申请日2014.04.30
公开(公告)日2014.09.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
本实用新型属于污水处理设备领域，公开了一种乡镇污水处理及深度净化的一体化设备。该设备由格栅井(1)、调节段(2)、厌氧段(3)、缺氧段(4)、泥膜共生好氧段(5)、斜板沉淀段(6)、污泥酸化段(7)、脱氮段(8)、多介质过滤段(9)、消毒与排放段(10)、设备间(11)依次集成，具有小型化和装置化的特点，易于运输和安装、施工周期短的优点。设备可以是地埋式，也可以设置在地面上。本实用新型具有深度脱氮和除磷效果，污泥在系统内综合处理利用后，其剩余污泥量比其他类比工艺减少一半，实现了在工艺流程内的污泥减量化，且不用化学除磷。处理后的出水能满足国家标准。
权利要求书
1.一种乡镇污水处理及深度净化的一体化设备，包括设有进水管(1a)的格栅井(1)，其特征是，格栅井(1)之后依次连通有调节段(2)、厌氧段(3)、缺氧段(4)、泥膜共生好氧段(5)、斜板沉淀段(6)、污泥酸化段(7)、脱氮段(8)、多介质过滤段(9)、侧壁上设有出水管(10a)的消毒与排放段(10);所述调节段(2)、厌氧段(3)、缺氧段(4)、泥膜共生好氧段(5)和脱氮段(8)内部均设有填料;所述调节段(2)、缺氧段(4)、污泥酸化段(7)底部均设有空气搅拌管;所述泥膜共生好氧段(5)、脱氮段(8)的底部均设有曝气系统;所述多介质过滤段(9)底部设置有承托层(9a)，承托层(9a)上方有多介质滤料(9b)。
2.根据权利要求1所述乡镇污水处理及深度净化的一体化设备，其特征是，所述格栅井(1)的前端设置有进水管(1a)，进水管(1a)后方设有粗格栅(1b)和细格栅(1c)。
3.根据权利要求1所述乡镇污水处理及深度净化的一体化设备，其特征是，所述调节段(2)在前半部分底部设置有空气搅拌管I(2a)，在后半部分底部设置有空气搅拌管II(2c)，所述空气搅拌管II(2c)上方设置有组合填料I(2b)。
4.根据权利要求1所述乡镇污水处理及深度净化的一体化设备，其特征是，所述厌氧段(3)内设置有辨带式填料(3a)。
5.根据权利要求1所述乡镇污水处理及深度净化的一体化设备，其特征是，所述缺氧段(4)底部设置有空气搅拌管III(4a)，所述空气搅拌管III(4a)上方设置有组合填料II(4b)。
6.根据权利要求1所述乡镇污水处理及深度净化的一体化设备，其特征是，所述泥膜共生好氧段(5)底部设置有曝气系统I(5a)，所述曝气系统I(5a)上方设置有弹性立体填料I(5b);所述泥膜共生好氧段(5)尾部设置有硝化液回流泵(5c)，所述硝化液回流泵(5c)通过池外硝化液回流管(5c1)与缺氧段(4)连通。
7.根据权利要求1所述乡镇污水处理及深度净化的一体化设备，其特征是，所述斜板沉淀段(6)内设置有玻璃钢波纹斜板(6a)。
8.根据权利要求1所述乡镇污水处理及深度净化的一体化设备，其特征是，所述污泥酸化段(7)底部设置有空气搅拌管IV(7a);所述污泥酸化段(7)尾部设置有污泥回流泵(7b)，所述污泥回流泵(7b)通过池外污泥回流管路分别与调节段(2)、厌氧段(3)和缺氧段(4)连通。
9.根据权利要求1所述乡镇污水处理及深度净化的一体化设备，其特征是，所述脱氮段(8)中设有隔板(8c)，所述隔板(8c)将脱氮段(8)分为缺氧脱氮段和好氧脱氮段，缺氧脱氮段内设置有弹性立体填料II(8b)，好氧脱氮段底部设置有曝气系统II(8a)，所述曝气系统II(8a)上方设置有弹性立体填料II(8b)。
10.根据权利要求1所述乡镇污水处理及深度净化的一体化设备，其特征是，还包括位于消毒与排放段(10)之后的设备间(11)。
说明书
一种乡镇污水处理及深度净化的一体化设备
技术领域
本实用新型属于污水处理设备领域，进一步是指一种乡镇污水处理及深 度净化的一体化设备。
背景技术
我国现行的“城市污水处理工程项目建设标准(1997)”中将城市污水 处理规模分为5类，其中Ⅴ类为10000～50000m3/d。我国的小城镇污水处理 规模一般小于20000m3/d，大部分为2000～5000m3/d;农村污水处理，通常 在1000m3/d左右或以下。目前尚缺乏适用的处理技术，更没有形成完善的 技术体系。
