申请日2011.04.11
公开(公告)日2011.12.14
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种分散型村镇污水处理的一体化装置属于污水处理领域。该装置进水口(13)和出水口(6)分别位于装置主体(1)的左侧底端和右侧上部;开孔隔板(4)将装置主体(1)分为七个区域，依次为厌氧滤池(A)区，厌氧滤池(B)区，复合区(C)，接触氧化(D)区，接触氧化(E)区，接触氧化(F)区和出水区(G);其中复合区(C)通过无孔隔板(25)、封闭隔板(27)、带孔隔板(26)分为等容积的两室;厌氧滤池(A)区、厌氧滤池(B)区、厌氧滤池(H)区内布设陶粒(2)作为填料;布设空心球(3)且设有系统;厌氧滤池(A)区及接触氧化(F)区底部设有硝化液回流口(10)硝化液回流。本装置操作简便、卫生低耗，抗冲击负荷。
权利要求书
1.一种分散型村镇污水处理的一体化装置，其特征在于：
进水口(13)和出水口(6)分别位于装置主体(1)的左侧底端和右侧 上部;开孔隔板(4)将装置主体(1)分为七个区域，沿进水方向依次为厌 氧滤池(A)区，厌氧滤池(B)区，复合区(C)，接触氧化(D)区，接触 氧化(E)区，接触氧化(F)区和出水区(G);其中复合区(C)通过无孔隔 板(25)、封闭隔板(27)、带孔隔板(26)分为等容积的两室，沿进水方向， 封闭隔板(27)左侧为厌氧滤池(H)区，右侧为接触氧化(I)区;厌氧滤 池(A)区、厌氧滤池(B)区、厌氧滤池(H)区内布设陶粒(2)作为填料; 接触氧化D区、接触氧化(E)区、接触氧化(F)区、接触氧化(I)区内距 底面1/15-1/10水深处设置多孔承托板(11)，用以支撑布设其中的填料——空 心球(3);接触氧化(D)区、接触氧化(E)区、接触氧化(F)区、接触氧 化(I)区底部中心设有曝气头(12)，通过布气管(15)与气体流量计(14)、 进气阀(16)、空气压缩机(17)相连接，构成曝气系统;厌氧滤池(A)区 及接触氧化(F)区底部设有硝化液回流口(10)，通过硝化液回流管(19) 与硝化液回流泵(18)、调节阀(21)相连接形成回路，构成硝化液回流系统;
所述的无孔隔板(25)和带孔隔板(26)底部配有使其在水平面上沿垂 直进水方向滑动的滑槽;封闭隔板(27)垂直于开孔隔板(4)及水平面，固 定于复合区(C)中部;
所述的出水区(G)，其底面设置清理口(9)，并与水平成15-45度倾角; 底面至距离底面1/8-1/5水深区域为沉淀区，由若干斜板(8)构成;距离底面 1/2-3/5水深位置设L型隔板(7)，与开孔隔板(4)密封连接;溢流口(5) 与装置主体(1)运行时的液面高度齐平，通过弯管与出水口(6)相连接;L 型隔板(7)中心设有投药口(28)，通过加药管(23)连接加药泵(22)，与 储药箱(24)构成投药系统;
所述的陶粒(2)，规格为密度1.8-2.0g/cm3、比表面积 2500-3980m2/m3、孔隙率38-53%;所述的空心球(3)，规格为比 表面积300-460m2/m3。
说明书
一种分散型村镇污水处理的一体化装置
技术领域
本实用新型涉及一种污水生化处理装置，具体涉及一种分散型村镇污水一体化处理装置。具备高效、简便、卫生的特点，尤其适合需纳入敏感水体的分散型村镇污水的处理。
背景技术
“十一五”期间，城市污水处理规模日益扩大，污染物控制取得良好效果，而针对分散型污水，特别是村镇污水的处理还处于起步阶段。进入“十二五”后，国家对环保领域的政策引导与战略投入进一步提高，村镇污水治理是极具研究和实用价值的领域之一，其工艺设计，运行维护，设备研发，技术经济分析等已成为研究热点。基于生产、生活方式的差异，村镇污水相对于城市污水，其氮、磷含量波动幅度较大，如不有效处理而排放，极易造成水体富营养化，因此当出水需纳入敏感水体时，对其进行强化脱氮除磷十分必要。实际运行中，由于成本、施工等制约因素，在广大农村地区难以进行污水的集中处理，因此采用小型一体化装置就地处理较为可行。
