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CN114890628A - 一种将污水净化为地表ⅲ类水的一体化污水净化系统及其操作方法 - Google Patents

一种将污水净化为地表ⅲ类水的一体化污水净化系统及其操作方法 Download PDF

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CN114890628A
CN114890628A CN202210608923.XA CN202210608923A CN114890628A CN 114890628 A CN114890628 A CN 114890628A CN 202210608923 A CN202210608923 A CN 202210608923A CN 114890628 A CN114890628 A CN 114890628A
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Shanghai Longze Environmental Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统，包括集装箱，该集装箱内设有光电互补发电装置、污水净化及资源化利用装置，所述光电互补发电装置包括若干太阳能板、汇流箱、逆变器、光伏发电专用双向电表；所述污水净化及资源化利用装置通过逆变器连接一通过双向电表连接的电网，所述污水净化及资源化利用装置包括混凝沉淀装置、离子催化电解脱氮装置、还原池、曝气生物滤池。本发明出水的CODCr≤20mg/L、BOD5≤4mg/L、氨氮≤1mg/L，总氮≤1mg/L，总磷≤0.2mg/L，色度≤5，pH为6～9之间，其他污染物指标符合《地表水环境质量标准》(GB3838‑2002)表1的Ⅲ类水质指标。

Description

一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统及其操 作方法
技术领域
本发明涉及污水净化领域，特别涉及一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统及其操作方法。
背景技术
污水是人们生活和生产过程中产生的污染水体。我国城镇污水的主要污染物呈现南低北高的特点，通常理化指标为COD≤750mg/L(多数在200～600mg/L，其中，南方地区多数CODCr≤400mg/L，北方地区CODCr为400～750mg/L之间)、BOD5≤400mg/L(多在100～350mg/L之间，南方地区BOD5≤200mg/L，北方地区BOD5为150～350mg/L)、SS≤400mg/L、氨氮≤35mg/L、总氮≤50mg/L、总磷≤8mg/L、pH7～9。目前，国内外的污水处理方法主要采用生化法，自克拉克发明污水的活性污泥处理工艺的100多年来，污水处理工艺几乎没有重大改变，主要还是活性污泥法和生物膜法及其二种方法的改进，包括一级处理、二级处理和深度处理。一级处理主要包括污水收集、粗格栅过滤、细格栅过滤到沉沙池和初沉池；二级处理的主要工艺有：活性污泥法、生物膜法和膜生物反应器(MBR)工艺三大类型。应用于生活污水处理厂的活性污泥处理工艺主要有三个系列：(1)氧化沟系列；(2)A/A/O系列；(3)序批式反应器(SBR)系列。应用于污水处理厂的生物膜法主要是曝气生物滤池工艺(BAF)和移动床生物膜(MBBR)工艺。膜生物反应器(MBR)是20世纪末发展起来的新型污水处理工艺。国内外应用的深度处理工艺主要为化学除磷和反硝化脱氮工艺。但是，现有的污水生化处理工艺存在出水的总氮和总磷浓度较高，水质不能满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)、严寒地区或由于冬季气温低的地区，当水温低于15℃时，硝化效果差，出水水质不达标、占地面积大，建设周期长、运行费用高等突出问题。
因此，提高污水处理厂的出水质量，降低城镇污水处理厂的氮、磷排放、解决污水处理厂的建设用地是目前城镇污水处理的首要目标。以活性污泥法和生物膜法为代表的生化法是经典的污水处理工艺，应用了一百多年，但至今未见较大的改变，出水水质不能满足社会经济发展、资源化利用和《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的技术要求，所以，急需一种出水水质高(能满足水资源利用要求)、污水停留时间短、用地面积小、构筑物少、建设速度快、运行费用较低并大幅缩短施工时间的新型污水处理技术。此外，由于国家对污水处理设施建设和消除黑臭水体抓得很紧，导致全国各地有大量小微的污染水体和应急污水处理工程急需移动运输方便，污水处理效好，出水水质高，建设安装速度快、调试时间短的一体化小型污水处理装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有污水处理技术和设施存在的等缺陷，提供一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统及其操作方法，是一种适于小微污染水体处理和污水处理应急工程建设需要，出水水质高，节能环保，建设安装时间短的污水净化资源化利用装置和污水净化资源化利用的方法，它是通过采用太阳能发电为主、光电互补供电，混凝沉淀、离子催化电解脱氮和曝气生物处理相结合，取长补短，从而形成的一种针对小微污染污水体处理或污水应急处理工程的光电互补一体化污水净化资源化循环利用系统和污水净化资源化循环利用方法。
本申请是通过以下技术方案实现的：
一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统，包括集装箱，该集装箱内设有光电互补发电装置、污水净化及资源化利用装置，所述光电互补发电装置包括若干太阳能板、汇流箱、逆变器、光伏发电专用双向电表；所述污水净化及资源化利用装置通过逆变器连接一通过双向电表连接的电网，所述污水净化及资源化利用装置包括混凝沉淀装置、离子催化电解脱氮装置、还原池、曝气生物滤池。
作为优选实施例，所述混凝沉淀装置包括pH调节池、混凝池、助凝池、沉淀池和中间水池，所述pH调节池的进水口与污水调节池的出水口连接，pH调节池的出水口与混凝池的进水口连接，所述混凝池的出水口与助凝池的进水口连接，所述助凝池的出水口与沉淀池的进水口连接，沉淀池的出水口与中间水池的进水口连接，沉淀池的污泥出口与污泥浓缩池的进口连接，所述中间水池的出水口连接离子催化电解脱氮装置；
所述离子催化电解脱氮装置包括电解机、直流电源、脱气罐、离子催化剂投加装置、电极清洗装置，所述电解机的进水口与混凝沉淀装置的中间水池的出水口相连，所述电解机的出水口与脱气罐的进水口连接；所述中间水池与电解机连接的管路中还安装有用于混合离子催化剂的管道混合器；所述离子催化剂投加装置的出水管与电解机的进水管连接，安装在电解机进水管的管道混合器之前；所述脱气罐的出水口设置于离脱气罐顶部500～1000mm处；所述脱气罐的出水口与曝气生物滤池的进水管相连，离脱气罐的出水口500～1000mm处还设有污水循环口，并通过循环水泵、水管与所述电解机的进水管连接；所述曝气生物滤池的出水口与清水排放口连接；所述电极清洗装置由酸洗溶液贮罐和酸洗溶液输送泵构成，所述酸洗溶液采用2％～3％盐酸溶液或者4％～6％的柠檬酸溶液；
所述还原池包括进水管、安装在进水管上的管道混合器、布水器、还原剂溶液贮罐和还原剂溶液计量输送泵，所述还原池套在所述脱气池内，还原池的进水管与脱气池的出水口联接，还原池的进水管由上至下与布设在还原池池底的布水器联接，所述还原剂溶液贮罐通过还原剂溶液计量输送泵与还原池的进水管联通，所述还原剂溶液贮罐安装在管道混合器之前，还原池的进水管上还安装有一条与中间水池连接的水管；
所述曝气生物滤池包括曝气滤池主体、反洗系统，所述曝气滤池主体包括池体、安装于池体内的滤板、曝气风管、反洗风管、滤料；所述曝气滤池主体外还设有曝气风机、风管；所述反洗系统包括清水储罐、清水泵、反洗水储罐；所述反洗系统的清水储罐与滤池底部的清洗水进口连接，滤池顶部的反洗水出口与反洗水储罐的进口连接，所述反洗水储罐的出水口与混凝沉淀装置的进水口连接，所述反洗水储罐底部的出泥口与污泥池连接。
