CN104829053A - 乡镇生活污水处理系统及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高乡镇出水水质的乡镇生活污水处理系统，包括化粪池，所述化粪池连有膜处理单元，所述膜处理单元包括与化粪池连通的曝气池和与曝气池连通的过滤装置，所述曝气池中设有由烧结无机多孔材料构成的布气膜组件，所述布气膜组件连有压缩空气源，所述过滤装置中设有由烧结无机多孔材料构成的过滤膜组件。本发明还提供了一种采用上述污水处理系统的污水处理工艺。通过上述的生活污水处理系统和工艺，提高了污水处理过程的曝气效率和过滤精度，与现行的生活污水处理系统相比处理过程更加简便，在改善过滤效果的同时省去了复杂的中间程序，缩小了建厂规模，大大降低了生活污水处理成本，更加适用于乡镇生活污水处理环境。

Description

乡镇生活污水处理系统及其工艺

技术领域

本发明涉及一种乡镇生活污水处理系统及其工艺。

背景技术

随着我国经济的快速增长，城市化进程的加快，农村生活水平的不断提高以及农村畜禽养殖业和农副产品加工等产业的发展，农村的生活污水量和工业废水量与日俱增。乡镇生活污水主要来自于居民的生活污水，目前，针对上述生活污水的处理方式主要包括以下几种：大部分乡镇地区的生活污水未经过处理就直接被排放至农田、河流中，导致农村水体污染越来越严重，而居民的生活用水主要来源于农村的水体资源，被污染的水体会严重影响乡镇居民的身体健康；一部分乡镇地区通过将生活污水运输至城市生活污水处理厂中，统一进行处理，该种方式可将生活污水完全处理，但是由于运输距离较长，造成了生活污水处理成本的增加；还有一部分乡镇地区通过生活污水管道将乡镇居民的生活污水集中到乡镇上自行修建的化粪池中，利用化粪池沉淀生活污水中的杂质同时分解生活污水中的悬浮性固体有机物质，最终固化物在池底沉淀，上层的水化物体进入管道直接排放到外面或河流之中，由此造成河流和环境污染；为了解决由化粪池直接排除的水化物造成的水体污染问题，少部分乡镇也修建了生活污水处理厂，这些生活污水处理厂主要经过化粪池预处理、曝气池、沉淀、过滤、消毒等一系列操作净化生活污水，该生活污水处理方式主要存在以下几个问题：一是处理过程比较复杂，因此需要修建较大规模的生活污水处理厂房和配置足够多的生活污水处理设备才能达到最终的净化效果，导致生活污水处理成本增加；二是随着生活污水处理次数的增加，曝气池的分解效率会逐渐降低，造成出水水质降低，经本申请的发明人研究发现，目前市场上大部分的曝气池采用的曝气装置曝气不均匀而且容易在曝气过程中发生堵塞，再者曝气池中的活性污泥容易随着生活污水流向下一个水处理单元，活性污泥中含有起到主要分解作用的微生物，随着生活污水处理频繁，曝气池的活性污泥量减少，导致曝气池的分解效率降低，也有厂家采用污泥回流的处理方式将沉淀池中的污泥回流至曝气池中，这种方式一方面增加了生活污水处理厂建设成本，另一方面活性污泥在回流之前会沉积在沉淀池中，由于难以保证污泥回流的速度以及浓度，回流到曝气池中的微生物大部分过了稳定期进入到衰亡期，即使重新将其回流到曝气池中也不能明显改善曝气池的分解效率，导致从曝气池中流出的水固体悬浮物含量较多，达不到国家规定的生活污水排放标准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高乡镇出水水质的乡镇生活污水处理系统以及其工艺。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

所述乡镇生活污水处理系统包括化粪池，所述化粪池连有膜处理单元，所述膜处理单元包括与化粪池连通的曝气池和与曝气池连通的过滤装置，所述曝气池中设有由烧结无机多孔材料构成的布气膜组件，所述布气膜组件连有压缩空气源，所述过滤装置中设有由烧结无机多孔材料构成的过滤膜组件。曝气池中的布气膜组件采用烧结无机多孔材料构成，使得其使用强度更高，可耐受通入的压缩空气对布气膜组件产生的压力，再者烧结无机多孔材料的孔径分布均匀，不容易阻塞，从而利于压缩空气在曝气池中的均匀分布，大幅度提高了转移氧效率，使得生活污水中的有机物分解效率大大提高，布气膜组件采用终端式过滤膜组件一方面增大了布气面积，另一方面实现了对空气中杂质的过滤，进入曝气池中的气源洁净度更高。过滤装置中的过滤膜组件采用烧结无机多孔材料制成，使得过滤装置的实现微滤，能够拦截生活污水中的有害细菌，能够保持较高的渗透性能和使用强度。曝气池与过滤装置共同构成了膜处理单元，与现行的生活污水处理厂相比生活污水处理过程更加简便快捷，省去了沉淀、消毒等操作，缩小了建厂规模，大大降低了生活污水处理成本，更加适用于乡镇生活污水处理环境。

