申请日2014.07.10
公开(公告)日2014.10.15
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种污水再生处理一体化装置及运行方法，装置由预缺氧池、厌氧池及两个复合膜池连接组成，通过缺氧反应和好氧反应的交替运行，实现硝化液自动回流。将连续流和间歇流融合于一个系统中，采用复合膜生物反应，既保证系统的连续运行，又提高系统的处理效果和稳定性。反冲洗简单，不影响系统的正常运行，本发明运行方法简单、设备紧凑，污染物去除效率高，适用于分散聚居区、农村污水及其它小水量污水处理及回用，也可应用于含氮工业废水处理及回用。
权利要求书
1.一种污水再生处理一体化装置，包括四个生物反应池，分别为预缺氧池(C)、厌氧池(B)、第一复合膜池(A)和第二复合膜池(D)，其特征在于：预缺氧池(C)、厌氧池(B)入口分别通过第二进水阀(L2)、第一进水阀(L1)与污水泵(J)连接，预缺氧池(C)和厌氧池(B)之间通过第一连通管(M)连接，厌氧池(B)的出水口分别通过第一中间进水阀(L3)、第二中间进水阀(L4)和第一复合膜池(A)、第二复合膜池(D)的进水口连接，第一复合膜池(A)和第二复合膜池(D)通过第二连通管(N)连接，第一复合膜池(A)和第二复合膜池(D)的出水口分别为第一膜组件(E1)和第二膜组件(E2)，第一膜组件(E1)分别与第一出水阀(L9)和第一反冲洗阀L(11)连接;第二膜组件(E2)分别与第二出水阀(L10)和第二反冲洗阀(L12)连接，第一出水阀(L9)和第二出水阀(L10)的另一端与出水泵(H)相连接;第一反冲洗阀(L11)和第二反冲洗阀(L12)的另一端与反冲洗泵(I)连接，第一复合膜池(A)、第二复合膜池(D)的曝气器分别通过第一供气阀(L13)、第二供气阀(L14)与曝气泵(G)相连，第一复合膜池(A)、第二复合膜池(D)的排泥口分别与第一排泥阀(L5)和第二排泥阀(L6)相连，第一排泥阀(L5)、第二排泥阀(L6)的另一端分别与剩余污泥阀(L7)和回流污泥阀(L8)相连，回流污泥阀(L8)通过回流污泥泵(K)与预缺氧池(C)的进水口相连，第一复合膜池(A)、厌氧池(B)、预缺氧池(C)、第二复合膜池(D)分别设有第一搅拌器(F1)、第二搅拌器(F2)、第三搅拌器(F3)、第四搅拌器(F4)，第一复合膜池(A)和第二复合膜池(D)内装有填料。
2.根据权利要求1所述的一种污水再生处理一体化装置，其特征在于：所述的第一复合膜池(A)、厌氧池(B)、预缺氧池(C)、第二复合膜池(D)以及污水泵(J)、回流污泥泵(K)、曝气泵(G)、出水泵(H)、反冲洗泵(I)设置在一个壳体内，形成一体化装置。
3.根据权利要求1所述的一种污水再生处理一体化装置，其特征在于：所述的污水泵(J)、回流污泥泵(K)、曝气泵(G)、出水泵(H)、反冲洗泵(I)、第一进水阀(L1)和第二进水阀(L2)、第一中间进水阀(L3)和第二中间进水阀(L4)、第一出水阀(L9)和第二出水阀(L10)、第一反冲洗阀(L11)和第二反冲洗阀(L12)、第一供气阀(L13)和第二供气阀(L14)、第一排泥阀(L5)和第二排泥阀(L6)、剩余污泥阀(L7)、回流污泥阀(L8)、第一搅拌器(F1)、第二搅拌器(F2)、第三搅拌器(F3)和第四搅拌器(F4)均由微电脑自动控制系统实行全自动控制或手动控制。
4.根据权利要求1所述的一种污水再生处理一体化装置，其特征在于，所述的污水再生处理一体化装置的运行方法，包括以下步骤：
