申请日2018.04.18
公开(公告)日2018.07.24
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种污水处理设备,包括依次连接的生物反应池、错流过滤器、多介质过滤器和消毒池，生物反应池的首端设置厌氧池，末端设置有好氧池，污水处理设备还包括控制器，错流过滤器的进水端通过混合液回流泵与好氧池相连;错流过滤器的出水端通过第一管道与厌氧池相连;错流过滤器包括套管和位于套管内的错流过滤管;错流过滤管的管壁上开设有直径为30‑500um的过滤孔;错流过滤器的长度米数X与每日处理污水吨量Y具有如下关系：X=aY，其中a为0.02‑0.06;错流过滤器的长度X与直径Z的比值范围为5.5‑12，得到了体积小、功耗低、费用低的污水处理设备。
权利要求书
1.一种污水处理设备，包括依次连接的生物反应池(1)、错流过滤器(2)和多介质过滤器(3)，所述生物反应池(1)的首端设置厌氧池(101)，末端设置有好氧池(102)，其特征在于，所述污水处理设备还包括控制器，所述错流过滤器(2)的进水端通过混合液回流泵(5)与所述好氧池(102)末端相连;所述错流过滤器(2)的出水端通过第一管道(103)与所述厌氧池(101)首端相连;所述错流过滤器(2)包括套管(104)和位于所述套管(104)内的错流过滤管(105);所述错流过滤管(105)的管壁上开设有直径为30-500um的过滤孔;所述错流过滤器(2)的长度米数X与每日处理污水吨量Y具有如下关系：X=aY，其中a为0.02-0.06;所述错流过滤器(2)的长度X与直径Z的比值范围为5.5-12;所述套管(104)上设置有出水口(106)，所述出水口(106)通过第二管道(108)与所述多介质过滤器(3)的入水口相连，所述多介质过滤器(3)的出水口连接有第三管道(109)，所述第一管道(103)上设置有第一流量调节阀(110)和第一流量测量装置(111);所述第三管道(109)上设置第二流量调节阀(112)和第二流量测量装置(113);所述混合液回流泵(5)、第一流量调节阀(110)、第一流量测量装置(111)、第二流量调节阀(112)和第二流量测量装置(113)均与所述控制器相连接。
2.如权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于，所述污水处理设备还包括消毒池(4)，所述多介质过滤器(3)的出水口通过第三管道(109)与所述消毒池(4)相连接。
3.如权利要求2所述的污水处理设备，其特征在于，所述套管(104)上还设置有反冲洗入水口(201)，所述消毒池(4)内设置有反冲洗水泵(203)，所述反冲洗入水口(201)通过第四管道(202)与所述反冲洗水泵(203)相连，所述第四管道(202)上设置有与所述控制器相连的第一止回阀(204)和第一进水阀(205);所述第一管道(103)上还设置有第一回流截止阀(206);所述错流过滤器(2)的进水端与所述混合液回流泵(5)之间设置有第二止回阀(205);所述第一回流截止阀(206)与错流过滤器(2)之间的第一管道(103)还连接有第五管道(207)，所述第五管道(207)上设置有第一排水阀(208)，所述第二管道(108)上设置有第二进水阀(209);所述第一回流截止阀(206)、反冲洗水泵(203)、止回阀(204)、第二进水阀(209)和第一排水阀(208)与所述控制器相连接。
4.如权利要求3所述的污水处理设备，其特征在于，所述第三管道(109)上设置有第二回流截止阀(210)，所述第三管道(109)靠近所述多介质过滤器(3)出水口处与所述第四管道(202)通过第六管道(211)相连接;所述第六管道(211)上设置有第三进水阀(212);所述第二管道(108)连接有第七管道(213)，所述第七管道(213)上设置有第二排水阀(214)，所述第二回流截止阀(210)、第二排水阀(214)和第三进水阀(212)均与所述控制器相连接。
