申请日2016.12.01
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种多功能纳米材料为核心的太阳能动力乡镇独户一体化生活污水处理设备，针对乡镇生活污水，能够加强对污水中COD、氨氮、总氮的去除效果，并能够针对氮、磷、SS、粪大肠菌群等污染物进行高精度去除，消除受纳水体富营养化点源污染风险;有效降低出水病原微生物含量，提升出水透明度同时大幅减少剩余污泥产量，有效削减运行成本。
摘要附图
权利要求书
1.本发明涉及一种多功能纳米材料为核心的太阳能动力乡镇独户一体化生活污水处理设备，其特征在于：所述设备是以高效COD催化降解纳米材料和精度除磷纳米基材为核心功能单元。
2.一种多功能纳米材料为核心的太阳能动力乡镇独户一体化生活污水处理设备，其特征在于：在末端构筑物中放置了高效COD催化降解纳米材料(26)，一般放置在精度除磷纳米基材下方;在膜池区(4)后端设置有消毒与精度除磷区(5)，采用缓释片剂消毒装置(12)，在特制筛箱中放置有精度除磷纳米基材(13);系统采用太阳能供电装置(22)(23)(24)并有市电补充功能(25)。
3.根据权利要求2所述的高效COD催化降解纳米材料，其特征在于：是以多孔纳米陶瓷为载体，有机与无机单分子在其表面接枝进行改性而制成，使用柱径范围在3.0-6.0mm不等，长度5.0-15.0mm不等，投加容积比为20%-60%不等，一般放置在精度除磷纳米基材下方。该材料需要配合特殊编制物固定，能够吸附来水中COD污染因子，并且在氧化剂存在下，加速COD降解速率，加强COD去除效果，材料更换周期约6个月。
4.根据权利要求2所述精度除磷纳米基材，其特征在于：采用的粒径范围为1.0-5.0mm，通过不同粒径级配，放置在设备末端的特制筛箱中，水流通过特殊结构自流形成上升流态，由下而上经过筛箱，对其中剩余含磷特别是溶解态磷起到终端精度吸附处理，接触时间不小于20分钟，材料更换周期约为6个月。
5.根据权利要求2所述缓释片剂消毒装置，其特征在于：采用规格为100g-200g/片不等，柱径5-7cm不等，放置在特制药剂柱中，水流经过氯片缓慢溶解释放有效氯成分，针对病原微生物进行杀灭，消除出水流传病学污染风险。
6.根据权利要求2所述太阳能供电装置，其特征在于：是利用了太阳能电池板，配合蓄电池、逆变器进行工作，同时具有市电补充功能，保证设备随时都可正常运转。
7.一种多功能纳米材料为核心的太阳能动力乡镇独户一体化生活污水处理设备，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
A.按照权利要求3配置好高效COD催化降解纳米材料;
B.按照权利要求4配置好精度除磷纳米基材;
C.按照权利要求5配置好缓释片剂消毒装置;
D.按照权利要求6配置好太阳能与市电供能装置;
E.开始进水，由COD催化降解纳米材料与精度除磷纳米基材承担污染因子末端高精度去除功能;
F.由MBR平板膜组件承担泥水分离与降低出水病原微生物含量的功能;
G.由缓释片剂消毒装置承担消灭出水流传病学污染风险;
H.精度除磷特别是除溶解态磷效果不受季节气温影响。
说明书
一种多功能纳米材料为核心的太阳能动力乡镇独户一体化生活污水处理设备
技术领域
本发明涉及一种多功能纳米材料为核心的太阳能动力乡镇独户一体化生活污水处理设备，针对乡镇生活污水，能够加强对污水中COD、氨氮、总氮的去除效果，并能够针对氮、磷、SS、粪大肠菌群等污染物进行高精度去除，消除受纳水体富营养化点源污染风险;有效降低出水病原微生物含量，提升出水透明度同时大幅减少剩余污泥产量，有效削减运行成本。
背景技术
近年来，随着我国乡镇经济水平的发展，乡镇生活污水污染物浓度与排放总量逐年增加，特别是富营养元素氮磷的超标排放导致乡镇水生态环境日益恶劣;由于乡镇污水具有分散性高、水质水量变化性大、难以集中收集处理等特征，治理难度较大，越来越引起人们的关注。
独户一体化分散型污水处理设备在乡镇分散点源污水治理中发挥了巨大作用，以家庭为单位使用，具有针对性强、结构紧凑、占地小、安装方便、自动化程度较高、操作简单、出水水质较好等特点，得到了较广泛应用。
