本發(fā)明屬于新能源利用與污水治理的，具體涉及一種氫能污水多級化處理方法。

背景技術：

1、污水處理的反硝化工藝，是指在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用，將no2-n和no3-n還原成n2的過程，稱為反硝化。

2、自養(yǎng)反硝化脫氮技術是一種無需外加有機碳源即可實現(xiàn)水中硝態(tài)氮深度去除的新型環(huán)境生物修復技術。具有脫氮效率高、運行成本低、應用范圍廣等顯著優(yōu)勢，主要作為深度脫氮單元用于污水處理廠總氮提標、高硝氮工業(yè)廢水提標處理。自養(yǎng)反硝化技術的核心是自主研發(fā)的耦合生物電子載體、功能菌劑和非碳源依靠性深度脫氮工藝系統(tǒng)。在耦合生物電子載體中，堿度供體勻稱分布可以有效平衡脫氮過程的酸堿度，實現(xiàn)生物活性的自維持；多元電子供體的引入，可以有效促進微生物代謝偶聯(lián)作用，實現(xiàn)脫氮反應過程的自激活。自養(yǎng)反硝化技術本質(zhì)上是多元電子供體協(xié)同促進微生物代謝偶聯(lián)加速脫氮反應進程，突破了低成本深度脫氮的技術瓶頸和工程難題。

3、溶解氧(do)的濃度對于反硝化脫氮反應有著很大影響，一般硝化過程的do保持在2～3mg/l，反硝化過程的do保持在0.2～0.5mg/l。生物反應池內(nèi)溶解氧的高低，必將影響硝化反應的進程，好氧段溶解氧質(zhì)量濃度一般維持在2～3mg/l，不得低于1mg/l，當溶解氧質(zhì)量濃度低于0.5～0.7mg/l時，氨的硝態(tài)反應將受到抑制。反硝化通常需在缺氧條件下進行，溶解氧對反硝化有抑制作用，主要是由于氧會與硝酸鹽競爭電子供體，同時分子態(tài)氧也會抑制硝酸鹽還原酶的合成及其活性。

4、因此，如何設計一種利用氫能源分級處理污水，以去除水中污染物的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)資源與能源的循環(huán)與利用成為當下亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提出一種氫能污水多級化處理方法，通過污水預處理、生物降解、反硝化處理和深度脫水等多級化處理工藝，有效去除污水中污染物的同時，實現(xiàn)資源與能源的循環(huán)利用。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

3、一種氫能污水多級化處理方法，將電解水產(chǎn)生的氫氣用于污水的反硝化脫氮，將電解水產(chǎn)生的氧氣用于培養(yǎng)好氧菌群和制備臭氧，依次通過過濾、去油、生物降解、沉淀、反硝化脫氮、臭氧消毒和污泥深度脫水處理，去除污水中的有機與無機污染物。

4、進一步地，所述的反硝化脫氮工藝為：以h2作為電子供體，co32-、hco3-、co2作為無機碳源，在缺氧環(huán)境下將no3-n還原為n2。

5、進一步地，過濾工藝的專用裝置為粗格柵和有機無機分離裝置；所述的有機無機分離裝置包括細格柵、膜格柵、沉砂池和初沉池。

6、進一步地，過濾工藝分離去除顆粒在100μm以上的無機物雜質(zhì)和油分。

7、進一步地，生物降解的裝置為mas生物倍增反應器。

8、進一步地，沉淀工藝專用裝置為一體化高效沉淀池；所述的一體化高效沉淀池包括二沉池和高效沉淀池。

9、進一步地，反硝化脫氮工藝裝置為氫自養(yǎng)反硝化濾池。

10、進一步地，電解水所需的電能來源為光伏發(fā)電和生物質(zhì)能源發(fā)電機發(fā)電。

11、進一步地，深度脫水工藝將污泥含水率降至15％以下。

12、進一步地，上述任一所述的氫能污水多級化處理方法，步驟如下：

13、(1)將收集到的污水集中通過粗格柵進行初步過濾，去除粒徑較大的難溶性雜質(zhì)，再將污水導入有機無機分離裝置中，分離去除顆粒大小在100μm以上的無機物雜質(zhì)及油份；

14、(2)將經(jīng)過有機無機分離裝置處理后的污水導入mas生物倍增反應器內(nèi)，去除水中的污染物；

15、(3)經(jīng)過微生物處理后的污水進入一體化高效沉淀池，進行絮凝、沉淀；

16、(4)經(jīng)過沉淀污泥后的污水進入到氫自養(yǎng)反硝化濾池中，以h2為電子供體，co32-、hco3-、co2作為無機碳源，在缺氧環(huán)境下將no3--n還原為n2；

17、(5)硝化處理后的污水接著進入臭氧消毒池，利用臭氧對污水進一步消毒處理，處理后的污水能夠達到排放標準，此時出水作為電解水的原料；利用太陽能為電解水裝置提供能源，產(chǎn)生的純o2用于生化池增氧曝氣，以及高濃度板式臭氧發(fā)生器制備o3的氧氣源；產(chǎn)生的h2作為能源儲存在氫能儲存裝置中，并為氫自養(yǎng)反硝化濾池提供氫源；

