申請日2014.10.27
公開(公告)日2015.03.04
IPC分類號C02F9/14
摘要
本發明屬于污水處理、環境保護技術領域，一種低碳污水處理方法。其步驟如下：第一步、污水化學固碳處理：先對需處理的污水投加化學藥劑聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺，使污水中的有機物被化學藥劑吸收，并經過沉淀后去除，降低固定污水中的有機物，減少傳統污水生物處理時有機物被氧化分解排除二氧化碳，達到污水處理低碳運行;第二步、污水生態處理：將經過化學固碳處理后的污水排入污水生態處理設施;采用床式污水生態修復系統，系統分為阻截式浮水植物種植網床和沉水植物種植網床兩大部分。本發明將污水中的大部分含碳有機物固定在化學污泥和生態植物中，實現了污水處理的低碳排放。
權利要求書
1.一種低碳污水處理方法，其特征在于 ：所述方法由污水化學固碳處理與污水生態處理相結合，其步驟如下 ：
第一步、污水化學固碳處理：先對需處理的污水投加化學藥劑聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺，使污水中的有機物被化學藥劑吸收，并經過沉淀后去除，降低固定污水中的有機物，減少傳統污水生物處理時有機物被氧化分解排除二氧化碳，達到污水處理低碳運行;所述化學固碳處理是在機械攪拌澄清池和網格絮凝池這些常規污水混凝沉淀反應池中進行處理;
第二步、污水生態處理：將經過化學固碳處理后的污水排入污水生態處理設施;采用床式污水生態修復系統，系統分為阻截式浮水植物種植網床和沉水植物種植網床兩大部分。
2.根據權利要求1所述低碳污水處理方法，其特征在于：所述第二步污水生態處理步驟中，依托浮子的浮力和漂浮植物及網狀浮床自身重力設置阻截式浮水植物種植網床，將框架始終處于水面之上，從而使浮水植物固定在網狀浮床區域內。
3.根據權利要求2所述低碳污水處理方法，其特征在于：在阻截式浮水植物種植網床上種植成活率較高浮水植物，植物體通過對漂浮物的阻攔、對懸浮顆粒的沉降和富營養物質的削減達到強力阻截的效果。
4.根據權利要求3所述低碳污水處理方法，其特征在于：借助水下固定樁和水面所設的浮力裝置設置沉水植物種植網床，在光補償深度垂直空間調節沉水植物在水中的位置。
5.根據權利要求4所述低碳污水處理方法，其特征在于：在網床下掛置網箱，進行水產養殖，在進行對水體修復的同時，獲取水產品。
6.根據權利要求1所述低碳污水處理方法，其特征在于：所述阻截式浮水植物為：香根草、美人蕉、馬蹄蓮或黃菖蒲。
7.根據權利要求1所述低碳污水處理方法，其特征在于：所述沉水植物包括：伊樂藻、菹草和苦草。
說明書
一種低碳污水處理方法
技術領域
本發明屬于污水處理、環境保護技術領域，具體涉及化學固碳與生態組合技術處理污水，處理后污水水質達到排放標準，同時相對傳統的污水生物處理技術實現減碳 50%以上的要求。
背景技術
傳統的城鎮水系統模式將水進行收集，通過長距離的輸送提升后，進行污染物的集中去除，再進行利用或排放。在整個水系統循環過程中耗費大量的水輸送能耗，同時將水中的有機物通過耗能曝氣的方式轉為 CO2 排放，傳統的城鎮水系統的高碳排放型運營模式已引起國內外學者的反思。
國際上，經濟適用和減碳技術已是城鎮水系統的發展方向，核心是將成熟的技術在系統上進行集成。如日本的分散式小規模就地污水處理達標排放可以降低長距離的輸送能耗，美國、德國等重視污泥的厭氧消耗，回收污水中的有機質，轉化為可收集利用的沼氣能源，以色列、美國等重視再生水利用，將污水處理到一定程度后大量回用于農林、工業等，實現污水中的營養物質和水的雙回用。而目前我國的城鎮水系統重點考慮城鎮飲用水安全保障、污水的污染物減排和水體的環境改善，離國際上的低碳發展方向還有較長一段距離。
我國目前我國已建成污水處理廠城鎮污水廠2010座，處理能力10574萬m3/日，污水處理廠電耗每年 80 多億度，并且呈年增加 2.7% 的趨勢，每年削減 774 萬噸 COD， CO2 排放總量達1058萬噸。目前超過90%的污水處理工藝采用鼓風好氧曝氣方式，將污水中的有機質分解為 CO2 排入大氣，近年來，國家對城市污水治理的非常重視，城鎮供排水設施的建設步伐大大加快，我國城鎮水系統技術也取得了長足進步，在引進消化國外新工藝技術的同時，不斷研發適合我國情況的工藝技術，特別是在高效低耗的工藝和技術研發方面取得了較多成果。今后，研發經濟適用型的水系統低碳技術，以及如何系統地在空間尺度進行低碳水系統技術的集成，將成為學術界普遍認同的發展趨勢。
