CN109133513A - 一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统,包括废水治理及资源化单元、废水深度处理单元、污泥处置及资源化单元、臭气收集净化单元,废水治理及资源化单元,按照处理废水流向依次由调节池、ABR、微氧池、好氧池及二沉池组成,所述二沉池为斜管沉淀池;废水深度处理单元为MBR,所述二沉池的上清液出口连接MBR的进口;污泥处置及资源化单元,按照处理污泥流向依次由污泥浓缩池和脱水机组成,厌氧折流板反应器、微氧池、二沉池和膜生物反应器的污泥出口连接污泥浓缩池的进口;臭气收集净化单元为含有碱液的收集装置,厌氧折流板反应器的气体出口和微氧池的气体出口连接臭气收集净化单元。

Description

一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统
技术领域
本发明属于环境工程废水处理领域,涉及一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统,特别涉及处理量为50~200m3/d农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统。
背景技术
粪便曾经是我国农业肥料的重要来源。近年来,由于水冲厕所的逐步普及,粪便的含固量由原来旱厕的6%~7%变为现在的不足0.1%,导致含固量大幅度下降、运输、管理费用成倍增加,农民无力承受昂贵的运行费用,失去了原有的利用价值。
化粪池作为一种简单常见的废水收集设施,主要是减少农村地区生活废水直排所带来的地表水和地下水环境污染,长期使用后需要进行定期清理。旱厕改造后化粪池废水中含有大量的有机质和氮、磷等物质,如果直接排放到地表流域,将使河流水体变黑变臭,导致断面严重超标。
废水所含的氨、硫化氢、硫醇和硫醚等具有恶臭成分的有害气体会给水体造成严重污染。尤其是病人的粪便,其中所含的多种寄生虫卵、致病菌和病毒,直接排入水体,将会给人们生产、生活带来不可估量的灾害,粪便废水中含有的大量有机质为蚊、蝇、蚤、老鼠的繁殖、孽生提供了场所,成为传染疾病的媒介,有机质腐烂分解后会产生大量的有毒有害的恶臭气体。并使土壤、水体、大气都受到严重污染,生物群落受到影响,生态环境恶化,人民身体健康受到严重影响。
化粪池收集的废水不同于一般的生活废水,化粪池废水是指产生的尿液、全部粪便或残余粪便及冲洗过程中产生的废水的总称。该类废水中主要污染物指标为CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP、粪大肠菌、细菌、病毒等,污染指标远远大于一般生活废水,是一般生活废水的几倍乃至十几倍,治理及资源化工艺较为复杂。必须按照综合性、经济性、长效性和安全性的原则对处理设施进行设计。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明的目的之一是提供一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统,该系统能够对化粪池废水进行资源化处理。
为了实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统,包括废水治理及资源化单元、废水深度处理单元、污泥处置及资源化单元、臭气收集净化单元,
废水治理及资源化单元,按照处理废水流向依次由调节池、厌氧折流板反应器(ABR)、微氧池、好氧池及二沉池组成,所述微氧池为溶解氧为0.5~1.2mg/L的含有兼氧微生物和好氧微生物的污水净化池,所述好氧池为溶解氧为3~6mg/L的好氧污水处理池,所述二沉池为斜管沉淀池;
废水深度处理单元,为膜生物反应器(MBR),所述二沉池的上清液出口连接膜生物反应器的进口;
污泥处置及资源化单元,按照处理污泥流向依次由污泥浓缩池和脱水机组成,厌氧折流板反应器、微氧池、二沉池和膜生物反应器的污泥出口连接污泥浓缩池的进口;
