CN103979748A - 一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置由格栅、进水导流管、厌氧/水解酸化的水质调节预处理区、水量调节区、出水管路检修安全阀门、过滤器、出水流量大调节阀门、出水流量微调节阀门和出水管路组成。水质调节预处理区内安装有生物填料，填料上部隔墙设有出水孔（管）。本发明装置充分发挥厌氧/水解酸化生物处理工艺的优势，并预留了水量调节区，采用出水流量大调节阀门和出水流量微调节阀门组合控制出水流量，使整套装置集成了格栅、厌氧/水解酸化生化预处理池和调节池的所有功能，设备占地面积小，结构简单，操作简便，运行无需能耗，是一项针对村镇污水等小型的、分散式的生活污水预处理的实用可行技术。

Description

一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置

技术领域

本发明属于污水处理与资源化技术的领域，特别适用于村镇污水等小型、分散式的生活污水预处理。 

背景技术

进入21世纪以来，随着农村改革的推进和国家政策的扶持，农村经济发展迅速，农民生活水平大有提高。但伴随着农村生产和农民生活水平的提高，农村生态环境污染严重，人居环境日益恶化。 

农村环境污染问题主要体现在生活垃圾污染与生活污水污染两方面，其中生活垃圾被重视的程度较高，大部分村庄均已借鉴城市生活垃圾处理模式对村民所产生的生活垃圾进行清运、填埋甚至焚烧处理，但仍有相当大的一部分村庄对生活垃圾清运不及时，导致垃圾腐败酸化及被雨水淋洗，从而产生渗滤液，最终污染了村内的排水沟渠和土地等。农村生活水平提高还体现在农村生活污水排放量和污染物排放量的提高。据统计，截至2010年，全国村镇污水排放总量达136.2亿吨，占全国生活污水排放总量的22.9%，而处理率仅为6%，不小的贡献量和很小的处理率表明了农村的水污染治理的急迫性。未经处理的生活污水直接排放到自然环境中，导致了地表排水明沟和池塘、水库和江河湖泊等自然水体超过其纳污容量，最终导致水体水质恶化，发生水体富营养化和发黑发臭，最终将严重影响广大居民的饮用水安全和农村的人居环境。 

近年来国内科研院所对农村生活污水处理技术进行了大量的研究，形成了较好的技术储备。农村生活污水处理技术是在传统的城市污水处理技术的基础上发展而来的，多采用“生物处理+生态处理”的组合工艺。对于生物处理单元，通常采用活性污泥法或生物膜法，虽然这些技术较成熟，但处理构筑物多，占地面积大，基建投资和运行费用高，管理复杂等，不适宜直接用作农村地区的生活污水处理。对于生态处理单元，通常采用无动力的人工湿地，虽然运行过程无需动力消耗，但因其没有调节能力及后续管理不善等问题导致很多生态处理系统建成后形同虚设，没有真正起到去除污染物的作用。 

污水水质与水量的调节及水质预处理已成为污水处理工艺中不可或缺处理单元。调节池作为污水处理工艺的前部工艺，承担了沉砂和初沉后的污水水质的均质作用和水量的调节作用，对于后续工段的稳定连续运行起着至关重要的作用；预处理单元是为提高后续工段的处理效率与处理效果而增加的“准处理单元”，在整个处理工艺中能起“四两拔千斤”的作用，在生化工艺中常用的预处理单元有厌氧单元和水解酸化单元。传统的污水处理工艺流程是由“格栅——沉砂——调节（动力提升）——预处理——生化/生态/物化处理”等组成，这种组合工艺被应用于农村地区时常常为节省占地、简化工艺和减少投资而被简化成没有调节能力的“格栅——预处理——生化/生态处理”模式。没有调节功能的处理系统的出水水质受来水水质与水量的影响很大，除了表现在出水水质恶化不达标外，还体现在对主要处理单元特别是生化处理单元的冲击，破坏了生化系统的稳定性；而有了调节功能往往意味着要配套污水提升泵，在运行过程中会持续产生能耗，运行能耗占运行成本的1/3左右，是限制污水处理技术在农村地区应用与推广的重要原因之一。据统计，截止2010年，国内农村地区的污水处理系统建成后的运行率不足20%，运行成本特别是运行电费无处落实是重要的原因之一。 

农村地区的住宅大多分部在高低不平的山地和林地，地形地势落差较大。本发明针对当前村镇分散式生活污水处理常用技术存在的缺陷和不足，综合考虑调节水质水量与污水预处理功能，依托地势的自然落差或人为构建的落差，开发出一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置，在节省占地面积、节省工程造价和节省系统运行能耗的基础上同步实现水质水量调节与预处理的功能。 

发明内容

本发明的目的在于开发一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置。该装置具有投资少、占地面积小、运行费用低、管理方便的特点，适合于小型化、商品化和定型化。 

