一种氢能污水多级化处理方法与流程

本发明属于新能源利用与污水治理的，具体涉及一种氢能污水多级化处理方法。

背景技术：

1、污水处理的反硝化工艺，是指在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将no2-n和no3-n还原成n2的过程，称为反硝化。

2、自养反硝化脱氮技术是一种无需外加有机碳源即可实现水中硝态氮深度去除的新型环境生物修复技术。具有脱氮效率高、运行成本低、应用范围广等显著优势，主要作为深度脱氮单元用于污水处理厂总氮提标、高硝氮工业废水提标处理。自养反硝化技术的核心是自主研发的耦合生物电子载体、功能菌剂和非碳源依靠性深度脱氮工艺系统。在耦合生物电子载体中，碱度供体匀称分布可以有效平衡脱氮过程的酸碱度，实现生物活性的自维持；多元电子供体的引入，可以有效促进微生物代谢偶联作用，实现脱氮反应过程的自激活。自养反硝化技术本质上是多元电子供体协同促进微生物代谢偶联加速脱氮反应进程，突破了低成本深度脱氮的技术瓶颈和工程难题。

3、溶解氧(do)的浓度对于反硝化脱氮反应有着很大影响，一般硝化过程的do保持在2～3mg/l，反硝化过程的do保持在0.2～0.5mg/l。生物反应池内溶解氧的高低，必将影响硝化反应的进程，好氧段溶解氧质量浓度一般维持在2～3mg/l，不得低于1mg/l，当溶解氧质量浓度低于0.5～0.7mg/l时，氨的硝态反应将受到抑制。反硝化通常需在缺氧条件下进行，溶解氧对反硝化有抑制作用，主要是由于氧会与硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。

4、因此，如何设计一种利用氢能源分级处理污水，以去除水中污染物的同时，能够实现资源与能源的循环与利用成为当下亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提出一种氢能污水多级化处理方法，通过污水预处理、生物降解、反硝化处理和深度脱水等多级化处理工艺，有效去除污水中污染物的同时，实现资源与能源的循环利用。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种氢能污水多级化处理方法，将电解水产生的氢气用于污水的反硝化脱氮，将电解水产生的氧气用于培养好氧菌群和制备臭氧，依次通过过滤、去油、生物降解、沉淀、反硝化脱氮、臭氧消毒和污泥深度脱水处理，去除污水中的有机与无机污染物。

4、进一步地，所述的反硝化脱氮工艺为：以h2作为电子供体，co32-、hco3-、co2作为无机碳源，在缺氧环境下将no3-n还原为n2。

5、进一步地，过滤工艺的专用装置为粗格栅和有机无机分离装置；所述的有机无机分离装置包括细格栅、膜格栅、沉砂池和初沉池。

6、进一步地，过滤工艺分离去除颗粒在100μm以上的无机物杂质和油分。

7、进一步地，生物降解的装置为mas生物倍增反应器。

8、进一步地，沉淀工艺专用装置为一体化高效沉淀池；所述的一体化高效沉淀池包括二沉池和高效沉淀池。

9、进一步地，反硝化脱氮工艺装置为氢自养反硝化滤池。

10、进一步地，电解水所需的电能来源为光伏发电和生物质能源发电机发电。

11、进一步地，深度脱水工艺将污泥含水率降至15％以下。

12、进一步地，上述任一所述的氢能污水多级化处理方法，步骤如下：

13、(1)将收集到的污水集中通过粗格栅进行初步过滤，去除粒径较大的难溶性杂质，再将污水导入有机无机分离装置中，分离去除颗粒大小在100μm以上的无机物杂质及油份；

14、(2)将经过有机无机分离装置处理后的污水导入mas生物倍增反应器内，去除水中的污染物；

15、(3)经过微生物处理后的污水进入一体化高效沉淀池，进行絮凝、沉淀；

16、(4)经过沉淀污泥后的污水进入到氢自养反硝化滤池中，以h2为电子供体，co32-、hco3-、co2作为无机碳源，在缺氧环境下将no3--n还原为n2；

17、(5)硝化处理后的污水接着进入臭氧消毒池，利用臭氧对污水进一步消毒处理，处理后的污水能够达到排放标准，此时出水作为电解水的原料；利用太阳能为电解水装置提供能源，产生的纯o2用于生化池增氧曝气，以及高浓度板式臭氧发生器制备o3的氧气源；产生的h2作为能源储存在氢能储存装置中，并为氢自养反硝化滤池提供氢源；

