申请日2021.08.09
公开（公告）日2021.10.01
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了高速公路服务区污水处理装置及其处理方法，包括水解酸化池、1#缺氧池、1#好氧池、2#缺氧池、2#好氧池、生化沉淀池、混凝池、絮凝池和物化沉淀池；水解酸化池、1#缺氧池、2#缺氧池内均设有酶浮填料、填料特殊结构形式及池体结构使污水充分混合而无需搅拌；2#好氧池内设有酶浮填料、通过调整曝气量使该区域形成不同处理状态，提高污水处理效率；1#好氧池内设有悬浮填料、可根据水质情况调整填充比、适用多种水质变化。本发明适应高速公路服务区水质水量变化大的特点，而且结构简单紧凑，自动化程度高，运行模式灵活调整，有机物及总氮去除效率高，运维成本低。
权利要求书
1.高速公路服务区污水处理装置，其特征在于：包括依次通过隔板间隔，并分别通过过水孔(24、25、26、27、28、29、30、31)连通的水解酸化池(1)、1#缺氧池(2)、1#好氧池(3)、2#缺氧池(4)、2#好氧池(5)、生化沉淀池(6)、混凝池(7)、絮凝池(8)和物化沉淀池(9)；
所述水解酸化池(1)、所述1#缺氧池(2)、所述2#缺氧池(4)和所述2#好氧池(5)内均设有酶浮填料(10)；
所述1#好氧池(3)内设有悬浮填料(11)；
所述1#缺氧池(2)和所述1#好氧池(3)之间的第二个所述过水孔(25)，以及所述1#好氧池(3)和所述2#缺氧池(4)之间的第三个所述过水孔(26)分别设有第一填料拦截网(14)和第二填料拦截网(15)；
所述物化沉淀池(9)与出水总管(21)连接；
所述水解酸化池(1)与进水管(20)连接；
所述水解酸化池(1)内的布水管(16)与所述进水管(20)连接，将由泵提升后，经所述进水管(20)进入的污水均匀布水后，依次通过污泥区、所述酶浮填料(10)和清水区，在所述水解酸化池(1)中利用厌氧或兼性菌在水解和酸化阶段的作用将所述污水中悬浮性有机固体和难生物降解的大分子物质水解成溶解性有机物和易生物降解的小分子物质、有机氮转化为无机氮、提高污水生化性，反应后的所述污水通过溢流堰(22)经过第一个所述过水孔(24)进入所述1#缺氧池(2)；
所述1#缺氧池(2)采用廊道推流式结构；
进入所述1#缺氧池(2)的所述污水与回流硝化液和回流污泥充分混合接触，在反硝化细菌的作用下进行反硝化脱氮，去除所述污水中的总氮及部分COD，然后经过第二个所述过水孔(25)进入所述1#好氧池(3)；
所述1#好氧池(3)和所述2#好氧池(5)的底部均设有多组微孔曝气器(17)；
所述污水，在所述1#好氧池(3)内经碳氧化和氨氧化后，通过所述第二填料拦截网(15)和第三个所述过水孔(26)进入所述2#缺氧池(4)；
所述2#缺氧池(4)采用廊道推流式结构，进入的所述污水在反硝化细菌的作用下对经过所述1#好氧池(3)硝化后的硝酸盐进行反硝化脱氮，完成后的所述污水及部分未完全硝化的所述污水经过第四个所述过水孔(27)进入所述2#好氧池(5)；
所述2#好氧池(5)采用廊道推流式结构；
在所述2#好氧池(5)内的所述酶浮填料(10)在挂膜后内部形成缺氧环境，在所述酶浮填料(10)上同时形成好氧-缺氧状态；
所述2#好氧池(5)的末端设有第一气提装置，通过所述第一气提装置将好氧硝化后的所述污水回流至所述1#缺氧区(2)进行反硝化反应；
在所述2#好氧池(5)完成反应的所述污水通过第五个所述过水孔(28)进入所述生化沉淀池(6)；
