申请日2018.07.03
公开(公告)日2018.11.23
IPC分类号C02F3/30; C02F101/10; C02F101/16; C02F101/30; C02F101/38
摘要
本发明公开了一种插板式生活污水净化槽生态处理装置及其工艺，包括预处理室和净化槽处理装置，预处理室与净化槽处理装置连接;净化槽处理装置包括：缺氧池、好氧池、控制器和清水池，缺氧池和好氧池分别通过缺氧池进水管和好氧池进水管与预处理室连接;好氧池出水管和缺氧池出水管均经控制器与清水池连接，清水池连接有水泵且一侧设置有净化槽出口。本发明提供的插板式生活污水净化槽生态处理装置及其工艺，能够同步降解COD、总磷和总氮等污染物，污水出水主要指标能够达到城镇污水排放一级A标准，且处理过程不添加药剂、不外加碳源，操作简单，成本低。
权利要求书
1.一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，其特征在于，包括预处理室(1)和净化槽处理装置(2)，所述预处理室(1)与所述净化槽处理装置(2)连接;
所述净化槽处理装置(2)包括：缺氧池(3)、好氧池(4)、控制器(5)和清水池(6)，所述缺氧池(3)和所述好氧池(4)分别通过缺氧池进水管(7)和好氧池进水管(8)与所述预处理室(1)连接;所述缺氧池(3)内设置有与所述控制器(5)连接的缺氧池出水管(9)、缺氧池搅拌棒(10)、曝气头(11)和缺氧池混合液回流管(12);所述好氧池(4)内设置有与所述控制器(5)连接的好氧池出水管(13)、好氧池搅拌棒(14)、曝气板(15)和好氧池混合液回流管(16);所述好氧池出水管(13)和所述缺氧池出水管(9)均经所述控制器(5)与所述清水池(6)连接，所述清水池(6)连接有水泵(17)且一侧设置有净化槽出口(18)。
2.根据权利要求1所述的一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，其特征在于，所述预处理室(1)包括：污水进水管(19)、过滤桶一(20)、过滤膜一(21)、过滤板一(22)和预处理出水口(23)，所述污水进水管(19)的下方设置有所述过滤桶一(20)，所述过滤桶一(20)内设置有所述过滤膜一(21)和所述过滤板一(22)，且所述过滤膜一(21)设置于所述过滤板一(22)上，所述预处理出水口(23)与所述缺氧池进水管(7)和所述好氧池进水管(8)连接。
3.根据权利要求2所述的一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，其特征在于，所述过滤膜一(21)为草纸、卫生纸或废旧衣料，所述过滤板一(22)为孔状板。
4.根据权利要求1所述的一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，其特征在于，所述清水池(6)的上部设有过滤桶二(24)，所述过滤桶二(24)经所述控制器(5)与所述缺氧池出水管(9)和所述好氧池出水管(13)连接，所述过滤桶二(24)底部设有过滤板二(25)，所述过滤板二(25)的顶部覆有过滤膜二(26)，且所述过滤桶二(24)的下方设置有消毒盒(27)。
5.根据权利要求4所述的一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，其特征在于，所述过滤膜二(26)为草纸、卫生纸或废旧衣料，所述过滤板二(25)为孔状板。
6.根据权利要求1所述的一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，其特征在于，所述缺氧池(3)和所述好氧池(4)的体积比为1:3，且之间采用单个或多个插板(28)间隔。
