一种磁混凝分离与生物处理组合的污水处理系统及工艺

技术领域

本发明涉及污水技术领域，尤其涉及一种磁混凝分离与生物处理组合的污水处理系统及工艺。

背景技术

磁混凝分离技术就是在传统的混凝沉淀工艺中加入磁粉，使之与污水中的污物絮凝结合成一体，再在外部磁分离系统的磁场作用下将污水中的磁性絮体进行吸附分离，从而达到净水的目的。

随着该技术的应用与发展，为了使磁混凝分离系统可以对污水进行深度处理，除去污水中的氮、磷和溶解性微污染物，公布号为“CN106673373A”的专利文件中公开了一种可持续高效污水处理系统，包括进水单元、曝气生物滤池单元、混凝反应单元和磁分离单元；其中，进水单元的污水先经过曝气生物滤池单元处理脱氮和除去溶解性微污染物，然后经混凝反应单元进行混凝沉淀反应后进入磁分离单元除去磷和溶解性微污染物处理，从而对水中氮、磷和溶解性有机物具有良好的去除作用；

但是，由于污水中的悬浮污物和磷的含量较高，所以容易造成曝气生物滤池单元堵塞，不仅增加反冲单元的工作频次影响处理效率，而且还会增加反冲洗用水量和系统能耗；同时，进水单元、曝气生物滤池单元、混凝反应单元和磁分离单元之间通过提升泵直接连接，在实际使用过程中容易受水量、水质等的波动影响而导致后续处理单元工作的稳定较差。

发明内容

本发明公开一种磁混凝分离与生物处理组合的污水处理系统及工艺，以解决目前污水处理系统在实际使用过程中所存在的反冲单元工作频次较高而影响处理效率、增加反冲洗用水量和系统能耗的问题，以及各处理单元之间容易受到彼此水量、水质等的波动影响而导致各处理单元工作的稳定性较差的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明公开了一种磁混凝分离与生物处理组合的污水处理系统，其包括磁分离装置、调节池以及生物滤池；所述磁分离装置的出水端与所述调节池的进水端连接，所述调节池的出水端与所述生物滤池的进水端连接，所述调节池用于调控所述磁分离装置和所述生物滤池的流量。

可选地，所述调节池的出水端设置有输送泵，且所述调节池的出水端通过所述输送泵与所述生物滤池的进水端连通，用于将所述调节池中的水输送至所述生物滤池。

可选地，所述生物滤池包括反硝化滤池和硝化滤池；所述调节池的出水端与所述反硝化滤池的进水端连接，所述反硝化滤池的出水端与所述硝化滤池的进水端连接。

可选地，所述生物滤池还包括曝气装置和反冲洗装置；所述曝气装置与所述硝化滤池连接，用于所述硝化滤池的供氧；所述反冲洗装置分别与所述反硝化滤池和所述硝化滤池连接，用于所述反硝化滤池和所述硝化滤池内滤材的反向冲洗；所述反硝化滤池和所述硝化滤池分别设置有冲洗回流管，并通过所述冲洗回流管与污水池连接。

可选地，所述污水处理系统还包括排水池、排水过滤器和消毒池；所述硝化滤池的出水端与所述排水池连接，所述排水池的出水端经所述排水过滤器与所述消毒池连接。

可选地，所述污水处理系统还包括磁种回收装置和污泥池；所述磁分离装置的卸料端与所述磁种回收装置的进料端连接，所述磁种回收装置的磁种回收端经磁种投加泵与混凝反应装置连接，所述磁种回收装置的污泥排放端连接所述污泥池。

可选地，所述污水处理系统还包括一级脱水装置和二级脱水装置；所述污泥池通过污泥泵与所述一级脱水装置的进料端连接，所述第一脱水装置的出料端与所述二级脱水装置的进料端连接；所述一级脱水装置和所述二级脱水装置分别设置有脱水回流管，并通过所述脱水回流管与污水池连接。

可选地，所述污水处理系统还包括絮凝剂投药装置；所述一级脱水装置与所述二级脱水装置之间设置有污泥调质箱，所述一级脱水装置的出料端经所述污泥调质箱与所述二级脱水装置的进料端连接；所述絮凝剂投药装置分别与所述一级脱水装置和所述污泥调质箱的加料口连接。

可选地，絮凝剂投药装置包括PAM投药装置和PAC投药装置；所述PAM投药装置分别与所述一级脱水装置和所述污泥调质箱的加料口连接，所述PAC投药装置与所述所述污泥调质箱的加料口连接。

