一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理装置和工艺制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理装置和工艺，厌氧生物处理‑氨氮离子交换/再生‑好氧深度脱碳‑磷酸根(PO

【技术实现步骤摘要】
一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理装置和工艺
本专利技术属于环境保护与污水处理
，涉及一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理装置和工艺。
技术介绍
污水蕴含不可小觑的资源化潜力，如含量可观的有机物、氮磷及金属元素等。然而，以活性污泥法为代表的传统污水处理工艺虽然可以有效去除污染物，却忽视了污水中的物质回收与资源循环。传统污水处理工艺以曝气供氧的方式转化有机污染物为CO2，将还原态的有机氮和氨氮(NH4+-N)氧化为硝酸根(NO3-)，再利用缺氧反硝化转化为氮气(N2)，通过能量、物质密集投入的方式去除氮磷污染物。整体工艺过程采用以能量和物质超额投入为基础的污染物去除模式，产生了大量的温室气体和剩余污泥。这种高能耗、高占地、高碳足迹的污水处理模式，与当今全球能源危机及气候变化背景下的可持续发展理念不相符，逐渐成为制约污水处理行业向循环经济、清洁生产和节能降耗发展的主要瓶颈。污水资源化一直是城镇污水处理面临的重大挑战。近年来，针对活性污泥工艺末端产物的资源化技术得到不断发展。膜技术的研发实现了二级出水的高品质回用，新加坡开发了基于“双膜法”的Newater工艺，实现了城镇污水饮用水级别的高品质回用。针对剩余污泥，大量的研究集中在提高厌氧消化效率以实现能源最大化回收利用，包括热水解、碱处理、超声波处理、臭氧预处理、剩余污泥与餐厨垃圾高效共发酵等。针对营养元素，现有技术主要通过吹脱或化学沉淀法实现剩余污泥厌氧消化液中的氮、磷元素回收。然而，现行的污水资源化技术大多只是关注活性污泥工艺末端产物(二级出水、剩余污泥、厌氧消化液)的局部回收，并没有从可持续理念的角度对污水处理工艺本身进行系统改造，也没有解决微生物好氧代谢所导致的碳源损失和化学沉淀法中氮磷比例失衡的问题，虽然能实现一定程度的污水资源化，但距离污水全面资源化还有一定的差距。目前，国内外专家学者均在探索污水全面资源化的最佳途径。根据污水资源化的特征，主要包括以下几种分类：(1)关注高品质水的资源化回用，甚至追求达到饮用标准的极限水质，代表技术是新加坡的Newater工艺。该工艺在传统好氧活性污泥基础上耦合膜技术，利用“微滤-反渗透”双膜法，成功实现了饮用水级别的高品质水回用。然而该技术路线以水回用为首要目标，高能耗的同时放弃了氮磷元素的回用，没有改变传统污水处理模式在追求全面资源化的局限。(2)基于厌氧氨氧化实现污水处理工艺节能降耗，代表技术为A段生物吸附+主流厌氧氨氧化工艺。该工艺通过提高污泥产量和自养主流厌氧氨氧化脱氮，实现污泥厌氧产能和降低能耗，有效改善污水处理厂高能耗的现状，甚至实现能量正产出。然而，该工艺缺少氮元素回收利用，与传统硝化/反硝化过程并无区别。(3)关注污水碳源有机质能的利用，代表技术为厌氧膜生物反应器(AnMBR)。该工艺将厌氧技术与膜技术结合，可以直接利用污水中的碳源实现厌氧产能，然而产甲烷量有限，没有脱氮除磷功能。(4)关注污水氮磷元素利用，代表技术为藻类养殖。藻类通过光合作用，吸收污水中的氮磷元素，收获后的藻类用作饲料或生物质燃料加工。该技术占地面积大(是传统活性污泥法占地50倍以上)，且无法满足常规排放标准。中国专利CN110981077A公开了一种基于侧流短程硝化-厌氧氨氧化工艺的NH4+-N高效去除系统及方法。所述的处理系统包括，包括氨氮离子交换单元、升温再生单元和再生液脱氮模块，所述的氨氮离子交换单元包括装填有氨氮离子交换剂的氨氮离子交换柱，所述的升温再生单元包括依次连接的再生液储备箱和再生液进水泵，所述的再生液储备箱通过再生液进水泵连接氨氮离子交换柱的再生液入口，再生液在再生液储备箱中通过污水源热泵进行加热，所述的再生液储备箱还连接氨氮离子交换单元并回收从氨氮离子交换柱流出的再生液，所述的再生液脱氮模块连接升温再生单元的再生液储备箱。该专利技术采用盐溶液再生吸附材料，将NH4+-N浓缩至再生液并通过侧流短程硝化-厌氧氨氧化的方式实现了再生液的循环使用，但短程硝化-厌氧氨氧化会将再生液中的NH4+-N还原为N2，无法实现氮回收。中国专利CN107417047A公开了一种完全脱氮同步回收磷的装置和方法。所述装置包括，城市污水原水箱、内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化反应器、中间水箱Ⅰ、结晶磷回收反应器、加药箱、硝化反应器、中间水箱Ⅱ。所述方法是城市污水先进入内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化反应器，微生物摄取原水中的有机物转化为聚磷化合物并释放大量的磷；然后，污水进入结晶磷回收反应器，实现磷的回收；接着，污水进入硝化反应器中，发生硝化反应；最后，污水再次内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化反应器中，同步发生内源短程反硝化、厌氧氨氧化和反硝化除磷反应。此方法可以实现完全脱氮以及磷的回收，不仅经济高效地处理了污水，而且充分回收了资源。该专利技术在运行上实现了磷的回收，但短程硝化-厌氧氨氧化会将再生液中的NH4+-N还原为N2，无法实现氮回收，且其他微量元素也未能实现回收。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了提供一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理装置和工艺，不仅可以解决高排放标准下污染物的稳定达标问题，还能有效节省升级改造用地，更能实现城镇污水低污染物浓度下的氮磷和其他元素资源的富集回收。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一方面，本专利技术提出了一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理装置，包括：主流污水处理系统：包括沿污水处理方向通过主流污水管路依次连接的厌氧生物反应器、氨氮离子交换单元、好氧生物反应器和磷离子交换柱；氮回收侧流系统：包括通过管路依次连接氨氮离子交换单元侧部的镁回收沉淀池、第一钙回收沉淀池、生物硝化反应器和第一再生液储备箱，所述第一再生液储备箱还返回连接氨氮离子交换单元；磷回收侧流系统：包括通过管路依次连接氨氮离子交换单元侧部的第二钙回收沉淀池、磷离子交换柱和第二再生液储备箱，所述第二再生液储备箱还返回连接氨氮离子交换单元。进一步的，所述的氨氮离子交换单元包括并排设置的第一氨氮离子交换柱和第二氨氮离子交换柱，其中，第一氨氮离子交换柱接入所述氮回收侧流系统中，第二氨氮离子交换柱接入所述磷回收侧流系统中。进一步的，第一再生液储备箱还连接污水源热泵，并利用其进行加热，加热温度优选为15-50℃。进一步的，生物硝化反应器还装有第一曝气泵；好氧生物反应器还装有第二曝气泵。进一步的，沿氮回收侧流系统内的流动方向，所述的第一再生液储备箱后还依次连接电渗析模块和蒸发结晶模块，且所述电渗析模块和蒸发结晶模块还分别返回连接所述氨氮离子交换单元。更进一步的，电渗析模块包括依次连接的电渗析进水阀门、电渗析反应器和电渗析淡水回流阀门；蒸发结晶模块则包括依次连接的蒸发结晶进水阀门、蒸发结晶装置和冷凝水回流阀门。电渗析淡水回流阀门和冷凝水回流阀门均通过管道返回连接氨氮离子交换单元。进一步的，所述的镁回收沉淀池、第一钙回收沉淀池上分别装有镁回收加药器和第一钙回收加药器，所述的第二钙回收沉淀池上装有第二钙回收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理装置，其特征在于，包括：/n主流污水处理系统：包括沿污水处理方向通过主流污水管路依次连接的厌氧生物反应器、氨氮离子交换单元、好氧生物反应器和磷离子交换柱；/n氮回收侧流系统：包括通过管路依次连接氨氮离子交换单元侧部的镁回收沉淀池、第一钙回收沉淀池、生物硝化反应器和第一再生液储备箱，所述第一再生液储备箱还返回连接氨氮离子交换单元；/n磷回收侧流系统：包括通过管路依次连接氨氮离子交换单元侧部的第二钙回收沉淀池、磷离子交换柱和第二再生液储备箱，所述第二再生液储备箱还返回连接氨氮离子交换单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理装置，其特征在于，包括：
主流污水处理系统：包括沿污水处理方向通过主流污水管路依次连接的厌氧生物反应器、氨氮离子交换单元、好氧生物反应器和磷离子交换柱；
氮回收侧流系统：包括通过管路依次连接氨氮离子交换单元侧部的镁回收沉淀池、第一钙回收沉淀池、生物硝化反应器和第一再生液储备箱，所述第一再生液储备箱还返回连接氨氮离子交换单元；
磷回收侧流系统：包括通过管路依次连接氨氮离子交换单元侧部的第二钙回收沉淀池、磷离子交换柱和第二再生液储备箱，所述第二再生液储备箱还返回连接氨氮离子交换单元。


