申请日2017.09.21
公开(公告)日2018.01.19
IPC分类号C02F3/30; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种填料型农村污水一体化处理装置及工艺。该装置包括厌氧池(1)、缺氧池(2)、好氧池(3)和沉淀池(4);所述厌氧池(1)、缺氧池(2)、好氧池(3)和沉淀池(4)处于同一壳体内，且每个池通过隔板分隔开，通过在好氧池添加纤维式组合填料(5)，增强好氧区的硝化能力。基于该装置的处理工艺包括步骤：(1)厌氧池释磷;(2)缺氧池同步脱氮除磷;(3)好氧池硝化并吸磷;(4)沉淀池沉淀;(5)溢流排水。本发明设备结构简洁，自动化程度高，处理效果好，出水水质稳定，增加填料后通过生物膜的作用硝化效果明显提高，并可节省能耗，适用于农村生活污水的处理以及针对旧设备硝化作用能力不足情况的升级改造。
权利要求书
1.一种填料型农村污水一体化处理装置，其特征在于，包括厌氧池(1)、缺氧池(2)、好氧池和沉淀池(4);所述厌氧池(1)、缺氧池(2)、好氧池和沉淀池(4)处于同一壳体内且通过隔板分隔开;
所述好氧池分为第一好氧池(3-1)和第二好氧池(3-2);
所述厌氧池(1)与缺氧池(2)通过隔板分隔开，分隔厌氧池(1)与缺氧池(2)的隔板底部设置有第一过水涧(7)，污水处理过程中污水先经过进水口(6)进入厌氧池，再通过第一过水涧(7)从厌氧池(1)流入缺氧池(2);
所述缺氧池(2)与第一好氧池(3-1)通过隔板分隔开，分隔缺氧池(2)与第一好氧池(3-1)的隔板的中部设置有第二过水涧(8)，污水处理过程中的污水通过第二过水涧(8)从缺氧池(2)流入第一好氧池(3-1);
所述第一好氧池(3-1)与第二好氧池(3-2)的隔板设置有第三过水涧(9)，污水处理过程中的污水通过第三过水涧(9)从第一好氧池(3-1)流入第二好氧池(3-2);
所述沉淀池(4)与第二好氧池(3-2)通过隔板分隔开，分隔沉淀池(4)与第二好氧池(3-2)的隔板中上部设置有布水管(10)，且布水管(10)于同一水平面均匀分布，污水处理过程中的污水通过布水管(10)从第二好氧池(3-2)向沉淀池(4)垂直向下进水;
所述厌氧池(1)的底部设置有第一推流式搅拌器(11);所述缺氧池(2)的底部设置第二推流式搅拌器(12);所述缺氧池(2)还设置有排空口(13);所述缺氧池(2)还通过第一回流管道(14)和第一回流泵(15)与厌氧池(1)连接;
所述第一好氧池(3-1)和第二好氧池(3-2)的底部均设置有均匀排布的曝气头(16);所述第一好氧池(3-1)和第二好氧池(3-2)的设置有均匀排布的纤维式组合填料(5);所述第二好氧池(3-2)还通过第二回流管道(17)和第二回流泵(18)与缺氧池(2)连接;
所述沉淀池(4)为平流式沉淀池;所述沉淀池(4)底部设置有集泥斗(19);所述集泥斗垂直于水流方向，且各集泥斗内部均分别插入一排泥管(20);所述排泥管(20)垂直于水流方向;排泥管(20)一端均伸出沉淀池(4)的底部，伸出端与三通连接，三通的一条通道与排泥井(21)连通，三通的另一条通道通过第三回流管(22)和第三回流泵(23)与厌氧池(1)连接;
设备的出水口(24)设置在沉淀池(4)的后端，靠近设备出水口(24)处设置有出水堰(25)。
2.根据权利要求1所述的一种填料型农村污水一体化处理装置，其特征在于，所述集泥斗为倒棱台状，上底与下底的长度比为2:1;所述出水堰(25)的形状为锯齿状。
3.根据权利要求1所述的一种填料型农村污水一体化处理装置，其特征在于，所述好氧池中添加有纤维式组合填料(5)。
4.根据权利要求1所述的一种填料型农村污水一体化处理装置，其特征在于，所述第二好氧池(3-2)所添加的纤维式组合填料(5)比第一好氧池(3-1)密度更大。