所述生化沉淀池(6)呈方形，进入的所述污水由下至上通过缓冲区、斜管(12)和清水区，在重力作用下，所述污水中的生化污泥沉入所述生化沉淀池(6)底部的锥形污泥斗(13)；
所述锥形污泥斗(13)底部设有第二气提装置，通过所述第二气提装置将所述生化污泥经气提回流至所述1#缺氧池(2)，以维持整个系统的污泥浓度；
所述清水区内的所述污水经上部溢流堰(23)后，通过第六个所述过水孔(29)进入所述混凝池(7)；
所述混凝池(7)的底部通过第七个所述过水孔(30)与所述絮凝池(8)连通；
所述混凝池(7)和所述絮凝池(8)均呈方形，内部分别设有第一搅拌器(18)和第二搅拌器(19)；
所述混凝池(7)和所述絮凝池(8)通过投加除磷剂及助凝剂，在所述第一搅拌器(18)和所述第二搅拌器(19)的作用下使药剂与所述污水中的磷酸盐充分接触反应凝聚成络合物；所述污水通过所述絮凝池(8)顶部的第八个所述过水孔(31)进入所述物化沉淀池(9)；
所述物化沉淀池(9)呈方形，底部设有锥形污泥斗(13)，上部设有溢流堰(23)；
所述溢流堰(23)与所述出水总管(21)连通；
进入所述物化沉淀池(9)的所述污水经配水至中下部，依次由下至上通过缓冲区、斜管(12)区和清水区，在重力作用下，所述污水中的磷以磷酸盐络合物的形式存在于絮体污泥中蓄积在所述锥形污泥斗(13)，所述污水上升在所述清水区流入溢流堰(23)后进入所述出水管(21)进行消毒，在达标后排放。
2.根据权利要求1所述的高速公路服务区污水处理装置，其特征在于，所述水解酸化池(1)、所述1#缺氧池(2)、所述2#缺氧池(4)、所述2#好氧池(5)内的所述酶浮填料(10)的填充率均为30％至50％。
3.根据权利要求1所述的高速公路服务区污水处理装置，其特征在于，所述1#好氧池(3)中的所述悬浮填料(11)的填充率为10％至60％。
4.根据权利要求1所述的高速公路服务区污水处理装置，其特征在于，每一组所述微孔曝气器(17)、所述第一气提装置，以及所述第二气提装置均与鼓风机连接。
5.根据权利要求1所述的高速公路服务区污水处理装置，其特征在于，每一所述过水孔(24、25、26、27、28、29、30、31)均位于相应的所述隔板和侧壁结合处形成拐角。
6.根据权利要求1所述的高速公路服务区污水处理装置的处理方法，步骤如下：
步骤1、所述污水通过所述泵进入所述水解酸化池(1)；
所述污水由泵提升至所述进水管(20)；所述进水管(20)与所述布水管(16)联通，所述污水经所述布水管(16)均匀布水；所述污水由所述布水管(16)出水由池底部升流穿过所述酶浮填料(10)，再由所述溢流堰(22)出水后通过第一个所述过水孔(24)进入所述1#缺氧池(2)；
在所述水解酸化池(1)中利用厌氧或兼性菌在水解和酸化阶段的作用将所述污水中悬浮性有机固体和难生物降解的大分子物质水解成溶解性有机物和易生物降解的小分子物质、有机氮转化为无机氮、提高污水生化性；
步骤2、进入所述1#缺氧池(2)的所述废水与回流硝化液进和回流污泥进行充分混合接触；
在所述1#缺氧池(2)中的所述污水在反硝化细菌的作用下进行反硝化脱氮，去除水中的总氮；脱氮后的所述污水经过底部第二个所述过水孔(25)进入所述1#好氧池(3)；
步骤3、进入所述1#好氧池(3)的所述废水通过底部的所述第一填料拦截网(14)，进入所述悬浮填料(11)所在区域；
所述1#好氧池(3)底部的多组所述曝气器(17)为所述废水增加溶解氧形成好氧状态，使所述悬浮填料(11)处于流化状态，在微生物的作用下进行有机物的氧化分解与硝化作用，去除所述废水中的COD与氨氮等指标；
