.d,而传统的活性污泥法一般只有0.5kgCOD/m3.d,这样就可降低占地面积。
高效厌氧反应器比传统厌氧消化罐具有更高效率,这是由于它属于连续式的厌氧反应器,水利条件好,高径比大,固占死区小,地面积小,有效容积比率高。另外由于剩余污泥中的大部分有机物质很难在厌氧消化罐中进行有效的降解,为了稳定剩余污泥,会造成停留时间的延长,反应器容积变大。而本发明采用目前国际上最新型的厌氧反应器—膨胀颗粒污泥床厌氧反应器,采用全新的设计,提高了反应器的效率。这样一来,可以降低停留时间,减少占地面积以及降低投资。
由于本工艺中与传统工艺相比,减少了初沉池、曝气池等装置,并且由于厌氧反应器出水的特性决定了二沉池、泥浓缩池以及脱水设施都比传统方法效率高,所以可以减少占地面积以及降低投资费用;3.有效的去除污水中难降解有机物由于在厌氧反应器中有机物的降解经历了水解、酸化、产酸和产甲烷四个阶段。这样对于一些像长链和带苯环等的难于被好氧细菌所降解的有机物可以通过水解酸化过程成为小分子物质或者断链被厌氧微生物所利用,提高城市污水的生物降解性。
4.系统运转稳定厌氧反应器比好氧反应器具有更高的耐冲击负荷,所以对于水质水量的变化具有更好的耐冲击负荷,这比传统方法解决一些水质水量变化大的中小城市污水更具有优越性。厌氧反应器不存在污泥膨胀现象以及溶解氧的限制,为整个工艺的稳定运行提供了保障。
5.有效地解决了剩余污泥的处理问题甲烷菌等厌氧菌属于古生物,其产率仅仅是好氧微生物的1/10左右。这样就会大大地减少城市污水处理厂的污泥产量,减轻处理负担。另外,由于厌氧污泥的矿化度高,含水率低,脱水效果好于好氧污泥,降低脱水费用。由于细胞的难降解性,所以本工艺的剩余污泥量要远远小于传统的消化罐处理剩余污泥的污泥产量,并且生于污泥有机物含量也要低于消化罐,降低污泥二次污染的可能性。这样最终就会大大减轻污泥处理成本以及二次污染的风险。
本发明的有益效果1.降低动力消耗、运行成本以及减少占地面积和投资成本。2.有效的去除污水中的重金属、色度等难降解的有机物。3.降低剩余污泥产量以及二次污染风险。4.工艺简单,管理方便,运行稳定。5.可以产生优良的能源气体。


图1是传统城市污水处理工艺流程2是本发明的工艺流程图具体实施方式
图2是本发明的工艺流程城市生活污水1经过格栅2、沉砂池3预处理后,依次经过以下过程城市污水通过高效厌氧处理单元17反应器处理后出水经过二沉池6去除少量的厌氧微生物后排放,高效厌氧处理单元13和二沉池6的剩余污泥经进入浓缩池9后剩余污泥脱水处理11后最终处置12,高效厌氧处理单元13所产生的沼气回收利用14。
厌氧处理单元13采用的是膨胀颗粒污泥床反应器。
厌氧处理单元13采用的是常温厌氧反应器。
城市污水中的大部分有机物由厌氧处理单元13降解。
污水中的重金属在厌氧处理单元13中稳定。
污水中的色度以及难降解的有机物通过厌氧处理单元13去除。
厌氧处理单元13所产生的沼气回收利用14。
权利要求
1.一种城市生活污水处理与净化工艺流程,城市生活污水(1)经过格栅(2)、沉砂池(3)预处理后,其特征在于还要依次经过以下过程(1)城市污水通过高效厌氧处理单元(13)反应器处理后出水经过(2)二沉池(6)去除少量的厌氧微生物后排放(3)高效厌氧处理单元(13)和二沉池(6)的剩余污泥经进入浓缩池9后(4)剩余污泥脱水处理(11)后最终处置(12)(5)高效厌氧处理单元(13)所产生的沼气回收利用(14)。
2.按照权利要求1所说的一种城市生活污水处理与净化工艺流程,其特征在于厌氧处理单元(13)采用的是膨胀颗粒污泥床反应器。
3.按照权利要求1所说的一种城市生活污水处理与净化工艺流程,其特征在于厌氧处理单元(13)采用的是常温厌氧反应器。
4.按照权利要求1所说的一种城市生活污水处理与净化工艺流程,其特征在于城市污水中的大部分有机物由厌氧处理单元(13)降解。
5.按照权利要求1所说的一种城市生活污水处理与净化工艺流程,其特征在于污水中的重金属在厌氧处理单元(13)中稳定。
6.按照权利要求1所说的一种城市生活污水处理与净化工艺流程,其特征在于污水中的色度以及难降解的有机物通过厌氧处理单元(13)去除。
7.按照权利要求1所说的一种城市生活污水处理与净化的方法,其特征在于厌氧处理单元(13)所产生的沼气回收利用(14)。
全文摘要
一种适用于中小型城市生活污水处理与净化工艺流程及方法,属于环境保护与水污染控制领域,解决现有的污水处理工艺投资高、耗能高、运行费用高、占地大、无法有效的去除污水中的色度、重金属以及难降解的有机物等问题。采用的技术方案是将污水经过格栅和沉砂池预处理后,污水进入高效厌氧反应器,经过厌氧处理降解污水中的有机物转化为沼气以及稳定重金属离子。厌氧出水在二沉池内去除少量的厌氧污泥并排放。少量的厌氧剩余污泥浓缩脱水后填埋处理。本方法具有有节能、高效,设施占地面积小、投资和处理成本低以及系统运行稳定特征。
文档编号C02F11/12GK1554603SQ200310119368
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月23日 优先权日2003年12月23日
发明者李克勋, 张振家 申请人:南开大学
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1