申请日2018.11.23
公开(公告)日2019.03.22
IPC分类号C02F3/30; C02F3/32; C02F3/34; C02F101/16; C02F101/10
摘要
本发明提供一种可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺，包括以下步骤：污水经格栅间C1去除悬浮物、调节池C2均质均量;再依次流经好氧池O1、缺氧池A1、厌氧池A2和好氧池O2进行强化OAAO处理;然后依次经脱硝滤池B1和除磷滤池B2进行深度处理;采用实时精细调控系统对脱氮除磷效果进行监测，并远程调整工艺内部运行状态。本发明采用强化OAAO处理，省去混合液回流，好氧池O1中生物膜填料的特殊结构有利于提高氧传质效率和氧利用率，脱硝和除磷滤池中的防堵塞结构可有效解决滤池堵塞问题，且池顶为可移动型人工湿地，生物、化学与生态处理相结合，处理后出水能达到一级A标，该工艺具有抗冲击负荷、处理效果好、运行稳定、成本低等优点，适合处理生活污水。
权利要求书
1.一种可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)预处理：污水经格栅间C1去除悬浮物、经调节池C2进行均质均量;
2)强化OAAO处理：预处理后的污水依次流经好氧池O1、缺氧池A1、厌氧池A2和好氧池O2进行强化OAAO处理;
3)深度处理：强化OAAO处理后的污水依次流经脱硝滤池B1和除磷滤池B2进行深度处理。
2.根据权利要求1所述的可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺，其特征在于，所述格栅间C1为半地下结构，设置机械格栅，格栅间隙为20mm，安装角度为75°;所述调节池C2内设有搅拌机和潜水泵;所述预处理后的部分污水经所述潜水泵同时送入缺氧池A1和厌氧池A2中。
3.根据权利要求1所述的可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺，其特征在于，所述的格栅间C1高于所述调节池C2、好氧池O1，所述调节池C2、好氧池O1高于所述缺氧池A1，所述缺氧池A1高于所述厌氧池A2，所述厌氧池A2高于所述好氧池O2，所述好氧池O2高于所述脱硝滤池B1，所述脱硝滤池B1高于所述除磷滤池B2。
4.根据权利要求1或3所述的可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺，其特征在于，所述调节池C1与好氧池O1的隔墙为穿孔墙，所述穿孔墙上设有穿墙孔，所述穿墙孔包括大孔径穿墙孔和小孔径穿墙孔，间隔交错排列，共7排;所述好氧池O1内设有5排水平放置的圆柱形丝状填料，所述圆柱形丝状填料的左侧与中间5排所述穿孔墙上大孔径穿墙孔相连，右侧固定于所述好氧池O1的池体上，间隔排列;所述好氧池O1的池底设有穿孔曝气管。
5.根据权利要求1所述的可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺，其特征在于，所述缺氧池A1和厌氧池A2内设置导流墙和搅拌器;所述好氧池O2内设置导流板，池底设有进行微孔曝气的空气管和收集污泥的集泥管，污泥一部分回流至所述缺氧池A1，另一部分排出。
6.根据权利要求1所述的可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺，其特征在于，所述脱硝滤池B1和除磷滤池B2内均设有立体弹性填料和防堵塞结构，所述防堵塞结构由可左右移动的活动隔板和支承板构成，所述支承板由两组收缩网和支承支架构成，所述支承支架固定于池体上，所述收缩网一端固定于池体，一端与所述活动隔板连接，所述立体弹性填料由上下支承板固定于滤池中间。
