公布日：2022.07.12
申请日：2022.06.15
分类号：C02F3/34(2006.01)I;C02F3/32(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明提供一种模块式污水处理系统，包括一个或多个单元模块，所述单元模块包括生物膜固载装置、设置在生物膜固载装置底部的曝气装置、以及设置在生物膜固载装置中的功能菌剂；其中，所述生物膜固载装置的四个侧面安装有镂空挡板，以使得污水围绕挡板形成环流。本发明通过耦合功能菌剂定向发酵、微生物固定化、气提环流反应器等多项技术，形成高效的生物膜法水质提升处理模块，再辅以高度集约化产品设计手段，将光伏曝气系统、水生植物景观单元集成于模块一体，实现微生物与植物协同作用下的污染物快速降解、底泥微生态修复、水域环境美化等多重功能。
权利要求书
1.一种模块式污水处理系统，其特征在于，包括一个或多个单元模块，所述单元模块包括生物膜固载装置、设置在生物膜固载装置底部的曝气装置、以及设置在生物膜固载装置中的功能菌剂；其中，所述生物膜固载装置的四个侧面分别安装有挡板，所述挡板上设置有镂空部，所述镂空部对称地布置在各个挡板上，每个镂空部的镂空面积占其所在挡板面积的20-40%，且镂空区域集中在生物膜固载装置的中间区域；所述曝气装置设置为双层；所述多个单元模块排布成环形阵列或方形阵列。
2.根据权利要求1所述的模块式污水处理系统，其特征在于，所述生物膜固载装置布置为多层结构。
3.根据权利要求1所述的模块式污水处理系统，其特征在于，若干个所述单元模块依次连接排布成环形阵列，所述环形阵列具有支撑每个单元模块的承载平台，所述承载平台下方安装有浮块，所述浮块彼此连接形成内环阵列，内环阵列中心部设置有设备箱。
4.根据权利要求1所述的模块式污水处理系统，其特征在于，若干个所述单元模块排布成方形阵列，所述方形阵列具有支撑每个单元模块的承载平台，所述承载平台下方安装有浮块。
5.根据权利要求1至4任一所述的模块式污水处理系统，其特征在于，所述曝气装置布置在所述单元模块的下框体内，第一层曝气装置呈单元模块投影中心对称型布置，第二层曝气装置呈平面铺满布置。
6.根据权利要求5所述的模块式污水处理系统，其特征在于，还包括新能源供气系统，所述新能源供气系统包括光伏发电系统和气泵。
7.根据权利要求5所述的模块式污水处理系统，其特征在于，还包括在生物膜固载装置上悬挂固体碳源。
8.根据权利要求1所述的模块式污水处理系统，其特征在于，所述生物膜固载装置中的填料使用聚酯纤维、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯中的一种或多种；所述填料经过改性处理，先将浓硫酸、高锰酸钾或氢氧化钠的浓液喷淋在其表面，再将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝铁中的一种或几种材料附着于所述填料上；所述填料制作成卷状，填料边缘打孔压花，经过Z形折叠后悬挂在生物膜固载装置中，且折叠的填料层与层间距不少于2mm；或者，所述填料制作成带状或绳式，以帘式结构悬挂在生物膜固载装置中。
9.权利要求1至8任一所述的模块式污水处理系统的污水处理方法，将污水通过进水管道引入污水处理池，进入到所述污水处理系统，其特征在于，根据不同应用场景组装单元模块，将单元模块排布成环形阵列或方形阵列；污水进入后在曝气装置和挡板的作用下翻越镂空区域可围绕挡板形成环流，与生物膜固载装置中的填料和功能菌剂充分接触；预先设计曝气装置的曝气管与挡板的高度及相对位置，通过设计不同的环流量及调整每个单元模块上的曝气管道阀门，分别控制每个单元模块下方的曝气量，将部分单元模块设置为强曝气区域，部分单元模块设置为弱曝气区域，使得整个污水处理池的混合方式在完全混合和推流式混合两种情况下切换；通过配置的新能源供气系统提供能源。10.权利要求1至8任一所述的模块式污水处理系统的应用，其特征在于，将所述模块式污水处理系统放置在生物净化池中，作为旁路处理的污水生化系统对引入污水进行处理；或者，将所述模块式污水处理系统置于池塘湖泊中，对水体进行原位治理。
发明内容
为此，本发明提供一种模块式污水处理系统、处理方法及其应用，解决现有技术中没有能够同时有效对农村污水快速处理和污染坑塘、河湖的水体修复的技术问题。
