申请日2006.12.31
公开(公告)日2008.07.02
IPC分类号C02F3/02; C02F9/14
摘要
本发明属于利用生物技术和物化技术处理污水的技术领域，特别涉及一种适于村落污水脱氮除磷系统及其操作方法。该系统由立体循环一体化氧化沟污水处理区、滤罐和土地处理区组合构成。本发明利用立体循环一体化氧化沟污水处理区去除污水中的有机污染物、总氮和总悬浮固体等;利用滤罐进一步去除污水中的总悬浮固体;利用土地处理区进一步去除污水中的磷。污水经过本发明的适于村落污水脱氮除磷系统处理后，出水中的氮磷含量大大降低，能有效的保护环境。本发明投资省、占地面积少、运行维护简单、出水水质好，特别适用于水源保护地或旅游区村落的污水处理系统。
权利要求书
1.一种污水脱氮除磷系统，是由去除污水中的有机污染物、总氮和总悬浮 固体的立体循环一体化氧化沟污水处理区，进一步去除污水中的悬浮固体的 滤罐，和进一步去除污水中总磷的土地处理区构成;其特征是：所述的滤罐 接在立体循环一体化氧化沟污水处理区后面，两处理区之间以管道连接，布 置在滤罐的进水管与立体循环一体化氧化沟污水处理区的出水口通过管道相 接;土地处理区接在滤罐后面，两处理区之间以管道连接，布置在土地处理 区的土壤层表面的带有孔洞的穿孔布水管与滤罐的清水收集管通过管道相 接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是：所述的土地处理区为一用混凝 土做成的池体，在该池体内部混凝土表面均做防水处理;在池体内底部的上 面为一承托层，在承托层中布设带有孔洞的穿孔集水管;在承托层的上部是 一土壤层，在土壤层的表面布置带有孔洞的穿孔布水管;
3.根据权利要求2所述的系统，其特征是：所述的土地处理区承托层采用 卵石，卵石层的高度为150mm～300mm，卵石的直径为15mm～30mm。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征是：所述土地处理区的土壤层 高度为500mm～1200mm，土壤为对磷有吸附作用的土壤。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征是：所述土地处理区的穿孔 布水管和穿孔集水管上的孔径为10～15mm。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征是：所述立体循环一体化氧化沟污 水处理区为一内空箱体，两竖隔板将立体循环一体化氧化沟污水处理区分隔 为氧化沟主沟及位于氧化沟主沟两侧的左固液分离器和右固液分离器，以立 体循环一体化氧化沟污水处理区的边壁与竖隔板构成两夹层，为左固液分离 器和右固液分离器;两竖隔板上各设有狭缝状的回流进口和回流出口;左右 固液分离器上部均设有出水口，出水口位于立体循环一体化氧化沟污水处理 区边壁，出水口位于液面下，出水口经过管道与滤罐的进水管相连;
在立体循环一体化氧化沟污水处理区的氧化沟主沟中有一横隔板，该横隔 板前后边缘与箱体内壁固接，两端与两竖隔板之间均有适当空隙，横隔板将 氧化沟主沟分成上、下两沟，上、下两沟的体积比在3/2～5/4之间;
一转刷为水平横转刷，水平轴安装在氧化沟主沟上部水平面，其轴与电机 传动轴固连。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征是：所述回流进口高于箱体内腔底 面15～30cm;所述回流出口高出横隔板10～20cm。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征是：所述立体循环一体化氧化沟污 水处理区的进水口，位于立体循环氧化沟下沟侧壁上。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征是：所述的滤罐主要由滤料、布水 区、三角堰、滤板、短柄滤头、进水管、反冲洗管、清水收集管、顶盖、反 冲洗泵构成;
一滤板将滤罐分为上滤料区、下布水区两个区;滤板为穿孔板，在滤板 的通孔处安装有短柄滤头;在滤板下方的布水区安装有清水收集管及与反冲 洗泵相连接的反冲洗管;在滤板上方的滤料区装填有滤料，在滤料的上方有 一安装在滤罐侧壁上的三角堰，一进水管安装在三角堰的上方。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述的系统的操作方法，其特征是：
