CN109292967B - 一种基于sbbr工艺的高氨氮农村生化污水处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置及方法，装置包括SBBR反应器、PLC控制器以及设置于SBBR反应器内的DO传感器、ORP传感器、PH传感器、温度传感器和静压式液位计；SBBR反应器内的填料包括若干根悬挂于SBBR反应器内的尼龙绳，每根所述的尼龙绳上均固定有若干个填料A和填料B，所述填料A和填料B均为表面阳离子改性的高密度聚乙烯材质，且填料A与填料B交替分布；所述填料A呈圆片状，填料A的内部以涡轮叶片的形式布设有内层扇叶和外层扇叶；所述填料B呈辐射状纤维结构；经本发明装置及工艺方法处理后的出水水质可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918‑2002中的一级A标准。

Description

一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置及方法，适用于规模小、点分散、水质和水量波动大的农村及小城镇高氨氮污水处理。

背景技术

近年来，随着国家经济发展脚步的快速迈进，农村建设发展也不断呈现蓬勃上升的趋势；国家也对农村生态环境的改善和生活污水的治理投注了更多的关注和要求,提出了具体规划目标、整治范围及领域，着重强调对于农村饮用水源地和农村生活污水的重点整治。

在农村经济水平不断提高和农村基础设施建设日益完善的当下，农村生活污水排放量逐年增加，但农村污水治理意识及现状仍然令人堪忧。目前我国大部分农村地区（95%以上的村庄和90%以上的小集镇）都缺乏系统的管网排道及完善的污水处理设施，大部分污水都直接或者仅仅通过化粪池简单处理后就排至河流或室外，给土壤、河道以及地下水水体带来直接污染和严重隐患。

由于农村的地理位置、工业布局以及经济状况都各不相同，没有统一的参考标准，因此它本身的污水排放点分散、规模小、水质变化大，农村污水的特殊性决定了传统常规的处理方法会受到很大局限。

发明内容

本发明的目的在于填补现有技术的不足，提供一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置及方法，能够有效地解决农村及小城镇高氨氮污水处理问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置，包括调节池和SBBR反应器，所述调节池通过进水泵及管路与SBBR反应器的进水端连接；所述SBBR反应器的内部安装有曝气装置和填料，SBBR反应器连接有排水阀和放空阀；

还包括PLC控制器，以及设置于SBBR反应器内的DO传感器、ORP传感器、PH传感器、温度传感器、静压式液位计和气体涡街流量计；所述PLC控制器与所述的进水泵、曝气装置、排水阀、DO传感器、ORP传感器、PH传感器、温度传感器、静压式液位计和气体涡街流量计连接；

所述填料包括若干根悬挂于SBBR反应器内的尼龙绳，每根所述的尼龙绳上均固定有若干个填料A和填料B，所述填料A和填料B均为表面阳离子改性的高密度聚乙烯材质，且填料A与填料B交替分布；所述填料A呈圆片状，填料A的内部以涡轮叶片的形式布设有内层扇叶和外层扇叶；所述填料B呈辐射状纤维结构。

进一步，所述填料A的直径为20cm，所述填料B的辐射半径为10cm，同一根所述的尼龙绳上任意相邻的填料A与填料B之间的间隔为10cm。

进一步，所述填料的填充比例为20%-30%。

进一步，还包括深度处理模块和消毒模块，所述SBBR反应器的排水阀通过集水器与深度处理模块连接，所述深度处理模块通过蝶阀与消毒模块连接，所述消毒模块的出水管路处设有液体电磁流量计；所述深度处理模块和液体电磁流量计与PLC控制器连接。

进一步，所述SBBR反应器采用PP罐和矩形碳钢容器。

进一步，所述深度处理模块为滤布过滤机、D型滤池和砂滤池中的一种。

一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理方法，包括以下步骤：

S1、进水阶段，污水经调节池进行水质、水量调节后，通过进水泵提升至SBBR反应器内，通过曝气装置进行间歇气提搅拌，SBBR反应器内处于厌氧环境，利用进水中的碳源作为电子供体，将大部分硝态氮转化为氮气；

