CN101704619A - 一种城市污水处理和再利用工艺 - Google Patents

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付强
李国辉
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Abstract

本发明公开了一种城市污水处理和再利用工艺，属于污水处理技术领域。城市污水经过格栅，用污水泵提升到沉砂池后进入到吸附池，同时与来自再生池的污泥相混合，混合液进入沉淀池进行泥水分离；沉淀池的出水与消毒剂混合后再经消毒接触池后回用作为农灌用水；从沉淀池排出的污泥大部分进入再生池，进行污泥再生，恢复其吸附活性后进入吸附池，另一部分污泥作为剩余污泥经浓缩池浓缩处理后，打入污泥干化场，经脱水干化后外运作为农家肥。此工艺处理城市污水分为生物吸附和再生两个阶段，出水可满足《农田灌溉水质标准》的要求，处理流程相对简单，占地面积较小，基建投资和运行费用较低，便于控制管理。

Description

一种城市污水处理和再利用工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种适用于干旱、半干旱地区的城市污水处理和再利用工艺。
背景技术
我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源占有量仅为世界人均占有量的四分之一，而且时空分布极不均匀。我国西部，尤其是西北地区，属于严重干旱缺水地区，干旱缺水已成为其主要的自然灾害。
随着我国社会和经济的高速发展，西部开发步伐的加大，工业、农业和人民生活等对水资源的需求量日益增多，水资源短缺严重阻碍着西北地区的社会经济的发展，已成为西北地区城市可持续发展的严重制约因素，是造成当地贫困的一个主要因素。
与此同时，由于污水处理费用昂贵，西北地区绝大部分城镇无污水处理设施，大量的城市污水未经任何妥善处理直接排向水体，造成水体严重污染，使本来已十分有限的水资源又遭到了破坏，使可利用的水资源进一步减少，水资源供需矛盾加剧。
解决城市污水污染的根本措施是建设以生物处理为主体工艺的二级城市污水处理厂，然而建设二级城市污水处理厂需要大量的投资和高额的运行费用，这对于经济不发达的广大西北地区来说，由于地方政府财力有限，实施这一举措是极为困难的。水污染控制遇到的重要难题正是污水处理厂建设和运行资金的短缺，致使一批规划中的污水处理厂迟迟不能上马，已经建成的不能正常运行，预期的环境目标无法实现。因此为解决好水污染的控制，各地都应该考虑自身经济发展的水平和当地的特点，采取不同的措施。
要解决好西北地区水资源短缺和水污染问题，最好的方法是采用污水资源化利用。由于西北地区水环境容量十分低下，不少地方的水资源短缺和水污染问题已十分严重，若采用传统的污水处理方法，需大量的投资和运行费用，经济的不发达难以筹集到足够的资金，进行水污染治理。采用污水资源化，污水通过经济简单地处理后，用作农、林灌溉，在相当长的一段时间内，是解决西北地区这两个问题的一种最佳并切合实际的方法，是加快干旱缺水地区人民脱贫致富，保证西北地区社会经济持续发展的主要措施。所以探寻一种高效、低耗、适合我国西北地区污水水质的处理方法具有十分重大的意义。
发明内容
为了解决城市污水直接排放造成水资源污染，以及提高污水利用率的问题，本发明提出了一种城市污水处理和再利用工艺，从城市排水管道来的污水经过格栅去除漂浮物后，用污水泵提升到沉砂池去除粗大的砂粒等无机物，后进入到吸附池，同时与来自再生池已恢复活性的污泥相混合，产生吸附反应，混合液进入沉淀池进行泥水分离。沉淀池的出水与消毒剂混合后，再经消毒接触池后回用作为农灌用水；从沉淀池排出的污泥大部分进入再生池，进行污泥再生，恢复其吸附活性后进入吸附池，另一部分污泥作为剩余污泥经浓缩池浓缩处理后，打入污泥干化场，经脱水干化后外运。
进一步，在吸附池的底部设有微孔曝气器，从鼓风机房送来的压缩空气，通过吸附池中的微孔曝气器以微小气泡的形式进入污水中，进行搅拌和提供生化反应所需的溶解氧。
进一步，在再生池的底部设有微孔曝气器，从鼓风机房送来的压缩空气，通过再生池中的微孔曝气器以微小气泡的形式进入污泥中，进行搅拌和提供生化反应所需的溶解氧。
进一步，经消毒接触池后的污水除了回用直接作为农灌用水，还可进入贮水窖，由于农业灌溉用水具有很强的季节性和非连续性.为了充分利用处理后的再生水资源，采用污水贮存技术将处理后的污水在非农灌季节和用水低峰期进行贮存，用水高峰期再将它提取出来，进一步自然去除污水中的污染物后再回用作为农灌用水，对于干旱缺水的城市可以大大缓解水源紧张的压力。
