CN207713502U - 一种污水再生工艺*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种污水再生工艺***。该***包括进水通道、出水通道，在进水通道和出水通道之间依次设有相互串联的改良式序批间歇反应器（MSBR）、人工湿地污水深度处理***和消毒渠；在改良式序批间歇反应器与进水通道之间设第一回流管，在人工湿地污水深度处理***与进水通道之间设第二回流管。本实用新型提供的“MSBR+人工湿地”组合污水再生工艺***，具有建设成本低、运行成本低、景观效果好、脱氮除磷效率高、操作灵活、运行稳定和出水水质高等优点，出水可达到再生水回用的水质标准，是一种理想的污水生态处理和再生回用相结合的组合工艺。

Description

一种污水再生工艺***

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，涉及一种污水再生工艺***，具体涉及一种“MSBR+人工湿地”组合污水再生工艺***及其应用。

背景技术

当前我国面临水污染严重、水生态脆弱、水资源短缺和水质型缺水的严峻形势，我国许多城市，尤其是北方城市，处理后的污水再生利用已成为保障城市水体生态基流的主要来源，城市污水处理厂二级生化处理尾水有必要进一步深度处理作为再生水回用,《水污染防治行动计划》明确要求我国现有城镇污水处理设施因地制宜进行提标改造，2020年底前达到相应排放标准或再生利用要求；建成区水体水质达不到地表水Ⅳ类标准的城市，新建城镇污水处理设施要执行一级A排放标准。“十三五”期间，我国新增污水处理设施规模4890万吨/日，提标改造污水处理设施规模4053万吨/日，新增再生水利用设施规模2113万吨/日。

当前我国广泛采用的氧化沟、SBR和AAO三种二级生化处理工艺都有一定的局限性，氧化沟工艺泥龄偏长，能耗较高，易产生泡沫，还存在流速不均和污泥沉积等问题；SBR工艺变水位间歇运行，能耗较高，污泥稳定性差，脱氮除磷效果不理想；AAO工艺工艺流程简单，运行比较稳定，但***较低的污泥浓度无法满足同时高效生物脱氮除磷的要求。由AAO和SBR组合而成的改良式序批间歇反应器（MSBR）工艺兼具了AAO和SBR工艺的优点，不需二沉池，能够实现连续进出水和恒水位运行，具有占地面积小、建设成本低、控制灵活、自动化程度高、能耗较低、脱氮除磷效果好等优点，是一种先进的污水二级生化处理工艺。

我国城市污水处理厂由于用地紧张提标改造常采用超滤膜、膜生物反应器等膜技术，但由于膜技术不具有生物脱氮除磷功能，还具有投资成本高和运行维护成本高的缺点，因此膜技术一般适用于用地紧张污水处理厂的提标改造。随着人工湿地生态技术的成熟和应用推广，人工湿地被认为一种极具潜力的污水深度处理工艺技术，具有脱氮除磷效果好、工艺设备简单、对负荷变化适应性强、建设成本低、运行成本低、生态景观好等优点。因此，“MSBR+人工湿地”污水组合再生工艺***兼具了MSBR和人工湿地的优点，具有建设成本低、运行成本低、景观效果好、脱氮除磷效率高、操作灵活、运行稳定和出水水质高等，出水可达到再生水回用的水质标准。该组合工艺既有效实现了污水处理厂的节能减排，又有效解决我国地表自然水体缺水、富营养化和黑臭等问题，是一种理想的污水生态处理和再生回用相结合的工艺***，在我国新型城镇化建设中具有广阔的应用前景。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是，现有技术中最广泛采用AAO二级生化工艺无法满足同时高效生物脱氮除磷的要求，膜深度处理技术具有建设成本高和运行维护成本高的缺点。针对上述问题，本实用新型的目的是在于对污水二级生化处理及深度处理工艺进行优化组合，提供一种建设成本低、运行成本低、景观效果好、脱氮除磷效率高、操作灵活、运行稳定和出水水质高的“MSBR+人工湿地”组合污水再生工艺***，出水可同时达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准、《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）和《城市污水再生利用 景观用水水质》（GB/T18921-2002）标准。

本实用新型的技术方案是，提供一种污水再生工艺***，包括进水通道、出水通道，在进水通道和出水通道之间依次设有相互串联的改良式序批间歇反应器（MSBR）、人工湿地污水深度处理***和消毒渠；在改良式序批间歇反应器与进水通道之间设第一回流管，在人工湿地污水深度处理***与进水通道之间设第二回流管。