第二方面，本发明还提供了一种污水处理工艺，其包括以下步骤：

（1）污水池中的污水经过污水过滤装置后输送至混凝反应装置，污水于所述混凝反应装置中与加入的絮凝药剂和磁种反应形成磁性絮体：

（2）含有磁性絮体的污水再从所述混凝反应装置输送至磁分离装置中，通过所述磁分离装置的磁力作用吸附分离污水中的磁性絮体；

（3）所述磁分离装置处理后的分离水输送至调节池，并通过所述调节池对水量的调蓄控制后输送至生物滤池，经生物滤池处理后再进行排放。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明公开的污水处理系统及工艺对现有污水处理系统的布置方式结构及处理过程进行了调整改进；其中，污水先进入混凝反应装置中与絮凝药剂和磁种反应形成磁性絮体，再通过磁分离装置将磁性絮体快速分离，从而可以除去有机物（COD）、总磷（TP）和悬浮物（SS），使得进入生物滤池的TP和SS浓度降低、尤其是可以将SS控制在低浓度范围内，进而使生物滤池不容易发生堵塞，有效地减小生物滤池的反冲洗频次、延长生物滤池的工作周期，达到提高生物滤池处理效率及降低系统能耗和反冲洗用水量的目的；同时，磁分离装置处理后的分离水输送至调节池，并通过调节池对水量的调蓄控制后输送至生物滤池，从而相较于将磁分离装置与生物滤池直接连接的方式相比较，可以防止磁分离装置和生物滤池的流量波动而对彼此处理效果的影响，有利于保证磁分离装置和生物滤池对污水净化处理效果的稳定。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的污水处理系统的结构示意图；

附图标记说明：

1-污水池、2-污水泵、3-粗格栅、4-旋流沉沙池、5-转鼓细格栅、6-混凝反应装置、7-磁分离装置、8-调节池、9-输送泵、10-反硝化滤池、11-硝化滤池、12-排水池、13-排水过滤器、14-消毒池、15-冲洗回流管、21-PAM投药装置、22-PAM加药泵、23-PAC投药装置、24-PAC加药泵、25-磁种投加泵、26-磁种回收装置、27-反冲洗泵、28-曝气风机、29-反洗风机、30-污泥池、31-污泥泵、32-一级脱水装置、33-污泥调质箱、34-二级脱水装置、35-螺旋输送机，36-贮泥斗。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

实施例1

请参考图1所示，本发明实施例公开了一种磁混凝分离与生物处理组合的污水处理系统，所公开的污水处理系统包括磁分离装置7、调节池8以及生物滤池；磁分离装置7的出水端与调节池8的进水端连接，调节池8的出水端与生物滤池的进水端连接，调节池8用于调控磁分离装置7和生物滤池的流量。

其中，污水先进入混凝反应装置6中与絮凝药剂和磁种反应形成磁性絮体，再通过磁分离装置7将磁性絮体快速分离，从而可以除去有机物（COD）、总磷（TP）和悬浮物（SS），使得进入生物滤池的TP和SS浓度降低、尤其是可以将SS控制在低浓度范围内，进而使生物滤池不容易发生堵塞，有效地减小生物滤池的反冲洗频次、延长生物滤池的工作周期；因此，相较于现有污水处理系统不仅可以提高生物滤池处理效率，而且还可以降低系统能耗和反冲洗用水量、达到节能和节水的目的。

同时，磁分离装置7处理后的分离水输送至调节池8，并通过调节池8对水量的调蓄控制后输送至生物滤池，从而相较于将磁分离装置7与生物滤池直接连接的方式相比较，可以防止磁分离装置7和生物滤池的流量波动而对彼此处理效果的影响，有利于保证磁分离装置7和生物滤池对污水净化处理效果的稳定。

为了提供将调节池8中的污水输送至生物滤池中的输送动力，可以在调节池8的出水端设置有输送泵9，且调节池8的出水端通过输送泵9与生物滤池的进水端连通，用于将调节池8中的水输送至生物滤池，从而通过输送泵9不仅提供输送动力，而且通过输送泵9还可以调节控制污水输送至生物滤池的流量、以满足生物滤池的处理要求。

作为生物滤池的设置结构方式，如图1中所示，生物滤池可以包括反硝化滤池10和硝化滤池11；调节池8的出水端与反硝化滤池10的进水端连接，反硝化滤池10的出水端与硝化滤池11的进水端连接，从而使得进入生物滤池的污水先经过反硝化滤池10的处理，然后再经过硝化滤池11的处理。

