基于硫自养的炭吸附多效澄清系统的制作方法

1.本实用新型涉及污水澄清处理技术领域，尤其涉及一种基于硫自养的炭吸附多效澄清系统。


背景技术：

2.随着城市化进程和工业的加速发展，大量的生活污水和工业废水流入江河、湖泊和地下水，给水体造成严重污染。城市污水污染已经成为制约国家经济发展的重要因素之一，因此对污水处理厂的排放标准也越来越严格，中国排放标准由原来的《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb18918
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2002中的一级b标准升级为一级a或者更高标准。
3.现有的水处理澄清系统只对tp(总磷)、ss(悬浮颗粒物)和非溶解性cod(非溶解性化学需氧量)有较高的去除效果，但是无法对水中的tn(总氮)和scod(溶解性化学需氧量)进行深度去除，从而无法满足一级a排放标准。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供了一种基于硫自养的炭吸附多效澄清系统，基于硫自养反消化技术进行污水的深度处理，以深度去除水中的tn与cod。
5.本实用新型解决问题的方法是：
6.提供一种基于硫自养的炭吸附多效澄清系统，所述系统包括模块化设置的硫自养子系统、炭吸附子系统、混凝反应子系统、絮凝反应子系统以及沉淀子系统；
7.所述硫自养子系统包括厌氧生物反应池和三相分离器，所述厌氧生物反应池用于接收污水并通过反硝化厌氧反应进行脱氮；所述三相分离器设置在所述厌氧生物反应池上侧，用于将脱氮后的产物进行固液气三相分离；所述炭吸附子系统包括炭吸附反应池，所述炭吸附反应池连接并接收所述三相分离器分离产生的污水；所述混凝反应子系统包括连接所述炭吸附反应池出水口的混凝反应池；所述絮凝反应子系统包括连接所述混凝反应池出水口的絮凝反应池；所述沉淀子系统包括连接所述絮凝反应池出水口的沉淀池，所述沉淀池设有底部污泥口和排水口。
8.在一些实施例中，所述系统还包括：
9.介质回收子系统，包括按照水流方向依次连接的污泥泵和旋流分离器，所述污泥泵连接所述沉淀池的底部污泥口。
10.在一些实施例中，所述介质回收子系统还包括磁分离机，所述磁分离机设置在旋流分离器之后。
11.在一些实施例中，所述旋流分离器顶部的剩余污泥口还通过回流污泥管连接所述炭吸附反应池。
12.在一些实施例中，所述系统还包括：
13.污泥脱水子系统，包括污泥脱水机，所述污泥脱水机连接所述旋流分离器顶部的剩余污泥口。
14.在一些实施例中，所述系统还包括：
15.加药子系统，包括连接所述厌氧生物反应池的功能型硫粉投加装置和碳酸氢钠投加装置，连接所述炭吸附反应池的活性炭投加装置，连接所述混凝反应池的混凝剂投加装置，以及连接所述絮凝反应池的絮凝剂投加装置。
16.在一些实施例中，所述系统还包括：
17.电气自控子系统，用于生成触发信号并基于所述触发信号控制带电设备启停。
18.在一些实施例中，所述炭吸附子系统还包括设置在所述炭吸附反应池内的第一导流筒和第一搅拌机。
19.在一些实施例中，所述混凝反应子系统还包括设置在所述混凝反应池内的第二搅拌机，所述絮凝反应子系统还包括设置在所述絮凝反应池内的第二导流筒和第三搅拌机。
20.在一些实施例中，所述沉淀子系统还包括斜管和刮泥机，所述斜管设置在所述沉淀池内部，所述刮泥机设置在沉淀池底部。
21.本实用新型的有益效果至少是：
22.所述基于硫自养的炭吸附多效澄清系统，利用硫自养、炭吸附和传统的多效澄清技术来去除色度、tn、tp、cod和ss等污染物，运行成本低，污泥量少，且氮去除率高。
23.进一步的，所述系统结构紧凑，基于硫自养反硝化技术进行除氮的硫自养子系统，基于生化反应运作，能够有效抵抗水质变化，运行稳定性较强。
24.本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在本公开内容以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
25.本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：
27.图1为本实用新型一实施例所述基于硫自养的炭吸附多效澄清系统的结构框图；
28.图2为本实用新型另一实施例所述基于硫自养的炭吸附多效澄清系统的结构框图。
29.附图标记说明：
30.110：硫自养子系统；
