一种高效富集有机碳及无机磷的节地型污水处理系统

1.本实用新型涉及一种高效富集有机碳及无机磷的节地型污水处理系统，属于环境工程技术领域。


背景技术：

2.随着污水处理排放标准的提高，处理污染物所需要的资源和能源也随之增加。我国污水处理厂在运行过程中，既存在运行调控及管理过程中的能源浪费问题，也存在各处理单元设备效率较低造成碳排放量过高的问题。面对巨大的能耗物耗，将污水中富含的有机碳等大量资源尽可能地转移到污泥中，并用于进一步利用，具有极大的可持续潜力，但普通的活性污泥法并不能满足碳减排要求。而对除磷来说，生物法虽然是一种相对经济的除磷方法，但由于污水处理厂进水中碳源的缺乏，使生物除磷工艺目前尚不能保证出水稳定达标，因此常需要采取化学除磷措施以满足要求。基于此导致的除磷药剂大量消耗，使污水处理厂在运行调控中寻找高效低耗的新方法已迫在眉睫。
3.为使污水处理对环境产生的负效益尽可能降低，需要开发并集成污水处理工艺系统，在保障水质、降低运行能耗和减少土建费用的同时，由单纯地对c、p等污染物高效削减转向资源能源回收利用。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提供了一种高效富集有机碳及无机磷的节地型污水处理系统，在多目标污染物稳定达标排放、能源及药剂消耗降低、占地面积减少及氮磷深度控制的基础上，实现低碳排放、资源回收、高效控制和能源开发的综合可持续目标。
5.本实用新型的技术方案如下：一种高效富集有机碳及无机磷的节地型污水处理系统，包括生物吸附装置、一沉池、好氧颗粒污泥反应装置、硫铁自养反硝化滤池装置且依次相连，其中，
6.所述生物吸附装置包括进水管、配水渠、进水孔、生物吸附池、集水槽、出水管且依次连通，所述生物吸附池内底部设有剩余污泥管、中下部设有空气管道、上方设有回流污泥渠道，所述空气管道上设有若干曝气头；
7.所述一沉池包括进水管、出水管和回流污泥管，所述一沉池的进水管通过泵与生物吸附装置的出水管相连，所述回流污泥管位于一沉池的下部并通过泵与生物吸附装置的回流污泥管相连；
8.所述好氧颗粒污泥反应装置设有进水管、进水井、好氧颗粒污泥反应池、滗水器、出水井和出水管且依次相连，所述好氧颗粒污泥反应装置的进水管通过泵与所述一沉池的出水管相连；所述好氧颗粒污泥反应池底部设有曝气管，曝气管上设有若干曝气头，所述好氧颗粒污泥反应池内部还设有潜水搅拌机；
9.所述硫铁自养反硝化滤池装置包括进水管、进水总渠、硫铁自养反硝化滤池和出水总渠，所述进水管一端通过泵与所述好氧颗粒污泥反应装置的出水管相连，一端与硫铁
自养反硝化滤池装置的进水总渠相连，所述进水总渠通过溢流堰与硫铁自养反硝化滤池相通，所述硫铁自养反硝化滤池分为左右对称的两部分，每部分自上而下包括进水槽、滤料层、砂石层、承托层，且所述承托层上有滤头贯穿；所述硫铁自养反硝化滤池还包括排水渠和气水分配渠且二者位于上述左右对称的两部分的中间，所述排水渠位于硫铁自养反硝化滤池的中上部且进水端低于滤料层的最高点，所述气水分配渠位于排水渠的正下方且通过布气孔和配水孔与两侧承托层的下方连通，所述承托层下方为出水通道，通过溢流堰与出水总渠相连。
10.在一种实施方式中，生物吸附装置中，回流污泥渠道位于生物吸附池的上部，作用是均匀补充污泥，调节生物吸附池内污泥浓度，强化污泥活性，充分发挥吸附、凝聚、沉降及降解性能。
11.在一种实施方式中，所述一沉池优选为辐流式一沉池，还包括刮渣板和移动桥，其中，刮渣板用于将漂浮的残渣刮去。
12.在一种实施方式中，所述一沉池还包括位于中心的中心管、配水井以及底部的集水井，所述进水管与中心管相通，并通过配水井将污水分布均匀，所述集水井用于收集进水并排入一沉池中，所述出水管用于收集周边出水并排出。
