本发明涉及环境保护技术领域，具体为一种废气、污水协同处理系统及方法。
背景技术：
废气中常含有臭气(如硫醇、氨、硫化氢、挥发性有机酸、苯类等)、硫氧化物、氮氧化物、憎水性细颗粒物等污染物以及氧气、二氧化碳。
污水中常含有碳水化合物、氨氮、硝态氮、硫化氢、悬浮物、各种碱性物质、磷化合物等污染物。
常用的废气和污水净化法包括化学法、物理法、生物法等，可将污染物去除或转化为无害物质水和二氧化碳。
废水和污水中都含有各种污染物，目前的技术都是废气和污水分别进行处理，头痛医头、脚痛医脚，导致处理设备投资大并且运行费用高。
技术实现要素：
针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种废气、污水协同处理系统及方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种废气污水协同处理方法，包括如下步骤：
采用气泡曝气的方式使得污水与活性污泥的混合物、第一废气充分接触，得第一净化水与活性污泥的混合物、第一净化气体，所述第一净化气体直接排出；
以所述第一净化水与活性污泥的混合物为喷淋液，与逆向输入的第二废气充分接触，得第二净化气体、第二净化水与活性污泥的混合物，所述第二净化气体直接排除，所述第二净化水与活性污泥的混合物中的一部分回收后继续作为所述污水与活性污泥的混合物中的组分；
采用气泡曝气的方式使另一部分所述第二净化水与活性污泥的混合物与第三废气充分接触，得第三净化气体、第三净化水与活性污泥的混合物，所述第三净化气体直接排除，所述第三净化水与活性污泥的混合物中的水回收后继续作为第二净化水与活性污泥的混合物中的组分。
作为本发明实施例的一种实现形式，所述第一废气、第二废气、第三废气均为包括臭气、颗粒污染物、氧气、二氧化碳的废气；其中所述臭气包括硫醇、氨、硫化氢、挥发性有机酸、苯类。
作为本发明实施例的一种实现形式，所述活性污泥中的优势微生物菌种包括亚硝酸菌、硝酸菌、反硝化菌。
作为本发明实施例的一种实现形式，所述以第一净化水与活性污泥的混合物为喷淋液与逆向输入的第二废气的充分接触具体是在填料喷淋洗涤塔中进行的。
作为本发明实施例的一种实现形式，所述回收具体是：对第三净化水与活性污泥的混合物进行压滤获得水、泥饼，并将所述水中的浑浊液部分进行回收。
第二方面，本发明提供一种废气污水协同处理系统，包括第一协同处理系统、第二协同处理系统、第三协同处理系统；其中，
所述第一协同处理系统，用于通过气泡曝气的方式将污水与活性污泥的混合物、第一废气混合，获得协同处理过的第一净化水与活性污泥的混合物、第一净化气体；
所述第二协同处理系统，与所述第一协同处理系统连接，用于接收所述第一净化水与活性污泥的混合物并以此为喷淋液，与逆向输入的第二废气充分接触，获得协同处理过的第二净化水与活性污泥的混合物、第二净化气体；所述第二净化水与活性污泥的混合物中的一部分输入所述第一协同处理系统；
所述第三协同处理系统，与所述第二协同处理系统连接，用于接收所述第二净化水与活性污泥的混合物中的另一部分并通过气泡曝气的方式将其与第三废气充分接触，获得协同处理过的第三净化气体、第三净化水与活性污泥的混合物，并对所述第三净化水与活性污泥的混合物中的液体部分进行回收再处理。
作为本发明实施例的一种实现形式，所述第一协同处理系统，包括用于容纳污水与活性污泥的混合物的第一曝气池，及采用气泡曝气的方式向所述污水与活性污泥的混合物输入第一废气的第一曝气系统。
作为本发明实施例的一种实现形式，所述第二协同处理系统，包括与所述第一协同处理系统连接、用于将第一协同处理系统所得第一净化水与活性污泥的混合物输入第二协同处理系统的第一泥浆泵，及以所述第一净化水与活性污泥的混合物为喷淋液对输入第二协同处理系统的第二废气充分接触的填料喷淋洗涤塔；所述填料喷淋洗涤塔，其侧面底部设有第二废气入口、顶面设有第二净化气体出口、底面设有第二净化水与活性污泥的混合物出口；所述第二净化水与活性污泥的混合物出口与所述第一协同处理系统、所述第三协同处理系统连接，用于将第二净化水与活性污泥的混合物中的一部分回收至第一协同处理系统、另一部分输入第三协同处理系统。
