申请日2017.02.24
公开(公告)日2017.06.13
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种剩余污泥减量化农村污水处理一体化装置，包括复合厌氧池和多级好氧‑缺氧工艺以及斜板沉淀池，池的前排包括依次连接的复合厌氧池，三段好氧‑缺氧生化池和斜板沉淀池。在沉淀池与复合厌氧池之间设有污泥回流管。所述复合厌氧池前设有立体式栅网，所述复合厌氧池中，设置局部厌氧污泥回流，提高厌氧消化。所述生化池中，缺氧池内设有立体弹性填料，好氧池内设有曝气头，所述沉淀单元内设有多段式沉淀模块。在所述池体的后排设有电气单元，在电气单元内设有污泥泵以及增氧泵。该装置处理后的出水悬浮物，化学需氧量，生化需氧量，氨氮含量，总氮总磷等指标均能达国家一级A排放标准，具有污泥减量、高效、结构紧凑、节能的优点。
权利要求书
1.一种剩余污泥减量化农村污水处理一体化装置，其特征是，包括依次连通的水解区(1)、厌氧区(2)、多段好氧-缺氧反应区(3)和高效斜板沉淀区(4);
所述水解区(1)包括水解反应单元，水解反应单元通过隔板分为水解反应A单元和水解反应B单元，水解反应A单元和水解反应B单元底部连通;水解区(1)设有污水进水管(1-1)、回流剩余污泥挡板(1-2)、回流剩余污泥管(1-3)和剩余污泥回流泵(1-4);
所述厌氧区(2)包括厌氧反应单元，厌氧反应单元通过隔板分为厌氧反应A单元和厌氧反应B单元，厌氧反应A单元和厌氧反应B单元底部连通;厌氧区(2)设有厌氧污泥回流挡板(2-1)，厌氧污泥回流管(2-2)和厌氧污泥回流泵(2-3);
所述多段好氧-缺氧反应区(3)为依次回转式连接多组好氧池和厌氧池;多组好氧池和厌氧池底部设有曝气头(3-2)，中间设有立体弹性填料(3-1);。
所述高效斜板沉淀区(4)底部设有污泥斗(4-3)，中部设有折板(4-1)，上方设有出水堰(4-2)。
2.根据权利要求1所述的一种剩余污泥减量化农村污水处理一体化装置，其特征是，所述污泥斗(4-3)底部通过管道和回流剩余污泥管(1-3)连通，剩余污泥回流泵(1-4)设置在回流剩余污泥管(1-3)上;回流剩余污泥管(1-3)伸入水解区(1)的端口设有回流剩余污泥挡板(1-2)。
3.根据权利要求1所述的一种剩余污泥减量化农村污水处理一体化装置，其特征是，所述厌氧污泥回流管(2-2)上设有厌氧污泥回流泵(2-3)，厌氧污泥回流管(2-2)伸入厌氧区(2)的端口设有厌氧污泥回流挡板(2-1)。
4.根据权利要求1所述的一种剩余污泥减量化农村污水处理一体化装置，其特征是，所述依次好氧池和厌氧池至少为依次回转式连接的好氧池和厌氧池至少为三组。
说明书
一种剩余污泥减量化农村污水处理一体化装置
技术领域
本发明涉及农村污水污泥减量化排放的方法，是一种污水处理过程中的污泥同步减量集成工艺系统。
技术背景
随着我国经济的发展和推进，水资源短缺，水污染加剧的情况日趋严峻，污水处理与回用的要求日益迫切。城市化传统管网收集，集中式污水处理的方式仍然是城市污水处理的主流方式，而农村污水处理由于农村污水管网设置较为薄弱，乡镇之间地形较为复杂等原因限制，农村污水治理仍然以分散式处理的方式为主。
在我国的农村生活污水主要由洗涤废水构成。由于绝大多数农村没有相应的污水处理系统，污水直接排入地表或河流湖泊，地表污水腐烂变质后，既影响人们生活环境，又给农民的身体健康带来隐患;而直接注入河流湖泊或渗透至地下的大量污水则会造成水体污染，影响饮用水安全。大型的人工污水处理系统虽然适合处理农村生活污水，但其占地面积大，投入费用高，或难以适应我国农村的实际情况，推广应用过程受阻。在这样的情况下，一体化农村污水处理装置作为各级村镇污水管网的处理终端设备便有着良好的市场前景。
