一种工业污水处理方法、污水处理系统及其应用与流程

1.本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种工业污水处理方法、污水处理系统及其应用。


背景技术：

2.在工业污水处理中，通过单一的生物处理方法很难满足更高级别的排放标准，所以为了达标排放需要在生物处理的后端增加深度处理工艺。深度处理工艺主要针对污水中难降解的有机物、总磷、总氮、悬浮物等物质。对于总磷的深度处理主要采用吸附沉淀法，通过投加铁盐和铝盐，在水中形成不溶性磷酸盐沉淀，然后通过固液分离将磷从污水中去除，主要步骤分为沉淀反应-混凝作用-固液分离。对于总氮的深度处理主要采用生物膜法，通过附着在滤料上的微生物，在厌氧条件下，发生反硝化反应，将硝态氮转化为氮气排出。
3.对于难降解的有机物，深度处理主要采用强氧化法，将长链的有机物通过强氧化剂的氧化作用，直接氧化为二氧化碳和水，从而去除有机物。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的污水深度处理技术，在应用中存在较多的限制，不能较为灵活的加以使用。首先是去除总磷的沉淀工艺，存在着抗冲击能力差，停留时间长，排泥困难，药剂使用成本高的缺点。并且在对总氮、cod、总磷的去除上需要使用多个处理工艺，不仅增加了占地面积和建造成本，而且整体工艺缺乏一体性，运行困难。


技术实现要素：

5.为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种工业污水处理方法、污水处理系统及其应用。
6.所述技术方案如下：一种工业污水处理系统一体化集成絮凝池、沉淀池、深床反硝化滤池以及多级臭氧氧化池，通过对待处理污水循环处理去除ss、tp以及cod；
7.所述絮凝池对待处理污水通过絮凝，去除ss和tp，并进入沉淀池；
8.将沉淀池沉淀后的待处理污水进入深床反硝化滤池通过过滤和反硝化作用进一步去除tn和ss；
9.经深床反硝化滤池的出水进入多级臭氧氧化池，通过与臭氧的深度氧化，进一步去除cod。
10.在一个实施例中，所述絮凝池通过连接管道连接混合池；所述混合池上安装有pac、pam投加点搅拌器；所述混合池通过第二进水管连接待处理污水。
11.在一个实施例中，所述絮凝池内安装有絮凝搅拌器；所述絮凝池通过管道连接沉淀池；所述沉淀池内安装有沉淀集水槽。
12.在一个实施例中，所述沉淀池内开设有反硝化滤池进水渠，通过所述反硝化滤池进水渠连通开设在深床反硝化滤池进水端的进水闸板；所述深床反硝化滤池分割有多个配水槽。
13.在一个实施例中，所述深床反硝化滤池通过管道连接分别深床反硝化产水池、深床反硝化废水池；所述深床反硝化产水池、深床反硝化废水池通过第一进水管连接射流系统；所述射流系统通过内部安装的射流水泵连接臭氧溶气装置；所述臭氧溶气装置通过管道连接多级臭氧氧化池。
14.鼓风机位于深床反硝化废水池上方，为反冲洗提供气源，由管道连接至深床反硝化滤池底部的气水系统；
15.反冲洗泵位于深床反硝化产水池中，为潜水泵，由管道连接至底部出水槽，用于反冲水洗。
16.在一个实施例中，所述多级臭氧氧化池包括：臭氧一级氧化池、臭氧二级氧化池、臭氧三级氧化池并通过出水管将深度处理后的水排出；
17.所述臭氧一级氧化池、臭氧二级氧化池、臭氧三级氧化池根据待处理污水指标要求采用串联模式或并联模式。
18.在一个实施例中，所述混合池通过管道连接污泥外排装置中的回流污泥泵；污泥外排装置中剩余污泥通过剩余污泥泵排出。
19.本发明的另一目的在于提供一种污水处理方法包括以下步骤：
