申请日2021.09.22
公开日期2021.12.10
IPC分类C02F9/14
摘要
本发明公开了一种基于AO‑MBBR‑电感耦合滤池的污水处理系统及处理方法，处理系统包括缺氧池、好氧池、沉淀池、恒压直流电源和一级或多级电感耦合滤池；所述缺氧池的底部与好氧池的底部相互连通，所述好氧池的顶端侧壁与沉淀池连通，沉淀池的顶端侧壁与所述电感耦合滤池连通，在电感耦合滤池内布设有电极矩阵，所述恒压直流电源与电极矩阵电气连接，在电感耦合滤池的底部设有第二曝气支管道，在接近第二曝气支管道上方的电感耦合滤池内水平设置有穿孔挡板，电感耦合滤池与缺氧池和好氧池之间设置有相互连通的曝气主管。本发明将AO、MBBR与电感耦合滤池技术相结合对污水中的污染物处，能同时高效去除生活污水中氮、磷和有机物最终出水可达到标准排放。
权利要求
1.一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统，其特征在于：所述污水处理系统包括缺氧池(1)、好氧池(2)、沉淀池(3)、恒压直流电源(19)和一级或多级电感耦合滤池；所述缺氧池(1)的底部与好氧池(2)的底部相互连通，所述好氧池(2)的顶端侧壁与沉淀池(3)连通，所述沉淀池(3)的顶端侧壁与所述电感耦合滤池连通，在电感耦合滤池内布设有电极矩阵(18)，所述恒压直流电源(19)与电极矩阵电气连接，在电感耦合滤池的底部设有第二曝气支管道(13)，在接近第二曝气支管道(13)上方的电感耦合滤池内水平设置有穿孔挡板(14)，所述电感耦合滤池与缺氧池(1)和好氧池(2)之间设置有相互连通的曝气主管(15)。
2.根据权利要求1所述的一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统，其特征在于：在所述缺氧池(1)内的底部和好氧池(2)内的底部分别设置有第一曝气支管道(4)，在第一曝气支管道(4)的上均匀分布有微孔曝气盘片(40)，所述缺氧池(1)内和好氧池(2)内的第一曝气支管道(4)分别通过第一导气分支管(4a)与所述曝气主管(15)连通，在曝气主管(15)上设置有鼓风机(5)，在缺氧池(1)内与好氧池(2)内且位于第一曝气支管道(4)之上分别设置有分别设置有组合填料(7)和MBBR速分填料(9)，在第一导气分支管(4a)上设置有第一空气止回阀(4b)，所述好氧池(2)的顶端侧壁设置有过水孔(30)，在沉淀池(3)内设置有与过水孔(30)连通的L形输送管(31)，该L形输送管(31)的上端连接在过水孔(30)的出水一侧，所述L形输送管(31)的另一端向下延伸接近沉淀池(3)的底部上方，在过水孔(30)相对一侧的沉淀池(3)的顶端侧壁设置有三角堰出水口(12)，所述沉淀池(3)的顶端侧壁通过三角堰出水口(12)与所述电感耦合滤池的顶端侧壁连通。
3.根据权利要求2所述的一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统，其特征在于：所述电感耦合滤池包括由两级滤池组成的一级电感耦合滤池(10)和二级电感耦合滤池(11)，在远离一级电感耦合滤池(10)一侧的二级电感耦合滤池(11)的顶端侧壁设置有出水槽(12a)，所述沉淀池(3)的顶端侧壁通过三角堰出水口(12)与所述一级电感耦合滤池(10)的顶端侧壁连通，所述一级电感耦合滤池(10)的底部与二级电感耦合滤池(11)的底部相互连通，所述穿孔挡板(14)水平贯穿设置在一级电感耦合滤池(10)的底部上方与二级电感耦合滤池(11)上方，所述穿孔挡板(14)的一端连接在三角堰出水口(12)一侧的一级电感耦合滤池(10)侧壁上，所述穿孔挡板(14)的另一端连接在出水槽(12a)一侧的二级电感耦合滤池(11)侧壁上，所述第二曝气支管道(13)水平设置于穿孔挡板(14)下方的一级电感耦合滤池(10)的底部和二级电感耦合滤池(11)的底部，在靠近三角堰出水口(12)一侧设置有由一级电感耦合滤池(10)的顶端向下伸入至底端且与第二曝气支管道(13)连通的第二导气分支管(13a)与曝气主管(15)连通，在所述一级电感耦合滤池(10)内和二级电感耦合滤池(11)内分别布设所述电极矩阵(18)，在第二导气分支管(13a)上设置有第二空气止回阀(16)。