5.如权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于，所述错流过滤管(105)由钢材制成。
6.如权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于，所述错流过滤管(105)内侧设置有压力传感器(301)，所述厌氧池(101)的入水口连接有原水进水管，所述原水进水管上设置有第三流量检测装置(302);所述压力传感器(301)和第三流量检测装置(302)与所述控制器相连;所述控制器包括第一流量调节模块(303)和第二流量调节模块(304);
所述第一流量调节模块(303)，用于接收所述压力传感器(301)发送的压力数据，并于预设的压力阈值范围进行对比，当压力数据超出预设压力阈值范围时，对第一流量调节阀(110)进行调节，直至压力数据处于压力阈值范围内;
所述第二流量调节模块(304)，用于接收第二流量测量装置(113)发送的出水流量数据和第三流量检测装置(302)发送的原水入水流量数据，计算出水流量数据和原水入水流量数据的差值，并将所述差值与预设差值范围进行对比，当差值超出预设差值范围时，对第二流量调节阀(112)进行调节，直至差值处于预设差值范围。
7.一种应用如权利要求1所述的污水处理设备的污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
原水进入生物反应池(1)，进行污水处理;
混合液回流泵(5)抽出经过好氧处理的混合液，混合液按照2-3m/s的流速通过错流过滤器(2)，并通过第一管道(103)回流至厌氧池(101)，进入另一个循环;同时混合液在通过错流过滤管(105)时，经过过滤孔的过滤作用得到初滤液;
初滤液经过套管(104)引流后，通过出水口(106)进入多介质过滤器(3)，在多介质过滤器(3)的过滤后得到处理后清水，并通过第三管道(109)排出至消毒池(4)，经过消毒后进行排放;
其中，所述混合液的回流量与原水进水量的比值W=R+1，其中R为污泥回流比;通过控制第二流量调节阀(112)控制处理后清水的出水量与原水的进水量相同。
8.如权利要求5所述的污水处理方法，其特征在于，所述原水为化粪池上清液，所述生物反应池(1)包括相邻的厌氧池(101)和好氧池(102)，所述厌氧池(101)的出水口(106)与所述好氧池(102)的入水口之间的高度差为30-50cm，所述厌氧池(101)容积与所述好氧池(102)容积的比值为1:3-1:4。
9.如权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，所述R为200%-300%。
10.如权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，所述厌氧池(101)水力停留时间为2-4h;好氧池(102)水力停留时间为4-8h。
说明书
一种污水处理设备及污水处理方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，特别涉及一种污水处理设备及污水处理方法。
背景技术
