CN103265144A - 一种强化脱氮除磷功能的村镇污水处理工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化脱氮除磷功能的村镇污水处理工艺及装置，该污水处理装置由本体处理设施、曝气及冲洗系统，污泥排除系统、污水回流系统组成；其处理工艺是：斜管沉淀池用于沉降固态有机物并使其在缺氧条件下发生部分水解，缺氧反应池中填充有玉米棒芯；好氧反应池中填充有球形轻质多孔生物滤料，其上附着生长的好氧异养菌在好氧条件下将污水中的有机污染物去除；除磷反应池中填装有微碱缓释除磷滤料；经过上述工序处理后的污水需进入填装有颗粒活性炭的脱色除臭反应池中进行脱色、除臭处理。该工艺装置建设规模小、运营成本低、无需额外投加任何化学药剂，能够将村镇生活污水中的绝大部分有机物进行分解，并强化了氮、磷的去除，使处理出水达到排放和回用标准。

Description

一种强化脱氮除磷功能的村镇污水处理工艺及装置

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种强化脱氮除磷功能的村镇污水处理工艺及处理装置，该污水处理工艺及处理装置能将村镇排放的生活污水处理至达标排放或回用要求。

背景技术

村镇人口居住分布广、居住分散，大都没有排水系统，雨水和污水均沿道路边沟、路面、自然或人工简易沟渠排至就近水体。村镇污水中含有大量的有机污染物、氮、磷等，这些污染物的浓度远高于城市污水中的污染物浓度，若未经处理直接排放容易造成村镇周边地下水及地表水的富营养化污染，而这些地下水及地表水源往往是村民们的饮用水源，污染的水源对村民的健康具有严重的危害。

目前可应用于农村生活污水治理的技术主要以降解污水中的有机污染物为主要目标，大体分为两类：第一类是生态处理系统，即利用土壤过滤、植物吸收和微生物分解来降解污染物并附带有一定功能的氮、磷去除，但生态处理系统占地面积大、受气候影响较大、感官较差，故限制了其大规模应用；第二类是按照城市污水处理工艺进行简易化，主要针对污水中的有机物采用微生物强化降解，并在降解有机物的过程中通过微生物同化对氮、磷有一定去除，如普通活性污泥法、接触氧化法、生物转盘和SBR法等，这类处理方法虽处理效果较好，但投资大、运行管理复杂、运行成本高、需要有经验的专人操作，不太适合现状农村应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能将村镇排放的生活污水处理至达标排放或回用要求的污水处理工艺及装置，该污水处理工艺和装置除对污水中的有机物污染物具有很好的降解效果外，同时具有较好的脱氮、除磷功能，且占地小、投资省、运营成本低，并适应村镇的排水特点。

本发明强化脱氮除磷功能的村镇污水处理装置是这样设计的：所述村镇污水处理装置由本体处理设施、曝气及冲洗系统，污泥排除系统、污水回流系统组成。本体处理设施由斜管沉淀池、回流槽、缺氧反应池、好氧反应池、缓冲槽、除磷反应池和脱色除臭反应池相连组成。所述斜管沉淀池、缺氧反应池、好氧反应池、除磷反应池、脱色除臭反应池的内部均由隔板分为两部分，左侧为配水区，右侧为反应区；斜管沉淀池、缺氧反应池、好氧反应池、除磷反应池、脱色除臭反应池的池底部均呈锥斗状，用于储存沉淀的污泥。

曝气及冲洗系统由鼓风机、空气干管、空气支管、调节阀门、大气泡扩散器、小气泡扩散器组成。污泥排除系统由污泥泵、污泥干管、污泥支管、污泥调节阀组成。污水回流系统由回流水泵和回流水管道组成。

斜管沉淀池反应区内安装有斜管，以增加沉降面积；缺氧反应池的反应区自下而上设有：大气泡扩散器、承托支撑网板、玉米棒芯、抗浮及支撑网板、鹅卵石；好氧反应池的反应区自下而上设有：小气泡扩散器、承托支撑网板、球形轻质多孔生物滤料、抗浮及支撑网板、石灰石；除磷反应池的反应区自下而上设有：大气泡扩散器、承托支撑网板、微碱缓释除磷滤料；脱色除臭反应池的反应区自下而上设有：承托支撑网板、颗粒活性炭。