我國人口眾多, 水資源緊缺, 隨著工農業生產的發展, 各大水系和湖泊水庫的水質惡化日趨嚴重。城市中的污水處理廠利用活性污泥法、SBR、A/ O、AB、A/ A/O、氧化溝法等工藝, 通過物理、化學、生物的作用對污水進行處理。但是,這種處理系統耗資巨大,對化石燃料的消耗也大,維護技術難度大, 在經濟相對落后的地區無法實施, 導致我國大部分的污水未經任何處理就直接排入天然水體,對水資源構成嚴重的威脅。
城市水環境是城市生態環境的重要組成部分,也是市民休閑娛樂、維護城市生態平衡的重要手段。但是隨著城市快速化發展,我國城市水環境的污染問題越來越嚴重,一些不法企業和不正確的生活習慣 ,導致城市當中的一些湖泊、河流失去了生態調節功能 ,給城市環境發展帶來了很大的負面影響,也影響了城市居民生活條件的提高。隨著人們生活水平的提高,人們對水環境的質量也越來越高,在這種情況下采取生態修復的方法解決污染不是很嚴重格的水環境是今后城市環境治理的必然。
在專利申請號 201210072292.0 中公開了一種生態污水的處理方法，該方法是以優勢菌種或生物激活劑為核心，輔助種植草本植物，并建立生態壩和生態浮島，輔助以增氧抑藻曝氣技術，對生態污水進行處理。這種方法一方面增加修復成本且影響水體的景觀美，另一方面使植物與水體底質隔離不利于植物生長與自然生態系統的恢復。
申請號201210542942.3中公開了一種一種新型床式污水生態修復技術，該技術將床式污水生態修復技術系統分為阻截式浮水植物種植網床和沉水植物種植網床兩大部分。但是，由于現有污水中有機物比例比較高，光靠植物網床生態治理污水，從治理效率和效果上都不盡如人意。
發明內容
本發明針對上述技術問題提出一種新的污水低碳處理方法，通過在污水處理反應器中投加化學藥劑，將污水中的有機物進行吸附固定，使污水中的有機物不被氧化分解而生成二氧化碳;未去除的有機物再經過污水生態處理設施，部分有機物被植物吸收轉化，剩余有機物被生態處理設施降解，實現污水處理減碳50% 以上，符合低碳生態和可持續發展理念的要求。
本發明低碳污水處理方法，其技術方案如下：所述方法由污水化學固碳處理與污水生態處理相結合，其步驟如下 ：
第一步、污水化學固碳處理：先對需處理的污水投加化學藥劑聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺，使污水中的有機物被化學藥劑吸收，并經過沉淀后去除，降低固定污水中的有機物，減少傳統污水生物處理時有機物被氧化分解排除二氧化碳，達到污水處理低碳運行;所述化學固碳處理是在機械攪拌澄清池和網格絮凝池這些常規污水混凝沉淀反應池中進行處理;
第二步、污水生態處理：將經過化學固碳處理后的污水排入污水生態處理設施;采用床式污水生態修復系統，系統分為阻截式浮水植物種植網床和沉水植物種植網床兩大部分。
所述第二步污水生態處理步驟中，依托浮子的浮力和漂浮植物及網狀浮床自身重力設置阻截式浮水植物種植網床，將框架始終處于水面之上，從而使浮水植物固定在網狀浮床區域內。
進一步的，作為本發明低碳污水處理方法的進一步創新，在阻截式浮水植物種植網床上種植成活率較高浮水植物，植物體通過對漂浮物的阻攔、對懸浮顆粒的沉降和富營養物質的削減達到強力阻截的效果。
進一步的，作為本發明低碳污水處理方法的進一步創新，借助水下固定樁和水面所設的浮力裝置設置沉水植物種植網床，在光補償深度垂直空間調節沉水植物在水中的位置。
進一步的，作為本發明低碳污水處理方法的進一步創新，在網床下掛置網箱，進行水產養殖，在進行對水體修復的同時，獲取水產品。
進一步的，所述阻截式浮水植物為：香根草、美人蕉、馬蹄蓮或黃菖蒲。
進一步的，所述沉水植物為伊樂藻、菹草或苦草。
本發明低碳污水處理方法，主要優點如下 ：
第一、低碳：傳統的城鎮污水處理中，采用供氧曝氣的方式，將污水中的有機物進行氧化分解，生成二氧化碳排放到大氣中，是一種高碳排放的處理方法;本發明將污水中的大部分含碳有機物固定在化學污泥和生態植物中，實現了污水處理的低碳排放。
