申请日2020.01.17
公开(公告)日2020.05.12
IPC分类号C02F9/14; H02J7/35; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种光伏驱动农村生活污水一体化处理系统和处理工艺，包括：太阳能驱动单元以及污水处理单元;所述污水处理单元包括依次通过管路连接的格栅池、水质调节池、预缺氧池、厌氧池、缺氧池、MBR反应池、好氧池消毒池和污泥池。本发明采用太阳能驱动单元产生的电能驱动污水处理系统，大幅降低了处理系统的能耗，同时创造性地将A2/O工艺和MBR工艺结合在一起，提高了污水处理的效果。其次，通过往MBR反应池中投加Fe2O3和表面活性素，提高了活性污泥混合液中微生物的活性，且对MBR膜污染有较好的减缓效果，从而提高了污染物降解效果，与现有技术相比，取得了显著的进步。
权利要求书
1.光伏驱动农村生活污水一体化处理系统，其特征在于，包括：
太阳能驱动单元;以及污水处理单元;所述污水处理单元包括依次通过管路连接的格栅池、水质调节池、预缺氧池、厌氧池、缺氧池、MBR反应池、好氧池、消毒池和污泥池。
2.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述太阳能驱动单元包括太阳能电池组件、光电调节器、蓄电池组件和控制组件。
3.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述MBR反应池内设置有MBR膜组件、絮凝剂和虹吸曝气系统，所述虹吸曝气系统由所述太阳能驱动单元驱动。
4.如权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述絮凝剂为Fe2O3和/或表面活性素。
5.如权利要求4所述的处理系统，其特征在于，所述絮凝剂为Fe2O3和表面活性素。
6.如权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述Fe2O3的投加量为30～85mg/L，所述表面活性素的投加量为1～12mg/L。
7.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述厌氧池和缺氧池内设置有搅拌装置;所述太阳能驱动单元连接有太阳光跟踪系统。
8.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括气升回流装置，所述气升回流装置将污泥池的活性污泥送入好氧池内。
9.一种利用如权利要求1～8任一所述的处理系统处理农村生活污水的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、收集农村生活污水，去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质后，调节污水的pH为6～8;
S2、预缺氧处理：将上述污水泵送至预缺氧池，水力停留时间为1～2d;
S3、厌氧处理：将工序S2的出水泵送至厌氧池，同步搅拌，使活性污泥和污水充分反应，水力停留时间为1～3h;
S4、缺氧处理：将工序S3的出水泵送至缺氧池，同步搅拌，使活性污泥和污水充分反应，水力停留时间为1～3h;
S5、MBR膜反应处理：将工序S4的出水泵送至MBR反应池，在曝气情况下经过微生物降解后，通过抽吸泵经膜组件过滤出水，水力停留时间为8～12h，污泥停留时间为1～2d;
S6、好氧处理：将工序S5的出水泵送至好氧池，水力停留时间为6～8h，出水经消毒后排放，部分进入污泥池的污泥回流至好氧池。
10.如权利要求9所述的处理工艺，其特征在于，所述步骤S5中所述抽吸泵每运行5～10min，停止1～3min。
说明书
光伏驱动农村生活污水一体化处理系统和处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及光伏驱动农村生活污水一体化处理系统和处理方法。
背景技术
农村生活污水含有有机物质、氮磷营养物质、悬浮物及病菌等污染成分，各污染物浓度一般为：COD为60～200mg/L，NH3-N为10～25mg/L，总氮TN为20～40mg/L，总磷TP为1.0～2.5mg/L。
现有的农村生活污水处理设施多采用A2/O工艺和MBR工艺。其中A2/O(Anaerobic-Anoxic-Oxic厌氧-缺氧-好氧)工艺，亦称A-A-O工艺，是运用厌氧-缺氧-好氧交替反应法实现生物脱氮除磷的一系列工艺的简称，是流程最简单，应用最广泛的脱氮除磷工艺。主要由厌氧反应器、缺氧反应器、好氧反应器--曝气池、沉淀池等几部分组成。具有工艺简单、同步脱氮除磷、总水力停留时间少于其他同类工艺、运行无需投药、运行费用低等特点，其厌氧(缺氧)、好氧交替运行，无污泥膨胀之忧，SVI值一般均小于100。
MBR又称膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor)，是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术，实现污泥停留时间和水力停留时间的分离，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低F/M比减少剩余污泥产生量(甚至为零)，从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。具有出水水质优质稳定、剩余污泥产量少、占地面积小、可去除氨氮及难降解有机物、操作管理方便、易于实现自动控制等特点。
