申请日2016.11.22
公开(公告)日2017.02.01
IPC分类号C02F3/00; C02F11/00; C02F1/28
摘要
高集成污水污泥一体化处理工艺及设备，涉及城市污水、生活污水处理装置，尤其涉及以膜生物反应器为核心的一体化污水处理装置，适用于有脱氮除磷需求的村镇生活污水、旅游区生活污水、别墅区生活污水以及小规模城市污水等分散式污水处理。本发明处理工艺通过由MBR池、MSTD池和吸附除磷装置集合构成的HI‑MBR高集成一体化设备对污水污泥处理，其中对处理水进行循环吸附除磷，实现除磷填料多次利用，有效提高除磷填料的吸附除磷能力，使处理水出水总磷达标、污泥稳定化处理达标后排放。本发明工艺简单，占地面积小，污染物去除效率高，无需污泥机械脱水，投资节省且运行管理方便，可以解决小规模污水脱氮除磷的需求，也保证了污泥高效安全处理处置。
权利要求书
1.高集成污水污泥一体化处理工艺及设备，其特征在于：待处理污水通过泵送或自流的方式进入MBR池处理，处理后出水通过MBR膜组件(3)由MBR池出水泵(4)抽出进入由A除磷柱(11)，B除磷柱(12)，C除磷柱(13)三个独立吸附除磷单元组成的吸附除磷装置进行除磷处理;MBR池内污泥由MBR池排泥泵(6)定期打入MSTD池处理，MSTD池的出水通过MSTD膜组件(15)由MSTD池出水泵(8)泵出进入由A除磷柱(11)，B除磷柱(12)，C除磷柱(13)三个独立吸附除磷单元组成的吸附除磷装置进行除磷处理，A除磷柱(11)，B除磷柱(12)，C除磷柱(13)分三步循环对已经过MBR池和MSTD池处理过的污水污泥进行吸附除磷处理;
第一步：A除磷柱MBR出水阀门a1开启，A除磷柱排水阀门a4开启，B除磷柱MSTD出水阀门b2开启，B除磷柱排水阀门b4开启，C除磷柱MSTD排泥阀门c3开启，其余阀门关闭;MBR池出水通过MBR池出水泵(4)抽出经A除磷柱MBR出水阀门a1进入A除磷柱(11)，经过吸附除磷后，经由A除磷柱排水阀门a4自流排放;MSTD池出水通过MSTD池出水泵(8)经B除磷柱MSTD出水阀门b2进入B除磷柱(12)，经过吸附除磷后，经由B除磷柱排水阀门b4自流排放;MSTD池内的污泥定期通过MSTD池排泥泵(10)经C除磷柱MSTD排泥阀门c3排入C除磷柱(13)，并在C除磷柱(13)柱内与除磷填料混合，在干化数天后使污泥含水率降低到65%以下，干化后，将符合土地利用标准的泥就地清理出来，用以填充或农用，并更换C除磷柱(13)的 吸附除磷填料，准备下一循环的污泥污水处理;
第二步：A除磷柱MSTD出水阀门a2开启，A除磷柱排水阀门a4开启，B除磷柱MSTD排泥阀门b3开启，C除磷柱MBR出水阀门c1开启，C除磷柱排水阀门c4开启，其余阀门关闭;MBR池出水通过MBR池出水泵(4)抽出经过C除磷柱MBR出水阀门c1进入C除磷柱(13)，经过吸附除磷后，经由C除磷柱排水阀门c4自流排放;MSTD池出水通过MSTD池出水泵(8)抽出经过A除磷柱MSTD出水阀门a2进入A除磷柱(11)，经过吸附除磷后，经由A除磷柱排水阀门a4自流排放，MSTD池内的污泥定期通过MSTD池排泥泵(10)经B除磷柱MSTD排泥阀门b3排入B除磷柱(12)，并在柱内与除磷填料混合，在干化数天后使污泥含水率降低到65%以下，干化后，将符合土地利用标准的泥就地清理出来，用以填充或农用，并更换B除磷柱(12)的吸附除磷填料，准备下一循环的污泥污水处理;
