公布日：2022.07.08
申请日：2022.04.11
分类号：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种一体化污水处理系统及工艺。针对现有技术中农村污水处理系统在出水端需设置二沉池或污泥池等沉淀装置，导致的单体构筑物多，占地面积难以减少的技术问题，本申请提供一种一体化污水处理系统，将出水口设置在序批式生物膜反应装置下部，距底部1/10～1/5处，并填充放置多个弹性填料，无需设置沉淀装置，单体构筑物少，一体化程度高，占地面积小。本申请还提供了一种一体化污水处理工艺，将生物膜法、序批式的处理方式与排水自过滤过相结合，处理过程中无需设定沉淀时间。
权利要求书
1.一种一体化污水处理系统，所述系统包括序批式生物膜反应装置，其特征在于：所述序批式生物膜反应装置设有出水口，所述出水口与所述序批式生物膜反应装置底部的距离为所述序批式生物膜反应装置高度的1/10-1/5；所述序批式生物膜反应装置中放置多个弹性填料，所述填料的填充体积为所述序批式生物膜反应装置容积的85-90％。
2.根据权利要求1所述的一种一体化污水处理系统，其特征在于：所述弹性填料为聚氨酯填料或改性高分子填料中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种一体化污水处理系统，其特征在于：当所述弹性填料为聚氨酯填料时，所述聚氨酯填料的尺寸为边长20-30mm的立方体；当所述填料为改性高分子填料时，所述改性高分子填料的尺寸为直径5-25mm，长度5-10mm的圆柱体。
4.根据权利要求1所述的一种一体化污水处理系统，其特征在于：所述系统还包括调蓄池和提升装置，所述调蓄池、提升装置和序批式生物膜反应装置顺序连接；所述提升装置的提升水量为所述序批式生物膜反应装置处理量的10-15倍。
5.根据权利要求1所述的一种一体化污水处理系统，其特征在于：还包括设置在所述序批式生物膜反应装置和所述调蓄池之间的回流管路。
6.根据权利要求1所述的一种一体化污水处理系统，其特征在于：还包括设置在所述序批式生物膜反应装置中的加药装置。
7.一种一体化污水处理工艺，使用权利要求1-6任一项所述的一体化污水处理系统，其特征在于：包括以下步骤：将储存在调蓄池的污水通过提升装置泵入序批式生物膜反应装置后进行缺氧反应的步骤，得缺氧处理后的污水；将所述缺氧处理后的污水进行好氧反应的步骤，得好氧处理后的污水；将所述好氧处理后的污水不经过沉淀处理，直接通过所述出水口排出的步骤。
8.根据权利要求7所述的一种一体化污水处理工艺，其特征在于：还包括将所述好氧处理后的污水取上清液回流至调蓄池的步骤。
9.根据权利要求7所述的一种一体化污水处理工艺，其特征在于：所述进水时间为15-30min；所述缺氧和好氧反应时间为3-5h；所述排水时间约为10-15min。10.根据权利要求7所述的一种一体化污水处理工艺，其特征在于：还包括在好氧处理步骤后加药的步骤。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有技术中农村污水处理系统在出水端需设置二沉池或污泥池等沉淀装置，导致单体构筑物多，占地面积难以减少的技术问题，本申请提供一种一体化污水处理系统，将出水口设置在序批式生物膜反应装置下部的同时，填充放置多个弹性填料，无需设置沉淀装置，单体构筑物少，一体化程度高，占地面积小。本申请还提供了一种一体化污水处理工艺，将生物膜法、序批式的处理方式与排水自过滤过相结合，处理过程中无需设定沉淀时间。
2、技术方案
为达到上述目的，提供的技术方案为：
本发明的一种一体化污水处理系统，所述系统包括序批式生物膜反应装置，所述序批式生物膜反应装置设有出水口，所述出水口与所述序批式生物膜反应装置底部的距离为所述序批式生物膜反应装置高度的1/10-1/5；
所述序批式生物膜反应装置中放置多个弹性填料，所述填料的填充体积为所述序批式生物膜反应装置容积的85-95％。
优选的，所述填料的填充体积为所述序批式生物膜反应装置体积的90-95％。
优选的，所述进水口设置在所述序批式生物膜反应装置底部，距离底部的距离为述序批式生物膜反应装置高度的1/10-1/5。
通过在一体化污水处理系统中放置弹性填料，大量的微生物附着在填料表面生长繁殖，利用填料粒径较小的特点以及生物膜的生物絮凝作用，对污水中的污染物进行拦截，保证生化系统中较高的微生物浓度，提高污染物处理负荷、加大处理通量、缩短水力时间。既可增加系统稳定性，降低污泥膨胀风险，提高抗冲击负荷能力；也可边排水边过滤，减少设备出水端沉淀装置及沉淀时间。
