CN102432142A - 一种太阳能生活污水厌氧处理装置及其方法 - Google Patents

一种太阳能生活污水厌氧处理装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能生活污水厌氧处理装置及其方法。标准式化粪池与格栅井相连，格栅井上端与隔油沉淀池上端相通，隔油沉淀池上部设有隔油斜管，隔油沉淀池下部与过滤池下相通，过滤池上部设有石英砂过滤层，过滤池上端与集水池上部相通，集水池底部通过太阳能深井泵与保安过滤器一端相连，保安过滤器另一端与放置在序批式厌氧生物膜反应器上端的太阳能集热器一端相连，反应器内设有三相分离器、分离区、污泥沉降区、厌氧生物膜反应区、厌氧生物膜填料承托层、污泥区、进水布水器、污泥排放口，太阳能集热器另一端与进水布水器相连。本发明主要处理农村生活废水，设备高径比大，占地面积小，反应时间短，无需外加动力，管理方便。

Description

一种太阳能生活污水厌氧处理装置及其方法
技术领域　
本发明涉及环保领域，尤其涉及一种太阳能生活污水厌氧处理装置及其方法。
背景技术
1.太阳能深井潜水泵是以太阳能电池板将光能转化成电能，再配以低压专用太阳能水泵组合而成，由潜水泵、潜水电机、输水管、电缆和启动保护装置，太阳能电池板等组成。无需铺设电缆线，方便实用，操作简单。有阳光时，抽水机自动抽水，如配备蓄电池，则无阳光时也可以连续抽水。太阳能深井潜水泵扬程高，造型美观、重量轻、无噪音、无污染，对安放环境适应性强，可应用于阳光充足、偏远无电力供应的家庭。
   2.太阳能高效平板集热器工作原理主要是：太阳光的辐射能产生可见光与近红外线，透过平板集热器玻璃盖板，进入平板集热器内部，遇到换热器的有色涂层，光即转变成热。在物理学上，热的辐射也是物质运动的形式，主要为红外辐射。产生的热同时将换热器的翅片加热，由换热铜管将热量及时的转化出平板集热器的装置。因为平板集热器的四周采用各种保温进行阻止热的散发，随着阳光照射时间的增加，能量会聚集，可以满足各种太阳能应用领域产品需要的温度与热量。      为实现平板集热器的高温高效运作，采用中空玻璃进行了盖板隔热，采用更多翅片面积实现吸热与换热铜管的接触，能快速换热。克服了以往平板集热器冬天散热大的缺点，能够在北方地区应用。同时因为效率的提高能节省平板集热器的使用面积，达到降低投入成本的目的。
   3. 在高效的废水处理工艺方面，各国学者相继开发了各种高效厌氧生物反应器，如厌氧生物滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）和厌氧流化床（AFB）等。美国教授Dague等人把好氧生物处理的序批式反应器(SBR）运用于厌氧处理，开发了厌氧序批式反应器（AnaerobicSequencingBatchReactor），简称为ASBR。Dague等人发现在ASBR中可以形成颗粒污泥，污泥沉降快且易于保留在反应器内，具有高SRT，低HRT的优点。ASBR运行时每周期包括4个阶段，依次为进水、反应、沉淀和排水阶段。各个阶段的停留时间由操作条件和所需出水水质来决定。为使反应器内颗粒污泥在介质中一直保持均一，反应时必须保持搅拌状态。
恒水位操作厌氧生物膜序批式反应器是把改良型序批反应器（Modified Sequencing Batch Reactor)，简称为 MSBR应用到厌氧领域。以满足传统的可截留高浓度微生物反应器为前提，以保证废水与微生物充分接触和理想传质为目标研究开发出的反应器。在反应器内部充填具有较大比表面积和吸附孔径的改性沸石填料，厌氧微生物以生物膜的形式固定在沸石填料表面和空隙内，同时在进水端通过水力动能的搅拌作用完成废水和厌氧颗粒污泥的搅拌反应和废水中有机物的生物吸附。反应器的运行共分两步：一是进水期，从反应器的下部进水，新进入的废水以推流的形式顶出上一循环已处理完毕的废水。整个进水过程保持反应器的水位不变，这就是所谓的恒水位操作。第二步是反应期，进水结束后废水和填料上吸附的微生物进行充分的反应。由于废水以推流状态进入，废水的污染物降解也以推流形式进行。反应器末端出水为已降解后废水。