20.s1，待处理污水进入混合池，通过絮凝池絮凝，并进入沉淀池；在沉淀作用去除ss和tp，沉淀的污泥经污泥回流及污泥外排装置排出或回流混合池；
21.s2，将步骤s1沉淀后的待处理污水进入深床反硝化滤池，通过过滤和反硝化作用去除tn和ss，进入深床反硝化产水池与深床反硝化废水池；
22.s3，深床反硝化产水池、深床反硝化废水池出水通过第一进水管连接射流系统；所述射流系统通过内部安装的射流水泵臭氧将水泵入溶气装置；所述臭氧溶气装置通过管道连接多级臭氧氧化池，通过与臭氧的深度氧化，进一步去除cod。
23.在一个实施例中，在步骤s1中，通过在混合池两侧安装有pac、pam投加点搅拌器进行pac、pam投加与搅拌；
24.pac为混凝剂聚合氯化铝，pam为助凝剂聚丙烯酰胺阴性；pac配药浓度为5％-10％，投加量为20ppm-100ppm；
25.pam配药浓度为0.1％-0.3％，投加量2ppm-5ppm；
26.不同配药浓度和投加浓度根据进水水质进行调整。
27.在步骤s1中，沉淀池上方设置的异向流的斜管，安装角度60
°
，截留水中剩余沉淀物；斜管下方安装有三角形出水槽，上层清水通过液位差进入出水槽流向深床反硝化滤池；沉淀池底部为漏斗结构，出对沉淀物进行收集，在漏斗上方设置刮泥机，位于沉淀池中央，沉淀池内沉淀的泥层通过污泥回流及污泥外排装置的剩余污泥泵进行排泥操作，还通过污泥回流及污泥外排装置的回流污泥泵将漏斗口的泥水混合物抽出并回流到混合池内；
28.沉淀池内沉淀的泥层通过获取刮泥机是否过扭矩报警，提示是否进行及时排泥；
29.或，通过取样管，分析污泥回流的泥水状态，判断是否及时排泥；
30.在步骤s2中，深床反硝化滤池过滤和反硝化作用去除tn和ss包括：
31.通过石英砂滤料过滤去除ss，同时附着在滤料上的反硝化细菌在缺氧环境下将硝基氮、亚硝基氮转化为氮气排出水体脱氮；滤后水进入深床反硝化产水池与深床反硝化废水池；
32.在过滤去除ss中，还需进行多阶段反洗：
33.第一阶段：气冲洗，气冲强度：110m3/(
㎡
*h)历时5分钟；
34.第二阶段：气水联合冲洗，气冲强度110m3/(
㎡
*h)水冲强度：18.0m3/(
㎡
*h)，历时15分钟；
35.第三阶段：水冲洗，水冲强度：18.0m3/(
㎡
*h)，历时5分钟。
36.所述多阶段反洗频率为3天一个周期；
37.在步骤s3中，在多级臭氧氧化池中进行臭氧多级氧化，具体包括：
38.第一段投加20mg/l，氧化时间20min；
39.第二段投加10mg/l，氧化时间20min；
40.第三段投加10mg/l，氧化时间20min；
41.根据进水水质变化，间歇式的运行臭氧多级氧化步骤；
42.污水通过出水管排出。
43.本发明的另一目的在于提供一种所述的污水处理系统在城乡生活污水处理上的应用。
44.结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
45.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
46.本发明提供的三合一高效深度处理工艺采用三池联建的方式，将三种工艺深度融合，并且集成在一座构筑物中，节省了占地面积和建造成本。通过高效沉淀池以及深床反硝化滤池和臭氧系统，能够更加高效的去除tp、tn、ss、cod，降低污水的停留时间，更加快速和有效的完成污水的深度处理。因为新发明拥有的诸多优点，可以应用到寸土寸金的城市工业中心，或者土地面积狭小的高原地区。
