CN104761107A - 灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，通过隔板依次设置厌氧滤床槽、活性铁-厌氧微生物耦合反应槽、接触曝气槽，沉淀槽和消毒槽，以及曝气装置和反洗装置；进水管连通厌氧滤床槽，厌氧滤床槽反水后连通活性铁-厌氧微生物耦合反应槽，活性铁-厌氧耦合反应槽反水后连通接触曝气槽，接触曝气槽反水后连通沉淀槽，沉淀槽连通消毒槽，消毒槽连通出水管；所述接触曝气槽底部设置有曝气装置；所述接触曝气槽与活性铁-厌氧微生物耦合反应槽之间设置有回流装置和反洗装置。优点：整体结构紧凑简单，安装制造使用容易，成本低；采用自埋式，不占地面空间，适用于农村分散生活污水的处理；脱氮除磷净化效果显著。

Description

灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置

技术领域

本发明涉及到的是一种灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，属于水处理领域。

背景技术

2010年全国污染源普查结果显示，农业源化学需氧量、总氮和总磷排放量分别占排放总量的43.7%、57.2%和67.4%。其中，灌区农村生活污水基本上没有统一的处理管网或处理装置，分散型农村生活污水已成为我国灌区水体污染的重要污染源。我国农村生活污水具有排放总量大，排放点分散、水量水质变化系数较大等特点。受农村社会、经济情况的制约，我国农村生活污水处理工艺不仅需要小型化、占地少、高效化，还需要具备低成本、低能耗、易管理等的特点。目前分散型生活污水处理主要包括将污水厂工艺小型化的生物处理技术、以人工湿地为核心的生态处理技术以及两者相结合的耦合处理技术。但是，简单地将城镇大型污水厂脱氮除磷生物处理工艺小型化，虽然技术较成熟，但需要较高的建设、运行费用和专业的人员配备，在经济实力和管理水平有限的广大农村地区难以大规模推广应用；生态处理技术虽然建设和运行成本相对较低，运行管理相对简单，但所需占地较大，易受到气温等环境变化的影响，在我国经济发达的农村地区受土地资源和地理位置的双重制约，不宜采用；耦合处理技术虽然处理效果得到很大提升，但是也存在处理工艺和流程非常复杂、占地面积很大等问题。同时，我国分散式水处理技术主要针对有机污染物，对氮、磷的去除效果不理想，而氮磷是造成水体富营养化的主要污染物。近年来，随着湖泊河流富营养化问题越来越严重，灌区生活污水的治理成为我国亟待解决的问题，提高氮磷去除率成为灌区生活污水处理的关键内容。

以一体化处理为特色的日本净化槽技术今年来在农村分散污水处理方面得到应用，在保护日本乡村水环境方面发挥了重要作用。一体化的净化槽具有投资小和费用低、安装不受地形影响、时间短和见效快、污泥比较容易利用、污染去除率高和出水稳定等优点，非常适用于灌区生活污水的处理，但该装置在脱氮除磷方面仍需改进。

零价铁因其优异的物化特性，在处理系统内形成生物铁法，而在废水处理中受到广泛重视。零价铁-厌氧微生物耦合体系可用于降解多种不同的污染物，尤其适用于氮磷的去除，并且其处理效果远优于零价铁或微生物单独作用的效果。零价铁和微生物耦合工艺因其具有运行成本低、无二次污染，效率高等优点，在水处理领域具有广阔的发展前景。但粉末状的零价铁颗粒易失活、凝聚、钝化、结板，需要频繁清洗更换，而且处理后需要固液分离，进一步增加了处理成本，限制了零价铁在水处理中的广泛应用。

综上所述，农村生活污水处理设施在保证处理效率的同时，需具备“小型化、占地少、高效化、低成本、低能耗、易管理”的特点才能真正得到推广应用。研发符合上述特点的分散型农村生活污水处理适宜技术与装备，已成为灌区农村生活污水治理的关键。

发明内容

本发明提供的是一种灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，其目的旨在解决现有技术所存在的上述不足。