本发明提出的一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置由格栅、进水导流管、厌氧/水解酸化的水质调节预处理区、水量调节区和出水管路与水量调节阀门组成。主要的作用在于既可以调节污水来水的水质和水量，又可以确保本装置系统的出水水量保持在一相对稳定的状态，以保证后续生化处理系统不受水质水量波动的影响，确保生化处理效果和出水水质。 

所述的一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置因为同时具有调节池和厌氧/水解酸化池的功能，节省了污水处理系统的总占地面积，基建投资少，利用地势落差构建出后续处理单元的动力来源，运行过程中无需动力设备无能耗，管护方便。 

所述的一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置在高度方向上的50%处安装有大口径的出水口，在高度方向上将装置分为上下两部分，上部分为水量调节区，具有抗水量冲击的能力，下部分为水质调节区，具有抗水质冲击的能力。 

所述的一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置的出水管安装有两个大口径的可拆卸阀门，在两个大口径可拆卸阀门之间安装有过滤器用于拦截池内较大的悬浮物颗，防止其对后续小口径管道产生堵塞作用；在第二个大口径可拆卸阀门之后大口径管道通过管道配件变成小口径管道，并在小口径管道上安装有可拆卸阀门用于出水流量的微调。 

所述的水量调节区在装置正常运行时处于不饱和的状态，装置正常进水即进水流量小于等于设计流量时，装置的进出水水量平衡，装置内的水位将保持不变；当污水来水瞬间暴增时，出水管通过阀门与管道口径的控制限制了出水的最大流量，超设计负荷的污水量将被装置内的上部的不饱和池容接纳，并确保后续的生化处理工段能始终在设计处理流量的状态下运行，最终确保后续生化工段的运行效果和出水水质的稳定。 

所述的水质调节区在装置运行过程中均处理浸泡的状态，始终处于厌氧/水解酸化的环境。水质调节区内安装有生物填料，用于固定污水中的悬浮微生物，使微生物大量繁殖生长而不随出水流失。 

所述的水质调节区的进水口在距离池底0.5米的位置，通过进水导流管将进水引至池底，从而产生“下进上出”的效果，进水导流管的出水口朝上，借助水的势能产生一个上升流的紊流环境，使得进水马上被调节区内较为干净的污水所稀释，进水所产生的上升流的紊流环境能使污水在整个调节区内快速匀质，所产生的紊流环境有利于填料上的“生物膜”对污水中的污染物进行吸附和降解，从而实现对水质变化的调节功能。 

所述的出水管道上安装有安全阀、流量大调节阀和流量微调节阀3个阀门，3个阀门均为可拆卸。 

所述的出水管道上安装的过滤器可拦截出水中粒径较大的悬浮颗粒，防止其堵塞后续的小口径管道与阀门，过滤器需要定期清理其所拦截下的悬浮颗粒，拆卸清洗过滤器前需先将安全阀门关闭，清洗后再将过滤器安装好，最后再开启安全阀门即可。 

本发明提出的一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置的工作过程如下： 

第一步：生活污水通过污水收集管网后接入本预处理装置的入口，污水中的大粒径杂质如塑料袋等被本预处理装置入口的格栅拦截，污水透过格栅进入本预处理装置；

第二步：透过格栅的污水通过进水导流管进入本预处理装置的水质调节区，进水在水质调节区产生一个上升流的紊流环境使进入调节区的污水快速稀释匀质化，附着在生物填料上的“生物膜”借助上升流的紊流将混合液中的污染物快速吸附和降解；

第三步：连续的进水将导致本预处理装置内的水位持续上升，当上升到大口径出水管的位置时，本预处理装置便开始出水，出水的流量将由小到大增加，直至达到出水调节阀门所限定的流量，多余的水量将被暂时地储存在本预处理装置内的水量调节区；

第四步：长期运行后出水管路上的过滤器会因拦截的悬浮颗粒过多而导致出水流量下降的现象，此时需对过滤器的滤袋进行清渣清洗；

第五步：过滤器的清洗步骤为：关闭安全阀门——拆卸过滤器——清洗滤袋——安装过滤器——打开安全阀门。

本发明的优点如下： 

1、整套预处理装置集成了格栅井、调节池和厌氧/水解酸化池的功能，节省了占地面积和污水处理系统的造价，与后续生化处理工艺结合使用能为生化处理工段的正常稳定运行提供保障；

2、整套预处理装置的出水水量调节范围广、调节精度高、出水流量稳定可靠；

3、整套预处理装置正常运行时不易发生污堵，发生污堵后拆卸清洗容易，不需借助任何工具，手工即可实现拆卸与安装；

4、整套预处理装置无动力消耗，操作简单，管理和维护简便，出水水量与水质稳定可靠，适合作为分散式的村镇污水处理系统的预处理，特别适用于对污水处理水质要求较高的、临近江河湖泊等自然水系的且具有自然落差的广大农村地区。将“生物膜”经过驯化后也可用于工业废水的预处理。

