CN109502917A - 一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置与工艺，包括设有进水口的厌氧折流板反应器，厌氧折流板反应器内设有复合生物滴滤池，厌氧折流板反应器的出水端与复合生物滴滤池进水端相通，污水通过重力推流依次进入厌氧折流板反应器和复合生物滴滤池内自动运行，复合生物滴滤池设有出水口。本发明全过程利用重力推流自动运行，高度集中污水处理实用技术，经济实用，操作、维护简单方便，无需动力设备，达到节约资源的目的，污染物处理效果好，适用于分散式农村生活污水处理的推广应用。

Description

一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置及 工艺

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及农村分散式生活污水处理设备，具体涉及一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置与工艺。

背景技术

我国是一个发展中的农业大国，第六次全国人口普查显示，我国农村人口占全国总人口的50.32%，并且居住分散，此外，我国96%的村庄没有设置污水处理系统，农村居民生活产生的污水大部分未经处理便排入附近河流、池塘水体，自然环境、地表径流、地下水源、农田土壤等均受到不同程度的污染。

农村生活污水特点是可生化性强，氮、磷含量较高，基本不含重金属等有毒物质。排放点分散，每户排放量较少且污水水质水量波动比较大，收集难度较大，并且农村经济和专业水平较低，缺乏管理技术规范等。此外，农村人口居住分散且产生的生活污水量较小，污水处理还受当地自然环境的影响，因此农村生活污水处理工艺不能简单套用城镇污水处理工艺，现有传统工艺用于分散式农村生活污水处理，若要达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级标准，所需能耗大、投资成本高、维护管理麻烦。

发明内容

本发明针对分散式农村生活污水处理中存在的上述缺陷，提供了一种无需专业技术人员操作管理，结构紧凑、成本低、处理效果好的户用型地埋式无动力一体化污水净化装置。

本发明采用的技术方案如下：一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置，包括设有进水口的厌氧折流板反应器，厌氧折流板反应器内设有复合生物滴滤池，厌氧折流板反应器的出水端与复合生物滴滤池进水端相通，污水通过重力推流依次进入厌氧折流板反应器和复合生物滴滤池内自动运行，复合生物滴滤池设有出水口。

所述厌氧折流板反应器内设有隔室，且环绕复合生物滴滤池壳体本体外围而设，每个隔室内通过折流板形成下行流室和上行流室，其中，与进水口相通的为第一隔室的下行流室，厌氧折流板反应器的出水端采用溢流堰，溢流堰设于最后一隔室的上行流室内与复合生物滴滤池进水端相通。

作为优选，所述复合生物滴滤池包括壳体本体，壳体本体内从上至下依次放置提供缺氧向好氧环境转变的一级生物滤池、好氧环境的二级生物滤池、及好氧向缺氧环境转变的三级生物滤池的生物过滤单元；所述进水端设于一级生物滤池上方，出水口设于最后一级生物滤池下方。

进一步的，所述一、二、三级生物滤池均为开口朝上的壳体，壳体的底面分布有过水孔，壳体下方设有支撑件，壳体内装有填料，每一壳体的顶端搭设有穿孔式布水板；壳体本体内一级生物滤池的穿孔式布水板的上方为布水室，在布水室内分布有与溢流堰相接通的半管式溢流布水管，每一级生物滤池壳体的底面与下一级生物滤池的穿孔式布水板之间形成通风室。

进一步的，每一通风室内放置有栅条式溅水板，栅条式溅水板位于穿孔式布水板上方。

进一步的，所述通风室分别设置有通风管，通风管上端的管口位于地面以上，且安装有无动力风机。

本发明还提供了一种采用上述户用型地埋式一体化复合生物污水处理装置进行污水处理的工艺，包括厌氧水解阶段和生物过滤阶段；其中，厌氧水解阶段降解污水中大分子有机物，去除部分有机物，降低污水有机负荷后进入生物过滤阶段，去除污水中无机污染物和剩余有机污染物。

厌氧水解阶段为：厌氧折流板反应器内的每个隔室内填充有球形软性填料，将待处理的污水通过重力从所述进水口注入厌氧折流板反应器中，污水依次流过厌氧折流板反应器的每一隔室，在每个隔室内污水均经过下行流和上行流，逐步去除污水中COD，最后通过溢流堰流入半管式溢流布水管进入布水室。

