CN206255960U - 一种城市生活污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种城市生活污水处理系统，包括A/O工艺单元，A/O工艺单元耦合连接有微生物燃料电池单元，A/O工艺单元通过管道连接有电絮凝池，电絮凝池通过导线连接至微生物燃料电池单元，电絮凝池通过管道连接有接触消毒池。本实用新型的一种城市生活污水处理系统，通过将微生物燃料电池单元与A/O工艺单元相结合进行城市生活污水处理，之后再利用微生物燃料电池单元产生的电能对出水进行电絮凝处理，在不增加额外能耗的同时，使出水水质得到极大的改善；微生物燃料电池单元产生的电能还可以用于污水处理过程中的其他处理单元，能有效降低污水处理过程中电能消耗。

Description

一种城市生活污水处理系统

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种城市生活污水处理系统。

背景技术

我国淡水资源十分短缺，人均拥有量2300m³，相当于世界人均水平的1/4，居世界110位，水资源短缺现象在很多地区已经非常普遍，其中水质型缺水的现象越来越常见。水资源的缺乏在国民经济和社会发展当中的制约作用已经越来越明显，废水处理之后的综合利用已经成为很多地方解决水资源匮乏的重要途径。近年来，随着社会经济的发展和城镇化进程的加快，全国城市生活污水排放量占废水排放总量的比例接近45％，改变了我国水污染治理工作一直以工业废水治理为主的局面，城市污水的综合治理已经是污水治理中重要的一个组成部分。长期以来，城市生活污水处理多采用活性污泥法，它也是世界各国应用最广的一种生物处理流程，该系统主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成，但是存在着能耗高的缺点，主要体现在水厂的好氧单元需要曝气来保持反应器中的溶解氧浓度，而曝气过程中，会消耗大量的电能，也是污水处理厂能耗的主要来源，特别在我们国家绝大部分污水处理厂取消了初沉池设计，大量采用了延时曝气等高能耗工艺；但是，单纯的降低能耗又会产生出水水质不稳定的问题，这样就使得本该作为绿色环保项目的污水处理行业与可持续发展理念渐行渐远，因此开发可持续发展的污水处理工艺成为当务之急。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种城市生活污水处理系统，解决了现有的水处理系统在不增加能耗的同时难以有效改善出水水质的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：一种城市生活污水处理系统，包括A/O工艺单元，A/O工艺单元耦合连接有微生物燃料电池单元，A/O工艺单元通过管道连接有电絮凝池，电絮凝池通过导线连接至微生物燃料电池单元，电絮凝池通过管道连接有接触消毒池。

本实用新型的特点还在于，

A/O工艺单元包括调节池，调节池内设置有污水提升泵，污水提升泵通过管道依次连接有缺氧池、好氧池和斜板沉淀池，好氧池内的底部设置有曝气管，好氧池的底部还设置有回流口，回流口通过管道连接有硝化液回流泵，硝化液回流泵通过管道连接至缺氧池，斜板沉淀池的底部设置有排污口，排污口通过管道连接有污泥回流泵，污泥回流泵通过管道分别连接至缺氧池和好氧池，斜板沉淀池通过管道连接电絮凝池。

缺氧池与好氧池的连接管道设置为两段，两段管道通过法兰连接，法兰内设置有质子交换膜。

微生物燃料电池单元包括第一碳毡电极和第二碳毡电极，第一碳毡电极和第二碳毡电极分别设置在缺氧池和好氧池内，第一碳毡电极和第二碳毡电极通过导线共同连接有蓄电池，蓄电池的正极与第一碳毡电极相连接且连接导线上设置有第一负载，蓄电池的负极与第二碳毡电极相连接且连接导线上设置有第二负载。

电絮凝池内的底部设置有搅拌器，电絮凝池中还设置有电絮凝铝阳极和电絮凝铁阴极，电絮凝铝阳极通过导线连接至蓄电池的正极，电絮凝铁阴极通过导线连接至蓄电池的负极。

接触消毒池通过管道连接有加药泵，加药泵通过管道连接有二氧化氯发生器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种城市生活污水处理系统，通过将微生物燃料电池单元与A/O工艺单元相结合进行城市生活污水处理，之后再利用微生物燃料电池单元产生的电能对出水进行电絮凝处理，在不增加额外能耗的同时，使出水水质得到极大的改善；微生物燃料电池单元产生的电能还可以用于污水处理过程中的其他处理单元，能有效降低污水处理过程中电能消耗。

附图说明

图1是本实用新型的一种城市生活污水处理系统的结构示意图。

图中，1.调节池，2.缺氧池，3.第一碳毡电极，4.法兰，5.质子交换膜，6.好氧池，7.第二碳毡电极，8.第一负载，9.第二负载，10.蓄电池，11.电絮凝池，12.接触消毒池，13.二氧化氯发生器，14.搅拌器，15.电絮凝铁阴极，16.电絮凝铝阳极，17.斜板沉淀池，18.污泥回流泵，19.曝气管，20.硝化液回流泵，21.污水提升泵。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供了一种城市生活污水处理系统，如图1所示，包括A/O工艺单元，A/O工艺单元耦合连接有微生物燃料电池单元，A/O工艺单元通过管道连接有电絮凝池11，电絮凝池11通过导线连接至微生物燃料电池单元，电絮凝池11通过管道连接有接触消毒池12。

