CN107445399A - 一种生活污水处理的模块化拼装设备及污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生活污水处理的模块化拼装设备及污水处理方法，模块化拼装设备包括依次排列的缺氧池、接触氧化池和沉淀池；将废水经管网收集进入调节池，按照日处理水量的30％为调节池的有效容积，然后再将废水经过水泵提升或利用高度差自流进入缺氧池或与接触氧化池末端出水回流混合，将接触氧化池排出的水通过第三导管及回流泵回流到缺氧池的污水进水管内。在所述缺氧池与接触氧化池内分别填充有生物填料，且设置有曝气管。经过充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜充分接触后，污水在生物膜上微生物的新陈代谢作用下，污水中的有机污染物得到去除，污水得到净化。

Description

一种生活污水处理的模块化拼装设备及污水处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种生活污水处理的模块化拼装设备及污水处理方法，特别适用于农村生活污水的处理。

背景技术

长期以来，农村地区及居民小区生活污水一般采用生物法、活性污泥法或人工湿地技术进行处理。在生物法中，生活污水与生物膜或活性污泥中的厌氧和好氧微生物接触，通过微生物的生长繁殖和新代谢将污水中的有机物去除；但是好氧微生物的生长繁殖需要用风机鼓风，为其提供长期的、大量的氧气，而风机运行需要消耗大量电能，运行时的噪音较大，容易对环境造成二次污染。在活性污泥法中，由于活性污泥在夏季高温时容易腐败上浮，在冬季低温时微生物生长缓慢，存在着去除有机物效率低的缺点。在人工湿地技术中，主要采用植物吸收污水中的有机物，从而使水体净化，但由于人工湿地占地面积大，污水容易渗入地下，对地下水容易造成二次污染，且运行时还有臭味气体排出。

为了解决上述技术问题，现有技术中提出了如下技术：

如中国专利号“200920046970.X”公开了一种生活污水处理装置，其公开日为2010年05月12日，其技术方案为所述污水处理装置由多功能预处理水池和生物处理系统组成。预处理水池兼有污泥收集，厌氧硝化有机物功能，其出水通过管道流到生物处理系统进水管中，污水通过进水管出水孔洞渗透进入粗砂层，泥土层，有机物、氨氮和磷停留在泥土层，通过植物根系吸收去除，污水再经过细砂层粗砂层过滤，净化后的水通过出水管流出。但该专利在实际使用过程中，仍然存在着如下缺陷：在重力的作用下，污水从生物处理系统进水管进 入生物处理系统中后，其流动路径为：沿出水管渗透至防渗层，然后再从防渗层流动至出水管，这就使得污水不经过生物处理系统中上部的泥土层，就直接经出水管排出，导致生物处理系统的利用率低，对污水的过滤效果差。

专利号：200510017688.5，公开了一种城市生活污水活性生物处理环保装置。该装置采用生物处理和活性有机物处理相结合的方式,在装置中配套增设了具备两个容纳活性有机物并进行养殖化的处理槽，槽内分别设置有用于置放有活性有机物的集污养殖筐及养殖砖和养殖板，并在对应于处理槽的地面上设置有带空间的封槽箱盖。

申请号：200710200590.2，公开了一种生活污水的处理方法及其污水处理装置，是先将生活污水通过下水管道汇集到储污水槽，再将存储到一定水位的生活污水排放到过滤混合反应器进行混合和过滤处理，过滤后的生活污水排放到生物反应器对生活污水中进行水解和降解处理，水解和降解后的生活污水流入沉淀池内澄清和过滤，澄清和过滤后的生活污水再经过紫外线消毒池消毒后就可排放到排水管道、湖泊或者河流。

上述专利处理污水的过程中，降解都不充分，滤料设计安装不合理，处理后水质也达不到排放标准。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、使用便捷、污水处理效果好、设备便于维护、成本低廉适用于农村生活污水处理的模块化拼装设备。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种生活污水处理的模块化拼装设备，所述设备包括依次排列的缺氧池、接触氧化池和沉淀池，缺氧池的一侧设有污水进水管，缺氧池的另一侧设有一次排水管，接触氧化池的一侧设有第二进水管，接触氧化池的另一侧设有二次排水管，沉淀池的一侧设有三次进水管，沉淀池的另一侧设有达标 水排水管，在一次排水管与第二进水管之间、二次排水管与三次进水管分别连接有第一导管和第二导管，在第二导管与污水进水管之间连接有第三导管；在所述缺氧池与接触氧化池内分别填充有生物填料，且设置有曝气管。

