CN101254979A

CN101254979A - 生活污水分散式厌氧接触处理工艺

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Publication number: CN101254979A
Application number: CNA2008100154860A
Authority: CN
Inventors: 张克峰; 王全良; 王永磊; 陈鹏
Original assignee: Shandong Jianzhu University
Current assignee: Shandong Jianzhu University
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: CN101254979B

Abstract

本发明涉及一种针对城市住宅小区、宾馆、渡假村、养老院、机场以及农村而设计的生活污水处理方法，特别涉及一种生活污水分散式厌氧接触处理工艺。该工艺采用以下步骤：①沉淀：生活污水通过管道流入沉淀池进行沉淀。②污水厌氧反应。③污泥厌氧消化。本发明的优点为：1.本发明采用分散式处理方式，灵活性强，成本低，污泥量很少，管理方便。2.采用的厌氧接触工艺内部设置聚丙烯弹性立体填料，比表面积大，生物量大，强化了废水的处理效率；不易堵塞；无需设置后续沉淀设施。3.采用二级(或多级)厌氧接触工艺，使有机物降解充分，保证系统稳定运行达标排放。4.单体设置的沼气管整体连接后进行集中收集，无臭味，增强了系统的安全性能。

Description

生活污水分散式厌氧接触处理工艺

技术领域

本发明涉及一种针对城市住宅小区、宾馆、渡假村、养老院、机场以及农村而设计的生活污水处理方法，特别涉及一种生活污水分散式厌氧接触处理工艺。

背景技术

当前，伴随经济的快速发展，城市化进程步伐加快，城市周边新建小区发展迅速，城市污水管网的覆盖远不及这些区域，部分污水无序排放；同时，部分老城区无雨污分流系统，雨污混流，污水无法得到有效处理。水体的污染加剧，很大程度是由于污染源分散未及时采用污水处理造成的。然而，针对分散的污染源采用集中收集处理的思路在这些区域是很难实行的。现住宅小区新建的污水处理系统由于运行成本高，污水处理系统也很难达标正常运行。所以，采用分散式生活污水处理方式，设置灵活、管理费用低、投资小，在这些区域易于实现。

分散的生活污水处理方式多采用厌氧工艺或厌氧+好氧组合工艺。采用厌氧+好氧工艺(《小规模高效污水处理设备》专利号：98104107.8采用此工艺)，如若达到好的去除效果，需要消耗一定的动力，充氧设施需要定期维护，具有电力供给困难、维护困难等缺点，很难大面积推广应用，故开发重点应主要在厌氧工艺。目前针对污水处理的厌氧工艺主要有厌氧污泥床、厌氧接触工艺、厌氧生物滤池工艺、UASB、EGSB和IC工艺等。厌氧(悬浮)污泥床(《无动力生活污水强化处理装置》专利号01206533.1主要采用此工艺)具有处理效果好等优点，但需要较高的水力条件，如果没有充分的搅拌混合，很难达到应有的出水效果；污泥床的膨胀不可避免的会出现污泥流失现象，一般需要配套后续沉淀设施，从而增加了建设成本。另一方面，由于生活污水的水量不均衡，污泥床易造成短时的冲击，处理效果不稳定。厌氧生物滤池(《无动力生活污水强化处理装置》专利号：01206533.1后续采用此工艺)内部设置滤料，对进水悬浮物有较高要求，易堵塞、不易冲洗，不易管理，特别对水量水质波动较大的场合较难控制。强化厌氧工艺如UASB(升流式厌氧污泥床)、EGSB(厌氧膨胀流化床)和IC(厌氧内循环反应器)针对生活污水应用很少，多用于集中式高浓度有机废水的处理，一次性投资大，对水温有严格要求，罐体高径比大，不适合生活污水的分散处理。

目前，国内外针对分散式的生活污水不管采用何种工艺技术虽然对水中的有机物都有不同程度降解，但对处理系统中产生的污泥鲜有切实可行的处理设施，一般进行人工清理或机械收集后运往污水厂二次处理。从而增加了工人工作强度，并且清理次数频繁，清理时对出水水质造成影响。对污泥的处理思路主要是减量化处理，主要工艺有厌氧污泥床、中温或高温消化，大部分应用在集中式污水处理厂。厌氧污泥床如前面所述，用于污泥处理时往往设置搅拌设备，增加了运行和维护费用；中温或高温消化要求更高，不仅需要搅拌还需加热熟化，不适合分散式处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生活污水分散式厌氧接触处理工艺，可以分别对污水进行净化处理和对固体有机物进行降解，一方面可以去除水中的污染物，另一方面可对污泥进行减量化处理，完全替代化粪池，从而保证整个系统稳定运行，并安全利用沼气，实现资源循环和有效利用；本发明的处理工艺，采用单体设计，多级串联、并联相结合，具有较大的灵活性；本发明的处理工艺，不需要消耗能源，处理效率高，效果稳定。