生物过滤阶段包括以下步骤：

步骤（1）布水室：进入半管式溢流布水管的污水滴落至一级生物滤池顶端的穿孔式布水板，通过该布水板的板孔流入一级生物滤池内；

步骤（2）.一级生物滤池：一级生物滤池壳体内装有页岩陶粒填料，在其下方通风室的供氧作用下，一级生物滤池由缺氧环境逐步向好氧环境过渡，在此过程中，异养菌利用碳源大量繁殖，大量去除污水中COD，部分有机氮转化为氨，页岩陶粒填料表面的生物膜作用和好氧-缺氧微环境下进行的同步硝化反硝化作用去除一部分氮后，依次滴落在壳体下方的栅条式溅水板、穿孔式布水板，污水呈水膜或水滴状在壳体下方的通风室中充分充氧后流入二级生物滤池内；

步骤（3）.二级生物滤池：二级生物滤池 壳体内装有海绵+海绵铁复合填料，在壳体上、下方通风室的共同供氧作用下，二级生物滤池处于好氧环境下，流入二级生物滤池内的污水经PO₄ ^3-+Fe³⁺→FePO₄↓作用、聚磷菌好氧吸磷作用和填料自身吸附作用除磷后，同步骤（2）依次滴落在壳体下方的栅条式溅水板和穿孔式布水板上，污水呈水膜或水滴状在壳体下方通风室中充分充氧后流入三级生物滤池内；

步骤（4）.三级生物滤池：三级生物滤池壳体内装有页岩陶粒填料，在其上方通风室的作用下，三级生物滤池由好氧环境向缺氧环境过渡，污水流经三级生物滤池好氧环境段，硝化细菌大量繁殖，经硝化作用污水中的大量氮转化为NO₃ ^-和NO₂ ^-的形式存在，页岩陶粒填料表面的生物膜作用和好氧-缺氧微环境下进行的同步硝化反硝化作用去除少量氮，流经三级生物滤池缺氧环境段，污水中的NO₃ ^-和NO₂ ^-形态的氮经过反硝化作用转化为N₂排出，去除大量氮后经出水口排出，即可得到净化水。

本发明的一种户用型地埋式一体化复合生物污水处理工艺，采用地埋式安装无动力一体化复合生物污水处理装置用于四季处理分散式农村生活污水。

本发明的有益效果在于：

1.本发明利用装置各部分高度差和全过程利用重力推流自动运行，无需动力设备，达到节约资源的目的，本发明厌氧折流板反应器内依次相通的隔室环绕复合生物滴滤池壳体本体外围集中而设，满足一体化设计占地面积小，结构简单，能够高度集中处理污水、经济实用。

2.本发明通过无动力风机、通风管、栅条式溅水板和穿孔式布水板，利用无动力风机、拔风作用、及栅条式溅水板与穿孔式布水板的溅水复氧作用为好氧滤池供氧，提高水体溶解氧，进而提高污水处理效率，无需动力设备供氧，节约能耗、降低了污水处理的运行费用，尤其适合分散农村地区使用。

3.本发明所述的各级生物滤池壳体依次垒放堆积放置在复合生物滴滤池壳体本体内，更换填料简单方便，组装、拆卸方便，便于维护。

4.本发明通过相串联的厌氧、缺氧、好氧处理流程，通过厌氧水解阶段降解污水中大分子有机物，去除部分有机物，降低污水有机负荷，为后续处理奠定基础；然后进入生物过滤阶段，生物过滤阶段可根据污水水质特点，在每级生物滤池中装填不同类型的填料，有效去除污水中的有机物、氮磷等污染物质，污泥产生量少、出水水质达标、运行稳定等一系列优点，适用于分散式农村生活污水处理的推广应用。

5.本发明装置采用地埋式安装，冬季可正常运行，内部组件可轻松拆卸组装，无需专业技术人员操作维护，适合分散式农村地区生活污水处理推广使用。

6. 采用本发明的户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置处理农村生活污水，此一体化装置对COD和NH₄ ⁺-N具有较好的去除效果，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标准，TN和TP能够满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B标准，出水可达标排放。

附图说明

图1.为本发明装置的立体结构示意图；

图2.为本发明装置的剖视结构示意图。

图中：1厌氧折流板反应器、2进水口、3厌氧折流板反应器第一隔室、4厌氧折流板反应器第二隔室、5厌氧折流板反应器第三隔室、6厌氧折流板反应器第四隔室、7折流板、8溢流堰、9半管式溢流布水管、10复合生物滴滤池、11出水口、12通风管、13无动力风机、14一级生物滤池、15二级生物滤池、16三级生物滤池、17栅条式溅水板、18穿孔式布水板、19布水室、20一级通风室、21二级通风室、22支撑件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置、工艺作进一步详细的说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