本发明的技术解决方案：一种灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，通过隔板依次设置厌氧滤床槽、活性铁-厌氧微生物耦合反应槽、接触曝气槽，沉淀槽和消毒槽，以及曝气装置和反洗装置，其特征在于：进水管连通厌氧滤床槽，厌氧滤床槽反水后连通活性铁-厌氧微生物耦合反应槽，活性铁-厌氧耦合反应槽反水后连通接触曝气槽，接触曝气槽反水后连通沉淀槽，沉淀槽连通消毒槽，消毒槽连通出水管；所述接触曝气槽底部设置有曝气装置，充氧搅拌有利于好氧微生物对污水的处理；所述接触曝气槽与活性铁-厌氧微生物耦合反应槽之间设置有回流装置和反洗装置，反洗装置定期对槽内的滤料填料反冲洗，保持反应槽的生物处理效果。

本发明的优点和积极效果：(1) 设置有活性铁-厌氧微生物耦合反应槽，利用活性铁与微生物耦合反应。铁是微生物生长的必需元素之一，对槽内微生物的生长具有促进作用。零价铁具有较强的还原性，可以作为电子供体，提供反硝化反应需要的电子，具有一定的强化反硝化作用。零价铁和微生物耦合作用后，可使最终主要反应产物为N₂，并且反应速率远大于微生物单独作用。反应产生的Fe²⁺和Fe³⁺均可与磷发生共沉淀，同时还可形成一系列不同形态的多核络合物，能够迅速有效地通过电性中和、吸附架桥及卷扫作用使胶体微粒、悬浮物等凝聚、沉淀。(2) 活性铁-厌氧微生物耦合反应槽采用富铁多孔填料，该填料具有较大的比表面积，较高的表面活性，既能固定生长高浓度微生物，又能吸附氮磷，且可以解决零价铁极易钝化板结等不足。运行一定周期后，可从滤池上方直接投加铁碳烧结球进行补充，无需频繁清洗和更换拆卸填料，系统恢复简单，操作简单方便。(3) 装置为一体化的净化槽，整体结构紧凑简单，采用自埋式，不占地面空间，制造安装容易，成本低。(4) 设置反洗装置定期对槽内的滤料填料反冲洗，保持反应槽的生物处理效果。(6) 设置回流装置，提高了氮磷的去除率。(7) 反应槽之间以反水槽连通，避免高低浓度污水的混合。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的结构平面图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为图2的B-B剖面图。

图中：1是厌氧滤床槽，2是活性铁-厌氧微生物耦合反应槽，3是接触曝气槽，是4沉淀槽，是5消毒槽，6是进水管，7是出水管，8是厌氧滤床槽生物滤料，9是富铁多孔填料，10是接触曝气槽生物滤料，11是厌氧滤床槽反水槽，12是厌氧滤床槽溢流孔，13是活性铁-厌氧微生物耦合反应槽反水槽，14是活性铁-厌氧微生物耦合反应槽溢流孔，15是接触曝气槽生物反水槽，16是接触曝气槽生物溢流孔，17是曝气管。

具体实施方式

一种灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，通过隔板依次设置厌氧滤床槽、活性铁-厌氧微生物耦合反应槽、接触曝气槽，沉淀槽和消毒槽，以及曝气装置和反洗装置，其特征在于：进水管连通厌氧滤床槽，厌氧滤床槽反水后连通活性铁-厌氧微生物耦合反应槽，活性铁-厌氧耦合反应槽反水后连通接触曝气槽，接触曝气槽反水后连通沉淀槽，沉淀槽连通消毒槽，消毒槽连通出水管；所述接触曝气槽底部设置有曝气装置，充氧搅拌有利于好氧微生物对污水的处理；所述接触曝气槽与活性铁-厌氧微生物耦合反应槽之间设置有回流装置和反洗装置，反洗装置定期对槽内的滤料填料反冲洗，保持反应槽的生物处理效果。