碳氧化和氨氧化后的所述污水经过所述第二填料拦截网15后，通过第三个所述过水孔(26)进入所述2#缺氧池(4)；
步骤4、进入所述2#缺氧池(4)的所述污水在反硝化细菌的作用下对所述1#好氧池(3)中硝化后的硝酸盐进行反硝化脱氮，脱氮后的污水及部分未完全硝化的污水经过第四个所述过水孔(27)进入所述2#好氧池(5)；
步骤5、进入所述2#好氧池(5)的所述污水在微生物的作用下进一步对有机物进行氧化分解与硝化作用，进一步去除水中的COD与氨氮等指标；
所述2#好氧池(5)出口端设有第一气提装置，通过所述第一气提装置将完全硝化后的所述污水气提回流至所述1#缺氧池(2)；
经过所述2#好氧池(5)处理后的所述污水经第五个所述过水孔(28)进入生化沉淀池(6)；
步骤6、进入生化沉淀池(6)的所述污水经所述生化沉淀池(6)配水至中下部；
沉淀产生的污泥沉入所述锥形污泥斗(13)后，通过第二气提装置回流至所述1#缺氧池(2)，以增加污泥浓度；
经处理的所述污水上升至所述溢流堰(23)后经过第六个所述过水孔(29)进入所述混凝池(7)；
步骤7、进入所述混凝池(7)的所述污水通过第七个所述过水孔(30)进入所述絮凝池(8)；
进入所述混凝池(7)和所述絮凝池(8)的所述废水分别通过所述第一搅拌器(18)和所述第二搅拌器(19)的搅拌，并投加投加除磷剂及助凝剂，使药剂与所述污水中的磷酸盐充分接触反应凝聚成络合物；
经处理后的所述污水经过第八个所述过水孔(31)进入所述物化沉淀池(9)；
步骤8、进入所述物化沉淀池(9)的所述污水经过配水至中下部，依次由下至上通过缓冲区、斜管(12)区、清水区，在重力作用下，所述污水中磷以磷酸盐络合物的形式存在于絮体污泥中蓄积在所述池底锥形污泥斗(13)；
经处理后的所述污水上升至所述溢流堰(23)后，通过所述出水管(21)进行达标排放或进入下一处理单元。
7.根据权利要求6所述的高速公路服务区污水处理装置的处理方法，其特征在于，当所述1#好氧池(3)中进入的所述污水的进水浓度COD大于400mg/L、氨氮大于40mg/L时，需在所述1#好氧池(3)内增加所述悬浮填料填(11)，将所述悬浮填料填(11)的填充率提升到50％-60％之间；
在所述1#好氧池(3)增加曝气量使所述悬浮填料填(11)处于流化状态；
当所述1#好氧池(3)中进入的所述污水的进水浓度COD小于或等于400mg/L、氨氮小于或等于40mg/L时，将所述1#好氧池(3)内的所述悬浮填料填(11)填充率降低至10％至20％，并降低所述1#好氧池(3)的曝气量。
8.根据权利要求6所述的高速公路服务区污水处理装置的处理方法，其特征在于，在所述2#缺氧池(4)内，当所述污水的进水浓度COD/总氮小于4时，在所述2#缺氧池(4)投加碳源以维持反硝化功能所需条件。
9.根据权利要求6所述的高速公路服务区污水处理装置的处理方法，其特征在于，当进水总氮小于等于40mg/L时，调所述2#好氧池(5)的溶解氧，在相应的所述酶浮填料(10)形成缺氧-好氧状态，在所述2#好氧池(5)内形成同步硝化反硝化功能，提高脱氮效率。
说明书
高速公路服务区污水处理装置及其处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及高速公路服务区污水处理装置及其处理方法。
背景技术
在现有的高速公路作为现在人类生存和发展所必须的交通运输途径，其服务区内一般设有餐饮、住宿、加油、洗车、维修、公厕等服务设施，为过客人员提供休息、餐饮、维修、加油等服务，这些服务的使用使得高速公路服务区产生一定的生活垃圾和生活污水。
