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
本發明公開了一種基于FCR的污水處理方法，本發明通過水藻與微生物建立藻菌處理系統，對污水中的N、P、重金屬進行吸附、分解處理，具有較好的協同作用;同時本發明通過水藻、淤泥混合后依次進行重金屬絮凝，并轉化為種植土壤，利用植物修復的方法實現重金屬的降解，實現了生物優化，杜絕了藻類生物的擴散而導致重金屬積累的問題，本發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;同時本發明還通過并聯的FCR反應池的同級處理池的定期互通實現了FCR反應池內部的植物自修復，降低了成本，具有較好的實用性。
權利要求書
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：將污水進行預處理，然后依次導入第一級處理池至第六級處理池內進行處理，所述第三級處理池內種植有水藻，所述水藻變黃后撈出，且干燥后粉碎;
步驟S102：所述FCR反應池將處理后的污水平行導入并聯的平流二沉池，所述平流二沉池將處理后的污水導入轉盤過濾器;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反應池進行再次處理，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酵，然后在混合調節劑得到種植土壤，然后在種植土壤上種植植物，對重金屬土壤進行植物修復;
所述FCR反應池的溫度為30℃-35℃;所述FCR反應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，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;并聯的FCR反應池的第三級處理池、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;所述管道上設置有控制閥，所述管道上設置有雙向泵;所述轉盤過濾器的反洗水回流至平流二沉池內，所述平流二沉池的污水回流至FCR反應池。
2.根據權利要求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中的預處理是將污水依次導入粗格柵、細格柵進行過濾，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反應池進行處理。
3.根據權利要求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置在池體內部的攪拌裝置、螺旋狀纖維填料、曝氣裝置，所述螺旋狀纖維填料等距設置在池體的內部，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部。
4.根據權利要求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置有控制閥，所述池體內部設置有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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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FCR反應器處理水周期達到1-3個月，則將并聯的FCR反應池的第三級處理池、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FCR反應池的同級處理池之間水流相互循環，且循環5-15天后關閉管道上的控制閥。
8.根據權利要求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
技術領域
本發明屬于污水處理的技術領域，具體涉及一種基于FCR的污水處理方法。
背景技術
食物鏈反應器FCR(Food ChainReactor)工藝是匈牙利奧尼卡公司的專利技術，具有十分高效的污水凈化能力。該技術可實現以模塊化為基礎的設計，處理規模從幾百噸/天到數十萬噸/天，系統對環境變化的適應性和抗沖擊負荷能力強，已廣泛應用于國外的市政污水和工業廢水處理領域。本技術在國內的應用案例不多。上猶工業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，FCR反應池可以通過植物表面附著的微生物對水中的N、P、重金屬進行分解、吸附處理，從而實現污水的處理，但是FCR反應池的處理速度要依賴微生物的消化速度，FCR反應池中建立是生物鏈的依存關系較為密切，從而導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充污水處理的植物，一旦FCR反應池的某一個處理池中的植物出現異常，則該處理池會持續惡化，最終導致植物死亡被更換，常常因為輕微的問題而導致處理惡化，最后不得不重新維修該處理池，更換新的一批植物，人工維護成本以及后續的維修成本增加，導致了不必要的浪費。
發明內容
