基于硫循环实现物质和能量回收的污水处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于硫循环实现物质能量回收的污水处理系统及方法，系统包括：厌氧膜生物反应器、氮磷回收池、曝气生物滤池、反硝化滤池、沉淀池、水解酸化池、加药罐、加药计量泵、第一布气管道、第二布气管道、沼气储气罐、曝气盘、第一沼气风机、第二沼气风机、曝气风机、化学脱硫及干燥装置和回用沼气储气罐。将厌氧膜生物反应器与生物膜技术相结合，能够截留减少剩余污泥，在系统内形成硫的循环利用，利用沼气中硫化氢为后续脱氮提供电子供体，有利于减少硫酸盐的产生且能缓解反硝化滤池运行中的堵塞；厌氧膜生物反应器能有效从污水中回收能量，提高能量自给率的同时，降低成本；以结晶方式的沉淀更易于分离回收利用，提高物质回收效率。

【技术实现步骤摘要】
基于硫循环实现物质和能量回收的污水处理系统及方法
本专利技术涉及污水处理领域，具体尤其涉及一种基于硫循环实现物质和能量回收的污水处理系统及方法。
技术介绍
生活污水中含有大量的有机质、氮、磷等营养物质，且其水量较为稳定，易于收集处理，实现对其中物质及能量的回收利用，不仅可带来经济效益，降低污水处理成本，对于可持续发展也具有重要意义。厌氧生物处理技术可在微生物作用下，利用污水中的有机质产生生物沼气，实现能量回收利用。然而生活污水所含有机质浓度有限，利用传统厌氧生物处理技术的处理效果不佳，沼气产量较低。将厌氧处理与膜分离相结合的厌氧膜生物(厌氧MBR)技术，能够保证较高厌氧污泥浓度，增加污泥停留时间，提高甲烷及沼气产率，并且采用膜进行固液分离，分离更为高效。厌氧MBR技术已成功运用于高有机质废水的处理中，并逐渐被用于生活污水处理，该技术虽然能够有效去除水中COD，但对于氮、磷基本无去除效果，需对厌氧MBR反应器出水进一步处理。如中国专利技术专利CN110563266A公布了一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺，为达到脱氮除磷的目的，将厌氧MBR出水通入厌氧氨氧化反应池和好氧MBR反应池，以氨为电子供体、亚硝酸盐为电子受体，在厌氧氨氧化菌作用下产生氮气以降低TN含量，然而厌氧氨氧化菌对生存环境条件要求苛刻，且要保证足够的亚硝酸盐供给，对工艺设备及运行维护要求较高。此外，有机磷经厌氧MBR反应池处理后大部分转化为无机磷，在好氧MBR池中进行微生物好氧吸磷，以提高总磷去除率，但磷只是暂时储存至好氧菌体内，并未从系统内去除或回收利用，还需对污泥进行再处理，又增加了运行成本。而另一中国专利技术专利CN108609807A公布了一种以厌氧技术为核心的城市污水处理工艺，采用微曝气及投加絮凝剂的形式对污水进行生物化学絮凝处理之后，再利用厌氧MBR及厌氧氨氧化反应器进行处理。但生物化学絮凝单元进一步降低了污水中的有机质含量，不利于后续厌氧MBR的处理，影响能量回收效率，而投加絮凝剂虽可去除水中总磷，但也会产生大量的污泥待处理。此外，如上所述，用于脱氮的厌氧氨氧化单元对工艺设备及运行维护要求较高。综上所述，目前可进行物质和能量回收的污水处理工艺存在氮磷处理效果不佳，磷回收不完全，运行维护难度大导致运行成本增加，以及污泥产量大导致处理成本增加等问题。
技术实现思路
基于现有技术所存在的问题，本专利技术的目的是提供一种基于硫循环实现物质和能量回收的污水处理系统及方法，能解决现有能进行物质和能量回收的工艺存在氮磷处理效果不佳，磷回收不完全，运行维护难度大导致运行成本增加，以及污泥产量大导致处理成本增加等问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术实施方式提供一种基于硫循环实现物质能量回收的污水处理系统，包括：厌氧膜生物反应器、氮磷回收池、曝气生物滤池、反硝化滤池、沉淀池、水解酸化池、加药罐、加药计量泵、第一布气管道、第二布气管道、沼气储气罐、曝气盘、第一沼气风机、第二沼气风机、曝气风机、化学脱硫及干燥装置和回用沼气储气罐；其中，所述厌氧膜生物反应器分别设有进水管、污水出水管、沼气出口和排泥口，所述厌氧膜生物反应器与所述氮磷回收池和曝气生物滤池、反硝化滤池和沉淀池顺次连接；所述氮磷回收池底部设有结晶沉淀磷回收口；所述加药罐经设有加药计量泵的管路与所述氮磷回收池连接；所述第一布气管道设在所述曝气生物滤池内底部，该第一布气管道与所述曝气生物滤池外部设置的曝气风机连接；所述第二布气管道设在所述反硝化滤池内底部；所述厌氧膜生物反应器的沼气出口经管路与所述沼气储气罐连接，所述沼气储气罐的出气管路经设有第一沼气风机的第一管路与所述厌氧膜生物反应器内底部设置的曝气盘连接；所述沼气储气罐的出气管路经设有第二沼气风机的第二管路与所述第二布气管道连接；所述反硝化滤池的顶端设有回用沼气出口，该回用沼气出口经管路依次与所述化学脱硫及干燥装置和回用沼气储气罐连接；所述反硝化滤池的末端出水口经回流管路回连至所述厌氧膜生物反应器的进水管；所述沉淀池设有出水口和剩余污泥出口；所述水解酸化池分别设有第一进泥口、第二进泥口、水解酸化液回流口和污泥外排口，所述第一进泥口经管路与所述厌氧膜生物反应器的排泥口连接，所述第二进泥口经管路与所述沉淀池的剩余污泥出口连接，所述水解酸化液回流口经管路与所述厌氧膜生物反应器的进水口连接。