CN109160671A - 一种农村生活污水有机物和氮磷资源化处理装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农村生活污水有机物和氮磷资源化处理装置与方法，属于污水生物处理技术领域。农村生活污水首先进入厌氧生物膜反应区将水中有机物转化为甲烷，而后与来自硝化反应区的硝化液一起进入反硝化反应区，将硝态氮或亚硝态氮还原为氮气；反硝化区出水进入膜组件过滤区，通过膜组件截留微生物污泥的同时也能截留水中溶解态甲烷，从而提高甲烷的收集利用率，减少甲烷随出水流出而作为温室气体释放；部分膜组件出水进入硝化反应区将水中氨氮转化为硝态氮或亚硝态氮；另一部分膜组件出水直接用于农田灌溉，最终在控制农村生活污水污染的同时实现了有机物和氮磷的资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及农村生活污水有机物和氮磷资源化处理装置与方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
农村生活污水由黑水和灰组成，其中黑水是指居民生活过程中厕所排放的粪便污水；灰水是指居民生活过程中产生的洗浴、洗衣服和厨房污水等杂用水。农村生活污水具有以下特征：1）农村生活污水种类繁多，成分复杂；2）农村生活污水浓度低，农村水质波动较大，受季节影响明显，基本上不含重金属和其他有毒有害物质，含一定量的氮和磷，可生化性好；3）农村人口数量相对少，且农村户籍人口与实际人口差异大，留守老人、儿童多，青壮年人口少，随着城镇化进程加快，农村人口会逐渐减少，污水量也会逐渐减少；4）农村大部分没有污水排放管网，污水排放比较分散、不稳定，污水排放时变化系数大。特别是农村生活污水排放呈现不连续状态，早晚大于白天，夜间排放量极小，几乎可以忽略。
农村生活污水处理模式可分为资源化利用模式、分散处理模式、相对集中处理模式和直接纳管处理模式等。其中资源化利用模式是指遵循“资源化、减量化、无害化、生态化”的原则，发挥种植大户及农户菜地等有浇灌需求、养殖户有大量冲洗水需求的优势，对农户生活污水进行简单的处理，然后直接循环利用的模式。
尤其对于西北地区，地域广阔，生态环境脆弱，大部分地区水资源短缺，因此，农村生活污水应考虑尽量充分收集，综合利用，如果一刀切的考虑高标准处理反倒是资源的一种浪费。因此，寻找一种既能保证农村生活污水资源化利用，同时具备脱氮功能达到灌溉标准的技术对于节省水资源和保护环境至关重要。
发明内容
本发明的目的就是针对干旱缺水农村地区的生活污水资源化处理问题，提出一种农村生活污水有机物和氮磷资源化处理装置和方法。
本发明的技术方案为：提供了一种农村生活污水有机物和氮磷资源化处理方法所用的装置，其特征在于：设有农村生活污水原水箱、生物反应器；农村生活污水原水箱设有溢流管和放空管；农村生活污水原水箱通过进水泵与生物反应器进水管相连接；生物反应器分为数个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室；第一至五格室为设有悬浮填料的厌氧生物膜反应区，第六格室为设有填料的反硝化反应区，第七格室为膜组件过滤区；前七格室上部甲烷收集后通过甲烷排出口排出；第八格室为硝化反应区，设有气体排放口；硝化反应区通过设有空压机、气量调节阀及曝气头的曝气系统进行充氧；膜组件过滤区通过膜组件产水泵出水，部分膜组件出水通过硝化反应区进水管进入硝化反应区，而后硝化液经过硝化液回流泵和硝化液回流阀进入反硝化反应区；部分膜组件出水通过排水管直接排放。
利用上述装置实现农村生活污水有机物和氮磷资源化处理的方法，其特征包括以下内容：
1）启动系统：接种具有良好活性的厌氧生物膜，投加到生物膜反应区，填充率为30-60%；接种具有良好活性的反硝化生物膜，投加到反硝化反应区，填充率为20-50%；接种具有良好活性的硝化生物膜，投加到硝化反应区，填充率为30-60%；
