一种实现资源回收和负碳排放的废水处理系统及相关方法技术方案

本发明专利技术提供了一种实现资源回收和负碳排放的废水处理系统及相关方法。该处理系统包括顺次相连的热能回收模块、预处理除杂模块、污水厌氧消化模块、深度脱氮模块、深度处理模块、污泥减量消化模块和沼气净化模块；其中，热能回收模块用于回收污水和热水解污泥中的热能；预处理除杂模块用于去除大型悬浮固体物质并调节污水pH；污水厌氧消化模块用于对污水进行碳磷回收；深度脱氮模块用于脱除污水中残存氮元素；深度处理模块用于进一步去除水体中难降解污染物后达到回用标准；污泥减量消化模块用于对污泥减量、产沼及资源化处理；沼气净化模块用于对沼气进行干化、储存、发电以及硫回收，满足了污水处理厂用电需求的同时实现了污水处理厂的产能作用。处理厂的产能作用。处理厂的产能作用。

【技术实现步骤摘要】
一种实现资源回收和负碳排放的废水处理系统及相关方法


[0001]本专利技术涉及废水处理
，具体涉及一种实现资源回收和负碳排放的废水处理系统及相关方法。

技术介绍

[0002][0003]污水中本身蕴含了巨大的化学能，其中预估可以提取出来的能量达到了28％，而大部分污水处理厂运行过程中消耗的能量通常不到可提取能量的50％，说明实现污水厂的能量中性甚至是能量输出是完全可行的。同时，现阶段多数污水厂依然利用传统处理工艺进行脱氮处理，其具有高能耗的缺点外，还需要额外投加乙酸盐、葡萄糖等药剂来满足处理需求，并且由于剩余污泥产量高而增加了后续处理的难度。而现阶段推行的一体式厌氧氨氧化工艺在主流运行中由于依然存在诸多技术瓶颈，出水水质存在波动并且难以调控，常常会造成剩余氨氮浓度过高或硝酸盐积累的情况。
[0004]现阶段的污水处理厂多以高能耗为代价去除水体中的污染物，由于传统污水处理工艺中的生物除磷过程与生物脱氮过程对于氧气的需求相矛盾，且诸如厌氧氨氧化等新型工艺不具备除磷的功能，因此，大多数污水厂采用投加除磷药剂的方式进行化学除磷，这不仅提高了运行成本，也有悖于“磷危机”的资源危机意识，更与“资源回收”的趋势背道而驰。
[0005]此外，现阶段污水厂的控制方法多是基于各功能单元污染物指标的人工判断，主观性较强且缺乏前瞻性，往往是出水水质出现波动后才进行控制，并且过分依赖于从业人员的相关经验。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种实现资源回收和负碳排放的废水处理系统及相关方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]本专利技术第一方面提供一种实现资源回收和负碳排放的废水处理系统，该处理系统包括顺次相连的热能回收模块、预处理除杂模块、污水厌氧消化模块、深度脱氮模块、深度处理模块、污泥减量消化模块和沼气净化模块；其中，所述热能回收模块用于回收污水中的热能并降低进水温度，以及对经污泥热水解后的高温污泥回收热能并降温；所述预处理除杂模块用于先去除污水中的大型悬浮固体物质，再去除污水中相对密度大于1.5且粒径为0.2mm以上的颗粒物质，同时调节污水pH至6～9；所述污水厌氧消化模块用于对污水进行产沼并去除COD，再除磷并回收生产磷酸铵镁；所述深度脱氮模块用于对污水中残存的氨氮、亚硝态氮以及硝态氮进行去除；所述深度处理模块用于去除污水中大部分悬浮物、污泥及部分难降解有机颗粒物，去除污水中残余的难降解有机物以及致病菌，去除污水中残留磷酸盐，并进一步去除水体中微粒后达到回用标准；所述污泥减量消化模块用于对污泥进行浓缩处理、热水解处理和厌氧消化处理，对出料进行脱水处理；所述沼气净化模块用于收集
沼气，并使沼气依次进行湿法脱硫和干法脱硫，之后对经过处理的沼气进行干化、储存。
[0009]进一步的，所述污水厌氧消化模块包括依次相连的第一厌氧消化单元、氮磷回收单元和第一沉淀池；所述第一厌氧消化单元用于对经过预处理除杂模块的污水进行产沼并去除COD，产生的沼气进入所述沼气净化模块；其中，所述厌氧消化单元对COD的去除效率达为85％～95％；所述氮磷回收单元和第一沉淀池用于对经过所述第一厌氧消化单元的污水除磷并回收生产磷酸铵镁，之后所述污水后进入深度脱氮模块。
