一種同步實(shí)現(xiàn)污泥減量和脫氮回收利用的污水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種同步實(shí)現(xiàn)污泥減量和脫氮回收利用的污水處理方法，屬于環(huán)境保護(hù)中的廢水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]污水生物處理中產(chǎn)生的大量的剩余污泥對(duì)環(huán)境造成了巨大壓力，而且其處理和處置費(fèi)用高，能占到污水處理費(fèi)用的60-70%，成為制約污水行業(yè)發(fā)展的瓶頸。在這種背景下，污泥減量技術(shù)成為污水行業(yè)研究的熱點(diǎn)。所謂污泥減量化就是通過(guò)利用物理、化學(xué)、生化的手段，使得整個(gè)污水處理系統(tǒng)向外排放的生物固體量達(dá)到最少。目前，國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)可的污泥減量技術(shù)可分為四類:一、溶胞-隱性生長(zhǎng);二、內(nèi)源呼吸;三、解耦聯(lián)代謝；四、生物捕食。同前三項(xiàng)技術(shù)相比，生物捕食技術(shù)具有“純生態(tài)”的處理機(jī)理、較低的處理成本和良好的污泥減量效果，因此獲得了更廣泛的關(guān)注。但目前污泥減量技術(shù)都存在缺點(diǎn)，化學(xué)方法存在環(huán)境安全性的問(wèn)題，生化方法存在污泥減量的同時(shí)氮磷去除率低的問(wèn)題。
[0003]迄今為止，尚無(wú)一種集污泥減量與脫氮除磷以及氮元素回收利用為一體的高效低能耗、無(wú)污染的廢水處理技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種同步實(shí)現(xiàn)污泥減量和脫氮回收利用的污水處理方法，污水通過(guò)廢水管線進(jìn)入PH調(diào)節(jié)池，在此將廢水的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)至中性，PH調(diào)節(jié)池的出口通過(guò)廢水管線連接粗格柵，在此去除污水中的大直徑固體物質(zhì)，粗格柵的出口通過(guò)廢水管線連接斜板沉淀池，在此進(jìn)一步去除廢水中的不溶物質(zhì)，斜板沉淀池的上清液出口通過(guò)廢水管線連接生物除磷池，在此通過(guò)生物反應(yīng)將廢水中的磷酸鹽物質(zhì)除去，生物除磷池的出水口通過(guò)廢水管線連接曝氣硝化池，斜板沉淀池和生物除磷池底部的排泥口通過(guò)污泥管線連接半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光污泥減量反應(yīng)器右側(cè)壁的進(jìn)泥口，反應(yīng)器內(nèi)部在上頂壁上間隔安裝有3支半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光器，組成激光器陣列，能夠產(chǎn)生3束高能銣蒸汽激光束，其光路垂直于上頂壁，在每一個(gè)半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光器正對(duì)的對(duì)面頂壁處安裝有能量吸收擋板，在每個(gè)能量吸收擋板的左端垂直安裝有網(wǎng)狀阻燃擋板，與激光光束平行，網(wǎng)狀阻燃擋板能夠起到阻擋激光散射并吸收其散射能量，防止局部溫度過(guò)高而使反應(yīng)器內(nèi)部起火的作用，銣蒸汽激光光束通過(guò)相鄰兩扇網(wǎng)狀阻燃擋板形成的通道最終投射至正對(duì)的能量吸收擋板上，污泥通過(guò)半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光污泥減量反應(yīng)器的進(jìn)泥口進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)部，在銣蒸汽激光的直接照射下，污泥中的微生物細(xì)胞壁在高能量輻照下發(fā)生破壁，內(nèi)部的細(xì)胞液流出匯集到一起從反應(yīng)器右側(cè)壁的出液口流出，反應(yīng)器內(nèi)剩余的污泥從反應(yīng)器底板上的多個(gè)排泥口排出進(jìn)入污泥收集池，半