申请日2019.07.11
公开(公告)日2019.09.10
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明公开了一种农村生活污水处理的填料耦合反硝化设备及方法，包括依次连通的曝气池、铁碳生物反硝化池和沉淀池，曝气池与污水进水管道连通，曝气池和铁碳生物反硝化池内分别设有挂膜裕隆填料和铁碳填料，在曝气池与铁碳生物反硝化池连通处设有导流板;进气总管分别连通曝气池和铁碳生物反硝化池并伸入至挂膜裕隆填料和铁碳填料底部;曝气池和铁碳生物反硝化池上部设有排气孔;沉淀池侧壁设有出水管和排泥管;通过在曝气池和铁碳生物反硝化池内将生物菌剂采取裕隆填料挂膜和铁碳填料挂膜的方式进行吸附，去除污水中的颗粒磷、SS和重金属离子污染物。本发明氮磷去除效果好，避免了污水处理过程中低C/N比对生物反硝化的影响。
权利要求书
1.一种农村生活污水处理的填料耦合反硝化设备，其特征在于，包括依次连通的曝气池(1)、铁碳生物反硝化池(2)和沉淀池(3)，所述曝气池(1)与进水管(4)连通，曝气池(1)和铁碳生物反硝化池(2)内分别设有挂膜裕隆填料(10)和铁碳填料(13)，在曝气池(1)与铁碳生物反硝化池(2)连通处进一步设有导流板(15);进气总管(7)分别连通曝气池(1)和铁碳生物反硝化池(2)并伸入至挂膜裕隆填料(10)和铁碳填料(13)底部;曝气池(1)和铁碳生物反硝化池(2)上部设有排气孔;
所述沉淀池(3)侧壁设有出水管(5)和排泥管(6);
通过在曝气池(1)和铁碳生物反硝化池(2)内将生物菌剂采取裕隆填料(10)挂膜和铁碳填料(13)挂膜的方式进行吸附，去除污水中的颗粒磷、SS和重金属离子污染物。
2.根据权利要求1所述一种农村生活污水处理的填料耦合反硝化设备，其特征在于，所述曝气池(1)与铁碳生物反硝化池(2)之间设有第一隔板(20)，所述第一隔板(20)上方设有开口(16)，开口处设有两面嵌入隔板的三面塑料的导流板(15);所述导流板(15)下端穿过挂膜裕隆填料(10)的第一滤板(25)，交叉处与滤板紧密贴合，滤板下设支撑(14)。
3.根据权利要求2所述一种农村生活污水处理的填料耦合反硝化设备，其特征在于，所述曝气池(1)和铁碳生物反硝化池(2)内的挂膜裕隆填料(10)和铁碳填料(13)分别通过第一、第二承托层(11、12)支撑，第一、第二承托层下方分别设有第一、第二滤板(25、26)。
4.根据权利要求1所述一种农村生活污水处理的填料耦合反硝化设备，其特征在于，伸入至挂膜裕隆填料(10)和铁碳填料(13)底部的进气总管(7)连通微孔曝气管(24)分别沿曝气池(1)和铁碳生物反硝化池(2)池底水平设置，进气总管(7)外接气体反冲洗装置。
5.根据权利要求4所述一种农村生活污水处理的填料耦合反硝化设备，其特征在于，所述进气总管(7)伸入至挂膜裕隆填料(10)的管道上设有第一阀门(18)，进气总管(7)连通铁碳生物反硝化池(2)的铁碳填料(13)的管道上设有第二阀门(19)。
6.根据权利要求3所述一种农村生活污水处理的填料耦合反硝化设备，其特征在于，在铁碳生物反硝化池(2)池底进一步连通有一反冲洗进水管(8)和反冲洗出水管(9);所述反冲洗进水管(8)低于填料层0.2-0.5m;所述反冲洗出水管(9)高出填料层0.5-1.0m。
7.根据权利要求3所述一种农村生活污水处理的填料耦合反硝化设备，其特征在于，所述铁碳生物反硝化池(2)与沉淀池(3)之间设有第二隔板(21)，所述第二隔板(21)下方设有开口(17)，开口(17)处与铁碳生物反硝化池(2)池底连通。
