公布日：2024.04.26
申請日：2024.03.04
分類號：C02F3/30(2023.01)I;B01J20/26(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I
摘要
本申請涉及污水處理領域，具體公開了一種節能降耗低碳的污水生化處理工藝。一種節能降耗低碳的污水生化處理工藝，包括以下具體步驟：將污水依次進行厭氧區、主好氧區、消氧區、主缺氧區、后好氧區、二沉池處理，形成出水和污泥；在厭氧處理之前，將20-30%的所述污水進行預缺氧處理，形成預缺氧處理，所述預缺氧出水輸送至厭氧區處理，形成厭氧區出水，10-20%的所述厭氧區出水輸送至消氧區處理，80-90%的厭氧區出水輸送至主好氧區處理。本申請使用的污水生化處理工藝具有較好的生化處理效率，代替了傳統的內回流工序，減少了內回流帶來的能量消耗，也降低的外部碳源的供給。
權利要求書
1.一種節能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，包括以下具體步驟：將污水依次進行厭氧區、主好氧區、消氧區、主缺氧區、后好氧區、二沉池處理，形成出水和污泥；在厭氧處理之前，將20-30%的所述污水進行預缺氧處理，形成預缺氧處理，所述預缺氧出水輸送至厭氧區處理，形成厭氧區出水，10-20%的所述厭氧區出水輸送至消氧區處理，80-90%的厭氧區出水輸送至主好氧區處理。
2.根據權利要求1所述的節能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述污泥分為回流污泥和廢棄污泥，20-30%的所述回流污泥輸送至消氧區處理，70-80%的所述回流污泥輸送至預缺氧區處理。
3.根據權利要求1所述的節能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述預缺氧區水力停留時間為0.5-1.5h，所述厭氧區水力停留時間為1-1.5h，所述消氧區水力停留時間為0.5-1h，所述后好氧區水力停留時間為0.5-1h。
4.根據權利要求1所述的節能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述預缺氧區和消氧區的水力流態為完全混合式，所述厭氧區水力流態為循環往復式，所述主好氧區、主缺氧區和后好氧區的水力流態為推流式。
5.根據權利要求1所述的節能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述主好氧和厭氧區均添加有生物吸附材料，所述生物吸附材料包括以下重量份的原料：聚氨酯泡沫20-40份，沸石5-8份，介孔二氧化硅3-5份，硅膠粘結劑8-12份。
6.根據權利要求5所述的節能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述沸石預先經過稀土改性，所述改性方法包括以下具體步驟：調節稀土溶液至堿性，然后加入沸石浸漬，洗滌干燥，在450-500℃下焙燒，冷卻，制得稀土改性沸石。
7.根據權利要求5所述的節能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述聚氨酯泡沫中復合有木質素。
8.根據權利要求7所述的節能降耗低碳的污水生化處理工藝，其特征在于，所述木質素復合聚氨酯泡沫方法，包括以下具體步驟：預先將催化劑、穩定劑、發泡劑與多元醇混合，形成多元醇混合液，將木質素溶解后多元醇混合液混合，然后加入異氰酸酯混合均勻，發泡后進行脫模，形成聚氨酯泡沫。
發明內容
為了改善現有污水處理工藝的不足，同時滿足污水處理廠高出水標準要求，本申請提供一種節能降耗低碳的污水生化處理工藝。
本申請提供的一種節能降耗低碳的污水生化處理工藝，采用如下的技術方案：一種節能降耗低碳的污水生化處理工藝，包括以下具體步驟：將污水依次進行厭氧區、主好氧區、消氧區、主缺氧區、后好氧區、二沉池處理，形成出水和污泥；在厭氧處理之前，將20-30％的所述污水進行預缺氧處理，形成預缺氧處理，所述預缺氧出水輸送至厭氧區處理，形成厭氧區出水，10-20％的所述厭氧區出水輸送至消氧區處理，80-90％的厭氧區出水輸送至主好氧區處理。
通過采用上述技術方案，主好氧區的主要功能為生物合成、有機物去除、硝化反應和好氧吸磷，主缺氧區主要功能是反硝化脫氮。本申請污水的生化處理采用無內回流的好氧-消氧-缺氧工序代替傳統的內回流的缺氧-好氧工序，將廢水在主好氧區完成有機氮氨化、氨氮硝化生化反應過程，經過消氧區降低廢水中的溶解氧含量，消除溶解氧含量對后續主缺氧區反硝化脫氮效果的不利影響，然后再進入主缺氧區進行反硝化脫氮。本申請使用了順位、流暢的脫氮工序，代替了內回流工序，減少傳統工藝內回流的能量消耗，也減少了內回流擠占生化處理空間，進而影響脫氮效果的現象，提高了污水生化處理效率，節約了能源。