7.根据权利要求1所述的可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺，其特征在于，所述格栅间C1、调节池C2、好氧池O1、缺氧池A1、好氧池O2、脱硝滤池B1和除磷滤池B2的池顶上均设有可移动模块化的人工湿地，由粗铁丝网固体于各池池顶，所述人工湿地包括植物和基质，由若干不锈钢框架以方形结构组合而成的彼此分割的若干模块，所述模块的基质由上下面细铁丝网固定;所述格栅间C1、调节池C2、好氧池O1、好氧池O2、除磷滤池B2池顶上的人工湿地种植吸收氮磷的根系发达的植物，所述缺氧池A1、脱硝滤池B1的池顶上的人工湿地种植吸收氮磷的根系不发达的植物。
8.根据权利要求1所述的可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺，其特征在于，采用实时精细调控系统进行智能调控，所述好氧池O1、好氧池O2均设有DO和pH监测仪、NH4+-N传感器，所述缺氧池A1、厌氧池A2均设有ORP监测仪，所述脱硝滤池B1设有NO3--N传感器和智能出水闸门，所述脱除磷滤池B2设有TP传感器和智能出水闸门，所述监测仪和传感器采集的信号传输至PLC控制系统，根据运行程序计算得到实时控制变量进行远程调整工艺运行状态，包括曝气量、多点进水分配比、回流污泥比和出水口位置。
说明书
一种可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺。
背景技术
目前，随着我国经济的发展，环保问题，特别是生活污水处理已成为各国研究的热点，而国家对污水处理厂的排放标准也愈发严格。各个污水处理厂为响应国家节能减排号召，通过提标改造，使得处理过后出水水质由原来的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准提升为一级A标准。
AAO工艺是由厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区和两个回流系统组成，污水依次进行厌氧释磷、缺氧反硝化脱氮、好氧硝化和好氧吸磷，最后经沉淀区泥水分离后出水，剩余污泥排出。该工艺存在脱氮除磷泥龄矛盾、碳源不足、硝酸盐影响和回流量大等问题。一些中国发明专利会通过将缺氧池设置在前，厌氧池在后，同时将好氧池混合液回流至缺氧池，消除混合液中硝态氮对厌氧释磷的不利影响，并通过向好氧池投加悬浮填料，解决常规AAO工艺中脱氮除磷的泥龄矛盾，但仍存在碳源不足、回流量大等问题，同时单独使用此工艺处理污水，出水水质难以达到一级A标。
生态处理是污水处理手段中非常经济的一种方式，且不会对环境造成二次污染。但是该技术处理效率不高，处理效果不稳定，受季节影响较大，往往作为污水处理工艺中一种的辅助手段。目前大多数污水处理技术中污水会先经过生物处理后排入人工湿地，进行深度处理，但是许多植物对于低浓度氮磷的处理效果并不明显，人工湿地作为尾水处理往往无法将其处理能力完全发挥出来。而有中国发明专利在池本体的上部设置植物种植区，以特殊材料和植物根系作为生物载体，通过构建多样化的生态系统，提高对水体中污染物的降解能力，若该技术能对植物功能进行细化，同时考虑到植物对于生物脱氮除磷环境的影响，便能充分发挥植物自身净化能力，优化植物与微生物之间的协作模式，进一步提高脱氮除磷效果。