作为优选实施例，所述太阳能板为单晶硅板或多晶硅板，当光伏发电的电量多于集成于集装箱内的污水净化资源化利用装置的使用电量时，光伏发电通过逆变器和双向电表向电网供电，反之，当光伏发电的电量小于集成于集装箱内的污水净化资源化利用装置的使用电量时，则通过电表和逆变器由电网向用电器供电。
作为优选实施例，所述pH调节池、混凝池、助凝池分别设置有pH调节剂、混凝剂、助凝剂投加装置；所述pH调节剂、混凝剂、助凝剂投加装置分别由pH调节剂储罐、混凝剂储罐、助凝剂储罐和加药泵构成，所述pH调节剂可以直接定量加入安装有管道混合器的输水管道中。
作为优选实施例，所述混凝沉淀装置采用碳钢板在集装箱内直接按设计分割焊接而成，所述催化电解脱氮装置的脱气罐的进水口与位于所述脱气罐底部的布水器联接，所述脱气罐上部的出水口与曝气生物滤池的进水管相连，曝气生物滤池的出水管与清水排水口联接，所述气泡浮渣收集槽上部还安装有喷淋装置，所述电解净化装置的还包括一个氯离子催化剂溶液投加装置，用于投加氯化钠或次氯酸钠，作为离子催化之用的氯离子。
作为优选实施例，所述离子催化电解脱氮装置还包括一个主机酸洗系统，主机酸洗系统包括酸洗溶液配制罐、酸洗溶液输送泵。
作为优选实施例，所述一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统没有传统曝气生物滤池的碳源投加系统。
作为优选实施例，所述污水净化及资源化利用装置的进水口安装有CODCr、氨氮、总氮和总磷的在线监测仪中的一种或多种，所述污水净化及资源化利用装置的出水口还安装有余氯在线监测仪、CODCr、氨氮、总氮和总磷的在线监测仪中的一种或多种。
一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统的操作方法，包括如下步骤：
(1)混凝沉淀：将污水从污水调节池中定量泵至pH调节池中，开启搅拌机，按20～50g/m3加入氢氧化钠，搅拌混合1～2分钟，将污水的pH调节至8～9，再利用液位差将污水流入混凝池中，按80～150g/m3加入混凝剂，搅拌混合2～5分钟，再利用液位差将污水从混凝池流入助凝池中，按1～1.5g/m3加入PAM作为助凝剂，搅拌混合1～2分钟后流入沉淀池中沉淀15～60分钟，使沉淀池的上清液流入中间水池、将沉淀池的底部污泥泵入污泥池，混凝沉淀用于去除污水中的SS、CODCr、BOD5、总磷、石油类、动植物油和重金属离子，经过混凝沉淀处理后，SS被去除95％以上，CODCr、BOD5被去除70～90％以上，总磷被去除95％以上，重金属离子被去除95％以上；
(2)离子催化电解脱氮：经过步骤(1)混凝并储存于中间水池中的出水按300～800ml/m3加入10～12％次氯酸钠或按80～150g/m3投加氯化钠作为氯离子催化剂，混匀后泵入离子催化电解机中进行电解脱氮，电解机的工作电压为5～100V，电流10～2000A，电解后的出水进入脱气罐中进行气液分离，上部的气泡经过刮渣机刮入气泡收集槽中，清液经过循环泵再次泵入电解机进一步电解至氨氮、总氮、CODCr、BOD5合格后排入曝气生物滤池，经过曝气生物滤池曝气脱除次氯酸钠残余后排入排水口；电解脱氮用于去除混凝沉淀处理后污水中残余的氨氮、总氮，同时辅助去除污水中的CODCr、BOD5、总磷、SS；经过电解脱氮后的出水满足如下指标：COD≤40mg/L、BOD≤10mg/L、氨氮≤2mg/L、总氮≤3mg/L、总磷≤0.4mg/L、SS≤10mg/L、色度小于5、粪大肠菌群数小于3个/L；
(3)还原：将步骤(2)催化电解脱氮后的污水流入还原池，向还原池中定量加入5～20％的亚硫酸钠溶液或从中间水池泵取五分之一到四分之一的混凝沉淀出水中和催化电解脱氮净化残余的次氯酸钠，使水体得到复原；
(4)曝气生物滤池净化：将步骤(3)还原所得水体泵入曝气生物滤池，经过曝气生物滤池处理去除经过步骤(1)至(3)处理后水体中残余的硝态氮、亚硝态氮、CODCr、BOD5，使水体中的CODCr从≤50mg/L下降到≤20mg/L，使水体中的BOD5从≤20mg/L下降到≤4mg/L，使水体中的氨氮从≤2mg/L下降到≤0.5mg/L，使水体中的总氮从≤3mg/L下降到≤1mg/L；经过曝气生物滤池处理后的出水，主要污染物(CODCr、BOD5、总磷、氨氮、总氮)指标为：COD≤20mg/L、BOD5≤4mg/L、氨氮≤1mg/L、总氮≤1mg/L、总磷≤0.2mg/L、SS≤6mg/L，其他污染物符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中表1的Ⅲ类水对应的指标要求；
(5)污泥处理：将混凝沉淀和离子催化电解脱氮装置的污泥分别输送至污泥浓缩池500内，定期用移动式污泥处理装置进行处理。
作为优选实施例，所述离子催化电解脱氮装置的离子催化剂采用氯离子，污水中氯离子的浓度应为100～150mg/L，当污水中的氯离子浓度低于100mg/L时，加入氯化钠或次氯酸钠补充氯离子，所述混凝剂采用三氯化铁、聚合铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝中的一种或多种，所述助凝剂采用聚丙烯酰胺(简称PAM)，在使用时，先配制成10～15％的溶液。
本发明与现有技术比较，具有以下有益效果：
1、设备可以根据污水处理的需要，灵活移动，适合20～1000吨/日规模的污水处理，出水主要污染物指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1的Ⅲ类水对应的指标要求，解决了现有小微水体和小型污水处理站的设备和技术的难题；
2、采用本污水净化资源化循环利用系统净化污水时，受氨氮、总氮、CODCr、总磷的浓度变化影响较小，出水的主要污染物可以符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1对应的Ⅲ水类水质指标要求；
3、采用光电互补发电，且以太阳能主，设备在太阳能充足时运行，其他时间不运行，污水储存于调节池中，有太阳能后再运行，能耗低，单位运行成本比现有技术和设备低一半以上；
4、设备设计时，适当预留用电负荷，当水体中的CODCr、BOD5、总氮或污水流量等负荷变化大时，通过调整用电量，就可以满足负荷冲击，保证水质，抗负荷冲击力强；
5、目前，生物法是污水处理主流工艺。但是，生物法调试速度慢，一个调试周期少则几周，多则几个月。此外，生物法不仅要控制加药量，风量、温度等，缺点较多。采用本发明的光电互补污水净化资源化利用系统，只要控制用电量，就可以控制出水水质，且调试时间只要几个小时，当天调试，当天达标。因此，开关灵活，有水需要处理就开，无水不需要就关。同时，可以根据需要去除污染物的多少，随时调整电流，开大开小灵活，要去除的污染物多，就开大，要去除的少，就开小，不需要就关，节省成本，反应速度快，操作简单，易于自动控制；
6、100吨/日一体化的污水处理设备占地约30～50平方米，占地面积仅为传统工艺的五分之一；
7、本法只有“混凝+催化电解脱氮+还原+曝气生物滤池净化”四个工序，生产工艺流程短，操作控制时只需要控制pH、混凝剂加药量和电流，控制因素少，操作简便；
8、与生化法不同，生化法处理污水，由于有厌氧和缺氧工序，调试期长达几个月，而本移动式一体化催化电解污水处理设备只有混凝、催化电解脱氮、还原和曝气生物滤池过滤四个工序，从开机到出水合格的调试时间仅几个小时，当天开机，当天合格。因此，调试期短；
9、设备是定型设备，在生产车间已生产调试完毕，需要时，只需将现场场地硬化，调运到到现场一周内就可以完成安装调试。因此，建设速度快；
10、采用本设备对现有污水处理站进行提标改造时，利用现有用地即可，不需新增用地；
11、设备处理污水过程中，产生氧气，使处理后的再生水溶解氧大幅度增加，溶解氧含量在5mg/L以上。
附图说明
图1为本发明一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统的工艺流程示意图。
图2为本发明一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统的整体结构示意图。
图3为本发明一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统的俯视图。