2）运行时调节操作如下：
2.1）农村生活污水收集至原水水箱；
2.2）厌氧生物膜反应区的水力停留时间为5-10h；
2.3）反硝化反应区的水力停留时间为 1-3h，硝化反应区的水力停留时间为1-3h，溶解氧含量维持在 2.0-3.5mg/L；
2.4）膜组件过滤区的水力停留时间为1-2h；
2.5）硝化液内回流比为100-200%；
2.6）厌氧生物膜反应区的污泥清掏周期半年至一年一次。
农村生活污水在此装置中的处理流程为：首先进入厌氧生物膜反应区，在厌氧环境下，生活污水中的有机物分解转化成甲烷、二氧化碳和水，达到降解有机物的目的，产生的甲烷通过收集可作为农户沼气能源；同时产生的剩余污泥含有多种营养成分的优质有机肥，可以被农业生产利用；而后厌氧区出水与硝化回流液一起进入反硝化反应区，将污水中剩余有机物作为碳源进行缺氧反硝化反应；然后污水进入膜组件过滤区进行过滤，膜组件截留微生物污泥的同时也能截留水中溶解态甲烷，从而提高甲烷的收集利用率，减少甲烷随出水流出而作为温室气体释放；膜组件部分出水进入硝化反应区进行好氧硝化，将污水中的氨氮部分转化为硝态氮；膜组件的另外一部分出水可达到灌溉标准，直接排放作为灌溉用水使用。
本发明基于厌氧产甲烷、缺氧反硝化和好氧硝化反应，与传统厌氧产沼气—生物脱氮工艺相比具有以下优势：
1）污中水的大部分有机物通过厌氧产甲烷实现能量回收利用，且膜组件可以截留水中溶解态甲烷，从而提高甲烷的收集利用率。
2）该生物脱氮装置生物量高，抗冲击负荷能力高，适合处理水质变化大的农村生活污水；
3）该生物脱氮装置产泥量低，清掏周期长，易于维护运行。
附图说明
图1为一种农村生活污水有机物和氮磷资源化处理方法所用装置的结构示意图。
图中1为农村生活污水原水水箱、2为生物反应器；1.1为溢流管、1.2为放空管；2.1为进水泵、2.2为生物膜反应器进水管、2.3为甲烷排出口、2.4为厌氧生物膜反应区、2.5为反硝化反应区、2.6为膜组件过滤区、2.7为硝化反应区、2.8为硝化液回流阀、2.9为膜组件产水泵、2.10为排水管、2.11为硝化液回流泵、2.12为膜组件、2.13为硝化反应区进水管、2.14为曝气头、2.15为气体排放口、2.16为气量调节阀、2.17为空压机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：如图1所示，处理农村生活污水有机物和氮磷资源化处理装置设有：设有农村生活污水原水箱1、生物反应器2；农村生活污水原水箱1设有溢流管1.1和放空管1.2；农村生活污水原水箱1通过进水泵2.1与生物反应器进水管2.2相连接；生物反应器2分为数个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室；第一至五格室为设有悬浮填料的厌氧生物膜反应区2.4，第六格室为设有填料的反硝化反应区2.5，第七格室为膜组件过滤区2.6；前七格室上部甲烷收集后通过甲烷排出口2.3排出；第八格室为硝化反应区2.7，设有气体排放口2.15；硝化反应区2.7通过设有空压机2.17、气量调节阀2.16及曝气头2.14的曝气系统进行充氧；膜组件过滤区通过膜组件产水泵2.9出水，部分膜组件出水通过硝化反应区进水管2.13进入硝化反应区2.7，而后硝化液经过硝化液回流泵2.11和硝化液回流阀2.8进入反硝化反应区2.6；部分膜组件出水通过排水管2.10直接排放。
试验采人工配水作为原水，具体水质如下：COD浓度为100-400mg/L，平均为250mg/L；NH4 + -N浓度为10-90mg/L，平均为50mg/L；SS浓度为100-300mg/L，平均为200mg/L；NO2 --N≤0.5mg/L，NO3 --N ≤0.5mg/L，TP≤5mg/L。试验系统如图1所示，各反应器均采用有机玻璃制成，反应器体积为30L。