附图说明

附图1是本发明所述的一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置示意图。 

附图标记： 

1.进水管， 2.格栅，3.进水导流管，4.水质调节区，5.生物填料，6.过水孔，7.隔离板，8.水量调节区，9.出水孔（管），10.安全阀门 ，11.过滤器，12.流量大调节阀门，13.流量微调节阀门，14.流出管，15.检查井盖板，16.覆土层。

具体实施方式

第一步：生活污水通过污水收集管网1后接入本预处理装置的入口，污水中的大粒径杂质如塑料袋等被本预处理装置入口的格栅2拦截，污水透过格栅进入本预处理装置； 

第二步：透过格栅的污水通过进水导流管3进入本预处理装置的水质调节区4，进水在水质调节区产生一个上升流的紊流环境使进入调节区的污水快速稀释匀质化，附着在生物填料5上的“生物膜”借助上升流的紊流将混合液中的污染物快速吸附和降解；

第三步：进水将导致本预处理装置内水质调节区的水通过分布在墙体周围的过水孔6进入水量调节区8，使得水量调节区内的水位持续上升，当水量调节区内的水位上升到出水孔（管）9的位置时，本预处理装置开始出水，经过水质均化预处理后的污水通过出水孔（管）9流经安全阀门10和过滤器11，在经过过滤器11时，水流中较大的悬浮颗粒将被过滤器11所拦截，没有悬浮颗粒的污水再通过流量大调节阀门12和流量微调节阀门13进入流出管14，并最终进入后续处理工段；

第四步：当污水的来水量小于等于装置设定的出水量时，本预处理装置内的水位将保持恒定不变，即保持水质调节区4始终处于有水浸泡厌氧/缺氧的状态，而水量调节区始终处于空置待蓄水的状态；当污水的来水量超过装置设定的出水量时，装置的出水流量将由小到大增加，直至达到出水流量微调节阀门13所限定的流量，多余的水量将被暂时地储存在本预处理装置内的水量调节区8；

第五步：装置长期运行后出水管路上的过滤器11会因拦截的悬浮颗粒过多而导致出水流量下降的现象，此时需对过滤器11的滤袋进行清渣清洗，清洗步骤为：关闭安全阀门——拆卸过滤器——清洗滤袋——安装过滤器——打开安全阀门。

Claims (7)

1.一种具有水质水量调节功能的无动力生化预处理装置，其特征在于由所述的格栅、进水导流管、水质调节单元、生物填料、水量调节单元和水泵安装平台及提升泵组成，所述的预处理装置既具有水质和水量的调节功能，又具有厌氧或水解酸化的生化预处理功能，且整套装置的运行无需消耗动力，其主要功能是：

（1）利用出水孔（管）以下的厌氧/水解酸化的水环境对污水来水的水质变化起均质调节作用，利用出水孔（管）以上的无水池容对污水来水的水量变化起缓冲调节作用；

（2）利用隔离墙以下的生物填料区所附着生长的生物膜对污水中的污染物进行吸附降解；

（3）利用出水管道上的流量大调节阀门和流量微调节阀门对出水流量进行调节，使得出水流量始终小于等于后续生化处理工段的设计流量，以确保后续生化处理工段不会受到来水的大流量冲击，从而确保处理效果和出水水质；

（4）利用安全阀门后面可拆卸清洗的过滤器拦截出水中的悬浮颗粒物，以防止堵塞后面的细小出水管。

2.如权利要求1所述无动力生化预处理装置在高度上被隔离墙分割成水质调节单元和水量调节单元。

3.如权利要求1所述无动力生化预处理装置将污水通过安装于距池底0.5米处的导流管从池底进水，通过污水的自身作用在池底制造上升流的水力条件，实现污水在池内的快速混匀。

4.如权利要求1所述无动力生化预处理装置在池内安装有生物填料用于固定污水混合液中的微生物，增加具有降污功能的微生物的密度，从而加快污水中污染物的降解速率，填料的安装高度占预处理装置总有效高度的50%左右。

5.如权利要求1所述无动力生化预处理装置的出水孔（管）的位在填料顶层之上，使得填料层始终被污水混合液浸泡，确保了填料层始终处于厌氧/水解酸化的水环境，出水水质稳定可靠。

6.如权利要求1所述无动力生化预处理装置的出水流量由流量大调节阀门和流量微调节阀门控制，其控制范围广、控制精度高，出水流量稳定可靠，不会因为污水来水量骤增而使得后续生化工段受到大水量负荷的冲击。

7.如权利要求1所述无动力生化预处理装置的出水管道上安装有过滤器，用于拦截出水中的悬浮颗粒物，以防止其堵塞后续的细小出水管路，过滤器可拆卸，清洗时先将安全阀门关闭即可，拆卸与清洗操作十分简便。