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120：炭吸附子系统；
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130：混凝反应子系统；
31.140：絮凝反应子系统；
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150：沉淀子系统；
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160：介质回收子系统；
32.170：污泥脱水子系统。
具体实施方式
33.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解
释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
34.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
35.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
36.在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。
37.现有技术中的多效澄清系统中，污水经泵提升后直接进入混凝反应池，与pac(聚合氯化铝)等混凝剂进行混凝反应，使胶体脱稳，同时去除tp。再添加pam(聚丙烯酰胺)，经絮凝反应与絮凝载体结合，形成较大絮体，在沉淀池内进行泥水分离，上清液作为出水外排或进入下一单元，污泥回流进行介质回收。现有处理方式只能针对tp、ss和非溶解性cod进行有效处理，无法满足对tn和scod的处理需求，也不能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb18918
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2002中一级a或更高标准的排放要求。
38.在本技术中，提供一种基于硫自养的炭吸附多效澄清系统，包括模块化设置的并依照水流方向依次连接的硫自养子系统110、炭吸附子系统120、混凝反应子系统130、絮凝反应子系统140以及沉淀子系统150。
39.硫自养子系统110，包括：厌氧生物反应池和三相分离器，厌氧生物反应池用于接收污水并通过反硝化厌氧反应进行脱氮；三相分离器设置在厌氧生物反应池上侧，用于将脱氮后的产物进行固液气三相分离。厌氧生物反应池为密封结构，厌氧反应池内有经过驯化的具有反硝化作用的菌种，不需要外加碳源，用硫粉作为电子供体，可以通过硫自养反硝化作用实现高效脱氮。厌氧反应池设置三相分离器，可实现固液气三种相态生成物的分离。具体的，硫自养反硝化作用中，会产生大量的二氧化碳、氮气以及含有氢氧化铁的污泥，在分离过程中，三相分离器将气体产物和污泥分离后分别外排，污水导入炭吸附系统进行处理。
40.炭吸附子系统120，包括炭吸附反应池，炭吸附反应池内通过活性炭吸附处理污水中的scod和色度。在一些实施例中，炭吸附子系统120还包括设置在炭吸附反应池内的第一导流筒和第一搅拌机。第一导流筒以及第一搅拌机可以增加活性炭和污水的接触，提高吸附效果。
41.混凝反应子系统130，包括连接炭吸附反应池出水口的混凝反应池，在混凝反应池内，通过添加混凝剂使胶体脱稳形成小絮体的同时实现对tp的去除。在一些实施例中，混凝反应子系统130还包括设置在混凝反应池内的第二搅拌机，以提高混凝剂与污水的混合效果，从而使混凝效果提升。
42.絮凝反应子系统140，包括连接混凝反应池出水口的絮凝反应池，在絮凝反应池内，通过添加絮凝剂，促进絮凝物的生成。在一些实施例中，还通过添加絮凝载体，例如磁粉、矿砂，以依附絮凝载体形成较大、均匀且密实的絮凝物，同时，利用密度较大的絮凝载体能够实现快速沉降。在一些实施例中，絮凝反应子系统140还包括设置在絮凝反应池内的第二导流筒和第三搅拌机，进一步地，还可以在第二导流筒内设置导流板和絮凝剂投加环，以形成第二导流筒内外不同的絮凝能量差。第二导流筒内部絮凝速度快，由一个轴流搅拌机
进行搅拌和提升，将由投加环投加的絮凝剂、回收的絮凝载体、回流污泥和待絮凝混凝水进行充分的搅拌混合，并推动混合液在反应器内不断循环流动，促使体积较大、密实、均匀的矾花的形成。