污水处理厂提标改造后，往往需要对污水进行深度处理，保证出水达到排放标准。生物滤池主要通过填料的吸附等物化作用和微生物的降解作用将污水中的污染物去除，是常见的深度处理工艺。但生物滤床在运行一段时间后，由于滤池内截留悬浮物的增加，生物量的增多，过滤阻力和水头损失增大，填料内部发生堵塞，导致滤池处理效率明显降低，因此，需要定期对滤池进行反冲洗，以恢复滤池的处理能力。但反冲洗装置运行复杂，冲洗后所产生废水悬浮物浓度高，需要进行进一步处理，增加运行成本。
因此，有必要根据现有技术所存在的问题，对其进行升级改造。
发明内容
本发明的目的是提供一种可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺，采用生物、化学与生态处理相结合的处理方法，处理后出水达到一级A标，具有抗冲击负荷、处理效果好、运行稳定、成本低等优点，适用于对生活污水进行处理。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺，包括以下步骤：
1)预处理：污水经格栅间C1去除悬浮物、经调节池C2进行均质均量;
2)强化OAAO处理：预处理后的污水依次流经好氧池O1、缺氧池A1、厌氧池A2和好氧池O2进行强化OAAO处理;
3)深度处理：强化OAAO处理后的污水依次流经脱硝滤池B1和除磷滤池B2进行深度处理。
根据以上方案，所述格栅间C1为半地下结构，设置机械格栅，格栅间隙为20mm，安装角度为75°;所述调节池C2内设有搅拌机和潜水泵;所述预处理后的部分污水经所述潜水泵按一定比例同时送入缺氧池A1和厌氧池A2中。
根据以上方案，所述的格栅间C1高于所述调节池C2、好氧池O1，所述调节池C2、好氧池O1高于所述缺氧池A1，所述缺氧池A1高于所述厌氧池A2，所述厌氧池A2高于所述好氧池O2，所述好氧池O2高于所述脱硝滤池B1，所述脱硝滤池B1高于所述除磷滤池B2;所述厌氧池A2和好氧池O2之间的高度差较大。
根据以上方案，所述调节池C2与好氧池O1的隔墙为穿孔墙，所述穿孔墙上设有穿墙孔，所述穿墙孔包括大孔径穿墙孔和小孔径穿墙孔，间隔交错排列，共7排;所述好氧池O1内设有5排水平放置的圆柱形丝状填料，所述圆柱形丝状填料的左侧与中间5排所述穿孔墙上大孔径穿墙孔相连，右侧固定于所述好氧池O1的池体上，间隔排列;所述好氧池O1的池底设有穿孔曝气管。
根据以上方案，所述缺氧池A1和厌氧池A2内设置导流墙和搅拌器;所述好氧池O2内设置导流板，池底设有安装微孔曝气头的空气管和收集污泥的集泥管，污泥一部分回流至所述缺氧池A1，另一部分排出。
根据以上方案，所述脱硝滤池B1和除磷滤池B2内均设有立体弹性填料和防堵塞结构，所述防堵塞结构由滤池中间的活动隔板和支承板构成，所述活动隔板可根据滤池两边填料的堵塞情况左右移动，所述支承板由两组收缩网和支承支架构成，所述支承支架固定于池体上，所述收缩网一端固定于池体，一端与所述活动隔板连接，可根据所述活动隔板的移动而相应伸缩，所述立体弹性填料由上下支承板固定于滤池中间。
根据以上方案，所述格栅间C1、调节池C2、好氧池O1、缺氧池A1、好氧池O2、脱硝滤池B1和除磷滤池B2的池顶上均设有可移动模块化的人工湿地，由粗铁丝网固体于各池池顶，所述人工湿地包括植物和基质，由若干不锈钢框架以方形结构组合而成的彼此分割的若干模块，所述模块的基质由上下面细铁丝网固定;所述格栅间C1、调节池C2、好氧池O1、好氧池O2、除磷滤池B2池顶上的人工湿地种植吸收氮磷的根系发达的植物，所述缺氧池A1、脱硝滤池B1的池顶上的人工湿地种植吸收氮磷的根系不发达的植物。