图4为本发明一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统中混凝沉淀装置的结构示意图。
图5为本发明一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统中离子催化电解脱氮装置的结构示意图。
图6为本发明一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统中还原池的结构示意图。
图7为本发明一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统中曝气生物滤池工作的工艺流程示意图。
图8为本发明一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统中曝气生物滤池的剖面结构示意图。
图9为本发明一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统中光电互补发电装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1、图2、图3和图4，一种将污水净化为地表Ⅲ的一体化污水资源利用系统，由集装箱1和集成于集装箱1内的污水净化资源化循环利用系统和光电互补发电装置构成，集成于集装箱1内的污水处理系统包括混凝沉淀装置100、离子催化电解脱氮装置200、还原池300和曝气生物滤池400。
混凝沉淀装置100由pH调节池110、混凝池120、助凝池130、沉淀池140和中间水池150构成，pH调节池110的进水口与污水调节池的出水口连接，pH调节池110的出水口与混凝池120的进水口连接，混凝池120的出水口与助凝池130的进水口连接，助凝池130的出水口与沉淀池140的进水口连接，沉淀池140的出水口142与中间水池150的进水口连接，沉淀池140的污泥出口141与污泥浓缩池500的进口连接，中间水池150的出水口连接离子催化电解脱净化装置200。混凝沉淀装置采用碳钢板在集装箱1内直接按设计分割焊接而成。
参见图5，子催化电解脱氮装置200包括电解机210、直流电源220、脱气罐230、离子催化剂投加装置250和电极清洗装置240，电解机210的进水口与混凝沉淀装置100的中间水池150的出水口相连，电解机210的出水口与脱气罐230的进水口231连接；中间水池150与电解机连接的管路中还安装有用于混合离子催化剂的管道混合器253；离子催化剂投加装置250的出水与电解机210的进水管连接，安装在电解机进水管的管道混合器253之前；脱气罐230的出水口232与还原池330相连，脱气罐230的出水口下方还设有循环口233、循环水泵235与电解机310的进水管连接，电极清洗装置240由酸洗溶液贮罐241和酸洗溶液输送泵242构成，酸洗溶液采用2％～3％盐酸溶液或者4％～5％的柠檬酸溶液。
参见图6，还原池300包括进水管310、安装在进水管上的管道混合器320、布水器330、还原剂溶液贮罐340、还原剂溶液计量输送泵341、还原池350和搅拌机360，还原池套在脱气罐230内，进水管310与脱气罐230的出水口232联接，进水管310由上至下与布设在还原池池底的布水器330联接，还原剂溶液贮罐340通过还原剂溶液计量输送泵350与进水管310联通，还原剂溶液贮罐340安装在管道混合器320之前，进水管310上还安装有一条与中间水池连接的水管，搅拌机安装在还原池正上方。
参见图7和图8，曝气生物滤池由曝气生物滤池池体410、曝气系统420和反洗系统430构成；反洗系统420由反洗清水槽421、反洗水泵422、反洗水供水管423、反洗曝气风机424、反洗曝气管425和反洗废水水槽426构成；曝气系统430由曝气风机431、曝气主风管432构成；曝气生物滤池主体由池体411、进水管412、长柄滤头413、支撑架414、滤料支撑层415和滤料416、曝气风机431、曝气风管432、出水槽417构成，曝气生物滤池的进水口与还原池的出水口联通，曝气生物滤池的出水口与消毒池的进水口联通，曝气生物滤池进水管安装在滤池底部的管沟内；曝气生物滤池的曝气主风管安装在滤池底部的一侧，曝气支风管安装在滤池底部的滤砖或滤板下面。
参见图9，光电互补发电装置600由若干太阳能板610、汇流箱420、逆变器630、一体化污水净化资源化利用系统640和光伏发电专用双向电表650构成；太阳能板610为单晶硅板或多晶硅板；逆变器630分别连接一体化污水净化装置640和通过双向电表650连接电网660。
当光电互补发电装置600的电量多于一体化污水净化资源化利用系统640的使用电量时，光电互补发电装置600通过逆变器630和双向电表640向电网660供电；反之，当光电互补发电装置600的电量小于一体化污水净化资源化利用系统640的使用电量时，则由电网660通过双向电表650和逆变器630向一体化污水净化资源化利用系统640供电。
离子催化电解脱氮装置200的脱气罐230的进水口231与位于脱气罐底部的布水器232联接，脱气罐230上部的出水口与曝气生物滤池进水口联接，脱气罐230的顶部还设有刮渣器和气泡收集槽。离子催化电解脱氮装置200还包括一个氯离子催化剂投加系统250，它由氯离子催化剂溶液配制罐251、溶液输送泵252和管道混合器253构成。
一体化污水净化资源化利用系统的进水口安装有CODCr、氨氮、总氮和总磷的在线监测仪的一种或多种，出水还安装有余氯在线监测仪、CODCr、氨氮、总氮和总磷的在线监测仪的一种或多种。
一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统的操作方法，包括如下步骤：
(1)混凝沉淀：将污水从污水调节池中定量泵至pH调节池中，开启搅拌机，按20～50g/m3加入氢氧化钠，搅拌混合1～2分钟，将污水的pH调节至8～9，再利用液位差将污水流入混凝池中，按80～150g/m3加入混凝剂，搅拌混合2～5分钟，再利用液位差将污水从混凝池流入助凝池中，按1～1.5g/m3加入PAM作为助凝剂，搅拌混合1～2分钟后流入沉淀池中沉淀15～60分钟，使沉淀池的上清液流入中间水池、将沉淀池的底部污泥泵入污泥池，混凝沉淀用于去除污水中的SS、CODCr、BOD5、总磷、石油类、动植物油和重金属离子，经过混凝沉淀处理后，SS被去除95％以上，CODCr、BOD5被去除70～90％以上，总磷被去除95％以上，重金属离子被去除95％以上；
(2)离子催化电解脱氮：经过步骤(1)混凝并储存于中间水池中的出水按300～800ml/m3加入10～12％次氯酸钠或按80～150g/m3投加氯化钠作为氯离子催化剂，混匀后泵入离子催化电解机中进行电解脱氮，电解机的工作电压为5～100V，电流10～2000A，电解后的出水进入脱气罐中进行气液分离，上部的气泡经过刮渣机刮入气泡收集槽中，清液经过循环泵再次泵入电解机进一步电解至氨氮、总氮、CODCr、BOD5合格后排入曝气生物滤池，经过曝气生物滤池曝气脱除次氯酸钠残余后排入排水口；电解脱氮用于去除混凝沉淀处理后污水中残余的氨氮、总氮，同时辅助去除污水中的CODCr、BOD5、总磷、SS；经过电解脱氮后的出水满足如下指标：COD≤40mg/L、BOD≤10mg/L、氨氮≤2mg/L、总氮≤3mg/L、总磷≤0.4mg/L、SS≤10mg/L、色度小于5、粪大肠菌群数小于3个/L；
(3)还原：将步骤(2)催化电解脱氮后的污水流入还原池，向还原池中定量加入5～20％的亚硫酸钠溶液或从中间水池泵取五分之一到四分之一的混凝沉淀出水中和催化电解脱氮净化残余的次氯酸钠，使水体得到复原；
(4)曝气生物滤池净化：将步骤(3)还原所得水体泵入曝气生物滤池，经过曝气生物滤池处理去除经过步骤(1)至(3)处理后水体中残余的硝态氮、亚硝态氮、CODCr、BOD5，使水体中的CODCr从≤50mg/L下降到≤20mg/L，使水体中的BOD5从≤20mg/L下降到≤4mg/L，使水体中的氨氮从≤2mg/L下降到≤0.5mg/L，使水体中的总氮从≤3mg/L下降到≤1mg/L；经过曝气生物滤池处理后的出水，主要污染物指标为：COD≤20mg/L、BOD5≤4mg/L、氨氮≤1mg/L、总氮≤1mg/L、总磷≤0.2mg/L、SS≤6mg/L，其他污染物指标符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1的Ⅲ类水对应的指标要求。
