公布日:2024.05.14
申请日:2024.03.11
分类号:C02F3/30(2023.01)I;C02F3/32(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I
摘要
本发明提供了一种生态污水处理系统及其运行方法,包括初沉池、AAO反应器和二沉池,AAO反应器沿水流方向依次包括厌氧区、缺氧区和好氧区,初沉池与厌氧区水路连通,好氧区与二沉池水路连通,AAO反应器的缺氧区底部和AAO反应器的好氧区底部管路连通有泥水回流泵,二沉池底部和AAO反应器的厌氧区底部管路连通有污泥回流泵,AAO反应器上方设置有植物浮岛,AAO反应器的好氧区设置有填料层,并进行污泥生物挂膜。本发明的生态污水处理系统具有总水力停留时间短、污泥产量低、占地少、节能降耗、景观生态性好,出水水质指标能稳定达到一级A排放标准;是一种符合未来污水处理发展方向,具有较大工程应用前景的新型污水处理系统。
权利要求书
1.一种生态污水处理系统,其特征在于,所述生态污水处理系统包括初沉池、AAO反应器和二沉池,所述AAO反应器沿水流方向依次包括厌氧区、缺氧区和好氧区,所述初沉池与所述AAO反应器的厌氧区水路连通,所述AAO反应器的好氧区与所述二沉池水路连通,所述AAO反应器的缺氧区底部和AAO反应器的好氧区底部管路连通有泥水回流泵,所述泥水回流泵的流向为从AAO反应器的好氧区流向AAO反应器的缺氧区,所述二沉池底部和AAO反应器的厌氧区底部管路连通有污泥回流泵,所述污泥回流泵的流向为从二沉池流向AAO反应器的厌氧区,所述AAO反应器的厌氧区和缺氧区底部均设置有潜水搅拌机,所述AAO反应器的好氧区还设置有填料层,所述填料层纵向设置使得流出缺氧区流入好氧区的水均通过填料层;所述填料层进行污泥生物挂膜,所述AAO反应器的好氧区底部设置有曝气组件,所述AAO反应器的厌氧区、缺氧区和好氧区均设置有植物浮岛,所述植物浮岛悬挂于AAO反应器的厌氧区、缺氧区和好氧区顶面且AAO反应器内处理污水时植物浮岛底部接触水面。
2.根据权利要求1所述生态污水处理系统,其特征在于,所述生态污水处理系统还设置有储泥池,所述二沉池内设置有吸泥机,所述二沉池底部设置有污泥漏斗,所述污泥漏斗的锥面与水平面的夹角为30~45°,所述污泥漏斗的排泥口分别与储泥池和污泥回流泵连通。
3.根据权利要求1所述生态污水处理系统,其特征在于,所述AAO反应器的好氧区设置为3~5依次连通的区格,每个区格内均相同设置曝气组件、填料层和植物浮岛,所填料层纵向设置使得污水依次穿过填料层从上一个区格流入紧邻的下一个区格。
4.根据权利要求1所述生态污水处理系统,其特征在于,所述曝气组件包括气路连通的鼓风机、气体流量计、空气阀和曝气头,所述曝气头设置在所述AAO反应器的底部。
5.根据权利要求1所述生态污水处理系统,其特征在于,所述植物浮岛包括支撑主体、植物固定填料和挺水植物,所述固定填料填充支撑主体,所述挺水植物的根部植入所述植物固定填料,所述植物浮岛在所述AAO反应器的厌氧区顶部的种植面积占AAO反应器的厌氧区顶部面积的20%~50%,所述植物浮岛在所述AAO反应器的缺氧区顶部的种植面积占AAO反应器的缺氧区顶部面积的20%~50%,所述植物浮岛在所述AAO反应器的好氧区顶部的种植面积占AAO反应器的好氧区顶部面积的50%~80%,在所述AAO反应器的好氧区填料层和植物浮岛在空间上进行错位布置且通过丝网空间分隔。
6.根据权利要求1所述生态污水处理系统,其特征在于,所述AAO反应器的厌氧区、缺氧区和好氧区的体积比为1:(1.8~2.2):(4.5~5.5);所述AAO反应器的好氧区设置有移动式填料层或固定式填料层,所述填料层在所述AAO反应器的好氧区的体积填充率为20%~50%。