本发明强化脱氮除磷功能的村镇污水处理工艺步骤是：

1、污水由污水进水管并经配水渠进入斜管沉淀池，通过自然沉降作用使大部分悬浮物沉淀于斜管沉淀池的池底锥斗中形成污泥，沉淀于池底的污泥中的固态有机物在缺氧条件下发生缺氧水解，分解成可溶性有机物，大分子有机物还可分解成小分子有机物，提高了污水的可生化性并使污泥减量化。

2、斜管沉淀池的出水由上部溢出进入回流槽，由回流水泵回流的好氧反应池含硝酸盐的出水也进入回流槽，两股水在回流槽中充分混合后流入缺氧反应池；缺氧反应池中填充有玉米棒芯；玉米棒芯具有很大的比表面积，可作为微生物附着生长的载体，并且浸没在污水中的玉米棒芯中的有机成分提供了良好的微生物反硝化用的固态碳源，附着生长在玉米棒芯上的缺氧微生物主要为反硝化细菌，它利用进水中的有机物和玉米棒芯中的固态碳源，将回流的好氧反应池出水中的硝酸盐还原成氮气并从水中溢出，起到了去除污水中氮的目的。抗浮及支撑网板上部填装的鹅卵石的作用是作为玉米棒芯的填压材料，防止玉米棒芯由于浮力的作用上浮而流失，同时起到截留玉米棒芯碎块随水流失作用，以保证足够的固态碳源。

随着运行时间的延长，玉米棒芯上附着生长的微生物膜由于新陈代谢不断增殖、不断增厚，增加了玉米棒芯床的阻力，从而使过水量减少，所以需要定期对玉米棒芯床进行冲洗，需要冲洗时开启鼓风机和调节阀门，压缩空气通过空气干管和空气支管由大气泡扩散器送至承托支撑网板下部，对玉米棒芯进行空气扰动冲洗，冲洗的气流剪切力使表层老化生物膜脱落，脱落的生物膜随水流进入好氧反应池并沉降在其底部锥型储泥斗中。

3、缺氧反应池的处理出水自流入好氧反应池进行好氧处理。好氧反应池中填充有球形轻质多孔生物滤料；球形轻质多孔生物滤料表面毛糙且具有较大的比表面积，其上附着生长了好氧异养菌；球形轻质多孔生物滤料下部安装的小气泡扩散器通过鼓风机、空气干管、空气支管连续不断向水中供入压缩空气，以提供好氧异养菌进行好氧呼吸作用所需的氧气，好氧异养菌在好氧条件下将污水中的有机污染物、氨氮进行分解和转化，有机污染物最终分解成二氧化碳和水等无机物而得以去除，氨氮则氧化成硝酸盐；球形轻质多孔生物滤料上部抗浮及支撑网板上填装石灰石，用以增加水中的碱度和钙离子浓度，从而使水中的磷酸根离子形成磷酸钙结晶而起到除磷的目的，当然该除磷过程由于石灰石填装的高度有限不能将污水中的磷酸根彻底去除，所以剩余的磷酸根须在后续的除磷反应池中被彻底去除。

4、污水经过好氧反应池好氧生物处理后，出水中的总磷仍不能满足排放标准要求，需进入除磷反应池中进行彻底去除。除磷反应池中承托支撑网板上部填装有微碱缓释除磷滤料，下部设置有大气泡扩散器；微碱缓释除磷滤料是一种具有碱缓释功能的多孔材料，能够在材料表层和内部持续向水体溶出碱度和钙离子，并且为吸附磷酸盐提供巨大的吸附表面积。当含有磷的污水流经微碱缓释除磷滤料时，水中的磷酸根离子在微碱缓释除磷滤料的表层微碱环境下与水中的钙离子形成羟基磷酸钙结晶并附着于微碱缓释除磷滤料的表面，从而使污水中的磷酸根得以去除，起到除磷目的。