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统，其特征在于：所述电极矩阵(18)由柱状电极间隔分布而成的电极阵列。
5.根据权利要求3所述的一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统，其特征在于：在所述一级电感耦合滤池(10)内和二级电感耦合滤池(11)内且位于三角堰出水口(12)的水平之下与穿孔挡板(14)的表面之间分别铺设有粒径为10mm-30mm的多孔除磷填料(8)。
6.根据权利要求5所述的一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统，其特征在于：在所述一级电感耦合滤池(10)内铺且在多孔除磷填料(8)上铺设有粒径为2mm-10mm的卵石(21)，在所述二级电感耦合滤池(11)内有且在多孔除磷填料(8)上铺设有粒径为0.8mm-1.5mm的石英砂(20)。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统，其特征在于：在接近所述沉淀池(3)的底部设置有排污口(17)和潜水污泥回流泵(6)，该潜水污泥回流泵(6)的输出端通过回流管(60)与所述缺氧池(1)的底部连通。
8.一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理方法，其特征在于：利用权利要求3至7任一权利要求所述一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统进行污水处理，包括如下步骤：将生活污水经过格栅处理后依次送入缺氧池(1)和好氧池(2)利用微生物进行处理；经微生物处理后的生活污水进入沉淀池(3)进行污泥沉淀，使水与泥分离，沉淀污泥回流至缺氧池(1)内进一步去除水体中的悬浮物；生活污水在沉淀池(3)内沉淀后形成的上清液经三角堰出水口(12)进入电感耦合滤池内，利用恒压直流电源(19)在电极矩阵(18)上进行微电解和第二曝气支管道(13)的曝气的作用下，使上清液在电感耦合滤内先由自上而下先经过卵石(21)、多孔除磷填料(8)对污染物进行吸附以及在电极矩阵(18)进行微电解作用下，先去除部分有机物、氮和磷，再由下至上再次经电极矩阵(18)进行微电解、多孔除磷填料(8)和石英砂(20)对污染物进行吸附，深度去除污水中的机物、氮和磷。
9.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于：将生活污水经过格栅处理送入缺氧池(1)和好氧池(2)利用微生物进行处理，包括以下步骤，生活污水经过格栅处理送入缺氧池(1)后，分别在缺氧池(1)内和好氧池(2)添加组合填料(7)、MBBR速分填料(9)，以及在缺氧池(1)内的MBBR速分填料(9)上固定反硝化菌，使生活污水在缺氧池(1)内进行短程厌氧反硝化反应；经厌氧反硝化反应的生活污水从缺氧池(1)的下端侧壁进入好氧池(2)，在好氧池(2)底部设置第一曝气支管道(4)，维持好氧池(2)内的MBBR填料(9)处于流化状态；使第一曝气支管道(4)产生的曝气流动与生活污水、组合填料(7)、MBBR速分填料(9)充分接触，在组合填料(7)和MBBR速分填料(9)的表面及其内部形成生物膜，从组合填料(7)的表面以及MBBR速分填料(9)的表面向内部逐步形成一个溶解氧梯度，并促使污染物在好氧池(2)中进行下氧化反应，在组合填料(7)的表面、MBBR速分填料(9)的表面及生物膜表面形成好氧区，其内部形成缺氧区或厌氧区，实现将生活污水中的污染物进行硝化反应。