S2、曝气阶段，通过曝气装置曝气，SBBR反应器内处于好氧阶段，活性污泥与填料上的生物膜在反应器内充分混合，同步发生除碳和硝化反应；同时通过填料的生物膜外层的氨氮化菌的亚硝化反应和生物膜内层的厌氧氨氧化菌的厌氧氨氧化反应实现好氧时的同步反硝化；反应过程中通过DO传感器、ORP传感器、PH传感器、温度传感器、静压式液位计和气体涡街流量计进行水质参数的在线监测，水质参数反馈至PLC控制器，由PLC控制器实时调控；

S3、沉淀阶段，待S2的反应结束后，停止曝气，静置沉淀，进行固液分离；

S4、排水阶段，待S3的沉淀结束后，将上清液由排水阀排出；

S5、等待阶段，当待处理污水不足以进行一批次的处理量时，SBBR反应器进入等待阶段，曝气装置执行脉冲式曝气模式，保持SBBR反应器内的处理环境及污泥活性。

本发明的有益效果在于：本发明的SBBR反应器使用的填料是一种全新的组合填料，在改善传统悬挂填料水处理性能的基础上，同时改善了填料层的水体流态，对缺氧池的短流状况有明显改善效果，有利于消除池内死水区。

经实践，该组合填料的反硝化生物膜的反硝化负荷要明显高于传统单一的纤维悬挂填料，增强了反硝化池的脱氮效果；该组合填料的挂膜效果好，生物相多样化、水平栖息多种高营养水平生物、具有较长食物链，因此大大减少了剩余污泥量的产生，降低了污泥处置费用；同时，该组合填料附着的生物膜含水率低，反应器单位面积生物量相比同期高达5～10倍，因此具备较大的处理能力，且填料形态促使其与气泡碰撞摩擦率高、提高接触剪切气泡速率、增大传质面积，同时破坏气泡周围的滞留膜、减少传质阻力，极大的提升了氧传递效率、减少压头损失，从而有效降低了设备动力消耗。

本发明同时于SBBR反应器中引入了PLC控制器，通过连接安装在SBBR反应器上的DO传感器、ORP传感器、PH传感器、温度传感器、静压式液位计和气体涡街流量计进行在线智能监测控制，对各传感器实时测试采集到的信号进行收集、分析和转化输出，对SBBR反应器内的DO浓度、ORP值、PH值、温度及水量完成在线监控遥感，保证各反应阶段的稳定性。

本发明同时提供了利用上述设备进行污水处理的配套工艺流程方法，对污水容积负荷高、在污水点分散水量波动频繁的情况下耐有机负荷和水力负荷冲击能力较高，能够迅速恢复并快速启动；通过本发明装置及方法处理后的污水，氮磷负荷、COD、总氮、总磷去除率能够稳定在90%以上，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级A标准。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是填料的结构示意图；

图3是填料A的平面图；

图4是填料A的立体图；

图5是填料B的平面图；

图6是填料B的立体图；

其中：1-调节池，2-进水泵，3-曝气泵，4-SBBR反应器，5-曝气装置，6-填料，61-尼龙绳，62-填料A，621-内层扇叶，622-外层扇叶，63-填料B、7-DO传感器，8-ORP传感器，9-PH传感器，10-温度传感器，11-静压式液位计，12-气体涡街流量计，13-PLC控制器，14-PC控制端，15-移动设备控制端，16-排水阀，17-放空阀，18-集水器，19-液体电磁流量计，20-深度处理模块，21-蝶阀，22-消毒模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

参照图1所示的一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置，包括PLC控制器13、调节池1和SBBR反应器（序批式生物膜反应器）4，所述调节池1通过进水泵2及管路与SBBR反应器4的进水端连接；所述SBBR反应器4的内部安装有曝气装置5和填料6，SBBR反应器4连接有排水阀16和放空阀17。

其中，SBBR反应器4可以采用PP（聚丙烯）罐或矩形碳钢容器；针对25m³/d以下处理量的SBBR反应器4采用PP罐（10m³/d、15m³/d、20m³/d、25m³/d）；针对25m³/d以上处理量SBBR反应器4采用矩形碳钢容器（50m³/d、100m³/d）。