优选地，改良式序批间歇反应器（MSBR）由厌氧池、缺氧池、主曝气池、预缺氧池、泥水分离池、两个SBR池共壁而成的多单元一体化反应器。

优选地，所述人工湿地污水深度处理***为相互串联的多级复合人工湿地，按水流方向，每一级复合人工湿地均包括位于上游的好氧生物塘和位于下游的人工湿地。

优选地，所述多级复合人工湿地为三级复合人工湿地。

优选地，所述第一级复合人工湿地的人工湿地中，每个人工湿地单元之间相互并联，且均为垂直潜流人工湿地单元；除第一级复合人工湿地以外的其他各级复合人工湿地的人工湿地中，人工湿地包括若干相互串联的人工湿地单元组成的小组，每一个小组之间相互并联；每一个小组内的人工湿地单元既包括水平潜流人工湿地单元，又包括表面流人工湿地单元。

优选地，所述好氧生物塘内设多个溢流堰。

优选地，最后一级复合人工湿地的人工湿地中，靠近消毒渠的人工湿地单元为水平潜流人工湿地单元。

优选地，所述的人工湿地中均种植有水生植物，所述的水生植物是美人蕉、芦苇、香蒲、黄菖蒲、菖蒲、再力花、千屈菜、灯芯草、茭白、旱伞草、香根草、梭鱼草中的一种或两种以上。

本实用新型的这种“MSBR+人工湿地”组合污水再生工艺***主要是通过MSBR和人工湿地两个子***进行处理后出水。

MSBR为一种改进的SBR工艺，由七个或十个池单元共壁为一体化结构池，通过两个对称SBR池设计从而实现恒水位连续进出水运行。

MSBR的水力流程为经格栅、沉砂池等设施预处理后的污水进入MSBR厌氧池与来自预缺氧池的回流污泥混合，富含磷的污泥在厌氧池中进行释磷反应后进入缺氧池，在缺氧池中与来自主曝气池的回流混合液进行反硝化脱氮，缺氧池混合液再进入主曝气池进行有机物降解、硝化、磷吸收后进入SBR池，两个SBR池单元交替运行。

MSBR的回流***包括混合液回流和污泥回流，混合液回流为主曝气池内混合液回流到缺氧池中进行反硝化脱氮；污泥回流为将SBR池处于反应状态的混合液回流到泥水分离池，泥水分离后的上清液回流到缺氧池或主曝气池，浓缩污泥则经预缺氧池内源反硝化将硝态氮浓度降低到1.5mg/L以下后再回流到厌氧池用于厌氧充分释磷。

MSBR还包括一套回流管道设施（即第一回流管），通过间歇性撇渣操作将MSBR序批池单元表面漂浮物回流到MSBR前的预处理。

人工湿地污水深度处理***为相互串联的多级复合人工湿地，按水流方向，每一级复合人工湿地均包括位于上游的好氧生物塘（好氧生物塘以下简称生物塘）和位于下游的人工湿地，每个人工湿地均包括数个人工湿地单元，生物塘内设多个溢流堰。

人工湿地还包括一套管道设施（即第二回流管），通过对管道设施进行间歇性排空操作实现人工湿地各单元的轮床修整并将人工湿地单元内填料表面脱落生物膜随排放水体回流到MSBR前的预处理。

优选地，所述复合人工湿地出水经消毒处理后作为再生水回用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供了一种具有邻利型的生态污水处理厂的组合污水再生工艺***，将MSBR和人工湿地进行优化组合，尤其是生物塘、垂直潜流湿地、表面流湿地和水平潜流湿地的优化组合，实现了城镇污水高效低成本深度净化处理、污水再生回用和生态景观建设多重功能。

采用本实用新型“MSBR+人工湿地”组合污水再生工艺***作为城镇污水处理厂污水处理工艺，长期监测结果表明：在不外加碳源和化学除磷药剂的情况下，MSBR出水达到一级B标准趋优水平，人工湿地出水经消毒处理后同时达到一级A标准和城市污水再生利用相关再生水水质标准。总之，本实用新型能经济、稳定、有效地将城镇生活污水深度净化到城市污水再生利用相关再生水水质标准，克服了AAO工艺无法同时满足高效生物脱氮除磷的要求和膜深度处理技术建设成本高、运行维护成本高的缺点，改善了城镇污水处理厂的生态景观，大幅提升了城镇污水处理厂周边土地价值。

附图说明

图1为实施例1的“MSBR+人工湿地”组合污水再生工艺***示意图；

图2为MSBR平面布置示意图；

图3为三级复合人工湿地工艺***示意图。

图中，箭头表示水流方向，11表示进水渠，22表示出水渠，T代表好氧生物塘，T-1为第一级好氧生物塘，T-2为第二级好氧生物塘，T-3为第三级好氧生物塘；I代表第一级人工湿地，II代表第二级人工湿地，III代表第三级人工湿地；相应地，I-1、I-2、I-3、I-4表示第一级人工湿地中的四个人工湿地单元；II-1、II -2、II-3、II-4表示第二级人工湿地中的四个人工湿地单元；III-1、III-2、III-3、III-4表示第三级人工湿地中的四个人工湿地单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

