专利名称：一种高效、低能耗污水处理回用工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用无须能耗的缺氧过滤和低能耗结构的曝气生物滤池集成，能将城镇和小区生活污水直接处理到中水回用标准的污水处理回用工艺。
背景技术：
城镇和小区生活污水是导致我国水污染的主要因素，该类污水量大且分散，污水中主要含有有机污染物和植物营养元素如氮、磷等。有机污染物排入地表水体后会进行氧化分解，在分解过程中消耗了水体中的大量溶解氧，最终使水体产生缺氧而使生活在水体中的鱼类等水生动物无法呼吸而死亡，其尸体在水中厌氧分解产生硫化氢、甲烷等恶臭气体，同时使水体发臭、发黑，使该水体流域环境状况发生恶化。氮、磷等植物营养元素排入地表水体后会造成水体的富营养化，使藻类大量繁殖而影响水源水质。水污染已成为我国环境污染的主要问题，同时我国是可用水资源相对缺乏的国家，人均可用水资源远远低于全球平均值，水体不断受到污染导致我国很多地方出现了水源性缺水，大量污水的排放除导致水体污染外，也导致了水资源的浪费，所以采用合适的水处理工艺处理污水并将处理后的污水直接回用于生活或工业生产将十分必要，符合我国建设节约型社会的要求，也符合循环经济的要求。
长期以来我国对水污染问题非常重视，建设了大量的污水处理厂，但由于现有工艺主要局限活性污泥法工艺且只能将污水处理到一定的排放要求，而不能直接处理到回用标准，只能算是一种减轻污染的措施，而达不到再生利用的目的，且处理效果不稳定、水力停留时间长、工程投资高、占地面积大、能耗高、运行维护复杂，所以开发一种处理效果好、占地小、投资低、运行费用少且能一次将污水直接处理到可资源化利用的污水处理回用工艺将符合我国的经济发展战略。
发明内容
本发明的目的是提供一种可将城镇和小区生活污水处理到可直接回用的低能耗污水处理回用工艺。
本发明的技术方案是1、污水首先进入填装有密度小于水的悬浮生物滤料过滤层2的缺氧过滤池19，进行缺氧过滤，悬浮生物滤料层2下部的池容中生长有以悬浮污泥状态存在水解酸化微生物和缺氧微生物18，悬浮生物滤料2上驯化生长有种类繁多的缺氧微生物，水解酸化微生物可将大分子有机物水解成小分子有机物，缺氧微生物可将污水中的大量小分子有机物在不需氧气的条件下进行转化和分解，同时将水中的硝态氮还原成氮气而完成脱氮过程，使水中能引起水体富营养化问题的氮含量得以降低，同时污水中的大部分悬浮物质被截留在悬浮生物滤料间的孔隙中，使出水清澈，并由出水区3进入出水渠4。
2、经过缺氧过滤系统19处理后的出水由出水管5进入好氧曝气生物滤池20进行氧化处理，曝气生物滤池20内的布水系统17上部填装有密度大于水的球型轻质多孔生物滤料7，该生物滤料具有巨大的比表面积，表面毛糙且多孔，上面驯化附着有高密度的专性微生物，通过鼓风机15、供气管道16和安装于池内的高效空气扩散器系统8向水中供氧，使专性微生物在好氧呼吸作用下，通过新陈代谢将污水中剩余的有机污染物、氨氮进行氧化分解和转化，有机污染物最终分解为二氧化碳和水等无机物，氨氮氧化成硝酸盐，从而使污水得到净化进入清水区6并最终由出水渠9并通过出水管10将达到再生回用水标准的净化水供给用户。
3、为使最终处理出水稳定达到再生回用水标准，在好氧曝气生物滤池20出水渠9中安装有监测有机污染物、氨氮浓度的在线检测仪器11，将出水中的检测数据反馈给本工艺的PLC计算机工作站系统12，由专门程序并通过控制电缆13由变频器14来自动动态调整鼓风机15的转速，使其供给的氧量恰好满足运行要求，在保证出水水质的条件下最大程度地节能。
