申请日2015.02.03
公开(公告)日2015.05.20
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明属于污水处理技术领域，特别是涉及一种模块化污水处理及回用的方法及装置，该装置结构为一体式箱体结构，包括箱体本体，所述箱体本体由左向右依次设置着预沉室、预除磷混凝沉淀室、反硝化生物室、复合式硝化反应室及消毒室，在箱体侧部设置着污泥处置室。采用该装置进行污水处理及回用出水即可达到污水排放指标;处理污水产生的污泥处置，经浓缩，脱水后外运。本发明主要用于中小型污水的一体化处理。
权利要求书
1.一种模块化污水处理及回用的装置，该装置结构为一体式箱体结构，包括箱体本体，所述箱体本体由左向右依次设置着预沉室、预除磷混凝沉淀室、反硝化生物室、复合式硝化反应室及消毒室，在箱体侧部设置着污泥处置室，其特征在于：所述箱体本体前部设置着污水进水管，后部则设置着出水管;所述预沉室设置着回转式齿耙格栅机，格栅机上设置着栅距≤2cm的细格栅;所述的预除磷混凝沉淀室内部设置成混凝区、沉淀区及污泥浓缩区，并安装设置着水力固液两相分离器;所述的反硝化生物室内部均布填充着陶粒;在所述的复合式硝化反应室内左侧装填着盾形填料，所述的盾形填料由纤维束和中心绳组成，纤维束由纤维和呈圆盘状的支架组成，支架用陶瓷制成并在中间设置着孔，所述中心绳中间设置着嵌套塑料管，用于固定距离及支撑纤维束;在复合式硝化反应室右侧装填有中空纤维膜组件;底部设置带有微孔的曝气器，并由带调节阀的转子流量计控制曝气量;在所述的预沉室、预除磷混凝沉淀室、反硝化生物室、复合式硝化反应室及消毒室的侧部分别设置着排泥管，排泥管与污泥处置室相连，在所述的污泥处置室内设置着三角形积泥斗及变距螺旋脱水机。
2.根据权利要求1所述的一种模块化污水处理及回用的装置，其特征在于：在所述的反硝化生物室内设置着在线监测pH计、溶解氧仪及氨氮仪;在所述的复合式硝化反应室及箱体本体出水处分别设置着在线监测pH计、溶解氧仪、氨氮仪及COD仪，上述设备通过网络数据线与主控电脑相连。
3.根据权利要求1所述的一种模块化污水处理及回用的装置，其特征在于：格栅机上设置着栅距1cm的细格栅。
4.根据权利要求1所述的一种模块化污水处理及回用的装置，其特征在于：在所述的复合式硝化反应室顶部设有药剂喷淋器。
5.根据权利要求1所述的一种模块化污水处理及回用的装置，其特征在于：所述的反硝化生物室内部陶粒为直径1.0～1.5cm、长1.2～3.7cm的柱体，陶粒空隙率设置为46-50%，柱体形状为近圆柱体。
6.根据权利要求1所述的一种模块化污水处理及回用的装置，其特征在于：所述的中心绳为抗微生物分解的材质制成。
7.根据权利要求1所述的一种模块化污水处理及回用的装置，其特征在于：所述的中空纤维膜材料为聚丙烯，孔径为0.01 μm，膜面积为1.0m2。
8.根据权利要求1所述的一种模块化污水处理及回用的装置，其特征在于：所述消毒室内设置着带有格状孔隙的药剂篮。
9.一种采用权利要求1所述的装置进行污水处理及回用的方法，其特征在于，其实现方式包括如下步骤：
步骤1：污水经进水管进入预沉室内，经格栅机去除机械杂质后，
步骤2、经步骤1处理后的污水进入预除磷混凝沉淀室内，加入生物絮凝剂2-5 mg/L或复合生物絮凝剂10-30mg/L，停留时间：15-20分钟，进行絮凝、脱磷处理;
步骤3、经步骤2处理后的污水进入反硝化生物室，控制硝化混合液回流比100%-300%，溶解氧在0.4-0.6 mg/L，停留时间3-5小时;
步骤4、经步骤3处理的污水进入复合式硝化反应室内，控制反应室溶解氧在4-5mg/L，汽水比在12:1，停留时间为5-9小时，进行固液分离;
步骤5、经步骤4处理的污水进入消毒室内，消毒室使用200-500g/片的缓释型三氯异氰尿酸消毒，投加量5mg/L，停留时间：1-2小时，出水即可达到污水排放指标;
步骤6、上述各个步骤中处理污水产生的污泥处置，通过排泥管，进入污泥处理装置中，汇集于三角形积泥斗，经污泥浓缩，通过变距螺旋脱水机，脱水后污泥外运。
10.根据权利要求9所述的的方法，其特征在于：所述生物絮凝剂、复合生物絮凝剂、三氯异氰尿酸均为市售产品。
说明书
一种模块化污水处理及回用的方法及装置