本發明的目的在于提供一種基于FCR的污水處理方法，本發明通過水藻與微生物建立藻菌處理系統，對污水中的N、P、重金屬進行吸附、分解處理，具有較好的協同作用;同時本發明通過水藻、淤泥混合后依次進行重金屬絮凝，并轉化為種植土壤，利用植物修復的方法實現重金屬的降解，實現了生物優化，杜絕了藻類生物的擴散而導致重金屬積累的問題，本發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;同時本發明還通過并聯的FCR反應池的同級處理池的定期互通實現了FCR反應池內部的植物自修復，降低了成本，具有較好的實用性。
本發明通過在第三級處理池內種植有水藻有效建立藻菌處理系統，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，且池內的微生物與水藻間存在協同作用，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，本發明通過將水藻粉碎與污泥混合集中絮凝、植物修復處理重金屬，防止重金屬的大范圍的生物轉移，具有較好的實用性;本發明通過設置轉盤過濾器降低了占地面積，提高了推廣應用的范圍。
本發明主要通過以下技術方案實現：一種基于FCR的污水處理方法，主要包括以下步驟：
步驟S101：將污水進行預處理，然后依次導入第一級處理池至第六級處理池內進行處理，所述第三級處理池內種植有水藻，所述水藻變黃后撈出，且干燥后粉碎;
步驟S102：所述FCR反應池將處理后的污水平行導入并聯的平流二沉池，所述平流二沉池將處理后的污水導入轉盤過濾器;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反應池進行再次處理，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酵，然后在混合調節劑得到種植土壤，然后在種植土壤上種植植物，對重金屬土壤進行植物修復;
所述FCR反應池的溫度為30℃-35℃;所述FCR反應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，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;并聯的FCR反應池的第三級處理池、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;所述管道上設置有控制閥，所述管道上設置有雙向泵;所述轉盤過濾器的反洗水回流至平流二沉池內，所述平流二沉池的污水回流至FCR反應池。
所述FCR反應池的第一級處理池、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反應池存在內部回流。
FCR反應池內部的植物在水中一般會分泌激素以維持自身的生長需求，FCR反應池長時間的污水處理會導致同級處理池內部的營養不均衡，從而導致同級處理池的植物生長偏差，植物的營養激素一旦出現缺失就好持續惡化，最終死亡。本發明通過將并聯的FCR反應池的同等級的處理池進行定期互通以實現同級處理池內部營養互通，提高處理池內部的植物的生長均衡，降低植物更換的速度，降低人工成本，同時實現了FCR反應池的內部自修復，具有較好的實用性。
本發明通過設置多個并聯的FCR反應池和并聯的平流二沉池有效擴大了污水處理的反應容量，適用于大容量的污水處理，具有較好的實用性。本發明通過將水藻干燥粉碎混合污泥儲存池中的淤泥進行重金屬絮凝處理，集中的處理污水中的重金屬，然后將淤泥
本發明通過將第三級處理池建設為高效藻類塘，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。本發明通過將泥餅與植物秸稈發酵得到適用種植的肥土壤，所述泥餅與植物秸稈發酵的方法以及植物修復的方法均為現有技術且不是本發明的改進點，故不再贅述。
高效藻類塘(High rate algae pond，HRAP)內顯著的理化特征是pH和DO的晝夜變化，通過明顯強化的藻菌共生系統，增強污染物被藻菌協同降解吸收過程，對氮、磷及有機物等均有較好的去除效果。與傳統穩定塘相比，HRAP具有占地面積小、構建及使用費用低的特點。另外，藻類細胞中蛋白質及氨基酸含量較高，可用作高蛋白肥料、動物養料和生物燃料原料等。對于土地資源豐富而技術水平有限的農村地區而言，HRAP是一種效益豐富的水環境治理技術，具有很大的發展和推廣前景。
高效藻類塘的結構及運行方式有利于藻菌共生體系的建立，通過藻菌強大的協同凈化效應，高效降解水體中氮、磷及有機物等污染物質。藻類利用光合過程釋放出大量的氧氣，為異養細菌降解有機物、自養細菌氧化氨氮提供所需電子供體。細菌利用藻類釋放的氧氣進行好氧呼吸，將有機物分解為小分子的無機物。同時，細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，進行光合作用將二氧化碳作為養料。
為了更好的實現本發明，進一步的，所述步驟S101中的預處理是將污水依次導入粗格柵、細格柵進行過濾，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反應池進行處理。
為了更好的實現本發明，進一步的，所述第三級處理池包括池體和設置在池體內部的攪拌裝置、螺旋狀纖維填料、曝氣裝置，所述螺旋狀纖維填料等距設置在池體的內部，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有技術且不是本發明的改進點，故不再贅述。
