一种废水处理系统及方法与流程

本申请涉及废水处理技术领域，特别涉及一种废水处理系统及方法。

背景技术：

我国是海水水产养殖大国，然而，海水养殖业的规模化和工业化发展，带来了大量的废水排放及处理问题，加重养殖水体和邻近海域的污染负荷。海水养殖废水处理不当，会导致海水养殖海域乃至整个近海海域水体水质恶化，赤潮、病害等污染事件频繁发生。

海水养殖废水的主要污染物是氮和磷，同时存在剩余的饵料和生物代谢产物、化学药品及治疗剂，同时多余的污染物会存在于底泥中，不断积累最终导致海洋水体被污染，所以解决海水养殖废水的净化问题具有重要意义。

目前，对于海水养殖废水的处理方法主要有物理处理法、化学处理法、人工湿地法等，其中，物理处理法主要采用物理过滤技术去除废水中的悬浮物，化学处理法主要是通过与改性剂混合来改善水质，人工湿地法主要通过建设人工湿地引导和处理水产养殖废水。但是，上述方法对于废水中氮类污染物的处理效果均不理想。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例提供了一种废水处理系统及方法，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

一种废水处理系统，包括依次连通的生物流化床、反硝化反应滤池和消毒池；

所述生物流化床与所述反硝化反应滤池连通，所述生物流化床设置有进气管道和进液管道，通过进气管道将空气通入至所述生物流化床中，通过进液管道将经过预处理得到的水体通入至所述生物流化床中，并对通入的水体进行去氨氮处理得到去氨氮水，将所述去氨氮水通入至所述反硝化反应滤池中；

所述反硝化反应滤池连接于所述生物流化床与所述消毒池之间，在所述反硝化反应滤池中对通入的所述去氨氮水进行反硝化处理，得到反硝化水，并将所述反硝化水通入至所述消毒池中；

所述消毒池与所述反硝化反应滤池连通，在所述消毒池中对通入的所述反硝化水进行消毒处理，得到净化水。

进一步地，上述废水处理系统，还包括：

初沉池，所述初沉池上设置有进液口，且所述初沉池通过所述进液管道与所述生物流化床连通，在所述初沉池中对通入的废水进行预处理，并将经过预处理得到的水体通入至所述生物流化床中；

沉淀池，所述沉淀池通过管道连接于所述生物流化床与所述反硝化反应滤池之间，在所述沉淀池中对通入的去氨氮水进行沉淀处理，得到上清液与沉淀，并将所述上清液通入至所述反硝化反应滤池中，将30％-70％所述沉淀回流至所述生物流化床中，将剩余所述沉淀排出。

进一步地，所述生物流化床中填充有第一填料，所述第一填料包括30～60重量份数的活性污泥和20～40重量份数的粉煤灰，所述粉煤灰的粒径为0.1～0.5mm。

进一步地，所述反硝化反应滤池中填充有第二填料，所述第二填料包括火山岩和鹅卵石，所述火山岩的粒径为3-5mm，鹅卵石的粒径为1-3cm。

进一步地，所述生物流化床底部设置有穿孔曝气管，且所述穿孔曝气管与所述进气管道连通，所述进气管道将气体通入至所述穿孔曝气管中，并通过所述穿孔曝气管将气体通入至所述生物流化床中。

一种废水处理方法，用于上述的废水处理系统，包括以下步骤：

s10、将气体和经过预处理的水体通入至所述生物流化床中进行去氨氮处理，得到去氨氮水；

s20、将所述去氨氮水通入至所述反硝化反应滤池中进行反硝化处理，得到反硝化水；

s30、将所述反硝化水通入至所述消毒池中进行消毒处理，得到净化水。

进一步地，所述废水处理系统还包括：初沉池；

在所述步骤s10之前，还包括：

s00、将废水通入至所述初沉池中进行处理，得到经过预处理的水体。

进一步地，在所述步骤s10和步骤s20之间，还包括：

s11、将所述去氨氮水通入至沉淀池中进行沉淀处理，得到上清液与沉淀；将所述30％-70％沉淀通入至所述生物流化床中，将剩余所述沉淀排出，继续执行步骤s10；将所述上清液通入至所述反硝化反应滤池中，继续执行步骤s20。