本发明是将无须能耗的缺氧过滤和低能耗结构的曝气生物滤池偶合而成的节能污水处理及再生利用工艺，具有处理负荷高、能耗低、水力停留时间短、出水水质好、污泥产量少的特点，与现有污水处理工艺相比较，其创新点是不仅仅满足处理水的排放要求，而是通过本发明将污水处理到可直接回用于工业循环水、生活杂用水、市政景观用水的标准，既治理了污染，保护了环境，同时节省了水资源，是典型的循环经济工艺技术。通过本发明处理的污水，其最终处理出水水质中的有机污染物、氨氮、悬浮物等主要控制指标浓度远远低于国家污水再生利用标准。
图1是本发明污水处理回用工艺流程示意图
具体实施例方式下面结合附图对本发明污水处理回用工艺作进一步说明。
如图1所示，污水首先进入缺氧过滤池19，该池内微生物分为两部分，一部分如图1中18所示在池的中下部以悬浮污泥状态存在，其中包括水解酸化微生物和缺氧微生物，另一部分在池的中上部，主要附着生长在悬浮生物滤料2上，以缺氧微生物为主。工作时，污水由缺氧过滤池进水系统1进入，污水中一部分能直接穿透缺氧微生物细胞壁的小分子有机物被微生物直接吸收降解，而另一部分不能直接穿透缺氧微生物细胞壁的大分子有机物由水解酸化微生物对其进行水解，将大分子有机物水解为小分子有机物，在进入悬浮生物滤料层2后由附着其上的缺氧微生物进行吸收和降解，同时污水中的悬浮物被悬浮生物滤料层2截留，使出水的SS大大降低，该过程可降解原污水中65％以上的有机污染物，且不需要能耗，运行费用极低；缺氧过滤池的处理出水进入出水槽4并由出水管5直接进入后续的好氧曝气生物滤池20进行氧化处理，在由鼓风机15和风管16并通过高效空气扩散器系统8提供氧气的条件下，利用附着生长在球型轻质多孔生物滤料7上的大量专性好氧除碳微生物和硝化微生物对缺氧过滤池中没有降解的剩余有机物和氨氮进行好氧彻底分解，同时通过固定床生物滤料7的过滤作用使出水清澈，使得最终出水甲的有机物、氨氮、SS等指标达到再生回用水标准，可直接回用。为保证出水水质稳定并节能，出水槽中的水质在线检测仪器11将测定的水质指标传输给PLC计算机工作站系统12，并通过其程序计算将所需供氧量由变频器14控制鼓风机15转速精确供给，满足生物降解所需。
试举一根据本发明工艺来实施将城市生活污水处理至中水回用例子，加以详细说明某城市污水，污水流量为40000吨/日，进入本工艺处理前污染物指标为COD＝350～400mg/L，BOD＝130～170mg/L，SS＝250mg/L，氨氮＝35mg/L。该污水首先进入2座缺氧过滤池，水力停留时间HRT＝3hr，上升流速2m/h，池体总高6.8m，池内有效水深6.5m，其中悬浮生物滤料过滤层高2m，下部供以悬浮污泥状态存在水解酸化微生物和缺氧微生物生存的池高度4m，悬浮生物滤料过滤层上部清水层高度0.5m，经过该缺氧过滤池处理后的出水水质指标为COD＝120～140mg/L，BOD＝60～85mg/L，SS＝40mg/L，氨氮＝30mg/L，该出水自流入后续的4座好氧曝气生物滤池进行精处理。好氧曝气生物滤池总高6m，内部设有滤板，滤板距池底高度为1.2m，滤板上安装有专用布水滤头，滤板上部堆放填装有3.5m高度的直径∮2.5～4mm球型轻质多孔生物滤料，生物滤料层上面有1.0m高的清水区，超高0.3m，在生物滤料层底部安装有高效空气扩散器系统向水中供氧，缺氧过滤池处理后的出水在好氧曝气生物滤池内附着生长在生物滤料上的专性好氧除碳微生物和硝化微生物的作用下进行好氧呼吸，同时生物滤料层对水中的悬浮物进行过滤，使最终出水的污染物指标为COD≤30mg/L，BOD≤5mg/L，SS≤10mg/L，氨氮≤5mg/L，达到国家污水再生利用标准，并经消毒后直接回用。
权利要求