47.第二、把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
48.本发明提供的新发明高效深度处理工艺是在原有的深度处理工艺的基础上，对整体的工艺结构进行优化和集成，做到一座构筑物实现三种工艺，称为三合一高效深度处理工艺，这种工艺在去除总磷、cod、ss方面更加的高效，并且节省构筑物占地面积，实现成本降低。三合一高效深度处理工艺中主要包含混凝沉淀池、深床反硝化滤池和臭氧溶气氧化池。
49.本发明提供的新发明的高效深度处理工艺设置在传统aao工艺后端，aao工艺的出水经过沉淀后进入本工艺进行深度处理。新发明的高效深度处理工艺处理能力为7500t/d。
50.本发明提供的新发明高效沉淀池进水采用提升泵进行二次提升。也可根据实际情况调整构筑物高程位置，采用重力流进水，不仅可以省去二次提升造成的电力损耗，也可减少设备投入，更加经济高效。
51.本发明提供的混凝沉淀池分为3个池体：混合池、絮凝池、沉淀池，串联运行。共有相同的2个系列。要求单系列进水ss≤25mg/l,tp≤3mg/l，出水则可达到ss≤5mg/l,tp≤0.3mg/l。首先污水进入混合池，混合池池体高8.8m,运行液位为8.3m,有效容积为6.9m3，停留时间为66.5秒，同时加入混凝剂，混合池上方设有推进式可变频搅拌器，搅拌器转速应保
持在1000rpm以上，只有足够的混合强度，才可使杂质颗粒、金属离子与磷酸盐有效凝聚，在混凝剂的桥架作用下快速混凝形成絮团，从而达到良好的除磷、除ss效果。混合池出水自下而上进入絮凝池，絮凝池池体高8.8米，运行液位为8.2m,有效容积164m3，停留时间26.2min,同时加入助凝剂，絮凝池上方设有变频可调搅拌器，搅拌叶片为双层结构，并配套有反应桶，搅拌器转速应小于300rpm，搅拌速度不能过高的原因为助凝剂为具有极性基团的长链大分子，不仅能够吸附沉淀物，而且借助长链结构在颗粒间形成网状结构的絮状物，使沉淀速度大大提高。转速过快会导致机械转动将絮体打散，进而影响沉淀速率。
附图说明
52.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
53.图1是本发明实施例提供的工业污水处理方法流程图；
54.图2是本发明实施例提供的工业污水处理方法工艺原理图；
55.图3是本发明实施例提供的工业污水处理系统示意图；
56.图中：1、混合池；2、pac、pam投加点搅拌器；3、连接管道；4、絮凝池；5、絮凝搅拌器；6、回流污泥泵；7、剩余污泥泵；8、沉淀集水槽；9、反硝化滤池进水渠；10、进水闸板；11、配水槽；12、鼓风机；13、反冲洗泵；14、臭氧溶气装置；15、第一进水管；16、射流水泵；17、沉淀池；18、深床反硝化滤池；19、深床反硝化产水池；20、深床反硝化废水池；21、臭氧一级氧化池；22、臭氧二级氧化池；23、臭氧三级氧化池；24、第二进水管；25、出水管。
具体实施方式
57.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
58.一、解释说明实施例：
59.如图1所示，本发明实施例提供的污水处理方法包括以下步骤：
60.s101，待处理污水进入混合池1，通过絮凝池4絮凝，并进入沉淀池17；在沉淀作用去除ss和tp，沉淀的污泥经污泥回流及污泥外排装置排出或回流混合池1；
61.s102，将步骤s101沉淀后的待处理污水进入深床反硝化滤池18，通过过滤和反硝化作用去除tn和ss，进入深床反硝化产水池19与深床反硝化废水池20；