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别是涉及一种模块化污水处理及回用的方法及装置。
背景技术
由于城市污水处理已经由重点城市全面推向地、县级市、县城和建制镇，因此，污水处理系统从大规模集中式向中小规模分散式转变，形成“以大型为主，中小型互补”的布局，这是符合我国国情和发展形势的。这为模块化一体式污水处理装置的应用和发展提供了新的契机。目前，市面上的中小型污水处理装置，直接采用传统的活性污泥法的缩小版，处理环节包含：调节池→沉砂池→好氧池→二沉池→出水等，存在着占地大、造价高昂和建造周期长、运行维护复杂、出水水质较差等缺点，远跟不上乡镇工业与城镇居民小区发展的速度。
检索信息披露：①申请号20122206330726.6《自带隔油一体式污水集水装置》主要适用于地下汽车库排水经集水坑收集、提升排至室外后，再经隔油池隔油处理后排放。该装置适用范围窄，处理后污水直接排放，未进行回用。②专利号ZL03133960.3《一种多相多元催化电解氧化污水处理方法与装置》，采用气相催化剂、液相催化剂，应用电解、电氧化、电絮凝等过程相结合。该装置存在运行复杂，耗电量高、设备维护费用高的问题。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术缺点，提供一种小城镇、农村污水处理的方法，适合占地面积小，运行成本低，抗水质波动冲击能力强，保证出水水质优，废水回收率高，回收水质达到GB/T 50335-2002《污水再生利用工程设计规范》城市绿化水质控制指标，实现绿色节能目标。
本发明的目的是这样实现的：一种模块化污水处理及回用的装置，该装置结构为一体式箱体结构，包括箱体本体，所述箱体本体由左向右依次设置着预沉室、预除磷混凝沉淀室、反硝化生物室、复合式硝化反应室及消毒室，在箱体侧部设置着污泥处置室，所述箱体本体前部设置着污水进水管，后部则设置着出水管;所述预沉室设置着回转式齿耙格栅机，格栅机上设置着栅距≤2cm的细格栅;所述的预除磷混凝沉淀室内部设置成混凝区、沉淀区及污泥浓缩区，并安装设置着水力固液两相分离器;所述的反硝化生物室内部均布填充着陶粒;在所述的复合式硝化反应室内左侧装填着盾形填料，所述的盾形填料由纤维束和中心绳组成，纤维束由纤维和呈圆盘状的支架组成，支架用陶瓷制成并在中间设置着孔，所述中心绳中间设置着嵌套塑料管，用于固定距离及支撑纤维束;在复合式硝化反应室右侧装填有中空纤维膜组件;底部设置带有微孔的曝气器，并由带调节阀的转子流量计控制曝气量;在所述的预沉室、预除磷混凝沉淀室、反硝化生物室、复合式硝化反应室及消毒室的侧部分别设置着排泥管，排泥管与污泥处置室相连，在所述的污泥处置室内设置着三角形积泥斗及变距螺旋脱水机。在所述的反硝化生物室内设置着在线监测pH计、溶解氧仪及氨氮仪;在所述的复合式硝化反应室及箱体本体出水处分别设置着在线监测pH计、溶解氧仪、氨氮仪及COD仪，上述设备通过网络数据线与主控电脑相连。格栅机上设置着栅距1cm的细格栅。在所述的复合式硝化反应室顶部设有药剂喷淋器。所述的反硝化生物室内部陶粒为直径1.0～1.5cm、长1.2～3.7cm的柱体，陶粒空隙率设置为46-50%，柱体形状为近圆柱体。所述的中心绳为抗微生物分解的材质制成。所述的中空纤维膜材料为聚丙烯，孔径为0.01 μm，膜面积为1.0m2。所述消毒室内设置着带有格状孔隙的药剂篮。
一种采用上述装置进行污水处理及回用的方法，其实现方式包括如下步骤：
步骤1：污水经进水管进入预沉室内，经格栅机去除机械杂质后，步骤2、经步骤1处理后的污水进入预除磷混凝沉淀室内，加入生物絮凝剂2-5 mg/L或复合生物絮凝剂10-30mg/L，停留时间：15-20分钟，进行絮凝、脱磷处理;步骤3、经步骤2处理后的污水进入反硝化生物室，控制硝化混合液回流比100%-300%，溶解氧在0.4-0.6 mg/L，停留时间3-5小时;步骤4、经步骤3处理的污水进入复合式硝化反应室内，控制反应室溶解氧在4-5mg/L，汽水比在12:1，停留时间为5-9小时，进行固液分离;步骤5、经步骤4处理的污水进入消毒室内，消毒室使用200-500g/片的缓释型三氯异氰尿酸消毒，投加量5mg/L，停留时间：1-2小时，出水即可达到污水排放指标;步骤6、上述各个步骤中处理污水产生的污泥处置，通过排泥管，进入污泥处理装置中，汇集于三角形积泥斗，经污泥浓缩，通过变距螺旋脱水机，脱水后污泥外运。所述生物絮凝剂、复合生物絮凝剂、三氯异氰尿酸均为市售产品。