具体运行操作如下：
1）启动系统：接种具有良好活性的厌氧生物膜，投加到生物膜反应区，填充率为50%；接种具有良好活性的反硝化生物膜，投加到反硝化反应区，填充率为30%；接种具有良好活性的硝化生物膜，投加到硝化反应区，填充率为50%。
2）运行时调节操作如下：
2.1）农村生活污水收集至原水水箱；
2.2）厌氧生物膜反应区的水力停留时间为10h；
2.3）反硝化反应区的水力停留时间为 3h，硝化反应区的水力停留时间为1-3h，溶解氧含量维持在 2.0-3.5mg/L；
2.4）膜组件过滤区的水力停留时间为2h；
2.5）硝化液内回流比为200%；
2.6）厌氧生物膜反应区的污泥清掏周期半年至一年一次。
试验结果表明：运行稳定后，系统出水COD浓度为50-150 mg/L, 平均为80.5 mg/L；NH4 + -N浓度10-30mg/L，平均为20.4 mg/L；NO2 --N浓度为0-1mg/L, 平均为0.2 mg/L；NO3 --N浓度0-16 mg/L，平均为10.2 mg/L；TP浓度3-5 mg/L，平均为4.5 mg/L; SS浓度40-80mg/L，平均为75 mg/L。
Claims (2)
1.一种农村生活污水有机物和氮磷资源化处理装置，特征在于：设有农村生活污水原水箱（1）、生物反应器（2）；农村生活污水原水箱（1）设有溢流管（1.1）和放空管（1.2）；农村生活污水原水箱（1）通过进水泵（2.1）与生物反应器进水管（2.2）相连接；生物反应器（2）分为数个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室；第一至五格室为设有悬浮填料的厌氧生物膜反应区（2.4），第六格室为设有填料的反硝化反应区（2.5），第七格室为膜组件过滤区（2.6）；前七格室上部甲烷收集后通过甲烷排出口（2.3）排出；第八格室为硝化反应区（2.7），设有气体排放口（2.15）；硝化反应区（2.7）通过设有空压机（2.17）、气量调节阀（2.16）及曝气头（2.14）的曝气系统进行充氧；膜组件过滤区通过膜组件产水泵（2.9）出水，部分膜组件出水通过硝化反应区进水管（2.13）进入硝化反应区（2.7），而后硝化液经过硝化液回流泵（2.11）和硝化液回流阀（2.8）进入反硝化反应区（2.6）；部分膜组件出水通过排水管（2.10）直接排放。
2.一种利用权利要求1所述农村生活污水有机物和氮磷资源化处理装置的方法，其特征在于：该方法的步骤为：
1）启动系统：接种具有良好活性的厌氧生物膜，投加到生物膜反应区，填充率为30-60%；接种具有良好活性的反硝化生物膜，投加到反硝化反应区，填充率为20-50%；接种具有良好活性的硝化生物膜，投加到硝化反应区，填充率为30-60%；
2）运行时调节操作如下：
2.1）农村生活污水收集至原水水箱；
2.2）厌氧生物膜反应区的水力停留时间为5-10h；
2.3）反硝化反应区的水力停留时间为 1-3h，硝化反应区的水力停留时间为1-3h，溶解氧含量维持在 2.0-3.5mg/L；
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| EE05870B1 (et) * | 2021-03-08 | 2024-08-15 | Tallinna Tehnikaülikool | Meetod lämmastiku, fosfori ja orgaaniliste reostuskomponentide ärastamiseks reoveest süstikreþiimis |
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