并且本申請將前段厭氧區的部分出水補充到消氧區，將厭氧區處理后的廢水中未完全降解的有機物殘留輸送至消氧區，為消氧區以及主缺氧區提供內部碳源，減少外部碳源的供給，提高內部碳源的利用率。
同時，將部分污水先輸送至預缺氧區，能夠預先去除少量廢水中溶解氧含量和硝態氮，為后續厭氧處理提供良好的pH條件和缺氧環境，促進有機物的分解和溶解，提高厭氧區的處理效率，保障厭氧區生物釋磷環境。
優選的，所述污泥分為回流污泥和廢棄污泥，20-30％的所述回流污泥輸送至消氧區處理，70-80％的所述回流污泥輸送至預缺氧區處理。
通過采用上述技術方案，二沉池產生的活性污泥可以作為回流污泥，然后將回流污泥分別輸送至消氧區和預缺氧區，充分挖掘和利用回流污泥中的外部碳源，減少對外部碳源的依賴，減少外部碳源的消耗。將二沉池產生的不溶性物質和重金屬作為廢棄污泥，進入后續污泥處理工序。
優選的，所述預缺氧區水力停留時間為0.5-1.5h，所述厭氧區水力停留時間為1-1.5h，所述消氧區水力停留時間為0.5-1h，所述后好氧區水力停留時間為0.5-1h。
通過采用上述技術方案，調控各工序水力停留時間不同，能夠促使污水在各個階段進行特定的微生物反應，對污水中的有機物、氮磷等污染物進行高效的去除，提高污水生化處理效率。其中厭氧區水力時間較長主要是為了充分去除污水中的有機物和有機氮，厭氧釋磷，保障生物除磷效果。
優選的，所述預缺氧區和消氧區的水力流態為完全混合式，所述厭氧區水力流態為循環往復式，所述主好氧區、主缺氧區和后好氧區的水力流態為推流式。
通過采用上述技術方案，在污水生化處理的不同階段設有不同的水力流態，能夠優化污水與微生物、氧氣、懸浮有機物的接觸和傳質效果，進而提高污水的生化處理效率。推流式水力流態有利于增加氧氣的傳質效率，提高好氧區的氧化效果。循環往復式水力流態有利于形成厭氧區內的微小氣泡，也能夠增加微生物與有機物的接觸面積，促進厭氧微生物降解有機物，提高厭氧微生物的降解效率。完全混合式水力流態能夠促使廢水和微生物均勻混合，提高預缺氧區和消氧區的溶解氧的消除效果。
優選的，所述主好氧和厭氧區均添加有生物吸附材料，所述生物吸附材料包括以下重量份的原料：聚氨酯泡沫20-40份，沸石5-8份，介孔二氧化硅3-5份，硅膠粘結劑8-12份。
通過采用上述技術方案，聚氨酯泡沫具有大量的孔隙結構和高比表面積，能夠提供更多的氧氣傳遞通道，在好氧區增加氧氣的供應，促進微生物的好氧降解活性，提高廢水在好氧區的有機物去除效率。同時聚氨酯泡沫能夠為微生物提供附著表面，有利于厭氧微生物的生長和降解有機物，改善厭氧區的降解效率。沸石和介孔二氧化硅均具有多孔結構，能夠有利于氧氣的傳遞，促進主好氧區更好的有機物去除、硝化反應和好氧吸磷反應，提高廢水中有機物去除的效率。同時介孔二氧化硅的孔道和高比表面積有利于微生物的固定，能夠吸附和聚集更多的微生物群落，保障厭氧區生物釋磷環境，維持微生物活性和穩定性，促進有機物的降解，提高廢水處理效率。
硅膠粘結劑具有較高的耐高溫、耐沖擊和耐候性能，能夠將沸石、介孔二氧化硅負載在聚氨酯泡沫中，可以增加聚氨酯泡沫的粗糙度和強度，進而提高聚氨酯泡沫的吸附性能和穩定性能。
優選的，所述沸石預先經過稀土改性，所述改性方法包括以下具體步驟：調節稀土溶液至堿性，然后加入沸石浸漬，洗滌干燥，在450-500℃下焙燒，冷卻，制得稀土改性沸石。
通過采用上述技術方案，利用稀土元素對沸石進行改性，與沸石進行離子交換，經過干燥、焙燒后，稀土離子能夠進入沸石晶體內部，與沸石發生相互作用，形成絡合物，增強沸石骨架結構的穩定性，提高沸石的吸附性能。
優選的，所述聚氨酯泡沫中復合有木質素。
通過采用上述技術方案，在聚氨酯泡沫中添加有木質素，能夠增強聚氨酯泡沫的網狀效果，擴大聚氨酯泡沫的孔徑和開孔率。同時木質素分子上酚醛基和醇羥基等活性能團能夠與聚氨酯分子發生交聯，進而提高聚氨酯泡沫的拉伸強度和斷裂伸長率，延長生物吸附材料的使用壽命。
優選的，所述木質素復合聚氨酯泡沫方法，包括以下具體步驟：預先將催化劑、穩定劑、發泡劑與多元醇混合，形成多元醇混合液，將木質素溶解后多元醇混合液混合，然后加入異氰酸酯混合均勻，發泡后進行脫模，形成聚氨酯泡沫。
綜上所述，本申請具有以下有益效果：1、由于本申請采用無內回流的好氧-消氧-缺氧工序代替傳統的內回流的缺氧-好氧工序，能夠減少內回流的消耗，提高了污水生化處理效率。同時，將厭氧區的出水補充到消氧區，為消氧區以及主缺氧區提供內部碳源，進而減少外部碳源的供應，提高內部碳源的循環使用效率。
2、本申請中采用在主好氧區和厭氧區添加有生物吸附材料，利用聚氨酯泡沫、沸石和介孔二氧化硅大量的孔隙結構，能夠提供更多的氧氣傳遞通道，提高好氧區微生物好氧降解活性，提高好氧區的有機物去除效率。同時利用聚氨酯泡沫、介孔二氧化硅的高比表面積，為微生物提供附著表面，有利于厭氧微生物的生長和降解有機物，改善厭氧區的降解效率。
（發明人：朱明珠;夏文林;王阿華;王峰;吳昊;蔣靚;姜春杰;朱亮）