A/O工艺单元包括调节池1，调节池1内设置有污水提升泵21，污水提升泵21通过管道依次连接有缺氧池2、好氧池6和斜板沉淀池17，好氧池6内的底部设置有曝气管19，好氧池6的底部还设置有回流口，回流口通过管道连接有硝化液回流泵20，硝化液回流泵20通过管道连接至缺氧池2，斜板沉淀池17的底部设置有排污口，排污口通过管道连接有污泥回流泵18，污泥回流泵18通过管道分别连接至缺氧池2和好氧池6，斜板沉淀池17通过管道连接电絮凝池11。

缺氧池2与好氧池6的连接管道设置为两段，两段管道通过法兰4连接，法兰4内设置有质子交换膜5。

微生物燃料电池单元包括第一碳毡电极3和第二碳毡电极7，第一碳毡电极3和第二碳毡电极7分别设置在缺氧池2和好氧池6内，第一碳毡电极3和第二碳毡电极7通过导线共同连接有蓄电池10，蓄电池10的正极与第一碳毡电极3相连接且连接导线上设置有第一负载8，蓄电池10的负极与第二碳毡电极7相连接且连接导线上设置有第二负载9。

电絮凝池11内的底部设置有搅拌器14，电絮凝池11中还设置有电絮凝铝阳极16和电絮凝铁阴极15，电絮凝铝阳极16通过导线连接至蓄电池10的正极，电絮凝铁阴极15通过导线连接至蓄电池10的负极。

接触消毒池12通过管道连接有加药泵，加药泵通过管道连接有二氧化氯发生器13。

虽然城市污水处理是高耗能行业，但同时，城市污水中潜在能量巨大，有待开发。据估计，污水中潜在的能量是处理污水能耗的10倍，污水潜在能量开发可解决社会总电耗的10％。传统的A/O工艺因为工艺流程简单，节省基建费用，占地面积小而被广泛应用，但同时也存在着处理能耗高，出水水质不稳定等缺点。微生物燃料电池的出现为我们利用污水中潜在能量提供了一种可行的思路与方法。微生物燃料电池是以微生物为催化剂将化学能直接转化成电能的装置，在净化污水的同时又能够将污水中潜在的生物能转化为电能加以利用，降低了水厂处理成本。电絮凝处理工艺是近年来出现在水处理领域的新工艺，其原理是在外加电源的情况下以水为电解质，一方面其电极在电解时会与水中的氢氧根离子结合起到混凝的结果；另一方面水中一些溶解物质直接被氧化还原为无害物质而去除，该方法对水中可溶污染物和胶体颗粒的去除有很好的效果。因此，将微生物燃料电池与传统的污水处理技术相结合，以期在加强污水中污染物去除效果的同时降低污水厂能耗。尝试用传统A/O工艺耦合微生物燃料电池，并将产生的电能用于电絮凝过程，将污水中的生物能转化成的电能加以利用，这样就能在提高水中污染物去除效率的同时又可以降低污水处理的能耗，是一种理想的城市污水处理新工艺。

工作时，调节池1中的城市生活污水经污水提升泵21的作用进入到缺氧池2中，污水中的部分有机物在该池被微生物降解并释放电子，通过导线和负载，电能会被储存在蓄电池10中；同时在反硝化细菌的作用下水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮会转化为氮气而除去，该池是城市生活污水脱氮的主要单元，其运行情况的好坏会直接影响污水中氮的去除效果。污水经缺氧池2处理后进入好氧池6，在好氧池6中绝大部分的含碳有机物被微生物彻底降解变成二氧化碳和水而被去除，好氧池6中设有曝气管19，风机通过曝气管对好氧池6曝气，在增加溶解氧的同时也对好氧池6起到搅拌作用，使混合液更加均匀；在好氧条件下，硝化细菌会将水中的氨氮转化为硝酸盐氮；好氧池6出水一部分经过硝化液回流泵20回流到缺氧池2，水中残留的有机物可作为反硝化电子供体进一步去除，另一部分进入到斜板沉淀池17进行泥水分离，斜板沉淀池17采用底部进水上部出水的方式，能较好地实现泥水分离，污泥由底部的排泥斗收集，上清液通过上部出水口流出，斜板沉淀池17的污泥通过污泥回流泵18回流到缺氧池2和好氧池6，以确保系统能够维持高效、稳定的生物化学反应。斜板沉淀池17的上清液进入到电絮凝池11后中，经电絮凝池11处理，一般会发生以下反应：首先，水作为电解质被电解，会在水中生成氢氧根离子，阳极铝电极会失去电子并溶解于水中，并与氢氧根相结合，起到混凝作用，可以有效地去除掉水中的悬浮物与胶体颗粒；其次，电絮凝池11中阳极材料为铝板，通电电解时铝离子会与水中的氢氧根离子形成混凝剂，可以使水中的悬浮物质和胶体颗粒得到很好的去除。在电解过程中，阴极和阳极会不断产氢气和氧气，这些气体以微小气泡的形式溢出，起到类似气浮工艺中溶气的作用，使废水中的微粒杂质附着在气泡上而浮至水面，成为较易去除的浮渣；再次，一些溶解的污染物将直接被电解氧化还原成为一些无害的物质或沉淀而被除去。多数情况下，上述三种现象会在电絮凝的过程中同时出现，经过电絮凝池11后出水水质将会得到极大的改善。在二氧化氯发生器13中，盐酸和次氯酸钠反应生成二氧化氯，通过加药泵进入接触消毒池12中，通过加药消毒基本可以完全杀灭水中的病原体，出水水质得到保证。次氯酸钠水溶液和盐酸在计量调节系统、电控系统的作用下被定量输送到反应器中，在一定温度下经过负压曝气反应生成二氧化氯和氯气的气液混合物，经吸收系统吸收制成一定浓度的二氧化氯混合消毒液，通过加药泵投加到接触消毒池12中对水体进行杀菌消毒，成本低，处理效果好。