从过滤装置最终输出悬浮物含量＜10mg/L的已过滤水，达到国家生活污水排放的一级A标准，经本发明中生活污水处理系统排出的水不会污染乡镇水体。

作为上述生活污水处理系统的进一步改进，所述布气膜组件为上端开口下端封闭的腔体，所述布气膜组件的开口端连有压缩空气源，进入曝气池中的生活污水至少浸没布气膜组件的封闭端。上述布气膜组件大大增加了压缩气体的布气面积，由此进一步提高了氧在生活污水中的溶解度，从而使得生活污水中的悬浮有机物在好氧微生物的作用下彻底分解。

进一步地，所述布气膜组件由若干个一端开口另一端封闭的布气管并联而成，所述布气管的开口端相连通。若干个布气管进一步增大了压缩空气的布气面积，大大提高了氧在生活污水中的溶解度。

进一步地，所述布气膜组件的开口端外接有鼓风机，所述鼓风机接有压缩空气源，所述鼓风机与控制器相连，所述压缩空气源的进气量和进气周期由控制器控制。在曝气之前预先在控制器中设定好压缩空气的进气量参数和进气周期参数，所述进气量参数根据待处理生活污水中的COD含量确定，进气周期根据曝气池中微生物的生长周期确定。在运行过程中，控制器控制鼓风机的开、停以及鼓风机风叶的开度。

进一步地，所述过滤装置为错流过滤装置，所述过滤膜组件为错流过滤装置中的错流式滤芯。现有的错流过滤装置的结构主要包括设有原液入口、净液出口以及浓缩液出口的容器，该容器内设有筒状过滤滤芯，容器内部位于筒状滤芯外侧的空间成为容纳过滤之后液体的净液腔，筒状滤芯的内侧的空间为原液的流动通道，所述原液入口与流动通道相通，所述净液出口与净液腔相通，所述浓缩液出口与回流管相通，本发明中从曝气池中出来的生活污水进入到错流过滤装置中，生活污水在错流过滤装置的滤芯表面流动并靠压差渗透至净液腔中形成净液，由于上述滤芯采用烧结无机多孔材料构成，污水中的细菌以及粒径微小的杂质均能被过滤掉，在省去沉淀、杀菌等一系列操作基础之上得到的净液与现有技术中的净液相比洁净度大大提高，经错流式滤芯过滤之后的已过滤水从净液出口排出并回收利用，而生活污水中的杂质和微生物被滤芯拦截，最终形成浓缩液从滤芯管内经回流管循环回流至曝气池中，上述过滤过程和回流过程快速且平稳，因此从曝气池中进入到错流过滤装置中的微生物能够在其生长期内同浓缩液一起重新被回流至曝气池中，从而维持了曝气池中生活污水的有机物分解效率。

进一步地，所述布气膜组件由烧结无机多孔金属材料或陶瓷材料所构成，所述布气膜组件的厚度为1.5～3mm，平均孔径为2～100μm，孔隙率为30％～80％。所述布气膜组件对使用强度要求比较高，因此其厚度较过滤膜组件厚，其布气效率要求高，因此孔隙率较过滤膜组件高，经上述条件构成的布气膜组件其抗形变、布气效率高且不易堵塞。

进一步地，所述过滤膜组件由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成，所述过滤膜组件的厚度为200～1500μm，平均孔径0.5～50μm，孔隙率为40％～70％。所述过滤膜组件对过滤精度要求高，因此其平均孔径较布气膜组件小。在上述条件下，所述过滤膜组件的过滤精度为最高。

采用上述乡镇生活污水处理系统的乡镇生活污水处理工艺其步骤包括：

a、将待处理的生活污水通入到化粪池中，待生活污水中的固化物分解沉淀之后，将化粪池中的水化物通入到曝气池中；

b、在控制器中预先设置通入压缩空气的进气量和进气周期，控制器控制鼓风机经由布气膜组件向曝气池中均匀地通入压缩空气，待曝气池中的固体悬浮物分解之后，将生活污水通入至错流过滤装置中；

c、从曝气池中出来的生活污水经错流过滤装置过滤之后排出悬浮物含量＜10mg/L的已过滤水，含有微生物的浓缩液经过错流过滤装置循环回流至曝气池中；

其中，所述布气膜组件由烧结无机多孔金属材料或陶瓷材料所构成，所述布气膜组件的厚度为1.5～3mm，平均孔径为2～100μm，孔隙率为30％～80％，所述过滤膜组件由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成，所述过滤膜组件的厚度为200～1500μm，平均孔径0.5～50μm，孔隙率为40％～70％。

