污水处理系统和污水处理方法与流程

1.本发明涉及一种污水处理系统和污水处理方法，属于水处理技术领域。更特别地，本发明涉及垂直流迷宫(vfl)污水处理工艺。


背景技术：

2.污水处理是指，为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。
3.按污水来源分类，污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理。生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等，而生活污水就是日常生活产生的污水，是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物，包括：
①
漂浮和悬浮的大小固体颗粒；
②
胶状和凝胶状扩散物；
③
纯溶液。按污水的质性来分，水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。污染物主要有：
⑴
未经处理而排放的工业废水；
⑵
未经处理而排放的生活污水；
⑶
大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水；
⑷
堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾；
⑸
水土流失；
⑹
矿山污水。
4.处理污水的方法很多，一般可归纳为物理法、化学法和生物法等。物理法主要利用物理作用分离污水中的非溶解性物质，在处理过程中不改变化学性质。常用的有重力分离、离心分离、反渗透、气浮等。物理法处理构筑物较简单、经济，用于村镇水体容量大、自净能力强、污水处理程度要求不高的情况。生物法主要是利用微生物的新陈代谢功能，将污水中呈溶解或胶体状态的有机物分解氧化为稳定的无机物质，使污水得到净化。常用的有活性污泥法和生物膜法。生物法处理程度比物理法要高。化学法是利用化学反应作用来处理或回收污水的溶解物质或胶体物质的方法，多用于工业废水。常用的有混凝法、中和法、氧化还原法、离子交换法等。化学处理法处理效果好、费用高，多用作生化处理后的出水，作进一步的处理，提高出水水质。
5.无论采用哪种处理方法，当前的污水处理厂均面临提标改造、新建污水厂出水水质要求严格和特种行业高浓度废水难达标等问题。


技术实现要素：

6.为解决如上所述的技术问题，本发明提供了一种污水处理系统和污水处理方法，其为可充分利用活性污泥颗粒进行生化反应，实现高效脱氮除磷的目的的处理系统和处理方法。通过本发明的污水处理系统和污水处理方法处理后，可以确保出水达到国家及地方相关排放标准要求，切实减少污染物排放量。在相同条件下，采用本发明污水处理系统和污水处理方法对污水进行处理后，污染物去除率比现有常规的处理工艺更具优势。
7.在第一方面中，本发明涉及一种污水处理系统，包括预处理单元、生化处理单元、深度处理单元、计量单元和水质监测单元。
8.在优选的实施方式中，所述生化处理单元包括配水井和垂直流迷宫组合池，所述预处理单元包括粗格栅、污水提升泵、细格栅和沉砂池，但不限于上述全部或部分构筑物或设备，用于确保经过预处理单元预处理的污水满足生化处理单元的进水水质要求。其中，粗格栅用于截留大体积污染物；污水提升泵用于将粗格栅出水提升至细格栅；细格栅用于拦截水中杂质及中小体积污染物；沉砂池用于沉淀细格栅出水中的砂子和重介质污染物。
9.在优选的实施方式中，所述配水井通过配水，实现垂直流迷宫组合池的双道或多道均匀进水，使配水井出水自流进入到垂直流迷宫组合池。所述垂直流迷宫组合池包括厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区、清水区和污泥区；污泥区与好氧区共壁，好氧区排泥至污泥区，污泥区溢流至好氧区；生化处理单元用于去除大部分有机污染物、部分ss、部分tn、部分氨氮和部分tp，并且通过在好氧区投放除磷药剂，可以进一步去除tp。
10.在更优选的实施方式中，所述厌氧区和缺氧区具有垂直流迷宫格结构。其中，厌氧区和缺氧区内置竖向导流板，将厌氧区和缺氧区隔成若干个竖向串联的反应室，每个反应室都是相对独立的上下流式污泥床系统。
