公布日：2022.06.17
申请日：2020.12.16
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F3/34(2006.01)I;C02F1/32(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明涉及污水处理领域，具体为一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统及其处理方法。通过设置厌氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池、第一、第二微生物工厂池、生物滤池，以及池内的各回流装置对污水进行深度脱氮除磷处理；在池中填入生物填料，充分利用优势微生物和悬浮填料组合，增加池容微生物数量，有效降解有机物；在第一、第二微生物工厂池内的设置固化益酶菌床，提供微生物附着栖息场所、富集优势菌群、减少污水的停留时间，提高有机物去除效率，使污泥量大大减少；采用自养反硝化深度脱氮除磷技术，无需投加碳源、更换填料，达到去除总氮、总磷的目的，降低运行费用，运行管理简便，处理后出水品质高，可满足现有更高排放标准要求。
权利要求书
1.一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统，其特征在于：该系统包括厌氧池(300)，所述厌氧池(300)一侧的地下设有污泥池(200)，所述污泥池(200)的外侧设有调节池(100)，所述调节池(100)和污泥池(200)均设置在地下；污泥池上清液通过污泥池(200)内上部溢流管道回流到调节池(100)内；所述调节池(100)一侧设有生活污水进入管道，所述调节池(100)内设有污水提升泵101将生活污水输入厌氧池(300)内；所述厌氧池(300)依次与缺氧池(400)、好氧池(500)、沉淀池(600)、第一微生物工厂池(700)、第二微生物工厂池(800)、生物滤池(900)、中间清水池(110)通过池壁上的出水槽、布水槽以及上下对角设置的过水口相连通；所述沉淀池(600)设置的污泥回流管道(607)与污泥池(200)相连通；所述中间清水池(110)另一侧设有综合设备间160，所述综合设备间160内设有供气风机(120)、除鳞系统(130)、深度脱氮器(140)和紫外线消毒器(150)。
2.根据权利要求1所述的一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统，其特征在于：所述供气风机(120)通过供气管道为厌氧池(300)、缺氧池(400)、好氧池(500)、第一微生物工厂池(700)、第二微生物工厂池(800)、生物滤池(900)内提供气源；所述除鳞系统(130)通过除磷药剂管道(132)提供除鳞药剂注入到好氧池(500)内；所述中间清水池(110)通过中间清水池提升泵(111)将污水提升到深度脱氮器(140)内；所述深度脱氮器(140)一侧设有紫外线消毒器(150)，将深度脱氮净化的污水经消毒后排入周边河道、池塘或回用。
3.根据权利要求2所述的一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统，其特征在于：所述缺氧池(400)内设有反硝化聚磷菌回流装置(401)通过反硝化聚磷菌回流管道(402)与厌氧池(300)相连通；所述好氧池(500)内设有硝化液回流装置(501)通过硝化液回流管道(502)与缺氧池(400)相连通；所述第二微生物工厂池(800)内设有优势微生物菌群回流装置(801)，通过优势微生物菌群回流管道(802)与厌氧池(300)连通；所述沉淀池(600)内设有污泥回流装置(601)，通过污泥回流管道(602)与厌氧池(300)连通。
4.根据权利要求3所述的一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统，其特征在于：所述的厌氧池(300)、缺氧池(400)中填充有悬浮球填料；所述的好氧池(500)中填充有悬浮填料；所述的沉淀池(600)为竖流式沉淀池，其池内填充斜板填料；所述的第一微生物工厂池(700)和第二微生物工厂池(800)中分别设有第一固化益酶菌床(704)、第二固化益酶菌床(804)；所述的生物滤池(900)中填充生物填料；所述的深度脱氮器(140)中设有自养反硝化填料。