43.沉淀子系统150，包括连接絮凝反应池出水口的沉淀池，沉淀池设有底部污泥口和排水口。絮凝反应池与沉淀池之间可以设置水力隔墙，絮凝反应池中的反应后的混合液包含大量絮凝物，絮凝物在沉淀池中重力沉降。沉淀池底部可以设置为倒锥形，并设置带栅条的刮泥机，以将污泥刮入底部污泥口。排水口设置在沉淀池上部，排水口与沉淀池之间可以设置溢流堰。
44.在一些实施例中，沉淀子系统150还包括斜管和刮泥机，斜管设置在沉淀池内部，刮泥机沉淀池底部。沉淀池内设置斜板构成斜板区，一方面提高了水力上升流速，节约占地，另一方面将沉淀池中预沉区逃逸的剩余矾花进一步分离，保证优异的澄清出水。在一些实施例中，为防止设备长时间运行斜管堵塞，可以在斜板上配置斜管冲洗装置。
45.在一些实施例中，多效澄清系统还包括：
46.介质回收子系统160，包括按照水流方向依次连接的污泥泵和旋流分离器，污泥泵连接沉淀池的底部污泥口。
47.在本实施例中，介质回收子系统160用于回收絮凝载体，通过污泥泵将沉淀池底部的污泥泵送至旋流分离机，使絮凝载体与絮凝物分离。
48.在一些实施例中，介质回收子系统160还包括磁分离机，磁分离机设置在旋流分离机之后，用于分离磁粉等具有磁性的絮凝载体，以提高分离效果。
49.在一些实施例中，旋流分离器顶部的剩余污泥口还通过回流污泥管连接炭吸附反应池，用于将一部分分离后得到的剩余污泥重新回流至炭吸附反应池，以循环利用剩余污泥中的活性炭。
50.在一些实施例中，多效澄清系统还包括：
51.污泥脱水子系统170，包括污泥脱水机，污泥脱水机连接旋流分离器顶部的剩余污泥口。进一步地，旋流分离机和污泥脱水机之间还可以设置污泥储池，以提高运行过程中的调节能力，提高运行稳定性。
52.在一些实施例中，多效澄清系统还包括：
53.加药子系统，包括连接厌氧生物反应池的功能型硫粉投加装置和碳酸氢钠投加装置，连接炭吸附反应池的活性炭投加装置，连接混凝反应池的混凝剂投加装置，以及连接絮凝反应池的絮凝剂投加装置。
54.在本实施例中，通过设置药物投加装置，实现对各反应流程的自动化控制。进一步的，功能型硫粉投加装置还连接功能型硫的储存箱或制备装置。碳酸氢钠投加装置还连接碳酸氢钠的储存箱或制备装置。活性炭投加装置还连接活性炭的储存箱或制备装置。混凝剂投加装置还连接混凝剂的储存箱或制备装置。絮凝剂投加装置还连接絮凝剂的储存箱或制备装置。
55.在一些实施例中，多效澄清系统还包括：
56.电气自控子系统，用于生成触发信号并基于触发信号控制带电设备启停。
57.在一些实施例中，多效澄清系统由硫自养子系统110、炭吸附子系统120、混凝反应子系统130、絮凝反应子系统140、沉淀子系统150、介质回收子系统160、污泥脱水子系统
170、加药子系统和电气自控子系统几部分构成。
58.硫自养子系统110包括一个厌氧生物反应池和一个三相分离器。
59.炭吸附子系统120包括一个炭吸附反应池，以及设置在炭吸附反应池内的第一导流筒和第一搅拌机，炭吸附反应池连接三相分离器的排水口。
60.混凝反应子系统130包括一个连接炭吸附反应池的混凝反应池和设置在混凝反应池内的第二搅拌机。
61.絮凝反应子系统140包括一个连接混凝反应池的絮凝反应池，以及设置在絮凝反应池内的第二导流筒和第三搅拌机。
62.沉淀子系统150包括连接絮凝反应池的沉淀池，以及设置在沉淀池内的斜管和刮泥机。
63.介质回收子系统160主要包括依次连接的污泥泵、旋流分离器和磁分离机，污泥泵还连接沉淀池的底部污泥口。
64.污泥脱水子系统170包括叠螺脱水机及其控制系统。
65.加药子系统包括功能型硫粉的制备及投加装置，碳酸氢钠的制备及投加装置，活性炭的制备及投加装置，混凝剂的制备及投加装置、絮凝剂的制备及投加装置。
66.电气自控子系统主要包括搅拌机、加药泵、污泥泵等带电设备的供电与自动控制。
67.本实施例的工艺流程包括：
68.1)污水经泵提升后，首先进入硫自养子系统110。硫自养子系统110是厌氧反应系统，内部有经过驯化的具有以硫为电子供体，具有反硝化功能的厌氧菌。污水在厌氧生物反应池内经厌氧生物作用实现脱氮功能，厌氧反应产生的气体、污泥和出水经厌氧反应器顶部的三相分离器分离实现固液气分离。
69.2)脱氮后的污水进入炭吸附子系统120，在第一导流筒和第一搅拌机的作用下，污水与活性炭粉末充分接触，混合，活性炭吸附污水中的色度和cod，实现深度除碳的目的。
70.3)经过脱氮和除碳的污水进入混凝反应子系统130的混凝反应池，通过机械搅拌进行混凝反应，使胶体脱稳形成小絮体的同时实现对tp的去除。采用的第二搅拌机为快速搅拌机，反应时间为1～2分钟。