1.一种高效、低能耗污水处理回用工艺，所述污水处理回用工艺如下(1)、污水首先进入填装有密度小于水的悬浮生物滤料过滤层2的缺氧过滤池19，进行缺氧过滤，悬浮生物滤料层2下部的池容中生长有以悬浮污泥状态存在水解酸化微生物和缺氧微生物18，悬浮生物滤料2上驯化生长有种类繁多的缺氧微生物，水解酸化微生物可将大分子有机物水解成小分子有机物，缺氧微生物可将污水中的大量小分子有机物在不需氧气的条件下进行转化和分解，同时将水中的硝态氮还原成氮气而完成脱氮过程，使水中能引起水体富营养化问题的氮含量得以降低，同时污水中的大部分悬浮物质被截留在悬浮生物滤料间的孔隙中，使出水清澈，并由出水区3进入出水渠4。(2)、经过缺氧过滤系统19处理后的出水由出水管5进入好氧曝气生物滤池20进行氧化处理，曝气生物滤池20内的布水系统17上部填装有密度大于水的球型轻质多孔生物滤料7，该生物滤料具有巨大的比表面积，表面毛糙且多孔，上面驯化附着有高密度的专性微生物，通过鼓风机15、供气管道16和安装于池内的高效空气扩散器系统8向水中供氧，使专性微生物在好氧呼吸作用下，通过新陈代谢将污水中剩余的有机污染物、氨氮进行氧化分解和转化，有机污染物最终分解为二氧化碳和水等无机物，氨氮氧化成硝酸盐，从而使污水得到净化进入清水区6并最终由出水渠9并通过出水管10将达到再生回用水标准的净化水供给用户。(3)、为使最终处理出水稳定达到再生回用水标准，在好氧曝气生物滤池20出水渠9中安装有监测有机污染物、氨氮浓度的在线检测仪器11，将出水中的检测数据反馈给本工艺的PLC计算机工作站系统12，由专门程序并通过控制电缆13由变频器14来自动动态调整鼓风机15的转速，使其供给的氧量恰好满足运行要求，在保证出水水质的条件下最大程度地节能。
2.如权利要求1所述的污水处理回用工艺，其特征在于缺氧过滤池池内参与反应的微生物分为悬浮生物滤料过滤层下部的以悬浮状态存在的水解酸化微生物和缺氧微生物，以及悬浮生物滤料上附着生长的种类繁多的缺氧微生物膜，两部分微生物的作用各有侧重，在整个降解过程中均不需要外部提供氧气和能耗，属于缺氧降解过程，并且污水中的悬浮物可被截留在悬浮生物滤料过滤层中，使出水清澈，生物滤料为悬浮滤床。
3.如权利要求1所述的污水处理回用工艺，其特征在于好氧曝气生物滤池池内参与反应的好氧微生物主要附着生长在填装于池内的球型轻质多孔生物滤料上，并在提供氧气的条件下，使专性好氧微生物进行好氧呼吸，并通过其新陈代谢将污水中剩余的有机污染物、氨氮进行氧化分解和转化，同时生物滤料还起过滤作用，生物滤料为固定滤床，高效空气扩散器供给氧气。
4.如权利要求1所述污水处理回用工艺，其特征在于为使最终处理出水稳定达到再生回用水标准并节能，在最终出水渠中安装有水质指标在线检测仪器，并将检测数据反馈PLC计算机工作站并由专门程序通过变频器来自动动态调整鼓风机的转速，使其供给的氧量恰好满足运行要求。
全文摘要
本发明公开了一种高效低能耗的污水处理回用工艺，其主要特点是利用无须能耗且填装有密度小于水的悬浮生物滤料过滤层的缺氧过滤池，将污水中的大部分有机污染物和氨氮进行转化和分解，同时截留污水中的大部分悬浮物质，使出水清澈；然后通过好氧曝气生物滤池进行生物氧化处理，通过新陈代谢将污水中剩余的有机污染物、氨氮进行氧化分解和转化，从而使污水得到净化并达到再生回用水标准而直接供给用户；在好氧曝气生物滤池最终出水渠中安装有水质指标在线检测仪器，由专门控制程序调整供氧量，在保证出水水质的条件下最大程度地节能。该集成工艺污水处理效果好、占地小、投资低、运行费用少，同时又能一次将污水直接处理到可资源化利用的再生水水质要求。
文档编号C02F3/10GK1821124SQ20061003847
公开日2006年8月23日 申请日期2006年2月24日 优先权日2006年2月24日
发明者郑俊, 王健, 刘光春, 王爱兵 申请人:郑俊