7.根据权利要求1所述生态污水处理系统,其特征在于,所述初沉池和所述AAO反应器之间的水路管路上设置有污水提升泵和必要的阀门。
8.如权利要求1~7任一所述生态污水处理系统的运行方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将活性污泥和生活废水混合调节MLSS为800~1200mg/L;将混合后的泥水输入AAO反应器;控制AAO反应器的厌氧区和缺氧区的DO小于0.2mg/L,控制AAO反应器的好氧区DO为2~3mg/L,开启厌氧区和缺氧区的搅拌和好氧区的曝气进行周期反应10~14小时;周期反应后,停止搅拌和曝气,沉降20~40min,排出55%~70%的上清液,更换新的生活废水输入AAO反应器进行下一周期的反应;反应期间控制AAO反应器内温度为24.5~25.5℃,pH为6.5~8.0,每个反应周期均需检测活性污泥的相关指标至MLSS增加至4200mg/L~4800mg/L,SV30均值增加到30-40时,AAO反应器启动成功;(2)步骤(1)的AAO反应器启动成功后在AAO反应器的好氧池中设置填料层后,同时控制AAO反应器的厌氧区的溶解氧小于0.2mg/L,AAO反应器的缺氧区的溶解氧为0.2~0.5mg/L,控制AAO反应器的厌氧区的溶解氧为2.0~4.0mg/L;AAO反应器的厌氧区、缺氧区、好氧区的水力停留时间控制为2~3小时,输入废水进行反应,同时控制污泥回流比,当AAO反应器对污水CODcr和氨氮的去除率稳定在70%以上,AAO反应器好氧区的生物膜挂膜启动成功;(3)步骤(2)的AAO反应器好氧区的生物膜挂膜启动成功后,设置生物浮岛,生态污水处理系统启动成功;(4)步骤(3)生态污水处理系统启动成功后,输入待处理废水运行处理废水,运行参数包括:AAO反应器厌氧区的水力停留时间为1~2小时,AAO反应器缺氧区的水力停留时间为2~4小时,AAO反应器好氧区的水力停留时间为4~8小时,泥水混合回流比为180%~200%,污泥回流比为80%~120%,AAO反应器的厌氧区溶解氧为0.05~0.1mg/L,AAO反应器的缺氧区溶解氧为0.2~0.3mg/L,AAO反应器的好氧区溶解氧为3.5~4mg/L。
9.如权利要求8所述生态污水处理系统的运行方法,其特征在于,步骤(2)中,控制污泥回流比的方式为:初始污泥回流比为145%~155%,填料表面开始形成生物膜后污泥回流比调节为125%~135%,填料表面的生物膜厚度增加后污泥回流比调节为95%~105%。
10.如权利要求8所述生态污水处理系统的运行方法,其特征在于,步骤(4)中,AAO反应器好氧区设置四个区格,AAO反应器好氧区的总曝气量为3.0~5.0L/min,AAO反应器好氧区的四个区格的溶解氧沿水流方向,依次分别控制为3.5~4.5mg/L,2.5~3.5mg/L,1.5~2.5mg/L及0.5~1.5mg/L。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种生态污水处理系统及运行方法。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种生态污水处理系统,所述生态污水处理系统包括初沉池、AAO反应器和二沉池,所述AAO反应器沿水流方向依次包括厌氧区、缺氧区和好氧区,所述初沉池与所述AAO反应器的厌氧区水路连通,所述AAO反应器的好氧区与所述二沉池水路连通,所述AAO反应器的缺氧区底部和AAO反应器的好氧区底部管路连通有泥水回流泵,所述泥水回流泵的流向为从AAO反应器的好氧区流向AAO反应器的缺氧区,所述二沉池底部和AAO反应器的厌氧区底部管路连通有污泥回流泵,所述污泥回流泵的流向为从二沉池流向AAO反应器的厌氧区,所述AAO反应器的厌氧区和缺氧区底部均设置有潜水搅拌机,所述AAO反应器的好氧区还设置有填料层,所述填料层纵向设置使得流出缺氧区流入好氧区的水均通过填料层;所述填料层进行污泥生物挂膜,所述AAO反应器的好氧区底部设置有曝气组件,所述AAO反应器的厌氧区、缺氧区和好氧区均设置有植物浮岛,所述植物浮岛悬挂于AAO反应器的厌氧区、缺氧区和好氧区顶面且AAO反应器内处理污水时植物浮岛底部接触水面。
