申請日2014.10.27
公開(公告)日2015.02.18
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，具體涉及一種生態污水處理方法，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，第二步、將經過化學固碳處理后的污水在生物處理池進行超聲波協同曝氣生物處理，第三步、污水生態處理：將經過生物處理池進行超聲波協同曝氣生物處理后的污水排入濕地生態系統設施。本發明一種生態污水處理方法具有以下優點：第一、低碳;第二、運行方式靈活。
權利要求書
1.一種生態污水處理方法，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、將經過化學固碳處理后的污水在生物處理池進行超聲波協同曝氣生物處理，生物反應 2-12 h;其中超聲波采用低強度超聲波，每輪曝氣超聲波協同處理 3-5 次，超聲波頻率 20-1000 kHz、強度0.01-10.0 W/cm2，每次處理 5-20 min。
2.第三步、污水生態處理：將經過生物處理池進行超聲波協同曝氣生物處理后的污水排入濕地生態系統設施。
3.根據權利要求1所述生態污水處理方法，其特征在于：濕地生態系統以植物、動物和微生物為主所構成，處理污水在濕地生態系統中進行生態系統處理;構成濕地生態系統的植物、動物和微生物基于生態學原理根據不同氣候區和污水性質與特征科學合理選擇和組合;濕地生態系統可由下行池和上行池構成，底部為粗礫石，粗礫石直徑Φ=20-50 mm，中層為選擇填料，填料直徑Φ=5-20 mm，上層為細河沙或小粒徑填料，細河沙或小粒徑填料的直徑Φ=0.5-5 mm，中間設置隔墻，底部連通，上行池上層設置集水管，排放會或用出水。
4.根據權利要求1所述生態污水處理方法，其特征在于：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。
5.根據權利要求1所述生態污水處理方法，其特征在于：第一步中污水經過化學固碳后產生的化學污泥，采用濃縮、機械脫水和填埋的方式進行處理處置。
說明書
一種生態污水處理方法
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。
本發明生態污水處理方法，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、將經過化學固碳處理后的污水在生物處理池進行超聲波協同曝氣生物處理，生物反應 2-12 h;其中超聲波采用低強度超聲波，每輪曝氣超聲波協同處理 3-5 次，超聲波頻率 20-1000 kHz、強度0.01-10.0 W/cm2，每次處理 5-20 min。
第三步、污水生態處理：將經過生物處理池進行超聲波協同曝氣生物處理后的污水排入濕地生態系統設施。
濕地生態系統以植物、動物和微生物為主所構成，處理污水在濕地生態系統中進行生態系統處理;構成濕地生態系統的植物、動物和微生物基于生態學原理根據不同氣候區和污水性質與特征科學合理選擇和組合;濕地生態系統可由下行池和上行池構成，底部為粗礫石，粗礫石直徑Φ=20-50 mm，中層為選擇填料，填料直徑Φ=5-20 mm，上層為細河沙或小粒徑填料，細河沙或小粒徑填料直徑Φ=0.5-5 mm，中間設置隔墻，底部連通，上行池上層設置集水管，排放會或用出水。
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。
第一步中污水經過化學固碳后產生的化學污泥，采用濃縮、機械脫水和填埋的方式進行處理處置。
本發明生態污水處理方法，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。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，
超聲波是指頻率超過 20 kHz 的 , 人耳聽不到的聲波。超聲波在有機合成、電化學、清洗等行業的應用和研究已經有很長的歷史 , 但是超聲波在生物工程中提高生物產量和活性以及在水處理中的應用研究則開始于 80 年代后期 , 近年逐漸成為研究的熱點 , 并取得了一些研究成果。試驗表明 , 低強度的超聲波對生物活性具有促進作用 , 超聲波的空化作用在降解水中的污染物 , 尤其是難降解有機污染物上具有很強的優勢 , 但是對COD 等去除效果不佳。