(5)污泥处理：将混凝沉淀和离子催化电解脱氮装置的污泥分别输送至污泥浓缩池500内，定期用移动式污泥处理装置进行处理。
混凝剂是三氯化铁、聚合铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝或其二者混合物的一种；助凝剂是聚丙烯酰胺(简称PAM)。
进一步的，三氯化铁、聚合铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝或其二者混合物等混凝剂，在使用时，先配制成10～15％的溶液。
污水经过的污水处理方法处理后的出水指标为：CODCr≤20mg/L、BOD5≤4mg/L、氨氮≤1mg/L、总氮≤1mg/L、总磷≤0.2mg/L、SS≤5mg/L、色度小于5、粪大肠菌群数小于3个/L，其他污染物指标符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1的Ⅲ类水对应的指标要求。
实施例1：
50吨/日的将污水净化为地表Ⅲ的一体化污水净化资源循环利用系统
参见图1、图2和图3，某50吨/日的一体化污水净化资源化循环利用系统由集装箱1和污水净化资源化循环利用装置构成；集装箱1的几何尺寸为6000×3200×3200(mm)；集装箱1内安装有污水净化资源化循环利用装置；污水净化资源化循环利用装置由混凝沉淀装置100、离子催化电解脱氮装置200、还原池300和曝气生物滤池400构成。
参见图4，混凝沉淀装置100由pH调节池110、混凝池120、助凝池130、沉淀池140和中间水池150构成；pH调节池110的几何尺寸为50升的方桶或圆桶，pH调节池110的进水口与污水调节池的出水口连接，pH调节池110的出水口与混凝池120的进水口连接；混凝池120的几何尺寸为200升的方桶或圆桶，混凝池120的出水口与助凝池130的进水口连接；助凝池130的几何尺寸为50升的方桶或圆桶，助凝池130出水口与沉淀池140进水口连接；沉淀池140的几何尺寸为2500～3000升的方桶或圆桶，沉淀池140的出水口与中间水池150的进水口连接，沉淀池140的底部还安装有排泥口；中间水池150的几何尺寸为1000升的方桶或圆桶，中间水池150的出水口连接离子催化电解脱净化装置200；更佳的，混凝沉淀装置采用碳钢板在集装箱1内直接按设计分割焊接而成。
参见图5，离子催化电解脱氮装置200包括电解机210、直流电源220、脱气罐230、离子催化剂投加装置250和电极清洗装置240；电解机210的为几何尺寸为315×2500(mm)的圆管，管内安装有电极组；电解机210的进水口与混凝沉淀装置100的中间水池150的出水口相连，电解机210的出水口与脱气罐230的进水口连接；脱气罐230的几何尺寸为1200×2300(mm)的圆桶，在距圆桶顶部400(mm)为出水口，经Φ100管道与曝气生物滤池相连，脱气罐230的出水管还设有循环水泵235与电解机310的进水管连接，电极清洗装置240由酸洗溶液贮罐241和酸洗溶液输送泵242构成，酸洗溶液采用2％～3％盐酸溶液或者4％～5％的柠檬酸溶液。
参见图6，还原池300包括进水管310、安装在进水管上的管道混合器320、布水器330、还原剂溶液贮罐340、还原剂溶液计量输送泵350和还原池360，还原池套在脱气罐230内，进水管310与脱气罐230的出水口232联接，进水管310由上至下与布设在还原池池底的布水器330联接，还原剂溶液贮罐340通过还原剂溶液计量输送泵350与进水管310联通，还原剂溶液贮罐340安装在管道混合器320之前，进水管310上还安装有一条与中间水池连接的水管；
参见图7和图8，曝气生物滤池由曝气生物滤池池体410、曝气系统420和反洗系统430构成；反洗系统420由反洗清水槽421、反洗水泵422、反洗水供水管423、反洗曝气风机424、反洗曝气管425和反洗废水水槽426构成；曝气系统430由曝气风机431、曝气主风管432构成；曝气生物滤池主体由池体411、进水管412、长柄滤头413、支撑架414、滤料支撑层415和滤料416、曝气风机431、曝气风管432、出水槽417构成，曝气生物滤池的进水口与还原池的出水口联通，曝气生物滤池的出水口与消毒池的进水口联通，曝气生物滤池进水管安装在滤池底部的管沟内；曝气生物滤池的曝气主风管安装在滤池底部的一侧，曝气支风管安装在滤池底部的滤砖或滤板下面。
参见图9，光电互补发电装置600由若干太阳能板610、汇流箱420、逆变器630、一体化污水净化资源化利用系统640和光伏发电专用双向电表650构成；太阳能板610为单晶硅板或多晶硅板；逆变器630分别连接一体化污水净化装置640和通过双向电表650连接电网660。
当光电互补发电装置600的电量多于一体化污水净化资源化利用系统640的使用电量时，光电互补发电装置600通过逆变器630和双向电表640向电网660供电；反之，当光电互补发电装置600的电量小于一体化污水净化资源化利用系统640的使用电量时，则由电网660通过双向电表650和逆变器630向一体化污水净化资源化利用系统640供电。离子催化剂投加装置250由氯离子催化剂溶液贮罐251和输送泵252和管道混合器253构成。
污水经测定水质情况如表1所示。
表1污水的主要污染物成份表。
序号 污染物 单位 实际测定值 设计值 备注
1 pH 无量纲 7.3 6～9
1 COD<sub>Cr</sub> mg/L 280 300
2 BOD<sub>5</sub> mg/L 115 150
3 总磷 mg/L 6.5 8.0
4 氨氮 mg/L 59 65
5 总氮 mg/L 67 70
6 SS mg/L 180 200
7 色度 稀释倍数 80 100
8 氯离子 mg/L 75 150
步骤一、混凝沉淀
混凝沉淀是将污水从调节池中定量泵到pH调节池110中，开启搅拌机，按300ml/m3泵入10％氢氧化钠，搅拌，调pH至8.5后利用液位差流入混凝池120中，按1000ml/m3泵入10％的PAC溶液，搅拌，再利用液位差流入助凝池130中，按300ml/m3泵入1.0‰的PAM溶液，搅拌，再利用液位差将助凝池130中的污水流入沉淀池140中沉淀，将沉淀池140的上清液利用液位差流入中间水池150中。
混凝沉淀主要用于去除污水中大量的SS、CODCr、BOD5、总磷和各种重金属离子，经过混凝沉淀处理后，SS被去除95％以上，CODCr、BOD5被去除80～95％，总磷被去除95％以上，各种重金属离子95％以上被去除；
步骤二、离子催化电解脱氮
经过步骤(1)混凝沉淀并储存于中间水池150中的出水经检测，浓度这75mg/L，因水体中氯离子的浓度低于100mg/L，启动氯离子加药泵，按600ml/L加入10～12％的次氯酸钠或按100～150mg/L加入氯化钠溶液，启动提升泵，将步骤(1)混凝沉淀所得清水泵入离子催化电解机中电解脱氮，电解机的工作电压为55V，电流260A，电解后的清水进入脱气罐中进行气液分离，上部的气泡经过刮渣机刮入气泡收集槽中，下部清液经过循环泵再次泵入电解机进一步电解净化至氨氮、总氮、CODCr、BOD5合格后排入曝气生物滤池中曝气，脱除残余的次氯酸钠后排入自然水体。电解主要用于去混凝沉淀处理后污水中残余的CODCr、BOD5、总磷、SS、氨氮和总氮等主要污染物，经过电解净化后的污水出水满足如下指标：色度≤2、CODCr≤45mg/L、BOD5≤10mg/L、SS≤8mg/L、总氮≤3mg/L、氨氮≤1.5mg/L、总磷≤0.2mg/L、粪大肠菌群数≤3个/L。
步骤三、还原
步骤(2)离子催化电解脱氮所得的水体经过脱氮的出水口注入还原池300，计量加入10％的亚硫酸钠溶液，还原除去水体中的次氯酸钠。
步骤四、曝气生物滤池处理
步骤(3)还原所得水体经提升泵泵入曝气生物滤池，经过曝气生物滤池处理后，其出水满足如下指标：色度≤2、CODCr≤16mg/L、BOD5≤2mg/L、SS≤5mg/L、总氮≤0.9mg/L、氨氮≤0.3mg/L、总磷≤0.2mg/L、粪大肠菌群数≤3个/L，其他污染物指标符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1的Ⅲ类水对应的指标要求。
表2污水经过一体化污水净化资源化利用设备处理后的出水水质表
