申请日2018.11.23
公开(公告)日2019.03.22
IPC分类号C02F3/30; C02F3/32; C02F3/34; C02F101/16; C02F101/10
摘要
本发明提供一种绿顶式模块化污水分级处理系统包括相互独立的强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块;强化生物脱氮除磷模块为OAAO池串联;多级AO耦合生物膜模块为两级AO池串联;超净处理模块为脱硝滤池和除磷滤池串联。本发明的强化生物脱氮除磷模块和多级AO耦合生物膜模块中活性污泥与生物膜相耦合，超净处理模块设置脱氮除磷填料，各模块池顶均设置为改良型人工湿地，生物、化学和生态处理相结合，实现深度脱氮除磷;各个模块之间相互组合处理污水，实现分级处理，既能达到当前污水处理要求，又能满足未来污水处理需求;同时该系统具有抗冲击负荷能力强、处理效果好、运行稳定、成本低、景观效益高等一系列优点。
权利要求书
1.一种绿顶式模块化污水分级处理系统，其特征在于，包括相互独立的强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块;所述强化生物脱氮除磷模块和多级AO耦合生物膜模块中设置生物膜填料，所述超净处理模块设置脱氮除磷填料，所述强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块的池顶均设置为改良型人工湿地;所述各模块之间相互组合处理污水，实行分级处理，模块内部间污水通过溢流进行无动力运行，模块之间通过管道、管道接头、智能控制阀门相互连接。
2.根据权利要求1所述的绿顶式模块化污水分级处理系统，其特征在于，所述强化生物脱氮除磷模块依次由好氧池O1、缺氧池A1、厌氧池A2、好氧池O2组成。
3.根据权利要求2所述的绿顶式模块化污水分级处理系统，其特征在于，所述好氧池O1的进水方式为污水通过溢流管进入，池内设置生物膜填料，池底进行微孔曝气;所述缺氧池A1和厌氧池A2内均设置导流墙和搅拌器;所述好氧池O2内设置导流墙，池底进行微孔曝气，池内污泥由池底集泥管收集，一部分回流至所述缺氧池A1，另一部分排出。
4.根据权利要求1所述的绿顶式模块化污水分级处理系统，其特征在于，所述多级AO耦合生物膜模块依次由缺氧池A3、好氧池O3、缺氧池A4、好氧池O4组成;所述缺氧池A3和缺氧池A4内设置导流墙和搅拌器;所述好氧池O3和好氧池O4内设置导流墙和生物膜填料，池底进行微孔曝气。
5.根据权利要求1所述的绿顶式模块化污水分级处理系统，其特征在于，所述超净处理模块由脱硝滤池B1和除磷滤池B2组成;所述脱硝滤池B1和除磷滤池B2内均设置导流板，池底设置排泥管;所述脱硝滤池B1的填料为脱硝填料;所述除磷滤池B2的填料为除磷填料。
6.根据权利要求1、2或4所述的绿顶式模块化污水分级处理系统，其特征在于，所述多点进水为原水从缺氧池A1、厌氧池A2、缺氧池A3或缺氧池A4中的两个或两个以上的处理池进水。
7.根据权利要求1、2或4所述的绿顶式模块化污水分级处理系统，其特征在于，所述好氧池和除磷滤池B2池顶的改良型人工湿地种植能吸收氮磷且根系发达的植物，所述除磷滤池B2池顶的改良型人工湿地基质为除磷填料。
8.根据权利要求1、2或4所述的绿顶式模块化污水分级处理系统，其特征在于，所述缺氧池和脱硝滤池B1池顶的改良型人工湿地种植能吸收氮磷且根系不发达的植物，所述脱硝滤池B1池顶的改良型人工湿地基质为脱硝填料。
9.根据权利要求1所述的绿顶式模块化污水分级处理系统，其特征在于，所述管道包括溢流管、污水管、集泥管、剩余污泥管、回流污泥管、排泥管、空气管，所述强化生物脱氮除磷模块出水通过四通管接头连接的污水管直接出水、进入所述多级AO耦合生物膜模块或超净处理模块;所述多级AO耦合生物膜模块出水通过三通管接头连接的污水管直接出水或进入所述超净处理模块;所述超净处理模块接收来自强化生物脱氮除磷模块或多级AO耦合生物膜模块出水。
10.根据权利要求1所述的绿顶式模块化污水分级处理系统，其特征在于，所述管道和管道接头均为PE材质;所述污水管中污水流动均依靠管道铺设坡度实现重力自流;所述剩余污泥管、回流污泥管、排泥管中污泥通过污泥泵实现回流和排出;所述空气管通过鼓风机输送空气，通过微孔曝气头进行曝气。