5.根据权利要求1所述的一种填料型农村污水一体化处理装置，其特征在于，所述排泥管(20)插入集泥斗的部分等距离均匀开有小孔。
6.根据权利要求1或5所述的一种填料型农村污水一体化处理装置，其特征在于，所述沉淀池(4)底部设置的集泥斗(19)有3条;各集泥斗内部均分别插入排泥管(20);3条排泥管(20)一端均伸出沉淀池(4)的底部，伸出端合并为一个出口后通过三通连通，三通的一条通道与排泥井(21)连通，三通的另一条通道通过第三回流管(22)和第三回流泵(23)与厌氧池(1)连接。
7.根据权利要求1所述的一种填料型农村污水一体化处理装置，其特征在于，所述厌氧池(1)内通过缺氧-厌氧回流富集含有反硝化聚磷菌;所述缺氧池(2)内含有反硝化细菌和反硝化聚磷菌;所述好氧池内含有硝化细菌和反硝化聚磷菌，所述纤维式组合填料(5)为硝化细菌提供了栖息场所，其生物膜上含有硝化细菌。
8.基于权利要求1~7任一项所述一种填料型农村污水一体化处理装置的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)农村生活污水通过进水口(6)进入厌氧池(1)，在厌氧池(1)中通过反硝化聚磷菌完成释磷;
(2)厌氧池(1)释磷后的污水通过第一过水涧(7)进入缺氧池(2)，缺氧池(2)中的反硝化细菌以污水中的COD作为碳源对硝酸盐进行反硝化，实现脱氮;与此同时，反硝化聚磷菌吸磷，实现同步脱氮除磷;
(3)缺氧池(2)中脱氮后的污水按回流比120%-150%通过第一回流管道(14)和第一回流泵(15)回流至厌氧池(1)，剩余的污水通过第二过水涧(8)进入好氧池，在好氧池中硝化细菌的硝化作用下，氨氮转化为硝酸盐态的氮，并在聚磷菌的作用下完成好氧吸磷;
(4)好氧池硝化作用后的污水按回流比200%通过第二回流管道(17)和第二回流泵(18)从第二好氧池(3-2)回流至缺氧池(2)，剩余的污水通过布水管(10)流入沉淀池(4)中，污水在沉淀池(4)中平流并完成污泥沉淀;
(5)沉淀池(4)中沉淀的污泥通过集泥斗收集后，污泥按回流比70%-80%通过第三回流管(22)和第三回流泵(23)回流至厌氧池(1)，剩余的污泥排入排泥井(21);泥水分离后的处理水通过出水堰(25)溢流并从出水口(24)排出。
9.根据权利要求8所述的填料型农村污水一体化处理装置处理工艺，其特征在于，步骤(1)中，污水进入厌氧池(1)的流量为1.8-2 m³/h。
10.根据权利要求8所述的填料型农村污水一体化处理装置，其特征在于，污水在整个一体化设备的水力停留时间为8 h。
说明书
一种填料型农村污水一体化处理装置及工艺
技术领域
本发明属于城市污水处理技术领域，具体涉及一种填料型农村污水一体化处理装置及工艺。
背景技术
伴随着经济的高速发展，城镇化和工业化速度的加快，环境污染问题严重影响着农村的生态环境，农民的身体健康以及农产品的安全。据莫欣岳0等人的研究显示，全国农村每年产生生活污水约80多亿吨，而96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统，大部分生活污水未经处理直接排放;生活垃圾因缺乏统一回收处理途径而被随意露天堆放，绝大部分最终进入水体。这些都导致了农村河流水质急剧下降，直接威胁农村居民的饮用水安全。根据贺靖0等人对宁夏的调研显示，目前我国对于农村生活污水的主要处理方式为人工湿地，蚯蚓生物滤池和土壤渗滤技术等，以上处理方法虽可以处理部分的污染物，但是无法达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。(文献出处：[1]莫欣岳,李欢,杨宏,等.新形势下我国农村水污染现状、成因与对策[J].世界科技研究与发展,2016,38(5):1125-1129.[2]贺婧,李小宇,罗玲玲,等.宁夏农村生活污水处理系统现状调查与问题分析[J].中国农村水利水电,2016(6):123-127.)