随着该除磷过程的不断进行，微碱缓释除磷滤料表面的羟基磷酸钙结晶越来越多、越来越厚，逐渐限制了向水中释放碱度、钙离子的速度和浓度，影响了除磷效率，此时需要启动鼓风机、打开调节阀门并通过大气泡扩散器供入压缩空气对微碱缓释除磷滤料进行冲洗，冲洗气流的剪切力使羟基磷酸钙脱落并随水流流入脱色除臭反应池且在其锥形泥斗中沉积，定期抽吸外排。

5、为使最终出水清澈无臭味，经过上述工序处理后的污水需进入脱色除臭反应池中进行脱色、除臭处理。脱色除臭反应池内反应区内填装有颗粒活性炭，颗粒活性炭具有发达的孔隙和巨大的比表面积，吸附能力极强，能够有效地去除水中色度和臭味，脱色除臭反应池的出水可达标排放或回用。

6、斜管沉淀池、缺氧反应池、好氧反应池、除磷反应池、脱色除臭反应池在运行过程中其底部均会沉积一定量的污泥，故需要定期通过污泥排除系统抽吸进行排泥；排泥时，打开对应污泥斗内的污泥调节阀，并开启污泥泵，进行抽吸排泥。

本发明的优点和有益效果在于：（1）本污水处理工艺对村镇有机污水具有深度净化能力，同时具有强化去除氮、磷的能力，处理后的出水可以达到国家规定的地表水第三类水的标准；（2）工艺所使用的处理材料基本属于天然材质，包括玉米棒芯、鹅卵石、石灰石、活性炭等，所用的球形轻质多孔生物滤料和微碱缓释除磷滤料也都是由天然无害材料加工而成，不会造成二次污染，整个工艺过程不需要额外投加任何化学药品；（3）本工艺主要应用于建设规模小的以村庄或村镇为单位的生活污水处理，建设周期和微生物驯化时间短，工艺运行稳定，管理简便，维持费用低。

附图说明

图1是本发明强化脱氮除磷功能的村镇污水处理装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明强化脱氮除磷功能的村镇污水处理装置由本体处理设施、曝气及冲洗系统，污泥排除系统、污水回流系统组成。本体处理设施由斜管沉淀池A、缺氧反应池B、好氧反应池C、除磷反应池D、脱色除臭反应池E、回流槽F和缓冲槽G相连组成。所述A、B、C、D、E内部均由隔板分为两部分，左侧为配水区，右侧为反应区；A、B、C、D、E池底部均呈锥斗状，用于储存沉淀的污泥。斜管沉淀池A反应区内安装有斜管1，以增加沉降面积；缺氧反应池B反应区自下而上设有：大气泡扩散器16、承托支撑网板28、玉米棒芯3、抗浮及支撑网板29、鹅卵石2；好氧反应池C反应区自下而上设有：小气泡扩散器17、承托支撑网板28、球形轻质多孔生物滤料5、抗浮及支撑网板29、石灰石4；除磷反应池D反应区自下而上设有：大气泡扩散器16、承托支撑网板28、微碱缓释除磷滤料6；脱色除臭反应池E反应区自下而上设有：承托支撑网板28、颗粒活性炭7。

曝气及冲洗系统由鼓风机23、空气干管24、空气支管（32、33、34）、调节阀门（19、20、21）、大气泡扩散器16、小气泡扩散器17组成。

污泥排除系统由污泥泵22、污泥干管27、污泥支管（8、9、10、11、37）、污泥调节阀（12、13、14、15、18）组成。

污水回流系统由回流水泵25和回流水管道26组成。

本发明强化脱氮除磷功能的村镇污水处理工艺步骤是：

1、污水由污水进水管35并经配水渠36进入斜管沉淀池A，通过自然沉降作用使大部分悬浮物沉淀于斜管沉淀池A的池底锥斗中形成污泥，沉淀于池底的污泥中的固态有机物在缺氧条件下发生缺氧水解，分解成可溶性有机物，大分子有机物还可分解成小分子有机物，提高了污水的可生化性并使污泥减量化。