所述活性铁-厌氧微生物耦合反应槽填充富铁多孔填料，该填料是将聚氨酯软性泡沫塑料和铁碳烧结球以1:2比例混合而形成的。

所述接触曝气槽与活性铁-厌氧微生物耦合反应槽之间设置有回流装置和反洗装置，反洗装置定期对槽内的滤料填料反冲洗，保持反应槽的生物处理效果。

所述厌氧滤床槽、活性铁-厌氧微生物耦合反应槽、接触曝气槽之间以隔板相分隔，通过反水槽过水；反水槽下端开口，隔板上端设置溢流孔。

所述富铁多孔填料与净化槽底部均存在间隙空间，有利于污物和污泥沉降，保持水流畅通。

所述接触曝气槽底部设置有曝气装置，充氧搅拌有利于好氧微生物对污水的处理。

所述厌氧滤床槽和接触曝气槽内均填充生物挂膜滤料，滤料采用轻质挂膜生物陶粒滤料，该滤料粒度均匀，表面多微孔，不易结板，吸附性强，有利于微生物的生长以及对氮磷、有机物的吸附，老化膜易脱落，反冲洗容易，反冲洗时不跑料，滤料利用率高。

以下结合附图，给出本发明的实施过程：

自进水管6流入的污水进入厌氧虑床槽1，进水管高于液面，污水存集在该厌氧槽的生物滤料8上，并通过重力平推沉降，污水经挂膜滤料内厌氧微生物的分解，颗粒状污物沉降在厌氧滤床槽底部；

厌氧滤床槽的出水经过下端开口的反水槽11反水后通过隔板上端溢流孔12流出，进入活性铁-厌氧微生物耦合反应槽2，该槽内填充富铁多孔填料9，填料中的零价铁与厌氧微生物耦合协同处理污水，发生反硝化反应，将硝氮转化为氮气达到脱氮的目的，该过程中零价铁被氧化而产生的Fe²⁺和Fe³⁺与磷发生共沉淀，达到除磷效果；

耦合反应槽出水经过下端开口的反水槽13反水后通过溢流孔14进入接触曝气槽3，该槽内的滤料10上的好氧微生物对污水中的有机物好氧分解，进一步去除有机物，槽底部有曝气管17产生气泡鼓入空气为好氧微生物好氧分解有机物提供好氧环境，并进行搅拌以提高分解效果和效率，活性铁-厌氧微生物耦合反应槽中未除去的磷在该槽内由聚磷菌好氧吸磷而得到进一步去除，污水中的氨氮发生硝化反应转化为硝氮；

接触曝气槽内的出水按一定的回流比经由回流泵提升回流至活性铁-厌氧微生物耦合反应槽，接触曝气槽内由氨氮转化的硝氮在耦合反应槽内得到去除，剩余污水经过反水槽15反水后由溢流孔16进入沉淀槽4，沉淀槽为过滤分解后的净水沉淀区域，污物沉淀并通过倾斜面滑落到净化槽底部，便于集中清理；

沉淀槽上清液流入消毒槽5，消毒槽对出水杀菌消毒，提高出水水质；消毒槽连接出水管7排出处理水；

为保持净化槽的处理效果，定期对生物滤料进行反冲洗，将沉淀槽上清液经由反洗泵提升输送至接触曝气槽和活性铁-厌氧微生物耦合反应槽对槽内滤料反冲洗，反洗排水排入厌氧滤床槽。

除灌区生活污水处理外，本发明还可以用于封闭或半封闭敏感水体污水处理、风景名胜区生活污水处理、城郊点源污水处理、饮用水源保护地或生态保护区污水处理、农村环境连片整治、酒店和宾馆等中水回用等。

Claims (8)

1. 一种灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，通过隔板依次设置厌氧滤床槽、活性铁-厌氧微生物耦合反应槽、接触曝气槽，沉淀槽和消毒槽，以及曝气装置和反洗装置，其特征在于：进水管连通厌氧滤床槽，厌氧滤床槽反水后连通活性铁-厌氧微生物耦合反应槽，活性铁-厌氧耦合反应槽反水后连通接触曝气槽，接触曝气槽反水后连通沉淀槽，沉淀槽连通消毒槽，消毒槽连通出水管；所述接触曝气槽底部设置有曝气装置，充氧搅拌有利于好氧微生物对污水的处理；所述接触曝气槽与活性铁-厌氧微生物耦合反应槽之间设置有回流装置和反洗装置，反洗装置定期对槽内的滤料填料反冲洗，保持反应槽的生物处理效果。

