CN103979739B - 一种高效低能耗污水处理工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效低能耗污水处理工艺及装置，其装置包括依次设置的预处理沉淀单元、水解酸化单元、厌氧好氧耦合生化处理单元和滤池单元，厌氧好氧耦合生化处理单元包括好氧反应单元、微生物反应单元和厌氧反应单元，厌氧反应单元与微生物反应单元并联进水，微生物反应单元与好氧反应单元串联构成推流系统，厌氧反应单元出水经过微生物反应单元后进入好氧单元。本发明通过水解酸化、微氧化、好氧厌氧耦合工艺，可以有效减少污水的停留时间，降低污水运行能耗，从而降低运行成本，通过厌氧好氧耦合工艺减少生化污泥的产量。本发明的污水处理装置具有结构紧凑、占地面积小、投资省、设备无易损件、易于管理和维护、抗冲击负荷能力强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及生活污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种高效低能耗污水处理装置。
背景技术
随着新型城镇发展规划，中国城市化进程的加快，小型城镇进入集中建设期，小型城镇人口的增加和工农业生产现代化的发展，生产和生活过程中所产生的污水量也日益增加，同时也逐渐的趋向集中处理，为了减轻污水对水体和环境的危害，在其释放至环境中之前需要经过净化处理。现有污水处理工艺系统大多由预处理、生化处理系统及污泥分离系统构成，主体工艺技术已经相对稳定和成熟，如何更好的将生化工艺组合应用，减少污泥排放和低运行能耗，成为目前污水处理系统研究的主要方向，目前，主流的污水处理工艺的运行和管理成本已趋向稳定，想进一步降低则需要研究新的处理工艺方法。
农村、乡镇人口居住分散，规划大规模地下污水管网投资巨大，污水采取集中处理方式并非最佳选择，而采取分散处理则更加有利于乡镇污水的处理问题，此外，农村和乡镇污水的处理如果采用集中处理，构建中大型污水处理设施，其运用和污泥处置也存在较多问题，因此，研发新型低能耗，免维护、少排泥污水处理系统和设备有利于推动农村和乡镇污水处理设施的普及，为偏远地处的环境保护起到积极的推进作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种高效低能耗污水处理工艺及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高效低能耗污水处理装置，包括依次设置的预处理沉淀单元、水解酸化单元、厌氧好氧耦合生化处理单元和滤池单元，所述厌氧好氧耦合生化处理单元包括按上、中、下三层布置的好氧反应单元、微生物反应单元和厌氧反应单元，所述厌氧反应单元与微生物反应单元并联进水，所述微生物反应单元与好氧反应单元串联构成推流系统，所述厌氧反应单元出水经过微生物反应单元后进入好氧单元，构成半开放式的生物处理系统。
上述方案中，所述好氧反应单元底部设有曝气管，所述曝气管采用微孔曝气器进行曝气。
上述方案中，所述好氧反应单元内设置有固定生物载体，所述固定生物载体采用活性炭或陶粒。
上述方案中，所述预处理沉淀单元包括进水格网、沉淀池和出水堰槽，所述进水格网和出水堰槽位于沉淀池的上方，所述出水堰槽末端连接出水管，出水管沿水解酸化单元壁与水解酸化单元的布水管相连。
上述方案中，所述水解酸化单元采用多块错位设置的隔板进行分隔。
上述方案中，所述沉淀池中部设有V型斜板。
上述方案中，所述滤池单元内设置有填料，所述填料采用活性炭或陶粒。
一种高效低能耗污水处理工艺，包括以下步骤：
S1、将污水送入预处理沉淀单元进行初级过滤和沉淀；
S2、沉淀后的水进入水解酸化单元处理；
S3、水解酸化单元处理后的水进入好氧反应单元、微生物反应单元和厌氧反应单元进行处理，厌氧反应单元与微生物反应单元并联进水，微生物反应单元与好氧反应单元串联构成推流系统，厌氧反应单元出水经过微生物反应单元后进入好氧单元，构成半开放式的生物处理系统；
S4、好氧反应单元处理后的水进入滤池单元处理后排放。
上述方案中，在所述步骤S3中，污水在水解酸化单元、厌氧反应单元和好氧反应单元停留时间比为1:1:2。
实施本发明的高效低能耗污水处理装置，具有以下有益效果：
(1)通过水解酸化、微氧化、好氧厌氧耦合工艺，可以有效减少污水的停留时间，降低污水运行能耗，从而降低运行成本，去除总氮、总磷、抑制藻类生长，处理水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准；