本专利技术实施方式还提供一种基于硫循环实现物质能量回收的污水处理方法，采用本专利技术所述的实现物质能量回收的污水处理系统，包括以下步骤：经预处理去除杂质的污水进入所述污水处理系统的厌氧膜生物反应器进行厌氧反应，将所述厌氧膜生物反应器产生的沼气收集至所述沼气储气罐；所述厌氧膜生物反应器处理后的污水流入所述氮磷回收池，通过加药罐和加药计量泵投加含镁沉淀剂，使污水中磷酸盐及氨氮共同形成结晶以磷酸铵镁形式析出沉淀，通过所述氮磷回收池底部的结晶沉淀磷回收口进行回收；所述氮磷回收池的出水依次进入所述曝气生物滤池和反硝化滤池进行深度处理；所述沼气储气罐输出的沼气作为给所述反硝化滤池内的脱氮过程提供电子供体的曝气气体，不再投加有机碳源；所述反硝化滤池的含有硫酸盐的出水部分回流至所述厌氧膜生物反应器中，其余反硝化滤池出水全部进入所述沉淀池，经分离后排放；所述厌氧膜生物反应器和沉淀池排出的污泥均进入所述水解酸化池进行处理，水解酸化液回流至所述厌氧膜生物反应器的进水端；所述反硝化滤池中脱除硫化氢的沼气经所述化学脱硫及干燥装置净化后储存至所述回用沼气储气罐，能用于发电及产热来回收能量。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的基于硫循环实现物质和能量回收的污水处理系统及方法，其有益效果为：通过设置有机连接的厌氧膜生物反应器、氮磷回收池、曝气生物滤池、反硝化滤池、沉淀池、水解酸化池、药罐、加药计量泵、第一布气管道、第二布气管道、沼气储气罐、曝气盘、第一沼气风机、第二沼气风机、曝气风机、化学脱硫及干燥装置和回用沼气储气罐，形成一种能进行能量和物质回收的污水处理系统。其中，厌氧膜生物反应器能有效从污水中回收能量，将剩余污泥及厌氧膜反应器排泥集中收集进行处理，并回流至进水中以补充其有机质浓度，有利于污水污泥的资源化利用，提高能量自给率，降低成本；经膜分离过滤后的污水中杂质较少，以结晶方式形成的沉淀更易于分离和回收利用，提高物质回收效率；将厌氧膜生物反应器与生物膜技术结合使用，能够有效截留污泥，减少剩余污泥产量；同时在系统内形成硫的循环利用，利用沼气中硫化氢为后续脱氮提供电子供体，不仅有利于减少硫酸盐的产生且能够缓解反硝化滤池运行中的堵塞问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硫循环实现物质能量回收的污水处理系统，其特征在于，包括：/n厌氧膜生物反应器、氮磷回收池、曝气生物滤池、反硝化滤池、沉淀池、水解酸化池、加药罐、加药计量泵、第一布气装置、第二布气装置、沼气储气罐、曝气盘、第一沼气风机、第二沼气风机、曝气风机、化学脱硫及干燥装置和回用沼气储气罐；其中，/n所述厌氧膜生物反应器分别设有进水管、污水出水管、沼气出口和排泥口，所述厌氧膜生物反应器的污水出水管与所述氮磷回收池和曝气生物滤池、反硝化滤池和沉淀池顺次连接；/n所述氮磷回收池底部设有结晶沉淀磷回收口；/n所述加药罐经设有加药计量泵的管路与所述氮磷回收池连接；/n所述第一布气装置的第一布气管道设在所述曝气生物滤池内底部，该第一布气管道与所述曝气生物滤池外部设置的曝气风机连接；/n所述第二布气装置的第二布气管道设在所述反硝化滤池内底部；/n所述厌氧膜生物反应器的沼气出口经管路与所述沼气储气罐连接，所述沼气储气罐的出气管路经设有第一沼气风机的第一管路与所述厌氧膜生物反应器内底部设置的曝气盘连接；所述沼气储气罐的出气管路经设有第二沼气风机的第二管路与所述第二布气管道连接；/n所述反硝化滤池的顶端设有回用沼气出口，该回用沼气出口经管路依次与所述化学脱硫及干燥装置和回用沼气储气罐连接；/n所述反硝化滤池的末端出水口经回流管路回连至所述厌氧膜生物反应器的进水管；/n所述沉淀池设有出水口和剩余污泥出口；/n所述水解酸化池分别设有第一进泥口、第二进泥口、水解酸化液回流口和污泥外排口，所述第一进泥口经管路与所述厌氧膜生物反应器的排泥口连接，所述第二进泥口经管路与所述沉淀池的剩余污泥出口连接，所述水解酸化液回流口经管路与所述厌氧膜生物反应器的进水口连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于硫循环实现物质能量回收的污水处理系统，其特征在于，包括：
厌氧膜生物反应器、氮磷回收池、曝气生物滤池、反硝化滤池、沉淀池、水解酸化池、加药罐、加药计量泵、第一布气装置、第二布气装置、沼气储气罐、曝气盘、第一沼气风机、第二沼气风机、曝气风机、化学脱硫及干燥装置和回用沼气储气罐；其中，
所述厌氧膜生物反应器分别设有进水管、污水出水管、沼气出口和排泥口，所述厌氧膜生物反应器的污水出水管与所述氮磷回收池和曝气生物滤池、反硝化滤池和沉淀池顺次连接；
所述氮磷回收池底部设有结晶沉淀磷回收口；
所述加药罐经设有加药计量泵的管路与所述氮磷回收池连接；
所述第一布气装置的第一布气管道设在所述曝气生物滤池内底部，该第一布气管道与所述曝气生物滤池外部设置的曝气风机连接；
所述第二布气装置的第二布气管道设在所述反硝化滤池内底部；
所述厌氧膜生物反应器的沼气出口经管路与所述沼气储气罐连接，所述沼气储气罐的出气管路经设有第一沼气风机的第一管路与所述厌氧膜生物反应器内底部设置的曝气盘连接；所述沼气储气罐的出气管路经设有第二沼气风机的第二管路与所述第二布气管道连接；
所述反硝化滤池的顶端设有回用沼气出口，该回用沼气出口经管路依次与所述化学脱硫及干燥装置和回用沼气储气罐连接；
所述反硝化滤池的末端出水口经回流管路回连至所述厌氧膜生物反应器的进水管；
所述沉淀池设有出水口和剩余污泥出口；
所述水解酸化池分别设有第一进泥口、第二进泥口、水解酸化液回流口和污泥外排口，所述第一进泥口经管路与所述厌氧膜生物反应器的排泥口连接，所述第二进泥口经管路与所述沉淀池的剩余污泥出口连接，所述水解酸化液回流口经管路与所述厌氧膜生物反应器的进水口连接。