由于反硝化菌是异养菌，硝化菌是自养菌，所以水中碳源越多越有利于反硝化细菌的生长，而不利于硝化菌的生长；因此，将反硝化滤池10设置于硝化滤池11之前可以使反硝化菌利用消耗污水中的碳源，既可以除去有机物，又可以降低碳源、并在反硝化过程为硝化过程提供碱度，进而有利后续的硝化过程，使得反硝化滤池10和硝化滤池11的处理效果均得到充分发挥。

容易理解的是，污水处理系统还可以包括排水池12、排水过滤器13和消毒池14；硝化滤池11的出水端与排水池12连接，排水池12的出水端经排水过滤器13与消毒池14连接，使得经硝化滤池处理后的水可以排入排水池12中，再将排水池12中的水再依次经排水过滤器13和消毒池14处理后进行排放；从而通过排水池12可以起到调蓄作用，并通过排水过滤器13对水中的悬浮物进行深度处理、通过消毒池14对排水进行消毒，进而使得出水达标外排。

优先地，消毒池14为紫外线消毒池，从而可以通过物理方式对排放水进行消毒处理，相较于通过加入消毒剂等化学消毒方式可以有效地减小排放水中化学药剂的含量；排水过滤器13可以为纤维转盘过滤器。

本发明实施例公开的生物滤池还可以包括曝气装置和反冲洗装置；曝气装置与硝化滤池11连接，用于硝化滤池11的供氧；反冲洗装置分别与反硝化滤池10和硝化滤池11连接，用于反硝化滤池10和硝化滤池11内滤材的反向冲洗，防止反硝化滤池10和硝化滤池11发生堵塞，从而有利于保持反硝化滤池10和硝化滤池11的过滤效果。

同时，反硝化滤池10和硝化滤池11分别设置有冲洗回流管15，并通过冲洗回流管15与污水池1连接，从而使得反向冲洗后的反洗水可以通过冲洗回流管15返回至污水池1中重新进行循环处理，防止污染而保证系统的水处理净化效果。

其中，反冲洗装置可以包括反冲洗泵27；反硝化滤池10和硝化滤池11分别通过相应的反冲洗泵27与排水池12连接，从而使得反冲洗泵27可以利用排水池12中的水对相应的反硝化滤池10和硝化滤池11进行反冲洗工作，进而可以更好地达到节水的目的。

优选地，反硝化滤池10还连接有反洗风机29，曝气装置为曝气风机28；在反冲洗泵27对相应的反硝化滤池10和硝化滤池11反向冲洗的过程中可以将曝气风机28和反洗风机29开启，从而加入压缩空气使滤料表面的剪力增大、使得水冲洗时不易被剥落的污物在汽包上升的剪力下剥落，从而提高反冲洗的效果。

本发明实施例公开的污水处理系统还可以包括磁种回收装置26和污泥池30；磁分离装置7的卸料端与磁种回收装置26的进料端连接，磁种回收装置26的磁种回收端经磁种投加泵25与混凝反应装置6连接，磁种回收装置26的污泥排放端连接污泥池30；从而通过磁种回收装置26可以对磁分离装置7吸附打捞的磁性絮体进行磁种和污泥的分离，将分离的磁种经磁种投加泵25重新加入混凝反应装置6中，实现了磁粉等磁种的回收循环利用；剩余的污泥则输送至污泥池30中。

其中，污水处理系统还包括一级脱水装置32和二级脱水装置34；污泥池30通过污泥泵31与一级脱水装置32的进料端连接，第一脱水装置的出料端与二级脱水装置34的进料端连接；一级脱水装置32和二级脱水装置34分别设置有脱水回流管，并通过脱水回流管与污水池1连接。

通过一级脱水装置32和二级脱水装置34可以对污泥进行脱水处理，使污泥的含水率符合要求；同时，相较于通过一个脱水装置直接将污泥脱水至所要求的含水率，通过一级脱水装置32和二级脱水装置34的分级脱水可以对各级的作用力分别控制，从而既可以达到节能的目的，又可以根据要求对不同含水率的污泥进行卸料分离。

具体地，一级脱水装置32和二级脱水装置34分别设置有卸料口，从而通过相应的卸料口可以将污泥排放到相应的贮泥斗36中；一级脱水装置32可以为叠螺脱水机，并可以将污泥脱水至含水率80-85%；二级脱水装置34可以为板框脱水机，并可以将污泥脱水至含水率小于60%，且二级脱水装置34的卸料口设置有螺旋输送机35，从而通过螺旋输送机35可以方便地将二级脱水装置34脱水的污泥输送至相应的贮泥斗36中。