第一步，同时开启污水泵(J)、回流污泥泵(K)、曝气泵(G)、出水泵(H)、第一进水阀(L1)和第二进水阀(L2)、第一中间进水阀(L3)、第二出水阀(L10)、第二供气阀(L14)、第二排泥阀(L6)、剩余污泥阀(L7)、回流污泥阀(L8)及第一搅拌器(F1)、第二搅拌器(F2)、第三搅拌器(F3)，污水由污水泵(J)打入，其中30-50%的污水通过第二进水阀(L2)进入预缺氧池(C)，50-70%的污水通过第一进水阀(L1)进入厌氧池(B)，同时第二复合膜池(D)中的回流污泥即泥水混合液经第二排泥阀(L6)、回流污泥阀(L8)由回流污泥泵(K)打入预缺氧池(C)中，回流比为50-150%，回流污泥中的氧化态氮在预缺氧池(C)中进行还原反应被去除，消除其对生物除磷的影响，预缺氧池(C)的出水通过第一连通管(M)进入厌氧池(B)，进行厌氧释磷，厌氧池(B)出水通过第一中间进水阀(L3)进入第一复合膜池(A)进行缺氧反应以实现生物脱氮和去除有机物，第一复合膜池(A)的出水通过第二连通管(N)进入第二复合膜池(D)进行好氧反应，实现有机物氧化、硝化和吸磷，曝气泵(G)通过第二供气阀(L14)给第二复合膜池(D)进行曝气供氧和混合，第二复合膜池(D)的出水通过第二膜组件(E2)、第二出水阀(L10)，由出水泵(H)排出，第二复合膜池(D)的回流污泥通过第二排泥阀(L6)、回流污泥阀(L8)，由回流污泥泵(K)打入预缺氧池(C)，以保持预缺氧池(C)中的污泥浓度稳定;第二复合膜池(D)的剩余污泥即泥水混合液通过第二排泥阀(L6)、剩余污泥阀(L7)排放，剩余污泥的排放量根据泥龄要求确定，泥龄为10-15天;
第二步，运行2-4小时后，关闭第一中间进水阀(L3)、第二出水阀(L10)、第二供气阀(L14)、第二排泥阀(L6)、第一搅拌器(F1);同时开启第二中间进水阀(L4)、第一出水阀(L9)、第一供气阀(L13)、第一排泥阀(L5)、第四搅拌器(F4)，厌氧池(B)出水通过第二中间进水阀(L4)进入第二复合膜池(D)进行缺氧反应以实现生物脱氮和去除有机物，第二复合膜池(D)的出水通过第二连通管(N)进入第一复合膜池(A)进行好氧反应，实现有机物氧化、硝化和吸磷，曝气泵(G)通过第一供气阀(L13)给第一复合膜池(A)进行曝气供氧和混合，第一复合膜池(A)的出水通过第一膜组件(E1)、第一出水阀(L9)，由出水泵(H)排出，第一复合膜池(A)的回流污泥即泥水混合液通过第一排泥阀(L5)、回流污泥阀(L8)，由回流污泥泵(K)打入预缺氧池(C)，以保持预缺氧池(C)中的污泥浓度稳定;第一复合膜池(A)的剩余污泥即泥水混合液通过第一排泥阀(L5)、剩余污泥阀(L7)排放;
第三步，运行2-4小时后，关闭第二中间进水阀(L4)、第一出水阀(L9)、第一供气阀(L13)、第一排泥阀(L5)、第四搅拌器(F4)，同时开启第一中间进水阀(L3)、第二出水阀(L10)、第二供气阀(L14)、第二排泥阀(L6)、第一搅拌器(F1)，重复第一步的过程，通过预缺氧池C、厌氧池B以及第一复合膜池A和第二复合膜池D的交替缺氧和好氧实现生物脱氮除磷和去除有机物;