现有的一体化污水处理设备包括MBR工艺设备和接触氧化工艺设备，其中MBR工艺设备又包括浸入式MBR和外置式MBR，MBR工艺设备相较于传统水处理工艺，具有过程密闭、杜绝二次污染、出水水质优异、占地面积小和污泥不必设置专门处理装置等特点，但其优质出水是高能耗和膜污染为代价的，现有的MBR工艺无论浸入式还是外置式都存在曝气量大、能耗高，膜造价高，膜需要定期(数月)人工清洗，膜使用寿命一般不超过5年的问题，另外外置式MBR工艺还需要单独设置大功率循环泵，污水处理成本非常高;接触氧化工艺设备由于采用接触氧化+沉淀+过滤工艺，需要设置二沉池和单独设置过滤泵，具有占地面积大、成本高、能耗高等缺点。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种污水处理设备及污水处理方法，在保证处理后的出水稳定满足《北京市水污染物综合排放标准》(DB11/307-2013)的同时，极大程度降低各方面成本，推动污水处理行业的快速发展，具体方案如下：
一种污水处理设备，包括依次连接的生物反应池、错流过滤器、多介质过滤器和消毒池，生物反应池的首端设置厌氧池，末端设置有好氧池，污水处理设备还包括控制器，错流过滤器的进水端通过混合液回流泵与好氧池末端相连;错流过滤器的出水端通过第一管道与厌氧池首端相连;错流过滤器包括套管和位于套管内的错流过滤管;错流过滤管的管壁上开设有直径为30-500um的过滤孔;错流过滤器的长度米数X与每日处理污水吨量Y具有如下关系：X=aY，其中a为0.02-0.06;错流过滤器的长度X与直径Z的比值范围为5.5-12，即Z=(5.5-12)X;套管上设置有出水口，出水口通过第二管道与多介质过滤器的入水口相连，多介质过滤器的出水口连接有第三管道，第一管道上设置有第一流量调节阀和第一流量测量装置;第三管道上设置第二流量调节阀和第二流量测量装置;混合液回流泵、第一流量调节阀、第一流量测量装置、第二流量调节阀和第二流量测量装置均与控制器相连接。
其中，生物反应池可以包括相连接的厌氧池和好氧池(AO)，也可以包括依次相连的的厌氧池/缺氧池/好氧池(AAO);控制器用于控制各个机械器件，以实现整个设备的自动化运行，降低人工参与程度;错流过滤管呈筒状，混合液在通过错流过滤管时，其整体流向与错流过滤管相平行;好氧池具有出液口，并通过管道与错流过滤器相连接;混合液回流泵可以设置在好氧池外部，即设置在错流过滤器和好氧池之间的管道上，也可以设置在好氧池内;X和Y均为省略单位的纯数字，以显示错流过滤器的体积与污水处理量之间的关系，以实现优异的污水处理效果。
本发明所提供的污水处理设备，污水通过生化反应池后，无需经过二沉池，而是通过从好氧池到厌氧池的回流混合液，直接通过错流过滤器进行过滤出水，通过设置错流过滤器的体积等参数，实现在错流过滤器后的出水经过多介质过滤器的过滤作用，结合化学除磷等工艺，排出的水可以满足《北京市水污染物综合排放标准》的要求，相比较现有的接触氧化法，省略了二沉池和过滤泵，相比现有的MBR工艺，错流过滤器的成本低，使用寿命长，人工维护需求小，通过简单的部件组合，得到了体积小、功耗低、制作成本低、运行费用低和设备故障率低的污水处理设备。
优选地，错流过滤管由钢材制成，通过将钢材设置成筒状，并在钢材上开设微孔，微孔的直径控制在30-500um，即可实现对污水过滤处理，且错流过滤器可实现了自动反冲洗，无需人工清洗或药洗，大大降低了制作成本和设备故障率。
进一步地，污水处理设备还包括消毒池，多介质过滤器的出水口通过第三管道与消毒池相连接。
进一步地，套管上还设置有反冲洗入水口，消毒池内设置有反冲洗水泵，反冲洗入水口通过第四管道与消毒池内的反冲洗水泵相连，第四管道上设置有与控制器相连的第一止回阀和第一进水阀;第一管道上还设置有第一回流截止阀;错流过滤器的进水端与混合液回流泵之间设置有第二止回阀;第一回流截止阀与错流过滤器之间的第一管道还连接有第五管道，第五管道上设置有第一排水阀，第二管道上设置有第二进水阀;第一回流截止阀、止回阀、第二进水阀和第一排水阀与控制器相连接。
通过上述设置，可以利用过滤后的清水对错流过滤管进行反水洗，以保证错留过滤器的连续使用。
