公布日：2023.06.23
申请日：2023.01.30
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/02(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F11/12(2019.01)I;C02F3/10(2023.01)I;C02F1/32(2023.01)I;C02F101/
10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了多介质膜泥共生污水净化工艺系统及设备。本发明中，包括预脱氮单元、厌氧反应单元、缺氧生物膜单元、好氧多介质膜单元、重力沉淀池、深度处理单元、PLC控制系统、MLSS及DO浓度监测系统、太阳能蓄电站以及其它附属设施。根据监测数据，系统可智能调控污泥及硝化液回流比例等运行条件，可确保系统始终处于最佳运行状态，实现无人值守的高效率污水处理，并且该系统运行可一键切换，实现三种运行模式，根据出水水质及功能不同，用于不同场景。内置污泥生物炭作为缺氧生物膜单元与好氧多介质生物膜单元中的一种填料，该填料为剩余污泥炭化所得，将其循环再利用回污水处理中，不仅起到以废治废的作用，还为剩余污泥资源化提供了一种途径。
权利要求书
1.多介质膜泥共生污水净化工艺系统及设备，其特征在于：所述多介质膜泥共生污水净化设备包括预脱氮单元(1)、厌氧单元(2)、缺氧生物膜单元(3)、好氧多介质膜单元(4)、重力沉淀池(5)、深度处理单元(6)、设备间(7)、格栅间(8)、调节池(9)、污泥浓缩池(10)及光伏蓄电站(101)；该系统中的预脱氮单元(1)包括：污泥回流电磁阀(11)、硝化液回流电磁阀一(12)及MLSS探头一(13)，用于控制回流污泥及硝化液量以及监测预脱氮单元MLSS浓度；厌氧单元(2)设有MLSS探头二(21)，用于监测厌氧单元MLSS浓度；缺氧生物膜单元(3)包括：硝化液回流电磁阀二(31)、生物挂膜绳填料(32)、溶氧仪探头一(33)及污泥生物炭填料墙(34)、监测DO浓度以及强化系统脱氮除磷性能；好氧多介质膜单元(4)包括：MBBR悬浮填料一(41)、硝化液回流泵(42)、溶氧仪探头二(43)、曝气装置(44)、分区挡板(45)、污泥生物炭填料层(46)及MBBR悬浮填料二(47)，用于控制系统DO浓度，增加单元生物质浓度，确保较高的微生物浓度，强化脱氮、除磷及有机物的去除效果；重力沉淀池(5)包括：污泥回流泵(51)和排泥管阀门一(52)，用于排泥及污泥回流；深度处理单元(6)包括：折流挡板(61)、PAC溶液投加口(62)及排泥管阀门二(63)，用于系统深度除磷；PLC设备间(7)包括：紫外消毒器(71)、PLC控制面板(72)、加药泵(73)、加药桶(74)、汽提搅拌装置(75)及曝气风机(76)，是对系统进行智能运行控制；格栅(81)对来水中的较大悬浮物及颗粒物进行去除；污水由潜污泵(92)泵入预脱氮池，并且管道上设有止回阀(91)，防止污水倒流；污泥浓缩池(10)用于储存剩余污泥，定期清运处理；光伏蓄电站(101)为系统运行提供部分能源，与外接能源自由切换；当监测污水水温低于12℃，系统自动开启管道加热器(93)，确保进入系统内污水水温高于12℃，使得系统可持久稳定保持高效的污水处理效率。
2.如权利要求1所述的多介质膜泥共生污水净化工艺系统及设备，其特征在于：所述多介质膜泥共生污水净化工艺系统设置有三种模式切换运行，一级处理模式、二级处理模式及三级处理模式；一级处理模式是节能处理模式，适用于污水处理后回灌农田，出水水质达《农田灌溉水质标准》(GB5084-2021)标准。
3.如权利要求2所述的多介质膜泥共生污水净化工艺系统及设备，其特征在于：所述二级处理模式下，适用于大多数农村地区生活污水处理，排水水质稳定达多省农村生活污水排放地标一级A标准。
4.如权利要求1所述的多介质膜泥共生污水净化工艺系统及设备，其特征在于：所述三级处理模式下，可实现污水最大程度上的脱氮除磷及污染物的降解，出水优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准；该系统前端配置预处理单元，预处理包括格栅和调节池，起到均衡水质水量及过滤较大悬浮物的作用。