13.在一种实施方式中，所述好氧颗粒污泥反应池中装有好氧颗粒污泥，所述好氧颗粒污泥反应装置按照进水、曝气、沉淀、出水这四个阶段重复循环运行，使得颗粒内部存在溶解氧梯度，由表及里产生了好氧、缺氧、厌氧三个区域，这不仅维持了污泥内部良好的生物多样性，而且较常规污水处理工艺有更好的c、n、p去除效果。好氧颗粒污泥的沉降性能良好，可蓄存大量的生物量，能够减少剩余污泥的排放，同时好氧颗粒污泥中的胞外聚合物(eps)也具有良好的回收潜力。池前后分别设有进水井和出水井，用于汇集、储存和均衡调节污水，池底曝气头及潜水搅拌机使曝气均匀，池出水端滗水器定期排除上清液。
14.在一种实施方式中，所述硫铁自养反硝化滤池的滤料层为硫铁滤料，包括硫磺及铁刨花，污水依靠铁刨花水解出的fe
2+
、fe
3+
以蓝铁矿的形式回收除磷，减少了除磷药剂的投加，同时维持系统ph稳定，不需额外添加碱度，保证反硝化脱氮的正常进行。通过控制硫铁滤料的滤床高度和粒径，还具备一定过滤功能。
15.在一种实施方式中，所述气水分配渠上的布气孔为圆孔，所述配水孔为方孔。
16.在一种实施方式中，所述进水槽的数量可以有多个，通过支撑钢筋固定。
17.在一种实施方式中，所述排水渠与水平呈一定角度，且进水端高于出水端。
18.在一种实施方式中，所述硫铁自养反硝化滤池还包括总反冲洗气管和总反冲洗水管，位于反冲洗气管和反冲洗水管的外部且与所述气水分配渠相通，用于清洗滤料层。
19.在一种实施方式中，所述生物吸附装置设置1座，两侧全长均设有空气廊道，与空气管道相连，池底均匀密布曝气头，1根剩余污泥管连接污泥处理系统，用于排出污泥，设置1根出水管连接至一沉池的进水管，设置1条回流污泥渠道用于收集一沉池的回流污泥并贯穿生物吸附池中。
20.在一种实施方式中，所述一沉池设计1座，采用辐流式且中间进水周边出水，污泥回流管连接至生物吸附池。
21.在一种实施方式中，所述好氧颗粒污泥反应装置设计2座，装置前后分别设有进水井和出水井，用于汇集、储存和均衡调节污水，池底均匀密布曝气头，每座池内优选设有4个
潜水搅拌机，以使曝气均匀和水利流态稳定，好氧颗粒污泥反应池出水端设1台滗水器，以定期排除池表澄清水。
22.在一种实施方式中，所述硫铁自养反硝化滤池装置设置1组，滤料选用硫磺粒(粒径2
‑
3mm)以及铁刨花填料球，两者体积比为1:1。
23.本实用新型的运行原理是：
24.水处理厂沉砂池出水首先通过进水管进入生物吸附装置的配水渠，随后进入池内，不需要投加任何的絮凝剂，通过活性污泥絮体内微生物分泌的胞外聚合物的絮凝、吸附、吸收和生物降解等作用，使颗粒态和胶体态有机物、悬浮态无机物和重金属等污染物得到去除。被降解吸收的污染物一方面用以进行微生物的自身新陈代谢，以保持系统中污泥活性；一方面随剩余污泥排出系统。同时生物吸附池接收来自一沉池的回流污泥，并通过贯穿池中央的回流污泥渠道均匀回流到进水端。
25.一沉池经过水的自然沉淀作用，悬浮物随着水流动而沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，通过回流污泥管流回生物吸附池，澄清水从池周溢流入出水渠，经所述出水管排出。
26.好氧颗粒污泥反应装置为序批式运行，按照进水、曝气、沉淀、出水这四个阶段重复循环运行，使得颗粒内部存在溶解氧梯度，由表及里产生了好氧、缺氧、厌氧三个区域，这不仅维持了污泥内部良好的生物多样性，而且较常规污水处理工艺有更好的c、n、p去除效果。好氧颗粒污泥的沉降性能良好，可蓄存大量的生物量，能够减少剩余污泥的排放，同时好氧颗粒污泥中的eps也具有良好的回收潜力。装置前后分别设有进水井和出水井，用于汇集、储存和均衡调节污水，池底曝气头及潜水搅拌机使曝气均匀，池出水端滗水器定期排除池表澄清水。
27.硫铁自养反硝化滤池中滤料包括硫磺及铁刨花，依靠铁刨花水解出的fe
2+
、fe
3+
以蓝铁矿的形式回收除磷，减少了除磷药剂的投加，同时维持系统ph稳定，不需额外添加碱度，保证反硝化脱氮的正常进行。通过控制硫铁复合滤料的滤床高度和粒径，还具备一定过滤功能。反冲洗水管与气管定期对滤料进行清洗，延长了滤料的更换周期。
