CN106082557A - 一种低能耗高效率污水处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低能耗高效率污水处理设备，包括依次连接的化粪池(1)、厌氧池(2)、第一缺氧池(3)、第二缺氧池(4)、第一好氧池(5)和动态膜池(6)；所述动态膜池(6)内设有一组动态膜组件(7)；所述动态膜组件(7)包括基材(8)和形成在基材(8)上的动态膜(9)；所述基材(8)为大孔基材。该运行效果好成本低的动态膜组件结构简单、成本低廉、使用方便，依靠在大孔基材上快速形成的活性污泥滤饼层完成分离，脱氮效果好，可有效降COD、BOD，几乎无能耗，无需维护，使用寿命长，运行成本低。
Description
技术领域
本发明属于一种污水处理装置，特别涉及一种制作成本低、运行费用低、降COD效果好、去氮效果好的低能耗高效率污水处理设备。
背景技术
目前污水处理回用及一级A排放的常用工艺为活性污泥法--深度处理法的组合工艺或者为膜生物反应器(MBR)。活性污泥法--深度处理法的组合工艺，即在原有脱氮除磷活性污泥工艺基础上，增加混凝、转碟滤机、消毒等工艺，但该工艺流程长、设备多、占地面积大，对氨氮总氮等指标难以稳定达标。膜生物反应器(MBR)具有占地面积小、出水水质优、可强化生物处理等优点，在我国用地受限、经济发达地区市场前景较好，但MBR工艺仍不成熟，膜通量低、能耗高、使用寿命短，限制了进一步推广使用。
动态膜(Dynamicmem-brane)是新兴的一种污水处理膜，为通过在膜基材表面形成污泥层起到精密截留作用的一种新型膜组件，其中自生动态膜是在过滤过程中由污泥絮体(微生物及其代谢产物)为涂膜材料累积形成膜层。其形成时间及厚度及生物量等与运行条件密切相关，有文献报导污泥絮体累积速率约为0～50g/(m2h)，因而“膜层”形成相对较慢并且难以稳定，导致动态膜形成时间较长，通常在30分钟至几小时不等，由此初期水质难以满足要求(有效过滤作用只有在污泥层形成至一定厚度才能发挥作用)，只能采用大回流量至成膜，从而增加了前道池负荷；其次，动态膜在运行时因高污泥浓度易出现膜层增长过快，导致出水通量下降，有效运行周期相对较短，并且缺乏有效的控制措施；再就是，动态膜反洗效果差，出水通量恢复率低，导致正常产水量小，时间长后很容易产生不可逆污染，导致药洗频繁，增加了运行成本和操作复杂程度。此三大缺陷成为制约自生运行效果好成本低的动态膜组件有效利用主要障碍。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种制作成本低、运行费用低、降COD效果好、去氮效果好的低能耗高效率污水处理设备。
技术方案：本发明提供的一种低能耗高效率污水处理设备，包括依次连接的化粪池、厌氧池、第一缺氧池、第二缺氧池、第一好氧池和动态膜池；所述动态膜池内设有一组动态膜组件；所述动态膜组件包括基材和形成在基材上的动态膜；所述基材为大孔基材。
作为改进，所述基材为海绵、滤网、无纺布、多孔陶瓷、烧结金属网、金属纤维烧结毡、粉末烧结材料、烧结多孔塑料、烧结铝氧化物、棉织物、毛织物、丝织物、合成纤维织物、玻璃纤维织物、非织造纤维织物中的一种或几种的组合。
作为另一种改进，所述基材的纵截面为空心圆环，其外径为40-150毫米、内径为10-30毫米，高为0.1-3米；优选地，其外径为40-100毫米、内径为10-30毫米，高为0.3-1米；更优选地，其外径为40-60毫米、内径为10-30毫米，高为0.4-0.6米；最优选地，其外径为50毫米、内径为20毫米，高为0.5米。
作为另一种改进，所述动态膜自外而内依次包括过滤吸附层、厌氧反应层和反硝化反应层。
作为另一种改进，所述动态膜组件的形成和应用方法，包括以下步骤：
(1)动态膜的形成：将废水持续通过基材1-7天即在基材表面形成动态膜，具体为：污水由外至内向基材中渗透，同时在基材表面吸附一些较大颗粒的杂质和污泥，形成初生动态膜；运行一段时间后初生动态膜表面继续吸附杂质和污泥形成过滤吸附层，初生动态膜内部形成一层致密的污泥层并生长厌氧菌即为厌氧反应层，初生动态膜最内部生长反硝化细菌即为反硝化反应层，至此形成表面附着动态膜的基材即为动态膜组件；
