申请日20200619
公开(公告)日20200811
IPC分类号C02F9/14; C02F11/125
摘要
本实用新型提供一种模块化铁路列车集便器粪便废水处理装置，所述装置包括在废水流动方向上先后设置的预处理系统和脱氮除磷系统，所述预处理系统包括在废水流动方向上先后设置的第一叠螺脱水机和气浮机，气浮机中分离出的液体进入所述脱氮除磷系统中进行处理;所述脱氮除磷系统包括在废水流动方向上先后设置的短程硝化反硝化模块、厌氧氨氧化池和同步硝化反硝化模块，且所述短程硝化反硝化模块包括在废水流动方向上先后设置的反硝化池、亚硝化池和第一沉淀池，所述同步硝化反硝化模块包括在废水流动方向上先后设置的膜生物滤池和第二沉淀池。本实用新型通过多模块和多级反应池的组合实现高效脱氮，运行成本比现有技术降低50%。
权利要求书
1.一种模块化铁路列车集便器粪便废水处理装置，其特征在于，所述装置包括在废水流动方向上先后设置的预处理系统(1)和脱氮除磷系统(2)，所述预处理系统包括在废水流动方向上先后设置的第一叠螺脱水机(1.1)和气浮机(1.2)，气浮机(1.2)中分离出的液体进入所述脱氮除磷系统(2)中进行处理;所述脱氮除磷系统包括在废水流动方向上先后设置的短程硝化反硝化模块(2.1)、厌氧氨氧化池(2.2)和同步硝化反硝化模块(2.3)，且所述短程硝化反硝化模块包括在废水流动方向上先后设置的反硝化池(2.11)、亚硝化池(2.12)和第一沉淀池(2.13)，所述同步硝化反硝化模块包括在废水流动方向上先后设置的膜生物滤池(2.31)和第二沉淀池(2.32)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括污泥处理系统(4)，且所述污泥处理系统包括在废水流动方向上先后设置的污泥沉积池(4.1)和第二叠螺脱水机(4.2);所述气浮机(1.2)中分离出的固体以及所述脱氮除磷系统(2)中的污泥均用于送入所述污泥沉积池(4.1)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括废水从所述亚硝化池(2.12)流回反硝化池(2.11)的回流管道。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于废水从第一沉淀池(2.13)的出口返回至反硝化池(2.11)的第一穿越管道。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于废水从第一沉淀池(2.13)的出口直接流动到所述膜生物滤池(2.31)的第二穿越管道。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于废水从第一沉淀池(2.13)的出口直接流动到所述膜生物滤池(2.31)的第二穿越管道。
说明书
一种模块化铁路列车集便器粪便废水处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种模块化铁路列车集便器粪便废水处理装置，属于铁路列车污水处理领域。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展以及城镇化的加速推进，国内高速铁路列车(高速铁路列车，下文简称高铁)迅猛发展。据报道，2008年我国高铁开通，总里程为672公里，占铁路营业总里程不到1%，截止2015年，我国高铁营业总里程达到1.9万公里，占铁路营业总里程15.7%。由此可见，高铁建设发展非常迅速。
高铁的快速发展给我们带来了快速、便捷的交通，缩短了人们的出行时间，让人们出行更加舒适、方便，但同时也带来了一些问题。过去，我国铁路列车厕所都是采用直排式，但随着我国综合国力的日益强盛，国家对环境保护事业越来越重视，人们对环境要求越来越高，自高速开通以来，全部采用集便器收集乘客粪便污水。随着高铁的高速发展，高铁粪便污水的量也迅速增加，根据卫生部门规定，高速铁路列车集便器污水 (下文简称高铁集便器污水)不能沿线直接排放，必须收集后再集中处理。因此，如何经济、有效处理高铁粪便污水迫在眉睫。
