CN107739132A - 一种生活污水自循环式一体化处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生活污水自循环式一体化处理装置，包括预处理单元、好氧生物单元、生化过滤单元、消毒单元；预处理单元包括格栅、初沉池及调节池，好氧生物单元包括二沉池及旋转生物处理单元，生化过滤单元包括滤池及生化滤料，生化滤料设置于滤池内部，生化滤料上还设置有进一步降解有机物的微生物，消毒单元为消毒池。本发明中的一体化处理装置是一种以旋转生物处理单元—生物盘片为核心的高效污水处理装置，主要有占地面积小、运营成本低、设备运行可靠、可实现分散化污水处理等优点。

Description

一种生活污水自循环式一体化处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种生活污水自循环式一体化处理装置。

背景技术

目前与本发明最相近的一体化处理装置技术主要有接触氧化一体化设备技术、MBBR一体化设备(移动床生物膜反应器)、MBR膜生物反应器，他们的原理分别是水处理工艺技术中的接触氧化法、MBBR(移动床生物膜反应器)、MBR(膜生物反应器)。下面对上述三种反应器原理做依次介绍：

1、接触氧化一体化设备原理

接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的新的废水生化处理法。这种方法的主要设备是生物接触氧化滤池。在不透气的曝气池中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料，填料被水浸没，用鼓风机在填料底部曝气充氧，这种方式称为鼓风曝气；空气能自下而上，夹带待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后，废水则在滤料间格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动，不断更新，从而提高了净化效果。

而接触氧化一体化设备的缺点在于：

(1)生物膜只能自行脱落，剩余污泥不易排走，滞留在滤料之间易引起水质恶化，影响处理效果；

(2)当采用蜂窝填料时，如果负荷过高，则生物膜较厚，易堵塞填料，给运营维护增加难度；

(3)大量产生后生动物(如轮虫类)；

(4)组合状的接触填料有时会影响曝气与搅拌；

(5)曝气能耗较大，运营成本高。

2、MBBR(移动床生物膜反应器)

该方法通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。

而移动床生物膜反应器的缺点在于：

(1)反应器中的填料依靠曝气和水流的提升作用处于流化状态，在实际操作中，经常出现由于整个池内进气分布不均匀而导致局部填料堆积，增加了操作维护难度；

(2)曝气能耗较大。

3、MBR(膜生物反应器)

膜-生物反应器(Membrane Bio-Reactor,MBR)为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用膜分离设备截留水中的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至8000～10,000mg/L，甚至更高；污泥龄(SRT)可延长至30天以上。

而膜生物反应器的缺点在于：

(1)容易形成膜污染，混合液中的悬浮污染物、溶解性有机物、微生物在膜表面的沉积以及活性污泥中的纤维、杂物等折叠缠绕都会不同程度上降低膜的通透性，增加运营维护的难度；

(2)成本较高，膜的制作成本高，导致MBR工艺的投资较高；

(3)运行费用高，能耗、膜的清洗及更换都是导致MBR运行费用较高的因素。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生活污水自循环式一体化处理装置，以解决现有技术中存在的处理效果低，维护难度大，运营成本高及后续消毒不彻底等技术问题。

本发明实施例提供的一体化处理装置，包括：预处理单元、好氧生物单元、生化过滤单元、消毒单元；

预处理单元包括格栅、初沉池及调节池，好氧生物单元包括二沉池及旋转生物处理单元，生化过滤单元包括滤池及生化滤料，生化滤料设置于滤池内部，生化滤料上还设置有进一步降解有机物的微生物，消毒单元为消毒池；