如图1所示，本实施例的“MSBR+人工湿地”组合污水再生工艺***包括进水通道和出水通道，在进水通道和出水通道之间依次串联改良式序批间歇反应器、多级复合人工湿地、消毒渠，其中改良式序批间歇反应器、多级复合人工湿地分别通过第一回流管和第二回流管与进水通道相连。

运行方式是：污水先进入MSBR进行二级生化处理，二级生化处理尾水接着进入多级复合人工湿地，在湿地内填料、水生植物、微生物和水体组成的复合生态***的物理、化学、生物多重协同作用下进一步深度净化处理，人工湿地出水经消毒处理后作为再生水回用。

如图2所示，MSBR为人工建造钢筋混凝土池，由七个池单元共壁而成的一体化结构池，包括厌氧池（4#）、缺氧池（5#）、主曝气池（6#）、预缺氧池（3#）、泥水分离池（2#）、SBR池（1#、7#）七个池单元。经预处理后的污水直接进入4#厌氧池与来自3#预缺氧池的回流污泥混合，富含磷的污泥在4#厌氧池中进行释磷反应后进入5#缺氧池，在5#缺氧池中与来自6#主曝气池的回流混合液进行反硝化脱氮，5#缺氧池混合液再进入6#主曝气池进行有机物降解、硝化、磷吸收后进入1#或7# SBR池，两个SBR池单元交替运行。当1#或7#SBR池处于缺氧或好氧反应状态时，1#或7#SBR池污泥回流泵将1#或7#SBR池污泥混合液回流到2#泥水分离池，泥水分离后的上清液回流到5#缺氧池或6#主曝气池，浓缩污泥则经3#预缺氧池回流到4#厌氧池。当1#或7#SBR池处于出水状态时，1#或7#SBR池剩余污泥排泥泵运行将剩余污泥排放到污泥脱水***。

如图3所示，多级复合人工湿地按水流方向包括依次连接的进水渠11、三级复合人工湿地、出水渠22，三级复合人工湿地（或称三级子***）自高而低布置，三级子***均包括好氧生物塘和人工湿地。好氧生物塘底部和人工湿地周壁、底部均铺设有防渗层，周壁铺设的防渗层为两布一膜土工膜防渗层，底部铺设的防渗层由两布一膜土工防渗膜和位于防渗膜上、下方的粗砂保护层组成。进水首先进入第一级生物塘（T-1），利用两条配水渠收集第一级生物塘出水并利用配水管道对第一级垂直潜流的人工湿地（I-1、I-1、I-2、I-3和I-4）配水，利用集水渠收集第一级垂直潜流人工湿地（I）出水进入第二级生物塘（T-2），利用配水渠收集第二级生物塘（T-2）出水并利用配水管道对第二级水平潜流人工湿地（II-1、II-2）配水，利用集水渠收集第二级水平潜流人工湿地（II-1、II-2）出水并对第二级表面流人工湿地（II-3、II-4）配水，利用集水渠收集第二级表面流人工湿地（II-3、II-4）出水进入第三级生物塘（T-3），利用配水渠收集第三级生物塘（T-3）出水并利用配水管道对第三级表面流人工湿地（III-1、III-2）配水，利用集水渠收集第三级表面流人工湿地（III-1、III-2）出水并对第三级水平潜流人工湿地（III-3、III-4）配水，最后三级水平潜流人工湿地（III-3、III-4）出水经集水渠汇集到紫外消毒渠进行消毒处理，其中生物塘内均设数个溢流堰。

MSBR设计为2组并联运行，每组MSBR尺寸为52.7×39m，每组MSBR有效容积13558.1m³，1、6、7#池单元有效水深6.5m，2、3、4、5#池单元有效水深8.0m，每组MSBR总水力停留时间16.3h，1、2、3、4、5、6和7#池单元的水力停留时间分别为3.1、0.8、0.5、1.1、1.3、6.3和3.1h，泥龄14.59d。

采用人工建造好氧生物塘或对天然生物塘进行适当修复，在好氧生物塘中构建浅水区、过渡区和深水区三个区域。第一级生物塘容积3850m³，两侧浅水区总宽7m、水深≤0.4m，两侧过渡区总宽6m、水深0.4-1.6m，中间深水区宽2-8m、水深1.6-2m。第二级生物塘容积1750m³，两侧浅水区总宽2m、水深≤0.3m，两侧过渡区总宽3m、水深0.3-1.2m，中间深水区宽2-8m、水深1.2-1.5m。第三级生物塘容积3200m³，两侧浅水区总宽7m、水深≤0.4m，两侧过渡区总宽6m、水深0.4-1.6m，中间深水区宽2-10m、水深1.6-2.0m。好氧生物塘内配置有沉水、挺水、浮水和浮叶植物。