8.一种利用权利要求1-7所述的填料耦合反硝化设备进行农村生活污水的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将污水通入曝气池(1)进行曝气处理，将第一生物菌剂采取裕隆填料(10)挂膜的方式置于第一承托层(11)之上;
2)穿过第一滤板(25)的污水通过三面塑料的导流板(15)导流，由下端流入，经过第一隔板(20)上方的第一开口(16)进入铁碳生物反硝化池(2);
3)铁碳生物反硝化池(2)内，将第二生物菌剂采取铁碳填料(13)挂膜的方式置于第二承托层(12)之上，经曝气池(1)处理的污水与铁碳填料(13)充分接触后经由第二隔板(21)下方开口(17)进入沉淀池(3);
4)经铁碳生物反硝化池(2)处理的污水进入沉淀池(3)后进行沉降，出水从沉淀池(3)上方出水管(5)排出。
9.根据权利要求8所述农村生活污水的处理方法，其特征在于，设备长时间运行后，需对铁碳生物反硝化池(2)进行反冲洗;反冲洗气洗时，关闭第一阀门(18)，打开第二阀门(19);反冲洗汽水混合洗时，关闭第一阀门(18)，打开第二阀门(19)，打开反冲洗进水管阀门;反冲洗水洗时，关闭第一、第二阀门(18、19)，打开反冲洗进水管阀门。
10.根据权利要求8所述农村生活污水的处理方法，其特征在于，按照体积比(2～3)：1向污水中投放第一生物菌剂培养液进行富集驯化得到第一生物菌剂用于裕隆填料(10)挂膜：
第一生物菌剂培养液包括以下质量份数的原料：
CH3COONa0.5-1.0份;NH4Cl0.02-0.05份;NaNO30.05-0.10份;KH2PO40.02-0.05份;CaCl20.01-0.03份;MgSO4·7H2O0.01-0.03份;微量元素溶液2份，蒸馏水1000份;
按照体积比(2～3)：1向污水中投放第二生物菌剂培养液进行富集驯化得到第二生物菌剂用于铁碳填料(13)挂膜：
所述第二生物菌剂培养液包括以下质量份数的原料：
CH3COONa0.1-0.3份;NH4Cl0.2-0.5份;NaNO30.05-0.10份;KH2PO40.20-0.30份;CaCl20.8-1.0份;NaHCO3：1.5-2.0份;FeSO4·7H2O0.05-0.10份;微量元素溶液5份，蒸馏水1000份;
所述微量元素溶液为：以质量浓度计，0.03-0.05g/L CaCl2、0.4-0.6g/L EDTA、0.05-0.10g/L ZnSO4、0.2-0.3g/L MnCl2·4H2O、0.1-0.3g/L FeSO4·7H2O、0.20-0.30g/LCuSO4·5H2O、0.20-0.30g/L CoCl2·6H2O、0.15-0.25g/L NiCl2·6H2O的水溶液。
说明书
一种农村生活污水处理的填料耦合反硝化设备及方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种针对农村污水处理的填料耦合反硝化设备及污水处理方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对生活污水处理要求达到70%以上。由于农村地区人口居住分散，大部分没有排水管网，污水集中收集处理难度较大，如果集中收集处理，管网投资部分往往较大，且容易造成重复建设。我国目前农村污水处理工程应用最广泛的工艺是：传统二级处理工艺A2/O法和MBR法，新技术的应用比例还比较低。