本发明是通过以下措施来实现的：

本发明的生活污水分散式厌氧接触处理工艺，采用以下步骤：

①沉淀：生活污水通过管道流入沉淀池进行沉淀，沉淀后的上部澄清液流入厌氧反应器，沉淀后的下部污泥进入污泥消化反应器。所述的沉淀池的上端位于地面以下0.8～1.0m。

②污水厌氧反应：厌氧反应器通过底部配水器接纳沉淀池的上部澄清液，对污水进行厌氧处理。所述厌氧反应器为二级或二级以上串联使用；所述的厌氧反应器的上端位于地面以下0.8～1.0m；厌氧反应器连接有沼气出气管、出水管和进水管；厌氧反应器的下端中心处设置有配水器，配水器与进水管连接；厌氧反应器的中部设置有聚丙烯弹性立体填料，厌氧微生物以生物膜的形式生长在弹性立体填料上。

③污泥厌氧消化：污泥消化反应器通过底部的进水管接纳沉淀池的下部污泥，对污泥进行厌氧消化，污泥厌氧消化后的上部澄清液通过上部的出水管流入第一级厌氧反应器；所述的污泥消化反应器上端位于地面以下0.8～1.0m；所述的污泥消化反应器的上端连接有沼气出气管，上部连接有出水管，下部连接有进水管；污泥消化反应器的中部设置有聚丙烯弹性立体填料，厌氧微生物以生物膜的形式生长在弹性立体填料上。

上述本发明的处理工艺，为了进一步提高弹性立体填料的比表面积，提高厌氧微生物与弹性立体填料的附着强度，进一步提高污水的处理效率，所述的弹性立体填料进行超声波处理，其处理工艺为：振动频率30～40KHz，总功率为50～100W，处理时间为5～8h。

(一)本发明是一种生活污水处理方法一分散式厌氧接触处理工艺，该工艺以厌氧接触法为核心处理技术，采用单体构筑物(单元)组合设计，根据用户数量配套分散处理单元，工艺设置灵活，多级厌氧接触处理，效果稳定，效率高。

(二)本发明工艺过程如下：生活污水通过管道自流进入沉淀池，去除大部分悬浮物，上部澄清液进入厌氧反应器，下部污泥进入污泥消化反应器；沉淀池出水和污泥消化反应器上清液先进入一级厌氧反应器，通过反应器内固定式生物膜厌氧微生物的生物化学反应对有机物进行部分降解，出水进入二级(多级)厌氧反应器从而大量降解水中的有机污染物使出水达标排放。沉淀池污泥进入污泥消化反应器进行消化降解。单体反应器设置沼气收集管进行集中收集，减少安全隐患，保证系统安全稳定运行。

(三)各处理单元如下：

1、沉淀池(1)，入口通过管道接纳生活污水的来水，采用淹没式进水避免有害气体进入排水管道，沉淀后出水采用淹没式，避免浮渣影响出水水质增加后续负荷，下部设排泥管道进入污泥消化反应器以便进行污泥减量化处理。

2、一级厌氧反应器(2)，沉淀池出水进入该反应器，内部采用集中底部配水方式，水力条件好，可以使底部厌氧污泥充分搅动；中部设置聚丙烯弹性立体填料，厌氧微生物以生物膜的形式生长在填料上，对水中的有机物进行氧化分解，同时截留水中的悬浮物，减轻后续处理负荷，上部出水采用淹没出水方式防止沼气外溢。

3、二级(或多级)厌氧反应器(3)，与一级厌氧反应器结构一样，主要针对工艺组合的灵活性来设置，通过接纳前一级反应器的出水，延长了降解时间，使整个厌氧过程彻底、充分。

4、污泥消化反应器(4)，沉淀池底部污泥进入该反应器，采用下进上出的形式，中部设聚丙烯弹性立体填料，通过接种厌氧污泥对污泥进行厌氧消化实现污泥的减量化，上清液进入一级厌氧反应器进行进一步的生物降解。

(四)参数与控制条件：整个工艺采用地埋式，液位控制地下0.8～1.0m，位于冻土层下，设备内温度冬季：7～15℃，夏季温度15～25℃。厌氧反应器与污泥消化反应器接种厌氧菌种，本菌种采用城市污水未熟化污泥，经筛选驯化而成，在低温和常温下生长良好，投入接种后30天内可满负荷运转。采用聚丙烯弹性立体填料，挂膜快，在自然水流作用下即可完成挂膜。

技术优点

1、本发明采用分散式处理方式，在市政管网未覆盖区域具有较大的灵活性和应用性，相对集中式处理设施而言一次性投资低，设置分散，利于不同渠道的融资；无动力运行，成本低，污泥量很少，管理方便；因其埋地设置，不占用土地。