发明内容
本发明要解决传统独户一体化设备日常运行能耗相对较高、对乡镇生活污水COD、氨氮、总氮去除效率不高的现状，特别针对污水中氮、磷污染物，提升去除效果以解决受纳水体富营养化问题，大幅提高出水透明度，同时为减少日常电力消耗与降低运行成本、避免污泥膨胀不利影响、削减剩余污泥产量和避免气候影响导致处理效果波动等问题提供解决方案。
本发明的高效COD催化降解材料，是一种纳米改性材料，能够在氧化剂存在的情况下，加快反应速率和效果，大幅提高COD污染因子的去除效果。采用柱径范围3.0-6.0mm不等，长度5.0-15.0mm不等，配套特殊编织物，放置在反应构筑物中，操作简单方便。
本发明的精度除磷纳米基材是以一种多功能纳米改性材料为核心，通过不同粒径合理级配形成的多层立体结构。其中该多功能纳米材料采用粒径范围1.0-5.0mm不等，按照一定顺序放置在特制的筛箱中，水流通过特殊结构自流形成上升流态，由下而上经过筛箱，纳米基材对水中固态与溶解态的磷进行高精度截留与吸附。
本发明采用的MBR平板膜是一种改性亲水PVDF材质与ABS材料组成的结构，通过粒径筛分原理实现SRT与HRT的彻底分离，无视污泥膨胀的不利影响，始终保证出水NTU≤1;并且通过低负荷曝气导致污泥内源呼吸消化从而实现剩余污泥的大幅减量化，排泥周期极长。
本发明采用的缓释片剂消毒装置，是利用了固态氯片，来水经过特殊装置，促使氯片缓慢溶解，有效氯均匀释放到水体中，对出水病原微生物进行有效杀灭，消除了出水流传病学污染风险。
本发明采用的太阳能供电装置，是利用了太阳能电池板，配合蓄电池、逆变器进行工作，同时具有市电补充功能，保证设备随时都可正常运转。
本发明采用高效COD催化降解纳米材料与精度除磷纳米基材为核心构成的太阳能动力独户一体化设备，具有以下优点：
1、材料具有很好的催化效果，加快COD降解速率，对末端COD进行高精度去除，节省容积与占地;
2、材料具有很高的机械强度，很好的耐酸碱腐蚀性，更换频率低，使用寿命长;
3、精度除磷纳米基材能够有效解决传统生物法除磷缺陷，对剩余含磷特别是溶解态的磷进行高精度吸附，保障消除点源富营养化风险;使用周期很长，更换后可再生活化，可多次利用;
4、采用MBR平板膜结构，无需二沉池，活性污泥浓度高，抗冲击负荷性能强，出水透明度很高;
5、膜分离阻截绝大部分病原微生物在系统内部，有效减少后续消毒剂投加量与接触时间;
6、容积负荷高，反应速率快，占地少，运输灵活，采用气提回流装置，节省动力设备，运行费用较少;
7、本质属于生物膜法与膜生物反应器范畴，大大减少了剩余污泥产量，排泥周期极长，处置费用低;
8、采用太阳能与市电共用装置，有效减少家庭用电量，大大降低运行费用;
9、采用缓释片剂消毒装置，无需搭配动力消毒装置，避免了相关动力设备配置与运行能耗费用;
10、设备采用地埋形式，处于冻土线以下，不受气候气温影响，全年都可高效工作。
本发明的太阳能动力独户一体化污水处理系统，系统前端的水解酸化复合填料上的高浓度活性微生物能够针对来水中较难处理COD进行水解与酸化，降解为可溶性小分子产物，加强可生化性;中部的MBR平板膜系统能够一方面保证较长的污泥龄，确保硝化菌等世代时间长的菌种长期稳定高效发挥作用，一 方面在保证出水NTU≤1的同时通过内源呼吸大幅削减剩余污泥产量，减少出水病原微生物含量;后端的高效COD催化降解材料与精度除磷纳米基材，一方面能够利用消毒余氯对剩余有机物进行精度降解，一方面针对来水中剩余含磷特别是溶解态的磷进行精度吸附去除，彻底消除点源富营养化污染风险。该太阳能动力独户一体化处理设备用于乡镇生活污水处理，COD去除率≥95%，SS去除率≥99%，磷和氮的去除率在97%以上，粪大肠菌群去除率≥99.99%，出水指标可以稳定达到国标一级A标准，COD、氨氮、SS和磷污染物的指标优于一级A标准;与高效纳米材料复配使用，系统配套设备功耗低;搭配太阳能动力装置与缓释片剂消毒装置，运行费用相比传统常规动力独户一体化设备，降低了77%.