11.在更优选的实施方式中，所述好氧区设置有膜式曝气器。
12.在更优选的实施方式中，所述沉淀区设置有沉淀区分隔板，分隔板底部设置有过水孔洞，好氧区出水通过所述过水孔洞进入沉淀区；
13.在更优选的实施方式中，所述沉淀区设置有沉淀区泥斗，沉淀区泥斗底部设置有污泥回流管，经沉淀区沉淀下来的污泥，通过所述污泥回流管输送至厌氧区、缺氧区和好氧区中的一个或多个。
14.在更优选的实施方式中，所述沉淀区的横截面积由底部至顶部逐渐增大，从而使得水流由底部流至顶部时，水流流速逐渐降低，污泥沉降下来，水穿过下沉的污泥层向上，形成上清液。
15.在更优选的实施方式中，所述沉淀区顶部设置有排水槽，所述排水槽收集上清液后，将其排放至深度处理单元。
16.在优选的实施方式中，所述深度处理单元包括转鼓过滤器和消毒杀菌设备。所述转鼓过滤器用于进一步去除所述沉淀区出水中的悬浮物。所述消毒杀菌设备用于对所述转鼓过滤器出水进行消毒杀菌，该设备可以是本领域常用的消毒杀菌设备。
17.在优选的实施方式中，所述污水处理系统还包括计量单元和水质监测单元。
18.在更优选的实施方式中，所述计量单元包括巴氏计量槽或者电磁流量计。所述水质监测单元包括水质监测间和监测设备。
19.在第二方面中，本发明涉及一种污水处理方法，包括如下步骤：
20.(1)污水首先进入预处理单元进行处理；
21.(2)经预处理的污水进入配水井，通过配水，实现垂直流迷宫组合池的双道或多道均匀进水，使配水井出水自流进入到垂直流迷宫组合池，进行生化处理；
22.(3)垂直流迷宫组合池沉淀区集水槽出水自流进入到转鼓过滤器中，进一步去除悬浮物，污泥区的污泥通过污泥泵进入污泥脱水系统进行脱泥处理；
23.(4)对转鼓过滤器出水进行消毒杀菌；
24.(5)监测和计量；
25.(6)达标排放。
26.在优选的实施方式中，所述预处理包括：
27.(1
‑
1)污水经过管网汇集，通过粗格栅截留大体积污染物；
28.(1
‑
2)粗格栅出水流入污水提升泵井，通过污水提升泵提升至细格栅，细格栅拦截水中杂质及中小体积污染物；
29.(1
‑
3)细格栅出水流入沉砂池，沉淀出砂子和重介质污染物。
30.在优选的实施方式中，垂直流迷宫组合池的进水方式为脉冲式进水，从而使得在向上流分格内，在进水时由于污水的向上流速使污泥形成悬浮的污泥床，其中，少部分污泥会随着水流进入下一个向下流分格，大部分污泥在停止进水的状态下(脉冲间歇)因重力作用留在该格内，因此这一结构使厌氧缺氧区内保持很高的污泥浓度。
31.在本发明的污水处理工艺中，污水经过预处理单元后，进入配水井，通过均匀配水后进入vfl垂直流迷宫组合池的厌氧区和缺氧区。经过vfl迷宫格流道，污水进入垂直流迷宫组合池好氧区，好氧区内配有膜式曝气器，在好氧区和沉淀区分隔板的下部设过水孔洞，好氧区的混合液从孔洞进入沉淀区泥斗中部，然后由下向上流动，随着沉淀区面积由下至上越来越大，水流流速逐渐降低，污泥沉降下来，水穿过下沉的污泥层向上，上清液直至排水槽收集后排放。沉淀区每个泥斗底部均设污泥回流管，沉淀下来的污泥不断通过回流被输送到前面的反应区(厌氧区、缺氧区、好氧区中的一个或多个)。
32.垂直流迷宫(vfl，vertical flow labyrinth)是指在厌氧区和缺氧区内置竖向导流板，将厌氧区和缺氧区隔成若干个串联竖向流的反应室，每个反应室都是相对独立的上下流式污泥床系统。在本发明的污水处理过程中，厌氧区和缺氧区结构上采用垂直流迷宫式结构，多个向下流和向上流污泥床间隔串联。本发明vfl组合池的进水方式为脉冲式进水，使其向上流分格内，在进水时由于污水的向上流速使污泥形成悬浮的污泥床，少部分污泥会随水流进入下一个向下流分格，大部分污泥在停止进水的状态下因重力作用留在该格内，因此这一结构使厌氧缺氧区内保持很高的污泥浓度，使单位池容的反应效率大幅度提高。特别是应对东北地区冬季水温低的情况，高浓度污泥系统能够以自身为补充碳源，并克服低温下污泥活性降低的困难。该结构在相同池容的条件下最大限度地延长了厌氧区和缺氧区的流程，不仅避免了污水在反应池中发生短流，而且使污水与微生物充分接触、混合，延长有效反应时间，同时还有效地消除回流活性污泥对厌氧区和缺氧区的不利影响，并大幅度地提高其脱氮效率，有利于除磷，控制和适应厌氧区、缺氧区对碳源的利用。从根本上说，这是一种推流式反应器，是反应器中效率最高的，而这种垂直流态的改进，尤其是上升流态的分格消除了回流活性污泥中硝酸盐对厌氧区和缺氧区环境状态的不利影响，大幅度地提高污水处理效率和抗冲击能力。