列车集便器污水具有高有机物、高悬浮物、高氨氮、高磷、低碳氮比值等“四高一低”的特点，同时色度较高，生物毒性较大，且含多种抑制物质处理起来难度较大，己成为铁路行业污水治理的重点。
现今列车集便器污水处理多采用收集后进入多格化粪池，经过长达几个月时间的厌氧处理后，污水排入市政管网或与高铁站产生的其它污水进行统一处理，但随着我国铁路网络的增加，列车集便器污水排放量日益增加，大部分市政污水处理厂无法接纳列车集便器污水，与其它污水同时处理，也大大增加了其它污水处理的难度和处理成本。
中国专利ZL201611101840.2提供一种高速铁路客车集便器污水集中处理系统及方法。先利用旋转滚筒格栅用于去除集便器污水中的手纸、大块粪便;设置预处理调节池并投加漂白粉，用于去除污水中部分氨氮和悬浮物，并对水质、水量进行调节;设置内循环微氧反应器，接纳2/3的集便器污水，并投加100～150目微电解催化载体颗粒，可通过颗粒污泥实现短程硝化;利用内循环厌氧反应器，实现部分氨氮和硝态氮的脱除;设置双循环好氧反应器实现好氧颗粒污泥同步硝化和反硝化脱氮;设置特效脱氮曝气滤池，利用微电解催化生物载体的作用实现污水的深度处理;处理水再经二氧化氯(ClO2)消毒处理，实现达标排放。
该专利中的同步短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、同步硝化反硝化这三个步骤都是通过单一的反应器实现，具体分别是在内循环微氧反应器3、内循环厌氧反应器4和双循环好氧反应器5中进行，这使得该污水处理系统很难实现高效脱氮。同时该污水处理系统的内循环微氧反应器3、内循环厌氧反应器4和双循环好氧反应器5中均需要加入100～150 目的微电解催化载体颗粒，该系统的运行成本也很高。
中国专利ZL200910092443.7涉及一种粪便集中处理的方法，它包括以下步骤：固液分离、絮凝脱水、好氧堆肥、污水的厌氧处理、污水的兼氧处理、污水的好氧处理、污水的膜生物反应处理和臭味治理，通过上述步骤，实现了城市粪便的100%无害化， 99.7%减量化和粪泥的100%资源化。该专利中污水的厌氧处理步骤中的厌氧污泥、兼氧处理步骤中的兼氧污泥、好氧处理步骤中的好氧污泥都返回至脱水步骤。该专利粪便集中处理方法中均需要污泥返回，且该专利中的污水在反硝化步骤之前还需要做厌氧处理。因而该处理方案的效率和成本都较高。
因而本领域需要一种新的铁路列车集便器粪便废水处理方法和装置。
实用新型内容
本实用新型针对国内高速铁路列车快速发展、高铁集便器污水亟待解决的问题，提供一种模块化铁路列车集便器粪便废水处理装置及方法，能够有效地处理集便器污水，减小污水排入对中小型污水处理厂运行稳定性的冲击。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
本实用新型首先提供一种模块化铁路列车集便器粪便废水处理装置，所述装置包括在废水流动方向上先后设置的预处理系统和脱氮除磷系统，所述预处理系统包括在废水流动方向上先后设置的第一叠螺脱水机和气浮机，气浮机中分离出的液体进入所述脱氮除磷系统中进行处理;所述脱氮除磷系统包括在废水流动方向上先后设置的短程硝化反硝化模块、厌氧氨氧化池和同步硝化反硝化模块，且所述短程硝化反硝化模块包括在废水流动方向上先后设置的反硝化池、亚硝化池和第一沉淀池，所述同步硝化反硝化模块包括在废水流动方向上先后设置的膜生物滤池和第二沉淀池。
在一种具体的实施方式中，所述装置还包括污泥处理系统，且所述污泥处理系统包括在废水流动方向上先后设置的污泥沉积池和第二叠螺脱水机;所述气浮机中分离出的固体以及所述脱氮除磷系统中的污泥均用于送入所述污泥沉积池。