序号 污染物 单位 进水测定值 出水实际测定值 去除率(％)
1 pH 无量纲 7.3 7.5 -
1 COD<sub>Cr</sub> mg/L 280 16.0 94.25
2 BOD<sub>5</sub> mg/L 115 2.0 98.09
3 总磷 mg/L 6.5 0.17 97.38
4 氨氮 mg/L 59 0.3 99.49
5 总氮 mg/L 67 0.9 98.66
6 SS mg/L 180 4 97.78
7 色度 稀释倍数 80 2 97.50
8 氯离子 mg/L 75 - -
9 粪大肠菌群 个/L 1.7×10<sup>7</sup> 3 100
实施例2：
100吨/日的将污水净化为地表Ⅲ的一体化污水净化资源化利用装置
参见图1、图2和图3，某100吨/日的一体化污水净化资源化循环利用装置，其集装箱1的几何尺寸为7500×3100×3100(mm)，集装箱1内安装有混凝沉淀装置100、离子催化电解脱氮装置200、还原池300和曝气生物滤池400。
参见图4，混凝沉淀装置100由pH调节池110、混凝池120、助凝池130、沉淀池140和中间水池150构成；pH调节池110的几何尺寸为100升的方桶或圆桶，pH调节池110的进水口与污水调节池的出水口连接，pH调节池110的出水口与混凝池120的进水口连接；混凝池120的几何尺寸为500升的方桶或圆桶，混凝池120的出水口与助凝池130的进水口连接；助凝池130的几何尺寸为100升的方桶或圆桶，助凝池130出水口与沉淀池140的进水口连接；沉淀池140的几何尺寸为3000～5000升的方桶或圆桶，沉淀池140的出水口与中间水池150的进水口连接，沉淀池140的底部还安装有排泥口；中间水池150的几何尺寸为1000升的方桶或圆桶，中间水池150的出水口连接离子催化电解脱净化装置200；
参见图5，离子催化电解脱氮装置200包括电解机210、直流电源220、脱气罐230、离子催化剂投加装置250和电极清洗装置240；电解机210的为几何尺寸为Φ315×2500(mm)的圆管，管内安装有电极组；电解机210的进水口与混凝沉淀装置100的中间水池150的出水口相连，电解机210的出水口与脱气罐230的进水口连接；脱气罐230的几何尺寸为：Φ1200×2800(mm)的圆桶，在距圆桶顶部400(mm)为出水口，经Φ100管道与曝气生物滤池相连，脱气罐230的出水管还设有循环水泵235与电解机310的进水管连接。
参见图6，还原池300包括进水管310、安装在进水管上的管道混合器320、布水器330、还原剂溶液贮罐340、还原剂溶液计量输送泵350和还原池360，还原池套在脱气罐230内，进水管310与脱气罐230的出水口232联接，进水管310由上至下与布设在还原池池底的布水器330联接，还原剂溶液贮罐340通过还原剂溶液计量输送泵350与进水管310联通，还原剂溶液贮罐340安装在管道混合器320之前，进水管310上还安装有一条与中间水池连接的水管。
参见图7和图8，曝气生物滤池由曝气生物滤池池体410、曝气系统420和反洗系统430构成；曝气系统420由反洗清水槽421、反洗水泵422、反洗水供水管423、反洗曝气风机424、反洗曝气管425和反洗废水水槽426构成；曝气系统430由曝气风机431、曝气主风管432构成；曝气生物滤池主体由池体411、进水管412、长柄滤头413、支撑架414、滤料支撑层415和滤料416、曝气风机431、曝气风管432、出水槽417构成，曝气生物滤池的进水口与还原池的出水口联通，曝气生物滤池的出水口与消毒池的进水口联通，曝气生物滤池进水管安装在滤池底部的管沟内；曝气生物滤池的曝气主风管安装在滤池底部的一侧，曝气支风管安装在滤池底部的滤砖或滤板下面。
参见图9，光电互补发电装置600由若干太阳能板610、汇流箱420、逆变器630、一体化污水净化资源化利用系统640和光伏发电专用双向电表650构成；太阳能板610为单晶硅板或多晶硅板；逆变器630分别连接一体化污水净化装置640和通过双向电表650连接电网660。
当光电互补发电装置600的电量多于一体化污水净化资源化利用系统640的使用电量时，光电互补发电装置600通过逆变器630和双向电表640向电网660供电；反之，当光电互补发电装置600的电量小于一体化污水净化资源化利用系统640的使用电量时，则由电网660通过双向电表650和逆变器630向一体化污水净化资源化利用系统640供电。
电极清洗装置240由酸洗溶液贮罐241和酸洗溶液输送泵242构成，酸洗溶液采用2％～3％盐酸溶液。离子催化剂投加装置250由氯离子催化剂溶液贮罐251和输送泵252和管道混合器253构成。
污水经测定指标如表3所示。
表3某污水的主要污染物表
序号 污染物 单位 实际测定值 设计值 备注
1 pH 无量纲 7.1 6～9
1 COD<sub>Cr</sub> mg/L 485 500
2 BOD<sub>5</sub> mg/L 210 250
3 总磷 mg/L 4.7 8.0
4 氨氮 mg/L 28.2 35
5 总氮 mg/L 33.0 40
6 SS mg/L 300 300
7 色度 稀释倍数 80 100
8 氯离子 mg/L 92 150
9 粪大肠菌群 个/L 1.53×10<sup>6</sup>
步骤一、混凝沉淀
混凝沉淀是将污水从调节池中定量泵到pH调节池110中，开启搅拌机，按300ml/m3泵入10％氢氧化钠，搅拌，调pH至8.5后利用液位差流入混凝池120中，按1000ml/m3泵入10％的PAC溶液，搅拌，再利用液位差流入助凝池130中，按300ml/m3泵入1.0‰的PAM溶液，搅拌，再利用液位差将助凝池130中的污水流入沉淀池140中沉淀，将沉淀池140的上清液利用液位差流入中间水池150中。
混凝沉淀主要用于去除污水中大量的SS、CODCr、BOD5、总磷和各种重金属离子，经过混凝沉淀处理后，SS被去除95％以上，CODCr、BOD5被去除80～95％，总磷被去除95％以上，各种重金属离子95％以上被去除；
步骤二、离子催化电解脱氮
经过步骤(1)混凝沉淀并储存于中间水池中150的出水经检测，浓度这80mg/L，因水体中氯离子的浓度低于100mg/L，启动氯离子加药泵，按300ml/L加入10～12％的次氯酸钠或按80～100mg/L加入氯化钠溶液，启动提升泵，将步骤(1)混凝沉淀所得清水泵入离子催化电解机中电解脱氮，电解机的工作电压为55V，电流2800A，电解后的清水进入脱气罐中进行气液分离，上部的气泡经过刮渣机刮入气泡收集槽中，下部清液经过循环泵再次泵入电解机进一步电解净化至氨氮、总氮、CODCr、BOD5合格后排入曝气生物滤池中曝气，脱除残余的次氯酸钠后排入自然水体。电解主要用于去混凝沉淀处理后污水中残余的CODCr、BOD5、总磷、SS、氨氮和总氮等主要污染物，经过电解净化后的污水出水满足如下指标：色度≤2、CODCr≤40mg/L、BOD5≤10mg/L、SS≤8mg/L、总氮≤3mg/L、氨氮≤1.5mg/L、总磷≤0.2mg/L。
步骤三、还原
步骤(2)离子催化电解脱氮所得的水体经过脱氮的出水口注入还原池300，计量加入10％的亚硫酸钠溶液，还原除去水体中的次氯酸钠。
步骤四、曝气生物滤池处理
步骤(3)还原所得水体经提升泵泵入反硝化深床滤池，经过反硝化处理后，其出水满足如下指标：色度≤2、COD≤18mg/L、BOD5≤2mg/L、SS≤5mg/L、总氮≤0.82mg/L、氨氮≤0.31mg/L、总磷≤0.19mg/L，其他污染物指标符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1的Ⅲ类水对应的指标要求。
表4污水经一体化污水净化装置处理后的出水水质
序号 污染物 单位 进水测定值 出水实际测定值 去除率(％)
1 pH 无量纲 7.1 7.2 -
1 COD<sub>Cr</sub> mg/L 485 18 96.27
2 BOD<sub>5</sub> mg/L 210 2 98.09
3 总磷 mg/L 4.7 0.19 99.05
4 氨氮 mg/L 28.2 0.31 99.90
5 总氮 mg/L 33.0 0.82 97.52
6 SS mg/L 300 5 98.33
7 色度 稀释倍数 80 1.5 98.13
8 氯离子 mg/L 92 - -
