申请日2011.01.28
公开(公告)日2011.07.27
IPC分类号H02N6/00; C02F9/14
摘要
本发明是关于一种厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理方法及装置，该装置由蓄水池、进水泵、厌氧生物滤池、曝气生物滤池、太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池、鼓风机等组成，生活污水经进水泵由蓄水池送入厌氧生物滤池，厌氧生物滤池出水自流进入曝气生物滤池，鼓风机由太阳能发电系统(太阳能电池板、充放电控制器和蓄电池)驱动后，曝气供氧，在曝气生物滤池内完成好氧生物反应。
权利要求书 [支持框选翻译]
1.一种厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理装置，其特征在于，其包括进水泵(2)、厌氧生物滤池(4)、曝气生物滤池(5)、太阳能电池板(6)、充放电控制器(7)、蓄电池(8)和鼓风机(9);其中
该进水泵(2)的入水口(201)连接待处理污水水源，其出水口(202)连接位于厌氧生物滤池(4)底部的入水口(401);厌氧生物滤池(4)中装填悬浮型高分子树脂填料(12);位于厌氧生物滤池(4)上部的出水口(402)与位于曝气生物滤池(5)底部的入水口(501)连接;曝气生物滤池(5)中装填改性聚氨脂软质泡沫塑料填料(13);曝气生物滤池(5)底部具有曝气头(14)，曝气头(14)与鼓风机(9)连接;厌氧生物滤池(4)上部具有排气口(111);曝气生物滤池(5)上部具有清水出水口;
太阳能电池板(6)通过电路连接充放电控制器(7)，充放电控制器(7)通过电路连接蓄电池(8)，蓄电池(8)通过电路连接鼓风机(9)。
2.如权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述厌氧生物滤池(4)中的悬浮型高分子树脂填料(12)，其比表面积为500～600m2/m3，孔隙率为95～98%，平均湿密度≈1g/cm3。
3.如权利要求2所述的污水处理装置，其特征在于，所述厌氧生物滤池(4)中的高分子填料(12)具有蜂窝状结构。
4.如权利要求3所述的污水处理装置，其特征在于，所述厌氧生物滤池(4)的内径为200～500mm，高度为0.7～1.0m，其中填料(12)的堆积厚度为0.3～0.5m。
5.如权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述曝气生物滤池(5)中改性聚氨脂软质泡沫塑料填料(13)，其比表面积为80～120m2/g，孔隙率>98%，孔径为0.5～1.5mm，平均湿密度≈1g/cm3。
6.如权利要求5所述的污水处理装置，其特征在于，所述改性聚氨脂软质泡沫塑料填料(13)是在聚氮脂软质泡沫塑料合成时添加壳聚糖和粉状活性炭，经发泡、造粒、开孔、交联生成聚氨脂大孔网络和包织活性炭的壳聚糖与戊二醛或者环氧氯丙烷或者氯乙酸交联的微孔网络相互交织的聚合物。
7.如权利要求6所述的污水处理装置，其特征在于，所述曝气生物滤池(5)的内径为100～300mm，高度为0.7～1.0m，其中填料(13)的堆积厚度为0.5～0.7m。
8.如权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述装置还包括气体收集池(11)，该气体收集池的入气口(112)与厌氧生物滤池(4)上部的排气口(111)连接。
9.应用权利要求1-8中任一项所述的污水处理装置净化生活污水的方法，其特征在于，该方法包括：
A.太阳能电池板(6)经阳光照射后，将光能转换成电能;通过充放电控制器(7)把太阳能电池板(6)产生的电储存于蓄电池(8)中;用电时充放电控制器(7)将蓄电池(8)中的电能分配给鼓风机(9);其中，太阳能电池板(6)的发电功率为80～240W;充放电控制器(7)的额定电压为12V;蓄电池(8)的额定容量为100～400Ah，额定工作电压为12V;