71.4)絮凝反应子系统140用于絮凝反应，絮凝反应池内装有第三搅拌机、第二导流筒、导流板和絮凝剂投加环等，能够在第二导流筒内外形成不同的絮凝能量差。第二导流筒内部絮凝速度快，由一个轴流搅拌机进行搅拌和提升，将由絮凝剂投加环投加的絮凝剂、回收的絮凝载体介质、回流污泥和待絮凝混凝水进行充分的搅拌混合，并推动混合液在反应器内不断循环流动，促使体积较大、密实、均匀的矾花的形成。
72.5)沉淀子系统150中，絮凝水通过水力隔墙和沉淀池之间的溢流堰进入预沉区，絮凝物由于比重较大，具有极好的沉淀性能，可使绝大部分的悬浮固体在预沉区沉淀(超过90％)并浓缩。沉淀池内还设置带有栅条的刮泥机，提高污泥浓缩效果。
73.沉淀池内还可以设置斜板形成斜板区，以提高水力上升流速，不仅节约占地，还可以将预沉区逃逸的剩余矾花进一步分离，保证优异的澄清出水。为防止设备长时间运行斜管堵塞，还可以配置斜管冲洗装置。
74.6)介质回收子系统160包括磁分离机、旋流分离器和污泥泵。其中，磁分离机可根据不同的载体选配，如选用砂子做载体时，可不配置磁分离机，以节省投资费用。介质回收
子系统160将絮凝载体回收到絮凝反应池中，同时通过污泥回流保证絮凝池内的污泥浓度，给絮凝反应创造了有利条件，也增大了絮凝物的比重，提高了系统的抗冲击负荷能力，有利于污泥沉淀和出水澄清。剩余污泥一部分外排，一部分回流至炭吸附子系统120，充分利用活性炭的吸附容量，节省运行费用。
75.7)没有回流的剩余污泥进入污泥储池，由于含水率较高，需经过进一步脱水处理后，才可以外运处置或回收利用。
76.综上所述，本实用新型所述基于硫自养的炭吸附多效澄清系统的有益效果至少包括：
77.1.脱氮除磷除碳效率高
78.硫自养技术的脱氮能力，活性炭的吸附能力，加上多效澄清系统对悬浮物的捕捉和聚集能力，可使出水的tn小于10mg/l，cod小于30mg/l，tp小于0.5mg/l，ss小于10mg/l。硫自养技术不需要投加碳源，反硝化过程不会对出水cod造成影响。
79.2.沉淀效率高
80.加载沉淀和斜管分离的特性，使系统的上升流速可高达20～50m/h，沉淀效率高。
81.3.占地面积小
82.硫自养厌氧反应器高径比较大，因此占地面积较小。多效澄清系统超高的上升流速、极短的反应时间，紧凑的结构设计，使该系统的沉淀池占地为当前普遍使用的沉淀池的1/3～1/10，为该工艺技术在较大规模的应用中实现了装备化的可能性。
83.4.节约运行药剂
84.硫自养反硝化脱氮过程不需要外加碳源，相比常规的反硝化过程可节约碳源费用。搅拌机提高了药剂的反应效率，污泥回流可进一步回收利用未完全反应的药剂，使得系统达到相同反应效率所需的药剂大大减少。一般能节约20～50％的药剂使用量，大大节约运行费用。
85.5.污泥可直接外运或回用
86.通过设置污泥储池和脱水机，并选配污泥脱水车间，使排出的污泥含水率<80％，可直接外运处置或回用。沉淀池具有污泥浓缩功能，其产生的剩余污泥可直接通过管道连接进入脱水装置或污泥储池，省去常规系统的污泥浓缩池的同时，可使污泥在污泥储池内缓冲调节，使脱水机稳定运行。
87.6.布置灵活
88.多效澄清系统硫自养子系统，炭吸附子系统，混凝反应子系统，絮凝反应子系统，沉淀子系统，介质回收子系统，污泥脱水子系统，加药子系统以及电气自控子系统可分开模块化布置，分别布置在几个面积较小的区域上。在现有污水处理厂或污水处理车间的升级改造项目中，能够在有限的空间内实现灵活布置。
89.7.运输方便
90.多效澄清系统的结构紧凑，占地面积极小，可布置在一个或两个集装箱内，给运输带来了极大的方便。
91.这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
92.披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结
合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其它元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
93.多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其它的元件、成分、部件或步骤。
94.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。