5.如权利要求1所述的多介质膜泥共生污水净化工艺系统及设备，其特征在于：所述一级处理模式：污泥回流泵(51)及曝气装置(44)间断式开启，好氧多介质膜单元池气水≥3:1即可，硝化液回流泵处于关闭状态，仅回流部分污泥，深度除磷系统处于关闭状态，不投加PAC溶液，紫外消毒器长开；一级处理模式仅少部分配套电气设备运转，能耗极低。
6.如权利要求1所述的多介质膜泥共生污水净化工艺系统及设备，其特征在于：所述二级处理模式操作时；污泥回流泵(51)和硝化液回流泵(42)处于间断式开启模式，污水首先由潜污泵92泵入预脱氮池1，污泥回流泵及污泥管电磁阀(11)间断式开启，精准控制污泥回流比例及回流时间，污泥回流泵开启时长由进水污染物浓度及现场实际运行情况确定，硝化液回流电磁阀一(12)处于长关状态，污泥回流量20％-50％，污水与回流污泥混合，回流的部分污泥可提供碳源，为后续反硝化反应提供电子，提高系统脱氮性能，并且回流部分污泥可保证池1、池2及池3的污泥浓度不低于5000mg/L，系统中的生物量得到有效保证，提高了系统的抗冲击负荷能力；池1出水自流进入厌氧反应单元(2)，预脱氮单元(1)中的微生物去除了回流污泥中的溶解氧，保证了厌氧反应单元(2)中的优良厌氧环境，厌氧聚磷菌厌氧释磷过程不受影响，不影响生物除磷效果。
7.如权利要求1所述的多介质膜泥共生污水净化工艺系统及设备，其特征在于：所述三级处理模式下，污水日处理量达二级处理模式下的70％-100％；三级处理模式(高效处理)：污水首先由潜污泵(92)泵入预脱氮池(1)，污泥回流泵(51)和硝化液回流泵(42)处于常开状态，并且污泥回流电磁阀11和硝化液回流电磁阀一(12)同时开启，控制污泥回流量50％左右，硝化液回流量15％-45％，微曝气装置(14)处于间断开启状态，污水与回流污泥及硝化液混合，微曝气系统及回流部分硝化液提高污水溶解氧浓度，回流污泥提供部分碳源，实现前置预脱氮，将污水中的氮脱除一部分，降低后续脱氮压力，该模式下预脱氮池MLSS浓度应不低于6000mg/L。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供多介质膜泥共生污水净化工艺系统及设备。
本发明采用的技术方案如下：多介质膜泥共生污水净化工艺系统及设备，多介质膜泥共生污水净化设备包括预脱氮单元、厌氧单元、缺氧生物膜单元、好氧多介质膜单元、重力沉淀池、深度处理单元、设备间、格栅间、调节池、污泥浓缩池及光伏蓄电站。该系统中的预脱氮单元包括：污泥回流电磁阀、硝化液回流电磁阀一及MLSS探头一，用于控制回流污泥及硝化液量以及监测预脱氮单元MLSS浓度。厌氧单元设有MLSS探头二，用于监测厌氧单元MLSS浓度。缺氧生物膜单元包括：硝化液回流电磁阀二、生物挂膜绳填料、污泥生物炭填料强及溶氧仪探头一，用于控制硝化液回流量、监测DO浓度以及强化系统脱氮性能。好氧多介质膜单元包括：硝化液回流泵、溶氧仪探头二、曝气装置、MBBR悬浮填料一、分区挡板、污泥生物炭填料层及MBBR悬浮填料二，用于控制系统DO浓度，增加单元生物质浓度，确保较高的微生物浓度，强化脱氮除磷效果及有机物的去除效果等。重力沉淀池包括：污泥回流泵和排泥管阀门一，主要用于排泥及污泥回流。深度处理单元包括：折流挡板、PAC溶液投加口及排泥管阀门二，主要用于系统深度除磷。PLC设备间包括：紫外消毒器、PLC控制面板、加药泵、加药桶、汽提搅拌装置及曝气风机，主要是对系统进行智能运行控制。格栅主要对来水中的较大悬浮物及颗粒物进行去除。污水由潜污泵泵入预脱氮池，并且管道上设有止回阀，防止污水倒流。污泥浓缩池用于储存剩余污泥，定期清运处理。光伏蓄电站为系统运行提供部分能源，与外接能源自由切换。当监测污水水温低于12℃，系统自动开启管道加热器，确保进入系统内污水水温高于12℃，使得系统可持久稳定保持高效的污水处理效率
在一优选的实施方式中，所述多介质膜泥共生污水净化工艺系统设置有三种模式切换运行，一级处理模式、二级处理模式及三级处理模式。一级处理模式是节能处理模式，适用于污水处理后回灌农田，出水水质达《农田灌溉水质标准》(GB5084-2021)标准。