62.s103，深床反硝化产水池19、深床反硝化废水池20出水通过第一进水管15连接射流系统；所述射流系统通过内部安装的射流水泵16臭氧将水泵入溶气装置14；所述臭氧溶气装置14通过管道连接多级臭氧氧化池，通过与臭氧的深度氧化，进一步去除cod。
63.在本发明优选实施例中，在混合池1两侧安装有pac、pam投加点搅拌器2进行pac投加与搅拌，进行pam投加及搅拌；
64.在本发明优选实施例中，混合池1的混合水流入沉淀池17内；沉淀的污泥通过污泥回流及污泥外排装置一部分排出，一部分回流至混合池1。
65.在本发明优选实施例中，去除总氮、ss的水一部分流入产水池8(反硝化滤池产水
池)，一部分通过反冲洗气源7返回深床反硝化滤池18继续进行去除总氮、ss。
66.在本发明优选实施例中，在臭氧溶气装置14进行臭氧三级氧化，进一步除总氮、ss。
67.实施例1
68.如图2所示，本发明实施例提供的工业污水处理方法中，混合池使用混凝剂为pac(聚合氯化铝)，助凝剂为pam(聚丙烯酰胺阴性)，pac、pam投加点搅拌器2通过隔膜型加药泵，加压进入投药环，使其均匀加入池中。
69.其中pac配药浓度为5％-10％，投加量为20ppm-100ppm；
70.pam配药浓度为0.1％-0.3％，投加量2ppm-5ppm。不同配药浓度和投加浓度可根据进水水质进行调整。
71.在本发明实施例中，采用pac配药浓度10％，投加量25ppm,pam配药浓度0.1％，投加量3ppm。以下为烧杯实验数据。见表1。
72.表1
[0073][0074]
混合池1出水自下而上通过重力作用缓慢进入沉淀池17，沉淀池17表面负荷为4.61m/
㎡
*h,，沉淀池17上方设置异向流斜管，高度1m,安装角度60
°
，运行液位8m,根据浅池理论，设置斜管增加了沉淀面积，减少沉淀距离，提高效率，可以截留水中剩余沉淀物。斜管下方有三角形出水槽，出水液位为7.8m,上层清水通过液位差进入出水槽流向下个工艺。沉淀池17底部为漏斗结构，出水絮状物因重力作用沉淀进入池底，漏斗结构可对沉淀物进行收集，在漏斗上方设置刮泥机，刮泥机位于沉淀池17中央，转速为0.09转/分-0.25转/分。沉淀池17内有泥位计检测泥层高度，如高度超过2.4m，则通过耳房内污泥回流及污泥外排装置的螺杆泵进行排泥操作，此泵称为剩余污泥泵7，将漏斗底部污泥抽出。耳房内还有污泥回流及污泥外排装置的回流污泥泵6的螺杆泵，作用是将漏斗口的泥水混合物抽出并回流到混合池1内，为混凝作用提供絮核，提升混凝效率。
[0075]
在本发明实施例中，沉淀池17排泥运行优化：
[0076]
因沉淀池17的结构特点，如果排泥不及时，会导致出水指标升高，无法满足下一生产工艺要求，而现有泥位计的指示效果不佳，不能稳定准确的提示泥层高度。本发明实施例提供另外两种指示泥层高度的方法：
[0077]
方法一：通过分析刮泥机的过扭矩报警，如果泥层不高，刮泥机正常工作则无报警。如果泥层过高，阻力加大，刮泥机运转困难，则会提示过扭矩报警，那么就需要及时排泥。
[0078]
方法二：通过耳房内的取样管，分析泥水状态，如明显出现泥水变稠，泥多水少的情况则需要及时排泥。
[0079]
在本发明实施例中，深床反硝化滤池18是一种能同时去除总氮、ss的生物滤池系统，进水水质ss≤20mg/l、tn≤20mg/l，出水水质ss≤4mg/l、tn≤7mg/l。
[0080]