5.根据权利要求4所述的一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统，其特征在于：所述生物滤池(900)内的导流管(902)通向生物滤池(900)内底部；所述生物滤池(900)内下部设有滤池承托层(907)，滤池承托层(907)向上依次设有滤池卵石层(9002)和生物填料；生物滤池(900)中设置水反冲洗装置和气反冲洗装置，气反冲洗装置通过供气风机(120)提供气源。
6.根据权利要求5所述的一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统，其特征在于：所述生物填料为石英砂填料层(9006)、陶粒填料层(9007)或为火山岩填料层(9001)。
7.根据权利要求4所述的一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统，其特征在于：所述的深度脱氮器(140)内设置水反冲洗装置和气反冲洗装置，气反冲洗装置通过供气风机(120)提供气源；所述水反冲洗装置包括：水反冲洗布水管(1417)、水反冲洗进水口(1405)和反洗排水口(1409)；气反冲洗装置包括：布气管(1415)和气反冲进口(1404)；深度脱氮器内底部从下至上依次设有布水管(1418)、水反冲洗布水管(1417)、脱氮器承托层(1403)、布气管(1415)、自养反硝化填料层、集水槽(1401)；所述脱氮器承托层(1403)上设有若干滤帽(1402)；所述自养反硝化填料层从下至上依次包括：脱氮器卵石层(1414)、单质硫层(1413)、固化益酶菌层(1412)；所述的深度脱氮器(140)外顶部设有人孔(1407)，下部一侧设有检查孔(1416)；所述的深度脱氮器外另一侧从下至上次设有进水口(1406)与深度脱氮器内的布水管(1418)连通；水反冲洗进水口(1405)与深度脱氮器(140)内的水反冲洗布水管(1417)连通；气反冲进口(1404)与深度脱氮器(140)内的布气管连通(1415)；所述的深度脱氮器(140)外一侧上部设有出水口(1408)与深度脱氮器(140)内的集水槽(1401)连通，所述出水口(1408)下面深度脱氮器外侧设有反洗排水口(1409)。
8.根据权利要求7所述的一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统，其特征在于：所述自养反硝化填料层从下至上还依次设置石灰石层(1411)和铁矿石层(1410)。
9.根据权利要求4所述的一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统，其特征在于：所述沉淀池(600)包括：进水混合区(6100)、沉淀区(6200)、出水区(6300)；所述进水混合区(6100)为进水端侧壁(6001)与导流板(6002)之间形成的区域；所述出水区(6300)为浮渣挡板(604)和出水端侧壁(6003)以及设置在出水端侧壁(6003)上的第二出水槽(605)之间形成的区域；所述沉淀区(6200)为导流板(6002)、浮渣挡板(604)和沉淀池(600)底部形成的区域；所述沉淀池(600)底部设有污泥斗(6004)，为双漏斗形，中间设有连通管(6005)；所述沉淀池(600)下部的排泥装置包括排泥管和排泥阀(6006)，与排泥管道(607)连通；所述沉淀区(6200)中部填充斜板填料；所述沉淀池(600)内的污泥回流装置(601)设置在靠出水端侧壁(6003)的污泥斗(6004)内，与连通管(6005)管口相对。10.一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理方法，其特征在于：该污水处理方法为：(1)缺氧反硝化聚磷菌回流处理阶段农村生活污水通过地下进入管道进入地下调节池内(100)，然后由污水提升泵(101)从进水管206进入厌氧池(300)，厌氧池(300)内的厌氧池定时搅拌装置(308)由供气风机供气(120)，对污水进行定时的气体搅拌；而后厌氧池内的污水通过第一过水口(306)进入缺氧池内，其内的缺氧池定时搅拌装置(408)对池内的污水进行定时的气体搅拌；污水再通过反硝化聚磷菌回流装置(401)使污水通过反硝化聚磷菌回流管道(402)回流到厌氧池(300)内，使污水中的硝态盐转化为氮气逸出水体，而磷酸盐则被反硝化聚磷菌吸收形成污泥，随