传统技术虽然运行成熟，但缺点也很明显。A2/O法出水能够达到一级B标准，但达到一级A标准较难。另外，A2/O法需连接湿地滤池，氮磷去除效果差，成本高;需要设置回流系统，部分沉淀污泥需回流排入缺氧池;需额外添加药剂;水质水量变化较大时，工艺运行管理技术较复杂。MBR法同样需要设置回流系统，MBR反应器底部污泥需回流排入缺氧池。另外，MBR法曝气量大、压力损失大、成本高;对堵塞敏感，增加人力消耗;膜寿命短，换模成本高;对水质变化适应性差。两种传统技术因运行复杂或管理不善都会导致农村污水处理陷入困境。
发明内容
针对于农村污水集中处理普遍存在的问题，本发明的目的在于提供一种农村生活污水处理的铁碳填料耦合反硝化设备及方法。利用曝气池进行曝气处理，在裕隆生物填料的作用下去除污水中的COD，同时将氨氮转化为硝氮。利用铁碳微电解的产物Fe2+、H2作为生物反硝化的电子供体，去除来自曝气池的硝酸盐。同时，利用生物反硝化过程产生碱度的原理，在不用外加碱度的情况下，使氧化的Fe3+生成絮凝性极强的Fe(OH)3胶体，在沉淀池中达到去除水体中的TP、悬浮物及重金属离子等污染物的效果。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
一种农村生活污水处理的铁碳填料耦合反硝化设备，包括依次连通的曝气池、铁碳生物反硝化池和沉淀池，所述曝气池与污水进水管道连通，曝气池和铁碳生物反硝化池内分别设有挂膜裕隆填料和铁碳填料，在曝气池与铁碳生物反硝化池连通处进一步设有导流板;进气总管分别连通曝气池和铁碳生物反硝化池并伸入至挂膜裕隆填料和铁碳填料底部;曝气池和铁碳生物反硝化池上部设有排气孔;
所述沉淀池侧壁设有出水管和排泥管;
通过在曝气池和铁碳生物反硝化池内将生物菌剂采取裕隆填料挂膜和铁碳填料挂膜的方式进行吸附，去除污水中的颗粒磷、SS和重金属离子污染物。
进一步，所述曝气池与铁碳生物反硝化池之间设有第一隔板，所述第一隔板上方设有开口，开口处设有两面嵌入隔板的三面塑料的导流板;所述导流板下端穿过挂膜裕隆填料的第一滤板，交叉处与滤板紧密贴合，滤板下设支撑。
进一步，所述曝气池和铁碳生物反硝化池内的挂膜裕隆填料和铁碳填料分别通过第一、第二承托层支撑，第一、第二承托层下方分别设有第一、第二滤板。
进一步，伸入至挂膜裕隆填料和铁碳填料底部的进气总管连通微孔曝气管分别沿曝气池和铁碳生物反硝化池池底水平设置，进气总管外接气体反冲洗装置。
进一步，所述进气总管伸入至挂膜裕隆填料的管道上设有第一阀门，进气总管连通铁碳生物反硝化池的铁碳填料的管道上设有第二阀门。
进一步，在铁碳生物反硝化池池底进一步连通有一反冲洗进水管和反冲洗出水管;所述反冲洗进水管低于填料层0.2-0.5m;所述反冲洗出水管高出填料层0.5-1.0m。
进一步，所述铁碳生物反硝化池与沉淀池之间设有第二隔板，所述第二隔板下方设有开口，开口处与铁碳生物反硝化池池底连通。
本发明进而给出了一种利用铁碳填料耦合反硝化设备进行农村生活污水的处理方法，包括如下步骤：
1)将污水通入曝气池进行曝气处理，将第一生物菌剂采取裕隆填料挂膜的方式置于第一承托层之上;
2)穿过第一滤板的污水通过三面塑料的导流板导流，经过第一隔板上方的开口进入铁碳生物反硝化池;
3)铁碳生物反硝化池内，将第二生物菌剂采取铁碳填料挂膜的方式置于第二承托层之上，经曝气池处理的污水与铁碳填料充分接触后经由第二隔板下方开口进入沉淀池;
4)经铁碳生物反硝化池处理的污水进入沉淀池后进行沉降，出水从沉淀池上方出水管排出。