随着时间的变化，生活污水水量会出现-定程度的波动，如：中午时段的污水量最高，污水水质的变化幅度很小，除动植物油之外，幅度在11％至33％；从季节的角度来分析，服务区在春季很容易出现污水水质的变化，其次为秋季，在冬季时段有一定的回升，就权威的数据分析来看，水质变化的幅度，其季节性要远远高于日时间的变化，并且指标差距可以达到36％至210％，其中氨氮及总氮较高，变化较大。该污水未经处理就进行排放，势必对周围生态环境产生不利影响，甚至会导致周围生态环境的恶化，因此对此类污水处理达标后排放是非常必要的。
随着社会经济的发展，相关部门对环境也越来越重视，多数高速服务区已建成污水处理设施，但污水处理设施均出现运行效果不理想的现状。主要集中表现如下:
(1)污水处理的设施非常简单(仅为简单的化粪池、隔油池)，影响处理效果，直排影响环境。
(2)服务区的实际排水量变化较大，导致设计处理规模与产生的污水量不匹配。
(3)水质水量波动大，尤其在节假日期间，污水无法得到有效处理而直接排放造成环境污染。
(4)现有生化系统建设大部分主要采用地埋形式，安装检修不便，主要采用AO工艺或MBR工艺，设备锈蚀严重，无法正常运行，出水无法达标。
(5)现有污水站均存在无法适应高氨氮，水量波动大的污水处理要求，设备处理能力跟不上或者设备闲置的情况多有发生。
因此，如何实现适应高速公路服务区水质水量变化大的特点，且运行模式灵活调整，有机物及总氮去除效率高，运维成本低成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供高速公路服务区污水处理装置及其处理方法，实现的目的是适应高速公路服务区水质水量变化大的特点，而且结构简单紧凑，自动化程度高，运行模式灵活调整，有机物及总氮去除效率高，运维成本低。
为实现上述目的，本发明公开了高速公路服务区污水处理装置，包括依次通过隔板间隔，并分别通过过水孔连通的水解酸化池、1#缺氧池、1#好氧池、2#缺氧池、2#好氧池、生化沉淀池、混凝池、絮凝池和物化沉淀池。
其中，所述水解酸化池、所述1#缺氧池、所述2#缺氧池和所述2#好氧池内均设有酶浮填料；
所述1#好氧池内设有悬浮填料；
所述1#缺氧池和所述1#好氧池之间的第二个所述过水孔，以及所述1#好氧池和所述2#缺氧池之间的第三个所述过水孔分别设有第一填料拦截网和第二填料拦截网；
所述物化沉淀池与出水总管连接；
所述水解酸化池与进水管连接；
所述水解酸化池内的布水管与所述进水管连接，污水由泵提升后，经所述进水管进入布水管均匀布水后，依次通过污泥区、所述酶浮填料区和清水区，在所述水解酸化池中利用厌氧或兼性菌在水解和酸化阶段的作用将所述污水中悬浮性有机固体和难生物降解的大分子物质水解成溶解性有机物和易生物降解的小分子物质、有机氮转化为无机氮、提高污水生化性，处理后的所述污水由溢流堰流出并经过第一个所述过水孔进入所述1#缺氧池；
所述1#缺氧池采用廊道推流式结构；
进入所述1#缺氧池的所述污水与回流硝化液和回流污泥充分混合接触，在反硝化细菌的作用下进行反硝化脱氮，去除所述污水中的总氮及部分COD，然后经过第二个所述过水孔进入所述1#好氧池；
所述1#好氧池和所述2#好氧池的底部均设有多组微孔曝气器；
所述污水在所述1#好氧池内经碳氧化和氨氧化后，通过所述第二填料拦截网和第三个所述过水孔进入所述2#缺氧池；
所述2#缺氧池采用廊道推流式结构，进入的所述污水在反硝化细菌的作用下对经过所述1#好氧池硝化后的污水进行反硝化脱氮，硝化后的所述污水及部分未完全硝化的所述污水经过第四个所述过水孔进入所述2#好氧池；