臭气收集净化单元,为含有碱液的收集装置,厌氧折流板反应器的气体出口和微氧池的气体出口等连接臭气收集净化单元。
本发明针对化粪池废水进行处理,而不是针对化粪池废水的上清液进行处理。首先,本发明采用溶解氧为0.5~1.2mg/L的微氧池,能够实现短程硝化反硝化和同步硝化反硝化,脱氮效果显著。其次,本发明采用溶解氧为3~6mg/L的好氧池,能够实现氨氮充分氧化为硝态氮。第三,由于针对化粪池废水的全部废水,因而在依次经过ABR、微氧池、好氧池处理后会产生大量的污泥,因而需要采用二沉池对污泥进行沉淀;本发明采用斜管沉淀池,既能够对上清液直接利用,进行农田灌溉,又能对上清液进行废水除磷后再深度处理。第四,由于污泥浓缩池中的污泥来自厌氧折流板反应器、微氧池、二沉池和膜生物反应器,含水量较高,无法直接进行堆肥,因而本发明通过污泥浓缩池和脱水机依次脱水,降低污泥中含水量,从而使污泥中的含水量降低至70%~80%,进而实现污泥形成有机肥颗粒。第五,由于厌氧折流板反应器和微氧池等会产生大量的臭气,为了降低臭气污染环境,因而设置臭气收集净化单元,将氧折流板反应器和微氧池中会产生大量的臭气进行收集,防止对大气环境的二次污染。
本发明的目的之二是提供一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理工艺,提供上述处理系统,将收集的化粪池废水输送至调节池,经调节池调节均质后输送至厌氧折流板反应器进行污水厌氧处理,再输送至微氧池进行短程硝化反硝化处理和同步硝化反硝化处理,然后输送至好氧池将氨氮充分氧化为硝态氮,好氧池处理后的物料进入二沉池进行沉淀后,上清液进入膜生物反应器进行处理,厌氧折流板反应器、微氧池、二沉池和膜生物反应器产生的污泥经过污泥浓缩池和脱水机的脱水后进行有机肥生产,厌氧折流板反应器和微氧池等产生的气体被臭气收集净化单元中的碱液吸收净化。
本发明的有益效果为:
1.本发明首次针对全部化粪池废水进行处理,并将化粪池废水进行资源化。
2.本发明采用溶解氧为0.5~1.2mg/L的微氧池,能够实现短程硝化反硝化和同步硝化反硝化,脱氮效果显著。
3.本发明采用溶解氧为3~6mg/L的好氧池,能够实现氨氮充分氧化为硝态氮。
4.本发明采用斜管沉淀池,既能够对上清液直接利用进行农田灌溉,又能对上清液进行除磷后再废水深度处理。
5.本发明通过污泥浓缩池和脱水机依次脱水,降低污泥中含水量,从而使污泥中的含水量降低至70%~80%,进而实现污泥形成有机肥颗粒。
6.本发明设置臭气收集净化单元,将氧折流板反应器和微氧池等会产生大量的臭气进行收集净化处理,防止对大气环境的二次污染。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的系统结构示意图;
其中,1.调节池,2.ABR,3.微氧池,4.好氧池,5.二沉池,6.MBR,7.污泥浓缩池,8.脱水机,9.收集装置,10.格栅、筛网,11.防渗坑塘,12.紫外消毒装置。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本申请所述的碱液为碱性化合物的溶液,碱性化合物是指溶解于水后使水的pH至大于7的化合物,例如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等。本申请中的碱液优先采用氢氧化钠的水溶液。
正如背景技术所介绍的,现有技术中存在难以对化粪池废水进行资源化处理的不足,为了解决如上的技术问题,本申请提出了一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统。
本申请的一种实施方式,提供了一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统,包括废水治理及资源化单元、废水深度处理单元、污泥处置及资源化单元、臭气收集净化单元,
废水治理及资源化单元,按照处理废水流向依次由调节池、厌氧折流板反应器(ABR)、微氧池、好氧池及二沉池组成,所述微氧池为溶解氧为0.5~1.2mg/L的含有兼氧微生物和好氧微生物的污水净化池,所述好氧池为溶解氧为3~6mg/L的好氧污水处理池,所述二沉池为斜管沉淀池;