曝气装置5采用微孔曝气管，连接曝气泵3实现多种曝气方式。

所述SBBR反应器4的排水阀16通过集水器18连接有深度处理模块20，所述深度处理模块20通过蝶阀21连接有消毒模块22。深度处理模块20可以采用滤布过滤机、D型滤池和砂滤池中的一种。

所述消毒模块22的出水管路处设有液体电磁流量计19，监控出水流量。

所述SBBR反应器内安装有DO（溶解氧）传感器7、ORP（氧化还原电位）传感器8、PH传感器9、温度传感器10、静压式液位计11和气体涡街流量计12。

所述PLC控制器13可以连接PC控制端14或移动设备控制端15，进行远程操控，PLC控制器13与所述的进水泵2、曝气泵3、排水阀16、DO传感器7、ORP传感器8、PH传感器9、温度传感器10、静压式液位计11、气体涡街流量计12、深度处理模块20以及液体电磁流量计19连接，完成在线监控遥感，保证各反应阶段的稳定性。

所述填料6包括若干根悬挂于SBBR反应器4内的尼龙绳61，参照图2所示，每根所述的尼龙绳61上均固定有若干个填料A62和填料B63，所述填料A62和填料B63均为表面阳离子改性的高密度聚乙烯材质，且填料A62与填料B63交替分布；填料6的填充比例为20%-30%。

参照图3和图4所示，所述填料A62呈圆片状，填料A62的内部以涡轮叶片的形式布设有内层扇叶621和外层扇叶622。

参照图5和图6所示，所述填料B63呈辐射状纤维结构。

作为优选实施方式，所述填料A62的直径为20cm，所述填料B63的辐射半径为10cm，同一根所述的尼龙绳上任意相邻的填料A62与填料B63之间的间隔为10cm。

上述基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置的处理方法如下：

1）准备阶段：

将取自普通城市污水处理厂二沉池的活性污泥或具有脱氮除磷性能的污泥作为接种污泥，将活性污泥接种至SBBR反应器4，使得接种后的反应器污泥浓度维持在400～1500mg/l；

通过曝气装置5在SBBR反应器4内进行间歇曝气，达到搅拌作用，并同时通过DO传感器7和ORP传感器8在线反馈调控DO值，使得SBBR反应器4内DO值符合该阶段DO需要。

向SBBR反应器4注满水后闷曝24～36h，沉淀后排水至指定液位，后进水至指定液位，继续闷曝，如此运行3～5d后观察活性污泥性状及生物膜挂膜情况（观察活性污泥的沉降比（SV30）、颜色、气味等）。待活性污泥培养完成后开始按照设定的程序来挂膜，挂膜完成后即可进入正常运行阶段。

2）处理阶段：

通过进水泵2从调节池1向SBBR反应器4进水，进水时间为25～30min。

进水完成后进入厌缺氧反应阶段，此时通过曝气装置5进行气提搅拌，每曝气20～30s，停止10～20min；如此循环7～8次，控制SBBR反应器4内的溶解氧保持在0.2～1mg/l，利用进水中的碳源作为电子供体，将大部分的硝态氮转化为N₂，从而达到脱氮的作用。

间歇搅拌期结束后进入曝气期，填料6在SBBR反应器4内与活性污泥充分混合，进入好氧反应阶段，持续3～4h，控制SBBR反应器4内的溶解氧在2～4mg/l，此时SBBR反应器4内发生除碳及硝化反应，同时通过填料6的生物膜外层的氨氮化菌的亚硝化反应和生物膜内层的厌氧氨氧化菌的厌氧氨氧化反应，实现好氧时的同步反硝化。

在SBBR反应器4内会存在同步硝化和反硝化现象，增强了SBBR反应器4的硝化与反硝化负荷，缩减了传统反应时间，避免分区块增加设备体积需要。

以上反应过程均通过DO传感器7、ORP传感器8、PH传感器9、温度传感器10、静压式液位计11和气体涡街流量计12，对水质水量参数进行在线监测反馈，并由PLC控制器13以及PC控制端14、移动设备控制端15实施智能控制。