厌氧滤池(Anaerobic Filter)是一种填充有微生物载体的高速厌氧生物反应器。高污泥浓度和长泥龄使其运行稳定，抗冲击负荷能力强;低产泥率减少了污泥处置成本;良好的有机物水解酸化效果为后续生物脱氮提供了碳源，填料的吸附作用则保证了可利用碳源的保存。因此，近20多年来，AF已被广泛应用于处理不同类型的废水，运行效果良好。目前，其急需解决的问题是反应效率的提高及解决滤料的堵塞，而随着富营养化的日趋严重，为控制出水中的氮、磷浓度，需耦合其他生化工艺进行高效、稳定地脱氮除磷。
生物接触氧化(Bio-Contact Oxidation)也叫淹没式生物滤池，是具有活性污泥法特点的生物膜法，污水与附着有生物膜的载体相接触而得到净化。填料上的高生物量保证了反应器的高容积负荷;良好的水流混合特性提高了抗冲击负荷能力;较低的剩余污泥产量则节省了二沉池空间和基建费用;运行管理方便、卫生，十分适合分散型村镇污水的处理。目前，生物接触氧化工艺急需解决的问题之一也是对氮、磷等营养物质的去除及反应效率的进一步提升。
厌氧滤池-生物接触氧化是一种耦合生物处理工艺，针对分散型村镇污水，具备良好的脱氮及一定的除磷能力，运行稳定，卫生方便，效果良好。而目前针对小规模污水处理，化学除磷效果及稳定性高于生物除磷，因此进行生化工艺的耦合是村镇污水强化脱氮除磷的最佳选择。
实用新型内容
针对现有工艺在处理分散型污水时，效率不高，脱氮除磷效果差，运行维护不便等问题，本实用新型构建了一种分散型村镇污水处理一体化装置，操作简便、卫生低耗，抗冲击负荷，其特征在于：
①基于厌氧滤池-接触氧化-化学沉淀耦合工艺而构建;②装置主体分为七格，创造出推流状态，提高反应推动力，较好地平衡了反应效率与经济成本;③设置复合区，通过隔板的调节改变区域的功能，增加对特定污染物的冲击负荷;④出水区构造独特，形成斜板沉淀区，化学除磷区和溢流区。
装置结构与平面示意图分别如附图1，2所示，具体特征在于：
进水口13和出水口6分别位于装置主体1的左侧底端和右侧上部。开孔隔板4将装置主体1分为七个区域，沿进水方向依次为厌氧滤池A区，厌氧滤池B区，复合区C，接触氧化D区，接触氧化E区，接触氧化F区和出水区G。其中复合区C通过无孔隔板25、封闭隔板27、带孔隔板26分为等容积的两室，沿进水方向，封闭隔板27左侧为厌氧滤池H区，右侧为接触氧化I区。厌氧滤池A区、厌氧滤池B区、厌氧滤池H区内布设陶粒2作为填料;接触氧化D区、接触氧化E区、接触氧化F区、接触氧化I区内距底面1/15-1/10水深处设置多孔承托板11，用以支撑布设其中的填料——空心球3;接触氧化D区、接触氧化E区、接触氧化F区、接触氧化I区底部中心设有曝气头12，通过布气管15与气体流量计14、进气阀16、空气压缩机17相连接，构成曝气系统。厌氧滤池A区及接触氧化F区底部设有硝化液回流口10，通过硝化液回流管19与硝化液回流泵18、调节阀21相连接形成回路，构成硝化液回流系统。
所述的无孔隔板25和带孔隔板26底部配有使其在水平面上沿垂直进水方向滑动的滑槽;封闭隔板27垂直于开孔隔板4及水平面，固定于复合区C中部。
所述的出水区G，其底面设置清理口9，并与水平成15-45度倾角;底面至距离底面1/8-1/5水深区域为沉淀区，由若干斜板8构成;距离底面1/2-3/5水深位置设L型隔板7，与开孔隔板4密封连接;溢流口5与装置主体1运行时的液面高度齐平，通过弯管与出水口6相连接。L型隔板7中心设有投药口28，通过加药管23连接加药泵22，与储药箱24构成投药系统。
所述的陶粒2，规格为 密度1.8-2.0g/cm3、比表面积2500-3980m2/m3、孔隙率38-53%;所述的空心球3，规格为 比表面积300-460m2/m3。
基于构建的一体化处理装置，通过试验，形成一种分散型村镇污水强化脱氮除磷方法，采用的技术路线可分为以下3步：
①调节原污水的磷负荷，改变控制参数，确定合适的化学药剂，最佳投药浓度和投加量，测试除磷效果。
②调节原污水的氮负荷，合理控制硝化液回流体积比，曝气量，水力停留时间等参数，确定一体化装置的最佳运行方式，测试脱氮效果。
③模拟分散型村镇污水的实际排放情况，改变污染物负荷，测试复合区功能的改变对冲击负荷的适应性，增加应用可行性。
本实用新型产生的分散型村镇污水强化脱氮除磷方法的技术原理：