第二、運行方式靈活：本發明中，可以根據污水水質和水量變化，投加不同種類和含量的化學藥劑，尾水再經過生態處理設施凈化，在保障出水水質的前提下，運行方式靈活，便于操作。
第三、本發明具有廣泛的社會效益和極高經濟價值，技術體系具有低成本、快捷高效的特性，可實現自然水體的快速修復。其技術水平及成本決定了其可被廣泛應用于城市景觀水體及農田、養殖塘等面源污染導致的農村水體富營養化，因此具有巨大的生態效益和社會效益。除此之外，本發明可廣泛應用于城市景觀水體及自然河道修復工程，具有在靜水水域和流動水體生態修復中廣泛應用的特性。目前水生態修復產業已經成為一項朝陽產業，
但當前的處理技術大都修復成本高且修復后污染反彈，本發明很好地解決了這一難題，修復成本僅為10-15元/平方米，且待自然生態修復后，可將網床移除，從而實現網床的重復利用。
具體實施方式
污水化學固碳處理的主要技術參數 ：
常溫下：污水化學固碳處理裝置：HRT=30-60min，聚合氯化鋁、聚合氯化鐵等的加藥量：10-30 mg/L;污水生態處理裝置HRT=1-3d，水力負荷為 0.1-0.5m3/m2·d。污水經過化學固碳后產生的化學污泥，可以采用濃縮、機械脫水和填埋的方式進行處理處置。
實施例一：
污水化學固碳處理，在污水處理過程時，在反應器投加10 mg/L的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺等化學藥劑，使污水中的有機物被化學藥劑所吸收，并經過沉淀后去除，降低固定污水中的有機物。該處理過程可以在機械攪拌澄清池、網格絮凝池等常規污水混凝沉淀反應池中進行。
污水生態處理，可以通過人工濕地、生態塘等常規生態處理技術實現。將經過化學固碳技術處理后的污水，通過排入人工濕地、生態塘等污水生態處理設施，污水中剩余的有機物一方面被生態植物吸收轉化為植物，另一方面，污水中的有機物被生態處理設施去除降解。所述污水生態處理設施分為阻截式浮水植物種植網床和沉水植物種植網床兩大部分。
本實施例一中，本發明污水生態處理步驟采用床式污水生態修復系統，系統分為阻截式浮水植物種植網床和沉水植物種植網床兩大部分。
所述污水生態處理步驟中，依托浮子的浮力和漂浮植物及網狀浮床自身重力設置阻截式浮水植物種植網床，將框架始終處于水面之上，從而使浮水植物固定在網狀浮床區域內。阻截式浮水植物種植網床依托浮子的浮力和漂浮植物及網狀浮床自身重力，水位升高或降低的情況下可維持網狀浮床床體所需的深度，達到網狀浮床隨水位自動調整的作用，使浮床始終處于水面;將框架始終處于水面之上，從而使浮水植物固定在網狀浮床區域內。在阻截式浮水植物種植網床上種植成活率較高浮水植物，植物體通過對漂浮物的阻攔、對懸浮顆粒的沉降和富營養物質的削減達到強力阻截的效果。此實施例中，阻截式浮水植物選用：香根草、美人蕉、馬蹄蓮或黃菖蒲;沉水植物選用：伊樂藻、菹草或苦草。
實施例二：
污水化學固碳處理，在污水處理過程時，在反應器投加15 mg/L的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺等化學藥劑，使污水中的有機物被化學藥劑所吸收，并經過沉淀后去除，降低固定污水中的有機物。該處理過程可以在機械攪拌澄清池、網格絮凝池等常規污水混凝沉淀反應池中進行。
所述污水生態處理步驟中，借助水下固定樁和水面所設的浮力裝置設置沉水植物種植網床，在光補償深度垂直空間調節沉水植物在水中的位置，實現沉水植物可隨水位、透明度等連續改變生態位，以解決沉水植物恢復中光補償深度、透明度等因素對沉水植物生長的限制，并根據河道的地理情況調整網床的放置方式。選用的耐污、耐高溫、耐低溫等沉水植物，最終實現全年河道水生植物凈化功能。
實施例三：
污水化學固碳處理，在污水處理過程時，在反應器投加20 mg/L的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、硫酸鋁或聚丙烯酰胺等化學藥劑，使污水中的有機物被化學藥劑所吸收，并經過沉淀后去除，降低固定污水中的有機物。該處理過程可以在機械攪拌澄清池、網格絮凝池等常規污水混凝沉淀反應池中進行。