2、斜管沉淀池A的出水由上部溢出进入回流槽F，由回流水泵25回流的好氧反应池C含硝酸盐的出水也进入回流槽F，两股水在回流槽F中充分混合后流入缺氧反应池B；缺氧反应池B中填充有玉米棒芯3；玉米棒芯3具有很大的比表面积，可作为微生物附着生长的载体，并且浸没在污水中的玉米棒芯3中的有机成分提供了良好的微生物反硝化用的固态碳源，附着生长在玉米棒芯3上的缺氧微生物主要为反硝化细菌，它利用进水中的有机物和玉米棒芯3中的固态碳源，将25回流的好氧反应池C出水中的硝酸盐还原成氮气并从水中溢出，起到了去除污水中氮的目的。抗浮及支撑网板29上部填装的鹅卵石2的作用是作为玉米棒芯3的填压材料，防止玉米棒芯3由于浮力的作用上浮而流失，同时起到截留玉米棒芯碎块随水流失作用，以保证足够的固态碳源。随着运行时间的延长，玉米棒芯3上附着生长的微生物膜由于新陈代谢不断增殖、不断增厚，增加了玉米棒芯床的阻力，从而使过水量减少，所以需要定期对玉米棒芯床进行冲洗，需要冲洗时开启鼓风机23和调节阀门19，压缩空气通过空气干管24和空气支管32由大气泡扩散器16送至承托支撑网板28下部，对玉米棒芯进行空气扰动冲洗，冲洗的气流剪切力使表层老化生物膜脱落，脱落的生物膜随水流进入好氧反应池C并沉降在其底部锥型储泥斗中。

3、缺氧反应池B的处理出水自流入好氧反应池C进行好氧处理。好氧反应池C中填充有球形轻质多孔生物滤料5；球形轻质多孔生物滤料5表面毛糙且具有较大的比表面积，其上附着生长了好氧异养菌；5下部安装的小气泡扩散器17通过鼓风机23、空气干管24、空气支管33连续不断向水中供入压缩空气，以提供好氧异养菌进行好氧呼吸作用所需的氧气，好氧异养菌在好氧条件下将污水中的有机污染物、氨氮进行分解和转化，有机污染物最终分解成二氧化碳和水等无机物而得以去除，氨氮则氧化成硝酸盐；球形轻质多孔生物滤料5上部抗浮及支撑网板29上填装石灰石4，用以增加水中的碱度和钙离子浓度，从而使水中的磷酸根离子形成磷酸钙结晶而起到除磷的目的，当然该除磷过程由于石灰石4填装的高度有限不能将污水中的磷酸根彻底去除，所以剩余的磷酸根须在后续的除磷反应池D中被彻底去除。

4、污水经过好氧反应池C好氧生物处理后，污水中的有机污染物和氮素已经得到了分解和转化，好氧反应池C出水中的有机污染物和氮素含量已满足排放要求，然而出水中的总磷仍不能满足排放标准要求，需进入除磷反应池D中进行彻底去除。除磷反应池D中承托支撑网板28上部填装有微碱缓释除磷滤料6，下部设置有大气泡扩散器16；微碱缓释除磷滤料6（见本发明人的专利ZL 201010272692.7）是一种具有碱缓释功能的多孔材料，能够在材料表层和内部持续向水体溶出碱度和钙离子，并且为吸附磷酸盐提供巨大的吸附表面积。当含有磷的污水流经微碱缓释除磷滤料6时，水中的磷酸根离子在微碱缓释除磷滤料6表层微碱环境下与水中的钙离子形成羟基磷酸钙结晶并附着于微碱缓释除磷滤料6表面，从而使污水中的磷酸根得以去除，起到除磷目的。随着该除磷过程的不断进行，微碱缓释除磷滤料6表面的羟基磷酸钙结晶越来越多、越来越厚，逐渐限制了向水中释放碱度、钙离子的速度和浓度，影响了除磷效率，此时需要启动鼓风机23、打开调节阀门21并通过大气泡扩散器16供入压缩空气对微碱缓释除磷滤料6进行冲洗，冲洗气流的剪切力使羟基磷酸钙脱落并随水流流入脱色除臭反应池E且在其锥形泥斗中沉积，定期抽吸外排。

5、为使最终出水清澈无臭味，经过上述工序处理后的污水需进入脱色除臭反应池E中进行脱色、除臭处理。脱色除臭反应池内反应区内填装有颗粒活性炭7，颗粒活性炭7具有发达的孔隙和巨大的比表面积，吸附能力极强，能够有效地去除水中色度和臭味，脱色除臭反应池E的出水经集水槽30并经出水管31排出系统，即可达标排放或回用。