7.根据权利要求6所述的一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，其特征在于，多个所述插板(28)由插板凹槽(29)和凸起(30)连接为一体，经净化槽凹槽(35)固定在所述净化槽处理装置(2)上，且所述插板(28)上设置有V型缺口(33)。
8.根据权利要求1所述的一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，其特征在于，所述好氧池出水管(13)和所述缺氧池出水管(9)的吸水口均位于所处槽体有效高度中部，所述好氧池混合液回流管(16)和所述缺氧池混合液回流管(12)均位于所处槽体的靠近底端的部位。
9.根据权利要求1所述的一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，其特征在于，所述净化槽处理装置(2)上方设置有顶板(31)，所述顶板(31)上方覆盖有太阳能发电膜(32)，所述太阳能发电膜(32)与所述控制器(5)连接。
10.一种基于权利要求1所述的插板式生活污水净化槽生态处理装置的间歇式改良A2O工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、第一阶段的好氧过程：每日零时，缺氧池(3)和好氧池(4)同时曝气，缺氧池(3)和好氧池(4)活性污泥中的硝化细菌利用槽体中剩余有机物和氨氮进行硝化反应，将水中的氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，同时降解有机物;
S2、第一阶段的缺氧厌氧过程：早5-6点曝气停止，污水间歇通过缺氧池进水管(7)和好氧池进水管(8)同时进入所述缺氧池(3)和所述好氧池(4)，污水中氨氮含量较高，氨氮与所述缺氧池(3)和所述好氧池(4)中的硝酸盐和亚硝酸盐反应以氮气的形式从污水中脱除;经过一段时间，污水中氧气耗尽，硝酸盐和亚硝酸盐反应完全，污水进入厌氧阶段，释磷菌充分厌氧释磷;
S3、第二阶段的好氧缺氧过程：晚22点曝气板(15)开始曝气，同时所述好氧池(4)中的混合液回流至所述缺氧池(3)，所述好氧池(4)处于好氧状态，硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，同时降解有机物;含有硝酸盐和亚硝酸盐的混合液回流至所述缺氧池(3);所述缺氧池(3)处于缺氧状态，其中的氨氮与回流的硝酸盐和亚硝酸盐反硝化脱氮，同时降解有机物;
S4、曝气停止，混合液继续回流缺氧池(3)：25min后所述曝气板(15)停止曝气，好氧池搅拌棒(14)开始搅拌，所述好氧池(4)中的混合液继续回流至缺氧池(3)95min，脱氮反应完毕，停止回流和搅拌;
S5、静置出水并排出污泥：静置1-2min，由好氧池出水管(13)和缺氧池出水管(9)组成的处理水及污泥经控制器(5)进入过滤桶二(24)，其中少量污泥由过滤板二(25)上覆盖的过滤膜二(26)截留，截留污泥人工清理，处理水经消毒盒(27)进入清水池(6)贮存，通过水泵(17)抽取回用或经净化槽出水口(18)外排，且处理水出水量为净化槽生物池有效容积的1/2;
S6、循环至步骤S1。
说明书
一种插板式生活污水净化槽生态处理装置及其工艺
技术领域
本发明涉及环保设备技术领域，更具体的说是涉及一种插板式生活污水净化槽生态处理装置及其工艺。
背景技术
农村生活污水收集治理工程是一项水污染处理和改善居住环境的工程，是通过将农村散户、居住区等污水产生单位内部的污水集中或分别纳入污水管道，并将其接入污水处理设施、设备中进行处理，生活污水主要为洗浴、冲厕、洗衣服和厨房用水等，其主要污染物为氮磷。