农村生活污水组分及污染物浓度与农民的生活环境、经济水平、用水量等因素有关。一般而言，农村生活污水的性质相差不大，但一天内的水质波动较大，污水中的主要污染物为COD、氮和磷等，且含量较高，一般不含有毒物质，可生化性良好，污水中还含有合成洗涤剂及细菌、病毒、寄生虫卵等，不同时段的水质也不同。一般农村生活污水的水质:COD250～400mg/L，BOD5 120～200mg/L，NH4+-N和TP分别为40.0～60.0和2.5～5.0mg/L。农村生活污水水量一般较小，但日变化系数大，为3.0～5.0。村民生活规律相近，导致农村生活污水排放量早晚较大，每天上午、中午、下午都有1个排水高峰时段。夜间排水量小，甚至可能断流，即污水排放呈不连续状态，具有变化幅度大的特点。
另外，由于农村污水处理设备安装分散，处理水量小，污泥的处置存在较大的局限性，污泥脱水、外运、焚烧等过程需要消耗大量的人力物力。因此大多数农村污水处理设备，不具备污泥处置能力。
目前，市场上常见的农村污水一体化设备，由于水量水质变化大设备运行不稳定，自动化程度要求高，运行成本高，内部结构复杂不易检修，污泥处置存在较大问题等。这些都给农村污水处理设备稳定达标排放带来巨大压力。
发明内容
本发明针对以上技术难题，提供了一种运行成本低、结构简单、维护方便、具有污泥减量排放的农村污水一体化处理设备，一种剩余污泥减量化农村污水处理一体化装置，其特征是，包括依次连通的水解区(1)、厌氧区(2)、多段好氧-缺氧反应区(3)和高效斜板沉淀区(4);
所述水解区(1)包括水解反应单元，水解反应单元通过隔板分为水解反应A单元和水解反应B单元，水解反应A单元和水解反应B单元底部连通;水解区(1)设有污水进水管(1-1)、回流剩余污泥挡板(1-2)、回流剩余污泥管(1-3)和剩余污泥回流泵(1-4);
所述厌氧区(2)包括厌氧反应单元，厌氧反应单元通过隔板分为厌氧反应A单元和厌氧反应B单元，厌氧反应A单元和厌氧反应B单元底部连通;厌氧区(2)设有厌氧污泥回流挡板(2-1)，厌氧污泥回流管(2-2)和厌氧污泥回流泵(2-3);
所述多段好氧-缺氧反应区(3)为依次回转式连接多组好氧池和厌氧池;多组好氧池和厌氧池底部设有曝气头(3-2)，中间设有立体弹性填料(3-1);。
所述高效斜板沉淀区(4)底部设有污泥斗(4-3)，中部设有折板(4-1)，上方设有出水堰(4-2)。
其中，所述污泥斗(4-3)底部通过管道和回流剩余污泥管(1-3)连通，剩余污泥回流泵(1-4)设置在回流剩余污泥管(1-3)上;回流剩余污泥管(1-3)伸入水解区(1)的端口设有回流剩余污泥挡板(1-2)。
其中，所述厌氧污泥回流管(2-2)上设有厌氧污泥回流泵(2-3)，厌氧污泥回流管(2-2)伸入厌氧区(2)的端口设有厌氧污泥回流挡板(2-1)。
其中，所述依次好氧池和厌氧池至少为依次回转式连接的好氧池和厌氧池至少为三组。
所述的一种剩余污泥减量化农村污水处理一体化装置，提出的一种通过复合厌氧池后消化降低污泥浓度，且大幅消减有机物浓度，旨在缓冲及降低后续的处理单元的负荷，大幅降低处理成本，提高了进入生化系统的水质水量的稳定性。在生化池中，通过循环式多段好氧-缺氧工艺，保持足够的停留时间，具有良好的脱氮工艺。在沉淀池与复合厌氧池之间设有污泥回流管，可通过回流保持复合厌氧池高污泥浓度。为实现上述目的，本发明通过复合厌氧池、多段好氧-缺氧的组合方法以达到效果。所述方法包括两部分：
(1)复合厌氧池