根据以上方案，采用实时精细调控系统进行智能调控，所述好氧池O1、好氧池O2均设有DO和pH监测仪、NH4+-N传感器，所述缺氧池A1、厌氧池A2均设有ORP监测仪，所述脱硝滤池B1设有NO3--N传感器和智能出水闸门，所述除磷滤池B2设有TP传感器和智能出水闸门，所述监测仪和传感器采集的信号传输至PLC控制系统，根据运行程序计算得到实时控制变量进行远程调整工艺运行状态，包括曝气量、多点进水分配比、回流污泥比和出水口位置。
本发明的工作和运行原理为：
本发明的强化OAAO模块将好氧池O1设置在倒置AAO工艺之前，省去混合液回流，直接为缺氧池A1提供硝酸盐。同时好氧池O1设置生物膜填料，O2不设置生物膜填料，O1/A1脱氮，A2/O2除磷，避免泥龄矛盾而对脱氮除磷效果造成的影响。调节池C2中潜水泵将部分预处理后原水按比例分配到缺氧池A1和厌氧池A2中，为生物脱氮除磷提供充足碳源，无需外加碳源。好氧池O2的集泥管污泥一部分回流至缺氧池A1，另一部分作为剩余污泥排出。深度处理中的脱硝滤池B1和填料除磷滤池B2，污泥通过排泥管收集后排出，处理后出水可达一级A标。
本发明的调节池C2设置搅拌机和潜水泵，潜水泵将部分预处理后原水按比例分配到缺氧池A1和厌氧池A2中。调节池C2池顶人工湿地选择根系发达的植物，植物生长吸收氮磷，同时发达根系为微生物的附着提供场所。
本发明的好氧池O1污水通过交错排列的穿墙孔从调节池C2水平流入好氧池O1，大孔径穿墙孔流速较慢，小孔径穿墙孔流速较快，在填料内外形成流速差，快速挂膜，有利于有机悬浮物的去除。同时填料外层好氧，内层缺氧且碳源丰富，易在填料上发生SND反应，提高脱氮效率。池底设置穿孔曝气管，向上曝气，进水方向与曝气方向垂直，将大气泡冲击成微小气泡，提高氧传质效率，同时填料交错排布有利于防止氧气过快逸出。活性污泥与生物膜相耦合，污水在池内发生硝化反应和短程硝化反应。好氧池O1池顶人工湿地选择根系发达的植物，植物生长吸收氮磷，同时发达根系为微生物的附着提供场所。
本发明的缺氧池A1中设置导流墙及搅拌机，污水在池体内发生折流，避免在池顶发生短流，延长水力停留时间。好氧池O1出水与部分原水在前半段相混合，利用原水中碳源发生反硝化反应去除好氧池O1出水中的NO3-。同时好氧池O2污泥回流至缺氧池A1，消耗回流污泥中NO3-，消除NO3-对生物除磷的影响。缺氧池A1池顶人工湿地植物选择根系不发达的植物，防止植物根系泌氧破坏缺氧环境，植物生长吸收氮磷。
本发明的厌氧池A2中设置导流墙及搅拌机，缺氧池A1出水与部分原水通过搅拌器在池体内发生充分混合，并在池内发生折流，在碳源充足的情况下，缺氧池A1污泥流入，在厌氧池A2中发生厌氧释磷。厌氧池A2池顶封闭，不种植植物，保证厌氧环境。
本发明的好氧池O2中设置导流板，防止短流，厌氧池A2与好氧池O2有一定高低差，可在一定程度上进行跌水曝气，为硝化作用提供一定的氧气，池底进行微孔曝气，将进入缺氧池A1和厌氧池A2的原水中的NH4+转化为NO3-。同时释磷菌好氧吸磷。污泥通过底部集泥管收集，一部分回流至缺氧池A1，防止NO3-对厌氧释磷的影响，另一部分排出。好氧池O2池顶人工湿地选择根系发达的植物，植物生长吸收氮磷，同时发达根系为微生物的附着提供场所。
本发明的脱硝滤池B1中填料和池顶人工湿地基质为弹性脱硝材料，设置活动隔板将滤床分隔成两个部分，污水在池体内发生折流。池底设置排泥管，排出污泥。本发明的脱硝滤池B1池顶人工湿地选择根系不发达的植物，防止植物根系泌氧破坏缺氧环境，植物生长吸收氮磷。
本发明的除磷滤池B2中填料和池顶人工湿地基质为弹性除磷材料，设置活动隔板将滤床分隔成两个部分，污水在池体内发生折流。池底设置排泥管，排出污泥。除磷滤池B2池顶人工湿地选择根系发达的植物，植物生长吸收氮磷，同时发达根系为微生物的附着提供场所。