废水深度处理单元,为膜生物反应器(MBR),所述二沉池的上清液出口连接膜生物反应器的进口;
污泥处置及资源化单元,按照处理污泥流向依次由污泥浓缩池和脱水机组成,厌氧折流板反应器、微氧池、二沉池和膜生物反应器的污泥出口连接污泥浓缩池的进口;
臭气收集净化单元,为含有碱液的收集装置,厌氧折流板反应器的气体出口和微氧池的气体出口等连接臭气收集净化单元。
所述厌氧折流板反应器从进水端到出水端依次分为4个隔室,优选的,所述厌氧折流板反应器从进水端到出水端为4个隔室的容积比为2~1.5:1:1:0.8。
优选的,厌氧折流板反应器的出水口同时连接微氧池入口和厌氧折流板反应器的进口。能够有效减轻厌氧折流板反应器第1隔室的负荷。
优选的,微氧池的出水口同时添加好氧池的进口和微氧池的进口。
优选的,微氧池和好氧池中的曝气装置为可提升式软管。可在不停车情况下进行单独更换,避免了曝气系统检修导致整个系统停止运行。所述可提升式软管为下面设有导向装置的软管。软管直径DN50~DN80,曝气孔数量为3500~4000个/米,曝气量为2~6m3/m·h。微氧生化系统曝气软管之间的间距为0.8m~1.2m,好氧生化系统的曝气软管之间的间距为0.2m~0.6m。
优选的,污泥浓缩池和脱水机的上清液出水口连接调节池的进口。
优选的,臭气收集净化单元的出水口连接调节池的进口。补充调节池中的废水碱度。
优先的,污泥处置及资源化单元还包括堆肥滚筒,脱水机的污泥出口连接堆肥滚筒进口。
进一步优先的,污泥处置及资源化单元还包括造粒装置,堆肥后的污泥进入造粒装置制备有机颗粒肥。
优选的,调节池的入口设有格栅和筛网。
优选的,还包括防渗坑塘,二沉池出水口同时连接防渗坑塘进口和膜生物反应器的进口,防渗坑塘设有人工浮岛和充氧装置,人工浮岛种植水生植物,并养殖水生动物。形成稳定的食物链和景观生态系统,污染物通过能量流动和物质循环得以有效去除。
优选的,包括太阳能发电装置,为系统补充用电。能够有效降低整个系统能耗,降低运行费用。
由于管网铺设难以适应所有地区,尤其山地,为了方便收集化粪池废水,本申请的化粪池废水由抽吸车进行收集。
本申请的另一种实施方式,提供了一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理工艺,提供上述处理系统,将收集的化粪池废水输送至调节池,经调节池调节均质后输送至厌氧折流板反应器进行污水厌氧处理,再输送至微氧池进行短程硝化反硝化处理和同步硝化反硝化处理,然后输送至好氧池将氨氮充分氧化为硝态氮,好氧池处理后的物料进入二沉池进行沉淀后,上清液进入膜生物反应器进行处理,厌氧折流板反应器、微氧池、二沉池和膜生物反应器产生的污泥经过污泥浓缩池和脱水机的脱水后生产有机肥,厌氧折流板反应器和微氧池等产生的气体被臭气收集净化单元中的碱液固定。
优选的,厌氧折流板反应器的出水一部分进入微氧池,另一部分回流至厌氧折流板反应器的进口,回流比为0.5~1.5。
优选的,废水在厌氧折流板反应器内的停留时间为12~16h。
优选的,废水在微氧池内的停留时间为4~6h。
优选的,废水在好氧池内的停留时间为8~12h。
优选的,好氧池的出水一部分进入二沉池,另一部分回流至微氧池,回流比为0.5~2。
优选的,废水在二沉池内的沉淀时间为1.5~2.5h。
优选的,废水在膜生物反应器内的处理时间为3~6h。
优选的,堆肥处理时间为5~12天。
优选的,堆肥处理至污泥含水率为16~25%后,进行造粒。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案,以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
实施例
一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统,如图1所示,包括废水治理及资源化单元、废水深度处理单元、污泥处置及资源化单元、臭气收集净化单元,