(2)废水处理：污水流经过滤吸附层在过滤吸附层内过滤；再流经厌氧反应层在厌氧菌的作用下发生厌氧反应，将大分子的有机物分解；最后流经反硝化反应层在反硝化菌的作用下，利用厌氧反应层提供的碳源，对废水脱氮。
作为另一种改进，所述化粪池包括三级化粪池，所述三级化粪池包括依次连接的第一级化粪池、第二级化粪池、第三级化粪池。
作为另一种改进，还包括沉淀池；所述沉淀池设于第一好氧池和动态膜池之间，或者沉淀池的进水口与动态膜组件的出水口连接。
作为另一种改进，还包括第一沉淀池和第二沉淀池；所述第一沉淀池设于好氧池和动态膜池之间，第二沉淀池的进水口与动态膜组件的出水口连接。
作为另一种改进，还包括第二好氧池，所述第二好氧池设于第一好氧池和化粪池之间用于连接第一好氧池和化粪池。
作为另一种改进，所述第一缺氧池、第二缺氧池、第一好氧池、第二好氧池内分别设有曝气装置。
本发明还提供了一种高效污废水处理方法，利用上述的低能耗高效率污水处理设备，步骤如下：
(1)污水依次经过三级化粪池：第一级化粪池用于去除大颗粒污染物及部分悬浮物，第二级化粪池用于去除小颗粒污染物及部分悬浮物，第三级化粪池用于去除部分COD及氨氮；
(2)化粪池的出水进入厌氧池，在厌氧池中去除部分总氮和COD；
(3)厌氧池出水进入第一缺氧池，在第一缺氧池中去除部分总氮和COD；
(5)第一缺氧池出水进入第二缺氧池，在第二缺氧池中去除部分总氮和COD；
(6)第二缺氧池出水进入第一好氧池，在第一好氧池中去除大量COD及BOD；
(7)第一好氧池出水进入动态膜池，在动态膜池内发生以下反应：
(7.1)第一好氧池出水由外至内向动态膜中渗透，过滤吸附层吸附一些较大颗粒的杂质和污泥；
(7.2)再流经厌氧反应层在厌氧菌的作用下发生厌氧反应，将大分子的有机物分解；
(7.3)最后流经反硝化反应层在反硝化菌的作用下，利用厌氧反应层提供的碳源，对废水脱氮。
有益效果：本发明提供的低能耗高效率污水处理设备结构简单、成本低廉、使用方便，脱氮效果好，可有效降COD、BOD，几乎无能耗，无需维护，使用寿命长，运行成本低。
附图说明
图1为实施例1的低能耗高效率污水处理设备的结构示意图。
图2为实施例2的低能耗高效率污水处理设备的结构示意图。
图3为实施例3的低能耗高效率污水处理设备的结构示意图。
图4为实施例4的低能耗高效率污水处理设备的结构示意图。
图5为动态膜组件的结构示意图。
图6为三级化粪池的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明低能耗高效率污水处理设备作出进一步说明。
制备一批尺寸、材质不同的动态膜组件并运行，条件见表1，方法如下：
(1)动态膜的形成：将废水持续通过基材1-7天即在基材表面形成动态膜，具体为：污水由外至内向基材中渗透，同时在基材表面吸附一些较大颗粒的杂质和污泥，形成初生动态膜；运行一段时间后初生动态膜表面继续吸附杂质和污泥形成过滤吸附层，初生动态膜内部形成一层致密的污泥层并生长厌氧菌即为厌氧反应层，初生动态膜最内部生长反硝化细菌即为反硝化反应层，至此形成表面附着动态膜的基材即为动态膜组件；
(2)废水处理：污水流自然持续通过滤吸附层在过滤吸附层内过滤；再流经厌氧反应层在厌氧菌的作用下发生厌氧反应，将大分子的有机物分解；最后流经反硝化反应层在反硝化菌的作用下，利用厌氧反应层提供的碳源，对废水脱氮；
(3)工作过程中假如发现膜表面的污泥层太厚，影响水通量，此时需要反冲洗，通过曝气冲刷膜表面，反洗完成可以继续运行；由于本发明为大孔材料制得的动态膜，因此，其对污废水阻力非常小，可仅靠污废水自身重力完成，其流通量由系统自行调节；不仅节能环保、成本低；而且反冲洗周期非常长，几乎不需要反冲洗。
表1
实施例1