采用砖混结构的类长方形池体，第一级人工湿地池体的长宽尺寸均约为（68-81）m×（43-57）m，面积均约为3300m²，碎石粒径约20-50mm、深度约为1.2m，碎石床体积约为4000m³。第二级人工湿地池体的长宽尺寸均约为（94-98）m×（44-57）m，面积均约为4250m²，碎石粒径约30-40mm，第二级水平潜流人工湿地碎石深度约为1.0m、碎石床体积约为4250m³，第二级表面流湿地碎石深度约0.6m、碎石床体积约为2600 m³。第一级、第二级人工湿地各池体在垂直于长度方向上用200mm厚砖混结构墙体近似等间距分割为4个小湿地单元。第三级人工湿地池体的长宽尺寸均约为（68-86）m×（52-56）m，面积均约为4000m²，碎石粒径约40-50mm，第三级表面流湿地碎石深度约0.6m、碎石床体积约为2500 m³，三级水平潜流湿地碎石深度约为1.0m、碎石床体积约为4000m³。第三级人工湿地各池体在垂直于宽度方向上用200mm厚砖混结构墙体近似等间距分割为3个小湿地单元。

各级好氧生物塘底部和人工湿地的周壁、底部均铺设两布一膜土工膜防渗层。好氧生物塘种植有苦草、狐尾藻等沉水植物，香菇草、香蒲、芦苇、茭白等挺水植物，睡莲、眼子菜等浮叶植物。一级人工湿地种植有黄菖蒲、香蒲、芦苇、美人蕉、香根草等植物，二级人工湿地种植有黄菖蒲、香蒲、旱伞草、美人蕉、灯芯草、茭白等植物，三级人工湿地种植有再力花、芦苇、菖蒲、千屈菜、美人蕉、梭鱼草等植物，其中垂直潜流湿地植物种植密度不小于9株/ m²，表面流湿地和水平潜流湿地植物种植密度不小于6株/ m²。

我国中南部某城市再生水厂设计规模为4万吨/日，采用该“MSBR+人工湿地”组合污水再生工艺***，出水作为湿地公园的生态补水和大型城市片区的城市绿化、道路清扫、洗车和冲厕等用水，该再生水厂已经过5年多的稳定运行。

Claims (8)

1.一种污水再生工艺***，包括进水通道、出水通道，其特征在于，在进水通道和出水通道之间依次设有相互串联的改良式序批间歇反应器、人工湿地污水深度处理***和消毒渠；在改良式序批间歇反应器与进水通道之间设第一回流管，在人工湿地污水深度处理***与进水通道之间设第二回流管。

2.如权利要求1所述的污水再生工艺***，其特征在于，改良式序批间歇反应器由厌氧池、缺氧池、主曝气池、预缺氧池、泥水分离池、两个SBR池共壁而成的多单元一体化反应器。

3.如权利要求1所述的污水再生工艺***，其特征在于，所述人工湿地污水深度处理***为相互串联的多级复合人工湿地，按水流方向，每一级复合人工湿地均包括位于上游的好氧生物塘和位于下游的人工湿地。

4.如权利要求3所述的污水再生工艺***，其特征在于，所述多级复合人工湿地为三级复合人工湿地。

5.如权利要求3或4所述的污水再生工艺***，其特征在于，第一级复合人工湿地的人工湿地中，每个人工湿地单元之间相互并联，且均为垂直潜流人工湿地单元；除第一级复合人工湿地以外的其他各级复合人工湿地的人工湿地中，人工湿地包括若干相互串联的人工湿地单元组成的小组，每一个小组之间相互并联；每一个小组内的人工湿地单元既包括水平潜流人工湿地单元，又包括表面流人工湿地单元。

6.如权利要求3所述的污水再生工艺***，其特征在于，所述好氧生物塘内设多个溢流堰。

7.如权利要求3所述的污水再生工艺***，其特征在于，最后一级复合人工湿地的人工湿地中，靠近消毒渠的人工湿地单元为水平潜流人工湿地单元。

8.如权利要求3所述的污水再生工艺***，其特征在于，所述的人工湿地中均种植有水生植物，所述的水生植物是美人蕉、芦苇、香蒲、黄菖蒲、菖蒲、再力花、千屈菜、灯芯草、茭白、旱伞草、香根草、梭鱼草中的一种或两种以上。