进一步，设备长时间运行后，需对铁碳生物反硝化池进行反冲洗;反冲洗气洗时，关闭第一阀门，打开第二阀门;反冲洗汽水混合洗时，关闭第一阀门，打开第二阀门，打开反冲洗进水管阀门;反冲洗水洗时，关闭第一、第二阀门，打开反冲洗进水管阀门。
进一步，按照体积比(2～3)：1向待治理污水中投放第一生物菌剂培养液进行富集驯化得到第一生物菌剂用于裕隆填料挂膜：
所述第一生物菌剂培养液包括以下质量份数的原料：
CH3COONa0.5-1.0份;NH4Cl0.02-0.05份;NaNO30.05-0.10份;KH2PO40.02-0.05份;CaCl20.01-0.03份;MgSO4·7H2O0.01-0.03份;微量元素溶液2份，蒸馏水1000份;
按照体积比(2～3)：1向待治理污水中投放第二生物菌剂培养液进行富集驯化得到第二生物菌剂用于铁碳填料挂膜：
所述第二生物菌剂培养液包括以下质量份数的原料：
CH3COONa0.1-0.3份;NH4Cl0.2-0.5份;NaNO30.05-0.10份;KH2PO40.20-0.30份;CaCl20.8-1.0份;NaHCO3：1.5-2.0份;FeSO4·7H2O0.05-0.10份;微量元素溶液5份，蒸馏水1000份;
所述微量元素溶液为：以质量浓度计，0.03-0.05g/L CaCl2、0.4-0.6g/L EDTA、0.05-0.10g/L ZnSO4、0.2-0.3g/L MnCl2·4H2O、0.1-0.3g/L FeSO4·7H2O、0.20-0.30g/LCuSO4·5H2O、0.20-0.30g/L CoCl2·6H2O、0.15-0.25g/L NiCl2·6H2O的水溶液。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
本发明针对农村污水集中处理普遍存在管网投资大、收集处理率低、维护管理难等痛点，以分户处理模式为解决方案，具有即接即用、安装快捷方便、处理效果好、对水质变化适应性强、无需设置回流系统、占地面积小、无需加药、污泥量极少、运行维护简单、成本运行费用低廉等优点。其出水稳定，可直接排放或回用于冲厕、绿化、景观。
(1)本设备相比A2/O工艺一体化设备，氮磷去除效果更好、无需外接湿地滤池、无需设置回流系统、无需额外投药，运行成本费用更低廉。
(2)本设备相比MBR工艺一体化设备，不存在膜丝容易堵塞、膜丝更换成本高、人力消耗大等缺点，在保证出水效果的同时更加节省运行和投资费用。
(3)传统的微电解填料往往存在铁碳分离、易钝化板结、与污水接触面小等问题。本发明采用的新型铁碳填料，相比传统的微电解填料，具有表面孔隙率高、孔隙分布均匀、比表面积大、不会聚结成块、强度高的优点。另外其中的Fe3O4具有富集Fe2+的功能，有利于促进反应的进行。
(4)脱氮除磷过程与有机物去除部分在不同区域进行，在更换新型铁碳填料时不用更换裕隆填料，操作简便，运行费用降低;生物反硝化过程为Fe(OH)3胶体的形成提供了充足的碱度，无需外加碱度，成本降低。
(5)铁碳微电解过程不仅能够降解污水中的有机物，还能提供微生物反硝化所需的电子供体Fe2+、H2，解决了污水中有机碳源不足前提下硝氮去除效果差的问题，避免了低C/N比对生物反硝化的影响。
(6)铁碳生物反硝化池中由于不需额外添加有机物，不存在因有机物残留导致的二次污染问题，且降低了成本费用。自养菌生长速率比较缓慢，污泥产量少，也降低了出水中的含有微生物的风险。
(7)设备合理的推流形式，改良了铁碳填料运行较长时间易板结的缺陷，生物反硝化提供的碱度也解决了铁碳微电解处理出水含有Fe2+、Fe3+，以及出水“反色”的问题。