低能耗高效率污水处理设备，见图1，包括二好氧池10以及依次连接的化粪池1、厌氧池2、第一缺氧池3、第二缺氧池4、第一好氧池5和动态膜池6；动态膜池6内设有一组动态膜组件7；动态膜组件7，见图5，包括基材8和形成在基材8上的动态膜9；基材8为大孔基材。化粪池1，见图6，包括三级化粪池，三级化粪池包括依次连接的第一级化粪池11、第二级化粪池12、第三级化粪池13。第一缺氧池3、第二缺氧池4、第一好氧池5、第二好氧池10内分别设有曝气装置16。第二好氧池10设于第一好氧池5和化粪池1之间用于连接第一好氧池5和化粪池1。
实施例2
低能耗高效率污水处理设备，见图2，包括二好氧池10以及依次连接的化粪池1、厌氧池2、第一缺氧池3、第二缺氧池4、第一好氧池5、沉淀池14和动态膜池6；动态膜池6内设有一组动态膜组件7；动态膜组件7包括基材8和形成在基材8上的动态膜9；基材8为大孔基材。化粪池1包括三级化粪池，三级化粪池包括依次连接的第一级化粪池11、第二级化粪池12、第三级化粪池13。第一缺氧池3、第二缺氧池4、第一好氧池5、第二好氧池10内分别设有曝气装置16。第二好氧池10设于第一好氧池5和化粪池1之间用于连接第一好氧池5和化粪池1。
实施例3
低能耗高效率污水处理设备，见图3，包括二好氧池10以及依次连接的化粪池1、厌氧池2、第一缺氧池3、第二缺氧池4、第一好氧池5、动态膜池6和沉淀池14；动态膜池6内设有一组动态膜组件7；动态膜组件7包括基材8和形成在基材8上的动态膜9；基材8为大孔基材。化粪池1包括三级化粪池，三级化粪池包括依次连接的第一级化粪池11、第二级化粪池12、第三级化粪池13。第一缺氧池3、第二缺氧池4、第一好氧池5、第二好氧池10内分别设有曝气装置16。第二好氧池10设于第一好氧池5和化粪池1之间用于连接第一好氧池5和化粪池1。
实施例4
低能耗高效率污水处理设备，见图4，包括二好氧池10以及依次连接的化粪池1、厌氧池2、第一缺氧池3、第二缺氧池4、第一好氧池5、第一沉淀池14、动态膜池6和第二沉淀池15；动态膜池6内设有一组动态膜组件7；动态膜组件7包括基材8和形成在基材8上的动态膜9；基材8为大孔基材。化粪池1包括三级化粪池，三级化粪池包括依次连接的第一级化粪池11、第二级化粪池12、第三级化粪池13。第一缺氧池3、第二缺氧池4、第一好氧池5、第二好氧池10内分别设有曝气装置16。第二好氧池10设于第一好氧池5和化粪池1之间用于连接第一好氧池5和化粪池1。
利用制得的动态膜组件在上述设备中运行，处理污废水，步骤如下：
(1)污水依次经过三级化粪池1：第一级化粪池11用于去除大颗粒污染物及部分悬浮物，第二级化粪池12用于去除小颗粒污染物及部分悬浮物，第三级化粪池13用于去除部分COD及氨氮；
(2)化粪池1的出水进入厌氧池2，在厌氧池2中去除部分总氮和COD；
(3)厌氧池2出水进入第一缺氧池3，在第一缺氧池3中去除部分总氮和COD；
(5)第一缺氧池3出水进入第二缺氧池4，在第二缺氧池4中去除部分总氮和COD；
(6)第二缺氧池4出水进入第一好氧池5，在第一好氧池5中去除大量COD及BOD；
(7)第一好氧池5出水进入动态膜池6，在动态膜池6内发生以下反应：
(7.1)第一好氧池5出水由外至内向动态膜中渗透，过滤吸附层吸附一些较大颗粒的杂质和污泥；
(7.2)再流经厌氧反应层在厌氧菌的作用下发生厌氧反应，将大分子的有机物分解；
(7.3)最后流经反硝化反应层在反硝化菌的作用下，利用厌氧反应层提供的碳源，对废水脱氮；
(7.4)工作过程中假如发现膜表面的污泥层太厚，影响水通量，此时需要反冲洗，通过曝气冲刷膜表面，反洗完成可以继续运行。
(8)沉淀池内发生沉淀反应；同时，添加除磷剂除去大部分磷。
利用上述设备对江苏宜兴王某家污水进行处理，结果见表2。
表2
其中，对比例为采用常规聚氨酯材料制得的动态膜。
由表2可知，本发明的设备可有效去除污水中的氨氮等有机物。
Claims (10)