沉淀池1的集水槽与深床反硝化滤池18的进水渠9相连，中间有闸板控制进水，进水液位7.2m。深床反硝化滤池18进出水形式为上进下出，共有相同的3个系列。深床反硝化滤池18底部有气水分布系统，气水分布系统应由污水专用滤砖及空气主管、支管组成，滤砖内充混凝土，气水应从滤砖间的砖缝中分布，反冲洗底部的主管截面应为方型，每格滤池长度方向布置，主方管上应通过螺纹连接上反冲洗运管、支管应为圆型，底部开双排孔，沿滤池宽度方向每行滤砖间隔布置。上方是滤料层，总高度为2.28m，底部为鹅卵石垫层0.45m,2～4mm石英砂滤层1.83m。工艺原理为混凝沉淀池17出水后由滤池上方进入滤池，通过石英砂滤料过滤去除ss，同时附着在滤料上的反硝化细菌在缺氧环境下将硝基氮、亚硝基氮转化为氮气排出水体脱氮。滤后水经过收水系统收集流出，进入产水池。
[0081]
随着滤料截留的ss和生物量的增加，深床反硝化滤池18的水头损失不断增大，根据池中液位计提示，当水头损失达到设定值(即液位达到16.20m)，则需要对滤料进行反冲洗。深床反硝化滤池18的反冲洗起动可由以下三种信号实现：1)预定的时间顺序。2)预定的水头损失顺序。3)在操作层就地控制台通过自动选择或由操作人员手动控制。
[0082]
深床反硝化滤池18反冲洗过程约25分钟，第一阶段：气冲洗，气冲强度：110m3/(
㎡
*h)历时5分钟；第二阶段：气水联合冲洗，气冲强度110m3/(
㎡
*h)水冲强度：18.0m3/(
㎡
*h)，历时15分钟；第三阶段：水冲洗，水冲强度：18.0m3/(
㎡
*h)，历时5分钟。
[0083]
在本发明实施例中，深床反硝化滤池18反洗运行优化：
[0084]
反洗频率的设定与进水水质相关，过于频繁的反洗会导致生物膜无法有效的附着在滤料中，从而使反硝化细菌减少，对tn的处理效果不好。新发明中对于深床反硝化滤池18的反洗频率为3天一个周期，即每天对1个系列的滤池进行反洗。
[0085]
在本发明实施例中，臭氧溶气氧化池的功能为：在臭氧作用下，进一步降低水中的cod、ss等指标，反应所需臭氧由臭氧发生器提供，不在本发明内。进水cod≤65mg/l,出水cod≤25mg/l。臭氧投加浓度与去除cod浓度的比值不应超过1:1，进水ss≤5mg/l，出水ss≤5mg/l。
[0086]
臭氧溶气氧化池共1座，池内共分三段，每段催化剂装填高度0.5m，承托层厚0.3m。产水池为臭氧溶气氧化池的进水池，每一段均设臭氧系统射流泵(射流系统)进行臭氧的射流投加，催化氧化反应时间为60min，臭氧总投加量：40mg/l。
[0087]
第一段运行液位为4.95m,第二段运行液位为4.7m,第三段运行液位为4.45m,每段相连处设有档水堰，水通过翻堰的形式进入下一段。
[0088]
第一段投加20mg/l，氧化时间20min，需要臭氧系统射流泵参数如下：卧式离心泵q＝346m/h，h＝24m，n＝37kw，共计3台，1用1冷备。
[0089]
第二段投加10mg/l，氧化时间20min，需要臭氧系统射流泵参数如下：卧式离心泵q＝173m/h,h＝24m,n＝18.5kw，共计1台，1用1冷备。
[0090]
第三段投加10mg/l，氧化时间20min，需要臭氧系统射流泵参数如下：卧式离心泵q＝173m/h,h＝24m,n＝18.5kw，共计1台。
[0091]
工作原理为：深床反硝化滤池18经产水池的出水由臭氧系统射流泵抽出通过溶气装置，将臭氧溶解在污水中，臭氧作为强氧化剂将长链的有机物通过强氧化剂的氧化作用，直接氧化为二氧化碳和水，从而去除有机物。
[0092]