33.本发明的污水处理系统和污水处理方法具有独特的污泥循环路线。组合池沉淀区泥斗内的活性污泥一部分回流到缺氧区前端，这部分污泥带有溶解氧，同样由于垂直流结构的特点，水流至缺氧区第二、三格，溶解氧浓度迅速下降，反硝化在较长的缺氧流程中进行非常彻底，并充分利用污水中的碳源，其反硝化速率远远高于依靠内源呼吸作用进行的反硝化。缺氧区中部的污泥不断回流到迷宫格最前端，同时厌氧、缺氧、好氧区的污泥都可从本区末端回流至本区前端，总的来说，污泥不断被输送到迷宫格前端，污泥沿迷宫格保持流动性，并由于迷宫上下翻腾的结构保持高的污泥浓度。
34.本发明的污水处理系统和污水处理方法无需设置调节池，vfl垂直流迷宫组合池
池型结构和运行管理两方面进行优化，整个系统是在高污泥浓度下运行的，完全具备抗冲击负荷的能力，节省了停留时间为8
‑
12小时的调节池的土建投资。
35.本发明的污水处理系统和污水处理方法自动化程度高、操作管理简便：在先进性方面，系统的设计可以实现无人职守、远程监控。整个设备处理系统配有全自动电气控制系统和设备故障报警系统，运行安全可靠，平时一般不需要专人管理，只需适时地对设备进行维护和保养。在经济性方面，系统具有较高的性能价格指标。在实用性方面，系统设计多个控制层面，既考虑正常工作时的全自动化运行，又考虑了多种非正常运行状态下的配方策略。
36.本发明的污水处理系统和污水处理方法不但脱氮除磷效果好，而且具有应对进水水质变化调整运行参数的灵活性和很强的抗冲击负荷能力，还具有应对出水标准提高和污泥排放受限的前瞻性，可以在使用环境如低负荷、水质水量大幅波动、间断性停电等比较苛刻的运行条件下仍然能够稳定达标。
37.本发明的污水处理系统和污水处理方法出水水质好，稳定达标。本发明的污水处理系统和污水处理方法将生化反应进行到完全彻底，可以在没有任何深度处理的条件下(生化反应后只经过沉淀澄清过滤)，保持稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918
‑
2002)的一级a标准，甚至优于db11/307
‑
2013
‑
水污染物综合排放标准(北京市地方标准)。本发明的污水处理系统和污水处理方法还可适用于特定行业废水(养殖废水、屠宰废水、餐厨废水和石化废水等)的处理和资源化利用。
38.本发明的污水处理系统和污水处理方法产泥量极低，在处理污水的同时兼顾了污泥的减量和无害化，系统产泥量极低。
39.本发明的污水处理系统和污水处理方法通过对系统运行管理的优化，实现整个系统没有任何臭味。
40.本发明的污水处理系统和污水处理方法系统简单，能耗低，日常维护工作量小。本发明的污水处理系统和污水处理方法设备种类和数量已经减到了最少，除了预处理单元设备外，以生化组合池为核心，配套设备只有鼓风机、、转鼓过滤器和加药设备，因此设备的日常维护工作量非常少，能耗最大程度的节约。本发明的污水处理系统和污水处理方法无需二次投资，组合池内无填料，无堵塞问题，不需要定期更换和清洗。
41.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
42.图1为根据本发明污水处理系统的平面图；
43.图2为根据本发明污水处理系统的流程图。
具体实施方式
44.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
45.下文将结合附图1
‑
2对本发明的优选实施例进行描述。
46.首先参考图1说明本发明的污水处理系统。
47.本发明的污水处理系统包括预处理单元、生化处理单元、深度处理单元、计量单元和水质监测单元。