第四步，运行7-10天后，打开反冲洗泵(I)、第一反冲洗阀(L11)或第二反冲洗阀(L12)分别对第一膜组件(E1)和第二膜组件(E2)进行反冲洗，反冲洗时，第一复合膜池(A)或第二复合膜池(D)应处于缺氧状态，如当第一复合膜池(A)处于缺氧状态时，开启反冲洗泵(I)和第一反冲洗阀(L11)，即对第一膜组件(E1)进行反冲洗，反冲洗出水通过第二连通管(N)进入第二复合膜池(D)随出水排放;同样，当第二复合膜池(D)处于缺氧状态时，开启反冲洗泵(I)和第二反冲洗阀(L12)，即对第二膜组件(E2)进行反冲洗，反冲洗出水通过第二连通管(N)进入第一复合膜池(A)随出水排放，反冲洗水源来自于系统处理后的出水或自来水，每次反冲洗时间为40-60分钟，
在整个运行过程中，污水泵(J)、回流污泥泵(K)、曝气泵(G)、出水泵(H)、第一进水阀(L1)和第二进水阀(L2)、剩余污泥阀(L7)、回流污泥阀(L8)、第二搅拌器(F2)和第三搅拌器(F3)始终开启，保证系统连续运行，
在整个运行过程中，第一复合膜池(A)或第二复合膜池(D)内的填料始终保持在各自的池内。
说明书
一种污水再生处理一体化装置及运行方法
技术领域
本发明涉及污(废)水处理领域，特别是一种污水再生处理一体化装置及运行方法。
背景技术
我国水资源缺乏，人均水资源量只有世界平均量的1/4，加上广泛的水污染，使我国经济发展受到严重影响。为了改善和缓解水危机，我国已投入大量资金用于建立污水处理厂改善环境，使污水处理率不断扩大。但是对于分散聚居区、偏远集中住宅区及工业企业，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖的范围内，若铺设污水管网将污水集中处理，造价很高。如果这类废水直接排放，一方面造成水资源浪费，另一方面也污染周围环境和受纳水体。在2000年，建设部和国家环境保护总局发布的《城市污水处理及污染防治技术政策》中要求“对不能纳入城市污水收集系统的分散聚居区，如居民区、旅游风景点、度假村、疗养院、机场、铁路车站、经济开发小区等排放的污水和独立矿区的工业废水，应进行就地处理达标排放”。因此，为了保护环境，减少污染，分散聚居区污水必须进行达标处理。随着人们生活水平的提高，生活杂用水(如绿化、冲厕等)的需求量越来越大，如果全部采用自来水，将会造成水资源的极大浪费，使本来供水短缺的状况更加严重。所以，污水再生处理及回用具有重要意义，也是污水处理发展的必然趋势。
但是我国对分散聚居区的污(废)水处理及回用技术还没有良好的方法，目前主要采用一些简单的污水处理形式，例如，厌氧沼气池、人工湿地处理技术、地下土壤毛管渗滤法、稳定塘等。这些方法对COD、氮、磷的去除效率不高，特别是氮、磷难以达标排放，更不能再生回用。而且这些处理方法如果管理不善，容易导致二次污染和失去处理效果。
随着社会主义新农村建设的推广，农村生态环境也得到了高度的重视。2006年国家环保总局颁布了《国家农村小康环保行动计划》，指出优先在我国农村水环境污染较严重的地区及水污染治理重点流域，建设农村生活污水处理示范工程，以推动农村污水处理率和利用率，保证农村饮用水安全。因此，研究开发适合分散聚居区和农村污水处理技术及方法势在必行。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种污水再生处理一体化装置及运行方法，既能有效去除COD、N、P、SS等污染物，又具有运行灵活、操作管理方便、运行能耗低、出水回用等特点，可广泛适用于各类分散聚居区的污水处理及资源化。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种污水再生处理一体化装置，包括四个生物反应池，分别为预缺氧池C、厌氧池B、第一复合膜池A和第二复合膜池D。