B.所述污水处理装置的进水负荷为2.75～10.99L/h;
C.厌氧生物滤池(4)中的填料(12)和曝气生物滤池(5)中的填料(13)在系统投入运行前采用污泥接种的方式进行生物驯化与培养，培养方法采用自然挂膜，按0.46～1.47L/h流量进水连续培养的方法挂膜;连续驯化15～30天;
D.待处理污水由进水泵(2)提升送入厌氧生物滤池(4)，厌氧生物滤池(4)为上流式反应器，污水由滤池底部进水，流经填料(12)后由出水口(402)沿管道自流进入曝气生物滤池(5)，污水在厌氧生物滤池的停留时间为6～24h，产生的废气由排气口(111)排出;
E.经过厌氧生物反应后的污水进入上流式曝气生物滤池(5)，流经填料(13)后沿出水管(502)排出，污水在曝气生物滤池的停留时间为2～6h;由鼓风机(9)为曝气生物滤池(5)充氧，气水比为3∶1～10∶1。
说明书 [支持框选翻译]
厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种生活污水处理技术，具体涉及厌氧生物滤池+采用太阳能曝气的曝气生物滤池组合工艺处理生活污水的方法及装置。
背景技术
随着经济的高速发展，我国水污染正从城市迅速扩散到农村地区，大量污水未经处理直接排放不但破坏了乡村环境，也成为村庄水源地的安全隐患，村民健康受到严重威胁。因此，农村污水污染已经成为当前必须解决的环境问题之一。
由于我国农村地区的特殊性和现实情况，一些村镇难以持续承担常规的运行费用，造成许多农村污水处理站难以正常运行，污水处理设备少开、不开，甚至整个污水处理站废弃不用。因此，在农村实施污水处理需要照顾到农村实际，尽可能选择运行费用较低的工艺技术。
厌氧生物滤池(Anaerobic Biofilter)是一种内部装填有微生物载体(即滤料)的厌氧生物反应器。厌氧微生物部分附着生长在滤料上，形成厌氧生物膜，部分在滤料空隙间悬浮生长。污水流经挂有生物膜的滤料时，水中的有机物扩散到生物膜表面，并被生物膜中的微生物降解转化为沼气，净化后的水通过排水设备排至池外，所产生的沼气被收集利用。
曝气生物滤池(bio-contact oxidation)是一种由浸没在污水中的填料和人工曝气系统构成的生物处理工艺。其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，在有氧的条件下，污水与填料表面的生物膜反复接触，使污水获得净化。曝气生物滤池中微生物所需氧由鼓风曝气供给，主要由曝气鼓风机和专用曝气器组成。
太阳能供电系统是利用太阳能电池板产生电能，并将电能存储在蓄电池中供用户使用。由于其结构简单、一次投入后无需后期维持费用等特点，被广泛应用于农村、偏远地区家庭供电，但在生活污水净化设备中的应用尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有厌氧生物滤池和曝气生物滤池在处理生活污水工艺中技术性和针对性上的不足，提供一种厌氧生物滤池-采用太阳能曝气的曝气生物滤池组合工艺处理生活污水的装置和方法。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理装置，其包括进水泵(2)、厌氧生物滤池(4)、曝气生物滤池(5)、太阳能电池板(6)、充放电控制器(7)、蓄电池(8)和鼓风机(9);其中
进水泵(2)的入水口(201)连接待处理污水水源，其出水口(202)连接位于厌氧生物滤池(4)底部的入水口(401);厌氧生物滤池(4)中装填悬浮型高分子树脂填料(12);位于厌氧生物滤池(4)上部的出水口(402)与位于曝气生物滤池(5)底部的入水口(501)连接;曝气生物滤池(5)中装填改性聚氨脂软质泡沫塑料填料(13);曝气生物滤池(5)底部具有曝气头(14)，曝气头(14)与鼓风机(9)连接;厌氧生物滤池(4)上部具有排气口(111);曝气生物滤池(5)上部具有清水出水口;
太阳能电池板(6)通过电路连接充放电控制器(7)，充放电控制器(7)通过电路连接蓄电池(8)，蓄电池(8)通过电路连接鼓风机(9)。