本发明提供的一个技术方案为一种模块式污水处理系统，包括一个或多个单元模块，所述单元模块包括生物膜固载装置、设置在生物膜固载装置底部的曝气装置、以及设置在生物膜固载装置中的功能菌剂；
其中，所述生物膜固载装置的四个侧面分别安装有挡板，所述挡板上设置有镂空部，以使得污水围绕挡板形成环流；所述镂空部对称地布置在各个挡板上，每个镂空部的镂空面积占其所在挡板面积的20-40%，且镂空区域集中在生物膜固载装置的中间区域。
优选的，所述生物膜固载装置布置为多层结构。
优选的，若干个所述单元模块依次连接排布成环形阵列，所述环形阵列具有支撑每个单元模块的承载平台，所述承载平台下方安装有浮块，所述浮块彼此连接形成内环阵列，内环阵列中心部设置有设备箱。
优选的，若干个所述单元模块排布成方形阵列，所述方形阵列具有支撑每个单元模块的承载平台，所述承载平台下方安装有浮块。
优选的，所述曝气装置设置为双层，布置在所述单元模块的下框体内，第一层曝气装置呈单元模块投影中心对称型布置，第二层曝气装置呈平面铺满布置。
优选的，还包括新能源供气系统，所述新能源供气系统包括光伏发电系统和气泵。
优选的，还包括在生物膜固载装置上悬挂固体碳源。
优选的，所述生物膜固载装置中的填料使用聚酯纤维、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯中的一种或多种；
所述填料经过改性处理，先将浓硫酸、高锰酸钾或氢氧化钠的浓液喷淋在其表面，再将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝铁中的一种或几种材料附着于所述填料上；
所述填料制作成卷状，填料边缘打孔压花，经过Z形折叠后悬挂在生物膜固载装置中，且折叠的填料层与层间距不少于2mm；或者，所述填料制作成带状或绳式，以帘式结构悬挂在生物膜固载装置中。
本发明提供的另一个技术方案为一种模块式污水处理系统的污水处理方法，将污水通过进水管道引入污水处理池，进入到所述污水处理系统，根据不同应用场景组装单元模块，将单元模块排布成环形阵列或方形阵列；污水进入后在曝气装置和挡板的作用下翻越镂空区域可围绕挡板形成环流，与生物膜固载装置中的填料和功能菌剂充分接触；预先设计曝气装置的曝气管与挡板的高度及相对位置，通过设计不同的环流量及调整每个单元模块上的曝气管道阀门，分别控制每个单元模块下方的曝气量，将部分单元模块设置为强曝气区域，部分单元模块设置为弱曝气区域，使得整个污水处理池的混合方式在完全混合和推流式混合两种情况下切换；通过配置的新能源供气系统提供能源。
本发明还提供一个技术方案为一种模块式污水处理系统的应用，将所述模块式污水处理系统放置在生物净化池中，作为旁路处理的污水生化系统对引入污水进行处理；或者，将所述模块式污水处理系统置于池塘湖泊中，对水体进行原位治理。
有益效果：
本发明提供的模块式污水处理系统，通过耦合功能菌剂定向发酵、微生物固定化、气提环流反应器等多项技术，形成高效的生物膜法水质提升处理模块，再辅以高度集约化产品设计手段，将光伏曝气系统、水生植物景观单元集成于模块一体，实现微生物与植物协同作用下的污染物快速降解、底泥微生态修复、水域环境美化等多重功能。在农村污水处理应用中，具有处理效果好，抗冲击能力强，适合分散、小水量处理，运行成本低，管理方便等优点，在污染坑塘河湖水体修复应用中，具有模块灵活拼装、运行成本低、水质提升同步景观美化等优势。
针对农村污水和污染封闭水域的典型污染物主要是COD、氨氮、总磷的现状，本发明以城镇生活污水处理厂根据生物膜固载装置采用了新型填料，填料上附着生长着大量的功能菌群，可实现对污水中氨氮、总磷和有机物等污染物的高效快速去除。填料生物相容性好，生物膜附着量大且不易脱落，在水量小、污染程度低的水质条件下也能稳定运行。同时模块采取了标准化、小型化的设计思路，可根据水量规模灵活调整单元模块的使用数量。单元模块配合新能源供气系统和浮岛，可组成低碳型的生态浮岛，直接投放于湖泊河流中对水体进行原位治理，也可放置于生化反应池中作为旁路治理的生物净化池使用。新能源供气系统可对水体进行补氧，无需接电，极大节省运营成本。浮岛安装在单元模块顶部，提供浮力，栽种的植物也起到净化水质和美化环境的作用。本发明提供的模块式污水处理系统，可用于低污染水体的快速生化处理，农村灰水出水水质达到一级A排放标准，污染坑塘、小河沟、湖泊等水体处理水质达到地表Ⅲ标准。
（发明人：李赟;彭嘉锐;陈福明;刘淑杰）