预缺氧池C、厌氧池B入口分别通过第二进水阀L2、第一进水阀L1与污水泵J连接，预缺氧池C和厌氧池B之间通过第一连通管M连接，厌氧池B的出水口分别通过第一中间进水阀L3、第二中间进水阀L4和第一复合膜池A、第二复合膜池D的进水口连接，第一复合膜池A和第二复合膜池D通过第二连通管N连接，第一复合膜池A和第二复合膜池D的出水口分别为第一膜组件E1和第二膜组件E2，第一膜组件E1分别与第一出水阀L9和第一反冲洗阀L11连接;第二膜组件E2分别与第二出水阀L10和第二反冲洗阀L12连接，第一出水阀L9和第二出水阀L10的另一端与出水泵H相连接;第一反冲洗阀L11和第二反冲洗阀L12的另一端与反冲洗泵I连接，第一复合膜池A、第二复合膜池D的曝气器分别通过第一供气阀L13、第二供气阀L14与曝气泵G相连，第一复合膜池A、第二复合膜池D的排泥口分别与第一排泥阀L5和第二排泥阀L6相连，第一排泥阀L5、第二排泥阀L6的另一端分别与剩余污泥阀L7和回流污泥阀L8相连，回流污泥阀L8通过回流污泥泵K与预缺氧池C的进水口相连，第一复合膜池A、厌氧池B、预缺氧池C、第二复合膜池D分别设有第一搅拌器F1、第二搅拌器F2、第三搅拌器F3、第四搅拌器F4，第一复合膜池A和第二复合膜池D内装有填料。
所述的第一复合膜池A、厌氧池B、预缺氧池C、第二复合膜池D以及污水泵J、回流污泥泵K、曝气泵G、出水泵H、反冲洗泵I设置在一个壳体内，形成一体化装置。
所述的污水泵J、回流污泥泵K、曝气泵G、出水泵H、反冲洗泵I、第一进水阀L1和第二进水阀L2、第一中间进水阀L3和第二中间进水阀L4、第一出水阀L9和第二出水阀L10、第一反冲洗阀L11和第二反冲洗阀L12、第一供气阀L13和第二供气阀L14、第一排泥阀L5和第二排泥阀L6、剩余污泥阀L7、回流污泥阀L8、第一搅拌器F1、第二搅拌器F2、第三搅拌器F3和第四搅拌器F4均由微电脑自动控制系统实行全自动控制或手动控制。
所述的污水再生处理一体化装置的运行方法，包括以下步骤：
第一步，同时开启污水泵J、回流污泥泵K、曝气泵G、出水泵H、第一进水阀L1和第二进水阀L2、第一中间进水阀L3、第二出水阀L10、第二供气阀L14、第二排泥阀L6、剩余污泥阀L7、回流污泥阀L8及第一搅拌器F1、第二搅拌器F2、第三搅拌器F3，污水由污水泵J打入，其中30-50%的污水通过第二进水阀L2进入预缺氧池C，50-70%的污水通过第一进水阀L1进入厌氧池B，同时第二复合膜池D中的回流污泥即泥水混合液经第二排泥阀L6、回流污泥阀L8由回流污泥泵K打入预缺氧池C中，回流比为50-150%，回流污泥中的氧化态氮在预缺氧池C中进行还原反应被去除，消除其对生物除磷的影响，预缺氧池C的出水通过第一连通管M进入厌氧池B，进行厌氧释磷，厌氧池B出水通过第一中间进水阀L3进入第一复合膜池A进行缺氧反应以实现生物脱氮和去除有机物，第一复合膜池A的出水通过第二连通管N进入第二复合膜池D进行好氧反应，实现有机物氧化、硝化和吸磷，曝气泵G通过第二供气阀L14给第二复合膜池D进行曝气供氧和混合，第二复合膜池D的出水通过第二膜组件E2、第二出水阀L10，由出水泵H排出，第二复合膜池D的回流污泥通过第二排泥阀L6、回流污泥阀L8，由回流污泥泵K打入预缺氧池C，以保持预缺氧池C中的污泥浓度稳定;第二复合膜池D的剩余污泥即泥水混合液通过第二排泥阀L6、剩余污泥阀L7排放，剩余污泥的排放量根据泥龄要求确定，泥龄为10-15天;