10.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于：经微生物处理后的生活污水进入沉淀池(3)进行污泥沉淀，实现水体与污泥的分离，包括如下处理步骤，生活污水进在沉淀池(3)内经泥水分离，使沉淀池(3)内的上部分形成上清液污水，上清液污水通过三角堰出水口(12)沉积后自动流进入所述电感耦合滤池的一级电感耦合滤池(10)和二级电感耦合滤池(11)，沉淀池(3)内的泥水混合液一部分通过污泥回流泵(6)和回流管(60)回流至缺氧池(1)进行反硝化脱氮，一部分通过排污口(17)排出；上清液经三角堰出水口(12)进入一级电感耦合滤池(10)后，在一级电感耦合滤池(10)内自上而下先经过粒径较大的卵石(21)，再经过粒径较小的多孔除磷填料(8)，并在电极矩阵(18)的外加电场的作用下形成三维电解和经第二曝气支管道(13)的曝气的作用下，对上清液污水中的污染物进行吸附和去除上清液污水中的有机物、氮和磷污染物；经一级电感耦合滤池(10)处理后的上清液污水由底部进入二级电感耦合滤池(11)内，在二级电感耦合滤池(11)内上清液污水自下而上流动，先后经过多孔除磷填料(8)和石英砂(20)，并在电极矩阵(18)的外加电场的作用下形成三维电解，使清液污水中剩余污染物与多孔除磷填料(8)和石英砂(20)充分接触，对上清液污水中的污染物进行吸附和微电解，从而深度去除上清液污水中的有机物、氮和磷污染物。
说明书
一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统及处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统及处理方法。
背景技术
我国是一个农业大国，农村人口众多，根据我国农村居民的生活习惯，村镇污水排放具有污水量小、水质水量变化大、间歇性排放明显、污水成分相对简单等特点。但是由于村镇布局的不规划以及政府资金投入不到位等原因，我国农村地区的污水的处理缺乏相应的设施设备，导致大部分的生活污水都未经处理直接排放。随意排放的农村生活污水不仅对地下水造成污染，而且引起湖泊氮、磷富营养化，甚至导致黑臭水体的产生，对生态环境造成严重威胁，如采用现有的工艺进行治理，存在工艺复杂，占地面积大，成本高，管理维护复杂等问题。目前，分散式农村污水处理系统已得到大范围的推广及工程应用，分散式系统在处理农村污水时常用的工艺包括AO、A2O、MBR、MBBR等，运行及出水水质相对较稳定，一些经济相对发达的地区或特殊水功能区，其要求处理后的农村污水水质要求达到更高的要求，特别是氮和磷的控制提出了更高的要求，而分散式系统的常用工艺在进水高氮高磷时，受限于生物法的氮磷去除率，磷的去除率一般只能达到35％～60％，几乎很难达到更高的排放要求。为此，农村生活污水处理的根本目的是保护水环境，所针对的最主要的污染物是氮和磷及有机污染物。因此，如何设计一个简便的工艺与装置能够同时实现氮、磷和有机物的去除，满足排放要求，并能够长期稳定运行是当今环境保护领域中的一个突出问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统及处理方法，本发明基于现阶段农村生活污水处理污水量小、水质水量变化大、难以集中处理等难点，将AO、MBBR与电感耦合滤池技术相结合对污水中的污染物处，能有效去除生活污水中氮、磷和有机物并可达到标准排放。