9 粪大肠菌群 个/L 6.3×10<sup>6</sup> 3 100
实施例3：
某200吨/日的将污水净化为地表Ⅲ的一体化污水净化资源化利用装置参见图1、图2和图3，某200吨/日的光电互补一体化污水净化资源利用装置，其集装箱1的几何尺寸为3100×11500×3200(mm)，集装箱1内安装有混凝沉淀装置100、离子催化电解脱氮装置200、还原池300和曝气生物滤池400。
参见图4，混凝沉淀装置100由pH调节池110、混凝池120、助凝池130、沉淀池140和中间水池150构成；pH调节池110的几何尺寸为200升的方桶或圆桶，pH调节池110的进水口与污水调节池的出水口连接，pH调节池110的出水口与混凝池120的进水口连接；混凝池120的几何尺寸为1000升的方桶或圆桶，混凝池120的出水口与助凝池130的进水口连接；助凝池130的几何尺寸为200升的方桶或圆桶，助凝池130出水口与沉淀池140的进水口连接；沉淀池140的几何尺寸为8000～10000升的方桶或圆桶，沉淀池140的出水口与中间水池150的进水口连接，沉淀池140的底部还安装有排泥口；中间水池150的几何尺寸为2000升的方桶或圆桶，中间水池150的出水口连接离子催化电解脱净化装置200。
参见图5，离子催化电解脱氮装置200包括电解机210、直流电源220、脱气罐230、离子催化剂投加装置250和电极清洗装置240；电解机210的为几何尺寸为Φ315×2500(mm)的圆管，管内安装有电极组；电解机210的进水口与混凝沉淀装置100的中间水池150的出水口相连，电解机210的出水口与脱气罐230的进水口连接；脱气罐230的几何尺寸为Φ1600×2800(mm)的圆桶，在距圆桶顶部400(mm)为出水口，经Φ100管道与曝气生物滤池相连，脱气罐230的出水管还设有循环水泵235与电解机310的进水管连接，电极清洗装置240由酸洗溶液贮罐241和酸洗溶液输送泵242构成，酸洗溶液采用2％～3％盐酸溶液或者4％～5％的柠檬酸溶液。
参见图6，还原池300包括进水管310、安装在进水管上的管道混合器320、布水器330、还原剂溶液贮罐340、还原剂溶液计量输送泵350和还原池360，还原池套在脱气罐230内，进水管310与脱气罐230的出水口232联接，进水管310由上至下与布设在还原池池底的布水器330联接，还原剂溶液贮罐340通过还原剂溶液计量输送泵350与进水管310联通，还原剂溶液贮罐340安装在管道混合器320之前，进水管310上还安装有一条与中间水池连接的水管。
参见图7和图8，曝气生物滤池400由曝气生物滤池池体410、曝气系统420和反洗系统430构成；反洗系统420由反洗清水槽421、反洗水泵422、反洗水供水管423、反洗曝气风机424、反洗曝气管425和反洗废水水槽426构成；曝气系统430由曝气风机431、曝气主风管432构成；曝气生物滤池主体由池体411、进水管412、长柄滤头413、支撑架414、滤料支撑层415和滤料416、曝气风机431、曝气风管432、出水槽417构成，曝气生物滤池的进水口与还原池的出水口联通，曝气生物滤池的出水口与消毒池的进水口联通，曝气生物滤池进水管安装在滤池底部的管沟内；曝气生物滤池的曝气主风管安装在滤池底部的一侧，曝气支风管安装在滤池底部的滤砖或滤板下面。
参见图9，光电互补发电装置600由若干太阳能板610、汇流箱420、逆变器630、一体化污水净化资源化利用系统640和光伏发电专用双向电表650构成；太阳能板610为单晶硅板或多晶硅板；逆变器630分别连接一体化污水净化装置640和通过双向电表650连接电网660。
当光电互补发电装置600的电量多于一体化污水净化资源化利用系统640的使用电量时，光电互补发电装置600通过逆变器630和双向电表640向电网660供电；反之，当光电互补发电装置600的电量小于一体化污水净化资源化利用系统640的使用电量时，则由电网660通过双向电表650和逆变器630向一体化污水净化资源化利用系统640供电。离子催化剂投加装置250由氯离子催化剂溶液贮罐251和输送泵252和管道混合器253构成。
污水经测定指标如表5所示。
表5某污水的主要污染物浓度
序号 污染物 单位 实际测定值 设计值 备注
1 pH 无量纲 6.9 6～9
1 COD<sub>Cr</sub> mg/L 190 300
2 BOD<sub>5</sub> mg/L 77 150
3 总磷 mg/L 3.5 5
4 氨氮 mg/L 34.5 35
5 总氮 mg/L 42.1 50
6 SS mg/L 260 300
7 色度 稀释倍数 120 150
8 氯离子 mg/L 135 -
9 粪大肠菌群 个/L 4.3×10<sup>6</sup> -
步骤一、混凝沉淀
混凝沉淀是将污水从调节池中定量泵到pH调节池110中，开启搅拌机，按500ml/m3泵入10％氢氧化钠，搅拌，调pH至9.0后利用液位差流入混凝池120中，按1200ml/m3泵入10％的PAC溶液，搅拌，再利用液位差流入助凝池130中，按300ml/m3泵入1.0‰的PAM溶液，搅拌，再利用液位差将助凝池130中的污水流入沉淀池140中沉淀，将沉淀池140的上清液利用液位差流入中间水池150中。
混凝沉淀主要用于去除污水中大量的SS、CODCr、BOD5、总磷和各种重金属离子，经过混凝沉淀处理后，SS被去除95％以上，CODCr、BOD5被去除80～95％，总磷被去除95％以上，各种重金属离子95％以上被去除。
步骤二、离子催化电解脱氮
经过步骤(1)混凝沉淀并储存于中间水池中150的出水经检测，浓度这43mg/L，因水体中氯离子的浓度低于100mg/L，启动氯离子加药泵，按500ml/L加入10～12％的次氯酸钠或按90～120mg/L加入氯化钠溶液，启动提升泵，将步骤(1)混凝沉淀所得清水泵入离子催化电解机中电解脱氮，电解机的工作电压为48V，电流410A，电解后的清水进入脱气罐中进行气液分离，上部的气泡经过刮渣机刮入气泡收集槽中，下部清液经过循环泵再次泵入电解机进一步电解净化至氨氮、总氮、CODCr、BOD5合格后排入曝气生物滤池中曝气，脱除残余的次氯酸钠后排入自然水体。电解主要用于去混凝沉淀处理后污水中残余的CODCr、BOD5、总磷、SS、氨氮和总氮等主要污染物，经过电解净化后的污水出水满足如下指标：色度≤2、CODCr≤40mg/L、BOD5≤10mg/L、SS≤8mg/L、总氮≤3mg/L、氨氮≤1.5mg/L、总磷≤0.2mg/L、粪大肠菌群数≤3个/L。
步骤三、还原
步骤(2)离子催化电解脱氮所得的水体经过脱氮的出水口注入还原池300，计量加入10％的亚硫酸钠溶液，还原除去水体中的次氯酸钠。
步骤四、曝气生物滤池处理。
步骤(3)还原所得水体经提升泵泵入曝气生物滤池，经过生物滤池处理后，其出水满足如下指标：色度≤2、CODCr≤15mg/L、BOD5≤1mg/L、SS≤4mg/L、总氮≤0.77mg/L、氨氮≤0.22mg/L、总磷≤0.12mg/L、粪大肠菌群数≤3个/L，其他污染物指标符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1的Ⅲ类水对应的指标要求,出水的主要指标见表6。
表6处理污水的出水水质指标
序号 污染物 单位 进水测定值 出水实际测定值 去除率(％)
1 pH 无量纲 6.9 7.3 -
1 COD<sub>Cr</sub> mg/L 190 15 92.11
2 BOD<sub>5</sub> mg/L 77 1 98.70
3 总磷 mg/L 3.5 0.12 96.29
4 氨氮 mg/L 34.5 0.22 99.36
5 总氮 mg/L 42.1 0.77 98.17
6 SS mg/L 260 4 98.46
7 色度 稀释倍数 120 2 98.33
8 氯离子 mg/L 135 - -
9 粪大肠菌群 个/L 4.3×10<sup>6</sup> 3 100
实施例4:
某500吨/日的将污水净化为地表Ⅲ的一体化污水净化资源利用装置
参见图1、图2和图3，某500吨/日的一体化污水净化资源利用装置，其集装箱1的几何尺寸为3100×13500×3200(mm)，集装箱1内安装有混凝沉淀装置100和离子催化电解脱氮装置200、还原池300和曝气生物滤池400。