进一步地，在所述步骤s20之前，还包括：

向所述反硝化反应滤池中通入碳源。

进一步地，所述经过预处理的水体在所述生物流化床中的停留时间与所述去氨氮水在所述反硝化反应滤池中的停留时间之比为3:2。

本申请提供的废水处理系统及方法，通过设置生物流化床、反硝化反应滤池和消毒池，对海水养殖废水进行去氨氮处理、反硝化处理和消毒处理，降低废水中氮类污染物的浓度，提高废水中氮类污染物的去除率及去除效率，提高水质。

附图说明

图1是本申请所述的废水处理系统的结构示意图；

图2是本申请所述的废水处理方法的步骤流程示意图。

附图标记

1-初沉池，2-生物流化床，3-沉淀池，4-反硝化反应滤池，5-消毒池，6-进液管道，7-进气管道，8-反冲洗水管，9-排泥管。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

在本说明书一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书一个或多个实施例。在本说明书一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本说明书一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本说明书一个或多个实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书一个或多个实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。

如图1所示，一种废水处理系统，包括依次连通的生物流化床2、反硝化反应滤池4和消毒池5。

所述生物流化床2与所述反硝化反应滤池4连通，所述生物流化床2设置有进气管道7和进液管道6，通过进气管道7将空气通入至所述生物流化床2中，通过进液管道6将经过预处理得到的水体通入至所述生物流化床2中，并对通入的水体进行去氨氮处理得到去氨氮水，将所述去氨氮水通入至所述反硝化反应滤池4中。

具体地，生物流化床2是为提高生物膜法的处理效率，以填料作为生物膜载体，废水自下向上流过填料床使载体层呈流动状态，从而在单位时间加大生物膜同废水的接触面积和充分供氧，并利用填料沸腾状态强化废水生物处理过程的构筑物。

进一步地，所述生物流化床2中填充有第一填料，所述第一填料包括30～60重量份数的活性污泥和20～40重量份数的粉煤灰，所述粉煤灰的粒径为0.1～0.5mm。

其中，粉煤灰是企业在生产时煤粉燃烧过程中排出灰渣的总称。粉煤灰颗粒与磷酸盐之间存在静电吸引作用，可以除去水体中的磷酸盐。活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。活性污泥在废水中可以产生凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用，去除废水中有机污染物。

进一步地，所述第一填料中活性污泥的重量份数可以为30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份等，粉煤灰的重量份数可以为20份、25份、30份、35份、40份等，粉煤灰的粒径可以为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm等。

更为优选地，所述第一填料包括37.5重量份数的活性污泥和25重量份数的粉煤灰。

进一步地，所述生物流化床2内底部设置有穿孔曝气管，且所述穿孔曝气管与所述进气管道7连通，所述进气管道7将气体通入至所述穿孔曝气管中，并通过所述穿孔曝气管将气体通入至所述生物流化床2中。

具体地，穿孔曝气管可以减小空气阻力，通过穿孔曝气管通入生物流化床2中的气体可以是空气。穿孔曝气管和进液管道6均可以设置在生物流化床2的底部。

气体的通入可以为生物流化床2提供有氧环境，在有氧环境中，硝化细菌可以将水体中的氨氮及有机氮氨化生成的氨氮通过生物硝化作用转化成硝酸盐和亚硝酸盐，以便后续的处理。

所述反硝化反应滤池4连接于所述生物流化床2与所述消毒池5之间，在所述反硝化反应滤池4中对通入的所述去氨氮水进行反硝化处理，得到反硝化水，并将所述反硝化水通入至所述消毒池5中。

具体地，反硝化反应滤池4是废水处理设施的一种，其池形、具体型号等本申请均不做限制。

进一步地，所述反硝化反应滤池4中填充有第二填料，所述第二填料包括火山岩和鹅卵石，所述火山岩的粒径为3-5mm，鹅卵石的粒径为1-3cm。

其中，鹅卵石是开采黄砂的附产品，主要化学成分是二氧化硅，其次是少量的氧化铁和微量的锰、铜、铝、镁等元素及化合物。鹅卵石可以截留水中悬浮物胶体等大颗粒杂质，从而起到过滤作用。选择粒径为1-3cm的鹅卵石，粒径均匀度较高，过滤时可以较好地克服表面堵塞，可以充分发挥整个鹅卵石滤床的截污能力，并在较高的滤速下，提供优质的过滤截污处理。