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光污泥減量反應(yīng)器的出液口通過(guò)廢水管線連接曝氣硝化池，在曝氣硝化池中將來(lái)自生物除磷池和半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光污泥減量反應(yīng)器的污水中的含氮物質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮類，曝氣硝化池的出口通過(guò)廢水管線連接高壓放電有機(jī)銠催化聚合反應(yīng)槽，高壓放電有機(jī)銠催化聚合反應(yīng)槽的出口通過(guò)廢水管線連接凈水池，凈水池的出口通過(guò)廢水管線將經(jīng)過(guò)本系統(tǒng)處理后的凈化出水外排，同時(shí)高壓放電有機(jī)銠催化聚合反應(yīng)槽中生成的硝酸纖維素通過(guò)顆粒物排放口排出，并進(jìn)入弱硝化棉烘干成形系統(tǒng)，弱硝化棉經(jīng)烘干脫水及壓制成形后可被回收利用；其中，高壓放電有機(jī)銠催化聚合反應(yīng)槽的外層包裹有槽體絕緣保護(hù)層，內(nèi)部為碳化硅陶瓷結(jié)構(gòu)，反應(yīng)槽的右上部設(shè)有進(jìn)水閥門，左下部設(shè)有出水閥門，槽體中央部分安裝有二氯四羰基二銠多孔填料，作為聚合反應(yīng)催化劑，填料層下部連接有顆粒物排放口，左、右兩側(cè)壁板正中各安裝有一支高壓放電電極，在反應(yīng)槽底部左、右兩側(cè)各裝有一支攪拌槳葉，污水通過(guò)高壓放電有機(jī)銠催化聚合反應(yīng)槽的進(jìn)水閥門進(jìn)入反應(yīng)槽內(nèi)部，高壓放電電極每間隔0.1s進(jìn)行一次高壓放電，會(huì)在反應(yīng)槽中產(chǎn)生一道橫貫槽體左右的高壓電弧，高壓電弧所產(chǎn)生的高能量被廢水中的硝酸根離子吸收，硝酸根離子中的離子鍵受到能量激發(fā)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并在二氯四羰基二銠的表面催化作用下發(fā)生鍵斷裂并重組，最終生成硝酸纖維素顆粒物，反應(yīng)生成的硝酸纖維素顆粒物直接從顆粒物排放口排出，同時(shí)，經(jīng)過(guò)反應(yīng)凈化后的污水通過(guò)出水閥門排出反應(yīng)槽并進(jìn)入凈水池中；其中，弱硝化棉烘干成形系統(tǒng)的作用是將反應(yīng)生成的硝酸纖維素顆粒物脫水并烘干，再經(jīng)過(guò)擠壓成形，最終制成弱硝化棉塊供回收再利用。
[0005]其高壓放電有機(jī)銠催化聚合反應(yīng)槽采用二氯四羰基二銠作為聚合反應(yīng)催化劑，其高壓放電電極的放電間隔為0.1s，放電電壓范圍為8500?15000V，二氯四羰基二銠填料的孔徑為5.2_，比表面積為6.50112/^，反應(yīng)槽的有效容積為1331113。
[0006]其弱硝化棉烘干成形系統(tǒng)的烘干溫度為70?85°C，壓制成形的弱硝化棉塊規(guī)格為1.5cm X 1.0cmX 1.0cm0
[0007]其弱硝化棉是一種含氮的有機(jī)高分子聚合物，其分子式為:[C6H702(0N02)a(0H)3-a]n，其中a為酯化度，η為聚合度。它屬于硝酸纖維素的一種，其外形為白色纖維狀，物理性質(zhì)與棉花基本相同。弱硝化棉的含氮量為8?12%，可用于生產(chǎn)電影膠片、賽璐珞和硝基清漆等材料。
[0008]半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光器采用長(zhǎng)度為8mm的銣金屬飽和蒸汽作為增益介質(zhì)，并在常溫下充入36kPa的乙烷和48kPa的氦氣，銣蒸汽激光的中心波長(zhǎng)為780.2nm，壓縮線寬為
0.22nmo
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(I)本方法擺脫了現(xiàn)有的廢水脫氮除模式，創(chuàng)造性的采用了物理手段與化學(xué)方法相結(jié)合的技術(shù)路線，通過(guò)能量效應(yīng)與聚合催化效應(yīng)的直接作用，使硝酸根離子中的離子鍵發(fā)生鍵斷裂并重組，最終生成硝酸纖維素顆粒物(弱硝化棉)，從而在廢水脫氮的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了氮元素資源的回收利用。通過(guò)本系統(tǒng)處理后的污水，其總氮的去除率達(dá)到99.7%，并且弱硝化棉的轉(zhuǎn)化率在90%以上。