复合厌氧池包括，污水进水管、回流剩余污泥管、水解污泥回流管、厌氧污泥回流管。复合厌氧池中可分为两大部分，即水解酸化和厌氧消化;水解酸化阶段是由兼性微生物产生的水解酶类将大分子物质或不溶性物质水解成低分子可溶性的有机物，这些小分子能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。这一阶段主作用是增加有机物的溶解性，酸化产物在产氧产乙酸菌的作用下被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。在厌氧消化阶段中及由产甲烷细菌再进一步将脂肪酸、氨基酸等溶解性有机物分解成甲烷、二氧化碳等。所述复合厌氧池，设置水解污泥回流管和厌氧污泥回流管，使各个功能区严格区分，控制各功能区内不同微生物的生长环境，污泥充分混合，延长停留时间，反应充分转化为水和二氧化碳。二沉池剩余污泥部分和复合厌氧池前两个污泥斗污泥回流到高效水解区进水端，由于二沉池回流污泥95%以上为微生物新陈代谢所产生的VSS。在高效水解区内，厌氧微生物和兼氧微生物将该部分VSS分解为低级脂肪酸，进入厌氧消化区，在厌氧菌的作用下分解成为甲烷、二氧化碳等。从而实现生化池进水水质均匀，剩余污泥的减量处理。
本发明将复合厌氧池分为两个功能单元，水解区和厌氧区，每个功能区容积比为1：1，每个功能区细分为两个反应区，每个反应区容积比为7:3。进水在水解A区的水力停留时间不低于3小时，水解池的总停留时间不低于6小时。通过回流好氧污泥补充水解池的污泥浓度，其中悬浮污泥浓度(MLSS)控制在10-15g/L。由于在水解区不同空间区域形成兼氧-厌氧的环境，在进口悬浮污泥区，初始污泥与污水混合后形成兼氧区，控制溶解氧(DO)为0.1-0.3mg/L，随着水流方向溶解氧逐步降低，到水解B区，控制溶解氧(DO)小于0.1mg/L。在这个过程中，水解池形成大量的兼氧菌和厌氧菌，通过高浓度的兼氧菌-厌氧菌共同水解作用，一般出水后BOD/COD比值可提高40-80%，对氨氮去除率可达10%-30%。
所述的水解区分为水解A区与水解B区，所述水解A区中由于回流剩余污泥进入水解区，与进水在水解区域混合反应，回流液中带有的溶解氧及回流剩余污泥中残留的溶解氧，在此区域形成兼氧-厌氧区，微生物种群类别优于普通水解酸化池，可更高效的进行水解反应，出水流入水解B区，水解B区无进水湍流干扰，悬浮污泥流速小于0.25m/s，在此区域泥水自然分层，水解区底部设有水解污泥回流管道，与剩余污泥管道连接，回流至水解A区中部，上清液通过溢流堰流入厌氧区。
所述厌氧区分为厌氧A区和厌氧B区，经过水解B区进入厌氧A区的污水，B/C得到大幅提升，大部分有机物为VFA。在厌氧A区和厌氧B内，甲烷菌及其他厌氧菌将有机物转化成为甲烷、二氧化碳和水。厌氧B区内悬浮污泥流速小于0.25m/s，在此区域泥水自然分层，厌氧区底部设有独立污泥回流管道，回流至厌氧A区中部，上清液通过溢流堰流入后续生化处理单元。
通过以上循环，使得水解池内形成不同的两个功能区域，实现生化池进水水质均匀，剩余污泥的减量排放。
(2)多段好氧-缺氧反应池
本发明所述多段多级A/O工艺是一种采用多级短时好氧与缺氧重复操作来替代单级连续长时好氧和缺氧操作，并在此基础上把进水负荷若干等分，分别进入各级缺氧段，营造有利于脱氮微生物生长的环境，最终使污水得到净化的工艺技术。一个缺氧段与一个好氧段组成一级A/O单元，上一级好氧区的硝化液直接进入下一级缺氧区进行反硝化，无需内回流。进水按比例分配后进入各缺氧段，为聚磷菌和反硝化菌及时提供碳源，同时降低了好氧区的有机负荷，提高了好氧区内硝化菌对异养菌的竞争力，在生物池内创造出由高到低的污泥浓度梯度。该工艺创造了聚磷菌、硝化菌和反硝化菌各自适宜生长的环境，提高了活性污泥中聚磷菌、硝化菌和反硝化菌的比例和活性，实现高效除磷脱氮。
本发明所述的多段好氧-缺氧反应池是由3段好氧与缺氧循环进水实现环流，本发明所述的多段好氧-缺氧反应池采用折板式运行方式，好氧池曝气使相邻两池污泥混合液的密度改变，具有一定的水力提升和推动作用。
与现有技术相比，本发明的优势主要体现在：
1、结构简单，运行方便。
2、污泥减量化程度高，该技术包括废水处理过程中的污泥减量及剩余污泥的深度处理，并实现了污水与污泥处理的循环。
3、运行成本低，相比于大型的污泥后处理设备，该技术的基建投资低。同时，污泥的大量减少导致污泥后续处理能耗及成本降低。