第三步：A除磷柱MSTD排泥阀门a3开启，B除磷柱MBR出水阀门b1开启，B除磷柱排水阀门b4开启，C除磷柱MSTD出水阀门c2开启，C除磷柱排水阀门c4开启，其余阀门关闭;MBR池出水通过MBR池出水泵(4)经B除磷柱MBR出水阀门b1打入B除磷柱(12)，经过吸附除磷后，经由B除磷柱排水阀门b4自流排放;MSTD池出水通过MSTD池出水泵(8)经C除磷柱MSTD出水阀门c2开启泵入C除磷柱(13)，经过吸附除磷后经由C除磷柱排水阀门c4自流排放;MSTD池内的污泥定期通过MSTD池排泥泵(10)经A除磷柱MSTD排泥阀门a3排入A除磷柱(11)，并在柱内与除磷填料混合，在干化数天后使污泥含水率降低到65%以下，将符合土地利用标准的泥就地清理出来，用以填充或农用，并更换A除磷柱(11)的吸附除磷填料，准备下一循环的污泥污水处理。
2.高集成污水污泥一体化处理设备，其特征在于：由MBR池，MSTD池和A除磷柱(11)，B除磷柱(12)，C除磷柱(13)构成，MBR池由MBR池出水泵(4)、连接管路、分别通过A除磷柱MBR出水阀门a1、B除磷柱MBR出水阀门b1、C除磷柱MBR出水阀门c1与A除磷柱(11)，B除磷柱(12)，C除磷柱(13)并联连接;MSTD池由MSTD池出水泵(8)，连接管路分别通过A除磷柱MSTD出水阀门a2，B除磷柱MSTD出水阀门b2，C除磷柱MSTD出水阀门c2与A除磷柱(11)，B除磷柱(12)，C除磷柱(13)并联连接;MSTD池由MSTD池排泥泵(10)、连接管路通过A除磷柱MSTD排泥阀门a3，B除磷柱MSTD排泥阀门b3，C除磷柱MSTD排泥阀门c3分别与A除磷柱(11)，B除磷柱(12)，C除磷柱(13)并联连接A除磷柱(11)上设有A除磷柱排水阀门a4，B除磷柱(12)上设有B除磷柱排水阀门b4，C除磷柱(13)上设有C除磷柱排水阀门c4。
3.根据权利要求2所述的一体化处理设备，其特征在于：MBR池内设有MBR池曝气管(2)，MBR膜组件(3)，与 MBR池出水泵4连接的MBR池浮球(5)，MBR池曝气管(2)与MBR池曝气机(1)连接;在MSTD池中设置MSTD池曝气管(14)，MSTD膜组件(15)，与MSTD池出水泵(8)连接的MSTD池浮球(7)，MSTD池曝气管(14)与MSTD池曝气机(9)连接。
说明书
高集成污水污泥一体化处理工艺及设备
技术领域
高集成污水污泥一体化处理工艺及设备，涉及城市污水、生活污水处理装置，尤其涉及以膜生物反应器为核心的一体化污水处理装置，适用于有脱氮除磷需求的村镇生活污水、旅游区生活污水、别墅区生活污水以及小规模城市污水等分散式污水处理。
背景技术
1. 目前，发达国家的分散式污水处理主要是村镇污水治理，主要包含了两种模式，一是以美国和欧洲发达国家为主的美国模式;二是日本模式。美国模式的村镇污水治理以1万人以下的分散式污水治理为主，采用的工艺以人工湿地和污水土地渗滤。美国模式下的分散污水处理的水质和经济性可以达到城市集中治理的水平，而且在能源、环保、投资等方面也有其特有的优势。目前，美国分散式污水治理大约废物25%的国家人口，具有与城市污水集中处理工艺同样重要的地位。日本模式的分散式污水处理采用小型净化槽技术，适应日本国土面积小、土地紧张的特点。小型净化槽是一种安装在住宅基地内，可处理家庭的生活污水并就地排放的污水处理装置。净化槽中采用的常用污水处理工艺包括SBR工艺、MBR工艺等，其投资节省、安装简单迅速、污染物去除效果好、污水污泥资源化利用程度高。目前，净化槽技术服务日本的1/3人口。
2. 我国目前分散式村镇污水主要处理方式为经过化粪池后直接排放或排放农田后渗滤。这种处理方法存在两种安全隐患：一是高地下水位地区下渗污染地下水;二是环境卫生条件差，容易滋生细菌，影响健康。虽然全国范围内的新农村污水处理建设项目已经开展几年了，但其在达标和对防止水体的二次污染等方面还存在很大问题，主要原因是进水氮浓度较低、设计负荷偏高、无有效二次污染控制等。