预处理单元与好氧生物单元通过调节池出水管连接，格栅、初沉池及调节池集中布置，通过内部设置的隔板进行分隔；

旋转生物处理单元与二沉池通过二沉池进水管连接，旋转生物处理单元的侧壁上设置有第一溢流口，第一溢流口相对的生物处理单元的侧壁上设置有第一进水口；

二沉池的侧壁上设置有第二溢流口，第二溢流口相对的二沉池的侧壁上设置有回流口；

二沉池与生化过滤单元通过滤池进水管连接，滤池进水管的一端与第二溢流口连接，另一端与滤池连接；

生化过滤单元与消毒单元通过消毒池进水管连接。

本发明中的一体化处理装置是一种以旋转生物处理单元——生物盘片为核心的高效废水处理装置。污水通过管网收集后进入一体化设备的预处理单元，用于去除污水中的杂物，使污水中的颗粒物沉积分离，并且起到调节水质的作用，保证水质氮指标达标。好氧生物单元的作用主要是对污水中含碳及含氮有机物进行降解及硝化处理。生物过滤单元进一步去除污水中的SS，同时生化滤料上的微生物近一步降解有机物，使出水稳定达标。消毒单元将污水细菌学指标降低到标准线以下。

优选地，还包括将调节池内的污水输送至旋转生物处理单元的调节池出水泵，调节池出水泵设置于调节池内底部，则调节池出水管的一端连接调节池出水泵，另一端与第一进水口连接。

调节池起到调节水质水量的作用，使得进入生物处理单元的水质更加稳定，有利于生化出水的稳定达标。调节池出水泵是将调节池的污水经过提压输送进入后续的好氧生物单元。

优选地，二沉池的内部中心还设有缓冲器，缓冲器包括竖管与喇叭口，二沉池进水管的一端与第一溢流口连接，另一端连接至竖管的上部侧面。

为了使污水更加平稳的进入二沉池，设置带有喇叭口的缓冲器，降低污水的流速。以免污水流速过大，导致悬浮杂物发生混流，打破二沉池的静稳态，使污水更加浑浊，从而降低污水的处理效率。

二沉池的池型可根据水质情况采用竖流沉淀池、斜板沉淀、平流沉淀等形式，具体可根据实际情况调整。

优选地，旋转生物处理单元内设有生物转子与生化槽。

整个旋转生物处理单元由一个生物转子和一个生化槽组成，生物转子设置于生化槽中心，在传动装置的驱动下，生物转子同步旋转，空气(氧气)通过生物转子与空气的气水界面进入污水水膜，与污水混合，经氧气、污水、微生物三相接触和传质，实现含碳有机物的降解和含氮有机物的硝化过程，该过程主要是在生化槽内进行。

优选地，生物转子内部设置不少于两个的生物盘片，进一步地，生物盘片上设有圆形颗粒及水流流道。

每个生物转子内部由多级生物盘片构成，每个生物盘片上设置了大量地颗粒化粗糙结构和水流流道。旋转的生物盘片被废水的剪切力冲刷，老化的生物膜脱落，新的生物膜形成，从而达到生物系统不断更新的过程。生物盘片表面采用最新的表面颗粒粗糙技术，更易挂膜，调试周期在10-15天，普通盘片则需要60-90天。这样就大大节省了调试周期，有效提高了装置的处理效率。盘片的表面增加圆形颗粒，优点一是生物膜更易在颗粒周围形成生物菌团，增厚生物膜的厚度，提高COD负荷，二是在调试进水前可将更多的水珠进行切割，提高污水的溶解氧含量。三是保证生物菌积累到一定的厚度时才自然脱落。四是两片之间有更多的空隙，保证有足够的表面积和空间给生物菌生长。

优选地，还包括将滤池内污水输送至消毒池的滤池出水泵，滤池出水泵设置于滤池的底部，则消毒池进水管的一端连接滤池出水泵，另一端连接消毒池。

污水在生化过滤单元进一步去除SS，同时生化滤料上的微生物进一步降解有机物后，需要进入最终的消毒单元，在该工段也需要滤池出水泵对污水进行提压，滤池出水泵设置于生化滤料的下部，滤池的底部，出水泵的出口扬程视滤池与消毒池的相对位差决定。在消毒工序中，可采用各种消毒方式，包括但不限于加液氯、二氧化氯、次氯酸钠、紫外线消毒等，由处理现场对处理后的水质要求而定。液氯、二氧化氯、次氯酸钠消毒可保证出水余氯达到标准要求，对没有余氯要求的地区采用紫外线消毒，可大幅减少药剂的投加和人工的投入，因此可大幅降低运营成本。