如图1所示，一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置，包括设有进水口的厌氧折流板反应器，厌氧折流板反应器1内设有复合生物滴滤池10。所述厌氧折流板反应器1内分隔成若干隔室，且环绕复合生物滴滤池10壳体本体的中上部外围而设，每个隔室内通过折流板7形成下行流室和上行流室，其中，与进水口相通的为第一隔室的下行流室，厌氧折流板反应器1的出水端采用溢流堰8，溢流堰8设于最后一隔室的上行流室内。所述复合生物滴滤池10包括壳体本体，壳体本体内从上至下依次放置提供缺氧向好氧环境转变的一级生物滤池14、好氧环境的二级生物滤池15、及好氧向缺氧环境转变的三级生物滤池16的生物过滤单元。过滤单元根据需求重复设置，其中，一、二、三级生物滤池均为开口朝上的壳体，壳体的底面分布有过水孔，壳体下方设有支撑件22，壳体内装有填料，每一壳体的顶端搭设有穿孔式布水板18；壳体本体内一级生物滤池14的穿孔式布水板18的上方为布水室19，在布水室19内分布有与溢流堰8相接通的半管式溢流布水管9。位于三级生物滤池16下方的壳体本体侧壁处开有出水口11。其中，一级生物滤池壳体通过支撑件22架设在二级生物滤池壳体顶端的穿孔式布水板上方，两者之间形成一级通风室20。二级生物滤池壳体架设在三级生物滤池壳体顶端的穿孔式布水板上方，两者之间形成二级通风室21。每一通风室内放置有栅条式溅水板17，栅条式溅水板17支撑在穿孔式布水板18上方，与其相平行。所述通风室分别设置有通风管12，通风管12上端的管口位于地面以上，且安装有无动力风机13。

污水通过重力推流依次进入厌氧折流板反应器1的每一隔室和复合生物滴滤池10壳体内的每一级生物滤池自动运行除污。

厌氧折流板反应器1内优选设有四个依次相通的隔室，依次包括第一隔室3、第二隔室4、第三隔室5、第四隔室6、厌氧折流板反应器1每隔室都由折流板7分为下行流室和上行流室；第一隔室3的下行流室的侧壁上部开进水口2，在第四隔室6的上行流室内设有溢流堰8，溢流堰8与半管式溢流布水管9一端相接通，半管式溢流布水管9另一端设置在复合生物滴滤池10壳体内壁上，半管式溢流布水管9位于布水室内，分布在一级生物滤池壳体顶端的穿孔式布水板18上方。

在复合生物滴滤池10内部设置的一级生物滤池14壳体、二级生物滤池15壳体、三级生物滤池16壳体、栅条式溅水板17和穿孔式布水板18均为相互独立的个体，使用时依次进行垒放，堆积放置在复合生物滴滤池10壳体内，即可。

本发明的户用型地埋式一体化复合生物污水处理装置在运行过程中；具体如下：

包括厌氧水解阶段和生物过滤阶段；如图1所示，图中箭头方向为装置内部水流方向；为清楚表示装置内部结构，装置顶端的盖板在图中未表示出，实际运行过程中该发明装置顶端采用盖板密封。

其中，厌氧水解阶段降解污水中大分子有机物，降低污水有机负荷，然后进入生物过滤阶段，利用化学生物除磷作用、填料本身的吸附作用、填料表面的生物膜作用、好氧环境下的硝化作用、缺氧环境下的反硝化作用以及填料表面形成的好氧-缺氧微环境下进行的同步硝化反硝化作用，去除污水中有机物、N、P等污染物质。

在厌氧折流板反应器1的每个隔室内中填充球形软性填料，所述厌氧水解阶段为：厌氧折流板反应器1内接种某污水处理厂二次沉淀池的污泥，生活污水由设置在厌氧折流板反应器第一隔室3外壁顶部的进水口2进入装置，厌氧折流板反应器1每隔室依次串联连通，污水依次通过每个隔室的下行流室和上行流室，厌氧折流板反应器1不仅能够起到缓冲作用，而且能够提高污水的可生化性，污水依次流经四个隔室逐步去除COD,污水流过第四隔室6经溢流堰8和半管式溢流布水管9进入复合生物滴滤池10。

所述过滤阶段包括以下步骤：

步骤（1）布水室：厌氧折流板反应器1出水通过溢流堰8进入半管式溢流布水管9滴落至一级生物滤池14壳体顶端搭设的穿孔式布水板18，通过该穿孔式布水板18的板孔流入一级生物滤池14；