进一步，经脱水干化后的污泥外运，可作为农家肥。
进一步，采用二氧化氯作为消毒剂。
本发明提供的技术方案与现有技术相比具有以下优点：
1.不设初次沉淀池，城市排水管网中的微生物可以源源不断的补充到反应器中，利用污水中的细菌不断对反应器进行接种；
2.污泥的吸附和再生这两个过程在不同的反应器中进行，通过再生可得到活性更强的活性污泥，从而在总池容一定的条件下可取得更好的出水效果；
3.负荷高，COD去除负荷为2～8kgCOD/kgMLSS.d，泥龄短，泥龄为0.3～0.5天，营养物质丰富，活性污泥具有很高的能量水平；
4.污泥指数SVI值在20～90mg/L之间，污泥具有良好的沉降性能，活性污泥主要由细菌群落组成，增殖速度较慢的丝状菌难以在***内存留，不产生污泥膨胀；
5.本工艺对城市污水中的CODCr、BOD5、SS(VSS)等有较高的去除效率；对氮、磷有一定的去除作用，出水各项指标均可满足《农田灌溉水质标准》的要求；
6.本工艺对氮、磷的去除率较低，出水中保留了大部分的氮、磷营养成分，这对于出水以农灌为目的的处理过程来讲是及其有利的，污水中含有的氮、磷等成份是植物生长所需要的营养成分，在保证出水水质达标的前提下，污水中氮和磷的比例越高，有利于作物的增长；
7.本工艺作为污水资源化的处理工艺，处理流程相对简单，占地面积较小，基建投资和运行费用较低，便于控制管理。
附图说明
图1是本发明实施例的污水处理原理方框图；
图2为本发明实施例的污水处理工艺流程图。
附图标记：
1-格栅，2-污水泵，3-沉砂池，4-吸附池，5-沉淀池，6-加氯间，7-消毒接触池，8-鼓风机房，9-再生池，10-浓缩池，11-污泥干化场。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述.
本发明实施例提供的城市污水处理和再利用工艺包括两个阶段：第一阶段称为生物吸附，分析絮凝动力学可知，城市污水与生物污泥进入吸附池，微生物絮凝物质经絮凝吸附反应，大量污染物质被絮凝吸附而形成污泥絮体，由于采用的水力停留时间很短，被吸附的有机物基本未发生生物化学反应，混合液进入沉淀池，经泥水分离后，出水排放；第二阶段称为活化再生，为恢复沉淀池污泥的生物吸附活性，将沉淀污泥回流至再生池，进行短时间曝气活化，由于污泥的水力停留时间较长，进行生物化学反应，微生物处于高比增殖期，被吸附的有机污染物，在细菌的胞外酶作用下被溶解，并进一步被生物降解除去，使活性污泥恢复活性，改善了污泥的沉降性能，再进入吸附池进行吸附反应，从而使整个处理***稳定运行。下面详细阐述本发明实施例提供的技术方案。
参见图1和图2，本发明实施例提供的城市污水处理和再利用的工艺流程如下：从城市排水管道来的污水经过格栅1去除漂浮物后，用污水泵2提升到沉砂池3去除粗大的砂粒等无机物，后进入到吸附池4，同时与来自再生池9已恢复活性的污泥相混合，产生吸附反应，混合液进入沉淀池5进行泥水分离；沉淀池5的出水与来自加氯间6的消毒剂混合后，再经消毒接触池7后回用作为农灌用水；从沉淀池5排出的污泥大部分进入再生池9，进行污泥再生，恢复其吸附活性后进入吸附池4，另一部分污泥作为剩余污泥经浓缩池10浓缩处理后，打入污泥干化场11，经脱水干化后外运。经脱水干化后的污泥外运，作为农家肥。在本实施例中，格栅1和污水泵2均放置在污水泵房内。
在本实施例中，在吸附池4的底部设有微孔曝气器，从鼓风机房8送来的压缩空气，通过吸附池4中的微孔曝气器以微小气泡的形式进入污水中，进行搅拌和提供生化反应所需的溶解氧。在吸附池4中，污泥负荷较高，COD去除负荷为2～8kgCOD/kgMLSS.d，水力停留时间很短，约15～20min，从而减少了所需的吸附池4的容积。
在本实施例中，在再生池9的底部也设有微孔曝气器，从鼓风机房8送来的压缩空气，通过再生池9中的微孔曝气器以微小气泡的形式进入污泥中，进行搅拌和提供生化反应所需的溶解氧。
在实际应用中，可以采用二氧化氯作为消毒剂，与沉淀池5的出水混合，进入消毒接触池7，经消毒接触池7后的污水除了回用直接作为农灌用水，还可进入贮水窖，由于农业灌溉用水具有很强的季节性和非连续性。为了充分利用处理后的再生水资源，采用污水贮存技术将处理后的污水在非农灌季节和用水低峰期进行贮存，用水高峰期再将它提取出来，进一步自然去除污水中的污染物后再回用作为农灌用水。