18、(6)一体化高效沉淀池沉积下来的污泥经过解絮后，一部分回收至mas生物倍增反应器中，能够为mas生物倍增反应器补充生物菌；另一部分集中收集于污泥池内，经过深度脱水工艺，将含水率降低至15％以下。

19、相比于现有技术，本发明的优点如下：

20、1)本发明的有机无机装置是一种新型污水预处理设备，同时集成了细格栅、膜格栅、沉砂池和初沉池的功能，能够有效分离去除颗粒大小在100μm以上的无机物杂质及油份，同时保留污水中的有机物含量，防止碳源被去除对后续反应的影响。

21、2)本发明的一体化高效沉淀池兼具有二沉池和高效沉淀池的功能，能够以更短的停留时间实现更好的沉淀效果，有效减少土地使用面积和投资成本。

22、3)本发明采用格栅过滤、生物降解、一体化高效沉淀、氢自养反硝化、臭氧消毒和深度脱水的多级化污水处理工艺，结合对应处理流程的顺序，将污水中的杂质除去，出水再作为电解水工艺的原料，利用光伏发电作为能源，将去除污染物的污水达到净水标准后并电解为纯净的氢气和氧气。氢气和氧气可以再次回用于各工艺段地过程，极大的减少了设备投资及运行能耗，多余氢气和氧气可作为能源存储。

23、4)本发明污水处理工艺中沉淀阶段产生的污泥解絮后既能作为mas生物倍增反应器补充生物细菌；又可以和畜禽粪便和绿化垃圾得到的最终产物作为生物质能源，采用生物质发电机进行发电，电能作为污水处理厂处理用电补充能源，大大降低了整个工艺的功耗。

技术特征：

1.一种氢能污水多级化处理方法，其特征在于，将电解水产生的氢气用于污水的反硝化脱氮，将电解水产生的氧气用于培养好氧菌群和制备臭氧，依次通过过滤、去油、生物降解、沉淀、反硝化脱氮、臭氧消毒和污泥深度脱水处理，去除污水中的有机与无机污染物。

2.根据权利要求1所述氢能污水多级化处理方法，其特征在于，所述的反硝化脱氮工艺为：以h2作为电子供体，co32-、hco3-、co2作为无机碳源，在缺氧环境下将no3-n还原为n2。

3.根据权利要求1所述一种氢能污水多级化处理方法，其特征在于，过滤工艺的专用装置为粗格栅和有机无机分离装置；所述的有机无机分离装置包括细格栅、膜格栅、沉砂池和初沉池。

4.根据权利要求1所述一种氢能污水多级化处理方法，其特征在于，过滤工艺分离去除颗粒在100μm以上的无机物杂质和油分。

5.根据权利要求1所述一种氢能污水多级化处理方法，其特征在于，生物降解的装置为mas生物倍增反应器。

6.根据权利要求1所述一种氢能污水多级化处理方法，其特征在于，沉淀工艺专用装置为一体化高效沉淀池；所述的一体化高效沉淀池包括二沉池和高效沉淀池。

7.根据权利要求1所述一种氢能污水多级化处理方法，其特征在于，反硝化脱氮工艺装置为氢自养反硝化滤池。

8.根据权利要求1所述一种氢能污水多级化处理方法，其特征在于，电解水所需的电能来源为光伏发电和生物质能源发电机发电。

9.根据权利要求1所述一种氢能污水多级化处理方法，其特征在于，深度脱水工艺将污泥含水率降至15％以下。

10.根据权利要求1～9任一所述的氢能污水多级化处理方法，其特征在于，步骤如下：

技术总结本发明公开了一种氢能污水多级化处理方法，属于新能源利用与污水治理的技术领域。本发明采用电解水产生的氢气用于污水的反硝化脱氮，电解水产生的氧气用于培养好氧菌群和制备臭氧，依次通过一体化预处理(集成过滤、去油、沉淀)有机无机分离装置，生物池培养细菌生物降解、高效沉淀、反硝化脱氮、臭氧深度处理(脱色、降COD、消毒)和污泥深度脱水处理，最终将分离出的污泥含水率降低至15％以下，用于生物质能源发电，去除污染物的污水达到净水标准后并用于电解制备氢气和氧气。本发明采用的污水处理工艺能实现能源和资源的循环利用，有效分步去除污水中的有机、无机污染物，最终能实现较好的节能降碳除污效果。技术研发人员：顾骏,陆文杰,莫吉,何一聪,鲁方泽,楼浩成,王成受保护的技术使用者：江苏菲力环保工程有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6