分格后的装置主体避免了进水后完全混合流态的出现，创造出推流状态，提升反应推动力，分为七格较好地做到了反应效率与经济成本间的平衡。原水在厌氧滤池中实现水解酸化;通过陶粒的吸附实现碳源的保存，为反硝化提供电子供体;在陶粒间的过滤可有效截留悬浮物;在接触氧化池中实现有机物的进一步降解及硝化，产生的硝化液回流至厌氧滤池反硝化，控制回流体积比可实现深度脱氮;合理控制接触氧化池的溶解氧浓度，可利用空心球上附着的生物膜形成的“微环境”实现同步硝化反硝化脱氮。磷的去除有两种途径，少量通过微生物的同化作用，靠水力冲刷使生物膜脱落，沉积在沉淀区，定期清除;绝大多数通过在化学除磷区投药，形成沉淀去除。
具体方法为：原水由进水口13流入装置主体1，在厌氧滤池A区，厌氧滤池B区共停留2.0-3.0h，进行有机物的水解酸化，原水在陶粒2间过滤，部分悬浮物被截留，同时部分短链有机物被吸附，作为反硝化的碳源，完成原 水中以化学需氧量COD计的20-30%的有机物降解后，污水进入复合区C。当原水氨氮质量浓度超过45mg/L时，将无孔隔板25与带孔隔板26沿各自对应的底部滑槽移动，使其位置沿进水方向分别与厌氧滤池H区和接触氧化I区相重合，复合区C转换为接触氧化I区，控制水力停留时间在30-40min，调节供气量，控制溶解氧(DO)浓度在1.5-2.0mg/L，增加硝化效果。当原水COD质量浓度超过500mg/L，或者氨氮质量浓度超过45mg/L同时COD质量浓度超过500mg/L时，将无孔隔板25与带孔隔板26沿各自对应的底部滑槽在水平面上沿垂直进水方向移动，使其位置沿进水方向分别与接触氧化I区和厌氧滤池H区相重合，复合区C转换为厌氧滤池H区，控制水力停留时间在30-45min，强化水解酸化效果，降低后续处理负荷。流经复合区C后，污水依次经过接触氧化D区，接触氧化E区，接触氧化F区，通过渐减曝气的方式，控制这三个区域的DO浓度依次为1.4-1.6，0.9-1.1，0.4-0.6mg/L，水力停留时间均为60-80min，接触氧化D区完成有机物的进一步降解及硝化，接触氧化E区、接触氧化F区可利用空心球3上的生物膜内部缺氧，外部好氧的“微环境”实现同步硝化反硝化脱氮，在水力冲刷下，部分生物膜的脱落及微生物的同化作用实现了少量的生物除磷，硝化液自接触氧化F区底部回流至厌氧滤池A区，利用后者内丰富的碳源完成反硝化，回流体积比控制在100%-300%(脱氮率随回流体积比增加而上升，但大于300%时脱氮效果增加不明显，同时增加中间水箱的体积，经济性不佳)，控制接触氧化F区较低的DO浓度显著减少了回流对厌氧滤池A区、厌氧滤池B区运行状态的破坏。经过上述处理后，水流进入出水区G，先在由若干斜板8构成的沉淀区完成初步的固液分离，控制该区的水力停留时间在40-60min，当原水含磷浓度超过0.5mg/L时，启动加药泵22，通过加药管23向投药口28中泵送质量浓度为10-15mg/L的聚合氯化铝溶液，生成的沉淀进入沉淀区，液流上升，通过溢流口5经出水口6排出装置主体1。通过清理口9可定期清理装置内积聚的沉淀物，当实际水力停留时间超过预设值的130%时，认为运行中发生堵塞，对陶粒2和空心球3进行反冲洗。
本实用新型的有益效果
针对分散型村镇污水的处理，关键问题在于如何实现稳定，经济，卫生，简便的运行效果，与现有装置及方法相比，本实用新型具有下列优点：
(1)厌氧滤池-接触氧化耦合工艺低产泥率及一体化装置封闭式的特点满足了卫生，简便的管理要求;反应装置内的高生物量缩短了水力停留时间，减少反应区容积，节约基建成本，经济性良好。
(2)装置主体的合理分格创造了反应区内的推流状态，提高了反应效率，单独设置的出水区强化了沉淀作用，可保证出水悬浮物的控制。针对进水的负荷变化，调整隔板位置可实现指定区域的功能改变，强化特定污染物的去除，增加抗冲击负荷能力，无需更换填料，操作简便。
(3)接触氧化区内，合理控制DO浓度，利用载体生物膜形成的内部缺氧外部好氧的“微环境”，可发生同步硝化反硝化脱氮，节约碳源、供气能耗、反应器容积，减少剩余污泥产量。
(4)当原污水磷负荷增大时，设置化学除磷方案，使水流通过化学反应区，与外加药液反应生成沉淀，强化除磷效果，简便易行，高效快捷。