申请日2021.07.22
公开（公告）日2021.10.19
IPC分类号C02F9/14; B01D53/00
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种一体化生活污水处理装置，包括格栅集水池、污泥池、调节池、反硝化槽、厌氧槽、MBR膜反应槽、清水槽、出水泵、反洗泵、保安过滤器、水质处理器、高杆灯和臭气处理系统，本发明还涉及一种一体化生活污水处理装置的处理方法，包括以下步骤：步骤一，预处理；步骤二，反硝化；步骤三，厌氧；步骤四，硝化；步骤五，MBR膜处理；步骤六，臭气处理。本发明达到了可以在高溶剂负荷、低污泥负荷下运行的目的，降低了污泥处理费用，有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高，有利于难降解有机物降解效率的提高，降低处理成本。
权利要求书
1.一种一体化生活污水处理装置，包括格栅集水池(1)、污泥池(2)、调节池(3)、反硝化槽(4)、厌氧槽(5)、MBR膜反应槽(6)、清水槽(7)、出水泵(8)、反洗泵(9)、保安过滤器(10)、水质处理器(11)、高杆灯(12)和臭气处理系统(13)，其特征在于：所述格栅集水池(1)通过提升泵与调节池(3)固定连通，所述污泥池(2)位于格栅集水池(1)和调节池(3)中间，所述格栅集水池(1)通过管道与污泥池(2)连通，所述调节池(3)通过提升泵与反硝化槽(4)固定连通，所述反硝化槽(4)与厌氧槽(5)通过管道固定连通，所述厌氧槽(5)的右侧与MBR膜反应槽(6)通过管道固定连通，所述MBR膜反应槽(6)的右侧与清水槽(7)通过管道固定连通，所述MBR膜反应槽(6)的出水端通过污水管道与出水泵(8)固定连通，所述出水泵(8)的出液端通过污水管道与水质处理器(11)的进液端固定连通，所述水质处理器(11)的出液端与清水槽(7)的进液端固定连通，所述清水槽(7)的出液端通过反洗管道与反洗泵(9)固定连通，所述反洗泵(9)的出液端与保安过滤器(10)固定连通，所述保安过滤器(10)的进液端与MBR膜反应槽(6)的出液端处于连通状态，所述反硝化槽(4)和厌氧槽(5)的出气端通过风机与臭气处理系统(13)连通，所述臭气处理系统(13)固定安装在高杆灯(12)上。
2.根据权利要求1所述的一体化生活污水处理装置，其特征在于：所述格栅集水池(1)的内部设置有粗细的回转式机械格栅用以去除除较大的悬浮物，如树叶、杂草、木块以及废塑料，保护水泵的正常工作，内部装配有液位控制器，所述格栅集水池(1)的结构形式为钢筋混凝土地下式，调节水量为300m3/d，外形尺寸为4.0m×1.0m×3.75m，有效容积为12m3。
3.根据权利要求1所述的一体化生活污水处理装置，其特征在于：所述污泥池(2)的内部固定安装有污泥泵，污泥泵通过管道连通有排污设备(14)，所述反硝化槽(4)和MBR膜反应槽(6)所产生的污泥由污泥管与污泥池(2)固定连通。
4.根据权利要求1所述的一体化生活污水处理装置，其特征在于：所述调节池(3)用以储存废水，调节水质水量，所述调节池(3)的结构形式为钢筋混凝土地下式，调节水量为300m3/d，外形尺寸为7.0m×5.0m×3.75m，有效容积为105m3，停留时间为8.4h。
5.根据权利要求1所述的一体化生活污水处理装置，其特征在于：所述反硝化槽(4)、厌氧槽(5)、MBR膜反应槽(6)和清水槽(7)共同组成一体化污水处理设施，其结构形式为钢制防腐地上式，调节水量为300m3/d，外形尺寸为14m×3.0m×3.20m，有效容积为121m3，且内部设置有组合填料和填料支架。
6.根据权利要求1所述的一体化生活污水处理装置，其特征在于：所述水质处理器(11)的内部水质处理介质为Naclo，所述水质处理器(11)上设置有加药管与反洗泵(9)上的反洗管连通。
7.根据权利要求1所述的一体化生活污水处理装置，其特征在于：所述高杆灯(12)的高度为十五米，能够便于臭气处理系统(13)排放废气。
8.一种一体化生活污水处理装置的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，预处理；步骤二，反硝化；步骤三，厌氧；步骤四，硝化；步骤五，MBR膜处理；步骤六，臭气处理；
在步骤一中，生活污水通过污水收集管道收集至污水处理站进行处理，生活污水首先经过预处理，经过粗细格栅去除较大的悬浮物，漂浮物大块垃圾等；
格栅集水池污水通过提升泵提升至调节池，调节池提供对污水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；减少进入处理系统污水流量的波动，是处理污水时所用化学品的加料速率稳定，适合加料设备的能力；
在步骤二中，反硝化作用也称脱氮作用，反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程，微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：NO3-→NH4+→有机态氮，许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养；
另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮(N2)，称为反硝化作用或脱氮作用：NO3-→NO2-→N2↑，能进行反硝化作用的只有少数细菌，这个生理群称为反硝化菌，大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸，其生化过程可用下式表示：
C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量
CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量
少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌，它们氧化硫或硝酸盐获得能量，同化二氧化碳，以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体，可进行以下反应：5S+6KNO3-+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4
反硝化作用使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利，农业上常进行中耕松土，以防止反硝化作用，反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少，消除因硝酸积累对生物的毒害作用；