HI-MBR工艺由于其占地小，处理效率高，污泥浓缩消化效果好的特点，适合于处理分散式生活污水，但其在实际应用于分散式污水处理的过程中，也还存在问题：一方面，MSTD 排出的污泥含水率较高，体积较大，外运成本较高;另一方面，HI-MBR装置中当MBR运行出水TP波动时，除磷填料吸附容量不够高，得不到充分利用。因此研究和开发高集成一体化污水污泥处理工艺对解决HI-MBR工艺现有问题有着重要意义。
发明内容
针对现有HI-MBR污水污泥处理工艺的不足，本发明提供一种能够多次利用除磷填料以解决MBR膜出水中总磷浓度较低引起除磷填料吸附容量偏小，而导致的有效利用率不足问题，以及MBR剩余污泥经过MSTD同步浓缩消化后能得到有效最终处置，能够有效集成膜生物反应器、MSTD工艺、吸附除磷三种污水污泥处理工艺的优点，且具有占地面积小，处理效率高以及投资和运行费用低、污泥处置便宜的高集成污水污泥一体化处理工艺及设备。
本发明污水污泥处理工艺及设备的主体装置为HI-MBR高集成一体化设备，主要有由MBR池(膜生物反应器)，MSTD池(污泥消化装置)和吸附除磷装置集合构成，其中MBR池为中空纤维膜反应器或者是平板膜生物反应器，其可采用SBR工艺、A/O工艺、A/A/O工艺或有同步硝化反硝化的生物工艺;在MSTD池中设置平板膜，采用MSTD污泥同步浓缩消化工艺，利用平板膜的固液分离功能，实现对MBR池剩余污泥的浓缩，并利用对膜污染所需的曝气实现污泥消化，MSTD池中膜组件和鼓风机采用间歇式运行模式;吸附除磷装置分设成若干独立的吸附除磷单元，利用具有除磷功能的填料作为过滤材料，MBR池、MSTD池由排水泵和排泥泵和连接管路通过出水阀门分别与独立吸附除磷单元并联连接，吸附除磷单元相互之间为循环工作的独立单元，不断循环对污泥污水进行吸附除磷处理，其中，一个独立的除磷吸附单元用来对MBR池出水除磷，以保证整个处理工艺的出水稳定达到排放标准，同时，膜分离的良好过滤性能可以避免除磷填料的堵塞;当一个独立的除磷吸附单元中的除磷填料在MBR出水总磷浓度下吸附饱和后，可以将MBR池出水引入新的一个独立的除磷吸附单元中，而原有一个独立的除磷吸附单元用来吸附MSTD膜出水，利用MSTD池出水中高浓度的总磷以增大除磷填料的吸附容量，发挥原有一个独立的除磷吸附单元除磷填料的剩余吸附能力，实现除磷填料的二次利用。当原有一个独立的除磷吸附单元的填料吸附MSTD池出水饱和后，可以利用填料的多孔易干特性来处理MSTD池稳定化后的剩余污泥，将MSTD池中的污泥与该除磷填料相结合，通过除磷填料协助污泥脱水干化，在干化数天后，使污泥含水率降低到65%以下，实现除磷填料的三次利用。最后，将混合后符合最严格土地利用标准的最终污泥排入土地之中，实现除磷填料的四次利用。
本发明具有如下优点：
(1)本发明污水污泥处理工艺及设备适用于有脱氮除磷要求的村镇生活污水、旅游区生活污水、别墅区生活污水以及小规模城市污水分散处理，发挥了膜生物反应器的优点，无需铺设大量管网，工艺简单，占地面积小，处理效率高，投资节省且运行管理方便。
(2)本发明污水污泥处理工艺及设备可根据处理对象的流量调整运行参数，可以分别应对高峰期及低谷期的流量，有效节省了能源。
(3)本发明污水污泥处理工艺及设备所采用的膜运行通量设计较低，膜的清洗周期较长，节省人工成本。
(4)本发明污水污泥处理工艺及设备中除磷填料可用于MBR出水处理，MSTD出水处理，MSTD排泥混合处理以及土壤利用，实现除磷填料的四次利用，既保证了MBR出水稳定达标，也提高了吸附填料的吸附量，同时使污泥得到了有效处理与利用。
本发明污水污泥处理工艺及设备结构简单，易于制造，安装及维护，运行稳定。