申請日2019.12.17
公開(公告)日2020.03.20
IPC分類號C02F9/14; B09C1/10; C02F3/32; C02F101/20
摘要
本發(fā)明公開了一種基于FCR的污水處理方法，本發(fā)明通過水藻與微生物建立藻菌處理系統(tǒng)，對污水中的N、P、重金屬進(jìn)行吸附、分解處理，具有較好的協(xié)同作用;同時本發(fā)明通過水藻、淤泥混合后依次進(jìn)行重金屬絮凝，并轉(zhuǎn)化為種植土壤，利用植物修復(fù)的方法實現(xiàn)重金屬的降解，實現(xiàn)了生物優(yōu)化，杜絕了藻類生物的擴(kuò)散而導(dǎo)致重金屬積累的問題，本發(fā)明的水藻生長周期短，污水處理的周期降低，具有較好的實用性;同時本發(fā)明還通過并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的同級處理池的定期互通實現(xiàn)了FCR反應(yīng)池內(nèi)部的植物自修復(fù)，降低了成本，具有較好的實用性。
權(quán)利要求書
1.一種基于FCR的污水處理方法，其特征在于，主要包括以下步驟：
步驟S101：將污水進(jìn)行預(yù)處理，然后依次導(dǎo)入第一級處理池至第六級處理池內(nèi)進(jìn)行處理，所述第三級處理池內(nèi)種植有水藻，所述水藻變黃后撈出，且干燥后粉碎;
步驟S102：所述FCR反應(yīng)池將處理后的污水平行導(dǎo)入并聯(lián)的平流二沉池，所述平流二沉池將處理后的污水導(dǎo)入轉(zhuǎn)盤過濾器;所述平流二沉池的排污口連通污泥儲存池;
步驟S103：將步驟S101中的干燥粉碎的水藻導(dǎo)入污泥儲存池中混合，然后加入重金屬絮凝劑攪拌均勻，然后離心分離得到上清液和淤泥，所述上清液回流至FCR反應(yīng)池進(jìn)行再次處理，所述淤泥淤泥被輸送至污泥壓濾裝置得到濾液和泥餅;
步驟S104：將步驟S103中的泥餅混合植物秸稈發(fā)酵，然后在混合調(diào)節(jié)劑得到種植土壤，然后在種植土壤上種植植物，對重金屬土壤進(jìn)行植物修復(fù);
所述FCR反應(yīng)池的溫度為30℃-35℃;所述FCR反應(yīng)池包括按處理順序依次連接的第一級處理池、第二級處理池、第三級處理池、第四級處理池、第五級處理池、第六級處理池;所述第六級處理池的排污口與第二級處理池連通，所述第一級處理池、第二級處理池為缺氧區(qū)，所述第三級處理池、第四級處理池、第五級處理池、第六級處理池分別為好氧區(qū);并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的第三級處理池、第四級處理池、第五級處理池、第六級處理池分別通過管道連通;所述管道上設(shè)置有控制閥，所述管道上設(shè)置有雙向泵;所述轉(zhuǎn)盤過濾器的反洗水回流至平流二沉池內(nèi)，所述平流二沉池的污水回流至FCR反應(yīng)池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FCR的污水處理方法，其特征在于，所述步驟S101中的預(yù)處理是將污水依次導(dǎo)入粗格柵、細(xì)格柵進(jìn)行過濾，然后通過旋流沉砂池處理污水;所述步驟S103中的濾液回流至FCR反應(yīng)池進(jìn)行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于FCR的污水處理方法，其特征在于，所述第三級處理池包括池體和設(shè)置在池體內(nèi)部的攪拌裝置、螺旋狀纖維填料、曝氣裝置，所述螺旋狀纖維填料等距設(shè)置在池體的內(nèi)部，且相鄰的螺旋狀纖維填料之間種植有水藻;所述池體的底部設(shè)置有攪拌裝置和曝氣裝置;所述螺旋狀纖維填料通過支撐架固定在池體內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于FCR的污水處理方法，其特征在于，所述曝氣裝置包括曝氣管和曝氣泵，所述曝氣泵的進(jìn)氣口通過三通管分別連接有空氣和CO2罐，且三通管的支管上分別設(shè)置有控制閥，所述池體內(nèi)部設(shè)置有pH計;在白天時，若pH計檢測到第三級處理池的pH值>8.5，則曝氣泵連通CO2罐，否則曝氣泵連通空氣;所述池體的pH值為6.5-8。