目前，在污水处理技术上，已成功广泛使用传统活性污泥法、延时法等 新型活性污泥工艺、SBR、AB法、UNITANK和氧化沟技术、A-0法和A2-O 等变形工艺。这些工艺原则上也适用于乡镇污水处理，但是，对于我国大量 的乡镇污水处理，应针对乡镇污水水量小、水量变化大、水质复杂、波动大、 建设与运行资金短缺、基础设施条件差等特点，以及乡镇自然环境多样化的 具体情况，移植、借鉴、开发适合乡镇的经济、高效、节能和简单易行的污 水处理成套技术和设备是当务之急。
现在，我国乡镇污水处理技术主要有曝气生物滤池、人工湿地、以及在 20世纪90年代开发的地埋式一体化设备(属生物接触氧化法)等。这些技 术虽然也为当时的乡镇污水处理起到了一定的积极作用，但这些技术用于乡 镇污水处理具有造价高、使用寿命短、维护检修困难、控制系统复杂、抗冲 击能力差，对操作管理人员水平要求高，出水不能达到现行的国家标准，尤 其是不能满足总氮和总磷的要求。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了低造价、低成本、低占地、高 效率的一种乡镇污水处理及深度净化的一体化设备。本实用新型的一种乡镇 污水处理及深度净化的一体化设备，在一个设备内将多个功能段集成设置， 具有小型化和装置化的特点，易于运输和安装，施工周期短。本实用新型具 有深度脱氮和除磷效果，其剩余污泥量比其他类比工艺减少一半，并且能做 到污泥减量化，出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》 一级A标准的要求。出水可回用于农业灌溉、冲洗厕所等。该设备可以是地 埋式，也可设置于地面上。
本实用新型的技术方案是：
一种乡镇污水处理及深度净化的一体化设备，包括设有进水管的格栅井， 格栅井之后依次连通有调节段、厌氧段、缺氧段、泥膜共生好氧段、斜板沉 淀段、污泥酸化段、脱氮段、多介质过滤段、侧壁上设有出水管的消毒与排 放段;所述调节段、厌氧段、缺氧段、泥膜共生好氧段和脱氮段内部均设有 填料;所述调节段、缺氧段、污泥酸化段底部均设有空气搅拌管;所述泥膜 共生好氧段、脱氮段的底部设有曝气系统;所述多介质过滤段底部设置有承 托层，承托层上方有多介质滤料。
所述格栅井的前端设置有进水管，进水管后方设有粗格栅和细格栅。
所述调节段在前半部分底部设置有空气搅拌管I，在后半部分底部设置 有空气搅拌管II，所述空气搅拌管II上方设置有组合填料I。
所述厌氧段内设置有辨带式填料。
所述缺氧段底部设置有空气搅拌管III，所述空气搅拌管III上方设置有 组合填料II。
所述泥膜共生好氧段底部设置有曝气系统I，所述曝气系统I上方设置有 弹性立体填料I;所述泥膜共生好氧段尾部设置有硝化液回流泵，所述硝化 液回流泵通过池外硝化液回流管与缺氧段连通。
所述斜板沉淀段内设置有玻璃钢波纹斜板.
所述污泥酸化段底部设置有空气搅拌管IV;所述污泥酸化段尾部设置有 污泥回流泵，所述污泥回流泵通过池外污泥回流管分别与调节段、厌氧段和 缺氧段连通。
所述脱氮段中设有隔板，所述隔板将脱氮段分为缺氧脱氮段和好氧脱氮 段，缺氧脱氮段内设置有弹性立体填料II，好氧脱氮段底部设置有曝气系统 II，所述曝气系统II上方设置有弹性立体填料II。
还包括位于消毒与排放段之后的设备间。
下面对本实用新型做进一步解释和说明
1.格栅井：格栅的功能：用以去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗 大的悬浮物。
2.调节段：调节段功能：①前半部分起到了预曝气作用，可产生自然絮 凝式生物絮凝作用，使污水中的微小颗粒絮凝成大颗粒，以便沉淀分离;氧 化污水中的还原物质;吹脱污水中溶解的挥发物;增加污水中的溶解氧，或 减轻污水的腐化，以提高污水的稳定度。②在后半部分设置有组合填料，以 增加微生物的数量，主要起污泥的酸化作用，把大分子降解为小分子，提高 了BOD/COD的比值，为后续的生物处理改善了条件。③硝化污泥，使污泥 减量化。④调节水量、均化水质。
3.厌氧段：厌氧段的功能：在厌氧段，由污泥酸化段回流过来的活性污 泥，一旦处于厌氧状态，其中的磷以正磷酸盐的形式释放到混合液中，进入 到泥膜共生好氧池中，处于好氧状态时，又将混合液中的正磷酸盐大量吸收 到活性污泥中，使污水中含磷达到很低，经过斜板沉淀段固液分离后，将含 磷的剩余污泥排出，达到除磷和初步降低BOD的目的。
4.缺氧段：缺氧段的功能：去碳、反硝化。污水在缺氧段内与从泥膜共 生好氧段回流过来的硝化液和回流污泥完全混合。经过一段时间的缺氧分解， 去除一部分碳(BOD5)，并将回流的硝化液中的NO3--N转化为N2而逸出污 水。