28.本实用新型的有益效果：本实用新型可高效富集有机碳及无机磷，污水处理系统运行费用较低，总反应时间短，构筑物面积小，可深度富集有机碳和无机磷，同时减少温室气体的排放，减少化学除磷药剂的投加。此外，通过对好氧颗粒污泥的胞外聚合物以及无机磷的回收，可以实现污染物多目标利用，具有一定经济价值，进而促进环境正效益。
附图说明
29.图1为本实用新型系统的一种实施方式中的主视图，其中，各个装置的主视图均为沿其中轴线的剖面图。
30.图2为本实用新型系统的一种实施方式中的俯视图。
31.图3为本实用新型系统的生物吸附装置的一种实施方式的俯视图。
32.图4为本实用新型系统的好氧颗粒污泥反应装置的一种实施方式的俯视图。
33.图5为本实用新型系统的硫铁自养反硝化滤池装置的一种实施方式的俯视图。
34.图6为本实用新型系统的硫铁自养反硝化滤池装置的一种实施方式的俯视图沿b
‑
b和c
‑
c的剖面图。
具体实施方式
35.为使得本实用新型实现上述目的、特征和优点且能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
36.实施例1
37.结合图1～6，本实施例来介绍本实用新型的系统及其工作原理。
38.一种高效富集有机碳及无机磷的节地型污水处理系统，包括生物吸附装置、一沉池、好氧颗粒污泥反应装置、硫铁自养反硝化滤池装置且依次相连，
39.其中，
40.所述生物吸附装置包括进水管、配水渠、进水孔、生物吸附池、集水槽、出水管依次连通，所述生物吸附池内底部设有剩余污泥管、中下部设有空气管道、上方设有回流污泥渠道，所述空气管道上设有若干曝气头；
41.所述一沉池包括进水管、出水管和回流污泥管，所述一沉池的进水管通过泵与生物吸附装置的出水管相连，所述回流污泥管位于一沉池的下部并通过泵与生物吸附装置的回流污泥管相连；
42.所述好氧颗粒污泥反应装置设有进水管、进水井、好氧颗粒污泥反应池、滗水器、出水井和出水管且依次相连，所述好氧颗粒污泥反应装置的进水管通过泵与所述一沉池的出水管相连；所述好氧颗粒污泥反应池底部设有曝气管，曝气管上设有若干曝气头，所述好氧颗粒污泥反应池内部还设有潜水搅拌机；
43.所述硫铁自养反硝化滤池装置包括进水管、进水总渠、硫铁自养反硝化滤池和出水总渠，所述进水管一端通过泵与所述好氧颗粒污泥反应装置的出水管相连，一端与硫铁自养反硝化滤池装置的进水总渠相连，所述进水总渠通过溢流堰与硫铁自养反硝化滤池相通，所述硫铁自养反硝化滤池分为左右对称的两部分，每部分自上而下包括进水槽、滤料层、砂石层、承托层，且所述承托层上有滤头贯穿；所述硫铁自养反硝化滤池还包括排水渠和气水分配渠且二者位于上述左右对称的两部分的中间，所述排水渠位于硫铁自养反硝化滤池的中上部且进水端低于硫铁填料层的最高点，所述气水分配渠位于排水渠的正下方且通过布气孔和配水孔与两侧承托层的下方连通，所述承托层下方为出水通道，通过溢流堰与出水总渠相连。
44.进一步的，生物吸附装置中，回流污泥渠道的作用是均匀补充污泥，调节生物吸附池内污泥浓度，强化污泥活性，充分发挥吸附、凝聚、沉降及降解性能。
45.进一步的，所述一沉池优选为辐流式一沉池，还包括刮渣板和移动桥，其中，刮渣板用于将漂浮的残渣刮去。
46.进一步的，所述一沉池还包括位于中心的中心管、配水井以及底部的集水井，所述进水管与中心管相通，并通过配水井将污水分布均匀排入一沉池中，所述集水井用于收集进水并排入一沉池中，所述出水管用于收集周边出水并排出。
47.进一步的，所述好氧颗粒污泥反应池中装有好氧污泥，所述好氧颗粒污泥反应装置按照进水、曝气、沉淀、出水这四个阶段重复循环运行，使得颗粒内部存在溶解氧梯度，由表及里产生了好氧、缺氧、厌氧三个区域，这不仅维持了污泥内部良好的生物多样性，而且较常规污水处理工艺有更好的c、n、p去除效果。好氧颗粒污泥的沉降性能良好，可蓄存大量的生物量，能够减少剩余污泥的排放，同时好氧颗粒污泥中的eps也具有良好的回收潜力。