初级处理水进入好氧池(400)内；(2)硝化液回流处理阶段经缺氧反硝化聚磷菌回流处理的初级处理水通过第二过水口进入好氧池(500)内；好氧池(500)内的微孔曝气装置(508)由供气风机(120)供气，通过供气管道对池内的污水进行曝气处理；硝化液回流装置(501)内的硝化液通过硝化回流管道(502)返回到缺氧池(400)内进行缺氧反硝化作用；同时，通过除磷系统(130)以及除磷药剂管道(132)将除磷剂投加到好氧池(600)的末端第一出水槽(505)前，与生化污水混合形成的二次处理水进行入沉淀池(600)内；(3)污泥回流和除磷沉淀处理阶段经硝化液回流处理和加入除磷药剂的二次处理水通过第三过水口进入沉淀池(600)，在沉淀池(600)中进行污水回流和沉淀处理；污水首先进入进水混合区(6100)内进行混合，然后进入沉淀区(6200)，再通过斜板填料由底部向上运动，污水中的大部分颗粒物因重力作用而下沉；在沉淀池(600)的底部的污泥被集中至锥形污泥斗(6004)的底部排出，由排泥装置将污泥通过排泥管道(607)排入地下的污泥池(200)；同时，污泥通过两个锥形污泥斗(6004)相互连通排出；污泥斗(6004)上部分的活性污泥通过污泥回流装置(601)沿污泥回流管道(602)回流到厌氧池(300)内与污水混合处理；最后污水由出水区(6300)流出，形成三次处理水进入第一微生物工厂池(700)；(4)优势微生物菌群回流处理阶段经污泥回流处理的三次处理水通过第四过水口进入第一微生物工厂池(700)内进行高效微生物菌群的处理，再通过第五过水口(706)进入第二微生物工厂池(800)进行高效微生物菌群的处理；第一微穿孔曝气装置(708)、第二微穿孔曝气装置(808)由供气风机(120)供气，对池内的污水进行曝气处理；同时，污水通过池内的第一固化益酶菌床(704)、第二固化益酶菌床(804)进行生化反应，产生的高效硝化菌群；在第二微生物工厂池(800)内下部的含有高效硝化菌群的污水通过优势微生物菌群回流装置(801)沿优势微生物菌群管道(802)回流到厌氧池内(300)，最后上部的污水进入生物滤池(900)形成四次处理水；(5)高效生物滤池处理阶段经优势微生物菌群回流处理的四次处理水通过第六过水口(806)以及导流管(802)进入生物滤池(900)底部；生物滤池(900)内的气反冲洗装置，由供气风机(120)供气，使污水由下至上通过滤池承托层(907)、滤池卵石层(9002)、滤池布水管(9003)、填料层对污水进行生化处理；污水再通过第七过水口(906)进入中间清水池(110)，形成五次处理水；(6)自养反硝化脱氮除磷阶段经高效生物滤池(900)的五次处理水暂存在中间清水池(110)内，通过中间池提升泵(111)提升进入深度脱氮器(140)内进行自养反硝化脱氮处理；污水通过进水口(1406)进入深度脱氮器(140)内，经布水管(1418)向上流经脱氮器卵石层(1414)、单质硫层(1413)以及固化益酶菌层(1412)、石灰石层(1411)、铁矿石层(1410)进行高效的自养反硝化脱氮除磷反应，形成六次处理水；(7)紫外线消毒处理阶段六次处理水通过出水口(1408)进入紫外线消毒器(150)内进行紫外线消毒，消毒后形成净化水排入周边河道、池塘或回用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统及其处理方法，充分利用优势微生物的高效去除有机物的能力和自养反硝化技术提高出水标准，无需投加碳源，深度去除总氮，减少能耗，方便管理，减少污泥产生。它通过对优势微生物的完美组合，加上高科技的微生物固化技术，使之具有长达十年以上的应用能力，不用再添加微生物，不怕流失，不会衰减，其去除率较传统工艺提高了数十倍以上；在各类污水实际处理中，尤其在农村一体化污水处理、养殖废水处理等领域，脱氮脱磷，脱总氮，减少污泥产生效果更加明显。该处理方法，使得工艺管理简单，实现高效率节能，无剩余污泥，出水标准高的目的。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理系统，该系统包括厌氧池，所述厌氧池一侧的地下设有污泥池，所述污泥池的外侧设有调节池，所述调节池和污泥池均设置在地下；污泥池上清液通过污泥池内上部溢流管道回流到调节池内；所述调节池一侧设有生活污水进入管道，所述调节池内设有污水提升泵将生活污水输入厌氧池内；所述厌氧池依次与缺氧池、好氧池、沉淀池、第一微生物工厂池、第二微生物工厂池、生物滤池、中间清水池通过池壁上的出水槽、布水槽以及上下对角设置的过水口相连通；所述沉淀池设置的污泥回流管道与污泥池相连通；所述中间清水池另一侧设有综合设备间，所述综合设备间内设有供气风机、除鳞系统、深度脱氮器和紫外线消毒器。