为了提高生物填料对污水的处理效果及处理的效率，优选的技术方案是，在所述填料的表面附着有生物膜。

为了便于污水与生物填料之间的充分接触，而且也为了避免生物填料的流逝，进一步优选的技术方案是，所述缺氧池与接触氧化池内的生物填料通过悬挂架悬挂在缺氧池与接触氧化池内。

为了便于对缺氧池和接触氧化池内的污水与生物填料，提供氧化反应所需要的氧气，同时也为了提高曝气管的有效利用率，进一步优选的技术方案还有，所述缺氧池与接触氧化池内的曝气管包括相互连接的竖向主曝气管和横向呈网状结构分布的支线曝气管，在所述支线曝气管上设有曝气孔或曝气喷头。

为了便于对缺氧池、接触氧化池和沉淀池内污水处理情况的观察，以及便于对其内部进行维修处理，进一步优选的技术方案还有，在所述缺氧池、接触氧化池和沉淀池的上面分别设有检修、观察口。

为了便于污水与生物填料之间的充分接触，而且也为了避免生物填料的流逝，进一步优选的技术方案还有，所述悬挂架包括平面网架和悬挂在平面网架下的吊线。

为了便于生物填料的均匀分布，同时也为了加强池体的强度，进一步优选的技术方案还有，所述平面网架包括与缺氧池和接触氧化池的内碧连接的横向钢筋和纵向钢管，在所述缺氧池、接触氧化池和沉淀池的侧壁及上面分别设有加强筋。

为了提高沉淀池内的表面负荷，加速泥水分离，以及便于污泥的清楚，进一步优选的技术方案还有，在所述沉淀池内的中部设有用于泥水分离的斜管填料，在所述沉淀池内的底部设有污泥排泄管。

本发明的另一个目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种方法简单、污水处理效率高、污水处理效果好、省时省力、成本低廉适用于农村生活污水处理方法。

为实现上述目的，本发明的另一项技术方案是设计一种采用上述生活污水处理的模块化拼装设备进行污水处理的方法，所述适用于农村生活污水处理的方法包括以下步骤；

第一步，将废水经管网收集进入调节池，按照日处理水量的20％～50％为调节池的有效容积；

第二步，然后再将废水经过水泵提升或利用高度差自流进入缺氧池或与接触氧化池末端出水回流混合；

第三步，将接触氧化池排出的水通过第三导管及回流泵回流到缺氧池的污水进水管内；

第四步，接触氧化池排出的水经过100％～300％的回流后再流入到沉淀池内进行沉淀处理，经接触氧化处理后的污水在沉淀池内进行泥水分离，泥水分离后达标的由达标水排水管排出，污泥由沉淀池的底部排出。

其中优选的技术方案是，所述第一步中污水在缺氧池内停留时间时间为0.5～3小时，且通过曝气管向缺氧池内添加少量曝气；所述第二步、第三步中污水在接触氧化池内停留时间为4～16小时，且通过曝气喷头向缺氧池内添加曝气，在接触氧化池内汽水比为15:1；所述第四步中经接触氧化处理后的污水在沉淀池内沉淀时间为1.5～4小时。

本发明生活污水处理的模块化拼装设备及污水处理方法的原理是，采用生物接触氧化法处理技术的实质是在池内填充生物填料，经过充氧(曝气)的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜充分接触后，污水在生物膜上微生物的新陈代谢作用下，污水中的有机污染物得到去除，污水得到净化。

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的 生物处理技术，也可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法。

本发明的优点和有益效果在于：所述适用于农村生活污水处理的模块化拼装设备具有结构简单、使用便捷、污水处理效果好、设备便于维护、成本低廉等特点。所述适用于农村生活污水处理方法具有方法简单、污水处理效率高、污水处理效果好、省时省力、成本低廉等特点。

通过上述模块化拼装设备采用适用于农村生活污水处理方法处理后的污水可达到下表所列出的技术指标：

(1)进水

待处理生活污水水质情况，进水参数如下表：

(2)出水

经处理后的污水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，出水参数如下表：

注：括号外数值水温＞12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

表中：CODCr的含义：COD为化学需氧量，是指水体中易被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量。通常作为衡量水体中有机物相对含量的标准，折算成氧的量(mg/L)。测定COD所用的氧化剂有重铬酸钾和高锰酸钾等。我国1989年颁布的环境水质标准中，规定用重铬酸钾，因此在COD下端注上Cr(铬)。CODCr越大，水质越差；污染有机物被活性炭吸附越多，CODCr越小。如果水体中还存在其他还原性物质，那么测定的CODCr不只是反映水中有机物的污染量，而是表示水中还原物质污染的总量。