现有的分散式污水处理装置及工艺，主要针对有机污染物的去除，对氮磷的去除率不高，而且需要添加药剂辅助处理，设备成本较高;现有的A2O工艺流程，由于回流污泥中含氧，使得厌氧池中释磷菌不能充分厌氧释磷，从而影响后续好氧池中释磷菌好氧吸磷，影响总磷的去除;处理过程中还可能出现碳源不足的现象，影响总氮的去除;且脱氮除磷的过程是矛盾的，氮磷不能同时达到高效去除。
因此，如何提供一种操作方便、成本低且能同步脱氮除磷降解有机污染物的生活污水净化处理装置及其工艺，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种插板式生活污水净化槽生态处理装置及其工艺，能够同步降解COD、总磷和总氮等污染物，污水出水主要指标能够达到城镇污水排放一级A标准，且处理过程不添加药剂、不外加碳源，操作简单，成本低。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种插板式生活污水净化槽生态处理装置，包括预处理室和净化槽处理装置，所述预处理室与所述净化槽处理装置连接;所述净化槽处理装置包括：缺氧池、好氧池、控制器和清水池，所述缺氧池和所述好氧池分别通过缺氧池进水管和好氧池进水管与所述预处理室连接;所述缺氧池内设置有与所述控制器连接的缺氧池出水管、缺氧池搅拌棒、曝气头和缺氧池混合液回流管;所述好氧池内设置有与所述控制器连接的好氧池出水管、好氧池搅拌棒、曝气板和好氧池混合液回流管;所述好氧池出水管和所述缺氧池出水管均经所述控制器与所述清水池连接，所述清水池连接有水泵且一侧设置有净化槽出口。
本发明公开的插板式生活污水净化槽生态处理装置，缺氧池和好氧池在第一阶段同时作为厌氧-缺氧-好氧池存在，以时间区分，厌氧期长，释磷菌可以充分厌氧释磷，保证了高效生物除磷的可能性，整个周期运行有2个曝气过程，好氧厌氧交替，不会产生污泥膨胀。
优选的，所述预处理室包括：污水进水管、过滤桶一、过滤膜一、过滤板一和预处理出水口，所述污水进水管的下方设置有所述过滤桶一，所述过滤桶一内设置有所述过滤膜一和所述过滤板一，且所述过滤膜一设置于所述过滤板一上，所述预处理出水口与所述缺氧池进水管和所述好氧池进水管连接。
优选的，所述过滤膜一为草纸、卫生纸或废旧衣料，所述过滤板一为孔状板。
优选的，所述清水池的上部设有过滤桶二，所述过滤桶二经所述控制器与所述缺氧池出水管和所述好氧池出水管连接，所述过滤桶二底部设有过滤板二，所述过滤板二的顶部覆有过滤膜二，且所述过滤桶二的下方设置有消毒盒。
优选的，所述过滤膜二为草纸、卫生纸或废旧衣料，所述过滤板二为孔状板。
优选的，所述缺氧池和所述好氧池采用单个或多个插板间隔。当污水污染较轻时，缺氧池和好氧池之间的插板可以不用，回流过程同时省略。
优选的，多个所述插板由插板凹槽和凸起连接为一体，经净化槽凹槽固定在所述净化槽处理装置上，且所述插板上设置有V型缺口。单个插板由插板凹槽和凸起相互连接构成整个插板，手动调节时，可以增加或减少插板数目控制处理水量，也可以将插板做成中空套盒状自上而下套在一起，由控制板智能调节高度。V型缺口的设置便于混合液回流。
优选的，所述好氧池出水管和所述缺氧池出水管的吸水口均位于所处槽体有效高度中部，所述好氧池混合液回流管和所述缺氧池混合液回流管均位于所处槽体的靠近底端的部位。混合液回流比为50%，曝气量大小适中，保证污泥不沉淀。
优选的，所述净化槽处理装置上方设置有顶部盖板，所述顶部盖板上具有通风孔，且上部设有太阳能发电膜，所述太阳能发电膜与所述控制器连接。通风孔的设置能够避免厌氧期产生污泥膨胀。顶部盖板上覆盖有保温层或隔热层，配合太阳能发电膜使用。顶盖设计成多个方向的半开—全开式，便于净化槽通风及最大限度利用太阳能。
一种基于所述插板式生活污水净化槽生态处理装置的处理工艺，包括以下步骤：
S1、第一阶段的好氧过程：每日零时，缺氧池和好氧池同时曝气，缺氧池和好氧池活性污泥中的硝化细菌利用槽体中剩余有机物和氨氮进行硝化反应，将水中的氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，同时降解有机物;