在本发明实施例中，臭氧溶气氧化池运行优化包括：根据进水水质变化，可以间歇式的运行臭氧氧化系统即臭氧溶气氧化池，但不能臭氧的运行间隔不能超过72个小时，因为长时间的弃用会导致池内催化剂失效。而间歇式的运行可以更加经济高效，本发明实施例中即采用3天运行一次的方式，臭氧运行10个小时的液氧消耗量为600kg左右，间歇运行既可以节省液氧费用，又可以减少启动臭氧发生器带来的电耗。
[0093]
实施例2
[0094]
图3是本发明实施例提供的工业污水处理系统一体化集成絮凝池4、沉淀池17、深床反硝化滤池18以及多级臭氧氧化池，通过对待处理污水循环处理去除ss、tp以及cod；
[0095]
所述絮凝池4对待处理污水通过絮凝，去除ss和tp，并进入沉淀池17；
[0096]
将沉淀池17沉淀后的待处理污水进入深床反硝化滤池18通过过滤和反硝化作用进一步去除tn和ss；
[0097]
经深床反硝化滤池18的出水进入多级臭氧氧化池，通过与臭氧的深度氧化，进一步去除cod。
[0098]
在优选实施例中，所述絮凝池4通过连接管道3连接混合池1；所述混合池1上安装有pac、pam投加点搅拌器2；所述混合池1通过第二进水管24连接待处理污水。
[0099]
在优选实施例中，所述絮凝池4内安装有絮凝搅拌器5；所述絮凝池4通过管道连接沉淀池17；所述沉淀池17内安装有沉淀集水槽8。
[0100]
在优选实施例中，所述沉淀池17内开设有反硝化滤池进水渠9，通过所述反硝化滤池进水渠9连通开设在深床反硝化滤池18进水端的进水闸板10；所述深床反硝化滤池18分割有多个配水槽11。
[0101]
在优选实施例中，所述深床反硝化滤池18通过管道连接分别深床反硝化产水池19、深床反硝化废水池20；所述深床反硝化产水池19、深床反硝化废水池20通过第一进水管15连接射流系统；所述射流系统通过内部安装的射流水泵16连接臭氧溶气装置14；所述臭氧溶气装置14通过管道连接多级臭氧氧化池。
[0102]
鼓风机12位于深床反硝化废水池20上方，为反冲洗提供气源，由管道连接至深床反硝化滤池18底部的气水系统；
[0103]
反冲洗泵13位于深床反硝化产水池19中，为潜水泵，由管道连接至底部出水槽，用于反冲水洗。
[0104]
在优选实施例中，所述多级臭氧氧化池包括：臭氧一级氧化池21、臭氧二级氧化池22、臭氧三级氧化池23并通过出水管25将深度处理后的水排出；
[0105]
所述臭氧一级氧化池21、臭氧二级氧化池22、臭氧三级氧化池23根据待处理污水指标要求采用串联模式或并联模式。
[0106]
在优选实施例中，所述混合池1通过管道连接污泥外排装置中的回流污泥泵6；污泥外排装置中剩余污泥通过剩余污泥泵7排出。
[0107]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0108]
二、应用实施例：
[0109]
应用例：利用本发明实施例提供的工业污水处理方法及系统，运行效果如下，出水已经达到某市地标a类标准。如下表2。
[0110]
表2
[0111][0112]
三、实施例相关效果的证据：
[0113]
实验表明：
[0114]
本发明实施例提供的污水处理方法，由污水厂前端生物处理出水首先进入混合池，通过絮凝、斜管沉淀作用去除ss和tp，然后通过构筑物内部出水池进入深床反硝化滤池18，通过过滤和反硝化作用去除tn和ss，进入反硝化滤池产水池，出水直接被臭氧的溶气系统利用，通过与臭氧的深度氧化，去除cod。达到高效快速的完成污水厂生物处理出水的深度处理，进一步对水中污染物进行去除，并能够满足更高要求的水质标准，达标排放。
[0115]
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。