[0010](2)本方法采用了二氯四羰基二銠多孔填料的設(shè)計(jì)，使廢水能夠充分與催化劑發(fā)生接觸反應(yīng)，提高了轉(zhuǎn)化效率，提升了整個(gè)系統(tǒng)的處理能力。
[0011](3)本方法中的二氯四羰基二銠聚合催化劑具有使用壽命長(zhǎng)和不易發(fā)生催化劑中毒的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了處理系統(tǒng)的低運(yùn)維成本和長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。
[0012](4)本方法的催化反應(yīng)在液態(tài)基體中進(jìn)行，因此反應(yīng)效率和速度均受到控制，只能生成弱硝化棉，杜絕了含氮量更高的強(qiáng)硝化棉或膠棉的生成，從而消除了運(yùn)行中發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
[0013](5)本方法擺脫了現(xiàn)有的污泥減量的傳統(tǒng)治理模式，創(chuàng)造性的采用了世界尖端的半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光技術(shù)，通過(guò)簡(jiǎn)單直接的能量效應(yīng)，使微生物細(xì)胞壁破裂，使其內(nèi)部的細(xì)胞液流出，從而實(shí)現(xiàn)了高效的污泥減量，污泥的體積減少92%以上。
[0014](6)本發(fā)明將污泥減量與脫氮除磷有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，在實(shí)現(xiàn)污泥減量的同時(shí)，還將污泥中脫出的污水進(jìn)行了有效地脫氮處理，整套系統(tǒng)運(yùn)行可靠，操作方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的設(shè)備示意圖。
[0016]圖中:1-PH調(diào)節(jié)池、2-粗格柵、3-斜板沉淀池、4-生物除磷池、5-半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光污泥減量反應(yīng)器、6-曝氣硝化池、7-高壓放電有機(jī)銠催化聚合反應(yīng)槽、8-凈水池、9-弱硝化棉烘干成形系統(tǒng)、10-污泥收集池
圖2是高壓放電有機(jī)銠催化聚合反應(yīng)槽的示意圖。
[0017]71-高壓放電電極、72-二氯四羰基二銠多孔填料、73-槽體絕緣保護(hù)層、74-進(jìn)水閥門、75-出水閥門、76-攪拌槳葉、77-顆粒物排放口
圖3是半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光污泥減量反應(yīng)器的示意圖
51-半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光器、52-高能銣蒸汽激光光束、53-能量吸收擋板、54-網(wǎng)狀阻燃擋板、55-進(jìn)泥口、56-出液口、57-排泥口
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示的一種同步實(shí)現(xiàn)污泥減量和脫氮回收利用的污水處理方法，該系統(tǒng)包括PH調(diào)節(jié)池1、粗格柵2、斜板沉淀池3、生物除磷池4、半導(dǎo)體栗浦銣蒸汽激光污泥減量反應(yīng)器5、曝氣硝化池6、高壓放電有機(jī)銠催化聚合反應(yīng)槽7、凈水池8、弱硝化棉烘干成形系統(tǒng)9、污泥收集池10;其中污水通過(guò)廢水管線進(jìn)入pH調(diào)節(jié)池1，在此將廢水的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)至接近中性，pH調(diào)節(jié)池I的出口通過(guò)廢水管線連接粗格柵2，在此去除污水中的大直徑固體物質(zhì)，粗格柵2的出口通過(guò)廢水管線連接斜板沉淀池3，在此進(jìn)一步去除廢水中的不溶物質(zhì)，斜板沉