(2)结构紧凑，占地面积小，装置可以采取地埋，不占用地面空间。
(3)系统内部无易损件和消耗件，维护方便；
(4)系统内部无动力系统，不需要加药，全部采用自流，无需人员监控，动力消耗极低，电耗在0.15kwh/m3污水～0.35kwh/m3污水；
(5)采用半开放式系统，形成厌氧好氧耦合工艺，大大减少生化污泥产生量，极少需要排泥或不排泥；
(6)采用固定式生物载体材料，对曝气所产生的气泡有切割作用，提高了好氧反应单元氧的利用率，提高了污泥负荷和生化反应效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明高效低能耗污水处理装置的原理；
图2是本发明高效低能耗污水处理装置的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-图2所示，本发明一种高效低能耗污水处理装置，包括依次设置的预处理沉淀单元100、水解酸化单元200、厌氧好氧耦合生化处理单元和滤池单元600。
厌氧好氧耦合生化处理单元包括按上、中、下三层布置的好氧反应单元500、微生物反应单元400和厌氧反应单元300，好氧反应单元500、微生物反应单元400和厌氧反应单元300末端相通。厌氧反应单元300与微生物反应单元400并联进水，微生物反应单元400与好氧反应单元500串联构成推流系统，厌氧反应单元300出水经过微生物反应单元400后进入好氧单元，构成半开放式的生物处理系统这样可以根据各自功能构建各自优势生物群落来对污水中有机物进行降解，同时，形成厌氧和好氧的耦合反应系统，有利于减少系统所产生的生化污泥量。
好氧反应单元500底部设有曝气管501，曝气管501采用微孔曝气器进行曝气。好氧反应单元500内设置有固定生物载体，固定生物载体采用活性炭或陶粒。优选的实施例中采用活性炭，活性炭密度为1108kg/m3，粒径范围为1.0mm～1.5mm，比表面积5000m2/m3，其装填比例为20％，这样有利于加快生化反应，提高污泥负荷。
预处理沉淀单元100包括进水格网102、沉淀池和出水堰槽103，进水格网102和出水堰槽103位于沉淀池的上方，出水堰槽103末端连接出水管，出水管沿水解酸化单元200壁与水解酸化单元200的布水管相连。进水格网102采用快速拆卸式格网，栅网孔径5mm×5mm，通过连杆与上部人孔104连接，可通过人工快速清渣。沉淀池中间设有V型斜板105，加速沉降。
水解酸化单元200上方设置有人孔，内部采用采用多块错位设置的隔板201、202进行分隔，可构建3～5个分个区，构成一个水平推流系统，这样有利于水解反应的进行。
滤池单元600内设置有填料601，填料601采用活性炭或陶粒。滤池单元600还可以采用上流式活性炭生物滤池，进一步提高出水水平，同时可以降低出水的浊度，滤池的水流速度为5～8m/h。
污水处理装置整体材质可采用玻璃钢FRP，耐腐蚀，使用寿命长。污水处理装置其内部无动力消耗装置，仅需要一台曝气风机或射流曝气设备对好氧反应单元500进行曝气，所消耗动力极低。污水处理装置可作为地上构筑物，也可采用地埋方式，结构紧凑，若采用地埋，则需配置一台污泥泵。
污水可采用自流方式通过进水口101，进入进水格网102，进入沉淀分离单元100，然后污水通过溢流堰槽103进入水解酸化单元200，水解酸化单元200通过隔板201、202形成折流区域，污水经过折流后进入厌氧反应单元300和微生物反应单元400，厌氧反应单元300出水经微生物反应单元400进入好氧反应单元500。滤池单元600滤池通过溢流堰槽602将净化后的污水排出。系统可开启排泥阀010进行定期排泥。
为使装置高效的运行，需要设定如下参数：
沉淀单元100的污水停留时间为0.5～1h。水解酸化单元的污水停留时间为1.5h，厌氧反应单元污水停留时间设定为1.5h，微生物反应单元污水停留时间设定为0.5h，好氧反应单元污水停留时间设定为3h；水解酸化单元溶解氧DO设定为0.3～0.5mg/L，厌氧反应单元溶解氧DO设定为0～0.2mg/L，好氧反应单元溶解氧设定为3.5～4mg/L，系统pH最佳范围7.5～8.5。
本发明还提供了一种应用上述装置的高效低能耗污水处理工艺，包括以下步骤：
S1、将污水送入预处理沉淀单元进行初级过滤和沉淀；
S2、沉淀后的水进入水解酸化单元处理；
