申请日2019.12.17
公开(公告)日2020.03.20
IPC分类号C02F9/14; B09C1/10; C02F3/32; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种基于FCR的污水处理方法，本发明通过水藻与微生物建立藻菌处理系统，对污水中的N、P、重金属进行吸附、分解处理，具有较好的协同作用;同时本发明通过水藻、淤泥混合后依次进行重金属絮凝，并转化为种植土壤，利用植物修复的方法实现重金属的降解，实现了生物优化，杜绝了藻类生物的扩散而导致重金属积累的问题，本发明的水藻生长周期短，污水处理的周期降低，具有较好的实用性;同时本发明还通过并联的FCR反应池的同级处理池的定期互通实现了FCR反应池内部的植物自修复，降低了成本，具有较好的实用性。
权利要求书
1.一种基于FCR的污水处理方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
步骤S101：将污水进行预处理，然后依次导入第一级处理池至第六级处理池内进行处理，所述第三级处理池内种植有水藻，所述水藻变黄后捞出，且干燥后粉碎;
步骤S102：所述FCR反应池将处理后的污水平行导入并联的平流二沉池，所述平流二沉池将处理后的污水导入转盘过滤器;所述平流二沉池的排污口连通污泥储存池;
步骤S103：将步骤S101中的干燥粉碎的水藻导入污泥储存池中混合，然后加入重金属絮凝剂搅拌均匀，然后离心分离得到上清液和淤泥，所述上清液回流至FCR反应池进行再次处理，所述淤泥淤泥被输送至污泥压滤装置得到滤液和泥饼;
步骤S104：将步骤S103中的泥饼混合植物秸秆发酵，然后在混合调节剂得到种植土壤，然后在种植土壤上种植植物，对重金属土壤进行植物修复;
所述FCR反应池的温度为30℃-35℃;所述FCR反应池包括按处理顺序依次连接的第一级处理池、第二级处理池、第三级处理池、第四级处理池、第五级处理池、第六级处理池;所述第六级处理池的排污口与第二级处理池连通，所述第一级处理池、第二级处理池为缺氧区，所述第三级处理池、第四级处理池、第五级处理池、第六级处理池分别为好氧区;并联的FCR反应池的第三级处理池、第四级处理池、第五级处理池、第六级处理池分别通过管道连通;所述管道上设置有控制阀，所述管道上设置有双向泵;所述转盘过滤器的反洗水回流至平流二沉池内，所述平流二沉池的污水回流至FCR反应池。
2.根据权利要求1所述的一种基于FCR的污水处理方法，其特征在于，所述步骤S101中的预处理是将污水依次导入粗格栅、细格栅进行过滤，然后通过旋流沉砂池处理污水;所述步骤S103中的滤液回流至FCR反应池进行处理。
3.根据权利要求2所述的一种基于FCR的污水处理方法，其特征在于，所述第三级处理池包括池体和设置在池体内部的搅拌装置、螺旋状纤维填料、曝气装置，所述螺旋状纤维填料等距设置在池体的内部，且相邻的螺旋状纤维填料之间种植有水藻;所述池体的底部设置有搅拌装置和曝气装置;所述螺旋状纤维填料通过支撑架固定在池体内部。
4.根据权利要求3所述的一种基于FCR的污水处理方法，其特征在于，所述曝气装置包括曝气管和曝气泵，所述曝气泵的进气口通过三通管分别连接有空气和CO2罐，且三通管的支管上分别设置有控制阀，所述池体内部设置有pH计;在白天时，若pH计检测到第三级处理池的pH值>8.5，则曝气泵连通CO2罐，否则曝气泵连通空气;所述池体的pH值为6.5-8。
5.根据权利要求4所述的一种基于FCR的污水处理方法，其特征在于，所述池体中藻液的浓度为1800-3200cells/ml，所述搅拌装置的搅拌速度为30-60r/min。
6.根据权利要求4所述的一种基于FCR的污水处理方法，其特征在于，所述步骤S104中泥饼与秸秆的重量比值为(65-75)：30。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于FCR的污水处理方法，其特征在于，当FCR反应器处理水周期达到1-3个月，则将并联的FCR反应池的第三级处理池、第四级处理池、第五级处理池、第六级处理池分别通过管道连通，使不同FCR反应池的同级处理池之间水流相互循环，且循环5-15天后关闭管道上的控制阀。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于FCR的污水处理方法，其特征在于，所述水藻为螺旋藻、栅藻、微球球藻、绿藻、红藻、褐藻中的任意一种。