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于FCR的污水處理方法，其特征在于，所述池體中藻液的濃度為1800-3200cells/ml，所述攪拌裝置的攪拌速度為30-60r/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于FCR的污水處理方法，其特征在于，所述步驟S104中泥餅與秸稈的重量比值為(65-75)：30。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的一種基于FCR的污水處理方法，其特征在于，當(dāng)FCR反應(yīng)器處理水周期達(dá)到1-3個月，則將并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的第三級處理池、第四級處理池、第五級處理池、第六級處理池分別通過管道連通，使不同F(xiàn)CR反應(yīng)池的同級處理池之間水流相互循環(huán)，且循環(huán)5-15天后關(guān)閉管道上的控制閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的一種基于FCR的污水處理方法，其特征在于，所述水藻為螺旋藻、柵藻、微球球藻、綠藻、紅藻、褐藻中的任意一種。
說明書
一種基于FCR的污水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污水處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于FCR的污水處理方法。
背景技術(shù)
食物鏈反應(yīng)器FCR(Food ChainReactor)工藝是匈牙利奧尼卡公司的專利技術(shù)，具有十分高效的污水凈化能力。該技術(shù)可實現(xiàn)以模塊化為基礎(chǔ)的設(shè)計，處理規(guī)模從幾百噸/天到數(shù)十萬噸/天，系統(tǒng)對環(huán)境變化的適應(yīng)性和抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，已廣泛應(yīng)用于國外的市政污水和工業(yè)廢水處理領(lǐng)域。本技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用案例不多。上猶工業(yè)園污水處理項目率先采用FCR處理工藝，最終得到了良好的處理效果
在污水處理過程中，污水中的大量的N、P較為豐富，且污水中還存在重金屬，F(xiàn)CR反應(yīng)池可以通過植物表面附著的微生物對水中的N、P、重金屬進(jìn)行分解、吸附處理，從而實現(xiàn)污水的處理，但是FCR反應(yīng)池的處理速度要依賴微生物的消化速度，F(xiàn)CR反應(yīng)池中建立是生物鏈的依存關(guān)系較為密切，從而導(dǎo)致處理速度有一定的滯后。