步骤a中化粪池将生活污水中的固化物分解，对生活污水中的固化物和水化物进行初步分离，从而利于后续的生活污水处理；步骤b中在曝气池中压缩空气经由烧结无机多孔材料刚性膜构成的布气膜组件能够均匀地布气，使得大部分氧气快速溶解于生活污水中，生活污水中的有机物在曝气池中的溶解氧和好氧微生物的作用下较为彻底地分解；步骤c中的生活污水进入错流过滤装置，生活污水在错流过滤滤芯表面流动，过滤后得到可回收的已过滤水，该已过滤水的悬浮物含量＜10mg/L，达到国家生活污水排放一级A标准，不会对排放环境造成污染，生活污水中无法过滤的浓缩液中含有从曝气池中随着生活污水一同进入错流过滤装置的微生物，这些微生物被错流过滤滤芯截留在浓缩液中，通过错流过滤装置使其在其生长期内循环回流至曝气池中，从而维持了曝气池的分解效率。

通过上述乡镇污水处理系统以及采用该乡镇污水处理系统的污水处理工艺，最终能够得到水质较好的已过滤水，该过滤水水质能够达到国家污水排放的一级A标准，利于污水回收利用。以下通过附图和具体的实施方式对本发明作进一步地说明。

附图说明

图1为乡镇生活污水处理系统的示意图。

图2为曝气池的结构示意图。

100-化粪池，200-膜处理单元，210-曝气池，211-布气膜组件，2110-布气管，220-过滤装置，300-清水罐。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明乡镇生活污水处理系统包括化粪池100，所述化粪池100连有膜处理单元200，所述膜处理单元200包括与化粪池100相连的曝气池210以及与曝气池210相连的过滤装置220，上述污水处理系统通常在过滤装置220之后连有用于回收已过滤水的清水罐300，其中所述化粪池100出水口与曝气池210进水口相连通，曝气池210中设有布气膜组件211。如图2所示，该布气膜组件211由三个一端开口另一端封闭的布气管2110并联而成，这些布气管2110的开口端相互连通，所述布气膜组件211完全浸没于曝气池210中的待处理生活污水中，且其开口端与曝气池210的进气口相通，所述连有压缩空气源，由此压缩空气经过布气膜组件211均匀布气进入到曝气池210中，大大提高了氧气的转移率，使得曝气池210中的好氧微生物分解有机物的效率随之提高，压缩空气一般采用鼓风机鼓动进入曝气池210中，还可通过空气压缩机实现，但经发明人研究发现鼓风机的曝气效果较空气压缩机优良，所以此处一般选用鼓风机，所述鼓风机通过PLC控制，由此实现对压缩空气进气量和进气周期的实时控制，所述过滤装置220为错流过滤装置，所述过滤膜组件即为错流过滤装置中的错流式滤芯，所述错流式滤芯由烧结无机多孔材料柔性膜构成的筒式过滤滤芯，过滤膜组件能够拦截污水中的细菌以及粒径微小的杂质颗粒，最终输出悬浮物含量＜10mg/L的已过滤水，未过滤的浓缩液经过过滤滤芯回流至曝气池210中，该浓缩液中含有随污水从曝气池210中一起进入错流过滤装置的微生物，这些微生物在其生长期内回流至曝气池210中，由此保持了曝气池210的分解效率。

本实施例中布气膜组件211采用烧结无机多孔陶瓷材料；所述过滤膜组件采用本发明人申请号为2015101531163的烧结无机多孔材料柔性膜构成，此种材料由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成，所述过滤膜组件的厚度为200μm，平均孔径0.5μm，孔隙率为60％。