池前后分别设有进水井和出水井，用于汇集、储存和均衡调节污水，池底曝气头及潜水搅拌机使曝气均匀，池出水端滗水器定期排除上清液。
48.进一步的，所述滤料层为硫铁滤料，包括硫磺及铁刨花，污水依靠铁刨花水解出的fe
2+
、fe
3+
以蓝铁矿的形式回收除磷，减少了除磷药剂的投加，同时维持系统ph稳定，不需额外添加碱度，保证反硝化脱氮的正常进行。通过控制硫铁滤料的滤床高度和粒径，还具备一定过滤功能。
49.进一步的，所述气水分配渠上的布气孔为圆孔，所述配水孔为方孔。
50.进一步的，所述进水槽的数量可以有多个，通过支撑钢筋固定。
51.进一步的，所述排水渠与水平呈一定角度，进水端高于出水端。
52.进一步的，所述硫铁自养反硝化滤池还包括总反冲洗气管和总反冲洗水管，位于反冲洗气管和反冲洗水管的外部且与所述气水分配渠相通，用于清洗填料层。
53.进一步的，所述生物吸附装置设置1座，两侧全长均设有空气廊道，与空气管道相连，池底均匀密布曝气头，1根剩余污泥管连接污泥处理系统，设置1根出水管连接至一沉池的进水管，设置1条回流污泥渠道用于收集一沉池的回流污泥并贯穿生物吸附池中。
54.进一步的，所述一沉池设计1座，采用辐流式且中间进水周边出水，污泥回流管连接至生物吸附池。所述好氧颗粒污泥反应装置设计2座，装置前后分别设有进水井和出水井，用于汇集、储存和均衡调节污水，池底均匀密布曝气头，每座池内优选设有4个潜水搅拌机，以使曝气均匀和水利流态稳定，好氧颗粒污泥反应池出水端设1台滗水器，以定期排除池表澄清水。所述硫铁自养反硝化滤装置设置1组，滤料选用硫磺粒(粒径2
‑
3mm)以及铁刨花填料球，两者体积比为1:1。
55.本实用新型的运行原理是：
56.水处理厂沉砂池出水首先通过进水管进入生物吸附装置的配水渠，随后进入池内，不需要投加任何的絮凝剂，通过活性污泥絮体内微生物分泌的胞外聚合物的絮凝、吸附、吸收和生物降解等作用，使颗粒态和胶体态有机物、悬浮态无机物和重金属等污染物得到去除。被降解吸收的污染物一方面用以进行微生物的自身新陈代谢，以保持系统中污泥活性；一方面随剩余污泥排出系统。同时生物吸附池接收来自一沉池的回流污泥，并通过贯穿池中央的回流污泥渠道均匀回流到进水端。
57.一沉池经过水的自然沉淀作用，悬浮物随着水流动而沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流入出水渠，经所述出水管排出。
58.好氧颗粒污泥反应装置为序批式运行，按照进水、曝气、沉淀、出水这四个阶段重复循环运行，使得颗粒内部存在溶解氧梯度，由表及里产生了好氧、缺氧、厌氧三个区域，这不仅维持了污泥内部良好的生物多样性，而且较常规污水处理工艺有更好的c、n、p去除效果。好氧颗粒污泥的沉降性能良好，可蓄存大量的生物量，能够减少剩余污泥的排放，同时好氧颗粒污泥中的eps也具有良好的回收潜力。装置前后分别设有进水井和出水井，用于汇集、储存和均衡调节污水，池底曝气头及潜水搅拌机使曝气均匀，池出水端滗水器定期排除池表澄清水。
59.硫铁自养反硝化滤池中滤料包括硫磺及铁刨花，依靠铁刨花水解出的fe
2+
、fe
3+
以蓝铁矿的形式回收除磷，减少了除磷药剂的投加，同时维持系统ph稳定，不需额外添加碱度，保证反硝化脱氮的正常进行。通过控制硫铁复合滤料的滤床高度和粒径，还具备一定过
滤功能。反冲洗水管与气管定期对滤料进行清洗，延长了滤料的更换周期。
60.本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡是在本实用新型构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够做出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。