说明书
一种基于FCR的污水处理方法
技术领域
本发明属于污水处理的技术领域，具体涉及一种基于FCR的污水处理方法。
背景技术
食物链反应器FCR(Food ChainReactor)工艺是匈牙利奥尼卡公司的专利技术，具有十分高效的污水净化能力。该技术可实现以模块化为基础的设计，处理规模从几百吨/天到数十万吨/天，系统对环境变化的适应性和抗冲击负荷能力强，已广泛应用于国外的市政污水和工业废水处理领域。本技术在国内的应用案例不多。上犹工业园污水处理项目率先采用FCR处理工艺，最终得到了良好的处理效果
在污水处理过程中，污水中的大量的N、P较为丰富，且污水中还存在重金属，FCR反应池可以通过植物表面附着的微生物对水中的N、P、重金属进行分解、吸附处理，从而实现污水的处理，但是FCR反应池的处理速度要依赖微生物的消化速度，FCR反应池中建立是生物链的依存关系较为密切，从而导致处理速度有一定的滞后。
在FCR污水处理的过程中常常需要定期补充污水处理的植物，一旦FCR反应池的某一个处理池中的植物出现异常，则该处理池会持续恶化，最终导致植物死亡被更换，常常因为轻微的问题而导致处理恶化，最后不得不重新维修该处理池，更换新的一批植物，人工维护成本以及后续的维修成本增加，导致了不必要的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于FCR的污水处理方法，本发明通过水藻与微生物建立藻菌处理系统，对污水中的N、P、重金属进行吸附、分解处理，具有较好的协同作用;同时本发明通过水藻、淤泥混合后依次进行重金属絮凝，并转化为种植土壤，利用植物修复的方法实现重金属的降解，实现了生物优化，杜绝了藻类生物的扩散而导致重金属积累的问题，本发明的水藻生长周期短，污水处理的周期降低，具有较好的实用性;同时本发明还通过并联的FCR反应池的同级处理池的定期互通实现了FCR反应池内部的植物自修复，降低了成本，具有较好的实用性。
本发明通过在第三级处理池内种植有水藻有效建立藻菌处理系统，通过藻类的生长有效吸收污水中的N、P元素，同时水藻的根须部分也给微生物提供了温床，且池内的微生物与水藻间存在协同作用，加快了污水的处理速率;水藻是生长周期短，缩短了污水处理的周期，本发明通过将水藻粉碎与污泥混合集中絮凝、植物修复处理重金属，防止重金属的大范围的生物转移，具有较好的实用性;本发明通过设置转盘过滤器降低了占地面积，提高了推广应用的范围。
本发明主要通过以下技术方案实现：一种基于FCR的污水处理方法，主要包括以下步骤：
步骤S101：将污水进行预处理，然后依次导入第一级处理池至第六级处理池内进行处理，所述第三级处理池内种植有水藻，所述水藻变黄后捞出，且干燥后粉碎;
步骤S102：所述FCR反应池将处理后的污水平行导入并联的平流二沉池，所述平流二沉池将处理后的污水导入转盘过滤器;所述平流二沉池的排污口连通污泥储存池;
步骤S103：将步骤S101中的干燥粉碎的水藻导入污泥储存池中混合，然后加入重金属絮凝剂搅拌均匀，然后离心分离得到上清液和淤泥，所述上清液回流至FCR反应池进行再次处理，所述淤泥淤泥被输送至污泥压滤装置得到滤液和泥饼;
步骤S104：将步骤S103中的泥饼混合植物秸秆发酵，然后在混合调节剂得到种植土壤，然后在种植土壤上种植植物，对重金属土壤进行植物修复;
所述FCR反应池的温度为30℃-35℃;所述FCR反应池包括按处理顺序依次连接的第一级处理池、第二级处理池、第三级处理池、第四级处理池、第五级处理池、第六级处理池;所述第六级处理池的排污口与第二级处理池连通，所述第一级处理池、第二级处理池为缺氧区，所述第三级处理池、第四级处理池、第五级处理池、第六级处理池分别为好氧区;并联的FCR反应池的第三级处理池、第四级处理池、第五级处理池、第六级处理池分别通过管道连通;所述管道上设置有控制阀，所述管道上设置有双向泵;所述转盘过滤器的反洗水回流至平流二沉池内，所述平流二沉池的污水回流至FCR反应池。
所述FCR反应池的第一级处理池、第二级处理池分别为缺氧处理池，所述第三级处理池、第四级处理池、第五级处理池、第六级处理池分别为好氧处理池;本发明通过所述第六级处理池的排污口与第二级处理池连通使FCR反应池存在内部回流。