与厌氧序批式反应器（ASBR）相比，恒水位操作厌氧生物膜序批式反应器因采用恒水位同时进水同时出水的操作，将厌氧序批式反应器ASBR的一个完整运行操作周期即进水期、反应期、沉淀期和排水期简化为进水（出水）期和反应期，从而使工艺更简单。由于填料的支撑，微生物在介质中时刻保持均一，理想的解决了系统与微生物充分接触的难题，无需搅拌。对废水的水质、水量的变化有较强的适应性，剩余污泥量少，出水水质好，是比ASBR工艺更经济、更高效的新工艺。
4.就低浓度生活污水的处理，厌氧生物处理过程对于低温很敏感。温度对于厌氧微生物的活性、对于污水的处理效率有很大的影响。当温度低于20℃时，有机物的水解过程会受到抑制，占生活污水COD总量的25%—30%的溶解性有机物的降解过程会受到抑制，当温度低于7℃—13℃时，厌氧反应器一般无法正常启用。而经太阳能加热器加温后的出水即使在冬季也能高于20℃，以确保厌氧反应的正常运行。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种太阳能生活污水厌氧处理装置及其方法。
太阳能生活污水厌氧处理装置包括标准式化粪池、格栅井、人工细格栅、隔油沉淀池、隔油斜管、过滤池、石英砂过滤层、集水池、太阳能深井泵、保安过滤器、太阳能集热器、序批式厌氧生物膜反应器、进水布水器、污泥区、厌氧生物膜反应区、厌氧生物膜填料承托层、改性沸石滤料、厌氧生物膜填料拦截层、污泥沉降区、分离区、三相分离器、出水口、排气口和污泥排放口；标准式化粪池与格栅井相连，格栅内设有人工细格栅，格栅井上端与隔油沉淀池上端相通，隔油沉淀池上部设有隔油斜管，隔油沉淀池下部与过滤池下相通，过滤池上部设有石英砂过滤层，，过滤池上端与集水池上部相通，集水池底部通过太阳能深井泵与保安过滤器一端相连，保安过滤器另一端与放置在序批式厌氧生物膜反应器上端的太阳能集热器一端相连，序批式厌氧生物膜反应器内从上到下设有三相分离器、分离区、污泥沉降区、厌氧生物膜反应区、厌氧生物膜填料承托层、污泥区、进水布水器、污泥排放口，太阳能集热器另一端与进水布水器相连，厌氧生物膜反应区内设有改性沸石滤料，序批式厌氧生物膜反应器上部设有出水口、排气口。
所述的序批式厌氧生物膜反应器的高径比大于6:1。所述的改性沸石滤料作为厌氧污泥填料，其颗粒直径为2～5mm。
太阳能生活污水厌氧处理方法是：生活污水首先进入标准式化粪池, 标准式化粪池的污水自流入格栅井，在格栅井内先经人工细格栅去除纸屑、杂质粗大颗粒物，污水经隔油沉淀池上部的隔油斜管去除污水中的浮油，污水经过滤池上部的石英砂过滤层后汇集至集水池；集水池内设置由太阳能电池板提供动力的太阳能深井泵，太阳能深井泵泵出的污水经保安过滤器进行深度过滤后去太阳能集热器，太阳能集热器采用板式结构，放在序批式厌氧生物膜反应器顶部，污水经太阳能集热器加热后，冬季出水温度达到30℃，夏季出水温度达到60℃，热污水经环形进水布水器进入恒水位序批式厌氧生物膜反应器的污泥区，污泥区内为厌氧颗粒污泥，污水经污泥区处理后上流经厌氧生物膜反应区，厌氧生物膜反应区采用改性沸石滤料作为厌氧污泥的填料载体，厌氧生物膜反应区污水上流经污泥沉降区和三相分离器进行泥、水、气分离后出水排放，序批式厌氧生物膜反应器间歇进水、间歇运行，水力停留时间10-12小时。
本发明充分应用太阳能转化为电能和热能的原理，利用现有成熟的太阳能深井泵产品和太阳能加热器产品，应用于生活污水的处理，无需外加动力、无需专人管理、尤其适用于偏远无电力供应地区的生活污水处理。
对以太阳能电池板将光能转化成电能，再配以低压专用太阳能水泵组合而成的太阳能深井潜水泵，无需铺设电缆线，方便实用，操作简单。无需配备蓄电池，投资低、使用寿命长，有阳光时，抽水机自动抽水，污水处理设备自动工作，无阳光时，抽水机自动停水，污水处理设备停止工作。
预处理工序中的隔油、沉淀和过滤均有利于保证后续处理的稳定运行。
本发明直接利用太阳能集热器给污水加热，并结合后序的恒水位序批式厌氧生物膜反应器专利技术，即使在冬季污水温度也能高于20℃，具有生化反应速率高、水力停留时间短、运行效果稳定、投资省、制作方便等优点。