在一种具体的实施方式中，所述装置还包括废水从所述亚硝化池流回反硝化池的回流管道。
在一种具体的实施方式中，所述装置还包括用于废水从第一沉淀池的出口返回至反硝化池的第一穿越管道。
在一种具体的实施方式中，所述装置还包括用于废水从第一沉淀池的出口直接流动到所述膜生物滤池的第二穿越管道。
在一种具体的实施方式中，所述装置还包括用于废水从第一沉淀池的出口直接流动到所述膜生物滤池的第二穿越管道。
本实用新型还提供一种模块化铁路列车集便器粪便废水处理方法，所述方法包括使用一种上述处理装置，且所述处理方法包括如下步骤：
步骤A、预处理步骤：通过包含第一叠螺脱水机和气浮机的预处理系统去除废水中大量固体颗粒物，结合投加药剂去除部分有机物、氮和磷，降低色度;所述第一叠螺脱水机中的液体进入气浮机，而第一叠螺脱水机中分离得到的固体外运排出;所述气浮机中分离得到的固体进入污泥沉积池，而气浮机中分离得到的液体进入所述反硝化池;
步骤B、脱氮除磷步骤：预处理后的废水进入脱氮脱磷系统，且废水先后经过所述反硝化池、亚硝化池、第一沉淀池、厌氧氨氧化池、膜生物滤池和第二沉淀池，从所述第二沉淀池排出的水用于排入市政管网进行水处理或进行集中深度处理;所述脱氮除磷系统中产生的污泥进入所述污泥沉积池;
步骤D、污泥处理步骤：污泥沉积池中的上清液返回脱氮除磷系统中进行再处理，污泥沉积池中的泥浆泵送至所述第二叠螺脱水机中进行固液分离，分离得到的固体外运排出，分离得到的液体同样返回所述脱氮除磷系统中进行再处理。
在一种具体的实施方式中，在所述气浮机中添加强化氧化混凝脱色药剂，且所述强化氧化混凝脱色药剂包括聚合氯化铝和/或聚丙烯酰胺。
在一种具体的实施方式中，在所述第二沉淀池中投加除磷剂对废水进行除磷，所述除磷剂为石灰、铁盐和铝盐中的一种或多种。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
1)废水经预处理+生物脱氮除磷后，处理后出水达到《污水排入城镇下水道水质标准》GBT 31962-2015标准中B类标准，满足排入市政管网的要求。
2)本实用新型的脱氮除磷系统中采用各类有利于微生物的数量和种类增加的技术组合，提高本实用新型方案下微生物数量，废水处理高效快捷。配合一体化设备的高度集成，加之建筑优化设计，占地面积仅为传统方法的一半，解决空间不足的问题。
3)各工艺单元模块化设计，工艺单元之间设置穿越管道，可根据实际运行情况进行工艺单元的灵活组合，保障出水达标，节约运行费用。当厌氧氨氧化池2.2中的入水含氮量不达标，则使用第一穿越管道对废水重新进行短程硝化反硝化模块2.1的脱氮处理。当厌氧氨氧化池2.2的入水已经达到膜生物滤池2.31的入水的标准，则不需要进行厌氧氨氧化步骤，此时使用第二穿越管道将第一沉淀池2.13中的废水直接送入膜生物滤池2.31中。本实用新型所述处理装置中设备高度集成，设置第一和第二穿越管道，根据水质和出水标准可以进行灵活组合和调整废水路径。
总的来说，与现有技术相比，本实用新型的短程硝化反硝化是先后通过反硝化池2.11、亚硝化池2.12和第一沉淀池2.13这三者的组合来实现，而本实用新型中的同步硝化反硝化则是先后通过膜生物滤池2.31和第二沉淀池2.32的组合来实现。因而本实用新型的装置中，在首次投加污泥即添加菌种之后，就能一劳永逸，后续运行过程中不需要添加药剂或菌种，因而该装置的运行成本低。在本实用新型装置构建和首次运行添加菌种时，反硝化池2.11、亚硝化池2.12、膜生物滤池2.31都添加来自于污水处理厂的相应普通污泥即可，而厌氧氨氧化池2.2中需要加入厌氧氨氧化菌。本实用新型通过多模块和多级反应池的组合实现高效脱氮，运行成本比现有技术降低50%。（发明人刘东斌;言海燕;曹文娟;陈亚利;徐德良;郭小斌）