优选地，二沉池底部设有排除底部污泥的污泥排出泵。

二沉池的工作原理主要是利用重力沉降，将旋转生物处理单元的出水中含有大量脱落老化的生物膜沉淀，澄清后的处理出水进入下一个单元。沉淀的污泥一部分通过设置于二沉池侧壁的回流口回流进入调节池，另一部作为剩余污泥由污泥排出泵定期排出。

优选地，生物盘片为三维结构的生物盘片。

生物盘片采用三维结构，可以大大增加处理表面积，该种设置能够比平直的盘片表面积增加至少30％以上。

优选地，生物转子还设有支撑生物盘片的盘片支架，进一步地，盘片支架的材质为镀锌槽钢。

镀锌是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。本发明中的盘片支架采用优质镀锌槽钢，而且是一次成圆形技术，比普通的多边形强度增加30％以上，而且再次焊接点少内应力就少，需处理的防腐点少，更耐用。

优选地，旋转生物处理单元还包括减速机、斜齿轮、传动轴及联轴器，进一步地，减速机采用斜齿轮传动，减速机与传动轴通过联轴器连接。

本发明中的传动结构主要设置于旋转生物处理单元，由减速机带动生物转子的正常运转，减速机采用斜齿轮传动，斜齿轮和其它传动在功率相同的条件下具有更好的扭矩和传动效率，更好的扭矩直观带来的是增大了污水对旋转生物盘片的剪切力；减速机和轴采用联轴器传动，相比链条传动有更高的传动效率，而且维护量更少，整体性更好。

本发明中的生活污水自循环式一体化处理装置，以旋转生物处理单元——盘片为核心，以解决现有技术中存在的处理效果低，维护难度大，运营成本高及后续消毒不彻底等技术问题。主要有以下优点：

1、占地面积小：同等规模(3000吨/日规模以下统计)与湿地、快渗等工艺相比约为三分之一；

2、运营成本低：单台设备运行功率仅为0.82KW，处理能力100～200吨/天，约为0.1～0.2度电/吨污水；

3、剩余污泥易于处理：一方面，该工艺污泥产泥量约为传统工艺的1/3，一般生活污水产泥系数可低0.1以下；另外，该污泥为束状沉淀，活性较低，易于实现沉淀和调质，条件允许的话，在乡镇地区可用于堆肥，循环利用；

4、抗冲击能力强：运营管理水平影响小，水质变化适应范围极大(一定浓度的变化，系统有自适应的能力，无需工艺调整)，可长期保证处理效果；

5、环境友好：封闭式设计，噪音低，对周边环境影响很小，在国外广泛在比邻社区、村镇地区运行；

6、维护要求低：无需专业维护，无易损件，活动部件均能满足长期稳定运行的要求；

7、装置化、模块化：便于容量调整或老厂改造，可根据建设需要及运行负荷，适度调整，灵活配置；

8、可实现分散化污水处理：可实现分散设计，组合式方案，满足不同地区的处理要求和管网特点，减少管网投资；

9、易于实现区域化自控监管：自控设计简单，运行中人为干扰因素少，同时，结合其运行稳定的优势，非常适合区域化的运营管理；

10、设备运行可靠：30年设计寿命，可保证10年以上的稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例1中生活污水自循环式一体化处理装置的结构示意图。