5.泥膜共生好氧段：所述弹性立体填料的体积占池容的一半，垂直高度 为池壁深度的一半。泥膜共生好氧段的功能：去碳(BOD)、硝化。活性污 泥和弹性立体填料各占池容一半，以形成泥膜共生的环境，使两类不同的微 生物共居在一起，相互分工协作，协同增效，从而充分地去除有机物。因为 硝化反应只有在充分除磷的基础上进行，也就是说先去碳，再硝化。
6.斜板沉淀段：斜板沉淀段的功能：进行固液分离，即泥水分离。
7.污泥酸化段：污泥酸化段的功能：污泥曝气再生。在池内设置的空气 搅拌管每4小时搅拌一次，一次30分钟，以活化再生污泥。经活化和酸化后 的污泥再回流至调节段以降解硝化污泥，回流至缺氧段内以补充反硝化时所 需要碳源。回流至厌氧段以释放磷。污泥经综合利用处理后，可减量化一半。
8.脱氮段：脱氮段的功能：去除残留的有机物(BOD)、氨氮和亚硝氮、 保证整个系统的出水稳定。
脱氮段是利用曝气推动力驱动硝化液在缺氧/好氧区循环流动的复合式 反应器，斜板沉淀段的来水首先进入缺氧区，与好氧区回流硝化液混合并完 成微生物反硝化反应，将NOX-N转化成N2和N2O逸出污水。随后污水进入 供氧充足的好氧区连续曝气，其中上序工艺残留的有机物和氨氮在好氧区降 解。硝化液在缺氧/好氧区的循环则利用了曝气器的推动力，无须外加水泵， 节约了动力消耗。
9.多介质过滤段：多介质过滤段的功能：去除悬浮物SS及深度除磷。 多介质滤料由铁屑、石灰石、桔杆生物质炭按1：1：1配比进行热加工成型， 粒径为8～10mm，该滤料表面粗糙，比表面积大，机械强度高，具有良好的 吸附氮磷，固定微生物和电建有机物的作用。
10.消毒与排放段：消毒与排放处理达标的水。
11.设备间：所述设备间内设置有消毒设施，向消毒与排放段投加消毒剂。 设置有鼓风机，通过供气总管分别向空气搅拌管和曝气系统供气。另外设置 有电控柜。
应用上述一种乡镇污水处理及深度净化的一体化设备：污水由进水管依 次进入格栅井、调节段、厌氧段、缺氧段、泥膜共生好氧段、斜管沉淀段等 一级生化处理后，主要去除大部分可以生化降解的有机物(BOD)和氨氮， 同时进行反硝化，去除部分总氮;斜板沉淀池出水经脱氮段、多介质过滤段 等二级生化处理后，去除残留的有机物(BOD)、氨氮和亚硝酸氮、保证整 个系统出水稳定达标。全程不用化学除磷。
本实用新型具有以下特点：
1.调节段：具有预曝气、污泥酸化及消化，从而减量化的功能。
2.泥膜共生好氧段：使两类不同的微生物共居在一起，相互分工协作， 协同增效，从而充分去除有机物(BOD)和硝化反应。
3.污泥酸化段：对污泥进行曝气再生，将活化和酸化后的污泥回流至调 节段以降解消化污泥，回流至缺氧段内以补充反硝化时所需要的碳源，整个 系统无需补充碳源。污泥在系统内综合处理利用后，其剩余污泥量比其他类 比工艺减少了一半，实现了在工艺流程内的污泥减量化。
4.脱氮段：利用曝气推动力硝化液在缺氧/好氧区循环流动，无须外加水 泵，节约了动力消耗。
5.多介质过滤段：利用多介质滤料深度除磷，无需化学除磷。
本实用新型主要控制参数如下：
BOD污泥负荷：0.1～0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)
污泥浓度(MLSS)：2000～6000mg/L
污泥龄：20～30d
水力停留时间：12～14h(含生化部分)
污泥回流比：100%
硝化液回流比：200%
厌氧段需氧量：基本为零
缺氧段需氧量：0.5～1.0mg/L
泥膜共生好氧段需氧量：2～4mg/L
深度脱氮池需氧量：3～5mg/L
本实用新型的原理及控制条件
核心工艺：二级生化处理，性价比高的硝化-反硝化工艺(工艺流程见附 图3)
(1)硝化反应(泥膜共生好氧段)
硝化过程
①先氧化有机物(BOD)，后氧化氨根
②需要在富氧环境下进行
③硝化菌条件敏感、增殖慢、竞争能力弱
④适宜温度：20～30℃
⑤产生酸根，导致PH降低，适宜PH7～8
(2)反硝化反应(缺氧段)
反硝化过程
①利用硝基氧化有机物
②优先利用氧，然后利用硝基
③菌种增殖快，竞争力强
④PH值升高：适宜PH6.5～7.5
⑤适宜温度：15～40℃
与现有技术相比，本实用新型的创新在于：
1、本实用新型在一个设备内将多个功能段集成设置，具有小型化和 装置化的特点，易于运输和安装，施工周期短。
2、本实用新型具有深度脱氮和除磷效果，其剩余污泥量比其他类比 工艺减少一半，并且能做到污泥减量化，出水满足国标要求。
3、本实用新型所述设备低造价、低成本、低占地、高效率。