所述2#好氧池采用廊道推流式结构；
在所述2#好氧池内的所述酶浮填料在挂膜后内部形成缺氧环境，在所述酶浮填料上同时形成好氧-缺氧状态；
所述2#好氧池的末端设有第一气提装置，通过所述第一气提装置将好氧硝化的所述污水回流至所述1#缺氧区进行反硝化反应；
在所述2#好氧池通过反应的所述污水通过第五个所述过水孔进入所述生化沉淀池；
所述生化沉淀池呈方形，进入的所述污水由下至上通过缓冲区、斜管区和清水区，在重力作用下，所述污水中的生化污泥沉入所述生化沉淀池底部的锥形污泥斗；
所述锥形污泥斗底部设有第二气提装置，通过所述第二气提装置将所述生化污泥经气提回流至所述1#缺氧池，以维持整个系统的污泥浓度；
所述清水区内的所述污水经上部溢流堰后，通过第六个所述过水孔进入所述混凝池；
所述混凝池的底部通过第七个所述过水孔与所述絮凝池连通；
所述混凝池和所述絮凝池均呈方形，内部分别设有第一搅拌器和第二搅拌器；
所述混凝池和所述絮凝池通过投加除磷剂及助凝剂，在所述第一搅拌器和所述第二搅拌器的作用下使药剂与所述污水中的磷酸盐充分接触反应凝聚成络合物；所述污水通过所述絮凝池顶部的第八个所述过水孔进入所述物化沉淀池；
所述物化沉淀池呈方形，底部设有锥形污泥斗，上部设有溢流堰；
所述溢流堰与所述出水总管连通；
进入所述物化沉淀池的所述污水经配水至中下部，依次由下至上通过缓冲区、斜管区和清水区，在重力作用下，所述污水中的磷以磷酸盐络合物的形式存在于絮体污泥中蓄积在所述锥形污泥斗，所述污水上升在所述清水区由溢流堰流出后进入所述出水管进行消毒，在达标后排放。
优选的，所述水解酸化池、所述1#缺氧池、所述2#缺氧池、所述2#好氧池内的所述酶浮填料的填充率均为30％至50％。
优选的，所述1#好氧池中的所述悬浮填料的填充率为10％至60％。
优选的，每一组所述微孔曝气器、所述第一气提装置，以及所述第二气提装置均与鼓风机连接。
优选的，每一所述过水孔均位于相应的所述隔板和侧壁结合处形成拐角。
本发明还提供高速公路服务区污水处理装置的处理方法，步骤如下：
步骤1、所述污水通过所述泵进入所述水解酸化池；
所述污水由泵提升至所述进水管；所述进水管与所述布水管联通，所述污水经所述布水管均匀布水；所述污水由所述布水管出水由池底部升流穿过所述酶浮填料，再由所述溢流堰出水后通过第一个所述过水孔进入所述1#缺氧池；
在所述水解酸化池中利用厌氧或兼性菌在水解和酸化阶段的作用将所述污水中悬浮性有机固体和难生物降解的大分子物质水解成溶解性有机物和易生物降解的小分子物质、有机氮转化为无机氮、提高污水生化性；
步骤2、进入所述1#缺氧池的所述废水与回流硝化液和回流污泥进行充分混合接触；
在所述1#缺氧池中的所述污水在反硝化细菌的作用下进行反硝化脱氮，去除水中的总氮及部分COD；反应后的所述污水经过底部第二个所述过水孔进入所述1#好氧池；
步骤3、进入所述1#好氧池的所述废水通过底部的所述第一填料拦截网，进入所述悬浮填料所在区域；
所述1#好氧池底部的多组所述曝气器为所述废水增加溶解氧形成好氧状态，使所述悬浮填料处于流化状态，在微生物的作用下进行有机物的氧化分解与硝化作用，去除所述废水中的COD与氨氮；
碳氧化和氨氧化后的所述污水经过所述第二填料拦截网后，通过第三个所述过水孔进入所述2#缺氧池；
步骤4、进入所述2#缺氧池的所述污水在反硝化细菌的作用下对所述1#好氧池硝化后的污水进行反硝化脱氮，脱氮后的污水及部分未硝化的污水经过第四个所述过水孔进入所述2#好氧池；
步骤5、进入所述2#好氧池的所述污水在微生物的作用下进一步对有机物进行氧化分解与硝化作用，进一步去除水中的COD与氨氮；