参见图4，混凝沉淀装置100由pH调节池110、混凝池120、助凝池130、沉淀池140和中间水池150构成；pH调节池110的几何尺寸为400升的方桶或圆桶，pH调节池110的进水口与污水调节池的出水口连接，pH调节池110的出水口与混凝池120的进水口连接；混凝池120的几何尺寸为2000升的方桶或圆桶，混凝池120的出水口与助凝池130的进水口连接；助凝池130的几何尺寸为400升的方桶或圆桶，助凝池130出水口与沉淀池140的进水口连接；沉淀池140的几何尺寸为15000～20000升的方桶或圆桶，沉淀池140的出水口与中间水池150的进水口连接，沉淀池140的底部还安装有排泥口；中间水池150的几何尺寸为2000升的方桶或圆桶，中间水池150的出水口连接离子催化电解脱净化装置200；
更佳的，混凝沉淀装置采用碳钢板在集装箱1内直接按设计分割焊接而成。
参见图5，离子催化电解脱氮装置200包括电解机210、直流电源220、脱气罐230、离子催化剂投加装置250和电极清洗装置240；电解机210的为几何尺寸为Φ315×2500(mm)的圆管4支，管内安装有电极组；电解机210的进水口与混凝沉淀装置100的中间水池150的出水口相连，电解机210的出水口与脱气罐230的进水口连接；脱气罐230的几何尺寸为Φ1600×2800(mm)的圆桶，在距圆桶顶部400(mm)为出水口，经Φ100管道与曝气生物滤池相连，脱气罐230的出水管还设有循环水泵235与电解机210的进水管连接，电极清洗装置240由酸洗溶液贮罐241和酸洗溶液输送泵242构成，酸洗溶液采用2％～3％盐酸溶液或者4％～5％的柠檬酸溶液。
参见图6，还原池300包括进水管310、安装在进水管上的管道混合器320、布水器330、还原剂溶液贮罐340、还原剂溶液计量输送泵350和还原池360，还原池套在脱气罐230内，进水管310与脱气罐230的出水口232联接，进水管310由上至下与布设在还原池池底的布水器330联接，还原剂溶液贮罐340通过还原剂溶液计量输送泵350与进水管310联通，还原剂溶液贮罐340安装在管道混合器320之前，进水管310上还安装有一条与中间水池连接的水管。
参见图7和图8，曝气生物滤池400由曝气生物滤池池体410、曝气系统420和反洗系统430构成；反洗系统420由反洗清水槽421、反洗水泵422、反洗水供水管423、反洗曝气风机424、反洗曝气管425和反洗废水水槽426构成；曝气系统430由曝气风机431、曝气主风管432构成；曝气生物滤池主体由池体411、进水管412、长柄滤头413、支撑架414、滤料支撑层415和滤料416、曝气风机431、曝气风管432、出水槽417构成，曝气生物滤池的进水口与还原池的出水口联通，曝气生物滤池的出水口与消毒池的进水口联通，曝气生物滤池进水管安装在滤池底部的管沟内；曝气生物滤池的曝气主风管安装在滤池底部的一侧，曝气支风管安装在滤池底部的滤砖或滤板下面。
参见图9，光电互补发电装置600由若干太阳能板610、汇流箱420、逆变器630、一体化污水净化资源化利用系统640和光伏发电专用双向电表650构成；太阳能板610为单晶硅板或多晶硅板；逆变器630分别连接一体化污水净化装置640和通过双向电表650连接电网660。
当光电互补发电装置600的电量多于一体化污水净化资源化利用系统640的使用电量时，光电互补发电装置600通过逆变器630和双向电表640向电网660供电；反之，当光电互补发电装置600的电量小于一体化污水净化资源化利用系统640的使用电量时，则由电网660通过双向电表650和逆变器630向一体化污水净化资源化利用系统640供电。离子催化剂投加装置250由氯离子催化剂溶液贮罐251和输送泵252和管道混合器253构成。
污水经测定指标如表7所示。
表7某污水的主要污染物浓度
序号 污染物 单位 实际测定值 设计值 备注
1 pH 无量纲 7.3 6～9
1 COD<sub>Cr</sub> mg/L 700 700
2 BOD<sub>5</sub> mg/L 287 350
3 总磷 mg/L 7.5 8
4 氨氮 mg/L 55.5 55
5 总氮 mg/L 70.0 70
6 SS mg/L 220 300
7 色度 稀释倍数 110 150
8 氯离子 mg/L 119.5 -
9 粪大肠菌群 个/L 7.9×10<sup>6</sup> -
步骤一、混凝沉淀
混凝沉淀是将污水从调节池中定量泵到pH调节池110中，开启搅拌机，按350ml/m3泵入10％氢氧化钠，搅拌，调pH至9.2后利用液位差流入混凝池120中，按900ml/m3泵入10％的PAC溶液，搅拌，再利用液位差流入助凝池130中，按300ml/m3泵入1.0‰的PAM溶液，搅拌，再利用液位差将助凝池130中的污水流入沉淀池140中沉淀，将沉淀池140的上清液利用液位差流入中间水池150中。
混凝沉淀主要用于去除污水中大量的SS、CODCr、BOD5、总磷和各种重金属离子，经过混凝沉淀处理后，SS被去除95％以上，CODCr、BOD5被去除80～90％，总磷被去除95％以上，各种重金属离子95％以上被去除。
步骤二、离子催化电解脱氮
经过步骤(1)混凝沉淀并储存于中间水池中150的出水经检测，浓度这55mg/L，因水体中氯离子的浓度低于100mg/L，启动氯离子加药泵，按600ml/L加入10～12％的次氯酸钠或按90～150mg/L加入氯化钠溶液，启动提升泵，将步骤(1)混凝沉淀所得清水泵入离子催化电解机中电解脱氮，电解机的工作电压为45V，电流1000A，电解后的清水进入脱气罐中进行气液分离，上部的气泡经过刮渣机刮入气泡收集槽中，下部清液经过循环泵再次泵入电解机进一步电解净化至氨氮、总氮、CODCr、BOD5合格后排入曝气生物滤池中曝气，脱除残余的次氯酸钠后排入自然水体。电解主要用于去混凝沉淀处理后污水中残余的CODCr、BOD5、总磷、SS、氨氮和总氮等主要污染物，经过电解净化后的污水出水满足如下指标：色度≤2、CODCr≤40mg/L、BOD5≤10mg/L、SS≤8mg/L、总氮≤2.6mg/L、氨氮≤1.5mg/L、总磷≤0.2mg/L。
步骤三、还原
步骤(2)离子催化电解脱氮所得的水体经过脱氮的出水口注入还原池300，计量加入20％的亚硫酸钠溶液，还原除去水体中的次氯酸钠。
步骤四、曝气生物滤池处理
步骤(3)还原所得水体经提升泵泵入曝气生物滤池，经过曝气生物滤池处理后，其出水满足如下指标：色度≤2、CODCr≤17.5mg/L、BOD5≤2mg/L、总氮≤0.65mg/L、氨氮≤0.05mg/L、总磷≤0.17mg/L，其他污染物指标符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1的Ⅲ类水对应的指标要求,出水的主要水质指标见表8。
表8处理污水的出水水质
序号 污染物 单位 进水测定值 出水实际测定值 去除率(％)
1 pH 无量纲 7.3 7.1 -
1 COD<sub>Cr</sub> mg/L 700 17.5 97.50
2 BOD<sub>5</sub> mg/L 287 2 99.30
3 总磷 mg/L 7.5 0.17 97.73
4 氨氮 mg/L 55.5 0.05 99.91
5 总氮 mg/L 70.0 0.65 99.07
6 SS mg/L 220 3 98.64
7 色度 稀释倍数 110 2 98.18
8 氯离子 mg/L 119.5 - -
9 粪大肠菌群 个/L 7.9×10<sup>6</sup> 3 100
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统，其特征在于，包括集装箱，该集装箱内设有光电互补发电装置、污水净化及资源化利用装置，所述光电互补发电装置包括若干太阳能板、汇流箱、逆变器、光伏发电专用双向电表；所述污水净化及资源化利用装置通过逆变器连接一通过双向电表连接的电网，所述污水净化及资源化利用装置包括混凝沉淀装置、离子催化电解脱氮装置、还原池、曝气生物滤池。
2.根据权利要求1所述的一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统，其特征在于，所述混凝沉淀装置包括pH调节池、混凝池、助凝池、沉淀池和中间水池，所述pH调节池的进水口与污水调节池的出水口连接，pH调节池的出水口与混凝池的进水口连接，所述混凝池的出水口与助凝池的进水口连接，所述助凝池的出水口与沉淀池的进水口连接，沉淀池的出水口与中间水池的进水口连接，沉淀池的污泥出口与污泥浓缩池的进口连接，所述中间水池的出水口连接离子催化电解脱氮装置；