进一步的，所述供气风机通过供气管道为厌氧池、缺氧池、好氧池、第一微生物工厂池、第二微生物工厂池、生物滤池内提供气源；所述除鳞系统通过除磷药剂管道提供除鳞药剂注入到好氧池内；所述中间清水池通过中间清水池提升泵将污水提升到深度脱氮器内；所述深度脱氮器一侧设有紫外线消毒器，将深度脱氮净化的污水经消毒后排入周边河道、池塘或回用。
进一步的，所述缺氧池内设有反硝化聚磷菌回流装置通过反硝化聚磷菌回流管道与厌氧池相连通；所述好氧池内设有硝化液回流装置通过硝化液回流管道与缺氧池相连通；所述第二微生物工厂池内设有优势微生物菌群回流装置，通过优势微生物菌群回流管道与厌氧池连通；所述沉淀池内设有污泥回流装置，通过污泥回流管道与厌氧池连通。
进一步的，所述的厌氧池、缺氧池中填充有悬浮球填料；所述悬浮球填料为聚乙烯悬浮球填料；所述的好氧池中填充有悬浮填料；所述悬浮填料为聚乙烯PPC悬浮填料；所述的沉淀池为竖流式沉淀池，其池内填充的填料为PP斜板填料；所述的第一微生物工厂池和第二微生物工厂池中设置的固化益酶菌床；所述的生物滤池中填充生物填料；所述的深度脱氮器中设有自养反硝化填料。
进一步的，所述生物滤池内的导流管通向生物滤池内底部；所述生物滤池内下部设有承托层，承托层向上依次设有卵石层和生物填料；生物滤池中设置水反冲洗装置和气反冲洗装置，气反冲洗装置通过供气管道提供气源。
进一步的，所述生物填料为石英砂填料层、陶粒填料层或为火山岩填料层。
进一步的，所述的深度脱氮器内设置水反冲洗装置和气反冲洗装置，气反冲洗装置通过供气管道提供气源；所述水反冲洗装置包括：水反冲洗布水管、水反冲洗进水口和反洗排水口；气反冲洗装置包括：布气管和气反冲进口；深度脱氮器内底部分从下至上依次设有布水管、水反冲洗布水管、承托层、布气管、自养反硝化填料层、集水槽；所述承托层上设有若干滤帽；所述自养反硝化填料层从下至上依次包括：卵石层、单质硫层、固化益酶菌层；所述的深度脱氮器外顶部设有人孔，下部一侧设有检查孔；所述的深度脱氮器外另一侧从下至上次设有进水口与深度脱氮器内的布水管连通、水反冲洗进水口与深度脱氮器内的水反冲洗布水管连通、气反冲进口与深度脱氮器内的布气管连通；所述的深度脱氮器外一侧上部设有出水口与深度脱氮器内的集水槽连通，所述出水口下面深度脱氮器外侧设有反洗排水口。
进一步的，所述自养反硝化填料层从下至上还依次设置石灰石层和铁矿石层。
进一步的，所述沉淀池包括：进水混合区、沉淀区、出水区；所述进水混合区为进水端侧壁与导流板之间形成的区域；所述出水区为浮渣挡板和出水端侧壁以及设置在出水端侧壁上的第二出水槽之间形成的区域；所述沉淀区为导流板、浮渣挡板和沉淀池底部形成的区域；所述沉淀池底部设有污泥斗，为双漏斗形，中间设有连通管；所述沉淀池下部的排泥装置包括排泥管和排泥阀，与排泥管道连通；所述沉淀区中部填充斜板填料；所述沉淀池内的污泥回流装置设置在靠出水端侧壁的污泥斗内，与连通管管口相对。
本发明还提供一种脱氮除磷一体化农村生活污水处理方法，具体为：
(1)缺氧反硝化聚磷菌回流处理阶段
农村生活污水通过地下进入管道进入地下调节池内，然后由污水提升泵从进水管进入厌氧池，厌氧池内的厌氧池定时搅拌装置由供气风机供气，对池内的污水进行定时的气体搅拌；而后厌氧池内的污水通过第一过水口进入缺氧池内，其内的缺氧池定时搅拌装置对池内的污水进行定时的气体搅拌；污水再通过反硝化聚磷菌回流装置使污水通过反硝化聚磷菌回流管道回流到厌氧池内，使污水中的硝态盐转化为氮气逸出水体，而磷酸盐则被反硝化聚磷菌吸收形成污泥，随初级处理水进入好氧池内；
(2)硝化液回流处理阶段
经缺氧反硝化聚磷菌回流处理的初级处理水通过第二过水口进入好氧池内；好氧池内的微孔曝气装置由供气风机供气，通过供气管道对池内的污水进行曝气处理；硝化液回流装置内的硝化液通过硝化回流管返回到缺氧池内进行缺氧反硝化作用；同时，通过除磷系统以及除磷药剂管道将除磷剂投加到好氧池的末端第一出水槽前，与生化污水混合形成的二次处理水进行入沉淀池内；
(3)污泥回流和除磷沉淀处理阶段