但是传统A2/O与MBR工艺均有短板，无法很好适应农村污水水质及排放特征：①传统A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高。除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此，脱氮效果也难于进一步提高，因此，传统A2/O工艺出水只能达到一级B标准;②传统MBR工艺成本较高，膜生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺，MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高。
此外，MBR在膜过滤过程中，存在一个不可忽视的问题，即与膜接触的物质极容易在膜面或膜孔内沉积，造成膜孔孔径变小甚至堵塞，使膜产生透过流量与分离特性大福降低的现象，这种现象称为膜污染，膜污染导致MBR处理效率大大降低，影响着水处理工艺的整体运行效果。
发明内容
基于此，为了克服已有的处理工艺存在的有效性差、能耗较大等技术问题，本发明旨在提供一种光伏驱动农村生活污水一体化处理系统和处理方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：光伏驱动农村生活污水一体化处理系统，包括：
太阳能驱动单元;以及污水处理单元;所述污水处理单元包括依次通过管路连接的格栅池、水质调节池、预缺氧池、厌氧池、缺氧池、MBR反应池、好氧池、消毒池和污泥池。
进一步地，所述太阳能驱动单元包括太阳能电池组件、光电调节器、蓄电池组件和控制组件。采用光伏驱动进行供能，为进水、通气提供驱动力，克服了一般污水处理系统消耗电能高，成本高的问题。
进一步地，所述MBR反应池内设置有MBR膜组件、絮凝剂和虹吸曝气系统，所述虹吸曝气系统由太阳能驱动单元产生的电能驱动风机和抽吸泵，将空气通入虹吸曝气系统中，可满足下一步好氧池反应需氧量，同时大幅降低生化工艺曝气需能。相对于传统曝气装置，省略了风机等曝气设备，利用水流势能进行曝气，通过虹吸的进水方式做到了进水进气的一体化。
进一步地，所述絮凝剂为Fe2O3和/或表面活性素。进一步地，所述絮凝剂为Fe2O3和表面活性素;所述Fe2O3的投加量为30～85mg/L，所述表面活性素的投加量为1～12mg/L。
进一步地，所述厌氧池和缺氧池内设置有搅拌装置，用于混合液搅拌，使泥水充分反应。
进一步地，所述处理系统还包括气升回流装置，所述气升回流装置将污泥池的活性污泥送入好氧池内。
进一步地，所述太阳能驱动单元连接有单轴太阳光跟踪系统。通过太阳光跟踪系统，可有效的提高太阳能电池的光电转换效率，提升12-15%的发电量。
本发明还提供了一种利用上述处理系统处理农村生活污水的工艺，包括以下步骤：
S1、收集农村生活污水，去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质后，调节污水的pH为6～8;
S2、预缺氧处理：将上述污水泵送至预缺氧池，水力停留时间为1～2d;
S3、厌氧处理：将工序S2的出水泵送至厌氧池，同步搅拌，使活性污泥和污水充分反应，水力停留时间为1～3h;
S4、缺氧处理：将工序S3的出水泵送至缺氧池，同步搅拌，使活性污泥和污水充分反应，水力停留时间为1～3h;
S5、MBR膜反应处理：将工序S4的出水泵送至MBR反应池，在曝气情况下经过微生物降解后，通过抽吸泵经膜组件过滤出水，水力停留时间为8～12h污泥停留时间为1～2d;
S6、好氧处理：将工序S5的出水泵送至好氧池，水力停留时间为6～8h，出水经消毒后排放，部分进入污泥池的污泥回流至好氧池。同时，在水质、水量出现超负荷状态时，厌氧池、缺氧池、MBR反应池的部分混合液会通过潜水泵和控制阀回流到调节池。
进一步地，所述抽吸泵采用间歇运行方式，每运行5～10min，停止1～3min。
本发明通过往MBR反应池中投加Fe2O3可以提高活性污泥混合液中微生物的活性，提高降解效果，这种效果在投加一定量的表面活性素后表现的更加明显，同时，意外地发现，表面活性素的加入有效改善了膜污染的问题。原因可能是，表面活性素自身的表活性质，增加了膜表面某些溶质大分子或胶体颗粒的溶解度，在抽吸泵的水力作用下，部分吸附物从膜上脱落，从而改善了膜污染，延长了膜的使用寿命。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明采用太阳能驱动单元产生的电能驱动污水处理系统，大幅降低了处理系统的能耗，同时创造性地将A2/O工艺和MBR工艺结合在一起，提高了污水处理的效果，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，两者相辅相成。
2)本发明通过往MBR反应池中投加Fe2O3和表面活性素，提高了活性污泥混合液中微生物的活性，且对MBR膜污染有较好的减缓效果，从而提高了污染物降解效果，与现有技术相比，取得了显著的进步。（发明人董家华;董烜伊;钟志强;李宇;曾思远;叶蓁）