如上所述的污水处理装置，其中，该厌氧生物滤池(4)中的悬浮型高分子树脂填料(12)，其比表面积为500～600m2/m3，孔隙率为95～98%，平均湿密度≈1g/cm3。
如上所述的污水处理装置，其特征在于，所述厌氧生物滤池(4)中的高分子填料(12)具有蜂窝状结构。
如上所述的污水处理装置，其中，该厌氧生物滤池(4)的内径优选为200～500mm，高度优选为0.7～1.0m，其中填料(12)的堆积厚度优选为0.3～0.5m。
如上所述的污水处理装置，其中，该曝气生物滤池(5)中改性聚氨脂软质泡沫塑料填料(13)，其比表面积优选为80～120m2/g，孔隙率>98%，孔径优选为0.5～1.5mm，平均湿密度≈1g/cm3。
如上所述的污水处理装置，其中，该改性聚氨脂软质泡沫塑料填料(13)可以是在聚氨脂软质泡沫塑料合成时添加壳聚糖和粉状活性炭，经发泡、造粒、开孔、交联生成聚氨脂大孔网络和包织活性炭的壳聚糖与戊二醛或者环氧氯丙烷或者氯乙酸交联的微孔网络相互交织的聚合物。
如上所述的污水处理装置，其中，该曝气生物滤池(5)的内径优选为100～300mm，高度优选为0.7～1.0m，其中填料(13)的堆积厚度优选为0.5～0.7m。
如上所述的污水处理装置，其中，该装置还可包括气体收集池(11)，该气体收集池的入气口(112)与厌氧生物滤池(4)上部的排气口(111)连接。
另一方面，本发明还包括应用如上所述的污水处理装置净化生活污水的方法，该方法包括：
A.太阳能电池板(6)经阳光照射后，将光能转换成电能;通过充放电控制器(7)把太阳能电池板(6)产生的电储存于蓄电池(8)中;用电时充放电控制器(7)将蓄电池(8)中的电能分配给鼓风机(9);其中，太阳能电池板(6)的发电功率为80～240W;充放电控制器(7)的额定电压为12V;蓄电池(8)的额定容量为100～400Ah，额定工作电压为12V;
B.所述污水处理装置的进水负荷为2.75～10.99L/h;
C.厌氧生物滤池(4)中的填料(12)和曝气生物滤池(5)中的填料(13)在系统投入运行前采用污泥接种的方式进行生物驯化与培养，培养方法采用自然挂膜，按0.46～1.47L/h流量进水连续培养的方法挂膜;连续驯化15～30天;
D.待处理污水由进水泵(2)提升送入厌氧生物滤池(4)，厌氧生物滤池(4)为上流式反应器，污水由滤池底部进水，流经填料(12)后由出水口(402)沿管道自流进入曝气生物滤池(5)，污水在厌氧生物滤池的停留时间为6～24h，产生的废气由排气口(111)排出;
E.经过厌氧生物反应后的污水进入上流式曝气生物滤池(5)，流经填料(13)后沿出水管(502)排出，污水在曝气生物滤池的停留时间为2～6h;由鼓风机(9)为曝气生物滤池(5)充氧，气水比为3∶1～10∶1。
本发明的有益效果在于：本发明的装置针对生活污水有机物和氨氮含量较低的特点，在曝气生物滤池前设置厌氧生物滤池，组合后，厌氧生物滤池作为去除主要污染物的功能区，生活污水在厌氧生物滤池中通过厌氧生物反应，污水中大部分有机物得到去除，同时又由于厌氧独特的代谢机理，未直接去除的有机物经水解、酸化后将大分子有机物转化为小分子有机物，可生化性得到显著提高。曝气生物滤池作为保证出水水质的功能区，进入曝气生物滤池中的污水有机物浓度较低，好氧生物反应由太阳能曝气系统提供氧气，氧化、硝化反应彻底，出水水质实现达标排放。
本发明针对村镇小型污水处理站和家庭污水处理设备污水处理量小、运行费用低等特点，在传统厌氧生物滤池技术和生物接触氧化技术的基础上进一步改进装置结构，选用高性能悬浮型填料，以提高系统对各项污染物的去除效果和运行稳定性等。改进太阳能发电系统，使其应用于鼓风曝气，可最大幅度地降低能耗和运行费用。同时优化工艺参数，从而使该组合工艺在生活污水处理中发挥其最佳效能，达到最佳处理效果。
应用试验表明，使用本发明的方法和装置净化后，出水SS、CODCr、BOD5和氨氮等主要指标达到《北京市水污染排放标准》(DB11/307-2005)中的二级排放限值标准。