第二步，运行2-4小时后，关闭第一中间进水阀L3、第二出水阀L10、第二供气阀L14、第二排泥阀L6、第一搅拌器F1;同时开启第二中间进水阀L4、第一出水阀L9、第一供气阀L13、第一排泥阀L5、第四搅拌器F4，厌氧池B出水通过第二中间进水阀L4进入第二复合膜池D进行缺氧反应以实现生物脱氮和去除有机物，第二复合膜池D的出水通过第二连通管N进入第一复合膜池A进行好氧反应，实现有机物氧化、硝化和吸磷，曝气泵G通过第一供气阀L13给第一复合膜池A进行曝气供氧和混合，第一复合膜池A的出水通过第一膜组件E1、第一出水阀L9，由出水泵H排出，第一复合膜池A的回流污泥即泥水混合液通过第一排泥阀L5、回流污泥阀L8，由回流污泥泵K打入预缺氧池C，以保持预缺氧池C中的污泥浓度稳定;第一复合膜池A的剩余污泥即泥水混合液通过第一排泥阀L5、剩余污泥阀L7排放;
第三步，运行2-4小时后，关闭第二中间进水阀L4、第一出水阀L9、第一供气阀L13、第一排泥阀L5、第四搅拌器F4，同时开启第一中间进水阀L3、第二出水阀L10、第二供气阀L14、第二排泥阀L6、第一搅拌器F1，重复第一步的过程，通过预缺氧池C、厌氧池B以及第一复合膜池A和第二复合膜池D的交替缺氧和好氧实现生物脱氮除磷和去除有机物;
第四步，运行7-10天后，打开反冲洗泵I、第一反冲洗阀L11或第二反冲洗阀L12分别对第一膜组件E1和第二膜组件E2进行反冲洗，反冲洗时，第一复合膜池A或第二复合膜池D应处于缺氧状态，如当第一复合膜池A处于缺氧状态时，开启反冲洗泵I和第一反冲洗阀L11，即对第一膜组件E1进行反冲洗，反冲洗出水通过第二连通管N进入第二复合膜池D随出水排放;同样，当第二复合膜池D处于缺氧状态时，开启反冲洗泵I和第二反冲洗阀L12，即对第二膜组件E2进行反冲洗，反冲洗出水通过第二连通管N进入第一复合膜池A随出水排放，反冲洗水源来自于系统处理后的出水或自来水，每次反冲洗时间为40-60分钟。
在整个运行过程中，污水泵J、回流污泥泵K、曝气泵G、出水泵H、第一进水阀L1和第二进水阀L2、剩余污泥阀L7、回流污泥阀L8、第二搅拌器F2和第三搅拌器F3始终开启，保证系统连续运行。
在整个运行过程中，第一复合膜池A或第二复合膜池D内的填料始终保持在各自的池内。
本发明的优点为：
(1)针对常规生物脱氮系统中存在硝化液回流量大(回流比一般为200-400%)，动力大、能耗高的问题，本发明通过缺氧池和好氧池的交替运行，实现消化液的自动回流，无需动力和能耗。
(2)本发明实际上是将连续流和间歇流融合于一个系统中，即对于整个运行系统来说类似于A2/O的连续运行方式，但对于单个复合膜生物反应池来说类似于SBR运行方式，即周期性地进行着进水、搅拌反应、曝气、出水等过程。因而生物脱氮反应的推动力大，反应速率快，去除效率高。不易发生污泥膨胀。
(3)本发明采用复合膜生物反应系统，利用填料中的生物膜增大生物量，提高污染物的生物降解率。同时可以减小悬浮微生物的浓度，既提高氧的传质效率(研究表明悬浮污泥浓度越高，氧的传质速率降低)，又减小膜组件的污染。
(4)反冲洗简单，反冲洗时不影响系统的正常运行。因而反冲洗不受时间限制，可以随时进行，更利于改善和提高膜的运行效果。
(5)本发明设备组装简单、紧凑，容易集成。第一复合膜池A、厌氧池B、预缺氧池C、第二复合膜池D以及污水泵J、回流污泥泵K、曝气泵G、出水泵H、反冲洗泵I设置在一个壳体内，形成集装箱式的一体化装置，可实现全自动控制，便于运输安装和操作管理。