本发明的脱硝滤池B1和除磷滤池B2中滤床堵塞后无需进行反冲洗，滤床中间的活动隔板位置可左右调节，收缩网根据隔板移动而相应伸缩，以此改变填料内部空隙，解决滤池堵塞问题。同时两边填料内部孔隙变化相反，当一边孔隙增大时，另外一边孔隙减少，孔隙小的一边为主反应区，因此不会影响总体脱硝除磷效果。
本发明的池顶人工湿地由固定于池体的密度较大的粗铁丝网支撑，粗铁丝网上以多个长方形不锈钢框架结构将池顶人工湿地分割成多个模块，各个模块框架结构上下面均固定密度较小的细铁丝网，用于防止基质泄露和固定植物，可通过拆卸框架结构实现湿地单元的拆卸，观察根系判断池内情况，同时可通过框架结构上部铁丝网的拆卸及时更换植物与基质。
本发明的原水管、集泥管、回流污泥管、剩余污泥管、排泥管和空气管的材质均为PE材质。
本发明的回流污泥管、剩余污泥管、排泥管中污泥通过污泥泵实现回流和排出，空气管中空气通过鼓风机输送，通过微孔曝气头和穿孔管进行曝气。
本发明的可移动绿顶型防堵塞污水处理工艺出水标准为一级A标，采用实时精细调控系统对该工艺反应池内部状态和反应池出水水质实时监测，将采集到的信号传输至PLC控制系统，根据运行程序计算得到实时控制变量进行远程调整工艺运行状态：
1)反应池内部状态：好氧池设置DO和pH监测仪，实时监测DO、pH变化，保证硝化反应、好氧吸磷的最佳条件;缺氧池和厌氧池设置ORP监测仪，实时监测氧化还原电位，调整多点进水分配比例和回流污泥比，保证反硝化反应和厌氧释磷的最佳条件;
2)反应池出水水质：好氧池设置NH4+-N传感器，实时监测NH4+-N浓度，调整曝气量;脱硝滤池B1设置NO3--N传感器和智能出水闸门，实时监测出水NO3--N浓度，调整出水口位置;除磷滤池B2设置TP传感器和智能出水闸门，实时监测出水TP浓度，调整出水口位置。
本发明的有益效果是：
1)本发明的处理工艺中微生物、植物、填料在不同的位置具有不同的种类，在整体的污水处理过程中分别扮演着不同角色，有着不同的功能;
2)本发明各个构筑物间存在高度差，污水通过溢流而实现无动力运行;
3)本发明具有较强的抗冲击负荷能力，运行稳定的特点，不仅适用于水质水量较稳定的集中式污水处理(如城市生活污水)，同时也适用于水质水量波动较大的分散式污水处理(如农村生活污水);
4)本发明采用多种脱氮除磷作用相结合的处理方式，处理效果好，处理后出水可达到一级A标;
5)本发明采用多点进水，为生物脱氮除磷提供充足碳源，无需外加碳源;
6)本发明的强化OAAO将好氧池设置在倒置AAO工艺之前可减少混合液回流装置的设置，节约运行成本;
7)本发明采用跌水曝气、穿孔曝气和微孔曝气相结合，减少运行成本;
8)本发明采用活性污泥与生物膜多种耦合方式，生物脱氮和生物除磷系统相互独立，共同解决生物脱氮除磷中污泥泥龄的矛盾;
9)本发明的好氧池O1的进水方式和生物膜填料的特殊摆放形式能实现快速挂膜，为SND创造条件，同时可提高氧传质效率和氧利用率;
10)本发明的池顶人工湿地以植物为单元连带填料全部为可移动模块，可通过拆卸模块观察根系判断池内情况，并及时更换植物与填料，生物与生态处理相结合，美观经济;
11)本发明的脱硝和除磷滤池由活动隔板分隔为两部分，污水在池体内发生折流，先后经过两层滤床，处理效率高;
12)本发明的脱硝和除磷滤池中活动隔板可左右移动，通过改变左右两边填料内部孔隙解决滤池堵塞问题，无需进行反冲洗，节约运行成本，同时不会影响总体滤池的脱硝除磷效果;
13)本发明根据监测仪对反应池内部状态和出水水质的实时监测，调整系统运行状态，为生物脱氮除磷提供最佳反应条件，既节约运行成本，又能保证出水水质达标。