所述2#好氧池出口端设有第一气提装置，通过所述第一气提装置将完全硝化后的所述污水气提回流至所述1#缺氧池；
经过所述2#好氧池处理后的所述污水经第五个所述过水孔进入生化沉淀池；
步骤6、进入生化沉淀池的所述污水经所述生化沉淀池配水至中下部；
沉淀产生的污泥沉入所述锥形污泥斗后，通过第二气提装置回流至所述1#缺氧池，以维持系统污泥浓度；
经处理的所述污水上升至所述溢流堰后经过第六个所述过水孔进入所述混凝池；
步骤7、进入所述混凝池的所述污水通过第七个所述过水孔进入所述絮凝池；
进入所述混凝池和所述絮凝池的所述废水分别通过所述第一搅拌器和所述第二搅拌器的搅拌，并投加投加除磷剂及助凝剂，使药剂与所述污水中的磷酸盐充分接触反应凝聚成络合物；
经处理后的所述污水经过第八个所述过水孔进入所述物化沉淀池；
步骤8、进入所述物化沉淀池的所述污水经过配水至中下部，依次由下至上通过缓冲区、斜管区、清水区，在重力作用下，所述污水中磷以磷酸盐络合物的形式存在于絮体污泥中蓄积在所述锥形污泥斗；
经处理后的所述污水上升至所述溢流堰后，通过所述出水管进行达标排放或进入下一处理单元。
优选的，当所述1#好氧池中进入的所述污水的进水浓度COD大于400mg/L、氨氮大于40mg/L时，需在所述1#好氧池内增加所述悬浮填料填，将所述悬浮填料填(11)的填充率提升到50％-60％之间；
在所述1#好氧池增加曝气量使所述悬浮填料填处于流化状态；
当所述1#好氧池中进入的所述污水的进水浓度COD小于或等于400mg/L、氨氮小于或等于40mg/L时，将所述1#好氧池内的所述悬浮填料填填充率降低至10％至20％，并降低所述1#好氧池的曝气量。
优选的，在所述2#缺氧池内，当所述污水的进水浓度COD/总氮小于4时，在所述2#缺氧池投加碳源以维持反硝化功能所需条件。
优选的，当进水总氮小于等于40mg/L时，调所述2#好氧池的溶解氧，在相应的所述酶浮填料形成缺氧-好氧状态，在所述2#好氧池内形成同步硝化反硝化功能，提高脱氮效率。
本发明的有益效果：
本发明中水解酸化池的设计能适应难降解中高浓度废水，将废水中悬浮性有机固体和难生物降解的大分子物质水解成溶解性有机物和易生物降解的小分子物质、有机氮转化为无机氮、提高污水生化性。
本发明中水解酸化池、1#缺氧池、2#缺氧池和2#好氧池中均设置了酶浮填料，1#好氧池中设置悬浮填料，污泥浓度高，有机物、氨氮、总氮的去除效果好，出水悬浮物含量低，且生物膜更能适应水质水量的波动，使高速公路服务区高氨氮废水出水稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
本发明针对高速公路服务区高氨氮废水的特点，本发明中1#好氧池根据进水水质浓度，通过调整填料投加比，调整曝气强度，可保证相同的处理装置能处理水质变化大特点的污水，工艺适应广。
本发明中2#好氧池酶浮填料挂膜后，可通过调整曝气量，在生物膜层形成好氧-缺氧交替环境，强化硝化及反硝化，实现同步硝化反硝化功能，同时调整不同的回流比，保证不同水质污水处理后稳定达标，跟据进水水质和运行模式的调整可降低回流比或者停止回流以降低能耗。
本发明能耗低、装置高度集成化，减少了占地，节省了投资，自动化程度高，可实现远程监控，装置适应性强、抗冲击负荷高，运行可灵活调整。因此，该工艺较好的解决了高速公路服务区污水水质水量变化大、氮含量较高、生化性差的难题，适应性更强。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
（发明人：罗贤;许海建;陈波;钱进;王浩）