18、(6)一體化高效沉淀池沉積下來的污泥經(jīng)過解絮后，一部分回收至mas生物倍增反應器中，能夠為mas生物倍增反應器補充生物菌；另一部分集中收集于污泥池內(nèi)，經(jīng)過深度脫水工藝，將含水率降低至15％以下。

19、相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的優(yōu)點如下：

20、1)本發(fā)明的有機無機裝置是一種新型污水預處理設備，同時集成了細格柵、膜格柵、沉砂池和初沉池的功能，能夠有效分離去除顆粒大小在100μm以上的無機物雜質(zhì)及油份，同時保留污水中的有機物含量，防止碳源被去除對后續(xù)反應的影響。

21、2)本發(fā)明的一體化高效沉淀池兼具有二沉池和高效沉淀池的功能，能夠以更短的停留時間實現(xiàn)更好的沉淀效果，有效減少土地使用面積和投資成本。

22、3)本發(fā)明采用格柵過濾、生物降解、一體化高效沉淀、氫自養(yǎng)反硝化、臭氧消毒和深度脫水的多級化污水處理工藝，結合對應處理流程的順序，將污水中的雜質(zhì)除去，出水再作為電解水工藝的原料，利用光伏發(fā)電作為能源，將去除污染物的污水達到凈水標準后并電解為純凈的氫氣和氧氣。氫氣和氧氣可以再次回用于各工藝段地過程，極大的減少了設備投資及運行能耗，多余氫氣和氧氣可作為能源存儲。

23、4)本發(fā)明污水處理工藝中沉淀階段產(chǎn)生的污泥解絮后既能作為mas生物倍增反應器補充生物細菌；又可以和畜禽糞便和綠化垃圾得到的最終產(chǎn)物作為生物質(zhì)能源，采用生物質(zhì)發(fā)電機進行發(fā)電，電能作為污水處理廠處理用電補充能源，大大降低了整個工藝的功耗。

技術特征：

1.一種氫能污水多級化處理方法，其特征在于，將電解水產(chǎn)生的氫氣用于污水的反硝化脫氮，將電解水產(chǎn)生的氧氣用于培養(yǎng)好氧菌群和制備臭氧，依次通過過濾、去油、生物降解、沉淀、反硝化脫氮、臭氧消毒和污泥深度脫水處理，去除污水中的有機與無機污染物。

2.根據(jù)權利要求1所述氫能污水多級化處理方法，其特征在于，所述的反硝化脫氮工藝為：以h2作為電子供體，co32-、hco3-、co2作為無機碳源，在缺氧環(huán)境下將no3-n還原為n2。

3.根據(jù)權利要求1所述一種氫能污水多級化處理方法，其特征在于，過濾工藝的專用裝置為粗格柵和有機無機分離裝置；所述的有機無機分離裝置包括細格柵、膜格柵、沉砂池和初沉池。

4.根據(jù)權利要求1所述一種氫能污水多級化處理方法，其特征在于，過濾工藝分離去除顆粒在100μm以上的無機物雜質(zhì)和油分。

5.根據(jù)權利要求1所述一種氫能污水多級化處理方法，其特征在于，生物降解的裝置為mas生物倍增反應器。

6.根據(jù)權利要求1所述一種氫能污水多級化處理方法，其特征在于，沉淀工藝專用裝置為一體化高效沉淀池；所述的一體化高效沉淀池包括二沉池和高效沉淀池。

7.根據(jù)權利要求1所述一種氫能污水多級化處理方法，其特征在于，反硝化脫氮工藝裝置為氫自養(yǎng)反硝化濾池。

8.根據(jù)權利要求1所述一種氫能污水多級化處理方法，其特征在于，電解水所需的電能來源為光伏發(fā)電和生物質(zhì)能源發(fā)電機發(fā)電。

9.根據(jù)權利要求1所述一種氫能污水多級化處理方法，其特征在于，深度脫水工藝將污泥含水率降至15％以下。

10.根據(jù)權利要求1～9任一所述的氫能污水多級化處理方法，其特征在于，步驟如下：

技術總結
本發(fā)明公開了一種氫能污水多級化處理方法，屬于新能源利用與污水治理的技術領域。本發(fā)明采用電解水產(chǎn)生的氫氣用于污水的反硝化脫氮，電解水產(chǎn)生的氧氣用于培養(yǎng)好氧菌群和制備臭氧，依次通過一體化預處理(集成過濾、去油、沉淀)有機無機分離裝置，生物池培養(yǎng)細菌生物降解、高效沉淀、反硝化脫氮、臭氧深度處理(脫色、降COD、消毒)和污泥深度脫水處理，最終將分離出的污泥含水率降低至15％以下，用于生物質(zhì)能源發(fā)電，去除污染物的污水達到凈水標準后并用于電解制備氫氣和氧氣。本發(fā)明采用的污水處理工藝能實現(xiàn)能源和資源的循環(huán)利用，有效分步去除污水中的有機、無機污染物，最終能實現(xiàn)較好的節(jié)能降碳除污效果。

技術研發(fā)人員：顧駿,陸文杰,莫吉,何一聰,魯方澤,樓浩成,王成
受保護的技術使用者：江蘇菲力環(huán)保工程有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6