[0010]进一步的，所述深度脱氮模块包括泥膜共生的一体式厌氧氨氧化单元和好氧颗粒污泥单元，以及设置在所述一体式厌氧氨氧化单元之后的第二沉淀池；其中，所述一体式厌氧氨氧化单元中的微生物由海绵填料上附着的厌氧氨氧化菌生物膜及絮体污泥中的氨氧化菌组成，其中，絮体污泥用于将经过污水厌氧消化模块的污水中的部分氨氮氧化为亚硝态氮，以供厌氧氨氧化菌进行后续氨氮和亚硝态氮同步脱除，使所述污水的总氮去除率达到90％以上；所述沉淀池用于保持污泥回流至所述一体式厌氧氨氧化单元的回流比为100％～300％；所述好氧颗粒污泥单元以SBR模式运行，用于对经过所述一体式厌氧氨氧化单元的污水中氮元素进行深度处理，并将处理后的污水排入所述深度处理模块。
[0011]进一步的，所述所述深度处理模块包括依次相连的高效过滤器、电
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多相臭氧催化装置、磁絮凝沉淀池及膜处理单元；所述高效过滤器用于去除经过深度脱氮模块的污水中大部分悬浮物、污泥及部分难降解有机颗粒物，以使所述污水中固体颗粒物浓度小于30mg/L；所述电
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多相臭氧催化装置用于去除经过所述高效过滤器的污水中残余的难降解有机物以及致病菌，并使所述污水的出水COD保持在50mg/L以下；所述磁絮凝沉淀池用于通过除磷剂的添加形成磷酸盐絮凝物，并经超磁分离技术去除经过所述电
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多相臭氧催化装置的污水中残留磷酸盐，以使所述污水水体中总磷小于0.5mg/L，形成的磷酸盐絮体物与剩余污泥一同进入所述污泥减量模块；所述膜处理单元为孔径为0.1μm～1μm的微滤膜，用于去除经过所述磁絮凝沉淀池的污水中的微粒以达到回用标准。
[0012]进一步的，所述所述污泥减量消化模块包括依次相连的污泥浓缩池、污泥热水解单元、第二厌氧消化单元、脱水单元和沼渣干化单元；所述污泥浓缩池用于对所述深度脱氮模块和深度处理模块产生的污泥进行浓缩处理，得到泥饼；所述污泥热水解单元用于对所述泥饼进行热水解处理，再次得到污泥，并将所述污泥排入所述热能回收模块以进行降温，再将降温后的污泥与制浆后的餐厨垃圾混匀通入所述厌氧消化单元中；所述第二厌氧消化单元用于对降温后的污泥与制浆后的餐厨垃圾进行厌氧消化处理，并产出沼渣；所述脱水单元用于对所述沼渣进行脱水处理，以使所述沼渣含水率小于50％；所述沼渣干化单元用于对经过所述脱水单元的沼渣进行干化处理，以使所述沼渣含水率小于10％；所述第一厌氧消化单元和第二厌氧消化单元之后还设置有水封器，用于防止反应器压力异常。
[0013]进一步的，所述沼气净化模块包括依次相连的湿法脱硫塔、干法脱硫塔、脱水罐和双膜气柜；所述湿法脱硫塔用于将沼气中含硫气体与碳酸钠进行反应进行吸收，将硫化物氧化为单质硫析出；所述干法脱硫塔用于对经过所述湿法脱硫塔的沼气中硫化氢进一步去除，使所述沼气中硫化氢含量小于50mg/m3；所述脱水罐用于对经过所述干法脱硫塔的沼气进行干化；所述双膜气柜用于对经过脱水罐的沼气进行储存。
[0014]进一步的，所述热能回收模块包括换热器和热电联产单元，所述换热器用于对回收进入该处理系统的污水中的热能并降低进水温度，还对经过所述污泥减量消化模块的高
温污泥进行回收热能并降温；所述热电联产单元用于同步产电产热，与所述换热器回收的热能一同作为高品质热源输出；所述预处理除杂模块包括粗细格栅和沉砂池，所述粗细格栅用于去除经过所述换热器的污水中的大型悬浮固体物质；所述沉砂池用于去除经过所述粗细格栅的污水中的去除相对密度大于1.5且粒径为0.2mm以上的颗粒物质，并调节所述污水的pH至6～9。