火山岩又称喷出岩，属于岩浆岩(火成岩)的一类，是岩浆经火山口喷出到地表后冷凝而成的喷出岩。火山岩在反硝化反应滤池4中的装填厚度可以为80-150cm。火山岩质地轻、化学稳定性好、强度适宜、表面粗糙、易挂膜，且孔隙发达，分布合理，非常适合微生物的接种、驯化、繁殖生长。火山岩还耐冲洗、不堵塞，具有良好的物理、化学和水力特性,可适应于不同污水净化的要求。本申请选用粒径为3-5mm的火山岩，比表面积大，可以积累高浓度的微生物量，高浓度的微生物可以是反硝化生物滤池的容积负荷增大，去除率高，且废水处理效率高。

反硝化反应滤池4中为缺氧环境，有利于反硝化细菌等菌种的生长。其中，反硝化细菌在缺氧的环境下可以对通入的去氨氮水进行反硝化脱氮，将去氨氮水中的硝酸盐、亚硝酸盐转化成氮气去除。

反硝化反应滤池4中还设置有反冲洗水管8，可以清除截留在滤料层中的杂质，使反硝化反应滤池4在短时间内恢复过滤能力。

进一步地，所述消毒池5与所述反硝化反应滤池4连通，在所述消毒池5中对通入的所述反硝化水进行消毒处理，得到净化水。

具体地，消毒池5是废水处理设施的一种。消毒池5中设置有浸没式紫外线消毒灯，通过强紫外线照射水体，使水中的各种病原体细胞组织中的dna结构受到破坏而失去活性，从而达到消毒杀菌的目的。

进一步地，上述废水处理系统，还可以包括初沉池1，所述初沉池1上设置有进液口，且所述初沉池1通过所述进液管道6与所述生物流化床2连通，在所述初沉池1中对通入的废水进行预处理，并将经过预处理得到的水体通入至所述生物流化床2中。

具体地，初沉池1是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物、净化水质的设备。废水可以在初沉池1中进行预处理，即预先沉淀处理，去除废水中的悬浮杂质、悬浮污染物等。

进一步地，上述废水处理系统，还可以包括沉淀池3，所述沉淀池3通过管道连接于所述生物流化床2与所述反硝化反应滤池4之间，在所述沉淀池3中对通入的去氨氮水进行沉淀处理，得到上清液与沉淀，并将所述上清液通入至所述反硝化反应滤池4中，将30％-70％所述沉淀回流至所述生物流化床2中，将剩余所述沉淀排出。

具体地，沉淀池3是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物、净化水质的设备。由于生物流化床2中填充有活性污泥，在去氨氮水流出生物流化床2时便会带出部分的活性污泥，在生物流化床2与反硝化反应滤池4之间设置沉淀池3，可以将掺杂有活性污泥的去氨氮水进行泥水分离，得到的上清液即为不含固体杂质的去氨氮水，得到的沉淀即为活性污泥，且将30％-70％重量份数或体积份数的活性污泥回流至所述生物流化床2中循环使用，将剩余活性污泥通过排泥管9排出。

本申请所述的废水处理系统，通过设置依次连通的生物流化床2、反硝化反应滤池4以及消毒池5，可以对海水养殖废水进行有效的处理，降低废水中氮类污染物的浓度，提高处理效率，可以解决大规模养殖对虾废水净化排放的问题。

本申请所述的废水处理系统，在生物流化床2与反硝化反应滤池4之间还设置有沉淀池3，可以实现活性污泥的循环使用，节省资源。

本申请所述的废水处理系统，将消毒池5放在系统的最后一环，在所有前序处理完成后再进行消毒处理，可以避免由于其他步骤带入的细菌病毒在水体中的残留，消毒更加彻底，并有效提高净化水的水质。

如图2所示，一种废水处理方法，用于上述的废水处理系统，包括步骤s00至步骤s30。

s00、将废水通入至所述初沉池1中进行处理，得到经过预处理的水体。

具体地，废水在初沉池1中进行沉淀，去除废水中的悬浮杂质、悬浮污染物等。

s10、将气体和经过预处理的水体通入至所述生物流化床2中进行去氨氮处理，得到去氨氮水。

具体地，气体通入至生物流化床2中后，为生物流化床2提供有氧环境。经过预处理的水体通入至生物流化床2中后，生物流化床2中的粉煤灰利用其与磷酸盐之间的静电吸引作用将磷酸盐除去，活性污泥通过凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用，将有机污染物除去，硝化细菌通过生物硝化作用将氨氮转化成硝酸盐与亚硝酸盐，为后续处理做好铺垫。