说明书
一种绿顶式模块化污水分级处理系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种绿顶式模块化污水分级处理系统。
背景技术
目前，污水处理问题已经得到社会广泛关注，也有一大批污水处理技术不断涌现。我国现有的污水处理厂出水，所具体执行的排放标准由各方面因素来决定，一般多参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A或B标准。然而，随着经济的发展，人们生活水平的提高，对于污水处理的要求也在不断提高，处理后出水达到更高标准是未来发展的必然趋势。
AAO工艺是由厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区和两个回流系统组成，污水依次进行厌氧释磷、缺氧反硝化脱氮、好氧硝化和好氧吸磷，最后经沉淀区泥水分离后出水，剩余污泥排出。该工艺存在脱氮除磷泥龄矛盾、碳源不足、硝酸盐影响和回流量大等问题。一些中国发明专利会通过将缺氧池设置在前，厌氧池设置在后，同时将好氧池混合液回流至缺氧池，消除混合液中硝态氮对厌氧池的不利影响，并通过向好氧池投加悬浮填料，解决常规AAO工艺中脱氮除磷的泥龄矛盾，但仍存在碳源不足、回流量大等问题，同时单独使用此工艺处理污水，出水水质难以达到一级A标及以上标准。而部分中国发明专利采用生物和物理化学联合处理技术处理污水，使出水水质达到更高标准，但是该技术往往需要投加大量化学药剂和外加碳源，处理成本较高。
多级AO工艺是将2～5级的缺氧池、好氧池串联组成，硝化液从各段的好氧池直接流入下一段的缺氧池，而不需设内回流系统。污水经过多级交替缺氧好氧池实现高效脱氮，具有所需池容小、脱氮效率高、运行调节灵活等优势。但也存在碳源不足、除磷效果差等问题。许多中国发明专利会通过多点进水解决碳源问题，将多级A/O与生物膜法耦合进行脱氮除磷，但该方法缺少厌氧池，除磷效果无法保证，同时部分原水进入最后一级A/O中的缺氧池，对于氨氮有很好的去除效果，而出水总氮却难以达标。
生态处理是污水处理手段中非常经济的一种方式，且不会对环境造成二次污染。但是该技术处理效率不高，处理效果不稳定，受季节影响较大，往往作为污水处理工艺中的一种辅助手段。目前大多数污水处理技术中污水会先经过生物处理后排入人工湿地，进行深度处理，但是许多植物对于低浓度氮磷的处理效果并不明显，人工湿地作为尾水处理单元往往无法将其处理能力完全发挥出来。而有中国发明专利在池本体的上部设置植物种植区，以特殊材料和植物根系作为生物载体，通过构建多样化的生态系统，提高对水体中污染物的降解能力，若该技术能对植物功能进行细化，同时考虑植物对于生物脱氮除磷环境的影响，便能充分发挥植物净化能力，优化植物与微生物之间的协作模式，进一步提高脱氮除磷效果。
因此，针对现有技术的不足，开发出一套强化脱氮除磷、节能降耗与景观生态相统一的，既能达到当前污水处理要求、又能满足未来污水处理需求的污水分级处理系统势在必行。
发明内容
本发明的目的是提供一种绿顶式模块化污水分级处理系统，通过不同模块之间的相互组合来处理污水，处理后出水可优于现行的不同排放标准，而且操作灵活，既适用于当前污水处理，又可以满足未来污水处理更为严格的要求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种绿顶式模块化污水分级处理系统，包括相互独立的强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块;所述强化生物脱氮除磷模块和多级AO耦合生物膜模块中设置生物膜填料，所述超净处理模块设置脱氮除磷填料，所述强化生物脱氮除磷模块、多级AO耦合生物膜模块、超净处理模块的池顶均设置为改良型人工湿地;所述各模块之间相互组合处理污水，实行分级处理(使出水水质可优于不同标准)，模块内部间污水通过溢流进行无动力运行，模块之间通过管道、管道接头、智能控制阀门相互连接。
根据以上方案，所述强化生物脱氮除磷模块依次由好氧池O1、缺氧池A1、厌氧池A2、好氧池O2组成。