在FCR污水處理的過程中常常需要定期補(bǔ)充污水處理的植物，一旦FCR反應(yīng)池的某一個處理池中的植物出現(xiàn)異常，則該處理池會持續(xù)惡化，最終導(dǎo)致植物死亡被更換，常常因為輕微的問題而導(dǎo)致處理惡化，最后不得不重新維修該處理池，更換新的一批植物，人工維護(hù)成本以及后續(xù)的維修成本增加，導(dǎo)致了不必要的浪費。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于FCR的污水處理方法，本發(fā)明通過水藻與微生物建立藻菌處理系統(tǒng)，對污水中的N、P、重金屬進(jìn)行吸附、分解處理，具有較好的協(xié)同作用;同時本發(fā)明通過水藻、淤泥混合后依次進(jìn)行重金屬絮凝，并轉(zhuǎn)化為種植土壤，利用植物修復(fù)的方法實現(xiàn)重金屬的降解，實現(xiàn)了生物優(yōu)化，杜絕了藻類生物的擴(kuò)散而導(dǎo)致重金屬積累的問題，本發(fā)明的水藻生長周期短，污水處理的周期降低，具有較好的實用性;同時本發(fā)明還通過并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的同級處理池的定期互通實現(xiàn)了FCR反應(yīng)池內(nèi)部的植物自修復(fù)，降低了成本，具有較好的實用性。
本發(fā)明通過在第三級處理池內(nèi)種植有水藻有效建立藻菌處理系統(tǒng)，通過藻類的生長有效吸收污水中的N、P元素，同時水藻的根須部分也給微生物提供了溫床，且池內(nèi)的微生物與水藻間存在協(xié)同作用，加快了污水的處理速率;水藻是生長周期短，縮短了污水處理的周期，本發(fā)明通過將水藻粉碎與污泥混合集中絮凝、植物修復(fù)處理重金屬，防止重金屬的大范圍的生物轉(zhuǎn)移，具有較好的實用性;本發(fā)明通過設(shè)置轉(zhuǎn)盤過濾器降低了占地面積，提高了推廣應(yīng)用的范圍。
本發(fā)明主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種基于FCR的污水處理方法，主要包括以下步驟：
步驟S101：將污水進(jìn)行預(yù)處理，然后依次導(dǎo)入第一級處理池至第六級處理池內(nèi)進(jìn)行處理，所述第三級處理池內(nèi)種植有水藻，所述水藻變黃后撈出，且干燥后粉碎;
步驟S102：所述FCR反應(yīng)池將處理后的污水平行導(dǎo)入并聯(lián)的平流二沉池，所述平流二沉池將處理后的污水導(dǎo)入轉(zhuǎn)盤過濾器;所述平流二沉池的排污口連通污泥儲存池;
步驟S103：將步驟S101中的干燥粉碎的水藻導(dǎo)入污泥儲存池中混合，然后加入重金屬絮凝劑攪拌均勻，然后離心分離得到上清液和淤泥，所述上清液回流至FCR反應(yīng)池進(jìn)行再次處理，所述淤泥淤泥被輸送至污泥壓濾裝置得到濾液和泥餅;
步驟S104：將步驟S103中的泥餅混合植物秸稈發(fā)酵，然后在混合調(diào)節(jié)劑得到種植土壤，然后在種植土壤上種植植物，對重金屬土壤進(jìn)行植物修復(fù);
所述FCR反應(yīng)池的溫度為30℃-35℃;所述FCR反應(yīng)池包括按處理順序依次連接的第一級處理池、第二級處理池、第三級處理池、第四級處理池、第五級處理池、第六級處理池;所述第六級處理池的排污口與第二級處理池連通，所述第一級處理池、第二級處理池為缺氧區(qū)，所述第三級處理池、第四級處理池、第五級處理池、第六級處理池分別為好氧區(qū);并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的第三級處理池、第四級處理池、第五級處理池、第六級處理池分別通過管道連通;所述管道上設(shè)置有控制閥，所述管道上設(shè)置有雙向泵;所述轉(zhuǎn)盤過濾器的反洗水回流至平流二沉池內(nèi)，所述平流二沉池的污水回流至FCR反應(yīng)池。
所述FCR反應(yīng)池的第一級處理池、第二級處理池分別為缺氧處理池，所述第三級處理池、第四級處理池、第五級處理池、第六級處理池分別為好氧處理池;本發(fā)明通過所述第六級處理池的排污口與第二級處理池連通使FCR反應(yīng)池存在內(nèi)部回流。