作为本发明实施例的一种实现形式，所述第三协同处理系统，包括用于接收第二协同处理系统输出的另一部分第二净化水与活性污泥的混合物的第二曝气池、采用气泡曝气的方式向所述第二净化水与活性污泥的混合物输入第三废气的第二曝气系统、及对第三净化水与活性污泥的混合物中的液体部分进行回收再处理的回收处理系统。
作为本发明实施例的一种实现形式，所述回收处理系统包括：
设置于所述第二曝气池底部的用于将第二曝气池中的第三净化水与活性污泥的混合物输出的第二泥浆泵；
对第二泥浆泵输出的第三净化水与活性污泥的混合物进行压滤获得压滤液、泥饼的压滤脱水机；其中，所述压滤脱水机设有用于排出泥饼的泥饼出口及用于排出压滤液的压滤液出口，所述压滤液出口分支成为用于将压滤液中的浑浊部分回收入第二曝气池的浑浊液管道及将压滤液中的澄清部分排出系统的澄清液管道。
与现有技术相比，本发明存在如下有益效果：
本发明将废气与污水的净化处理协同进行，实属以废治废的技术，降低污水和废气的处理设施的建设投资和运行成本，大幅降低碳排放。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本申请实施例所提供系统的结构图；
其中，10-第一协同处理系统，11-第一曝气，111-第一混合物入口,112-第一曝气池的底面,113-第一底槽，12-第一曝气系统,121-第一废气水平管道,122-第一曝气管，13-第一悬浮多孔填料，20-第二协同处理系统，21-第一泥浆泵，22-填料喷淋洗涤塔,221-第二废气入口，222-第二净化气体出口,223-第二净化水与活性污泥的混合物出口，224-第一回收管道，225-第二回收管道，226-第一阀门,227-第二阀门，23-引风机，30-第三协同处理系统，31-第二曝气池，311-第二曝气池的底面，312-第二底槽，32-第二曝气系统，321-第二废气水平管道，322-第二曝气管，33-回收处理系统，331-第二泥浆泵，332-压滤脱水机，3321-泥饼出口，3322-压滤液出口，3323-浑浊液管道，3324-澄清液管道，3325-切换阀，34-第二悬浮多孔填料。
具体实施例
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请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。
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”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
本发明实施例提供一种废气污水协同处理方法，包括如下步骤：
采用气泡曝气的方式使得污水与活性污泥的混合物、第一废气充分接触，得第一净化水与活性污泥的混合物、第一净化气体，所述第一净化气体直接排出；
以所述第一净化水与活性污泥的混合物为喷淋液，与逆向输入的第二废气充分接触，得第二净化气体、第二净化水与活性污泥的混合物，所述第二净化气体直接排除，所述第二净化水与活性污泥的混合物中的一部分回收后继续作为所述污水与活性污泥的混合物中的组分；
采用气泡曝气的方式使另一部分所述第二净化水与活性污泥的混合物与第三废气充分接触，得第三净化气体、第三净化水与活性污泥的混合物，所述第三净化气体直接排除，所述第三净化水与活性污泥的混合物中的水回收后继续作为第二净化水与活性污泥的混合物中的组分。
上述方法中，采用气泡曝气的方式使得污水与活性污泥的混合物、第一废气充分接触，得第一净化水与活性污泥的混合物、第一净化气体，所述第一净化气体直接排出；
该步骤具体为：第一废气在曝气装置的作用下转化成细小气泡，小气泡和污水与活性污泥的混合物充分接触，其中所含的氧气、二氧化碳被活性污泥吸收使得活性污泥中的微生物得到增殖，污水、第一废气中的酸性组分、碱性组分中和，同时活性污泥中的微生物通过对废水、第一废气中的有机污染物等进行吸附、吸收、转化而去除有机污染物。