FCR反应池内部的植物在水中一般会分泌激素以维持自身的生长需求，FCR反应池长时间的污水处理会导致同级处理池内部的营养不均衡，从而导致同级处理池的植物生长偏差，植物的营养激素一旦出现缺失就好持续恶化，最终死亡。本发明通过将并联的FCR反应池的同等级的处理池进行定期互通以实现同级处理池内部营养互通，提高处理池内部的植物的生长均衡，降低植物更换的速度，降低人工成本，同时实现了FCR反应池的内部自修复，具有较好的实用性。
本发明通过设置多个并联的FCR反应池和并联的平流二沉池有效扩大了污水处理的反应容量，适用于大容量的污水处理，具有较好的实用性。本发明通过将水藻干燥粉碎混合污泥储存池中的淤泥进行重金属絮凝处理，集中的处理污水中的重金属，然后将淤泥
本发明通过将第三级处理池建设为高效藻类塘，有效利用水藻吸收污水中的N、P、重金属类污染物，水藻的种植周期短、吸收效率高，缩短了污水的处理周期，具有较好的实用性。本发明通过将泥饼与植物秸秆发酵得到适用种植的肥土壤，所述泥饼与植物秸秆发酵的方法以及植物修复的方法均为现有技术且不是本发明的改进点，故不再赘述。
高效藻类塘(High rate algae pond，HRAP)内显著的理化特征是pH和DO的昼夜变化，通过明显强化的藻菌共生系统，增强污染物被藻菌协同降解吸收过程，对氮、磷及有机物等均有较好的去除效果。与传统稳定塘相比，HRAP具有占地面积小、构建及使用费用低的特点。另外，藻类细胞中蛋白质及氨基酸含量较高，可用作高蛋白肥料、动物养料和生物燃料原料等。对于土地资源丰富而技术水平有限的农村地区而言，HRAP是一种效益丰富的水环境治理技术，具有很大的发展和推广前景。
高效藻类塘的结构及运行方式有利于藻菌共生体系的建立，通过藻菌强大的协同净化效应，高效降解水体中氮、磷及有机物等污染物质。藻类利用光合过程释放出大量的氧气，为异养细菌降解有机物、自养细菌氧化氨氮提供所需电子供体。细菌利用藻类释放的氧气进行好氧呼吸，将有机物分解为小分子的无机物。同时，细菌在呼吸过程中释放了大量的二氧化碳，为藻类生长中所需的碳源，供藻类繁殖使用。藻类以太阳能为能源，进行光合作用将二氧化碳作为养料。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤S101中的预处理是将污水依次导入粗格栅、细格栅进行过滤，然后通过旋流沉砂池处理污水;所述步骤S103中的滤液回流至FCR反应池进行处理。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述第三级处理池包括池体和设置在池体内部的搅拌装置、螺旋状纤维填料、曝气装置，所述螺旋状纤维填料等距设置在池体的内部，且相邻的螺旋状纤维填料之间种植有水藻;所述池体的底部设置有搅拌装置和曝气装置;所述螺旋状纤维填料通过支撑架固定在池体内部。所述螺旋状纤维填料的表面积大，为微生物的生长提供了充足的附着点，而且螺旋状纤维填料与池体形成了硝化、反硝化的场所，具有较好的实用性，所述螺旋状纤维填料为现有技术且不是本发明的改进点，故不再赘述。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述曝气装置包括曝气管和曝气泵，所述曝气泵的进气口通过三通管分别连接有空气和CO2罐，且三通管的支管上分别设置有控制阀，所述池体内部设置有pH计;在白天时，若pH计检测到第三级处理池的pH值>8.5，则曝气泵连通CO2罐，否则曝气泵连通空气;所述池体的pH值为6.5-8。在污水处理的过程中，一旦池体的内部二氧化碳含量较低，则水藻的光合作用效率低下，导致水藻-微生物的协同作用降低，因此为了更好协同处理污水，污水处理的过程中可以持续通过曝气管通入氧气，提高池体内部的溶氧量以加快生物降解;本发明通过通入实时监控及时补充池体内部的CO2量，有效促进水藻-微生物的协同处理效率，具有较好的实用性。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述池体中藻液的浓度为1800-3200cells/ml，所述搅拌装置的搅拌速度为30-60r/min。水藻的种植是采用在池体中加入藻液培养，池体内部藻液的浓度以及池体的温度对水藻的生长速率影响较大;实践证明藻液的浓度越大生长越快，污水处理的效果越高。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤S104中泥饼与秸秆的重量比值为(65-75)：30。综合考虑发酵的速度、种植土壤的肥沃程度以及生产成本，当泥饼与秸秆的重量比值适当时，可以得到较好的种植土壤，而且可以将秸秆变废为宝，具有较好的实用性。