FCR反應(yīng)池內(nèi)部的植物在水中一般會分泌激素以維持自身的生長需求，F(xiàn)CR反應(yīng)池長時間的污水處理會導(dǎo)致同級處理池內(nèi)部的營養(yǎng)不均衡，從而導(dǎo)致同級處理池的植物生長偏差，植物的營養(yǎng)激素一旦出現(xiàn)缺失就好持續(xù)惡化，最終死亡。本發(fā)明通過將并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的同等級的處理池進(jìn)行定期互通以實現(xiàn)同級處理池內(nèi)部營養(yǎng)互通，提高處理池內(nèi)部的植物的生長均衡，降低植物更換的速度，降低人工成本，同時實現(xiàn)了FCR反應(yīng)池的內(nèi)部自修復(fù)，具有較好的實用性。
本發(fā)明通過設(shè)置多個并聯(lián)的FCR反應(yīng)池和并聯(lián)的平流二沉池有效擴(kuò)大了污水處理的反應(yīng)容量，適用于大容量的污水處理，具有較好的實用性。本發(fā)明通過將水藻干燥粉碎混合污泥儲存池中的淤泥進(jìn)行重金屬絮凝處理，集中的處理污水中的重金屬，然后將淤泥
本發(fā)明通過將第三級處理池建設(shè)為高效藻類塘，有效利用水藻吸收污水中的N、P、重金屬類污染物，水藻的種植周期短、吸收效率高，縮短了污水的處理周期，具有較好的實用性。本發(fā)明通過將泥餅與植物秸稈發(fā)酵得到適用種植的肥土壤，所述泥餅與植物秸稈發(fā)酵的方法以及植物修復(fù)的方法均為現(xiàn)有技術(shù)且不是本發(fā)明的改進(jìn)點，故不再贅述。
高效藻類塘(High rate algae pond，HRAP)內(nèi)顯著的理化特征是pH和DO的晝夜變化，通過明顯強(qiáng)化的藻菌共生系統(tǒng)，增強(qiáng)污染物被藻菌協(xié)同降解吸收過程，對氮、磷及有機(jī)物等均有較好的去除效果。與傳統(tǒng)穩(wěn)定塘相比，HRAP具有占地面積小、構(gòu)建及使用費用低的特點。另外，藻類細(xì)胞中蛋白質(zhì)及氨基酸含量較高，可用作高蛋白肥料、動物養(yǎng)料和生物燃料原料等。對于土地資源豐富而技術(shù)水平有限的農(nóng)村地區(qū)而言，HRAP是一種效益豐富的水環(huán)境治理技術(shù)，具有很大的發(fā)展和推廣前景。
高效藻類塘的結(jié)構(gòu)及運行方式有利于藻菌共生體系的建立，通過藻菌強(qiáng)大的協(xié)同凈化效應(yīng)，高效降解水體中氮、磷及有機(jī)物等污染物質(zhì)。藻類利用光合過程釋放出大量的氧氣，為異養(yǎng)細(xì)菌降解有機(jī)物、自養(yǎng)細(xì)菌氧化氨氮提供所需電子供體。細(xì)菌利用藻類釋放的氧氣進(jìn)行好氧呼吸，將有機(jī)物分解為小分子的無機(jī)物。同時，細(xì)菌在呼吸過程中釋放了大量的二氧化碳，為藻類生長中所需的碳源，供藻類繁殖使用。藻類以太陽能為能源，進(jìn)行光合作用將二氧化碳作為養(yǎng)料。
為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述步驟S101中的預(yù)處理是將污水依次導(dǎo)入粗格柵、細(xì)格柵進(jìn)行過濾，然后通過旋流沉砂池處理污水;所述步驟S103中的濾液回流至FCR反應(yīng)池進(jìn)行處理。
為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述第三級處理池包括池體和設(shè)置在池體內(nèi)部的攪拌裝置、螺旋狀纖維填料、曝氣裝置，所述螺旋狀纖維填料等距設(shè)置在池體的內(nèi)部，且相鄰的螺旋狀纖維填料之間種植有水藻;所述池體的底部設(shè)置有攪拌裝置和曝氣裝置;所述螺旋狀纖維填料通過支撐架固定在池體內(nèi)部。所述螺旋狀纖維填料的表面積大，為微生物的生長提供了充足的附著點，而且螺旋狀纖維填料與池體形成了硝化、反硝化的場所，具有較好的實用性，所述螺旋狀纖維填料為現(xiàn)有技術(shù)且不是本發(fā)明的改進(jìn)點，故不再贅述。