进一步地，第三管道上设置有第二回流截止阀，第三管道靠近多介质过滤器出水口处与第四管道通过第六管道相连接;第六管道上设置有第三进水阀;第二管道连接有第七管道，第七管道上设置有第二排水阀，第二回流截止阀、第二排水阀和第三进水阀均与控制器相连接。通过上述设置，可以利用过滤后的清水对多介质过滤器进行反水洗，以保证多介质过滤器的连续使用。
进一步地，错流过滤管内侧设置有压力传感器，厌氧池的入水口连接有原水进水管，原水进水管上设置有第三流量检测装置;压力传感器和流量检测装置与控制器相连;控制器包括第一流量调节模块和第二流量调节模块;
第一流量调节模块，用于接收压力传感器发送的压力数据，并于预设的压力阈值范围进行对比，当压力数据超出预设压力阈值范围时，对第一流量调节阀进行调节，直至压力数据处于压力阈值范围内;
第二流量调节模块，用于接收第二流量测量装置发送的出水流量数据和第三流量检测装置发送的原水入水流量数据，计算出水流量数据和原水入水流量数据的差值，并将差值与预设差值范围进行对比，当差值超出预设差值范围时，对第二流量调节阀进行调节，直至差值处于预设差值范围。
通过控制第一流量调节阀保证混合液在错流过滤管对管壁形成的压力，在形成过滤的同时对滤层表面的污染物形成错流冲刷，延缓过滤孔的阻塞过程，进一步提高设备运行的稳定性;通过控制第二流量调节阀，保证原水进水量与清水出水量基本相同，误差在可控范围内，可以进一步提高污水处理能力。
另一方面，本发明还提供一种污水处理方法，包括如下步骤：
原水进入生物反应池，进行污水处理;
混合液回流泵抽出经过好氧处理的混合液，混合液按照2-3m/s的流速通过错流过滤器，并通过第一管道回流至厌氧池，进入另一个循环;同时混合液在通过错流过滤管时，经过过滤孔的过滤作用得到初滤液;
初滤液经过套管引流后，通过出水口进入多介质过滤器，在多介质过滤器的过滤后得到处理后清水，并通过第三管道排出至消毒池，经过消毒后进行排放;
其中，混合液的回流量与原水进水量的比值W=R+1，其中R为污泥回流比;通过控制第二流量调节阀控制处理后清水的出水量与原水的进水量相同。
通过上述污水处理方法，好氧池的混合液经过错流过滤器，一部分进行污泥回流，另一部分通过初步过滤进入到多介质过滤器，直接过滤后排出，在保证错流过滤器体积与污水处理量之间的关系同时，控制混合液的流速、回流量与进水量之间的比值和出水量的数值，共同作用下，可以对污水进行有效的净化，经过处理后得到的清水可以满足《北京市水污染物综合排放标准》，能够长期稳定的将设备出水的悬浮物控制在10mg/L以内。
进一步地，原水为化粪池上清液，生物反应池包括相邻的厌氧池和好氧池，厌氧池的出水口与好氧池的入水口之间的高度差为30-50cm，厌氧池容积与好氧池容积的比值为1:3-1:4。
优选地，R为200%-300%;进一步优选地，厌氧池水力停留时间为2-4h;好氧池水力停留时间为4-8h。针对化粪池上清液，使用本发明提供的污水处理设备和污水处理方法，在综合上述指标，排出的清水质量高，运行能耗低，具有广泛应用前景。
本发明提供的污水处理设备和污水处理方法，通过设置简单的错流过滤管，省略MBR膜或二沉池和过滤泵，合理设置各个参数即可以达到污水处理的目的;运行能耗低于现有的普遍采用的MBR工艺的一体化污水处理设备30%以上，低于现有的普遍采用的接触氧化+过滤工艺的一体化污水处理设备10%以上。污水处理设备占用空间与采用浸入式MBR工艺的一体化污水处理设备相当，小于接触氧化+过滤工艺的一体化污水处理设备。制作成本低于采用MBR工艺或接触氧化+过滤工艺的一体化污水处理设备至少20%。运行费用(包括耗材损耗)也低于采用MBR工艺的一体化污水处理设备50%以上，低于采用接触氧化+过滤工艺的一体化污水处理设备至少20%。设备故障率减少30%以上。过滤装置无须人工清洗、药洗。整个设备运行可实现的自动化程度高，且运行稳定，能够实现至少一年内，无需人工参与操作和调整。