S2、第一阶段的缺氧厌氧过程：早5-6点曝气停止，污水间歇通过缺氧池进水管和好氧池进水管同时进入所述缺氧池和所述好氧池，污水中氨氮含量较高，氨氮与所述缺氧池和所述好氧池中的硝酸盐和亚硝酸盐反应以氮气的形式从污水中脱除;经过一段时间，污水中氧气耗尽，硝酸盐和亚硝酸盐反应完全，污水进入厌氧阶段，释磷菌充分厌氧释磷;
S3、第二阶段的好氧缺氧过程：晚22点曝气板开始曝气，同时所述好氧池中的混合液回流至所述缺氧池，所述好氧池处于好氧状态，硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，同时降解有机物;含有硝酸盐和亚硝酸盐的混合液回流至所述缺氧池;所述缺氧池处于缺氧状态，其中的氨氮与回流的硝酸盐和亚硝酸盐反硝化脱氮，同时降解有机物;
S4、曝气停止，混合液继续回流缺氧池：25min后所述曝气板停止曝气，好氧池搅拌棒开始搅拌，所述好氧池中的混合液继续回流至缺氧池95min，脱氮反应完毕，停止回流和搅拌;
S5、静置出水并排出污泥：静置1-2min，由好氧池出水管和缺氧池出水管组成的处理水及污泥经控制器进入过滤桶二，其中少量污泥由过滤板二上覆盖的过滤膜二截留，截留污泥人工清理，处理水经消毒盒进入清水池贮存，通过水泵抽取回用或经净化槽出水口外排，且处理水出水量为净化槽生物池即缺氧池+好氧池有效容积的1/2;
S6、循环至步骤S1。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种插板式生活污水净化槽生态处理装置及其工艺，具有以下有益效果：
(1)、该装置及其工艺对COD和总磷有稳定高效的去除率，且处理过程不添加药剂，不受泥龄长短等因素的影响;
(2)、通过调整曝气及其回流时间，该装置及其工艺脱氮效果显著，且曝气及其回流时间的调整不会影响该装置及其工艺对COD和总磷的去除率;
(3)、该装置及其工艺设计简单，可操作性强，抗冲击力强，实用性强，非专业人员亦可操作维护;
(4)、该装置槽体位于浅层地下，深度适宜人工操作，顶板与地面平齐，四周掩埋，槽体材料使用普通塑料制作，制造成本低。
其中，该装置及其工艺运行第一阶段，反应池(即缺氧池+好氧池)同时作为厌氧-缺氧-好氧池存在，以时间区分，厌氧期长，释磷菌可以充分厌氧释磷，保证了高效生物除磷的可能性，虽然厌氧期长，由于顶盖有通风孔，而且整个周期运行有2个曝气过程，好氧厌氧交替，不会产生污泥膨胀。
A2O工艺运行过程中，硝化反应速度远远大于反硝化脱氮的速度。所以该装置及工艺第二阶段运行时曝气回流过程中减少曝气时间，硝化反应充分进行后即可停止曝气，继续回流脱氮，控制该工艺不进行超量的硝化反应而额外消耗掉原有的碳源，这样保证了脱氮过程有充分的碳源。第一阶段运行时，污水进水不断进入净化槽槽体，不会有碳源不足现象，因此整个过程碳源充足。
目前界定厌氧缺氧好氧过程的条件是：厌氧过程氧含量小于0.2mg/L，缺氧过程氧含量0.2～0.5mg/L，好氧过程氧含量大于0.5mg/L。或者定义为：厌氧过程既没有分子氧，也没有原子氧;缺氧过程有原子氧，没有分子氧;好氧过程既有分子氧，也有原子氧。而A2O工艺实际运行中的缺氧过程，即氧含量0.2～0.5mg/L时，由于混合液由好氧池回流至缺氧池，缺氧池中是可能存在分子氧的。
实验证明：只要没有分子氧存在，释磷菌即可厌氧释磷;经过充分释磷的释磷菌，只要有分子氧存在，即可好氧吸磷。即经过充分厌氧释磷的释磷菌，在缺氧过程中也能实现好氧吸磷，最终缺氧池含磷量甚至低于好氧池;所以只要经过充分厌氧，缺氧好氧过程的调整不会影响装置及工艺的除磷效果。而充分的厌氧过程，可以将大分子的有机氮降解为氨氮，有利于与好氧过程产生的硝酸盐、亚硝酸盐的脱氮反应。这样脱氮除磷达到统一，同时降解了有机污染物。