废水治理及资源化单元,按照处理废水流向依次由调节池1、厌氧折流板反应器(ABR)2、微氧池3、好氧池4及二沉池5组成。调节池1的入口设有格栅、筛网10。微氧池3为溶解氧为0.8mg/L的含有兼氧微生物和好氧微生物的污水净化池。好氧池4为溶解氧为4mg/L的好氧污水处理池。二沉池5为斜管沉淀池。厌氧折流板反应器2从进水端到出水端依次分为4个隔室,厌氧折流板反应器2从进水端到出水端的4个隔室的容积比为2:1:1:0.8。厌氧折流板反应器2的出水口同时连接微氧池3入口和厌氧折流板反应器2的进口,使ABR 2出水部分回流到进水端,回流比为1.2。微氧池3的出水口同时添加好氧池4的进口和微氧池3的进口,使好氧池4出水部分回流到微氧池3进水端,回流比为1。微氧池3和好氧池4中的曝气装置为可提升式软管。曝气软管直径DN60,曝气孔数量为4000个/米,曝气量为4m3/m·h。微氧生化系统曝气软管之间的间距为1m,好氧生化系统的曝气软管之间的间距为0.4m。
废水深度处理单元,为膜生物反应器(MBR)6,二沉池5的上清液出口连接膜生物反应器6的进口,膜生物反应器6的出水口连接紫外消毒装置12。
污泥处置及资源化单元,按照处理污泥流向依次由污泥浓缩池7和脱水机8组成,厌氧折流板反应器2、微氧池3、二沉池5和膜生物反应器6的污泥出口连接污泥浓缩池7的进口。污泥浓缩池7和脱水机8的上清液出水口连接调节池1的进口。污泥处置及资源化单元还包括堆肥滚筒,脱水机8的污泥出口连接堆肥滚筒进口。污泥处置及资源化单元还包括造粒装置,堆肥后的污泥进入造粒装置制备有机颗粒肥。
臭气收集净化单元,为含有碱液的收集装置9,厌氧折流板反应器2的气体出口和微氧池3的气体出口连接臭气收集净化单元。臭气收集净化单元的出水口连接调节池1的进口。
还包括防渗坑塘11,二沉池5出水口同时连接防渗坑塘11进口和膜生物反应器6的进口,防渗坑塘设有人工浮岛和充氧装置,人工浮岛种植水生植物,并养殖水生动物。
还包括太阳能发电装置,为系统补充用电。
其工艺如下:
1)化粪池废水经过抽吸车收集后运至集中处理系统,化粪池废水经过格栅、筛网分离水中大块漂浮物质后,进入调节池。调节池中设潜水搅拌机,均和水量水质。
2)出水泵入ABR,停留时间为15h,将难生化的高分子如(LAS)、复杂的有机物分解成低分子、简单的可生化有机物,如小分子有机酸等,提高废水的可生化性。
3)ABR出水自流进入微氧池、好氧池后有机物被微生物利用和生化降解后得以净化,并实现脱氮除磷,在微氧池的停留时间为5h,在好氧池的停留时间为10h。
4)调节池、厌氧池、微氧池、污泥浓缩池、脱水机、造粒装置产生的臭气通过以碱液为主的收集净化装置得到有效治理,防止对大气环境的二次污染。收集液饱和后回到调节池,用来补充废水碱度。
5)好氧池出水进入至二沉池进行泥水分离后(时间为1.5h),出水达到农田灌溉水质标准,即COD为≤200mg/L、SS为≤100mg/L(进水为COD为5200mg/L、NH3-N为53mg/L、SS为460mg/L、TP为17mg/L),排入防渗坑塘或作为灌溉用水。
6)通过在防渗坑塘内设置充氧系统和人工浮岛,种植挺水型、浮水型、沉水型的经济型水生植物,养殖水生动物,形成稳定的食物链和景观生态系统,污染物通过能量流动和物质循环得以有效去除。
7)对防渗坑塘蓄水经灌溉后多余废水进入膜生物反应器进行深度处理,处理时间为5h,出水可可达到《城镇废水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级A标准。
8)ABR、微氧池、好氧池处理后会产生大量的污泥进入污泥浓缩池,污泥浓缩池的污泥初步浓缩后,经脱水机离心脱水后含水率为80%的污泥通过滚筒强制通风进行堆肥,堆肥时间为8天,堆肥后含水率为20%左右即可造粒,有机颗粒自然风干后装袋备用。
9)脱水后的清液与浓缩池上清液回流至调节池进行再处理。
10)太阳能发电装置可部分补充整个系统的用电量,以有效降低整个系统能耗,降低运行费用。