本发明实施例提供的城市污水处理和再利用工艺，此工艺去除污染物质包括以下四种作用：(1)吸附池中发生的污泥及微生物絮凝物质对微细颗粒污染物的絮凝作用；(2)吸附池中生物污泥对溶解性污染物的吸附作用；(3)沉淀池中发生的大颗粒悬浮固体的自然沉降作用；(4)再生池中微生物对所吸附的溶解性有机污染物的生物代谢作用。其中，对城市污水有作用的是吸附池的絮凝作用、吸附作用和再生池的生物代谢作用。但在再生池中，生物代谢主要是为了恢复污泥的活性，生物代谢时间和生物代谢量均较小，对污染物的去除作用较小。因而，此工艺处理污染物主要是生物污泥的絮凝吸附作用。
为了更加详细地阐述本发明实施例的技术方案，下面以解决农田灌溉缺水为例来加以说明：
在甘肃省庆阳市进行了此城市污水处理和再利用工艺的试验研究，现场建有处理水量500m3/d的中试污水处理厂一座，试验农田约6hm2，配套农田灌溉暖房及各种研究观测设施。试验进水B/C值在0.5左右，适于生化处理，试验工艺参数为：吸附池水力停留时间15～20min，沉淀池沉淀时间为1h，再生池溶解氧浓度2mg/L左右，再生池污泥浓度2000～7000mg/L，吸附池COD去除负荷为2～8kgCOD/kgMLSS.d，泥龄0.3～0.5d左右，污泥回流比30～50％，曝气量为60m3空气/m3污水·h，PH值7.5左右，试验温度范围为18～26℃。试验周期5个多月，水质分析结果如下，表1是进水、出水中主要污染物的去除效果；表2是进水、出水中重金属离子和病原微生物的浓度。
表1
Figure G2009102501441D0000051
表2
本发明提供的技术方案与现有技术相比具有以下优点：
1.不设初次沉淀池，城市排水管网中的微生物可以源源不断的补充到反应器中，利用污水中的细菌不断对反应器进行接种；
2.污泥的吸附和再生这两个过程在不同的反应器中进行，通过再生可得到活性更强的活性污泥，从而在总池容一定的条件下可取得更好的出水效果；
3.负荷高，COD去除负荷为2～8kgCOD/kgMLSS.d，泥龄短，泥龄为0.3～0.5天，营养物质丰富，活性污泥具有很高的能量水平；
4.污泥指数SVI值在20～90mg/L之间，污泥具有良好的沉降性能，活性污泥主要由细菌群落组成，增殖速度较慢的丝状菌难以在***内存留，不产生污泥膨胀；
5.本工艺对城市污水中的CODCr、BOD5、SS(VSS)等有较高的去除效率；对氮、磷有一定的去除作用，出水各项指标均可满足《农田灌溉水质标准》的要求；
6.本工艺对氮、磷的去除率较低，出水中保留了大部分的氮、磷营养成分，这对于出水以农灌为目的的处理过程来讲是及其有利的，污水中含有的氮、磷等成份是植物生长所需要的营养成分，在保证出水水质达标的前提下，污水中氮和磷的比例越高，有利于作物的增长；
7.本工艺作为污水资源化的处理工艺，处理流程相对简单，占地面积较小，基建投资和运行费用较低，便于控制管理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种城市污水处理和再利用工艺，其特征在于，城市污水经过格栅，用污水泵提升到沉砂池后进入到吸附池，同时与来自再生池的污泥相混合，混合液进入沉淀池进行泥水分离；沉淀池的出水与消毒剂混合后再经消毒接触池后回用作为农灌用水；从沉淀池排出的污泥大部分进入再生池，进行污泥再生，恢复其吸附活性后进入吸附池，另一部分污泥作为剩余污泥经浓缩池浓缩处理后，打入污泥干化场，经脱水干化后外运。
2.根据权利要求1所述的城市污水处理和再利用工艺，其特征在于，在吸附池的底部设有微孔曝气器。
3.根据权利要求1所述的城市污水处理和再利用工艺，其特征在于，从鼓风机房送来的压缩空气，通过吸附池中的微孔曝气器以微小气泡的形式进入污水中，进行搅拌和提供生化反应所需的溶解氧。
4.根据权利要求1所述的城市污水处理和再利用工艺，其特征在于，在再生池的底部设有微孔曝气器。
5.根据权利要求1所述的城市污水处理和再利用工艺，其特征在于，从鼓风机房送来的压缩空气，通过再生池中的微孔曝气器以微小气泡的形式进入污泥中，进行搅拌和提供生化反应所需的溶解氧。
6.根据权利要求1所述的城市污水处理和再利用工艺，其特征在于，经消毒接触池后的污水除了回用直接作为农灌用水，还进入贮水窖，进一步自然去除污水中的污染物后再回用作为农灌用水。
7.根据权利要求1所述的城市污水处理和再利用工艺，其特征在于，经脱水干化后的污泥外运，可作为农家肥。
8.根据权利要求1所述的城市污水处理和再利用工艺，其特征在于，采用二氧化氯作为消毒剂。
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