反硝化聚磷菌的技术理论是利用反硝化聚磷菌以硝酸盐氮或亚硝酸盐氮为电子受体，进行同步脱氮除磷。在厌氧，缺氧交替运行的环境中，比较容易富集具有反硝化除磷作用的兼性微生物。研究表明，适当扩大缺氧池的体积有利于反硝化聚磷菌的富集，但是在池体大小固定的条件下，扩大缺氧池的体积间接减小了好氧池的体积，不利于硝化作用的进行。为了更好的解决农村散户生活污水污染环境的问题，本发明通过增加缺氧混合液回流，克服了在A2/O中，反硝化聚磷菌不能够得到有效富集的问题，在一定程度上缓解了生物脱氮和生物除磷直接的矛盾;通过在好氧区添加纤维式组合填料，为微生物附着提供了巨大的表面积，形成生物膜后强化了好氧区微生物的硝化作用，另外，由于采用生物膜，可以大大降低农村污水处理的运行成本。
发明内容
本发明目的针对现有农村污水处理技术不足，所处理的生活污水无法达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。目前农村生活污水主要通过沼气池，生态滤池等方法进行处理，其问题在于占地面积大，处理效果较差。在不增加反应器体积的前提下，设计开发出占地面积小，工艺简洁，可充分利用碳源，高效脱氮除磷的一种填料型农村污水一体化处理装置。
本发明还提供基于所述设备的填料型农村污水一体化处理工艺。
本发明目的通过如下技术方案实现。
一种填料型农村污水一体化处理装置，包括厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池;所述厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池处于同一壳体内，且每个池通过隔板分隔开;
所述好氧池分为第一好氧池和第二好氧池;
所述厌氧池与缺氧池通过隔板分隔开，分隔厌氧池与缺氧池的隔板底部设置有第一过水涧，污水处理过程中的污水通过第一过水涧从厌氧池流入缺氧池;
所述缺氧池与第一好氧池通过隔板分隔开，分隔缺氧池与第一好氧池的隔板的中部设置有第二过水涧，污水处理过程中的污水通过第二过水涧从缺氧池流入第一好氧池;分隔第一好氧池与第二好氧池的隔板设置有第三过水涧，污水处理过程中的污水通过第三过水涧从第一好氧池流入第二好氧池;
所述沉淀池与第二好氧池通过隔板分隔开，分隔沉淀池与第二好氧池的隔板中上部设置有布水管，且布水管均匀分布于同一平面上，污水处理过程中的污水通过布水管从第二好氧池向沉淀池垂直向下进水，保证沉淀池的沉淀效率;
所述厌氧池的底部设置有第一机械搅拌装置;所述缺氧池的底部设置有第一曝气头和第二机械搅拌装置;所述缺氧池还设置有排空口;所述缺氧池还通过第一回流管道和第一回流泵与厌氧池连接;
所述第一好氧池和第二好氧池的底部均设置有均匀排布的第二曝气头，每排曝气头均通过单独气阀控制曝气量;所述第二好氧池还通过第二回流管道和第二回流泵与缺氧池连接;
所述第一好氧池和第二好氧池的设置有均匀排布的纤维式组合填料。
所述沉淀池为平流式沉淀池;所述沉淀池底部设置有3个集泥斗;所述集泥斗平行于水流方向，且各集泥斗内部均分别插入一排泥管;所述排泥管垂直于水流方向;排泥管一端均伸出沉淀池的底部，伸出端合并为一个出口后通过三通连通，三通的一条通道与排泥井连通，三通的另一条通道通过第三回流管和第三回流泵与厌氧池连接;