附图标记：

1-格栅； 2-初沉池；

3-调节池； 4-二沉池；

5-生化槽； 6-滤池；

7-消毒池； 8-缓冲器；

9-调节池出水泵； 10-污泥排出泵；

11-滤池出水泵； 12-生物转子；

13-生物盘片； 14-调节池出水管；

15-二沉池进水管； 16-滤池进水管；

17-消毒池进水管； 18-生化滤料。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

该实施例提供了一种生活污水自循环式一体化处理装置，具体结构如图1所示。

一体化处理装置包括：预处理单元、好氧生物单元、生化过滤单元、消毒单元。预处理单元包括格栅1、初沉池2及调节池3，好氧生物单元包括二沉池4及旋转生物处理单元，生化过滤单元包括滤池6及生化滤料18，生化滤料设置于滤池内部，生化滤料上还设置有进一步降解有机物的微生物，消毒单元为消毒池7。污水处理过程如下：

1)污水通过管网收集后进入预处理单元中的格栅，在该工段中用于去除污水中的塑料布、树枝等杂物防止堵塞设备，格栅间隙根据进水情况具体设置。

经过格栅之后的污水进入初沉池进行物理沉淀，污水中的颗粒物通过重力沉降作用在初沉池池底沉积，沉积的污泥定期清除。

经过初沉池物理沉淀之后的污水通过内部设置的隔板溢流进入调节池，调节池起到调节水质水量的作用，使得进入后续生物处理单元的水质更加稳定，有利于生化出水的稳定达标。另外，此处设置调节池还起到兼氧池作用，好氧生物单元的出水回流到调节池，起到生物反硝化脱氮的作用，保证水质氮指标达标。

预处理单元中的格栅、初沉池及调节池集中布置，通过内部设置的隔板进行分隔。

2)经调节池(或兼氧池)脱氮的污水通过调节池出水泵9提压输送至旋转生物处理单元的生化槽5，调节池与生化槽通过调节池出水管14连接，调节池出水泵设置于调节池内底部，调节池出水管的一端连接调节池出水泵，另一端与设置于生化槽侧壁上的第一进水口连接。

旋转生物处理单元是装置的核心部分，主要由一个生物转子12和一个生化槽组成，每个生物转子内部由多级生物盘片13构成，每个生物盘片上设置了大量地颗粒化粗糙结构和水流流道。生物盘片采用了独特的三维结构设计，能在低能耗条件下高效降解污染物。在传动装置的驱动下，生物转子同步旋转，空气(氧气)通过生物转子与空气的气水界面进入污水水膜，与污水混合，经氧气、污水、微生物三相接触和传质，实现含碳有机物的降解和含氮有机物的硝化过程。同时，旋转的生物盘片被废水的剪切力冲刷，老化的生物膜脱落，新的生物膜形成，从而达到生物系统不断更新的过程。

每一个生物盘片均安装在支撑盘片的盘片支架上，且盘片支架的组成为优质镀锌槽钢，镀锌是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。

旋转生物处理单元还包括减速机、斜齿轮、传动轴及联轴器，减速机采用斜齿轮传动，减速机与传动轴通过联轴器连接。

经硝化后的污水通过生化槽侧壁上设置的第一溢流口，以自流形式经二沉池进水管15进入二沉池内设置的缓冲器8，生化槽侧壁上的第一进水口与第一溢流口相对设置。污水在二沉池内，利用重力沉降原理，将生化槽出水中含有大量脱落老化的生物膜沉淀，沉淀的污泥一部分通过设置于二沉池底部的污泥排出泵10定期排出，另一部分通过设置于二沉池侧壁上的回流口进入调节池。

在二沉池中心的缓冲器包括竖管与喇叭口，二沉池进水管连接缓冲器竖管的上部侧面，流经竖管逸散到喇叭口静态分离。缓冲器的作用主要是为了使污水更加平稳的进入二沉池，以免污水流速过大，导致悬浮杂物发生混流。

在二沉池的侧壁上还设置有第二溢流口，该溢流口与回流口为相对设置。通过该第二溢流口，经二沉池处理后的污水以自流形式进入后续的生化过滤单元。二沉池的池型为竖流沉淀池。