步骤（2）一级生物滤池：一级生物滤池14内装有页岩陶粒填料，在一级通风室20的供氧作用下，一级生物滤池14由缺氧环境逐步向好氧环境过渡，异养菌利用碳源大量繁殖，污水中COD被大量去除，部分有机氮转化为氨，填料表面的生物膜作用和好氧-缺氧微环境下进行的同步硝化反硝化作用去除一部分氮，后依次滴落在其下方的栅条式溅水板17和二级生物滤池15壳体顶端的穿孔式布水板18，污水呈水膜或水滴状在一级通风室20中充分充氧，流入二级生物滤池15内；

步骤（3）.二级生物滤池：二级生物滤池15内装有海绵+海绵铁复合填料，在一级通风室20和二级通风室21的共同供氧作用下，二级生物滤池15处于好氧环境下，流入二级生物滤池15内的污水经PO₄ ^3-+Fe³⁺→FePO₄↓作用、聚磷菌吸磷作用和填料自身吸附作用除磷，后与步骤（2）中所述类似，依次滴落在其壳体下方的栅条式溅水板17和三级生物滤池16壳体顶端的穿孔式布水板18，污水呈水膜或水滴状在二级通风室21中充分充氧，流入三级生物滤池16内；

步骤（4）.三级生物滤池：三级生物滤池16内装有页岩陶粒填料，在二级通风室21的供氧作用下，三级生物滤池16由好氧环境向缺氧环境过渡，污水流经三级生物滤池16好氧环境段，硝化细菌大量繁殖，经硝化作用污水中的大量氮转化为NO₃ ^-和NO₂ ^-的形式存在，填料表面的生物膜作用和好氧-缺氧微环境下进行的同步硝化反硝化作用去除少量氮，后流经三级生物滤池16缺氧环境段，污水中的NO₃ ^-和NO₂ ^-形态的氮经过反硝化作用转化为N₂排出，去除大量氮，经出水口11排出，即可得到净化水，有效去除污水中的污染物质，使得污水达标排放。

该工艺生物滤池通过无动力风机13、通风管12的拔风作用、栅条式溅水板17和穿孔式布水板18的溅水复氧作用供氧。

在每级生物滤池内的填料颗粒之间形成有一定的空隙率，可在颗粒的外表面形成局部好氧-缺氧微环境，当水流流经填装填料的滤池时，容易形成填料内、外水流流速的差异，此外，由于填料内、外供氧条件有所差异，可为在污水处理过程中发挥作用的微生物提供适宜的生存环境，可提高处理效率。

本装置采用地埋式安装，冬季可正常运行，出水可用于绿化、冲厕等，有利于分散式农村生活污水处理的推广应用。

实施例

装置的处理规模为0.05m³/d，一体化装置尺寸为485mm×485mm×1140mm，其中厌氧折流板反应器（1）围绕在缺氧-好氧复合生物滴滤池（10）四周，厌氧折流板反应器（1）尺寸为485mm×485mm×490mm，生物滴滤池（10）尺寸为265mm×265mm×1140mm，一级生物滤池的高度为330 mm、二级生物滤池、三级生物滤池的高度为200mm,相邻滤池之间间隔为100mm,水力停留时间为24h，运行方式为连续运行，处理效果见下表1：

表1.装置处理效果分析

根据上表数据显示，经过户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置处理农村生活污水，此一体化装置对COD和NH₄ ⁺-N具有较好的去除效果，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标准，对TN和TP去除虽不理想，但其也能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B标准，出水可达标排放。

应说明的是：以上内容是结合具体的优选实施方案对本发明所做的详细说明，本发明的保护范围不限于此，凡在本发明的精神和原则内所做的润饰，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置，包括设有进水口的厌氧折流板反应器，其特征在于：厌氧折流板反应器（1）内设有复合生物滴滤池（10），厌氧折流板反应器（1）的出水端与复合生物滴滤池（10）进水端相通，污水通过重力推流依次进入厌氧折流板反应器（1）和复合生物滴滤池（10）内自动运行，复合生物滴滤池（10）设有出水口（11）。

2.根据权利要求1所述的一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置，其特征在于：所述厌氧折流板反应器（1）内设有隔室，且环绕复合生物滴滤池（10）壳体本体外围而设，每个隔室内通过折流板（7）形成下行流室和上行流室，其中，与进水口相通的为第一隔室的下行流室，厌氧折流板反应器（1）的出水端采用溢流堰（8），溢流堰（8）设于最后一隔室的上行流室内与复合生物滴滤池（10）进水端相通。