为了使水中的污泥可以更快速地沉淀出来，本方案的污水处理系统还可以包括絮凝剂投药装置；一级脱水装置32与二级脱水装置34之间设置有污泥调质箱33，一级脱水装置32的出料端经污泥调质箱33与二级脱水装置34的进料端连接；絮凝剂投药装置分别与一级脱水装置32和污泥调质箱33的加料口连接，从而使得一级脱水装置32和二级脱水装置34中的污泥更容易发生沉淀分离，提高脱水处理效果。

具体地，絮凝剂投药装置可以包括PAM（聚丙烯酰胺）投药装置和PAC（聚合氯化铝）投药装置；PAM投药装置21分别通过PAM加药泵22与一级脱水装置32和污泥调质箱33的加料口连接，PAC投药装置23通过PAC加药泵24与污泥调质箱33的加料口连接；从而使得一级过滤装置中的污泥在PAC的作用下可以快速地与水发生沉淀，二级过滤装置中的污泥在PAC和PAM的作用下可以快速地与水发生沉淀。

由于经一级脱水装置脱水后的污泥含水率需在80-85%，其对脱泥含水率要求不高，并使污泥仍保持一定的流动性而方便于输送至二级脱水装置中，所以仅加PAM既可满足需求；而在二级脱水装置脱水的过程中需使污泥的含水率小于60%，所以加入PAM和PAC更好地保证污泥脱水效果，尤其是PAC可以将污泥中的微生物破壁，使微生物中的细胞水脱出，进一步降低污泥含水率；优选地，PAM为阳离子类型的；因污泥胶体一般带负电，采用阳离子类型的PAM可以起到脱稳的作用。

同时，PAM投药装置21可以通过相应的PAM加药泵22与混凝反应装置6连接，PAC投药装置23可以通过相应的PAC加药泵24与混凝反应装置6连接，从而可以向混凝反应装置6中加入PAM和PAC进行混凝反应。

本发明实施例公开的污水处理系统还可以包括污水池1，用于存储待处理的污水；污水池1中可以设置污水泵2，用于将污水池1中的待处理污水输送至混凝反应装置6中。

同时，污水池1和混凝反应装置6之间还可以设置污水过滤装置，通过污水过滤装置过滤除去污水中的杂物，防止杂物影响后续处理流程；具体地，污水过滤装置可以包括粗格栅3、旋流沉沙池4和转鼓细格栅5，从而通过粗格栅3可以除去大颗粒的悬浮物，通过旋流沉沙池4可将待处理水中的沙粒快速沉淀分离出来，通过转鼓细格栅5可以除去水中较小的漂浮物。

实施例2

基于实施例1中公开的污水处理系统，本发明实施例还公开了一种污水处理工艺，所公开的污水处理工艺包括以下步骤：

（1）污水池1中的污水经过污水过滤装置后输送至混凝反应装置6，污水于混凝反应装置6中与加入的絮凝药剂和磁种反应形成磁性絮体：

（2）含有磁性絮体的污水再从混凝反应装置6输送至磁分离装置7中，通过磁分离装置7的磁力作用吸附分离污水中的磁性絮体；

（3）磁分离装置7处理后的分离水输送至调节池8，并通过调节池8对水量的调蓄控制后输送至生物滤池，经生物滤池处理后再进行排放；从而通过调节池8的调蓄控制作用使得磁分离装置7的出水流量和生物滤池的进水输送流量相互独立，保证磁分离装置7和生物滤池运行处理的稳定性。

其中，步骤（2）中通过磁分离装置7吸附分离的磁性絮体可以输送至磁种回收装置26中，通过磁种回收装置26将磁性絮体中的磁种和污泥分离；分离后的磁种通过磁种投加泵25回收至混凝反应装置6中进行循环利用，剩余的污泥则输送至污泥池30中。

同时，污泥池30中的污泥可以通过污泥泵31输送至脱水装置进行脱水处理；具体地，污泥池30中的污泥通过污泥泵31输送至一级脱水装置32，通过一级脱水装置32使污泥脱水至含水率为80-85%；然后，经一级脱水装置32脱水的污泥再输送至二级脱水装置34，通过二级脱水装置34使污泥脱水至含水率为小于60%。

在一级脱水装置32中可以加入PAM，使PAM与一级装置中的污泥混合反应；经一级脱水装置32输出的污泥在污泥调质箱33中与PAM和PAC混合反应后，再输送中二级脱水装置34中进行脱水处理。

本发明实施例公开的污水处理工艺中，步骤（3）中的生物滤池处理过程具体为：调节池8中的水先输送至反硝化滤池10进行反硝化处理，再将经反硝化处理后的水输送至硝化滤池11进行处理，然后将硝化滤池11处理后的水排放至排水池12中；排水池12中的水依次经排水过滤器13和消毒池14处理后进行排放。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。