污水从进水口进入立体循环一体化氧化沟污水处理区后，有机物被降解， 总氮降低，污水经过固液分离器分离后，上清液经过出水口，经过管道，通 过滤罐的进水管进入滤罐处理系统，进一步去除水中的总悬浮固体;滤罐的 处理水经过清水收集管收集后，通过管道进入土地处理区的穿孔布水管，经 过穿孔布水管进入土壤层，磷被土壤吸附;上清液在重力的作用下，通过穿 孔集水管收集后排放。
说明书
污水脱氮除磷系统及操作方法
技术领域
本发明属于利用生物技术和物化技术处理污水的技术领域，特别涉及一 种适于村落污水脱氮除磷系统及其操作方法。
背景技术
随着中国城镇化加快以及大城市污水的处理率提高，小城镇和村落等小 污染源成为水体污染源的一个重要因素。小污染源的治理将成为今后备受关 注的一个热点。对一些水体和环境有特殊要求的地区，如旅游区和水源保护 地，不仅要求污水必须处理后排放，还对其处理水的水质(主要是氮、磷等 引起水体富营养物质)有更高的排放要求。因此，开发研制投资省、运行费 用低、具有脱氮除磷的污水处理工艺将有效的保护该类地区水体环境。
污水的处理按作用原理可分为生物处理法、物理处理法和物理-化学处 理法。生物处理法由于其高效低耗被广泛应用于污水处理中。活性污泥法是 目前世界上城市污水和工业废水处理厂使用最广泛的生物处理技术。氧化沟 是一种由连续环式反应池构成的简易污水处理技术，是活性污泥法的一种变 型。20世纪50年代首先由荷兰卫生工程研究所研制成功。在各国科学家和环 境工程师们经过将近50年的努力下，氧化沟技术取得了很大的进步。研究表 明，氧化沟工艺具有有机污染物去除率高、同步脱氮除磷、运行效果稳定、 管理方便以及投资省等特点，已被广泛认为是适宜于中小城镇污水处理的首 选技术之一。二十世纪八十年代末，美国开发了另一种氧化沟污水处理技术 ——一体化氧化沟(Integral oxidation Ditch简称I.O.D)，它将传统氧化沟的 曝气净化与混合液的沉淀/分离合并一体(二沉池设置在氧化沟沟道中)，实现 了污泥的无泵回流。该技术与传统氧化沟技术相比，减少了占地面积并省掉 了污泥回流系统。其缺点是：二沉池建于循环沟道中，增加了水流阻力，能耗 增加;同时对曝气设备的要求提高;系统运行调节性能差。我国刘俊新提出 了立体循环一体化氧化沟技术(专利申请号：200410081012.8)，该技术主要 由立体循环式氧化沟、曝气转刷和新型固液沉淀分离器构成，它将传统氧化 沟的平面循环流动运行方式，改为立体循环流动。立体循环一体化氧化沟与 常规氧化沟相比，占地面积可减少约50%。沉淀/分离区合建在立体氧化沟的 两端，对氧化沟内混合液的流态没有影响，沉淀后的污泥可自动回流到氧化 沟内，无需污泥回流设备。立体循环一体化氧化沟的上层沟道为好氧区，下 层沟道为缺氧区。缺氧区在底层，不与大气接触，缺氧形成快。通过对多种 污水处理试验研究表明，采用立体循环一体化氧化沟作为二级污水处理工艺 处理污水是完全可行的。
经过立体循环一体化氧化沟污水处理区处理后的污水，有机物和总氮等 可以达到排放标准，但总磷还需要进一步处理才能排放。
针对污水中磷的去除，主要包括生物法、物理法和化学法或几种方法的 联用。其中，土壤处理具有投资省、效果好、维护简单等优点比较适合村落 污水的处理。目前，国内外学者对土壤除磷的作用机理、吸附数学模型等进 行了大量的研究。
二级处理出水中含有少量的悬浮固体，直接进入土地处理系统会降低土 地处理系统的使用寿命。过滤具有对水体中的悬浮物去除效果好，设备体积 小、动力设施简单，运行管理方便等特点。
发明内容
本发明的目的之一是研发一种能够广泛应用于村落污水的脱氮除磷系 统，为村落污水处理提供一条投资省、运行管理简单、处理彻底的途径。
本发明的另一目的在于提供一种污水脱氮除磷系统的操作方法。
本发明的污水脱氮除磷系统是由立体循环一体化氧化沟污水处理区、滤 罐和土地处理区构成。
立体循环一体化氧化沟污水处理区的主要功能是去除污水中的有机污染 物、总氮和总悬浮固体等污染物;滤罐的主要功能是进一步去除水中的悬浮 固体;土地处理区主要功能是进一步去除水中的总磷。所述的滤罐接在立体 循环一体化氧化沟污水处理区后面，两处理区之间以管道连接，布置在滤罐 的进水管与立体循环一体化氧化沟污水处理区的出水口通过管道相接;土地 处理区接在滤罐后面，两处理区之间以管道连接，布置在土地处理区的土壤 层表面的带有孔洞的穿孔布水管与滤罐的清水收集管通过管道相接。