根据以上方案，所述好氧池O1的进水方式为污水通过溢流管进入，池内设置生物膜填料，池底进行微孔曝气;所述缺氧池A1和厌氧池A2内均设置导流墙和搅拌器;所述好氧池O2内设置导流墙，池底进行微孔曝气，池内污泥由池底集泥管收集，一部分回流至所述缺氧池A1，另一部分排出。
根据以上方案，所述多级AO耦合生物膜模块依次由缺氧池A3、好氧池O3、缺氧池A4、好氧池O4组成;所述缺氧池A3和缺氧池A4内设置导流墙和搅拌器;所述好氧池O3和好氧池O4内设置导流墙和生物膜填料，池底进行微孔曝气。
根据以上方案，所述超净处理模块由脱硝滤池B1和除磷滤池B2组成;所述脱硝滤池B1和除磷滤池B2内均设置导流板，池底设置排泥管;所述脱硝滤池B1的填料为脱硝填料;所述除磷滤池B2的填料为除磷填料。
根据以上方案，所述多点进水为原水从缺氧池A1、厌氧池A2、缺氧池A3或缺氧池A4中的两个或两个以上的处理池进水。具体进水位置和进水比例由各模块之间的组合方式确定。
根据以上方案，所述好氧池和除磷滤池B2池顶的改良型人工湿地种植能吸收氮磷且根系发达的植物，所述除磷滤池B2池顶的改良型人工湿地基质为除磷填料。所述好氧池O1、O3和O4池顶改良型人工湿地发达的植物根系和生物膜填料共同与活性污泥相耦合，通过营造不同的微生物环境来共同实现高效脱氮。
根据以上方案，所述缺氧池和脱硝滤池B1池顶的改良型人工湿地种植能吸收氮磷且根系不发达的植物，防止植物根系泌氧破坏缺氧环境，所述脱硝滤池B1池顶的改良型人工湿地基质为脱硝填料。
根据以上方案，所述管道包括溢流管、污水管、集泥管、剩余污泥管、回流污泥管、排泥管、空气管，所述强化生物脱氮除磷模块出水通过四通管接头连接的污水管直接出水、进入所述多级AO耦合生物膜模块或超净处理模块;所述多级AO耦合生物膜模块出水通过三通管接头连接的污水管直接出水或进入所述超净处理模块;所述超净处理模块接收来自强化生物脱氮除磷模块或多级AO耦合生物膜模块出水;污水流向由排放标准确定，智能阀门控制。
根据以上方案，所述管道和管道接头均为PE材质;所述污水管中污水流动均依靠管道铺设坡度实现重力自流;所述剩余污泥管、回流污泥管、排泥管中污泥通过污泥泵实现回流和排出;所述空气管通过鼓风机输送空气，通过微孔曝气头进行曝气。
本发明的好氧池O1设置在倒置AAO工艺之前，省去混合液回流，直接为缺氧池A1提供硝酸盐。同时O1池设置生物膜填料，O2池不设置生物膜填料，O1/A1脱氮，A2/O2除磷，避免泥龄矛盾对脱氮除磷效果造成的影响。
本发明的好氧池O1中设置生物膜填料，活性污泥与生物膜相耦合，污水通过溢流管进入好氧池O1底部，池底进行微孔曝气，污水在池内发生硝化反应和短程硝化反应。好氧池O1池顶改良型人工湿地选择根系发达植物，植物生长吸收氮磷，同时发达根系为微生物的附着提供场所。
本发明的缺氧池A1中设置导流墙及搅拌机，污水在池体内发生折流，避免在池顶发生短流，延长水力停留时间。好氧池O1出水与部分原水在前半段相混合，利用原水中碳源发生反硝化反应去除好氧池O1出水中的硝氮。同时好氧池O2污泥回流至缺氧池A1，消耗回流污泥中硝氮，消除硝氮对生物除磷的影响。缺氧池A1池顶改良型人工湿地选择根系不发达植物，防止植物根系泌氧破坏缺氧环境，植物生长吸收氮磷。
本发明的厌氧池A2中设置导流墙及搅拌机，缺氧池A1出水与部分原水通过搅拌器在池体内发生充分混合，并在池内发生折流，在碳源充足的情况下，缺氧池A1污泥流入，在厌氧池A2中发生厌氧释磷。
本发明的好氧池O2中设置导流墙，防止短流，缺氧池A2与好氧池O2有一定高低差，可在一定程度上进行跌水曝气，为硝化作用提供一定的氧气，池底进行微孔曝气，将进入缺氧池A1和厌氧池A2的原水中的氨氮转化为硝氮，同时释磷菌在好氧条件下吸磷。污泥沉淀后通过底部集泥管收集，一部分回流至缺氧池A1，另一部分排出。好氧池O2池顶改良型人工湿地选择根系发达植物，植物生长吸收氮磷，同时发达根系为微生物的附着提供场所。
本发明的缺氧池A3中设置导流墙及搅拌机，污水在池体内发生折流，避免在池顶发生短流，延长水力停留时间。好氧池O2出水与部分原水在前半段相混合，利用原水中碳源发生反硝化反应去除好氧池O2出水中的硝氮。缺氧池A3池顶改良型人工湿地选择根系不发达植物，防止植物根系泌氧破坏缺氧环境，植物生长吸收氮磷。