在步骤三中，污水在经过厌氧槽进行厌氧处理，利用厌氧菌的作用，使有机物发生水解、酸化和甲烷化，去除废水中的有机物，并提高污水的可生化性，有利于后续的好氧处理，高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段：水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段；
水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程；
发酵可定义为有机物化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化；
在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质；
这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质；
在步骤四中，第一步，自氨氧化为亚硝酸盐的过程是由两群微生物完成：氨氧化细菌(AOB)与氨氧化古菌(AOA)；
第二步，将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的步骤，主要是由细菌中的硝化杆菌属来完成；
在步骤五中，通过反硝化与硝化作用去除污水中的氮，硝化作用出水进入MBR膜反应槽。
硝化槽出水进入MBR反应槽，MBR反应槽具有出水稳定、处理能力高、工艺流程简单、节省占地、易于实现全自动控制、低投资、低运行、清洗简单经济与安装类型灵活等特点，经MBR反应器处理后的出水达标；
在步骤六中，臭气处理系统是将反硝化槽、厌氧槽、MBR膜反应槽和清水槽所构成的一体化污水处理设施中的废气进行处理，通过高杆灯便于臭气处理系统排放废气。
说明书
一种一体化生活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，尤其涉及一种一体化生活污水处理装置及其处理方法。
背景技术
污水处理为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。
在污水处理系统中，传统活性污泥法中的污泥容易出现膨胀现象，同时针对污水中的悬浮物、细菌以及病毒无法完全去除，而且处理系统中所产生的污泥产量较高，不仅提高了污泥的处理费用，同时对于环境的污染现象较为严重，不仅提高了处理成本，同时增加了整个处理系统的运行负担。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种一体化生活污水处理装置及其处理方法，达到了可以在高溶剂负荷、低污泥负荷下运行的目的，降低了污泥处理费用，由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高，有利于难降解有机物降解效率的提高，降低处理成本。
(二)技术方案
为实现上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种一体化生活污水处理装置，包括格栅集水池、污泥池、调节池、反硝化槽、厌氧槽、MBR膜反应槽、清水槽、出水泵、反洗泵、保安过滤器、水质处理器、高杆灯和臭气处理系统，所述格栅集水池通过提升泵与调节池固定连通，所述污泥池位于格栅集水池和调节池中间，所述格栅集水池通过管道与污泥池连通，所述调节池通过提升泵与反硝化槽固定连通，所述反硝化槽与厌氧槽通过管道固定连通，所述厌氧槽的右侧与MBR膜反应槽通过管道固定连通，所述MBR膜反应槽的右侧与清水槽通过管道固定连通，所述MBR膜反应槽的出水端通过污水管道与出水泵固定连通，所述出水泵的出液端通过污水管道与水质处理器的进液端固定连通，所述水质处理器的出液端与清水槽的进液端固定连通，所述清水槽的出液端通过反洗管道与反洗泵固定连通，所述反洗泵的出液端与保安过滤器固定连通，所述保安过滤器的进液端与MBR膜反应槽的出液端处于连通状态，所述反硝化槽和厌氧槽的出气端通过风机与臭气处理系统连通，所述臭气处理系统固定安装在高杆灯上。
进一步地，所述格栅集水池的内部设置有粗细的回转式机械格栅用以去除除较大的悬浮物，如树叶、杂草、木块以及废塑料，保护水泵的正常工作，内部装配有液位控制器，所述格栅集水池的结构形式为钢筋混凝土地下式，调节水量为300m3/d，外形尺寸为4.0m×1.0m×3.75m，有效容积为12m3。
进一步地，所述污泥池的内部固定安装有污泥泵，污泥泵通过管道连通有排污设备，所述反硝化槽和MBR膜反应槽所产生的污泥由污泥管与污泥池固定连通。
进一步地，所述调节池用以储存废水，调节水质水量，所述调节池的结构形式为钢筋混凝土地下式，调节水量为300m3/d，外形尺寸为7.0m×5.0m ×3.75m，有效容积为105m3，停留时间为8.4h。
进一步地，所述反硝化槽、厌氧槽、MBR膜反应槽和清水槽共同组成一体化污水处理设施，其结构形式为钢制防腐地上式，调节水量为300m3/d，外形尺寸为14m×3.0m×3.20m，有效容积为121m3，且内部设置有组合填料和填料支架。
进一步地，所述水质处理器的内部水质处理介质为Naclo，所述水质处理器上设置有加药管与反洗泵上的反洗管连通。
进一步地，所述高杆灯的高度为十五米，能够便于臭气处理系统排放废气。
一种一体化生活污水处理装置的处理方法，包括以下步骤：
步骤一，预处理；步骤二，反硝化；步骤三，厌氧；步骤四，硝化；步骤五，MBR膜处理；步骤六，臭气处理；
在步骤一中，生活污水通过污水收集管道收集至污水处理站进行处理，生活污水首先经过预处理，经过粗细格栅去除较大的悬浮物，漂浮物大块垃圾等，以保护提升泵和减少后续单元的负荷压力等，由于生活污水波动大，所以建设集水池进行汇集、储存和均衡污水，以便于生化的稳定性；
格栅集水池污水通过提升泵提升至调节池，调节池提供对污水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；减少进入处理系统污水流量的波动，是处理污水时所用化学品的加料速率稳定，适合加料设备的能力；在控制污水的PH值、稳定水质方面，可利用不同污水自身的中和能力，减少中和作用中化学品的消耗量，防止高浓度的有毒物质直接进入生物化学处理系统；当系统暂时停止排放污水时，仍能对处理系统继续输入污水，摆正系统的正常运行；