2、采用的厌氧接触工艺内部设置聚丙烯弹性立体填料，比表面积大，生物量大，具有一定刚性的弹性丝条受水流的冲击，产生轻微的颤动而形成紊流，增加了水(有机物)与微生物的接触，提高了传质效应、促进微生物的新陈代谢，从而强化了废水的处理效率；同时耐冲击负荷，厌氧微反应器的有机负荷率高，不会出现类似生物滤池的堵塞和冲洗问题；另一方面，可以截留水中的悬浮物，所以也不会出现类似厌氧悬浮污泥床的跑泥问题，无需设置后续沉淀设施。

3、采用二级(或多级)厌氧接触工艺，使有机物降解充分，保证系统稳定运行达标排放；本身采用的厌氧接触工艺使得大部分污泥(厌氧微生物)固定生长在填料上，从而厌氧反应器剩余污泥量极少。处理系统中设置污泥消化反应器，可以对沉淀污泥进行减量化处理，减轻管理与维护费用。

4、单体设置的沼气管整体连接后进行集中收集，无臭味，增强了系统的安全性能。

5、本发明旨在取代化粪池，与化粪池的工艺比较可看出本发明的技术优势：①污水处理水质大幅提高。化粪池作为初级处理工艺有机物去除率低，小于50％，本发明采用的厌氧接触工艺通过填料的高比表面积，缩短了反应时间，有机物去除率高于80％，提高了处理效率。②剩余污泥量大幅减少。化粪池作为储存设施，污泥的减量化效果低，小于30％，本发明的厌氧接触工艺从水处理和污泥消化的角度均能减少剩余污泥量，污泥减量化高于70％，效果明显，从而大大减少了维护费用。③从资源利用角度，本发明产生沼气，作为一种新能源，可用于发电供小区景观照明等，实现资源的综合利用。④从处理模式看，化粪池只作为中间处理设施，临时储存污水和污泥，最终需要接入市政管网进入污水厂集中处理；本发明作为分散式终端处理工艺，一次性处理达标排放，减少了管网配套设施，灵活设置，易于分散式小区污水处理的最终实现。

本发明分体设置，结构简单，可根据本发明工艺进行成套设备开发，利于推广。适用于小区、农村、宾馆、渡假村、养老院、工业企业和部队等分散型的生活污水的处理。

本工艺适用于城市污水系统不完善，无雨污分流系统的地区。该工艺通过污水厌氧接触反应器和污泥消化反应器分别实现污水中有机物的最终降解、污泥的消化减量处理和沼气的集中收集。无需动力，分散处理灵活配套组合设置，无需人工管理，地埋安放不占用土地，覆土可进行园林绿化。

附图说明

图1：本发明的生活污水分散式厌氧接触处理工艺的平面图。生活污水依次流入沉淀池(1)、一级厌氧反应器(2)、二级厌氧反应器(3)。沉淀污泥从沉淀池(1)流入污泥消化反应器(4)，污泥消化反应器(4)上清液流入一级厌氧反应器(2)。

图2：本发明的生活污水分散式厌氧接触处理工艺的剖面图。沼气从沉淀池(1)、一级厌氧反应器(2)、二级厌氧反应器(3)和污泥消化反应器(4)用管道集中收集。

图中，1-沉淀池、2-一级厌氧反应器、3-二级厌氧反应器、4-污泥消化反应器、5-进水管、6-出水管、7-污泥出管、8-底部配水器、9-弹性立体填料、10-出水管、11-底部配水器、12-弹性立体填料、13-出水管、14-水位控制井、15-出水管、16-污泥进管、17-弹性立体填料。

具体实施方式

实施例1

图1为本发明的生活污水分散式厌氧接触处理工艺的平面图，图2为本发明的生活污水分散式厌氧接触处理工艺的剖面图，下面将结合附图和实施例对本发明设备进行进一步说明。实施例采用济南田园新城小区一栋楼48户配套一组该发明的处理单元。如图1和图2所示，本发明的生活污水分散式厌氧接触处理工艺由沉淀池(1)、一级厌氧反应器(2)、二级厌氧反应器(3)和污泥消化反应器(4)组成。

①生活污水通过管道流入沉淀池(1)，进水管(5)采用淹没入流方式，可起到水封作用，避免气味进入管道中，沉淀池出水管(6)同样采用淹没形式，上部直接通入地面检查口，定期抽吸和检查之用。下部设置排泥管(7)，直接与污泥消化反应器(4)相连，输送污泥进入污泥反应器。

②一级厌氧反应器(2)接纳沉淀池出水，通过底部配水器(8)进行均匀布水，使池底污泥处于紊流态，中部设置聚丙烯弹性立体填料(9)，出水管(10)采用淹没出流方式，避免气水的搅动，具有气水分离效果；同时，出水管上部接入地面作检查孔用。