2.根据权利要求1所述的一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理装置，其特征在于，所述的氨氮离子交换单元包括并排设置的第一氨氮离子交换柱和第二氨氮离子交换柱，其中，第一氨氮离子交换柱接入所述氮回收侧流系统中，第二氨氮离子交换柱接入所述磷回收侧流系统中。


3.根据权利要求1所述的一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理装置，其特征在于，沿氮回收侧流系统内的流动方向，所述的第一再生液储备箱后还依次连接电渗析模块和蒸发结晶模块，且所述电渗析模块和蒸发结晶模块还分别返回连接所述氨氮离子交换单元。


4.根据权利要求1所述的一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理装置，其特征在于，所述的镁回收沉淀池、第一钙回收沉淀池上分别装有镁回收加药器和第一钙回收加药器，所述的第二钙回收沉淀池上装有第二钙回收加药器，所述的第二再生液储备箱还分别连接pH调节箱和Mg(OH)2加药箱。


5.一种同步高效污染物去除及全面资源化回收的污水处理工艺，其采用如权利要求1-4任一所述的污水处理装置实施，其特征在于，该污水处理工艺包括以下步骤：
(1)待处理污水送入厌氧生物反应器中，进行厌氧生物降解处理，处理后的污水先送入由第一氨氮离子交换柱和第二氨氮离子交换柱并排组成的氨氮离子交换单元中除去氨氮，再进入好氧生物反应器中深度脱碳，最后在磷离子交换柱中除磷后，即排出；
(2)对氨氮离子交换单元进行再生的再生液被分为两股，其中一股为从第一再生液储备箱送入的再生液I，另一股为从第二再生液储备箱送入的再生液II，其中，再生液I对第一氨氮离子交换柱进行再...

【专利技术属性】
技术研发人员：周振，王凯冲，余司颀，覃阳洁，袁瑶，肖凯琦，安莹，左艺，张茂楠，赵晓丹，夏庆，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31