上述生态污水处理系统将AAO反应器、好氧生物膜反应池、人工湿地巧妙结合,充分发挥了三种工艺的优点,完美地实现了优势互补,弥补了单一工艺所存在的不足,同时产生协同增效的效果,丰富了系统的生物量,提高了处理负荷,缩短了水力停留时间,减少了占地面积,并提高了处理效能和景观观赏性,是一种技术新颖、经济高效、工程应用前景广阔的污水处理系统,具有总水力停留时间短、污泥产量低、占地少、节能降耗、景观生态性好,出水水质指标能稳定达到一级A排放标准;而且可结合园林景观设计进行植物选型,构建成“花园式”污水处理厂,是一种符合未来污水处理发展方向,具有较大工程应用前景的新型污水处理系统。
上述生态污水处理系统在AAO反应器的厌氧区设有污泥回流管和搅拌装置,污泥回流比30%~100%,污泥浓度4000~8000mg/L,通过搅拌装置将二沉池的回流污泥和进水充分混合;完成聚磷菌合成内碳源PHA,同时释放磷过程。
上述生态污水处理系统在AAO反应器的好氧区和缺氧区之间设置有泥水回流泵和污水回流管和搅拌装置,硝化液回流比100%~200%。
上述生态污水处理系统二沉池可以将活性污泥和脱落的生物膜经沉淀区分离后从底部排泥口排出,上清液经溢流口进入出水水箱或根据需要进入后续深度处理单元。沉淀池底部部分污泥经回流泵进入AAO反应器的厌氧区,其余部分直接排放进入后续的污泥处理单元。
优选地,所述生态污水处理系统还设置有储泥池,所述二沉池内设置有吸泥机,所述二沉池底部设置有污泥漏斗,所述污泥漏斗的锥面与水平面的夹角为30~45°,所述污泥漏斗的排泥口分别与储泥池和污泥回流泵连通。
优选地,所述AAO反应器的好氧区设置为3~5依次连通的区格,每个区格内均相同设置曝气组件、填料层和植物浮岛,所填料层纵向设置使得污水依次穿过填料层从上一个区格流入紧邻的下一个区格。
上述生态污水处理系统在AAO反应器的顶部配置人工湿地,植物主要由挺水植物构成,采用植物浮岛4(如不锈钢挂篮)固定;植物浮岛4固定于反应器顶板,植物的根部采用填料(如陶粒)固定并浸于污水中。在植物浮岛底部,30~50cm处,采用钢丝网将浮岛与生物填料进行空间分割,以免植物根系与填料缠绕及填料影响流态。
优选地,所述曝气组件包括气路连通的鼓风机、气体流量计、空气阀和曝气头,所述曝气头设置在所述AAO反应器的底部。
上述生态污水处理系统在AAO反应器的好氧区设置曝气组件,可为好氧硝化作用提供氧气,并吹脱反硝化过程产生的N2,便于后续的泥水分离。
优选地,所述植物浮岛包括支撑主体、植物固定填料和挺水植物,所述固定填料填充支撑主体,所述挺水植物的根部植入所述植物固定填料,所述植物浮岛在所述AAO反应器的厌氧区顶部的种植面积占AAO反应器的厌氧区顶部面积的20%~50%,所述植物浮岛在所述AAO反应器的缺氧区顶部的种植面积占AAO反应器的缺氧区顶部面积的20%~50%,所述植物浮岛在所述AAO反应器的好氧区顶部的种植面积占AAO反应器的好氧区顶部面积的50%~80%,在所述AAO反应器的好氧区填料层和植物浮岛在空间上进行错位布置且通过丝网空间分隔。
上述生态污水处理系统在AAO反应器顶部种植挺水植物,并通过不锈钢网状挂篮和轻质陶粒填料进行固定形成植物浮岛,植物浮岛底部30~50cm处,采用钢丝网将浮岛与固定或悬浮式填料进行空间分割,以免植物根系与填料缠绕及填料影响流态,挺水植物被以美人蕉、香蒲、菖蒲、风车草、再力花等挺水植物为主。