本方法的操作原理：(1)预除磷混凝沉淀反应室，设计集成式混凝区、沉淀区、污泥浓缩区组成。集成式混凝区包括带有污泥回流的快速混凝和矾花增长所需的慢速絮凝，由两个连续的区域构成。第一级混凝在一个竖型区域内进行并由一个轴流推进器进行搅拌，以确保快速混凝及混凝所需要的能量。絮凝剂通过药剂喷淋器投加在竖型区域。从污泥浓缩区到第一级混凝区进行连续的外部泥渣回流，极高的污泥浓度提高了混凝及除磷效果。在第二个区域中进行慢速絮凝;生成的矾花具有较高的密度。然后水慢速流至沉淀区以保证矾花的完整性。沉淀区采用水利固液两相分离器，在这个模块中，剩余的矾花被去除。污泥通过重力或一个带有篱栅的刮泥机收集起来。一台螺杆泵将部分污泥回流至混凝区。
(2)反硝化生物室：反硝化生物室溶解氧控制在0.5mg/L左右，控制硝化液回流比100%-300%。
设计停留时间≥3.5小时。填料使用大颗粒陶粒，陶粒为直径1.0～1.5cm、长1.2～3.7cm的近似圆柱体，空隙率为46%。该种填料强度高、表面多孔性，内部网纵横交错，不易板结，具有很强的吸附性，适用于污水深度处理。
(3)复合式硝化反应室，左侧装填盾形填料，装填密度为1 个/L。用抗微生物分解的绳子将填料串联成一串，填料间用陶瓷环加以分隔。盾形填料发挥了半软性和软性填料的特点，比表面积大、生物附着性能好孔隙率高、易挂膜和吸水后体积质量略大于水等优点。反应室为气、水、固三相，为微生物创造了更丰富的生存形式，部分微生物附着在填料上，其余的悬浮在水中，以生物膜和活性污泥两种方式构成新的生态系统，且这一系统在纵横两个方向上互相关联。复合式硝化反应室右侧装填中空纤维膜组件，膜面积为1.0m2，反应室底部装有微孔曝气器，并由带调节阀的转子流量计控制曝气量。控制溶解氧3-6mg/L，设计停留时间≥7小时，气水比在12：1左右。
(4)由于硝化液回流，复合硝化反应室中的溶解氧随硝化液进入反硝化生物反应室，在上部进水区形成兼氧条件。下部由于带入反应器内的溶解氧很快被微生物利用而消耗殆尽，形成完全厌氧条件。由于使用盾形填料，水在反应器内流速较快形成紊流状态，不安装搅拌装置就能使进水与回流硝化液充分混合，从而使系统简化，能耗降低。
(5)鉴于小型装置水质波动性大，复合硝化反应室上部安装药剂喷淋器，水质差，或混有工业废水时，添加生物增效剂。该药剂为加入具有特定降解能力的生物菌群，有机营养剂复合而成，提高硝化效率，降低低温对硝化作用的影响。迅速从冲击负荷及突发性因素导致的脱氮作用混乱状态中恢复。
(6)消毒室安装有格状孔隙的药剂篮，内装有缓释型的三氯异氰尿酸，选用200g/片或500g/片。该药剂新一代的广谱、高效、低毒的消毒剂和除臭剂。可定期投放，每方水需要5克左右药剂，消毒室接触时间为1-2小时。其出水可直接回用于绿化或景观用水。
(7)预除磷混凝沉淀室，所使用的生物絮凝剂是酶学合成法合成的超高分子量的多糖生物絮凝剂，具有极高分子量、长的直链、大量的羟基、羧基，因而具有极强的吸附架桥和卷扫作用。完全无毒，无残留物。复合生物絮凝剂使用无机盐和生物絮凝剂优化搭配，产品同时具有高效、适应性强、经济实用的特点，对除浊、除臭、除COD、总氮、总磷效果好。使用后对后续处理单元减轻负荷。药剂投加量根据水质一般为生物絮凝剂2-5 mg/L或复合生物絮凝剂10-30mg/L。
固液两相分离器依据“垂向异重流固液分离”理论技术，新疆德安环保科技有限公司自主研发的的“水力固液两相分离器”(又简称“水力腮”，实用新型专利：ZL 2011 2 0386130.5)，进行沉淀工艺的水力固液两相分离。应用本技术打破了常规二度空间倾斜结构的斜板沉淀和斜管沉淀设备，其输沙输水效率可分别比斜板和斜管结构的平底横断面提高19%和73%。
有益效果：本发明针对现有设备及技术配置的不足，将废水预处理，物理化学处理、微生物处理、消毒、污泥处置的系统实施优化配置与技术集成，使处理装置结构紧凑、高效、出水稳定，运行费用低，且能回用，实践中产生显著的技术效果。