在一优选的实施方式中，所述二级处理模式下，适用于大多数农村地区生活污水处理，排水水质稳定达多省农村生活污水排放地标一级A标准。
在一优选的实施方式中，所述三级处理模式下，可实现污水最大程度上的脱氮除磷及污染物的降解，出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。该技术前端配置预处理单元，预处理主要包括格栅和调节池，起到均衡水质水量及过滤较大悬浮物的作用。
在一优选的实施方式中，所述一级处理模式：污泥回流泵及曝气装置间断式开启，好氧多介质膜单元池气水≥3:1即可，硝化液回流泵处于关闭状态，仅回流部分污泥，深度除磷系统处于关闭状态，不投加PAC溶液，紫外消毒器长开。一级处理模式仅少部分配套电气设备运转，能耗极低。
在一优选的实施方式中，所述二级处理模式操作时。污泥回流泵和硝化液回流泵处于间断式开启模式，污水首先由潜污泵92泵入预脱氮池1，污泥回流泵及污泥管电磁阀间断式开启，精准控制污泥回流比例及回流时间，污泥回流泵开启时长由进水污染物浓度及现场实际运行情况确定，硝化液回流电磁阀一处于长关状态，污泥回流量20％-50％，污水与回流污泥混合，回流的部分污泥可提供碳源，为后续反硝化反应提供电子，提高系统脱氮性能，并且回流部分污泥可保证池1、池2及池3的污泥浓度不低于5000mg/L，系统中的生物量得到有效保证，提高了系统的抗冲击负荷能力。池1出水自流进入厌氧反应单元，预脱氮单元中的微生物去除了回流污泥中的溶解氧，保证了厌氧反应单元中的优良厌氧环境，厌氧聚磷菌厌氧释磷过程不受影响，不影响生物除磷效果。
在一优选的实施方式中，所述三级处理模式下，污水日处理量达二级处理模式下的70％-100％。三级处理模式：污水首先由潜污泵泵入预脱氮池，污泥回流泵和硝化液回流泵处于常开状态，并且污泥回流电磁阀11和硝化液回流电磁阀一同时开启，控制污泥回流量50％左右，硝化液回流量15％-45％，微曝气装置处于间断开启状态，污水与回流污泥及硝化液混合，微曝气系统及回流部分硝化液提高污水溶解氧浓度，回流污泥提供部分碳源，实现前置预脱氮，将污水中的氮脱除一部分，降低后续脱氮压力，该模式下预脱氮池MLSS浓度应不低于6000mg/L。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，采用多介质生物膜与活性污泥共生技术，并设置功能清晰的前置预脱氮单元和后置深度处理单元，采用多种介质载体填料及污泥生物炭填料，供微生物附着生长，系统内生物质浓度高，有效应对村镇生活污水水质水量变化大的难题，抗冲击负荷能力更强，处理效率更高，实现高效脱氮除磷。
2、本发明中，通过PLC智能控制系统，对运行条件及参数进行调控，一键切换实现三种智慧化运行模式。一级节能处理模式，排水用于农作物灌溉；二级常规处理模式，适用于大多数农村地区生活污水直排处理；三级高效处理模式，排水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，适用于排水标准要求较高的地区。
3、本发明中，通过对预脱氮池及厌氧池MLSS浓度监测，缺氧膜池及好氧多介质膜池DO浓度监测，智能调控：污泥及硝化液回流比例、曝气强度及深度除磷等运行条件，可确保始终系统处于最佳运行状态，实现无人值守的高效率污水处理。
4、本发明中，缺氧生物膜单元与好氧多介质生物膜单元使用内置污泥生物炭作为填料，该填料为剩余污泥炭化所得，将其循环再利用回污水处理中，不仅起到了以废治废的作用，还为剩余污泥资源化提供了一种途径。该填料不仅对磷的吸附性好，且可为反硝化脱氮提供部分电子，强化系统脱氮性能的同时提升磷的去除效率。
5、本发明中，配备光伏太阳能蓄电站，采用了太阳能清洁能源，系统供能由外接能源与太阳能共同供给，系统内部分设施运转实现能源自给，尽可能减少外接能源消耗，运行维护费用更低。
6、本发明中，进水管道设有加热装置，冬季水温低于设定温度时，可智能开启加热装置，确保进入系统的污水水温达到设定值以上，使得系统内微生物活性不受冬季低温的抑制影响，可实现冬季低水温下的高效稳定运行。
（发明人：汪军;陈建;马洁晨;杨明;周强;王立余;奚姗姗;龚明杰;陈斌）