為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述曝氣裝置包括曝氣管和曝氣泵，所述曝氣泵的進(jìn)氣口通過三通管分別連接有空氣和CO2罐，且三通管的支管上分別設(shè)置有控制閥，所述池體內(nèi)部設(shè)置有pH計;在白天時，若pH計檢測到第三級處理池的pH值>8.5，則曝氣泵連通CO2罐，否則曝氣泵連通空氣;所述池體的pH值為6.5-8。在污水處理的過程中，一旦池體的內(nèi)部二氧化碳含量較低，則水藻的光合作用效率低下，導(dǎo)致水藻-微生物的協(xié)同作用降低，因此為了更好協(xié)同處理污水，污水處理的過程中可以持續(xù)通過曝氣管通入氧氣，提高池體內(nèi)部的溶氧量以加快生物降解;本發(fā)明通過通入實時監(jiān)控及時補(bǔ)充池體內(nèi)部的CO2量，有效促進(jìn)水藻-微生物的協(xié)同處理效率，具有較好的實用性。
為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述池體中藻液的濃度為1800-3200cells/ml，所述攪拌裝置的攪拌速度為30-60r/min。水藻的種植是采用在池體中加入藻液培養(yǎng)，池體內(nèi)部藻液的濃度以及池體的溫度對水藻的生長速率影響較大;實踐證明藻液的濃度越大生長越快，污水處理的效果越高。
為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述步驟S104中泥餅與秸稈的重量比值為(65-75)：30。綜合考慮發(fā)酵的速度、種植土壤的肥沃程度以及生產(chǎn)成本，當(dāng)泥餅與秸稈的重量比值適當(dāng)時，可以得到較好的種植土壤，而且可以將秸稈變廢為寶，具有較好的實用性。
為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，當(dāng)FCR反應(yīng)器處理水周期達(dá)到1-3個月，則將并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的第三級處理池、第四級處理池、第五級處理池、第六級處理池分別通過管道連通，使不同F(xiàn)CR反應(yīng)池的同級處理池之間水流相互循環(huán)，且循環(huán)5-15天后關(guān)閉管道上的控制閥。
為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述水藻為螺旋藻、柵藻、微球球藻、綠藻、紅藻、褐藻中的任意一種。
本發(fā)明的有益效果：
(1)本發(fā)明通過水藻與微生物建立藻菌處理系統(tǒng)，對污水中的N、P、重金屬進(jìn)行吸附、分解處理，具有較好的協(xié)同作用;同時本發(fā)明通過水藻、淤泥混合后依次進(jìn)行重金屬絮凝，并轉(zhuǎn)化為種植土壤，利用植物修復(fù)的方法實現(xiàn)重金屬的降解，實現(xiàn)了生物優(yōu)化，杜絕了藻類生物的擴(kuò)散而導(dǎo)致重金屬積累的問題，本發(fā)明的水藻生長周期短，污水處理的周期降低，具有較好的實用性;同時本發(fā)明還通過并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的同級處理池的定期互通實現(xiàn)了FCR反應(yīng)池內(nèi)部的植物自修復(fù)，降低了成本，具有較好的實用性。