[0015]进一步的，该处理系统还包括场内自发电模块和智慧化控制模块，所述场内自发电模块以经所述热电联产单元的沼气发电；所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现资源回收和负碳排放的废水处理系统，其特征在于，该处理系统包括顺次相连的热能回收模块、预处理除杂模块、污水厌氧消化模块、深度脱氮模块、深度处理模块、污泥减量消化模块和沼气净化模块；其中，所述热能回收模块用于回收污水中的热能并降低进水温度，以及对经污泥热水解后的高温污泥回收热能并降温；所述预处理除杂模块用于先去除污水中的大型悬浮固体物质，再去除污水中相对密度大于1.5且粒径为0.2mm以上的颗粒物质，同时调节污水pH至6～9；所述污水厌氧消化模块用于对污水进行产沼并去除COD，再除磷并回收生产磷酸铵镁；所述深度脱氮模块用于对污水中残存的氨氮、亚硝态氮以及硝态氮进行去除；所述深度处理模块用于去除污水中大部分悬浮物、污泥及部分难降解有机颗粒物，去除污水中残余的难降解有机物以及致病菌，去除污水中残留磷酸盐，并进一步去除水体中微粒后达到回用标准；所述污泥减量消化模块用于对污泥进行浓缩处理、热水解处理和厌氧消化处理，对出料进行脱水处理；所述沼气净化模块用于收集沼气，并使沼气依次进行湿法脱硫和干法脱硫，之后对经过处理的沼气进行干化、储存。2.根据权利要求1所述的实现资源回收和负碳排放的废水处理系统，其特征在于，所述污水厌氧消化模块包括依次相连的第一厌氧消化单元(4)、氮磷回收单元(5)和第一沉淀池(6)；所述第一厌氧消化单元(4)用于对经过预处理除杂模块的污水进行产沼并去除COD，产生的沼气进入所述沼气净化模块；其中，所述厌氧消化单元对COD的去除效率达为85％～95％；所述氮磷回收单元(5)和第一沉淀池(6)用于对经过所述第一厌氧消化单元(4)的污水除磷并回收生产磷酸铵镁，之后所述污水后进入深度脱氮模块。3.根据权利要求1所述的实现资源回收和负碳排放的废水处理系统，其特征在于，所述深度脱氮模块包括泥膜共生的一体式厌氧氨氧化单元(7)和好氧颗粒污泥单元(9)，以及设置在所述一体式厌氧氨氧化单元之后的第二沉淀池(8)；其中，所述一体式厌氧氨氧化单元(7)中的微生物由海绵填料上附着的厌氧氨氧化菌生物膜及絮体污泥中的氨氧化菌组成，其中，絮体污泥用于将经过污水厌氧消化模块的污水中的部分氨氮氧化为亚硝态氮，以供厌氧氨氧化菌进行后续氨氮和亚硝态氮同步脱除，使所述污水的总氮去除率达到90％以上；所述沉淀池(8)用于保持污泥回流至所述一体式厌氧氨氧化单元(7)的回流比为100％～300％；所述好氧颗粒污泥单元(9)以SBR模式运行，用于对经过所述一体式厌氧氨氧化单元(7)的污水中氮元素进行深度处理，并将处理后的污水排入所述深度处理模块。4.根据权利要求1所述的实现资源回收和负碳排放的废水处理系统，其特征在于，所述所述深度处理模块包括依次相连的高效过滤器(10)、电
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多相臭氧催化装置(11)、磁絮凝沉淀池(12)及膜处理单元(13)；所述高效过滤器(10)用于去除经过深度脱氮模块的污水中大部分悬浮物、污泥及部分
难降解有机颗粒物，以使所述污水中固体颗粒物浓度小于30mg/L；所述电
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多相臭氧催化装置(11)用于去除经过所述高效过滤器(10)的污水中残余的难降解有机物以及致病菌，并使所述污水的出水COD保持在50mg/L以下；所述磁絮凝沉淀池(12)用于通过除磷剂的添加形成磷酸盐絮凝物，并经超磁分离技术去除经过所述电
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多相臭氧催化装置的污水中残留磷酸盐，以使所述污水水体中总磷小于0.5mg/L，形成的磷酸盐絮体物与剩余污泥一同进入所述污泥减量模块；所述膜处理单元(13)为孔径为0.1μm～1μm的微滤膜，用于去除经过所述磁絮凝沉淀池的污水中的微粒以达到回用标准。5.根据权利要求2所述的实现资源回收和负碳排放的废水处理系统，其特征在于，所述所述污泥减量消化模块包括依次相连的污泥浓缩池(14)、污泥热水解单元(15)、第二厌氧消化单元(16)、脱水单元(17)和沼渣干化单元(18)；所述污泥浓缩池(14)用于对所述深度脱氮模块和深度处理模块产生的污泥进行浓缩处理，得到泥饼；所述污泥热水解单元(15)用于对所述泥饼进行热水解处理，再次得到污泥，并将所述污泥排入所述热能回收模块以进行降温，再将降温后的污泥与...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚宏，蔡伟伟，韩翔宇，张静静，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：