S3、水解酸化单元处理后的水进入好氧反应单元、微生物反应单元和厌氧反应单元进行处理，厌氧反应单元与微生物反应单元并联进水，微生物反应单元与好氧反应单元串联构成推流系统，厌氧反应单元出水经过微生物反应单元后进入好氧单元，构成半开放式的生物处理系统；污水在水解酸化单元、厌氧反应单元和好氧反应单元停留时间比为1:1:2；
S4、好氧反应单元处理后的水进入滤池单元处理后排放。
以下通过两个运行实例说明本发明低能耗生活污水处理工艺及装置的应用效果。
实施例1
本实例选取某度假村生活废水，废水水质如下：pH在6～8之间，SS为168.4mg/L，化学需氧量COD为346mg/L，生化需氧量BOD为267mg/L，氨氮为32.5mg/L，总氮TN为38.1mg/L，总磷TP为3.2mg/L，处理水量为50m3/d。
采用本发明装置处理，设备直径2.5m，长度5.2米，容积约20m3，在系统进入污水之前，需要接种污泥，接种污泥选择就近的城市污水厂，分别驯化好氧、缺氧和厌氧污泥，污泥驯化完成后，将收集池污水用水泵注入本发明的污水处理装置，污水经格网和沉淀后进入水解酸化池，保持水解酸化单元的DO浓度0.2～0.5mg/L，保持厌氧单元DO浓度＜0.2mg/L，对好氧单元持续曝气，保证气水比为1.5：1～3:1，好氧反应单元DO为3.5mg～4mg/L；对出水进行连续监测。
采用国标测试方法对出水水质测定：出水COD为22.8mg/L，BOD为5.4mg/L，TN为4.8mg/L，TP为0.3mg/L，SS为6mg/L；出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准。
实施例2
本实施例选用某小区生活污水，废水水质如下：pH在6～8之间，SS为218.5mg/L，化学需氧量COD为286mg/L，生化需氧量BOD为147mg/L，氨氮为36.5mg/L，总氮TN为42.1mg/L，总磷TP为5.2mg/L。
按本发明工艺对污水进行处理，并采用国标测试方法对出水水质进行测定，其出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (9)
1.一种高效低能耗污水处理装置，其特征在于，包括依次设置的预处理沉淀单元、水解酸化单元、厌氧好氧耦合生化处理单元和滤池单元，所述厌氧好氧耦合生化处理单元包括按上、中、下三层布置的好氧反应单元、微生物反应单元和厌氧反应单元，所述厌氧反应单元与微生物反应单元并联进水，所述微生物反应单元与好氧反应单元串联构成推流系统，所述厌氧反应单元出水经过微生物反应单元后进入好氧单元，构成半开放式的生物处理系统。
2.根据权利要求1所述的高效低能耗污水处理装置，其特征在于，所述好氧反应单元底部设有曝气管，所述曝气管采用微孔曝气器进行曝气。
3.根据权利要求1所述的高效低能耗污水处理装置，其特征在于，所述好氧反应单元内设置有固定生物载体，所述固定生物载体采用活性炭或陶粒。
4.根据权利要求1所述的高效低能耗污水处理装置，其特征在于，所述预处理沉淀单元包括进水格网、沉淀池和出水堰槽，所述进水格网和出水堰槽位于沉淀池的上方，所述出水堰槽末端连接出水管，出水管沿水解酸化单元壁与水解酸化单元的布水管相连。
5.根据权利要求4所述的高效低能耗污水处理装置，其特征在于，所述水解酸化单元采用多块错位设置的隔板进行分隔。
6.根据权利要求4所述的高效低能耗污水处理装置，其特征在于，所述沉淀池中部设有V型斜板。
7.根据权利要求1所述的高效低能耗污水处理装置，其特征在于，所述滤池单元内设置有填料，所述填料采用活性炭或陶粒。
8.一种高效低能耗污水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将污水送入预处理沉淀单元进行初级过滤和沉淀；
S2、沉淀后的水进入水解酸化单元处理；
S3、水解酸化单元处理后的水进入好氧反应单元、微生物反应单元和厌氧反应单元进行处理，厌氧反应单元与微生物反应单元并联进水，微生物反应单元与好氧反应单元串联构成推流系统，厌氧反应单元出水经过微生物反应单元后进入好氧单元，构成半开放式的生物处理系统；
S4、好氧反应单元处理后的水进入滤池单元处理后排放。
9.根据权利要求8所述的高效低能耗污水处理工艺，其特征在于，在所述步骤S3中，污水在水解酸化单元、厌氧反应单元和好氧反应单元停留时间比为1:1:2。
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