本发明的村落污水脱氮除磷系统的工艺流程可参见图1示意图，其工艺流 程特征在于：污水从进水口进入立体循环一体化氧化沟污水处理区后，有机 物被降解，总氮降低，污水经过固液分离器分离后，上清液经过出水口，经 过管道，通过滤罐的进水管进入滤罐处理系统，进一步去除水中的总悬浮固 体;滤罐的处理水经过清水收集管收集，通过管道进入土地处理区的穿孔布 水管，上清液经过穿孔布水管进入土壤层，磷被土壤吸附;上清液在重力的 作用下，通过穿孔集水管收集后排放。
本发明的污水脱氮除磷系统中的立体循环一体化氧化沟污水处理区如图2 所示。所述立体循环一体化氧化沟污水处理反应区主要由氧化沟主沟和位于 氧化沟主沟两侧的左固液分离器和右固液分离器构成;
所述氧化沟主沟主要由转刷、横隔板和进水口构成。
所述立体循环一体化氧化沟污水处理区为一内空箱体，两竖隔板将立体 循环一体化氧化沟污水处理区分隔为氧化沟主沟及位于氧化沟主沟两侧的左 固液分离器和右固液分离器。竖隔板边缘与立体循环一体化氧化沟污水处理 区内壁固接，以立体循环一体化氧化沟污水处理区的边壁与竖隔板构成两夹 层，为左固液分离器和右固液分离器。两竖隔板上各设有狭缝状的回流进口 和回流出口。左右固液分离器上部均设有出水口，出水口位于立体循环一体 化氧化沟污水处理区边壁，出水口位于液面下5～10cm，出水口经过管道与 出水口经过管道与滤罐的进水管相连。
所述立体循环一体化氧化沟污水处理区的氧化沟主沟的横隔板前后边缘 与箱体内壁固接，两端与两竖隔板之间均有适当空隙，中横隔板将氧化沟主 沟分成上、下两沟，上、下两沟的体积比在3/2～5/4之间。
所述转刷为水平横转刷，水平轴安装在氧化沟主沟上部水平面，其轴与电 机传动轴固连。
所述回流进口高于箱体内腔底面15～30cm。
所述回流出口高出中隔板10～20cm。
所述立体循环一体化氧化沟污水处理区的进水口，位于立体循环氧化沟 下沟侧壁上。
本发明的滤罐如图3所示：滤罐主要由滤料、布水区、三角堰、滤板、 短柄滤头、进水管、反冲洗管、清水收集管、顶盖、反冲洗泵构成;
一滤板将滤罐分为上滤料区、下布水区两个区;滤板为穿孔板，在滤板 的通孔处安装有短柄滤头;在滤板下方的布水区安装有清水收集管及与反冲 洗泵相连接的反冲洗管;在滤板上方的滤料区装填有滤料，在滤料的上方有 一安装在滤罐侧壁上的三角堰，一进水管安装在三角堰的上方。
所述的滤罐的顶部有顶盖，在顶盖上设有观察通风孔。
所述的滤罐的清水收集管通过管道与土地处理区的穿孔布水管相连。
本发明的污水脱氮除磷系统中的土地处理区如图4所示，主要包括土壤 层、穿孔布水管、穿孔集水管、混凝土池体、承托层;
一用混凝土围成的池体，在池内底部上面为一承托层，在承托层中布设 带有孔洞的穿孔收水管;在承托层的上部是一土壤层，在土壤层的表层布置 带有孔洞的穿孔布水管。
所述的土地处理区的池体内部混凝土表面均做防水处理。
所述的土地处理区承托层采用卵石，卵石层的高度为150mm～300mm， 卵石的直径为15mm～30mm。
所述土地处理区的土壤层高度为500mm～1200mm，土壤为对磷有吸附作 用的土壤。
所述土地处理区的穿孔布水管和穿孔集水管为在U-PVC管(硬质聚氯乙 烯管材)上打孔，孔径为10～15mm。
本发明的污水脱氮除磷系统的操作方法，按污水的处理流程操作方法如 下：
污水从进水口进入立体循环一体化氧化沟污水处理区后，有机物被降解， 总氮降低，污水经过固液分离器分离后，上清液经过出水口，经过管道，通 过滤罐的进水管进入滤罐处理系统，进一步去除水中的总悬浮固体;滤罐的 处理水经过清水收集管收集后，通过管道进入土地处理区的穿孔布水管，经 过穿孔布水管进入土壤层，磷被土壤吸附;上清液在重力的作用下，通过穿 孔集水管收集后排放。
本发明的适于村落污水脱氮除磷系统具有如下优点：
1、污水经过本系统处理后，出水中氮磷的含量大大降低，是一种特别适 合对污水排放有较高要求地区的处理工艺;
2、整个系统的投资省、动力设备少、运行费用低、能耗低、维护管理简 单;
3、利用立体循环一体化氧化沟污水处理反应区处理污水效果好，有很好 的脱氮效果，不需要设置二沉池，基建投资更低，占地面积较传统氧化沟减少 约50%，且节省能耗达30%以上;
4、采用滤罐进一步处理水中的悬浮固体，可以延长土地处理区的寿命。
5、利用土地处理区去除污水中的磷，处理效果好，运行灵活，维护方便， 可以根据需要将几个土地处理单元串联或并联。
下面结合附图及实施例对本发明的适于村落污水脱氮除磷系统及其操作 方法作进一步的说明。