為了更好的實現本發明，進一步的，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置有控制閥，所述池體內部設置有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，一旦池體的內部二氧化碳含量較低，則水藻的光合作用效率低下，導致水藻-微生物的協同作用降低，因此為了更好協同處理污水，污水處理的過程中可以持續通過曝氣管通入氧氣，提高池體內部的溶氧量以加快生物降解;本發明通過通入實時監控及時補充池體內部的CO2量，有效促進水藻-微生物的協同處理效率，具有較好的實用性。
為了更好的實現本發明，進一步的，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，池體內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。
為了更好的實現本發明，進一步的，所述步驟S104中泥餅與秸稈的重量比值為(65-75)：30。綜合考慮發酵的速度、種植土壤的肥沃程度以及生產成本，當泥餅與秸稈的重量比值適當時，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。
為了更好的實現本發明，進一步的，當FCR反應器處理水周期達到1-3個月，則將并聯的FCR反應池的第三級處理池、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FCR反應池的同級處理池之間水流相互循環，且循環5-15天后關閉管道上的控制閥。
為了更好的實現本發明，進一步的，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。
本發明的有益效果：
(1)本發明通過水藻與微生物建立藻菌處理系統，對污水中的N、P、重金屬進行吸附、分解處理，具有較好的協同作用;同時本發明通過水藻、淤泥混合后依次進行重金屬絮凝，并轉化為種植土壤，利用植物修復的方法實現重金屬的降解，實現了生物優化，杜絕了藻類生物的擴散而導致重金屬積累的問題，本發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;同時本發明還通過并聯的FCR反應池的同級處理池的定期互通實現了FCR反應池內部的植物自修復，降低了成本，具有較好的實用性。
(2)步驟S101：將污水進行預處理，然后依次導入第一級處理池至第六級處理池內進行處理，所述第三級處理池內種植有水藻，所述水藻變黃后撈出，且干燥后粉碎。本發明通過第三級處理池內是水藻有效去除污水中的N、P污染物，同時通過藻菌的協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反應池將處理后的污水平行導入并聯的平流二沉池，所述平流二沉池將處理后的污水導入轉盤過濾器;所述平流二沉池的排污口連通污泥儲存池。本發明通過設置多個并聯的FCR反應池和并聯的平流二沉池有效擴大了污水處理的反應容量，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酵，然后在混合調節劑得到種植土壤，然后在種植土壤上種植植物，對重金屬土壤進行植物修復。本發明通過植物修復的方法環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，并聯的FCR反應池的第三級處理池、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。本發明通過將并聯的FCR反應池的同等級的處理池進行定期互通以實現同級處理池內部營養互通，提高處理池內部的植物的生長均衡，降低植物更換的速度，降低人工成本，同時實現了FCR反應池的內部自修復，具有較好的實用性。本發明的溫度的設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置在池體內部的攪拌裝置、螺旋狀纖維填料、曝氣裝置，所述螺旋狀纖維填料等距設置在池體的內部，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置有控制閥，所述池體內部設置有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。本發明通過通入實時監控及時補充池體內部的CO2量，有效促進水藻-微生物的協同處理效率，具有較好的實用性。
(8)當FCR反應器處理水周期達到1-3個月，則將并聯的FCR反應池的第三級處理池、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FCR反應池的同級處理池之間水流相互循環，且循環5-15天后關閉管道上的控制閥。本發明通過將并聯的FCR反應池的同等級的處理池進行定期互通以實現同級處理池內部營養互通，提高處理池內部的植物的生長均衡，降低植物更換的速度，降低人工成本，同時實現了FCR反應池的內部自修復，具有較好的實用性。（發明人許文來;于晗;瞿倫強;陳怡;鐘亞萍）