在一些实施例的该步骤中，所述活性污泥中的优势微生物菌种包括亚硝酸菌、硝酸菌、反硝化菌。在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐，包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌参与将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应；亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用CO2、CO32-、HCO3-等做为碳源，通过NH3、NH4+、或NO2-的氧化还原反应获得能量。另外，反硝化菌发生反硝化反应：在缺氧条件下，将硝化反应产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出，从而达到除氮的目的；反硝化过程中，反硝化菌需要有机碳源(如碳水化合物、醇类、有机酸类)作为电子供体，利用NO2-、NO3-中的氧进行缺氧呼吸。
上述方法中，以所述第一净化水与活性污泥的混合物为喷淋液，与逆向输入的第二废气充分接触，得第二净化气体、第二净化水与活性污泥的混合物，所述第二净化气体直接排除，所述第二净化水与活性污泥的混合物中的一部分回收后继续作为所述污水与活性污泥的混合物中的组分；
该步骤具体为：第一净化水与活性污泥的混合物被输入喷淋装置中，作为喷淋液，从上而下喷出，第二废气从喷淋装置底部自下而上输入，逆向输入的第一净化水与活性污泥的混合物与第二废气充分接触，二者中的污染物组分发生酸碱中和作用，同时第一净化水与活性污泥的混合物中的微生物通过对第二废气中的有机污染物等进行吸附、吸收、转化而去除有机污染物，吸收氧气、二氧化碳进行增殖。
在一些实施例中，该步骤发生在填料喷淋洗涤塔中，所述填料喷淋洗涤塔内设2-3层填料，每层填料之上设有喷淋喷头。
在一些实施例中，所述填料喷淋洗涤塔中填料的类型包括但不限于鲍尔环。
在一些实施例中，所述填料喷淋洗涤塔中填料的材质为不锈钢、塑料、陶瓷等。
上述方法中，采用气泡曝气的方式使另一部分所述第二净化水与活性污泥的混合物与第三废气充分接触，得第三净化气体、第三净化水与活性污泥的混合物，所述第三净化气体直接排除，所述第三净化水与活性污泥的混合物中的水回收后继续作为第二净化水与活性污泥的混合物中的组分。
在一些实施例中，所述回收具体是对第三净化水与活性污泥的混合物进行压滤，获得水、泥饼。
在一些实施例中，所述泥饼的含水率低于40％。
在一些实施例中，所述压滤采用的压滤机为带有滤布的、间歇式操作压滤机；之所以对压滤机的种类进行限定，主要是为了确保泥饼含水率较低、滤布和所形成的泥膜对滤液的良好过滤作用、尽量降低其中的污染物浓度、降低滤液后续污水处理成本，泥饼较低的含水率意味着其体积大幅减小、焚烧时耗能大幅减少。
在一些实施例中，所述回收具体是回收所述压滤获得水中的浑浊液部分。
在一些实施例中，所述浑浊液的评判依据为：水中的悬浮物浓度大于等于20mg/L。
在上述方法中，所述废气包括臭气、颗粒污染物、氧气、二氧化碳；所述臭气如硫醇、氨、硫化氢、挥发性有机酸、芳香族化合物等。
为了便于理解上述方法，发明人进一步详述如下：
步骤一，一种含有臭气(如硫醇、氨、硫化氢、挥发性有机酸、芳香族化合物等)、硫氧化物、氮氧化物、憎水性细颗粒物等污染物以及氧气、二氧化碳的废气被引风机抽入填料喷淋洗涤塔中，其喷淋液采用含有碳水化合物、氨氮、硝态氮、硫化氢、磷化合物、悬浮物、活性污泥等污染物并呈强碱性的污水；在填料喷淋洗涤塔中，废气和污水充分接触，活性污泥吸收氧气、二氧化碳将各种污染物吸附、吸收、转化而去除，使活性污泥得到增殖，污水的强碱性也被废气中的酸性物质中和；
步骤二，反应后的污水流出填料喷淋洗涤塔，进入好氧曝气池，曝气池底部设有曝气装置，所用气体为含有臭气(如硫醇、氨、硫化氢、挥发性有机酸、苯类等)等污染物以及氧气、二氧化碳的废气，曝气装置将其转化为细小气泡进入污水，与污水充分接触，活性污泥吸收氧气、二氧化碳将各种污染物吸附、吸收、转化而去除，使活性污泥得到增殖，污水的强碱性也被废气中的酸性物质中和；好氧曝气池内还加有悬浮多孔填料，其上会粘附微生物，形成生物膜，能更好地吸附、吸收、转化废气、污水中的各种污染物，大幅提高处理效率；