2.根据权利要求1所述的基于硫循环实现物质能量回收的污水处理系统，其特征在于，所述厌氧膜生物反应器内上部设置过滤膜组件，所述过滤膜组件通过产水泵连接所述厌氧膜生物反应器的污水出水管；
所述沼气出口处于所述厌氧膜生物反应器的顶部。


3.根据权利要求1或2所述的基于硫循环实现物质能量回收的污水处理系统，其特征在于，所述反硝化滤池采用升流式，该反硝化滤池内设有由单质硫和石灰石组成的填料，所述单质硫与石灰石的体积比为1:1。


4.根据权利要求1或2所述的基于硫循环实现物质能量回收的污水处理系统，其特征在于，所述加药罐内设有含镁沉淀剂。


5.根据权利要求1或2所述的基于硫循环实现物质能量回收的污水处理系统，其特征在于，还包括：第一在线监测装置，与所述氮磷回收池连接，能监测所述氮磷回收池的进、出水总磷及氨氮浓度；
第二在线监测装置，与所述反硝化滤池连接，能监测所述反硝化滤池的进水溶解氧及出水总氮、硫酸盐浓度。


6.一种基于硫循...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永杰，关春雨，门云涛，杜蓉，张宝林，
申请(专利权)人：北控水务中国投资有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11