3.根据权利要求2所述的一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置，其特征在于：复合生物滴滤池（10）包括壳体本体，壳体本体内从上至下依次放置提供缺氧向好氧环境转变的一级生物滤池（14）、好氧环境的二级生物滤池（15）、及好氧向缺氧环境转变的三级生物滤池（16）的生物过滤单元；所述进水端设于一级生物滤池（14）上方，出水口（11）设于最后一级生物滤池下方。

4.根据权利要求3所述的一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置，其特征在于：一、二、三级生物滤池均为开口朝上的壳体，壳体的底面分布有过水孔，壳体下方设有支撑件，壳体内装有填料，每一壳体的顶端搭设有穿孔式布水板（18）；壳体本体内一级生物滤池（14）的穿孔式布水板（18）的上方为布水室（19），在布水室（19）内分布有与溢流堰（8）相接通的半管式溢流布水管（9），每一级生物滤池壳体的底面与下一级生物滤池的穿孔式布水板之间形成通风室。

5.根据权利要求4所述的一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置，其特征在于：每一通风室内放置有栅条式溅水板（17），栅条式溅水板（17）位于穿孔式布水板（18）上方。

6.根据权利要求4或5所述的一种户用型地埋式无动力一体化复合生物污水处理装置，其特征在于：所述通风室分别设置有通风管（12），通风管（12）上端的管口位于地面以上，且安装有无动力风机（13）。

7.一种采用如权利要求1、2 、3 、4或5所述的户用型地埋式一体化复合生物污水处理装置进行污水处理的工艺，其特征在于：包括厌氧水解阶段和生物过滤阶段；其中，厌氧水解阶段降解污水中大分子有机物，去除部分有机物，降低污水有机负荷后进入生物过滤阶段，去除污水中无机污染物和剩余有机污染物。

8.根据权利要求7所述的一种户用型地埋式一体化复合生物污水处理工艺，其特征在于：厌氧水解阶段为：厌氧折流板反应器（1）内的每个隔室内填充有球形软性填料，将待处理的污水通过重力从所述进水口注入厌氧折流板反应器（1）中，污水依次流过厌氧折流板反应器的每一隔室，在每个隔室内污水均经过下行流和上行流，逐步去除污水中COD，最后通过溢流堰（8）流入半管式溢流布水管（9）进入布水室（19）。

9.根据权利要求8所述的一种户用型地埋式一体化复合生物污水处理工艺，其特征在于：生物过滤阶段包括以下步骤：

步骤（1）布水室：进入半管式溢流布水管（9）的污水滴落至一级生物滤池（14）顶端的穿孔式布水板（18），通过该布水板的板孔流入一级生物滤池（14）内；

步骤（2）.一级生物滤池：一级生物滤池（14）壳体内装有页岩陶粒填料，在其下方通风室的供氧作用下，一级生物滤池（14）由缺氧环境逐步向好氧环境过渡，在此过程中，异养菌利用碳源大量繁殖，大量去除污水中COD，部分有机氮转化为氨，页岩陶粒填料表面的生物膜作用和好氧-缺氧微环境下进行的同步硝化反硝化作用去除一部分氮后，依次滴落在壳体下方的栅条式溅水板、穿孔式布水板，污水呈水膜或水滴状在壳体下方的通风室中充分充氧后流入二级生物滤池（15）内；

步骤（3）.二级生物滤池：二级生物滤池（15）壳体内装有海绵+海绵铁复合填料，在壳体上、下方通风室的共同供氧作用下，二级生物滤池（15）处于好氧环境下，流入二级生物滤池（15）内的污水经PO₄ ^3-+Fe³⁺→FePO₄↓作用、聚磷菌好氧吸磷作用和填料自身吸附作用除磷后，同步骤（2）依次滴落在壳体下方的栅条式溅水板和穿孔式布水板上，污水呈水膜或水滴状在壳体下方通风室中充分充氧后流入三级生物滤池（16）内；

步骤（4）.三级生物滤池：三级生物滤池（16）壳体内装有页岩陶粒填料，在其上方通风室的作用下，三级生物滤池（16）由好氧环境向缺氧环境过渡，污水流经三级生物滤池（16）好氧环境段，硝化细菌大量繁殖，经硝化作用污水中的大量氮转化为NO₃ ^-和NO₂ ^-的形式存在，页岩陶粒填料表面的生物膜作用和好氧-缺氧微环境下进行的同步硝化反硝化作用去除少量氮，流经三级生物滤池（16）缺氧环境段，污水中的NO₃ ^-和NO₂ ^-形态的氮经过反硝化作用转化为N₂排出，去除大量氮后经出水口（11）排出，即可得到净化水。