优选地,所述AAO反应器的厌氧区、缺氧区和好氧区的体积比为1:(1.8~2.2):(4.5~5.5);所述AAO反应器的好氧区设置有移动式填料层或固定式填料层,所述填料层在所述AAO反应器的好氧区的体积填充率为20%~50%。
优选地,所述初沉池和所述AAO反应器之间的水路管路上设置有污水提升泵和必要的阀门。
本发明还提供上述任一所述生态污水处理系统的运行方法,包括以下步骤:
(1)将活性污泥和生活废水混合调节MLSS为800~1200mg/L;将混合后的泥水输入AAO反应器;控制AAO反应器的厌氧区和缺氧区的DO小于0.2mg/L,控制AAO反应器的好氧区DO为2~3mg/L,开启厌氧区和缺氧区的搅拌和好氧区的曝气进行周期反应10~14小时;周期反应后,停止搅拌和曝气,沉降20~40min,排出55%~70%的上清液,更换新的生活废水输入AAO反应器进行下一周期的反应;反应期间控制AAO反应器内温度为24.5~25.5℃,pH为6.5~8.0,每个反应周期均需检测活性污泥的相关指标至MLSS增加至4200mg/L~4800mg/L,SV30均值增加到30-40时,AAO反应器启动成功;
(2)步骤(1)的AAO反应器启动成功后在AAO反应器的好氧池中设置填料层后,同时控制AAO反应器的厌氧区的溶解氧小于0.2mg/L,AAO反应器的缺氧区的溶解氧为0.2~0.5mg/L,控制AAO反应器的厌氧区的溶解氧为2.0~4.0mg/L;AAO反应器的厌氧区、缺氧区、好氧区的水力停留时间控制为2~3小时,输入废水进行反应,同时控制污泥回流比,当AAO反应器对污水CODcr和氨氮的去除率稳定在70%以上,AAO反应器好氧区的生物膜挂膜启动成功;
(3)步骤(2)的AAO反应器好氧区的生物膜挂膜启动成功后,设置生物浮岛,生态污水处理系统启动成功;
(4)步骤(3)生态污水处理系统启动成功后,输入待处理废水运行处理废水,运行参数包括:水力停留时间为13.5~14.5小时h,泥水混合回流比为180%~200%,污泥回流比为80%~120%,AAO反应器的厌氧区溶解氧为0.05~0.1mg/L,AAO反应器的缺氧区溶解氧为0.2~0.3mg/L,AAO反应器的好氧区溶解氧为3.5~4mg/L。
优选地,步骤(2)中,控制污泥回流比的方式为:初始污泥回流比为145%~155%,填料表面开始形成生物膜后污泥回流比调节为125%~135%,填料表面的生物膜厚度增加后污泥回流比调节为95%~105%。
优选地,步骤(4)中,AAO反应器好氧区设置四个区格,AAO反应器好氧区的总曝气量为3.0~5.0L/min,AAO反应器好氧区的四个区格的溶解氧沿水流方向,依次分别控制为3.5~4.5mg/L,2.5~3.5mg/L,1.5~2.5mg/L及0.5~1.5mg/L。
优选地,步骤(4)中,二沉池的沉淀时间为1.5~3.5h。
本发明的有益效果在于:本发明提供了一种生态污水处理系统及运行方法,具有以下优点,(1)耦合装置操作管理方便、集约用地、卫生环保、生态景观性好,尤其适用于对用地和自然景观要求较高的城镇商住集聚区。(2)由于生物填料和植物根系为硝化细菌的生长提供了载体,载体内部以厌氧菌或兼氧菌为主,外部以好氧菌为主,两种微生物相互作用使可实现同步硝化反硝化。(3)生物填料(固定式或移动式)和植物的添加可提高生物膜区的微生物种类丰富、生物浓度、处理负荷和耐冲击能力,并有效降低能耗。(4)生态污水处理系统兼具活性污泥法、生物膜法和人工湿地三者的优点,充分利用多种生物处理系统的相互耦合来提高污水处理能力。针对污水处理厂的升级改造,或对用地紧张或自然景观要求较高的使用地,均具有很好的推广应用价值。
(发明人:梁仁礼;胡勇有;罗木华;梁东辉;甄小红;王华静;方文亮;朱艳灵;冼敏仪)