保安过滤器用于太阳能集热器的进水预处理，有效解决了太阳能集热器堵塞、结垢等技术难题。
厌氧处理采用恒水位厌氧生物膜序批式反应器，采用恒水位同时进水同时出水的操作，将传统的厌氧序批式反应器（ASBR）的一个完整运行操作周期即进水期、反应期、沉淀期和排水期简化为进水（出水）期和反应期，从而使工艺更简单。反应器内部充填具有较大比表面积和吸附孔径的改性沸石填料，厌氧微生物以生物膜的形式固定在沸石填料表面和空隙内，同时在进水端通过水力动能的搅拌作用完成废水和厌氧颗粒污泥的搅拌反应和废水中有机物的生物吸附。对废水的水质、水量的变化有较强的适应性，剩余污泥量少，出水水质好，是比ASBR工艺更经济、更高效的新工艺。
作为厌氧微生物载体的核心填料，本专利采用经人工改性后的天然沸石，具有吸附性能好、物理强度高、耐磨损、单位容积生物量大、厌氧系统启动快、处理效率高等优点。
附图说明
图1是太阳能生活污水厌氧处理装置结构示意图； 
图中：化粪池1、格栅井2、人工细格栅3、隔油沉淀池4、隔油斜管5、过滤池6、石英砂过滤层7、集水池8、太阳能深井泵9、保安过滤器10、太阳能集热器11、序批式厌氧生物膜反应器12、进水布水器13、污泥区14、厌氧生物膜反应区15、厌氧生物膜填料承托层16、改性沸石滤料17、厌氧生物膜填料拦截层18、污泥沉降区19、分离区20、三相分离器21、出水口22、排气口23、污泥排放口24。
具体实施方式
如图1所示，太阳能生活污水厌氧处理装置包括标准式化粪池1、格栅井2、人工细格栅3、隔油沉淀池4、隔油斜管5、过滤池6、石英砂过滤层7、集水池8、太阳能深井泵9、保安过滤器10、太阳能集热器11、序批式厌氧生物膜反应器12、进水布水器13、污泥区14、厌氧生物膜反应区15、厌氧生物膜填料承托层16、改性沸石滤料17、厌氧生物膜填料拦截层18、污泥沉降区19、分离区20、三相分离器21、出水口22、排气口23和污泥排放口24；标准式化粪池1与格栅井2相连，格栅井2内设有人工细格栅3，格栅井2上端与隔油沉淀池4上端相通，隔油沉淀池4上部设有隔油斜管5，隔油沉淀池4下部与过滤池6下相通，过滤池6上部设有石英砂过滤层7，，过滤池6上端与集水池8上部相通，集水池8底部通过太阳能深井泵9与保安过滤器10一端相连，保安过滤器10另一端与放置在序批式厌氧生物膜反应器12上端的太阳能集热器11一端相连，序批式厌氧生物膜反应器12内从上到下设有三相分离器21、分离区20、污泥沉降区19、厌氧生物膜反应区15、厌氧生物膜填料承托层16、污泥区14、进水布水器13、污泥排放口24，太阳能集热器11另一端与进水布水器13相连，厌氧生物膜反应区15内设有改性沸石滤料17，序批式厌氧生物膜反应器12上部设有出水口22、排气口23。
所述的序批式厌氧生物膜反应器12的高径比大于6:1。
所述的改性沸石滤料17作为厌氧污泥填料，其颗粒直径为2～5mm。
太阳能生活污水厌氧处理方法是：生活污水首先进入标准式化粪池1, 标准式化粪池1的污水自流入格栅井2，在格栅井2内先经人工细格栅3去除纸屑、杂质粗大颗粒物，污水经隔油沉淀池4上部的隔油斜管5去除污水中的浮油，污水经过滤池6上部的石英砂过滤层7后汇集至集水池8；集水池8内设置由太阳能电池板提供动力的太阳能深井泵9，太阳能深井泵9泵出的污水经保安过滤器10进行深度过滤后去太阳能集热器11，太阳能集热器11采用板式结构，放在序批式厌氧生物膜反应器12顶部，污水经太阳能集热器11加热后，冬季出水温度达到30℃，夏季出水温度达到60℃，热污水经环形进水布水器13进入恒水位序批式厌氧生物膜反应器12的污泥区14，污泥区14内为厌氧颗粒污泥，污水经污泥区14处理后上流经厌氧生物膜反应区15，厌氧生物膜反应区15采用改性沸石滤料17作为厌氧污泥的填料载体，厌氧生物膜反应区15污水上流经污泥沉降区19和三相分离器21进行泥、水、气分离后出水排放，序批式厌氧生物膜反应器12间歇进水、间歇运行，水力停留时间10-12小时。
应用实例