在步骤二中，反硝化作用也称脱氮作用，反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程，微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：NO3-→NH4+→有机态氮，许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养；
另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮 (N2)，称为反硝化作用或脱氮作用：NO3-→NO2-→N2↑，能进行反硝化作用的只有少数细菌，这个生理群称为反硝化菌，大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸，其生化过程可用下式表示：
C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量
CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量
少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌，它们氧化硫或硝酸盐获得能量，同化二氧化碳，以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体，可进行以下反应： 5S+6KNO3-+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4
反硝化作用使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利，农业上常进行中耕松土，以防止反硝化作用，反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3- 减少，消除因硝酸积累对生物的毒害作用；
在步骤三中，污水在经过厌氧槽进行厌氧处理，利用厌氧菌的作用，使有机物发生水解、酸化和甲烷化，去除废水中的有机物，并提高污水的可生化性，有利于后续的好氧处理，高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段：水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段；
水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程；
发酵可定义为有机物化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化；
在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质；
这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质；
在步骤四中，第一步，自氨氧化为亚硝酸盐的过程是由两群微生物完成：氨氧化细菌(AOB)与氨氧化古菌(AOA)，氨氧化细菌可在变形菌门的β-变形菌纲与γ-变形菌纲中找到目前，只分离与发现了一种氨氧化古菌—亚硝化侏儒菌属，研究最多的土壤中的氨氧化细菌属于亚硝化单胞菌属与亚硝化球菌属，尽管在土壤中氨氧化同时发生在细菌和古菌之中，但古菌的氨氧化作用却同时在土壤以及海洋环境中占首要地位，这意味着泉古菌门可能是这些环境中最大的氨氧化作用贡献者；
第二步，将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的步骤，主要是由细菌中的硝化杆菌属来完成，以上步骤都会产生能量并偶联合成腺苷三磷酸，硝化有机体都是化能自养菌并且利用二氧化碳作为他们生长的碳源，一些氨氧化细菌具有一种称为脲酶的酶，这种酶催化尿素分子分解为两分子的氨以及一分子的二氧化碳，亚硝化单胞菌与土壤生的氨氧化细菌群一样，可以通过卡尔文循环同化脲酶反应生成的二氧化碳以产生生物质能，并通过将氨(脲酶的另一产物) 氧化为亚硝酸盐的过程收获能量；
在步骤五中，通过反硝化与硝化作用去除污水中的氮，硝化作用出水进入MBR膜反应槽。
硝化槽出水进入MBR反应槽，MBR反应槽具有出水稳定、处理能力高、工艺流程简单、节省占地、易于实现全自动控制、低投资、低运行、清洗简单经济与安装类型灵活等特点，经MBR反应器处理后的出水达标；
MBR是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，它具有独立结构的MBR平片膜组件置于曝气池中，经过好氧曝气和生物处理后的水，由泵通过滤膜过滤后抽出；
它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉二沉池，活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解；
在步骤六中，臭气处理系统是将反硝化槽、厌氧槽、MBR膜反应槽和清水槽所构成的一体化污水处理设施中的废气进行处理，通过高杆灯便于臭气处理系统排放废气。
(三)有益效果
本发明提供了一种一体化生活污水处理装置及其处理方法，具备以下有益效果：
1、本发明由于生物反应器内污泥浓度提高了2～5倍，溶剂负荷可大大提高，而且用膜组件代替二沉池和过滤设备，因此，与常规生物处理工艺相比，微生物反应器的占地面积可大为减少。
2、本发明由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准，可以直接作为非饮用市政杂用水进行会用，同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷(水质及水量)的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得油脂的出水水质。
3、本发明该工艺可以在高溶剂负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低(理论上可以实现零污泥排放)，降低了污泥处理费用，由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高，有利于难降解有机物降解效率的提高。
4、该工艺实现了水力停留时间(HRT)与污泥停留时间(SRT)的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理轻松方便。
5、该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理等领域有着广阔的应用前景，从而实现城市污水的大量回用。