表中：BOD5是一种用微生物代谢作用所消耗的溶解氧量来间接 表示水体被有机物污染程度的一个重要指标。

表中：NH3-N是水(废水)中氨氮含量指标,有标准控制值。工业污水、生活污水中都含有NH3-N。环评中NH3-N，一般分为现有环境水(废水)中中氨氮含量指标和项目投产后排放废水中中氨氮含量指标。如果环评项目投产后排放废水中氨氮含量指标高，就涉及到上污水处理设施，增加投资。

表中：TN总氮(包括有机氮、无机氮和硝酸盐氮)；TP：总磷(溶解性的和悬浮性的)。

表中：SS就是悬浮固体，SS是英语(Suspended Solid或者Suspended Substance)的缩写,即水质中的悬浮物.水质中悬浮物指水样通过孔径为0.45μm的滤膜截留在滤膜上并于103-105℃烘干至恒重的固体物质，是衡量水体水质污染程度的重要指标之一，一般污水厂指标是30。

上述处理后的污水排水指标均符合：

(1)《城镇污水处理厂排放标准》(GB18918-2002)；

(2)《室外排水设计规范》(GB50014-2006)；

(3)《生物接触氧化法污水处理工程技术规范》(HJ 2009-2011)；

(4)《厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范》(HJ576-2010)。

附图说明

图1是本发明适用于农村生活污水处理的模块化拼装设备的整体结构示意图；

图2是图1中缺氧池的俯视结构示意图；

图3是图2的1-1剖视结构示意图；

图4是图3的2-2剖视结构示意图；

图5是图2的左视结构示意图；

图6是图2的右视结构示意图；

图7是图2中缺氧池内生物填料的主剖视结构示意图；

图8是图2中缺氧池内生物填料的俯剖视结构示意图；

图9是图1中接触氧化池的俯视结构示意图；

图10是图9的1-1剖视结构示意图；

图11是图10的2-2剖视结构示意图；

图12是图9的左视结构示意图；

图13是图9的右视结构示意图；

图14是图9中接触氧化池内生物填料的主剖视结构示意图；

图15是图9中接触氧化池内生物填料的俯剖视结构示意图；

图16是图1中沉淀池的俯视结构示意图；

图17是图16的1-1剖视结构示意图；

图18是图16的左视结构示意图；

图19是图16的右视结构示意图；

图20是图17的2-2剖视结构示意图；

图21是图17的3-3剖视结构示意图；

图22是图7中支线曝气管的截面图。

图中：1、缺氧池；2、接触氧化池；3、沉淀池；4、污水进水管；5、一次排水管；6、第二进水管；7、二次排水管；8、三次进水管；9、达标水排水管；10、第一导管；11、第二导管；12、第三导管；13、生物填料；14、悬挂架；14.1、平面网架；14.2、吊线；14.11、横向钢筋；14.12、纵向钢管；15、主曝气管；16、支线曝气管；17、曝气孔；18、曝气喷头；19、检修；20、观察口；21、加强筋；22、斜管填料；23、污泥排泄管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1～22所示，本发明是一种生活污水处理的模块化拼装设备，所述设备包括依次排列的缺氧池1、接触氧化池2和沉淀池3，缺氧池1的一侧设有污水进水管4，缺氧池1的另一侧设有一次排水管5，接触氧化池2的一侧设有第二进水管6，接触氧化池2的另一侧设有二次排水管7，沉淀池3的一侧设有三次进水管8，沉淀池3的另一侧设有达标水排水管9，在一次排水管5与第二进水管6之间、二次排水管7与三次进水管8分别连接有第一导管10和第二导管11，在第二导管11与污水进水管4之间连接有第三导管12；在所述缺氧池1与接触氧化池内2分别填充有生物填料13，且设置有曝气管。

为了提高生物填料13对污水的处理效果及处理的效率，本发明优选的实施方案是，在所述填料的表面附着有生物膜。

为了便于污水与生物填料13之间的充分接触，而且也为了避免生物填料13的流逝，本发明进一步优选的实施方案是，所述缺氧池1与接触氧化池2内的生物填料13通过悬挂架14悬挂在缺氧池1与接触氧化池2内。