反应阶段结束后停止曝气，静置沉淀40～50min，固液分离，上清液由排水阀16排出，排水15～20min，排水比为30～35%，通过集水器18收集后进入深度处理模块20，经过深度处理最后进入消毒模块22消毒处理。

当待处理污水不足以进行一批次的处理量时，SBBR反应器4进入等待阶段，曝气装置5执行脉冲式曝气模式，保持SBBR反应器4内的处理环境及污泥活性。

按上述方法，通过调整系统有机负荷，氮磷负荷，COD、总氮、总磷去除率能够稳定在90%以上，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级A标准。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置，包括调节池和SBBR反应器，所述调节池通过进水泵及管路与SBBR反应器的进水端连接；所述SBBR反应器的内部安装有曝气装置和填料，SBBR反应器连接有排水阀和放空阀，其特征在于：

还包括PLC控制器，以及设置于SBBR反应器内的DO传感器、ORP传感器、PH传感器、温度传感器、静压式液位计和气体涡街流量计；所述PLC控制器与所述的进水泵、曝气装置、排水阀、DO传感器、ORP传感器、PH传感器、温度传感器、静压式液位计和气体涡街流量计连接；

所述填料包括若干根悬挂于SBBR反应器内的尼龙绳，每根所述的尼龙绳上均固定有若干个填料A和填料B，所述填料A和填料B均为表面阳离子改性的高密度聚乙烯材质，且填料A与填料B交替分布；所述填料A呈圆片状，填料A的内部以涡轮叶片的形式布设有内层扇叶和外层扇叶；所述填料B呈辐射状纤维结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置，其特征在于：所述填料A的直径为20cm，所述填料B的辐射半径为10cm，同一根所述的尼龙绳上任意相邻的填料A与填料B之间的间隔为10cm。

3.根据权利要求1所述的一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置，其特征在于：所述填料的填充比例为20%-30%。

4.根据权利要求1所述的一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置，其特征在于：还包括深度处理模块和消毒模块，所述SBBR反应器的排水阀通过集水器与深度处理模块连接，所述深度处理模块通过蝶阀与消毒模块连接，所述消毒模块的出水管路处设有液体电磁流量计；所述深度处理模块和液体电磁流量计与PLC控制器连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置，其特征在于：所述SBBR反应器采用PP罐或矩形碳钢容器。

6.根据权利要求4所述的一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置，其特征在于：所述深度处理模块为滤布过滤机、D型滤池和砂滤池中的一种。

7.一种利用如权利要求1所述的一种基于SBBR工艺的高氨氮农村生化污水处理装置的污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、进水阶段，污水经调节池进行水质、水量调节后，通过进水泵提升至SBBR反应器内，通过曝气装置进行间歇气提搅拌，SBBR反应器内处于厌氧环境，利用进水中的碳源作为电子供体，将大部分硝态氮转化为氮气；

S2、曝气阶段，通过曝气装置曝气，SBBR反应器内处于好氧阶段，活性污泥与填料上的生物膜在反应器内充分混合，同步发生除碳和硝化反应；同时通过填料的生物膜外层的氨氮化菌的亚硝化反应和生物膜内层的厌氧氨氧化菌的厌氧氨氧化反应实现好氧时的同步反硝化；反应过程中通过DO传感器、ORP传感器、PH传感器、温度传感器、静压式液位计和气体涡街流量计进行水质参数的在线监测，水质参数反馈至PLC控制器，由PLC控制器实时调控；

S3、沉淀阶段，待S2的反应结束后，停止曝气，静置沉淀，进行固液分离；

S4、排水阶段，待S3的沉淀结束后，将上清液由排水阀排出；

S5、等待阶段，当待处理污水不足以进行一批次的处理量时，SBBR反应器进入等待阶段，曝气装置执行脉冲式曝气模式，保持SBBR反应器内的处理环境及污泥活性。

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