2. 根据权利要求1所述的灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，其特征在于：所述活性铁-厌氧微生物耦合反应槽填充富铁多孔填料，该填料是将聚氨酯软性泡沫塑料和铁碳烧结球以1:2的比例混合而形成。

3. 根据权利要求1所述的灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，其特征在于：所述接触曝气槽与活性铁-厌氧微生物耦合反应槽之间设置有回流装置和反洗装置，反洗装置定期对槽内的滤料填料反冲洗，保持反应槽的生物处理效果。

4. 根据权利要求1所述的灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，其特征在于：所述厌氧滤床槽、活性铁-厌氧微生物耦合反应槽、接触曝气槽之间以隔板相分隔，通过反水槽过水；反水槽下端开口，隔板上端设置溢流孔。

5. 根据权利要求2所述的灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，其特征在于：富铁多孔填料与净化槽底部均存在间隙空间，有利于污物和污泥沉降，保持水流畅通。

6. 根据权利要求1所述的灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，其特征在于：所述接触曝气槽底部设置有曝气装置，充氧搅拌有利于好氧微生物对污水的处理。

7. 根据权利要求1所述的灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷装置，其特征在于：所述厌氧滤床槽和接触曝气槽内均填充生物挂膜滤料，滤料采用轻质挂膜生物陶粒滤料，该滤料粒度均匀，表面多微孔，不易结板，吸附性强，有利于微生物的生长以及对氮磷、有机物的吸附，老化膜易脱落，反冲洗容易，反冲洗时不跑料，滤料利用率高。

8. 如权利要求1的的灌区生活污水活性铁-厌氧微生物耦合强化脱氮除磷的方法，其特征是包括如下步骤：

1）自进水管流入的污水进入厌氧虑床槽，进水管高于液面，污水存集在该厌氧槽的生物滤料上，并通过重力平推沉降，污水经挂膜滤料内厌氧微生物的分解，颗粒状污物沉降在厌氧滤床槽底部；

2）厌氧滤床槽的出水经过下端开口的反水槽反水后通过隔板上端溢流孔流出，进入活性铁-厌氧微生物耦合反应槽，该槽内填充富铁多孔填料，填料中的零价铁与厌氧微生物耦合协同处理污水，发生反硝化反应，将硝氮转化为氮气达到脱氮的目的，该过程中零价铁被氧化而产生的Fe²⁺和Fe³⁺与磷发生共沉淀，达到除磷效果；

3）耦合反应槽出水经过下端开口的反水槽反水后通过溢流孔进入接触曝气槽，该槽内的滤料上的好氧微生物对污水中的有机物好氧分解，进一步去除有机物，槽底部有曝气管产生气泡鼓入空气为好氧微生物好氧分解有机物提供好氧环境，并进行搅拌以提高分解效果和效率，活性铁-厌氧微生物耦合反应槽中未除去的磷在该槽内由聚磷菌好氧吸磷而得到进一步去除，污水中的氨氮发生硝化反应转化为硝氮；

4）接触曝气槽内的出水按规定的回流比经由回流泵提升回流至活性铁-厌氧微生物耦合反应槽，接触曝气槽内由氨氮转化的硝氮在耦合反应槽内得到去除，剩余污水经过反水槽反水后由溢流孔进入沉淀槽，沉淀槽为过滤分解后的净水沉淀区域，污物沉淀并通过倾斜面滑落到净化槽底部，便于集中清理；

5）沉淀槽上清液流入消毒槽，消毒槽对出水杀菌消毒，提高出水水质；

6）消毒槽连接出水管排出处理水；

7）为保持净化槽的处理效果，定期对生物滤料进行反冲洗，将沉淀槽上清液经由反洗泵提升输送至接触曝气槽和活性铁-厌氧微生物耦合反应槽对槽内滤料反冲洗，反洗排水排入厌氧滤床槽。