三条排泥管合三为一既有利于均匀排泥，又方便操作，避免了污泥在三个集泥斗中不均匀分布而导致出水悬浮物升高;
设备的进水口设置在厌氧池前端，设备的出水口设置在沉淀池的后端，靠近设备出水口处设置有出水堰，出水堰前设置有挡板以截留水面浮渣。
进一步地，所述集泥斗为倒棱台状，上底与下底的长度比为2:1;倒棱台的形状可以有效地集中污泥，避免产生排泥死角，从而导致因池体污泥残留使得二沉池反硝化以致污泥上浮，影响工艺的出水稳定性。
进一步地，所述出水堰的形状为锯齿状。
进一步地，所述好氧池中第二好氧池纤维式组合填料的分布比第一好氧池中的分布密集。
进一步地，所述第二好氧池末端出水中的溶解氧在1.0mg/L-1.5mg/L之间。
进一步地，所述排泥管插入集泥斗的部分等距离开均匀开有小孔，有利于集泥斗中的污泥均匀的流入排泥管中，不会形成因排泥不均匀而导致的污泥残留、堆积。
进一步地，所述厌氧池内通过缺氧-厌氧回流富集含有反硝化聚磷菌;所述缺氧池内含有反硝化细菌和反硝化聚磷菌;所述好氧池内含有硝化菌和反硝化聚磷菌。
基于上述设备的填料型农村污水一体化处理工艺，包括如下步骤：
(1)厌氧池释磷：农村生活污水通过进水口进入厌氧池，在厌氧池中通过反硝化聚磷菌完成释磷;
(2)缺氧池反硝化脱氮：厌氧池释磷后的污水通过第一过水涧进入缺氧池，缺氧池中的反硝化细菌利用污水中的COD作为碳源对硝酸盐进行反硝化，实现脱氮;
(3)好氧池硝化吸磷：缺氧池中脱氮后的污水按回流比120%-150%通过第一回流管道和第一回流泵回流至厌氧池，剩余的污水通过第二过水涧进入好氧池，在好氧池中硝化细菌的硝化作用下，氨氮转化为硝酸盐态的氮，并完成好氧吸磷;
(4)沉淀池沉淀：好氧池硝化作用后的污水按回流比200%通过第二回流管道和第二回流泵从第二好氧池回流至缺氧池，剩余的污水通过布水管流入沉淀池中，污水在沉淀池中平流，并由于污泥自身重力完成污泥沉淀;
(5)溢流排水：沉淀池中沉淀的污泥通过集泥斗收集后，污泥按回流比70%-80%通过第三回流管和第三回流泵回流至厌氧池，剩余的污泥排入排泥井;泥水分离后的处理水通过出水堰溢流并从出水口排出。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明设备构造简洁，易于操作，占地面积小;每个池在同一壳体内完成，便于管理;且沉淀池利用重力进行泥水的有效分离不需增加运行耗能，降低了运行成本;
(2)本发明增加了反硝化聚磷菌在厌氧池的停留时间，并且降低了硝酸盐在厌氧池对反硝化聚磷菌释磷的影响;
(3)本发明针对农村生活污水低碳源的特点，充分利用污水中的COD，并缓解了聚磷菌和反硝化细菌的竞争关系，提高了脱氮除磷的效率;
(4)本发明在好氧池中增加纤维式组合填料，挂膜成功后有效地提高了硝化作用的效率。
(5)基于本发明设备的水处理工艺对COD、TP和TN的处理效果较好，出水COD可达到20mg/L以下，总磷出水0.5mg/L以下，出水氨氮2.0mg/L以下，各项出水水质指标均达到并高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