(2)步驟S101：將污水進(jìn)行預(yù)處理，然后依次導(dǎo)入第一級處理池至第六級處理池內(nèi)進(jìn)行處理，所述第三級處理池內(nèi)種植有水藻，所述水藻變黃后撈出，且干燥后粉碎。本發(fā)明通過第三級處理池內(nèi)是水藻有效去除污水中的N、P污染物，同時通過藻菌的協(xié)同作用有效加速處理污水中的N、P污染物分解;所述水藻生長周期短，縮短了污水處理的周期，具有較好的實用性。
(3)步驟S102：所述FCR反應(yīng)池將處理后的污水平行導(dǎo)入并聯(lián)的平流二沉池，所述平流二沉池將處理后的污水導(dǎo)入轉(zhuǎn)盤過濾器;所述平流二沉池的排污口連通污泥儲存池。本發(fā)明通過設(shè)置多個并聯(lián)的FCR反應(yīng)池和并聯(lián)的平流二沉池有效擴(kuò)大了污水處理的反應(yīng)容量，適用于大容量的污水處理，具有較好的實用性。
(4)步驟S104：將步驟S103中的泥餅混合植物秸稈發(fā)酵，然后在混合調(diào)節(jié)劑得到種植土壤，然后在種植土壤上種植植物，對重金屬土壤進(jìn)行植物修復(fù)。本發(fā)明通過植物修復(fù)的方法環(huán)保去除土壤中的重金屬，并將植物秸稈變廢為寶，具有較好的實用性。
(5)所述FCR反應(yīng)池的溫度為30℃-35℃;所述第六級處理池的排污口與第二級處理池連通，并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的第三級處理池、第四級處理池、第五級處理池、第六級處理池分別通過管道連通。本發(fā)明通過將并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的同等級的處理池進(jìn)行定期互通以實現(xiàn)同級處理池內(nèi)部營養(yǎng)互通，提高處理池內(nèi)部的植物的生長均衡，降低植物更換的速度，降低人工成本，同時實現(xiàn)了FCR反應(yīng)池的內(nèi)部自修復(fù)，具有較好的實用性。本發(fā)明的溫度的設(shè)置有利于水藻的生長，具有較好的實用性。
(6)所述第三級處理池包括池體和設(shè)置在池體內(nèi)部的攪拌裝置、螺旋狀纖維填料、曝氣裝置，所述螺旋狀纖維填料等距設(shè)置在池體的內(nèi)部，且相鄰的螺旋狀纖維填料之間種植有水藻;所述池體的底部設(shè)置有攪拌裝置和曝氣裝置;所述螺旋狀纖維填料通過支撐架固定在池體內(nèi)部。所述螺旋狀纖維填料的表面積大，為微生物的生長提供了充足的附著點，而且螺旋狀纖維填料與池體形成了硝化、反硝化的場所，具有較好的實用性。
(7)所述曝氣裝置包括曝氣管和曝氣泵，所述曝氣泵的進(jìn)氣口通過三通管分別連接有空氣和CO2罐，且三通管的支管上分別設(shè)置有控制閥，所述池體內(nèi)部設(shè)置有pH計;在白天時，若pH計檢測到第三級處理池的pH值>8.5，則曝氣泵連通CO2罐，否則曝氣泵連通空氣;所述池體的pH值為6.5-8。本發(fā)明通過通入實時監(jiān)控及時補(bǔ)充池體內(nèi)部的CO2量，有效促進(jìn)水藻-微生物的協(xié)同處理效率，具有較好的實用性。
(8)當(dāng)FCR反應(yīng)器處理水周期達(dá)到1-3個月，則將并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的第三級處理池、第四級處理池、第五級處理池、第六級處理池分別通過管道連通，使不同F(xiàn)CR反應(yīng)池的同級處理池之間水流相互循環(huán)，且循環(huán)5-15天后關(guān)閉管道上的控制閥。本發(fā)明通過將并聯(lián)的FCR反應(yīng)池的同等級的處理池進(jìn)行定期互通以實現(xiàn)同級處理池內(nèi)部營養(yǎng)互通，提高處理池內(nèi)部的植物的生長均衡，降低植物更換的速度，降低人工成本，同時實現(xiàn)了FCR反應(yīng)池的內(nèi)部自修復(fù)，具有較好的實用性。（發(fā)明人許文來;于晗;瞿倫強(qiáng);陳怡;鐘亞萍）