缺氧池2内设有第一碳毡电极3，好氧池6内设有第二碳毡电极7，第一碳毡电极3和第二碳毡电极7通过导线分别与蓄电池10的正极和负极连接，缺氧池2和好氧池6正常工作时产生的电能会被蓄电池10收集起来，以供其他处理单元使用；电絮凝池11的阳极和阴极分别与蓄电池10的正极和负极相连，打开蓄电池10开关后电絮凝池11便可利用微生物燃料电池单元产生的电能进行工作。

通过上述方式，本实用新型的一种城市生活污水处理系统，通过将微生物燃料电池单元与A/O工艺单元相结合进行城市生活污水处理，之后再利用微生物燃料电池单元产生的电能对出水进行电絮凝处理，在不增加额外能耗的同时，使出水水质得到极大的改善；微生物燃料电池单元产生的电能还可以用于污水处理过程中的其他处理单元，能有效降低污水处理过程中电能消耗。

Claims (6)

1.一种城市生活污水处理系统，其特征在于，包括A/O工艺单元，A/O工艺单元耦合连接有微生物燃料电池单元，A/O工艺单元通过管道连接有电絮凝池(11)，电絮凝池(11)通过导线连接至所述微生物燃料电池单元，电絮凝池(11)通过管道连接有接触消毒池(12)。

2.如权利要求1所述的一种城市生活污水处理系统，其特征在于，所述A/O工艺单元包括调节池(1)，调节池(1)内设置有污水提升泵(21)，污水提升泵(21)通过管道依次连接有缺氧池(2)、好氧池(6)和斜板沉淀池(17)，所述好氧池(6)内的底部设置有曝气管(19)，好氧池(6)的底部还设置有回流口，回流口通过管道连接有硝化液回流泵(20)，硝化液回流泵(20)通过管道连接至所述缺氧池(2)，所述斜板沉淀池(17)的底部设置有排污口，排污口通过管道连接有污泥回流泵(18)，污泥回流泵(18)通过管道分别连接至所述缺氧池(2)和好氧池(6)，斜板沉淀池(17)通过管道连接所述电絮凝池(11)。

3.如权利要求2所述的一种城市生活污水处理系统，其特征在于，所述缺氧池(2)与好氧池(6)的连接管道设置为两段，两段管道通过法兰(4)连接，法兰(4)内设置有质子交换膜(5)。

4.如权利要求2所述的一种城市生活污水处理系统，其特征在于，所述微生物燃料电池单元包括第一碳毡电极(3)和第二碳毡电极(7)，第一碳毡电极(3)和第二碳毡电极(7)分别设置在所述缺氧池(2)和好氧池(6)内，第一碳毡电极(3)和第二碳毡电极(7)通过导线共同连接有蓄电池(10)，蓄电池(10)的正极与所述第一碳毡电极(3)相连接且连接导线上设置有第一负载(8)，蓄电池(10)的负极与所述第二碳毡电极(7)相连接且连接导线上设置有第二负载(9)。

5.如权利要求4所述的一种城市生活污水处理系统，其特征在于，所述电絮凝池(11)内的底部设置有搅拌器(14)，电絮凝池(11)中还设置有电絮凝铝阳极(16)和电絮凝铁阴极(15)，电絮凝铝阳极(16)通过导线连接至所述蓄电池(10)的正极，电絮凝铁阴极(15)通过导线连接至所述蓄电池(10)的负极。

6.如权利要求1所述的一种城市生活污水处理系统，其特征在于，所述接触消毒池(12)通过管道连接有加药泵，加药泵通过管道连接有二氧化氯发生器(13)。