步骤三，好氧曝气池底部设有污水循环泵，将池内污水送至填料喷淋洗涤塔中进行反应；好氧曝气池底部设有压滤机进料泵，将污水送至板框压滤脱水机(其滤布上形成泥膜后过滤效果大增，相当于膜生物反应器(MBR)的膜，其优点是能随着泥饼的卸除而不断更新，不易堵塞，而且形成的泥饼含水率很低，能大幅降低后续处理费用)中进行压滤脱水，将剩余活性污泥和悬浮物形成泥饼(膜生物反应器的膜只能浓缩污泥，而不能形成泥饼，仍需污泥脱水设备)去除，压滤液外观呈清澈透明状态之前做回流处理，呈清澈透明状态之后切换至排放，这样就除去了其中的绝大部分污染物，大幅降低了后续污水处理负担。
请参见图1，本发明实施例还提供一种废气污水协同处理系统100，包括第一协同处理系统10、第二协同处理系统20、第三协同处理系统30；其中，
所述第一协同处理系统10，用于通过气泡曝气的方式将污水与活性污泥的混合物、第一废气混合，获得协同处理过的第一净化水与活性污泥的混合物、第一净化气体；
所述第二协同处理系统20，与所述第一协同处理系统10连接，用于接收所述第一净化水与活性污泥的混合物并以此为喷淋液，与逆向输入的第二废气充分接触，获得协同处理过的第二净化水与活性污泥的混合物、第二净化气体；所述第二净化水与活性污泥的混合物中的一部分输入所述第一协同处理系统10；
所述第三协同处理系统30，与所述第二协同处理系统20连接，用于接收所述第二净化水与活性污泥的混合物中的另一部分并通过气泡曝气的方式将其与第三废气充分接触，获得协同处理过的第三净化气体、第三净化水与活性污泥的混合物，并对所述第三净化水与活性污泥的混合物中的液体部分进行回收再处理。
上述第一协同处理系统10，包括用于容纳污水与活性污泥的混合物的第一曝气池11，及采用气泡曝气的方式向所述污水与活性污泥的混合物输入第一废气的第一曝气系统12；
在一些实施例中，所述第一曝气池11设有向其输入污水与活性污泥的混合物的第一混合物入口111；所述第一曝气系统12包括若干第一废气水平管道121及设置于所述每根第一废气水平管道121上的若干第一曝气管122。
在一些实施例中，所述第一废气水平管道121与第一曝气管122垂直。
在一些实施例中，所述第一曝气管122的曝气方向与所述第一混合物入口111的方向相反。
在一些实施例中，所述第一曝气池11的底面112呈倾斜状，一侧高于另一侧，较低的一侧凹陷形成第一底槽113。
在一些实施例中，所述第一曝气池11中还添加有第一悬浮多孔填料13，第一悬浮多孔填料13上会逐渐形成生物膜，能提高生化反应效率；在无法保持较高的活性污泥浓度时，第一悬浮多孔填料13上的生物膜的存在能保证系统里有较高的生物容量。
上述第二协同处理系统20，包括与所述第一协同处理系统10连接、用于将第一协同处理系统10所得第一净化水与活性污泥的混合物输入第二协同处理系统20的第一泥浆泵21，及以所述第一净化水与活性污泥的混合物为喷淋液对输入第二协同处理系统20的第二废气充分接触的填料喷淋洗涤塔22；所述填料喷淋洗涤塔22，其侧面底部设有第二废气入口221、顶面设有第二净化气体出口222、底面设有第二净化水与活性污泥的混合物出口223；所述第二净化水与活性污泥的混合物出口223与所述第一协同处理系统10、所述第三协同处理系统30连接，用于将第二净化水与活性污泥的混合物中的一部分回收至第一协同处理系统10、另一部分输入第三协同处理系统30。
在一些实施例中，所述第一泥浆泵21设置于所述第一协同处理系统10的第一曝气池11池底。
在一些实施例中，所述第一泥浆泵21设置于所述第一底槽113中。
在一些实施例中，所述第二净化气体出口222连接着有助于第二废气从第二废气入口221输入填料喷淋洗涤塔22、第二净化气体从第二净化气体出口222输出填料喷淋洗涤塔22的引风机23。
在一些实施例中，所述填料喷淋洗涤塔22中填料的类型包括但不限于鲍尔环。
在一些实施例中，所述填料喷淋洗涤塔22中填料的材质为不锈钢、塑料、陶瓷等。