3)在生物过滤单元中包括滤池及生化滤料，生化滤料设置于滤池内部，其中生化滤料上还设置有进一步降解有机物的微生物。上游二沉池与生化过滤单元中的滤池通过滤池进水管16连接，滤池进水管的一端与二沉池的第二溢流口连接，另一端与滤池连接，且滤池进水管进入滤池的位置须高于生化滤料，确保滤池进水能够完全通过生化滤料，从而进一步去除SS，生化滤料上的微生物有助于进一步的降解有机物，使出水稳定达标。经过生物过滤后的污水进入消毒单元。

4)生化过滤单元与消毒单元通过消毒池进水管17连接。消毒池进水管的一端连接设置于滤池底部的滤池出水泵11，另一端连接消毒池进水口。消毒单元将污水细菌学指标降低到标准线以下，采用加氯方式进行消毒。

经过消毒之后的污水将污水细菌学指标降低到标准线以下，可以进行后续的达标排放。

实施例2

其他步骤与实施例1一致，二沉池的池型为斜板沉淀池；消毒单元采用紫外线消毒形式。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种生活污水自循环式一体化处理装置，其特征在于，包括：预处理单元、好氧生物单元、生化过滤单元、消毒单元；

所述预处理单元包括格栅、初沉池及调节池，所述好氧生物单元包括二沉池及旋转生物处理单元，所述生化过滤单元包括滤池及生化滤料，所述生化滤料设置于所述滤池内部，所述生化滤料上还设置有进一步降解有机物的微生物，所述消毒单元为消毒池；

所述预处理单元与所述好氧生物单元通过调节池出水管连接，所述格栅、初沉池及调节池集中布置，通过内部设置的隔板进行分隔；

所述旋转生物处理单元与所述二沉池通过二沉池进水管连接，所述旋转生物处理单元的侧壁上设置有第一溢流口，所述第一溢流口相对的所述生物处理单元的侧壁上设置有第一进水口；

所述二沉池的侧壁上设置有第二溢流口，所述第二溢流口相对的所述二沉池的侧壁上设置有回流口；

所述二沉池与所述生化过滤单元通过滤池进水管连接，所述滤池进水管的一端与所述第二溢流口连接，另一端与所述滤池连接；

所述生化过滤单元与所述消毒单元通过消毒池进水管连接。

2.根据权利要求1所述的一体化处理装置，其特征在于，还包括将所述调节池内的污水输送至所述旋转生物处理单元的调节池出水泵，所述调节池出水泵设置于所述调节池内底部，则所述调节池出水管的一端连接所述调节池出水泵，另一端与所述第一进水口连接。

3.根据权利要求1所述的一体化处理装置，其特征在于，所述二沉池的内部中心还设有缓冲器，所述缓冲器包括竖管与喇叭口，所述二沉池进水管的一端与所述第一溢流口连接，另一端连接至所述竖管的上部侧面。

4.根据权利要求1所述的一体化处理装置，其特征在于，所述旋转生物处理单元内设有生物转子与生化槽。

5.根据权利要求4所述的一体化处理装置，其特征在于，所述生物转子内部设置不少于两个的生物盘片，进一步地，所述生物盘片上设有圆形颗粒及水流流道。

6.根据权利要求1所述的一体化处理装置，其特征在于，还包括将所述滤池内污水输送至所述消毒池的滤池出水泵，所述滤池出水泵设置于所述滤池的底部，则所述消毒池进水管的一端连接所述滤池出水泵，另一端连接所述消毒池。

7.根据权利要求3所述的一体化处理装置，其特征在于，所述二沉池底部设有排除底部污泥的污泥排出泵。

8.根据权利要求5所述的一体化处理装置，其特征在于，所述生物盘片为三维结构的生物盘片。

9.根据权利要求5所述的一体化处理装置，其特征在于，所述生物转子还设有支撑所述生物盘片的盘片支架，进一步地，所述盘片支架的材质为镀锌槽钢。

10.根据权利要求1所述的一体化处理装置，其特征在于，所述旋转生物处理单元还包括减速机、斜齿轮、传动轴及联轴器，进一步地，所述减速机采用斜齿轮传动，所述减速机与所述传动轴通过所述联轴器连接。