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供了一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理系统，所述污水处理系统包括缺氧池、好氧池、沉淀池、恒压直流电源和一级或多级电感耦合滤池；所述缺氧池的底部与好氧池的底部相互连通，所述好氧池的顶端侧壁与沉淀池连通，所述沉淀池的顶端侧壁与所述电感耦合滤池连通，在电感耦合滤池内布设有电极矩阵，所述恒压直流电源与电极矩阵电气连接，在电感耦合滤池的底部设有第二曝气支管道，在接近第二曝气支管道上方的电感耦合滤池内水平设置有穿孔挡板，所述电感耦合滤池与缺氧池和好氧池(2)之间设置有相互连通的曝气主管。
上述方案优选的，在所述缺氧池内的底部和好氧池内的底部分别设置有第一曝气支管道，在第一曝气支管道的上均匀分布有曝气盘片，所述缺氧池内和好氧池内的第一曝气支管道分别通过第一导气分支管与所述曝气主管连通，在曝气主管上设置有鼓风机，在缺氧池内与好氧池内且位于第一曝气支管道之上分别设置有分别设置有组合填料和MBBR速分填料，在第一导气分支管上设置有第一空气止回阀，所述好氧池的顶端侧壁设置有过水孔，在沉淀池内设置有与过水孔连通的L形输送管，该L形输送管的上端连接在过水孔的出水一侧，所述L形输送管的另一端向下延伸接近沉淀池的底部上方，在过水孔相对一侧的沉淀池的顶端侧壁设置有三角堰出水口，所述沉淀池的顶端侧壁通过三角堰出水口与所述电感耦合滤池的顶端侧壁连通。
上述方案优选的，所述电感耦合滤池包括由两级滤池组成的一级电感耦合滤池和二级电感耦合滤池，在远离一级电感耦合滤池一侧的二级电感耦合滤池的顶端侧壁设置有出水槽，所述沉淀池的顶端侧壁通过三角堰出水口与所述一级电感耦合滤池的顶端侧壁连通，所述一级电感耦合滤池的底部与二级电感耦合滤池的底部相互连通，所述穿孔挡板水平贯穿设置在一级电感耦合滤池的底部上方与二级电感耦合滤池上方，所述穿孔挡板的一端连接在三角堰出水口一侧的一级电感耦合滤池侧壁上，所述穿孔挡板的另一端连接在出水槽一侧的二级电感耦合滤池侧壁上，所述第二曝气支管道水平设置于穿孔挡板下方的一级电感耦合滤池的底部和二级电感耦合滤池的底部，在靠近三角堰出水口一侧设置有由一级电感耦合滤池的顶端向下伸入至底端且与第二曝气支管道连通的第二导气分支管与曝气主管连通，在所述一级电感耦合滤池内和二级电感耦合滤池内分别布设所述电极矩阵，在第二导气分支管上设置有第二空气止回阀。
上述方案优选的，所述电极矩阵由柱状电极间隔分布而成的电极阵列。
上述方案优选的，在所述一级电感耦合滤池内和二级电感耦合滤池内且位于三角堰出水口的水平之下与穿孔挡板的表面之间分别铺设有粒径为10mm-30mm的多孔除磷填料。
上述方案优选的，在所述一级电感耦合滤池内铺且在多孔除磷填料上铺设有粒径为2mm-10mm的卵石，在所述二级电感耦合滤池内有且在多孔除磷填料上铺设有粒径为0.8mm-1.5mm的石英砂。
上述方案优选的，在接近所述沉淀池的底部设置有排污口和潜水污泥回流泵，该潜水污泥回流泵的输出端通过回流管与所述缺氧池的底部连通。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种基于AO-MBBR-电感耦合滤池的污水处理方法，包括如下步骤：将生活污水经过格栅处理后依次送入缺氧池和好氧池利用微生物进行处理；经微生物处理后的生活污水进入沉淀池进行污泥沉淀，实现水体与污泥的分离，污泥回流至缺氧池内进一步去除水体中的悬浮物；生活污水在沉淀池内沉淀后形成的上清液经三角堰出水口进入电感耦合滤内，利用恒压直流电源在电极矩阵上施加电压进行微电解和第二曝气支管道的曝气的作用下，使上清液在电感耦合滤内先由自上而下先经过卵石、多孔除磷填料对污染物进行吸附以及在电极矩阵进行微电解作用下，先去除部分有机物、氮和磷，再由下至上再次经电极矩阵进行微电解、多孔除磷填料和石英砂对污染物进行吸附，进一步去除上清液污水中的机物、氮和磷。