③二级厌氧反应器(3)接纳一级厌氧反应器出水，同样采用底部配水器(11)进行均匀布水，与中部聚丙烯弹性立体填料(12)充分接触后完成水中污染物的完全降解，同时截留水中的悬浮物，使出水澄清，出水管(13)淹没出流进入水位控制井(14)，通过气水分离，避免气水的搅动，出水管(13)上部接入地面作检查孔用，水位控制井(14)调节控制整个系统的水位，最终出水达标排放。

④沉淀池(1)污泥流入污泥消化反应器(4)，污泥消化反应器(4)通过进水管(16)采用下进上出形式，中部设弹性立体填料(17)，采用厌氧接触工艺提高消化效率，上清液通过淹没式出水管(15)流入一级厌氧反应器(2)进一步降解水中有机物。减量后污泥一般半年或一年集中抽吸一次，可直接填埋或用作农肥，避免二次污染。

⑤沼气从沉淀池(1)、一级厌氧反应器(2)、二级厌氧反应器(3)和污泥消化反应器(4)用管道集中收集，使整个系统周边环境无臭味，更加安全，沼气后续利用可根据单元设置数量确定沼气产量后，或入户直燃或发电用于小区景观照明等，从而实现资源的综合利用。

⑥本发明的处理效果如表1所示：

表1

项目	CODcr(mg/L)	BOD₅(mg/L)	NH₃-N(mg/L)	SS(mg/L)	pH
项目	CODcr(mg/L)	BOD₅(mg/L)	NH₃-N(mg/L)	SS(mg/L)	pH	处理前水质	420	160	30	220	6.5-7.5
处理后水质	80	25	10	50	7.0-7.5	处理前水质	420	160	30	220	6.5-7.5
处理后水质	80	25	10	50	7.0-7.5	去除率	81％	84％	67％	77％	--
标准值(GB8978-1996)	100	30	15	70	6-9	去除率	81％	84％	67％	77％	--

该发明的各处理单元采用单体组合方式，安装方便，可根据小区规模改变反应器容积或增减反应器级数，本实施例采用的一楼设一组该发明单元，也可两座楼或三座楼为一单元适当增加反应器容积和级数来实现分体单元的自由组合，具有较大的灵活性。整个系统连接紧凑，地埋设置不占用土地，上部覆土进行绿化。采用高效稳定的厌氧接触工艺不仅提高了水处理效率同时对污泥进行了减量化处理，减少了日常运行管理费用，并对沼气进行集中收集，无臭味，小区环境良好。整个系统无需动力，管理简单方便。整个系统耐冲击负荷，处理效果稳定，出水可灌溉农田或排入自然水体，产生的沼气可作为二次能源进行综合利用。

实施例2：

本实施例2为了进一步提高弹性立体填料的比表面积，提高厌氧微生物与弹性立体填料的附着强度，进一步提高污水的处理效率，本发明将弹性立体填料进行超声波处理，使其表面密布有众多的微孔。

其处理工艺为：振动频率35KHz，总功率为60W，处理时间为6h。

其它与实施例1基本相同。

本实施例的处理效果如表2所示：

表2

项目	CODcr(mg/L)	BOD₅(mg/L)	NH₃-N(mg/L)	SS(mg/L)	pH
项目	CODcr(mg/L)	BOD₅(mg/L)	NH₃-N(mg/L)	SS(mg/L)	pH	处理前水质	420	160	30	220	6.5-7.5
处理后水质	65	19	9	45	7.0-7.3	处理前水质	420	160	30	220	6.5-7.5
处理后水质	65	19	9	45	7.0-7.3	去除率	85％	88％	70％	80％	--
标准值(GB8978-1996)	100	30	15	70	6-9	去除率	85％	88％	70％	80％	--

Claims

1、一种生活污水分散式厌氧接触处理工艺，其特征在于采用以下步骤：

①沉淀：生活污水通过管道流入沉淀池进行沉淀，沉淀后的上部澄清液流入厌氧反应器，沉淀后的下部污泥进入污泥消化反应器；所述的沉淀池的上端位于地面以下0.8～1.0m；

②污水厌氧反应：厌氧反应器通过底部配水器接纳沉淀池的上部澄清液，对污水进行厌氧处理；所述厌氧反应器为二级或二级以上串联使用；所述的厌氧反应器的上端位于地面以下0.8～1.0m；厌氧反应器连接有沼气出气管、出水管和进水管；厌氧反应器的下端中心处设置有配水器，配水器与进水管连接；厌氧反应器的中部设置有聚丙烯弹性立体填料，厌氧微生物以生物膜的形式生长在弹性立体填料上；

2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述的弹性立体填料进行超声波处理，其处理工艺为：振动频率30～40KHz，总功率为50～100W，处理时间为5～8h。