1.一种低能耗高效率污水处理设备，其特征在于：包括依次连接的化粪池(1)、厌氧池(2)、第一缺氧池(3)、第二缺氧池(4)、第一好氧池(5)和动态膜池(6)；所述动态膜池(6)内设有一组动态膜组件(7)；所述动态膜组件(7)包括基材(8)和形成在基材(8)上的动态膜(9)；所述基材(8)为大孔基材。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗高效率污水处理设备，其特征在于：所述基材(8)为海绵、滤网、无纺布、多孔陶瓷、烧结金属网、金属纤维烧结毡、粉末烧结材料、烧结多孔塑料、烧结铝氧化物、棉织物、毛织物、丝织物、合成纤维织物、玻璃纤维织物、非织造纤维织物中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种低能耗高效率污水处理设备，其特征在于：所述基材(7)的纵截面为空心圆环，其外径为40-150毫米、内径为10-30毫米，高为0.1-3米；优选地，其外径为40-100毫米、内径为10-30毫米，高为0.3-1米；更优选地，其外径为40-60毫米、内径为10-30毫米，高为0.4-0.6米；最优选地，其外径为50毫米、内径为20毫米，高为0.5米。
4.根据权利要求1所述的一种低能耗高效率污水处理设备，其特征在于：所述动态膜(9)自外而内依次包括过滤吸附层(91)、厌氧反应层(92)和反硝化反应层(93)。
5.根据权利要求1所述的一种低能耗高效率污水处理设备，其特征在于：所述动态膜组件(7)的形成和应用方法，包括以下步骤：
(1)动态膜的形成：将废水持续通过基材1-7天即在基材表面形成动态膜，具体为：污水由外至内向基材中渗透，同时在基材表面吸附一些较大颗粒的杂质和污泥，形成初生动态膜；运行一段时间后初生动态膜表面继续吸附杂质和污泥形成过滤吸附层，初生动态膜内部形成一层致密的污泥层并生长厌氧菌即为厌氧反应层，初生动态膜最内部生长反硝化细菌即为反硝化反应层，至此形成表面附着动态膜的基材即为动态膜组件；
(2)废水处理：污水流经过滤吸附层在过滤吸附层内过滤；再流经厌氧反应层在厌氧菌的作用下发生厌氧反应，将大分子的有机物分解；最后流经反硝化反应层在反硝化菌的作用下，利用厌氧反应层提供的碳源，对废水脱氮。
6.根据权利要求1所述的一种低能耗高效率污水处理设备，其特征在于：所述化粪池(1)包括三级化粪池，所述三级化粪池包括依次连接的第一级化粪池(11)、第二级化粪池(12)、第三级化粪池(13)。
7.根据权利要求1所述的一种低能耗高效率污水处理设备，其特征在于：还包括沉淀池(14)；所述沉淀池(14)设于第一好氧池(5)和动态膜池(6)之间，或者沉淀池(14)的进水口与动态膜组件(7)的出水口连接。
8.根据权利要求1所述的一种低能耗高效率污水处理设备，其特征在于：还包括第一沉淀池(14)和第二沉淀池(15)；所述第一沉淀池(14)设于好氧池(3)和动态膜池(4)之间，第二沉淀池(15)的进水口与动态膜组件(7)的出水口连接。
9.根据权利要求1所述的一种低能耗高效率污水处理设备，其特征在于：还包括第二好氧池(10)，所述第二好氧池(10)设于第一好氧池(5)和化粪池(1)之间用于连接第一好氧池(5)和化粪池(1)。
10.一种高效污废水处理方法，其特征在于：利用权利要求1至6任一项所述的低能耗高效率污水处理设备，步骤如下：
(1)污水依次经过三级化粪池(1)：第一级化粪池(11)用于去除大颗粒污染物及部分悬浮物，第二级化粪池(12)用于去除小颗粒污染物及部分悬浮物，第三级化粪池(13)用于去除部分COD及氨氮；
(2)化粪池(1)的出水进入厌氧池(2)，在厌氧池(2)中去除部分总氮和COD；
(3)厌氧池(2)出水进入第一缺氧池(3)，在第一缺氧池(3)中去除部分总氮和COD；
(5)第一缺氧池(3)出水进入第二缺氧池(4)，在第二缺氧池(4)中去除部分总氮和COD；
(6)第二缺氧池(4)出水进入第一好氧池(5)，在第一好氧池(5)中去除大量COD及BOD；
(7)第一好氧池(5)出水进入动态膜池(6)，在动态膜池(6)内发生以下反应：
(7.1)第一好氧池(5)出水由外至内向动态膜中渗透，过滤吸附层吸附一些较大颗粒的杂质和污泥；
(7.2)再流经厌氧反应层在厌氧菌的作用下发生厌氧反应，将大分子的有机物分解；
(7.3)最后流经反硝化反应层在反硝化菌的作用下，利用厌氧反应层提供的碳源，对废水脱氮。
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