为了便于对缺氧池1和接触氧化池内2的污水与生物填料13，提供氧化反应所需要的氧气，同时也为了提高曝气管的有效利用率，本发明进一步优选的实施方案还有，所述缺氧池1与接触氧化池2内的曝气管包括相互连接的竖向主曝气管15和横向呈网状结构分布的支线曝气管16，在所述支线曝气管16上设有曝气孔17或曝气喷头18。

为了便于对缺氧池1、接触氧化池2和沉淀池3内污水处理情况的观察，以及便于对其内部进行维修处理，本发明进一步优选的实施方案还有，在所述缺氧池1、接触氧化池2和沉淀池1的上面分别设有检修19、观察口20。

为了便于污水与生物填料13之间的充分接触，而且也为了避免生物填料13的流逝，本发明进一步优选的实施方案还有，所述悬挂架14包括平面网架14.1和悬挂在平面网架下的吊线14.2。

为了便于生物填料13的均匀分布，同时也为了加强池体的强度，本发明进一步优选的实施方案还有，所述平面网架14.1包括与缺氧池1和接触氧化池2的内碧连接的横向钢筋14.11和纵向钢管14.12，在所述缺氧池1、接触氧化池2和沉淀池3的侧壁及上面分别设有加强筋21。

为了提高沉淀池3内的表面负荷，加速泥水分离，以及便于污泥的清楚，本发明进一步优选的实施方案还有，在所述沉淀池3内的中部设有用于泥水分离的斜管填料22，在所述沉淀池3内的底部设有污泥排泄管23。

本发明的另一项实施方案是设计一种采用上述生活污水处理的模块化拼装设备进行污水处理的方法，所述适用于农村生活污水处理的方法包括以下步骤；

第一步，将废水经管网收集进入调节池(图中未视)，按照日处理水量的20％～50％为调节池的有效容积，较佳的是按照日处理水量的30％为调节池的有效容积；

第二步，然后再将废水经过水泵提升或利用高度差自流进入缺氧池1或与接触氧化池2末端出水回流混合；

第三步，将接触氧化池2排出的水通过第三导管12及回流泵回流到缺氧池1的污水进水管4内；

第四步，接触氧化池2排出的水经过100％～300％的回流后再流入到沉淀池3内进行沉淀处理，经接触氧化处理后的污水在沉淀池3内进行泥水分离，泥水分离后达标的由达标水排水管9排出，污泥由沉淀池3的底部排出，较佳的是接触氧化池排出的水经过200％的回流后再流入到沉淀池内进行沉淀处理。

本发明优选的实施方案是，所述第一步中污水在缺氧池内停留时间时间为0.5～3小时，且通过曝气管向缺氧池内添加少量曝气；所述第二步、第三步中污水在接触氧化池内停留时间为4～16小时，且通过曝气喷头向缺氧池内添加曝气，在接触氧化池内汽水比为15:1；所述 第四步中经接触氧化处理后的污水在沉淀池内沉淀时间为1.5～4小时。

本发明生活污水处理的模块化拼装设备及污水处理方法的原理是，采用生物接触氧化法处理技术的实质是在池内填充生物填料，经过充氧(曝气)的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜充分接触后，污水在生物膜上微生物的新陈代谢作用下，污水中的有机污染物得到去除，污水得到净化。

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术，也可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法。

实施例

采用上述生活污水处理的模块化拼装设备进行污水处理的方法，首先废水经管网收集进入调节池，进行水量、水质的均匀；一般建议按照日处理水量的30％为调节池的有效容积；

然后废水经过水泵提升或自流进入缺氧池与沉淀池或接触氧化池末端出水回流混合，利用废水中的有机碳源(CODCr)与回流(建议回流比100％～300％)混合液中硝态氮(NO3-N、NO2-N)完成反硝化形成氮气(N2)，实现总氮(TN)与部分有机物(CODCr)的去除，一般缺氧池建议停留时间在0.5～3h左右；

注：回流比的确定(与总氮去除有关)

按照设计进水总氮为40mg/L，出水总氮为20mg/L，去除率要达到50％。

根据下表：

回流比	100％	200％	300％	400％
					缺氧池中回流液占比	1/2	2/3	3/4	4/5
TN理论去除率	50％	67％	75％	80％

总氮的去除与诸多因素有关，一般建议回流比稍微放大，可选200％

或300％，保障去除率。

缺氧池出水进入接触氧化池，在好氧曝气作用下(一般建议气水比≤15:1)，完成氨氮(NH3-N)的硝化(NO3-N、NO2-N)，有机物(CODCr)的去除，一般接触氧化池建议停留时间在4～16h左右；