6、A、B、C、D、E反应池在运行过程中其底部均会沉积一定量的污泥，故需要定期通过污泥排除系统抽吸进行排泥。工艺正常运行时，污泥调节阀12、13、14、15、18都处于关闭状态；排泥时，打开对应污泥斗内的污泥调节阀，并开启污泥泵22，进行抽吸排泥

试举一根据本发明工艺来实施将农村污水处理至达标排放或中水回用的例子，加以详细说明：某村庄生活污水，污水流量为220m3/d，进入本工艺处理前污染物指标为COD=350mg/L，BOD=200mg/L，NH3-N=30mg/L，SS=100mg/L，TN=50mg/L，TP=15mg/L，石油类=50mg/L，该污水按照本发明工艺建设的设施进行处理。该污水处理设施为钢砼结构，长20.6m，宽2.6m，深4.5m。在系统正式运行前，缺氧反应池和好氧反应池内的玉米棒芯3、球形轻质多孔生物滤料5上预先已培养驯化好反硝化细菌和好氧异养菌；正常运行时确保缺氧反应池和除磷反应池内空气支管上的阀门处于关闭状态，而好氧反应池内空气支管上的阀门处于开启状态，并且鼓风机处于开启状态，对好氧反应池进行曝气供氧；当污水流入该污水处理设施并陆续流过斜管沉淀池、回流槽、缺氧反应池、好氧反应池、缓冲槽、除磷反应池、脱色除臭反应池时，各反应池各司其责起到降解不同污染物的作用，使最终出水污染物指标为：COD≤50mg/L，BOD≤10mg/L，NH3-N≤5mg/L，SS≤5mg/L，TN≤10mg/L，TP≤0.2mg/L，石油类≤1mg/L，达到《城镇污水处理厂污水排放标准》的一级A排放要求以及《农田灌溉水质标准》。

Claims (5)

1.一种强化脱氮除磷功能的村镇污水处理工艺，其工艺步骤如下：

（1）污水由污水进水管并经配水渠进入斜管沉淀池，通过自然沉降作用使大部分悬浮物沉淀于斜管沉淀池的池底锥斗中形成污泥，沉淀于池底的污泥中的固态有机物在缺氧条件下发生缺氧水解，分解成可溶性有机物，大分子有机物还可分解成小分子有机物，提高了污水的可生化性并使污泥减量化；

（2）斜管沉淀池的出水由上部溢出进入回流槽，由回流水泵回流的好氧反应池含硝酸盐的出水也进入回流槽，两股水在回流槽中充分混合后流入缺氧反应池；缺氧反应池中填充有玉米棒芯，附着生长在玉米棒芯上的缺氧微生物主要为反硝化细菌，它将回流水泵回流的好氧反应池出水中的硝酸盐还原成氮气并从水中溢出，起到了去除污水中氮的目的；抗浮及支撑网板上部填装的鹅卵石的作用是作为玉米棒芯的填压材料，防止玉米棒芯由于浮力的作用上浮而流失，同时起到截留玉米棒芯碎块随水流失作用，以保证足够的固态碳源；

随着运行时间的延长，玉米棒芯上附着生长的微生物膜由于新陈代谢不断增殖、不断增厚，需要定期对玉米棒芯进行冲洗，冲洗时开启鼓风机和调节阀门，压缩空气通过空气干管和空气支管由大气泡扩散器送至承托支撑网板下部，对玉米棒芯进行空气扰动冲洗，冲洗的气流剪切力使表层老化生物膜脱落，脱落的生物膜随水流进入好氧反应池并沉降在其底部锥型储泥斗中；

（3）缺氧反应池的处理出水自流入好氧反应池进行好氧处理，好氧反应池中填充有球形轻质多孔生物滤料；球形轻质多孔生物滤料下部安装的小气泡扩散器通过鼓风机、空气干管、空气支管连续不断向水中供入压缩空气，以提供好氧异养菌进行好氧呼吸作用所需的氧气，好氧异养菌在好氧条件下将污水中的有机污染物、氨氮进行分解和转化，有机污染物最终分解成二氧化碳和水等无机物而得以去除，氨氮则氧化成硝酸盐；球形轻质多孔生物滤料上部的抗浮及支撑网板上填装石灰石，用以增加水中的碱度和钙离子浓度，从而使水中的磷酸根离子形成磷酸钙结晶而起到除磷的目的；