通过本发明乡镇生活污水处理系统，最终得到悬浮物含量为5mg/L的已过滤水，该已过滤水水质清澈，透明无杂质。

在乡镇中修建上述污水处理系统，汇集各户居民的生活污水至化粪池中，进入化粪池经过24h的沉淀，除去了污水中50％～60％的悬浮物，之后将化粪池预处理后的污水通入至曝气池中，通过COD快速检测仪检测出曝气池中的COD含量，由此确定曝气池中的压缩气体进气量，通过曝气池中的微生物生长周期确定压缩空气进气周期，此处生长周期一般确定为4～6h，将进气量与进气周期作为参数值预先设定在PLC中，PLC按照上述参数控制鼓风机操作，鼓风机将压缩空气经布气膜组件均匀地布气进入曝气池中，压缩空气中的氧有效地溶解在污水中，由此曝气池中微生物较为彻底地分解了污水中的有机物。从曝气池中处理完毕的污水进入到错流过滤装置中，此时的污水中含有部分无机固体悬浮物以及曝气池中的微生物，所述污水一部分经过过滤形成悬浮物含量为5mg/L的已过滤水，未过滤的部分以浓缩液的形式从浓缩液口回流至曝气池中，由此保持了曝气池中微生物含量，从而维持了曝气池的分解效率，最后已过滤的净水可直接排出，也可以通过清水罐回收利用。

实施例2

采用传统的乡镇污水处理系统，其主要包括化粪池、曝气池、沉淀池、过滤装置、消毒装置，与实施例1在化粪池处理条件与时间相同，曝气池微生物含量、压缩气体进气量和进气周期相同的情况下，最终处理所得的污水其悬浮物含量为40mg/L，过滤后的水质浑浊，有可见杂质，只能勉强达到国家污水排放的三级标准，直接排放必然会造成水体一定程度地污染，再者，其整体污水处理成本相交于实施例1来说要高出很多。

Claims (10)

1.乡镇生活污水处理系统，包括化粪池(100)，其特征在于：所述化粪池(100)连有膜处理单元(200)，所述膜处理单元(200)包括与化粪池(100)连通的曝气池(210)和与曝气池(210)连通的过滤装置(220)，所述曝气池(210)中设有由烧结无机多孔材料构成的布气膜组件(211)，所述布气膜组件(211)连有压缩空气源，所述过滤装置(220)中设有由烧结无机多孔材料构成的过滤膜组件。

2.如权利要求1所述的乡镇生活污水处理系统，其特征在于：所述过滤装置(220)输出悬浮物含量＜10mg/L的已过滤水。

3.如权利要求1所述的乡镇生活污水处理系统，其特征在于：所述布气膜组件(211)为上端开口下端封闭的腔体，所述布气膜组件(211)的开口端连有压缩空气源，进入曝气池(210)中的生活污水至少浸没布气膜组件(211)的封闭端。

4.如权利要求3所述的乡镇生活污水处理系统，其特征在于：所述布气膜组件(211)由若干个一端开口另一端封闭的布气管(2110)并联而成，所述布气管(2110)的开口端相连通。

5.如权利要求3所述的乡镇生活污水处理系统，其特征在于：所述布气膜组件(211)的开口端外接有鼓风机，所述鼓风机接有压缩空气源，所述鼓风机与控制器相连，所述压缩空气源的进气量和进气周期由控制器控制。

6.如权利要求1所述的乡镇生活污水处理系统，其特征在于：所述过滤装置(220)为错流过滤装置，所述过滤膜组件为错流过滤装置中的错流式滤芯。

7.如权利要求1所述的乡镇生活污水处理系统，其特征在于：所述布气膜组件(211)由烧结无机多孔金属材料或陶瓷材料所构成，所述布气膜组件(211)的厚度为1.5～3mm，平均孔径为2～100μm，孔隙率为30％～80％。

8.如权利要求1所述的乡镇生活污水处理系统，其特征在于：所述过滤膜组件由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成，所述过滤膜组件的厚度为200～1500μm，平均孔径0.5～50μm，孔隙率为40％～70％。

9.乡镇生活污水处理工艺，采用如权利要求1～6任意一项权利要求所述的乡镇生活污水处理系统，其步骤如下：

a、将待处理的生活污水通入到化粪池(100)中，待生活污水中的固化物分解沉淀之后，将化粪池(100)中的水化物通入到曝气池(210)中；

b、在控制器中预先设置通入压缩空气的进气量和进气周期，控制器控制鼓风机经由布气膜组件(211)向曝气池(210)中均匀地通入压缩空气，待曝气池(210)中的固体悬浮物分解之后，将生活污水通入至错流过滤装置中；

c、从曝气池(210)中出来的生活污水经错流过滤装置过滤之后排出悬浮物含量＜10mg/L的已过滤水，含有微生物的浓缩液经过错流过滤装置循环回流至曝气池中。

10.如权利要求9所述的乡镇生活污水处理工艺，其特征在于，所述布气膜组件(211)由烧结无机多孔金属材料或陶瓷材料所构成，所述布气膜组件(211)的厚度为1.5～3mm，平均孔径为2～100μm，孔隙率为30％～80％，所述过滤膜组件由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成，所述过滤膜组件的厚度为200～1500μm，平均孔径0.5～50μm，孔隙率为40％～70％。