进一步地，在所述步骤s10和步骤s20之间，还包括：

s11、将所述去氨氮水通入至沉淀池3中进行沉淀处理，得到上清液与沉淀。

将所述30％-70％沉淀通入至所述生物流化床2中，将剩余所述沉淀排出，继续执行步骤s10；将所述上清液通入至所述反硝化反应滤池4中，继续执行步骤s20。

具体地，由于生物流化床2中填充有活性污泥，在去氨氮水流出生物流化床2时便会带出部分的活性污泥，在去氨氮处理之后进行沉淀处理，可以将掺杂有活性污泥的去氨氮水进行泥水分离，得到的上清液即为不含固体杂质的去氨氮水，通入至反硝化反应滤池4中继续后续的处理，得到的沉淀即为活性污泥，且在活性污泥排出沉淀池3后还可以继续通入至生物流化床2中循环使用。

s20、将所述去氨氮水通入至所述反硝化反应滤池4中进行反硝化处理，得到反硝化水。

具体地，反硝化反应滤池4中的反硝化细菌可以对通入的去氨氮水进行反硝化脱氮，将去氨氮水中的硝酸盐、亚硝酸盐转化成氮气去除。

进一步地，在所述步骤s20之前，还可以包括：向所述反硝化反应滤池4中通入碳源。

具体地，碳源是含有碳元素且能被微生物生长繁殖所利用的一类营养物质。在本申请中，碳源可以选用葡萄糖。向反硝化反应滤池4中通入碳源，可以为反硝化细菌的生长提供营养，有助于提高反硝化细菌的作用强度及效果。

s30、将所述反硝化水通入至所述消毒池5中进行消毒处理，得到净化水。

具体地，可以采用紫外线消毒的方法进行消毒处理。通过强紫外线照射水体，可以使水中的各种病原体细胞组织中的dna结构受到破坏而失去活性，从而达到消毒杀菌的目的。

进一步地，所述经过预处理的水体在所述生物流化床中的停留时间与所述去氨氮水在所述反硝化反应滤池中的停留时间之比为3:2。

具体地，由于去氨氮处理是将水体中的氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，而反硝化处理是将硝酸盐和亚硝酸盐转化成氮气，故去氨氮处理所需时间较长于反硝化处理所需时间，可以有效提高水体中氮类污染物的去除率。

本申请所述的废水处理方法，通过将废水依次进行去氨氮处理、反硝化处理和消毒处理，可以有效提高海水养殖废水中氮类污染物的去除率及去除效率，且成本低，适于大规模的使用。

试验例

采用本申请所述的废水处理系统及方法对某对虾海水养殖基地出水进行无机氮处理。

搭建如上述实施例所述的废水处理系统，包括初沉池1、生物流化床2、沉淀池3、反硝化反应滤池4以及消毒池5。其中，生物流化床2为pe材质，尺寸为300mm×300mm×1100mm，容积100l，有效容积75l，加入的粉煤灰粒径为0.1-0.5mm，质量5kg，并加入含水率98％的活性污泥15kg；生物流化床2底部设置的穿孔曝气管的管径为dn20，曝气孔孔径为3mm，间距为120mm，且在运行过程中保持溶解氧4-7mg/l；反硝化滤池为有机玻璃材质，尺寸为反硝化反应滤池4中火山岩粒径为4mm，火山岩层厚度100cm，鹅卵石粒径为1cm，鹅卵石层厚度5cm，反硝化反应滤池4的总高度140cm。

采用如上述实施例所述的废水处理方法应用于上述废水处理系统，处理水量0.3m³/d，补充葡萄糖10g/d，水体在生物流化床2中的停留时间为6小时，在反硝化反应滤池4中的停留时间为4小时。

分别对未进行处理的水体和经过废水处理系统处理后的水体进行检测，得到如表1所示的数据。

表1

由此可见，本申请所述的废水处理系统及方法，可以有效降低海水养殖废水中氨氮、亚硝酸盐氮及硝酸盐氮的浓度，有效提高废水中氮类污染物的处理效果，净化彻底、程度高、效果好。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。