（4）污水经过好氧反应池好氧生物处理后，出水中的总磷仍不能满足排放标准要求，再进入除磷反应池中进行彻底去；除磷反应池中承托支撑网板上部填装有微碱缓释除磷滤料，下部设置有大气泡扩散器；当含有磷的污水流经微碱缓释除磷滤料时，水中的磷酸根离子在微碱缓释除磷滤料表层微碱环境下与水中的钙离子形成羟基磷酸钙结晶并附着于微碱缓释除磷滤料表面，从而使污水中的磷酸根得以去除，起到除磷目的；

随着该除磷过程的不断进行，微碱缓释除磷滤料表面的羟基磷酸钙结晶越来越多、越来越厚，影响了除磷效率，此时需要启动鼓风机、打开调节阀门并通过大气泡扩散器供入压缩空气对微碱缓释除磷滤料进行冲洗，冲洗气流的剪切力使羟基磷酸钙脱落并随水流流入脱色除臭反应池且在其锥形泥斗中沉积，定期抽吸外排；

（5）为使最终出水清澈无臭味，经过上述工序处理后的污水需进入脱色除臭反应池中进行脱色、除臭处理，脱色除臭反应池内反应区内填装有颗粒活性炭，颗粒活性炭能够有效地去除水中色度和臭味，脱色除臭反应池的出水即可达标排放或回用；

（6）斜管沉淀池、缺氧反应池、好氧反应池、除磷反应池、脱色除臭反应池在运行过程中其底部均会沉积一定量的污泥，需要定期通过污泥排除系统抽吸进行排泥；排泥时，打开对应污泥斗内的污泥调节阀，并开启污泥泵，进行抽吸排泥。

2.一种如权利要求1所述的强化脱氮除磷功能的村镇污水处理装置，其特征是所述污水处理装置由本体处理设施、曝气及冲洗系统，污泥排除系统、污水回流系统组成；所述本体处理设施由斜管沉淀池、回流槽、缺氧反应池、好氧反应池、缓冲槽、除磷反应池、脱色除臭反应池相连组成；斜管沉淀池、缺氧反应池、好氧反应池、除磷反应池、脱色除臭反应池均由隔板将反应池分为配水区和反应区两部分，底部均设有呈锥斗状贮泥斗；斜管沉淀池反应区内安装有斜管；缺氧反应池反应区自下而上设有：大气泡扩散器、承托支撑网板、玉米棒芯、抗浮及支撑网板、鹅卵石；好氧反应池反应区自下而上设有：小气泡扩散器、承托支撑网板、球形轻质多孔生物滤料、抗浮及支撑网板、石灰石；除磷反应池反应区自下而上设有：大气泡扩散器、承托支撑网板、微碱缓释除磷滤料；脱色除臭反应池反应区自下而上设有：承托支撑网板、颗粒活性炭；

曝气及冲洗系统由鼓风机、空气干管、空气支管、调节阀门、大气泡扩散器、小气泡扩散器组成；

污泥排除系统由污泥泵、污泥干管、污泥支管、污泥调节阀组成；

污水回流系统由回流水泵和回流水管道组成。

3.如权利2所述的强化脱氮除磷功能的村镇污水处理工艺装置，其特征是斜管沉淀池、回流槽、缺氧反应池、好氧反应池、缓冲槽、除磷反应池、脱色除臭反应池顺序连接，并且通过回流管和回流泵来连接缓冲槽和回流槽。

4.如权利2所述的强化脱氮除磷功能的村镇污水处理工艺装置，其特征是好氧反应池的球形轻质多孔生物滤料粒径为20～30mm，其承托支承网板的滤网孔径为15mm。

5.如权利2所述的强化脱氮除磷功能的村镇污水处理工艺装置，其特征是除磷反应池内的微碱缓释除磷滤料粒径为25mm，其承托支承网板的滤网孔径为15mm。

Images