上述方案进一步优选的，将生活污水经过格栅处理送入缺氧池和好氧池进行微生物处理，包括以下步骤，生活污水经过格栅处理送入缺氧池后，分别在缺氧池内和好氧池添加组合填料、MBBR速分填料，以及在缺氧池内的MBBR速分填料上固定反硝化菌，使生活污水在缺氧池内进行短程厌氧反硝化反应；经厌氧反硝化反应的生活污水从缺氧池的下端侧壁进入好氧池，在好氧池底部设置第一曝气支管道，维持好氧池内的MBBR速分填料处于流化状态；使第一曝气支管道产生的曝气流动与生活污水、组合填料、MBBR速分填料充分接触，在组合填料和MBBR速分填料的表面及其内部形成生物膜，从组合填料的表面以及MBBR速分填料的表面向内部逐步形成一个溶解氧梯度，并促使污染物在好氧池中进行下氧化反应，在组合填料的表面、MBBR速分填料的表面及生物膜表面形成好氧区，其内部形成缺氧区或厌氧区，实现将生活污水中的污染物进行硝化反应。
上述方案进一步优选的，经微生物处理后的生活污水进入沉淀池进行污泥沉淀，实现水体与污泥的分离，包括如下处理步骤，生活污水进在沉淀池内经泥水分离，使沉淀池内的上部分形成上清液污水，上清液污水通过三角堰出水口沉积后自动流进入所述电感耦合滤池的一级电感耦合滤池和二级电感耦合滤池，沉淀池内的泥水混合液一部分通过污泥回流泵和回流管回流至缺氧池进行反硝化脱氮，一部分通过排污口排出；上清液经三角堰出水口进入一级电感耦合滤池后，在一级电感耦合滤池内自上而下先经过粒径较大的卵石，再经过粒径较小的多孔除磷填料，并在电极矩阵的外加电场的作用下形成三维电解和经第二曝气支管道的曝气的作用下，对上清液污水中的污染物进行吸附和去除上清液污水中的有机物、氮和磷污染物；经一级电感耦合滤池处理后的上清液污水由底部进入二级电感耦合滤池内，在二级电感耦合滤池内上清液污水自下而上流动，先后经过多孔除磷填料和石英砂，并在电极矩阵的外加电场的作用下形成三维电解，使清液污水中剩余污染物与多孔除磷填料和石英砂充分接触，对上清液污水中的污染物进行吸附和微电解，从而深度去除上清液污水中的有机物、氮和磷污染物。
综上所述，由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
(1)、本发明的电极矩阵产生氧化还原作用使得出水的各项指标优于普通曝气生物滤池，在外加电源的作用下，耦合滤池内的电极上产生一些氧化性和还原性较强的物质，这些物质通过氧化还原作用去除水中的污染物质，通过直接氧化和间接氧化作用能更好的降解水中的污染物质，同时微电解产生的氧气和氢气对于微生物的细胞生长和活性均具有促进作用。
(2)、在缺氧池底部设有曝气管是为了防止填料被微生物附着过量而失去吸附效果，可间歇性开启曝气模式对缺氧池内的填料进行反冲洗，以维持填料的最佳吸附性能。
(3)、电感耦合滤池底部设置穿孔挡板，孔径为10-20mm，穿孔挡板下设置曝气支管道，由于在过滤过程中，污水中的悬浮物被滤料表面吸附并不断在滤料层中积累，滤层孔隙逐级被污物堵塞，曝气可以起到反冲洗作用，可以使滤池恢复工作性能，恢复滤料层的吸附性能。
(4)、本发明采用模块化设计，占地较小；运行稳定，运维管理简便、低能耗、运行费用低；系统能自动运行，不需专人管理；适用范围广，适用于水量较小、水质水量变化较大的较为分散的农村生活污水、旅游景区污水、景观水、湖泊水等水质的就地处理与回收利用，其工艺处理简便，满足排放要求的同时，能够长期稳定运行，有效的解决我国农村污水治理问题，具有良好的应用前景。
（发明人：李金城; 陆祖贤; 徐芝芬; 韦春满; 王华鹏; 王潇潇; 罗雪静; 钟溢健）