本发明的好氧池O3中设置导流墙，防止短流，缺氧池A3与好氧池O3有一定高低差，可在一定程度上进行跌水曝气，为硝化作用提供一定的氧气，池底进行微孔曝气，将进入缺氧池A3的原水中的氨氮转化为硝氮。池中设置填料，活性污泥与生物膜相耦合，延长污泥泥龄。好氧池O3池顶改良型人工湿地选择根系发达植物，植物生长吸收氮磷，同时发达根系为微生物的附着提供场所。
本发明的缺氧池A4中设置导流墙及搅拌机，污水在池体内发生折流，避免在池顶发生短流，延长水力停留时间。好氧池O3出水与部分原水在前半段相混合，利用原水中碳源发生反硝化反应去除好氧池O3出水中的硝氮。缺氧池A4池顶改良型人工湿地选择根系不发达植物，防止植物根系泌氧破坏缺氧环境，植物生长吸收氮磷。
本发明的好氧池O4中设置导流墙，防止短流，缺氧池A4与好氧池O4池有一定高低差，可在一定程度上进行跌水曝气，为硝化作用提供一定的氧气，池底进行微孔曝气。池中设置填料，活性污泥与生物膜相耦合，延长污泥泥龄。保证出水中COD、BOD达标，同时将污水中所有氨氮通过硝化反应转化为硝态氮。好氧池O4池顶改良型人工湿地选择根系发达植物，植物生长吸收氮磷，同时发达根系为微生物的附着提供场所。
本发明的好氧池O1、O3和O4池顶改良型人工湿地发达的植物根系和生物膜填料共同与活性污泥相耦合，通过营造不同的微生物环境来共同实现高效脱氮。由于氧气在由外向生物膜内部传递的过程中会被微生物消耗，生物膜填料形成外部好氧、内部缺氧环境，为SND反应的发生提供有利环境，提高脱氮效率。而发达的植物根系作为天然的生物膜载体，植物能够将外界氧气输送至根系进行泌氧，因此植物根系为附着在上面的生物膜的内外部均提供好氧环境，加强硝化作用，提高脱氮效果。
本发明的脱硝滤池B1中设置导流板将滤床分隔成两个部分，好氧池O2或O4出水进入脱硝滤池B1，在池体内发生折流。池底设置排泥管，排出污泥。脱硝滤池B1池顶改良型人工湿地选择根系不发达植物，防止植物根系泌氧破坏缺氧环境，植物生长吸收氮磷，填料和基质均为脱硝填料。
本发明的除磷滤池B2中设置导流板将滤床分隔成两个部分，脱硝滤池B1出水在池体内发生折流。池底设置排泥管，排出污泥。除磷滤池B2池顶改良型人工湿地选择根系发达植物，植物生长吸收氮磷，同时发达根系为微生物的附着提供场所，填料和基质为除磷填料。
本发明的生物、化学和生态处理相结合可实现深度脱氮除磷，同时从外观上看该处理系统整体为一景观生态花园。
本发明的各模块组合运行方式为：强化生物脱氮除磷模块出水优于一级B标，强化生物脱氮除磷模块+多级AO耦合生物膜模块出水优于一级A标，强化生物脱氮除磷模块+超净处理模块出水优于一级A标，强化生物脱氮除磷模块+多级AO耦合生物膜模块+超净处理模块出水优于地表水Ⅳ类标准。
本发明的有益效果是：
1)本发明整体工艺模块化，各个模块之间相互独立，运行灵活，可通过多种不同的组合方式达到不同的处理标准，有利于快速生产，既能达到目前污水处理要求，又能满足未来污水处理需求，减少以后提标改造工程量;
2)本发明整套分级处理系统中微生物、植物、填料在不同的位置有不同的种类，在整体的污水处理过程中分别扮演着不同角色，有着不同的功能;
3)本发明具有较强抗冲击负荷能力，运行稳定，不仅适用于水质水量较稳定的污水处理，同时也适用于水质水量波动较大的污水处理;
4)本发明采用多种脱氮除磷作用相结合的方式处理污水，处理效果好，出水最高可优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类标准;
5)本发明采用多点进水，为生物脱氮除磷提供充足碳源，无需外加碳源;
6)本发明的强化生物脱氮除磷模块将好氧池设置在倒置AAO工艺之前，多级AO串联，均省去混合液回流，同时多种供氧方式相结合，减少人工曝气量，节约运行成本;
7)本发明的活性污泥与生物膜以多种耦合方式处理污水，可解决生物脱氮除磷中污泥泥龄的矛盾;
8)本发明的模块内部污水通过溢流实现无动力运行，模块之间污水依靠管道铺设坡度实现重力自流;
9)本发明的各池池顶为改良型人工湿地，生物与生态处理相结合，美观经济。