为了更好的实现本发明，进一步的，当FCR反应器处理水周期达到1-3个月，则将并联的FCR反应池的第三级处理池、第四级处理池、第五级处理池、第六级处理池分别通过管道连通，使不同FCR反应池的同级处理池之间水流相互循环，且循环5-15天后关闭管道上的控制阀。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述水藻为螺旋藻、栅藻、微球球藻、绿藻、红藻、褐藻中的任意一种。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过水藻与微生物建立藻菌处理系统，对污水中的N、P、重金属进行吸附、分解处理，具有较好的协同作用;同时本发明通过水藻、淤泥混合后依次进行重金属絮凝，并转化为种植土壤，利用植物修复的方法实现重金属的降解，实现了生物优化，杜绝了藻类生物的扩散而导致重金属积累的问题，本发明的水藻生长周期短，污水处理的周期降低，具有较好的实用性;同时本发明还通过并联的FCR反应池的同级处理池的定期互通实现了FCR反应池内部的植物自修复，降低了成本，具有较好的实用性。
(2)步骤S101：将污水进行预处理，然后依次导入第一级处理池至第六级处理池内进行处理，所述第三级处理池内种植有水藻，所述水藻变黄后捞出，且干燥后粉碎。本发明通过第三级处理池内是水藻有效去除污水中的N、P污染物，同时通过藻菌的协同作用有效加速处理污水中的N、P污染物分解;所述水藻生长周期短，缩短了污水处理的周期，具有较好的实用性。
(3)步骤S102：所述FCR反应池将处理后的污水平行导入并联的平流二沉池，所述平流二沉池将处理后的污水导入转盘过滤器;所述平流二沉池的排污口连通污泥储存池。本发明通过设置多个并联的FCR反应池和并联的平流二沉池有效扩大了污水处理的反应容量，适用于大容量的污水处理，具有较好的实用性。
(4)步骤S104：将步骤S103中的泥饼混合植物秸秆发酵，然后在混合调节剂得到种植土壤，然后在种植土壤上种植植物，对重金属土壤进行植物修复。本发明通过植物修复的方法环保去除土壤中的重金属，并将植物秸秆变废为宝，具有较好的实用性。
(5)所述FCR反应池的温度为30℃-35℃;所述第六级处理池的排污口与第二级处理池连通，并联的FCR反应池的第三级处理池、第四级处理池、第五级处理池、第六级处理池分别通过管道连通。本发明通过将并联的FCR反应池的同等级的处理池进行定期互通以实现同级处理池内部营养互通，提高处理池内部的植物的生长均衡，降低植物更换的速度，降低人工成本，同时实现了FCR反应池的内部自修复，具有较好的实用性。本发明的温度的设置有利于水藻的生长，具有较好的实用性。
(6)所述第三级处理池包括池体和设置在池体内部的搅拌装置、螺旋状纤维填料、曝气装置，所述螺旋状纤维填料等距设置在池体的内部，且相邻的螺旋状纤维填料之间种植有水藻;所述池体的底部设置有搅拌装置和曝气装置;所述螺旋状纤维填料通过支撑架固定在池体内部。所述螺旋状纤维填料的表面积大，为微生物的生长提供了充足的附着点，而且螺旋状纤维填料与池体形成了硝化、反硝化的场所，具有较好的实用性。
(7)所述曝气装置包括曝气管和曝气泵，所述曝气泵的进气口通过三通管分别连接有空气和CO2罐，且三通管的支管上分别设置有控制阀，所述池体内部设置有pH计;在白天时，若pH计检测到第三级处理池的pH值>8.5，则曝气泵连通CO2罐，否则曝气泵连通空气;所述池体的pH值为6.5-8。本发明通过通入实时监控及时补充池体内部的CO2量，有效促进水藻-微生物的协同处理效率，具有较好的实用性。
(8)当FCR反应器处理水周期达到1-3个月，则将并联的FCR反应池的第三级处理池、第四级处理池、第五级处理池、第六级处理池分别通过管道连通，使不同FCR反应池的同级处理池之间水流相互循环，且循环5-15天后关闭管道上的控制阀。本发明通过将并联的FCR反应池的同等级的处理池进行定期互通以实现同级处理池内部营养互通，提高处理池内部的植物的生长均衡，降低植物更换的速度，降低人工成本，同时实现了FCR反应池的内部自修复，具有较好的实用性。（发明人许文来;于晗;瞿伦强;陈怡;钟亚萍）