注：总生化段(缺氧+好氧)容积确定：

按照容积负荷≤0.8kgCODCr/(m3·d)设计，参照设计进出水CODCr要求(进水400mg/L，出水60mg/L)。

水力停留时间(HRT)＝(CODCr进—CODCr出)/1000/容积负荷

＝(400-60)/1000/0.8

＝0.425d＝10.2h

根据以上计算，故而在接触氧化法中，生化段HRT在10h左右。

另：其中缺氧与好氧停留时间的占比一般为1:2～1:3。

接触氧化池出水进入沉淀池，沉淀池中设置斜管填料，进行泥水分离。设计中采用表面负荷用以确定沉淀池平面大小。规范要求一般生物膜法后表面负荷为1.0～2.0m3/(m2·h)，根据实践经验建议表面负荷＜1.0m3/(m2·h)。同时建议沉淀池总容积沉淀时间为1.5～4.0h附表：接触氧化法除碳与脱氮处理时主要工艺设计参数(水温10℃)

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生活污水处理的模块化拼装设备，其特征在于，所述设备包括依次排列的缺氧池、接触氧化池和沉淀池，缺氧池的一侧设有污水进水管，缺氧池的另一侧设有一次排水管，接触氧化池的一侧设有第二进水管，接触氧化池的另一侧设有二次排水管，沉淀池的一侧设有三次进水管，沉淀池的另一侧设有达标水排水管，在一次排水管与第二进水管之间、二次排水管与三次进水管分别连接有第一导管和第二导管，在第二导管与污水进水管之间连接有第三导管；在所述缺氧池与接触氧化池内分别填充有生物填料，且设置有曝气管。

2.如权利要求1所述的生活污水处理的模块化拼装设备，其特征在于，在所述填料的表面附着有生物膜。

3.如权利要求2所述的生活污水处理的模块化拼装设备，其特征在于，所述缺氧池与接触氧化池内的生物填料通过悬挂架悬挂在缺氧池与接触氧化池内。

4.如权利要求3所述的生活污水处理的模块化拼装设备，其特征在于，所述缺氧池与接触氧化池内的曝气管包括相互连接的竖向主曝气管和横向呈网状结构分布的支线曝气管，在所述支线曝气管上设有曝气孔或曝气喷头。

5.如权利要求4所述的生活污水处理的模块化拼装设备，其特征在于，在所述缺氧池、接触氧化池和沉淀池的上面分别设有检修、观察口。

6.如权利要求3所述的生活污水处理的模块化拼装设备，其特征在于，所述悬挂架包括平面网架和悬挂在平面网架下的吊线。

7.如权利要求6所述的生活污水处理的模块化拼装设备，其特征在于，所述平面网架包括与缺氧池和接触氧化池的内碧连接的横向钢筋和纵向钢管，在所述缺氧池、接触氧化池和沉淀池的侧壁及上面分别设有加强筋。

8.如权利要求7所述的生活污水处理的模块化拼装设备，其特征在于，在所述沉淀池内的中部设有用于泥水分离的斜管填料，在所述沉淀池内的底部设有污泥排泄管。

9.一种采用权利要求1至8中任意一项所述的生活污水处理的模块化拼装设备的污水处理方法，其特征在于，所述适用于农村生活污水处理方法包括以下步骤；

第一步，将废水经管网收集进入调节池，按照日处理水量的20％～50％为调节池的有效容积；

第二步，然后再将废水经过水泵提升或利用高度差自流进入缺氧池或与接触氧化池末端出水回流混合；

第三步，将接触氧化池排出的水通过第三导管及回流泵回流到缺氧池的污水进水管内；

第四步，接触氧化池排出的水经过100％～300％的回流后再流入到沉淀池内进行沉淀处理，经接触氧化处理后的污水在沉淀池内进行泥水分离，泥水分离后达标的由达标水排水管排出，污泥由沉淀池的底部排出。

10.如权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于，所述第一步中污水在缺氧池内停留时间时间为0.5～3小时，且通过曝气管向缺氧池内添加少量曝气；所述第二步、第三步中污水在接触氧化池内停留时间为4～16小时，且通过曝气喷头向缺氧池内添加曝气，在接触氧化池内汽水比为15:1；所述第四步中经接触氧化处理后的污水在沉淀池内沉淀时间为1.5～4小时。