运用本新型处理装置处理某农村生活污水化粪池出水，水量为5m3/d，化粪池出水水质如下：CODcr250mg/L、BOD5120mg/L，该废水首先进入格栅井,以去除纸屑等杂物，防止堵塞后续构筑物。经隔油﹑沉淀和砂滤预处理后，由太阳能深井泵提升经保安过滤器深度过滤后去太阳能加热器升温，升温后的污水进入恒水位序批式厌氧生物膜反应器。由于污水在厌氧设备中处于中、高温状态，启动快、处理效率高。经处理后，出水CODCr90mg/L、BOD525mg/L，达到（GB8978-1996）《污水综合排放标准》中的一级排放标准。

Claims (4)

1.一种太阳能生活污水厌氧处理装置，其特征在于包括标准式化粪池（1）、格栅井（2）、人工细格栅（3）、隔油沉淀池（4）、隔油斜管（5）、过滤池（6）、石英砂过滤层（7）、集水池（8）、太阳能深井泵（9）、保安过滤器（10）、太阳能集热器（11）、序批式厌氧生物膜反应器（12）、进水布水器（13）、污泥区（14）、厌氧生物膜反应区（15）、厌氧生物膜填料承托层（16）、改性沸石滤料（17）、厌氧生物膜填料拦截层（18）、污泥沉降区（19）、分离区（20）、三相分离器（21）、出水口（22）、排气口（23）和污泥排放口（24）；标准式化粪池（1）与格栅井（2）相连，格栅井（2）内设有人工细格栅（3），格栅井（2）上端与隔油沉淀池（4）上端相通，隔油沉淀池（4）上部设有隔油斜管（5），隔油沉淀池（4）下部与过滤池（6）下相通，过滤池（6）上部设有石英砂过滤层（7），过滤池（6）上端与集水池（8）上部相通，集水池（8）底部通过太阳能深井泵（9）与保安过滤器（10）一端相连，保安过滤器（10）另一端与放置在序批式厌氧生物膜反应器（12）上端的太阳能集热器（11）一端相连，序批式厌氧生物膜反应器（12）内从上到下设有三相分离器（21）、分离区（20）、污泥沉降区（19）、厌氧生物膜反应区（15）、厌氧生物膜填料承托层（16）、污泥区（14）、进水布水器（13）、污泥排放口（24），太阳能集热器（11）另一端与进水布水器（13）相连，厌氧生物膜反应区（15）内设有改性沸石滤料（17），序批式厌氧生物膜反应器（12）上部设有出水口（22）、排气口（23）。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能生活污水厌氧处理装置，其特征在于所述的序批式厌氧生物膜反应器（12）的高径比大于6:1。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能生活污水厌氧处理装置，其特征在于所述的改性沸石滤料（17）作为厌氧污泥填料，其颗粒直径为2～5mm。
4.一种使用如权利要求1所述装置的太阳能生活污水厌氧处理方法，其特征在于生活污水首先进入标准式化粪池（1）, 标准式化粪池（1）的污水自流入格栅井（2），在格栅井（2）内先经人工细格栅（3）去除纸屑、杂质粗大颗粒物，污水经隔油沉淀池（4）上部的隔油斜管（5）去除污水中的浮油，污水经过滤池（6）上部的石英砂过滤层（7）后汇集至集水池（8）；集水池（8）内设置由太阳能电池板提供动力的太阳能深井泵（9），太阳能深井泵（9）泵出的污水经保安过滤器（10）进行深度过滤后去太阳能集热器（11），太阳能集热器（11）采用板式结构，放在序批式厌氧生物膜反应器（12）顶部，污水经太阳能集热器（11）加热后，冬季出水温度达到30℃，夏季出水温度达到60℃，热污水经环形进水布水器（13）进入恒水位序批式厌氧生物膜反应器（12）的污泥区（14），污泥区（14）内为厌氧颗粒污泥，污水经污泥区（14）处理后上流经厌氧生物膜反应区（15），厌氧生物膜反应区（15）采用改性沸石滤料（17）作为厌氧污泥的填料载体，厌氧生物膜反应区（15）污水上流经污泥沉降区（19）和三相分离器（21）进行泥、水、气分离后出水排放，序批式厌氧生物膜反应器（12）间歇进水、间歇运行，水力停留时间10-12小时。
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