11)农村旱厕改造后化粪池污水需定期清理,清理频次为3次/年。化粪池每户容积约1.5m3,每次的清理费用市场价约50元,合计33.3元/m3污水。污水的收集、运输、治理费用合计为12元/m3污水左右。其中收集运输费用约为3元;污水处理站运行电费、药剂费为2元;人工费用7元(3名操作人员)。合计每m3污水的运行收入为21.3元,平均日处理规模100m3,每天的污水治理运行收入约2130元。此外每天可产生约100公斤左右的有机肥。该处理系统经济效益、社会效益和环境效益显著。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统,其特征是,包括废水治理及资源化单元、废水深度处理单元、污泥处置及资源化单元、臭气收集净化单元,
废水治理及资源化单元,按照处理废水流向依次由调节池、厌氧折流板反应器、微氧池、好氧池及二沉池组成,所述微氧池为溶解氧为0.5~1.2mg/L的含有兼氧微生物和好氧微生物的污水净化池,所述好氧池为溶解氧为3~6mg/L的好氧污水处理池,所述二沉池为斜管沉淀池;
废水深度处理单元,为膜生物反应器,所述二沉池的上清液出口连接膜生物反应器的进口;
污泥处置及资源化单元,按照处理污泥流向依次由污泥浓缩池和脱水机组成,厌氧折流板反应器、微氧池、二沉池和膜生物反应器的污泥出口连接污泥浓缩池的进口;
臭气收集净化单元,为含有碱液的收集装置,厌氧折流板反应器的气体出口和微氧池的气体出口等连接臭气收集净化单元。
2.如权利要求1所述的系统,其特征是,所述厌氧折流板反应器从进水端到出水端为4个隔室的容积比为2~1.5:1:1:0.8;
或,厌氧折流板反应器的出水口同时连接微氧池入口和厌氧折流板反应器的进口。
3.如权利要求1所述的系统,其特征是,微氧池的出水口连接好氧池的进口;
或,微氧池和好氧池中的曝气装置为可提升式软管。
4.如权利要求1所述的系统,其特征是,污泥浓缩池和脱水机的上清液出水口连接调节池的进口;
或,臭气收集净化单元的出水口连接调节池的进口。
5.如权利要求1所述的系统,其特征是,污泥处置及资源化单元还包括堆肥滚筒,脱水机的污泥出口连接堆肥滚筒进口;
优先的,污泥处置及资源化单元还包括造粒装置,堆肥后的污泥进入造粒装置制备有机颗粒肥。
6.如权利要求1所述的系统,其特征是,调节池的入口设有格栅和筛网;
或,还包括防渗坑塘,二沉池出水口同时连接防渗坑塘进口和膜生物反应器的进口,防渗坑塘设有人工浮岛和充氧装置,人工浮岛种植水生植物,并养殖水生动物;
或,包括太阳能发电装置,为系统补充用电。
7.一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理工艺,其特征是,提供权利要求1~6任一所述的处理系统,将收集的化粪池废水输送至调节池,经调节池调节均质后输送至厌氧折流板反应器进行污水厌氧处理,再输送至微氧池进行短程硝化反硝化处理和同步硝化反硝化处理,然后输送至好氧池将氨氮充分氧化为硝态氮,好氧池处理后的物料进入二沉池进行沉淀后,上清液进入膜生物反应器进行处理,厌氧折流板反应器、微氧池、二沉池和膜生物反应器产生的污泥经过污泥浓缩池和脱水机的脱水后进行堆肥处理,厌氧折流板反应器和微氧池产生的气体被臭气收集净化单元中的碱液吸收净化。
8.如权利要求7所述的工艺,其特征是,厌氧折流板反应器的出水一部分进入微氧池,另一部分回流至厌氧折流板反应器的进口,回流比为0.5~1.5;
或,好氧池的出水一部分进入二沉池,另一部分回流至微氧池,回流比为0.5~2。
9.如权利要求7所述的工艺,其特征是,废水在厌氧折流板反应器内的停留时间为12~16h;
或,废水在微氧池内的停留时间为4~6h;
或,废水在好氧池内的停留时间为8~12h;
或,废水在二沉池内的沉淀时间为1.5~2.5h;
或,废水在膜生物反应器内的处理时间为3~6h;
或,堆肥处理时间为5~12天。
10.如权利要求7所述的工艺,其特征是,堆肥处理至污泥含水率为16~25%后,进行造粒。
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