在一些实施例中，所述第二净化水与活性污泥的混合物出口223末端分成两条分支管道，即第一回收管道224、第二回收管道225，所述第一回收管道224与第一协同处理系统10连接，所述第二回收管道225与所述第三协同处理系统30连接。
在一些实施例中，所述第一回收管道224设有第一阀门226，所述第二回收管道225设有第二阀门227；第一阀门226用于控制第二净化水与活性污泥的混合物输入第一协同处理系统10，第二阀门227用于控制第二净化水与活性污泥的混合物输入第三协同处理系统30。
上述第三协同处理系统30，包括用于接收第二协同处理系统20输出的另一部分第二净化水与活性污泥的混合物的第二曝气池31、采用气泡曝气的方式向所述第二净化水与活性污泥的混合物输入第三废气的第二曝气系统32、及对第三净化水与活性污泥的混合物中的液体部分进行回收处理的回收处理系统33。
在一些实施例中，所述第二曝气池31与所述第二回收管道225连接。
在一些实施例中，所述第二曝气池31的底面311呈倾斜状，一侧高于另一侧，较低的一侧凹陷形成第二底槽312。
在一些实施例中，所述第二曝气系统32包括若干第二废气水平管道321及设置于所述第二废气水平管道321上的若干第二曝气管322。
在一些实施例中，所述第二废气水平管道321与第二曝气管322垂直。
在一些实施例中，所述第二曝气管322的曝气方向与所述第二回收管道225输入第二净化水与活性污泥的混合物的方向相反。
在一些实施例中，所述第二曝气系统32与所述第一曝气系统12连接，具体请参见图1。
在一些实施例中，所述回收处理系统33包括：
设置于所述第二曝气池31底部的用于将第二曝气池31中的第三净化水与活性污泥的混合物输出的第二泥浆泵331；
对第二泥浆泵331输出的第三净化水与活性污泥的混合物进行压滤获得压滤液、泥饼的压滤脱水机332；其中，所述压滤脱水机332设有用于排出泥饼的泥饼出口3321及用于排出压滤液的压滤液出口3322，所述压滤液出口3322分支成为用于将压滤液中的浑浊部分回收入第二曝气池31的浑浊液管道3323及将压滤液中的澄清部分排出系统的澄清液管道3324。
在一些实施例中，所述浑浊液管道3323、澄清液管道3324通过切换阀3325与压滤液出口3322连接。
在一些实施例中，所述第二泥浆泵331设置于所述第二曝气池31的第二底槽312中。
在一些实施例中，所述压滤脱水机332为带有滤布(滤布采用污水处理活性污泥压滤常规使用的规格，主要还是靠形成的泥膜进行过滤，出水清澈透明了就说明泥膜的厚度已满足要求)的、间歇式压滤机；之所以对压滤机的种类进行限定，主要是为了确保所产泥饼含水率较低，泥饼较低的含水率意味着其体积大幅减小、焚烧时耗能大幅减少。
在一些实施例中，所述第二曝气池31中还添加有第二悬浮多孔填料34，第二悬浮多孔填料34上会逐渐形成生物膜，能提高生化反应效率；在无法保持较高的活性污泥浓度时，第二悬浮多孔填料34上的生物膜的存在能保证系统里有较高的生物容量。
在上述实施例中，所述的第一废气、第二废气、第三废气具体是指通过不同的入口进入的含有包括臭气等污染物、氧气、二氧化碳的废气；所述臭气如硫醇、氨、硫化氢、挥发性有机酸、苯类等。
在上述实施例中，第一悬浮多孔填料13和第二悬浮多孔填料34是目前常见的废水处理中应用的填料。
本发明属以废治废技术，可大幅降低污水和废气的处理设施的建设投资和运行成本，大幅降低碳排放。
本发明协同处理的原理：活性污泥中微生物的生长需要各种含有碳水化合物、氮、磷、硫的营养物质，而这些物质往往就是废气和污水中的污染物；有的微生物生长需要吸收氧气而放出二氧化碳，有的微生物生长不需要氧气而需要吸收二氧化碳(如硝化菌)，废气中的二氧化碳属酸性气体，可以中和污水的碱性，节省中和药剂的加入，这样就可以充分利用废气中的氧气、二氧化碳，降低能源消耗和碳排放。在填料喷淋洗涤塔的填料上会逐渐形成生物膜，能提高生化反应效率。活性污泥和生物膜中含有菌胶团，能分泌黏液(为微生物的胞外聚合物，其成分主要为多糖)，可吸附去除废气中的难以水洗下来的憎水性细颗粒物。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。