经硝化液回流处理和加入除磷药剂的二次处理水通过第三过水口进入沉淀池，在沉淀池中进行污水回流和沉淀处理；污水首先进入进水混合区内进行混合，然后进入沉淀区，再通过斜板填料由底部向上运动，污水中的大部分颗粒物因重力作用而下沉；在沉淀池的底部的污泥被集中至锥形污泥斗的底部排出，由排泥装置将污泥通过排泥管道排入地下的污泥池；同时，污泥通过两个锥形污泥斗相互连通排出，减少设备内的积泥；污泥斗上部分的活性污泥通过污泥回流装置沿污泥回流管道回流到厌氧池内与污水混合处理；最后污水由出水区流出，形成三次处理水进入第一微生物工厂池；
(4)优势微生物菌群回流处理阶段
经污泥回流处理的三次处理水通过第四过水口进入第一微生物工厂池内进行高效微生物菌群的处理，再通过第五过水口进入第二微生物工厂池进行高效微生物菌群的处理；第一微生物工厂池内和第二微生物工厂池内的第一、第二微穿孔曝气装置由供气风机供气，对池内的污水进行曝气处理；同时，污水通过固化益酶菌床进行生化反应，产生的高效硝化菌群；在第二微生物工厂池内下部的含有高效硝化菌群的污水通过优势微生物菌群回流装置沿优势微生物菌群管道回流到厌氧池内，最后上部的污水进入生物滤池形成四次处理水；
(5)高效生物滤池处理阶段
经优势微生物菌群回流处理的四次处理水通过第六过水口以及导流管进入生物滤池底部；生物滤池内的气反冲洗装置，由供气风机供气，增大反冲洗力度；使污水由下至上通过滤池承托层、滤池卵石层、滤池布气管、填料层，填料表面高活性生物膜及填料之间生物絮体的生物氧化降解作用对污水进行生化处理；污水再通过第七过水口进入中间清水池，形成五次处理水；
(6)自养反硝化脱氮除磷阶段
经高效生物滤池的五次处理水暂存在中间清水池内，通过中间池提升泵提升进入深度脱氮器内进行自养反硝化脱氮处理；污水通过进水口进入深度脱氮器内，经布水管向上流经脱氮器卵石层、单质硫层以及固化益酶菌层、石灰石层、铁矿石层进行高效的自养反硝化脱氮除磷反应，形成六次处理水；
(7)紫外线消毒处理阶段
六次处理水通过出水口进入紫外线消毒器内进行紫外线消毒，消毒后形成净化水排入周边河道、池塘或回用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过设置厌氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池、第一微生物工厂池、第二微生物工厂池、生物滤池，在池中填入生物填料，充分利用优势微生物和软性PPC悬浮填料组合，增加池容微生物数量，进一步有效降解有机物。
2、通过设置深度脱氮器，采用自养反硝化深度脱氮技术，无需投加碳源，无需更换填料，达到去除总氮的目的，降低运行费用，运行管理简便。
3、通过设置第一微生物工厂池、第二微生物工厂池，在池内设置固化益酶菌床，为微生物提供附着栖息场所，富集优势菌群，从而减少污水在系统中停留的时间，强化了有机物的去除效率，减少了污泥的产生，减泥量达到30-40％。
4、通过缺氧池内设置的反硝化聚磷菌回流装置，缺氧池中的混合液体回流至厌氧池，在此形成厌氧/缺氧交替运行环境。反硝化聚磷菌在厌氧环境状态下释放磷，同时吸收污水中有机物作为碳源储存在体内，达到去除有机物的目的。经过厌氧/缺氧反复循环混合的污水进入缺氧环境后，再以NO3-为电子受体，以体内储存的碳源物质作为电子供体，完成反硝化脱氮和超量磷的吸收，硝态盐转化为氮气逸出水体，而磷酸盐则被反硝化聚磷菌过量吸收并以污泥的形式排出装置以外，从而达到了脱氮除磷的目的。
5、通过好氧池内设置的硝化液回流装置，将氨氮通过好氧池进行转化成的硝态氮回流，在缺氧及厌氧条件下进行反硝化才能将水中的氮去除，硝态氮回流主要是为反硝化细菌补充硝态氮，达到去除氨氮的目的。
6、通过第二微生物工厂池内设有优势微生物菌群回流装置，通过优势微生物菌群回流管道与厌氧池连通，使优势微生物回流到厌氧池，增加厌氧池兼性菌团数量，有利于厌氧处理效果。
7、通过沉淀池内设有污泥回流装置，可以提高系统的污泥浓度，同时回流污泥中的硝态氮进行反硝化，可起到进一步脱氮的作用。
8、通过采用缺氧反硝化聚磷菌回流处理阶段、硝化液回流处理阶段、污泥回流和除磷沉淀处理阶段、优势微生物菌群回流处理阶段、高效活性生物氧化降解处理阶段、自养反硝化脱氮除磷阶段和紫外线消毒处理阶段形成的污水处理方法，在脱氮脱磷，脱总氮同时，能够大大减少污泥的产生，对总氮处理效率高，处理后总氮值在1mg/l左右，该污水处理方法设备占地面积小，工艺布置紧凑合理，运行维护简单，处理后的污水水质高，部分指标优于国家标准。
（发明人：周宗玉;徐岩新;张瑞光;李超;佟瑶;庞欣悦）