所述出水口设置在所述序批式生物膜反应装置下部，通过该方式可保证设备出水过程中，污泥随污水上升过程充分拦截在填料中，保证出水中悬浮物达标。
所述一体化污水处理系统无需设置二沉池或污泥池等沉淀装置，单体构筑物少，占地面积小。
进一步的，所述弹性填料为聚氨酯填料或改性高分子填料中的一种或几种。
序批式生物膜反应装置内设置弹性填料作为载体：
1.三维立体弹性填料，机械韧性高，耐填料之间的摩擦碰撞以及水力剪切作用，其磨损率低；
2.表面及内部粗糙，亲水性好，孔隙率超过95％，比表面积可达10000m2/m3；
3.在硝化反应系统中，载体可起到切割、阻挡气泡的作用，大大增加气泡在水体中的停留时间和气和液接触表面积，提高传质效率；
4.对微生物的截留能力强，排水过程中可以边出水边截留水中的悬浮物，出水效果好。
弹性填料的高孔隙率适用于微生物生长，污水流经填料并充分接触，利用填料上高浓度生物量的强降解能力对污水进行快速净化；此外利用填料粒径较小的特点以及生物膜的生物絮凝作用，生物膜对污水中的污染物进行拦截。通过两种作用相互结合的特点，处理系统在生化运行阶段可有效去除污水中的污染物。生化阶段处理完成后，直接打开排水阀门进行排水，排水过程中填料对水中生成的污染物及悬浮物进行拦截，实现边排水变过滤，故末端无需设置沉淀装置，运行过程中也无需专门设定沉淀时间。
进一步的，当所述弹性填料为聚氨酯填料时，所述聚氨酯填料的尺寸为边长20-30mm的立方体；当所述填料为改性高分子填料时，所述改性高分子填料的尺寸为直径5-25mm，长度5-10mm的圆柱体。
优选的，所述弹性聚氨酯填料为边长25mm的正方体。
优选的，所述高分子填料为直径25mm，长度10mm的圆柱体。
进一步的，所述系统还包括调蓄池和提升装置，所述调蓄池、提升装置和序批式生物膜反应装置顺序连接；所述提升装置的提升水量为所述序批式生物膜反应装置处理量的10-15倍。
优选的，提升装置主要由提升泵站及格栅组成，提升泵将污水提升至所述序批式生物膜反应装置中，格栅拦截污水中较大悬浮物，提升泵选择大方量高扬程水泵，实现快速进水。
优选的，当针对方量较小(200方以下)的序批式生物膜反应装置，调蓄池容积设置为20-24h进水量；当针对方量较大(200方及以上)的序批式生物膜反应装置，为避免调蓄池尺寸过大，调蓄池容积设置为12-15h进水量。如此设计，避免了连续小方量进水造成水泵堵塞，降低了后期停机维修频率，且大方量短时间进水较小方量连续进水能耗更低。系统稳定性提高，抗冲击负荷能力强，适于农村污水水量水质不稳定的使用场景。
进一步的，还包括设置在所述序批式生物膜反应装置和所述调蓄池之间的回流管路。
进一步的，还包括设置在所述序批式生物膜反应装置中的加药装置。
优选的，还包括设置在所述序批式生物膜反应装置中的反冲洗装置。
一种一体化污水处理工艺，使用所述的一体化污水处理系统，包括以下步骤：
将储存在调蓄池的污水通过提升装置泵入序批式生物膜反应装置后进行缺氧反应的步骤，得缺氧处理后的污水；
将所述缺氧处理后的污水进行好氧反应的步骤，得好氧处理后的污水；
将所述好氧处理后的污水不经过沉淀处理，直接通过所述出水口排出的步骤。
进一步的，还包括将所述好氧处理后的污水取上清液回流至调蓄池的步骤。
进一步的，所述进水时间为15-30min；所述缺氧和好氧反应时间为3-5h；所述排水时间约为10-15min。
进一步的，还包括在好氧处理步骤后加药的步骤。
3、有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种一体化污水处理系统，将出水口设置在所述序批式生物膜反应装置下部，出水口与底部的距离为序批式生物膜反应装置高度的1/10-1/5，序批式生物膜反应装置中放置多个弹性填料，填料的填充体积为所述序批式生物膜反应装置体积的85-95％。系统中通过投加填料作为生物载体，污水流经填料并充分接触，利用填料上高浓度生物量的强降解能力对污水进行快速净化；同时利用填料粒径较小的特点以及生物膜的生物絮凝作用，生物膜对污水中的污染物进行拦截，边排水边过滤，系统末端无需设置沉淀装置，设备整体造价低，能耗低，占地面积小，稳定性高，抗冲击负荷能力强。
(2)本发明的一种一体化污水处理工艺，可概括为：进水、缺氧反应、好氧反应和排水，与现有的农村污水处理工艺相比，处理过程中无需设定沉淀时间，处理后的水体边排放边过滤，出水排放完成即沉淀完成，排水结束后即可打开进水泵开启下一批次的处理。进水时间为15-30min；缺氧反应时间为3-5h；排水时间约为10-15min，即每批次处理时间约为4-6h，每日可处理4-6批次。
（发明人：张宁迁;金爽;张博涵;方国锋;王余;张令）