48.预处理单元包括粗格栅(设置于图1格栅井中)、污水提升泵(设置于图1提升泵井中)、细格栅和沉砂池(图1细格栅及旋流除砂设施)。预处理单元用于确保经过预处理单元处理后的污水满足生化处理单元的进水水质要求。其中，粗格栅用于截留大体积污染物；污水提升泵用于将粗格栅出水提升至细格栅；细格栅用于拦截水中杂质及中小体积污染物；沉砂池用于沉淀细格栅出水中的砂子和重介质污染物。
49.生化处理单元包括配水井和垂直流迷宫组合池。配水井通过配水，实现垂直流迷宫组合池的双道或多道均匀进水，使配水井出水自流进入到垂直流迷宫组合池。垂直流迷宫组合池包括厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区、清水区和污泥区；污泥区与好氧区共壁，好氧区排泥至污泥区，污泥区溢流至好氧区；用于去除大部分有机污染物、部分ss、部分tn、部分氨氮和部分tp，并且通过在好氧区投放除磷药剂，可以进一步去除tp。
50.其中，厌氧区和缺氧区具有垂直流迷宫格结构。厌氧区和缺氧区内置竖向导流板，将厌氧区和缺氧区隔成若干个竖向串联的反应室，每个反应室都是相对独立的上下流式污泥床系统。
51.好氧区设置有膜式曝气器。
52.沉淀区设置有沉淀区分隔板，分隔板底部设置有过水孔洞，好氧区出水通过所述过水孔洞进入沉淀区。沉淀区还设置有沉淀区泥斗，沉淀区泥斗底部设置有污泥回流管，经沉淀区沉淀下来的污泥，通过所述污泥回流管输送至厌氧区、缺氧区和好氧区中的一个或多个。沉淀区的横截面积由底部至顶部逐渐增大，从而使得水流由底部流至顶部时，水流流速逐渐降低，污泥沉降下来，水穿过下沉的污泥层向上，形成上清液。沉淀区顶部设置有排水槽，所述排水槽收集上清液后，将其排放至深度处理单元。
53.深度处理单元包括转鼓过滤器和消毒杀菌设备。转鼓过滤器用于进一步去除所述沉淀区出水中的悬浮物。消毒杀菌设备用于对所述转鼓过滤器出水进行消毒杀菌。
54.污水处理系统还包括计量单元和水质监测单元。计量单元包括巴氏计量槽或者电磁流量计。水质监测单元包括水质监测间和监测设备。
55.下面参考图2说明本发明的污水处理方法，在该方法中，通过使用如上所述的本发明的污水处理系统，对污水进行处理。
56.本发明的污水处理方法包括如下步骤：
57.(1)污水首先进入预处理单元进行处理，包括：
58.(1
‑
1)污水经过管网汇集，通过粗格栅截留大体积污染物；
59.(1
‑
2)粗格栅出水流入污水提升泵井，通过污水提升泵提升至细格栅，细格栅拦截水中杂质及中小体积污染物；
60.(1
‑
3)细格栅出水流入沉砂池，沉淀出砂子和重介质污染物；
61.(2)经预处理的污水进入配水井，通过配水，实现垂直流迷宫组合池的双道或多道均匀进水，使配水井出水自流进入到垂直流迷宫组合池，进行生化处理；
62.(3)垂直流迷宫组合池沉淀区集水槽出水自流进入到转鼓过滤器中，进一步去除悬浮物，污泥区的污泥通过污泥泵进入污泥脱水系统进行脱泥处理；
63.(4)对转鼓过滤器出水进行消毒杀菌；
64.(5)进行监测和计量；
65.(6)达标排放。
66.在上述方法中，垂直流迷宫组合池的进水方式为脉冲式进水，从而使得在向上流分格内，在进水时由于污水的向上流速使污泥形成悬浮的污泥床，其中，少部分污泥会随着水流进入下一个向下流分格，大部分污泥在停止进水的状态下(脉冲间歇)因重力作用留在该格内，因此这一结构使厌氧缺氧区内保持很高的污泥浓度。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
68.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
69.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
70.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
71.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
72.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。