所述离子催化电解脱氮装置包括电解机、直流电源、脱气罐、离子催化剂投加装置、电极清洗装置，所述电解机的进水口与混凝沉淀装置的中间水池的出水口相连，所述电解机的出水口与脱气罐的进水口连接；所述中间水池与电解机连接的管路中还安装有用于混合离子催化剂的管道混合器；所述离子催化剂投加装置的出水管与电解机的进水管连接，安装在电解机进水管的管道混合器之前；所述脱气罐的出水口设置于离脱气罐顶部500～1000mm处；所述脱气罐的出水口与曝气生物滤池的进水管相连，离脱气罐的出水口500～1000mm处还设有污水循环口，并通过循环水泵、水管与所述电解机的进水管连接；所述曝气生物滤池的出水口与清水排放口连接；所述电极清洗装置由酸洗溶液贮罐和酸洗溶液输送泵构成，所述酸洗溶液采用2％～3％盐酸溶液或者4％～6％的柠檬酸溶液；
所述还原池包括进水管、安装在进水管上的管道混合器、布水器、还原剂溶液贮罐和还原剂溶液计量输送泵，所述还原池套在所述脱气池内，还原池的进水管与脱气池的出水口联接，还原池的进水管由上至下与布设在还原池池底的布水器联接，所述还原剂溶液贮罐通过还原剂溶液计量输送泵与还原池的进水管联通，所述还原剂溶液贮罐安装在管道混合器之前，还原池的进水管上还安装有一条与中间水池连接的水管；
所述曝气生物滤池包括曝气滤池主体、反洗系统，所述曝气滤池主体包括池体、安装于池体内的滤板、曝气风管、反洗风管、滤料；所述曝气滤池主体外还设有曝气风机、风管；所述反洗系统包括清水储罐、清水泵、反洗水储罐；所述反洗系统的清水储罐与滤池底部的清洗水进口连接，滤池顶部的反洗水出口与反洗水储罐的进口连接，所述反洗水储罐的出水口与混凝沉淀装置的进水口连接，所述反洗水储罐底部的出泥口与污泥池连接。
3.根据权利要求1所述的一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统，其特征在于，所述太阳能板为单晶硅板或多晶硅板，当光伏发电的电量多于集成于集装箱内的污水净化资源化利用装置的使用电量时，光伏发电通过逆变器和双向电表向电网供电，反之，当光伏发电的电量小于集成于集装箱内的污水净化资源化利用装置的使用电量时，则通过电表和逆变器由电网向用电器供电。
4.根据权利要求2所述的一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统，其特征在于，所述pH调节池、混凝池、助凝池分别设置有pH调节剂、混凝剂、助凝剂投加装置；所述pH调节剂、混凝剂、助凝剂投加装置分别由pH调节剂储罐、混凝剂储罐、助凝剂储罐和加药泵构成，所述pH调节剂可以直接定量加入安装有管道混合器的输水管道中。
5.根据权利要求1所述的一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统，其特征在于，所述混凝沉淀装置采用碳钢板在集装箱内直接按设计分割焊接而成，所述催化电解脱氮装置的脱气罐的进水口与位于所述脱气罐底部的布水器联接，所述脱气罐上部的出水口与曝气生物滤池的进水管相连，曝气生物滤池的出水管与清水排水口联接，所述气泡浮渣收集槽上部还安装有喷淋装置，所述电解净化装置的还包括一个氯离子催化剂溶液投加装置，用于投加氯化钠或次氯酸钠，作为离子催化之用的氯离子。
6.根据权利要求1所述的一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统，其特征在于，所述离子催化电解脱氮装置还包括一个主机酸洗系统，主机酸洗系统包括酸洗溶液配制罐、酸洗溶液输送泵。
7.根据权利要求1所述的一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统，其特征在于，所述一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统没有传统曝气生物滤池的碳源投加系统。
8.根据权利要求1所述的一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统，其特征在于，所述污水净化及资源化利用装置的进水口安装有CODCr、氨氮、总氮和总磷的在线监测仪中的一种或多种，所述污水净化及资源化利用装置的出水口还安装有余氯在线监测仪、CODCr、氨氮、总氮和总磷的在线监测仪中的一种或多种。
9.一种如权利要求2所述的将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)混凝沉淀：将污水从污水调节池中定量泵至pH调节池中，开启搅拌机，按20～50g/m3加入氢氧化钠，搅拌混合1～2分钟，将污水的pH调节至8～9，再利用液位差将污水流入混凝池中，按80～150g/m3加入混凝剂，搅拌混合2～5分钟，再利用液位差将污水从混凝池流入助凝池中，按1～1.5g/m3加入PAM作为助凝剂，搅拌混合1～2分钟后流入沉淀池中沉淀15～60分钟，使沉淀池的上清液流入中间水池、将沉淀池的底部污泥泵入污泥池，混凝沉淀用于去除污水中的SS、CODCr、BOD5、总磷、石油类、动植物油和重金属离子，经过混凝沉淀处理后，SS被去除95％以上，CODCr、BOD5被去除70～90％以上，总磷被去除95％以上，重金属离子被去除95％以上；
(2)离子催化电解脱氮：经过步骤(1)混凝并储存于中间水池中的出水按300～800ml/m3加入10～12％次氯酸钠或按80～150g/m3投加氯化钠作为氯离子催化剂，混匀后泵入离子催化电解机中进行电解脱氮，电解机的工作电压为5～100V，电流10～2000A，电解后的出水进入脱气罐中进行气液分离，上部的气泡经过刮渣机刮入气泡收集槽中，清液经过循环泵再次泵入电解机进一步电解至氨氮、总氮、CODCr、BOD5合格后排入曝气生物滤池，经过曝气生物滤池曝气脱除次氯酸钠残余后排入排水口；电解脱氮用于去除混凝沉淀处理后污水中残余的氨氮、总氮，同时辅助去除污水中的CODCr、BOD5、总磷、SS；经过电解脱氮后的出水满足如下指标：COD≤40mg/L、BOD≤10mg/L、氨氮≤2mg/L、总氮≤3mg/L、总磷≤0.4mg/L、SS≤10mg/L、色度小于5、粪大肠菌群数小于3个/L；
(3)还原：将步骤(2)催化电解脱氮后的污水流入还原池，向还原池中定量加入5～20％的亚硫酸钠溶液或从中间水池泵取五分之一到四分之一的混凝沉淀出水中和催化电解脱氮净化残余的次氯酸钠，使水体得到复原；
(4)曝气生物滤池净化：将步骤(3)还原所得水体泵入曝气生物滤池，经过曝气生物滤池处理去除经过步骤(1)至(3)处理后水体中残余的硝态氮、亚硝态氮、CODCr、BOD5，使水体中的CODCr从≤50mg/L下降到≤20mg/L，使水体中的BOD5从≤20mg/L下降到≤4mg/L，使水体中的氨氮从≤2mg/L下降到≤0.5mg/L，使水体中的总氮从≤3mg/L下降到≤1mg/L；经过曝气生物滤池处理后的出水，主要污染物(CODCr、BOD5、总磷、氨氮、总氮)指标为：COD≤20mg/L、BOD5≤4mg/L、氨氮≤1mg/L、总氮≤1mg/L、总磷≤0.2mg/L、SS≤6mg/L，其他污染物符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中表1的Ⅲ类水对应的指标要求；
(5)污泥处理：将混凝沉淀和离子催化电解脱氮装置的污泥分别输送至污泥浓缩池内，定期用移动式污泥处理装置进行处理。
10.根据权利要求9所述的一种将污水净化为地表Ⅲ类水的一体化污水净化系统的操作方法，其特征在于，所述离子催化电解脱氮装置的离子催化剂采用氯离子，污水中氯离子的浓度应为100～150mg/L，当污水中的氯离子浓度低于100mg/L时，加入氯化钠或次氯酸钠补充氯离子，所述混凝剂采用三氯化铁、聚合铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝中的一种或多种，所述助凝剂采用聚丙烯酰胺(简称PAM)，在使用时，先配制成10～15％的溶液。
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