CN110002674A - 一种三效融合农村生态污水处理系统和处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三效融合农村生态污水处理系统和处理方法，所述系统包括预处理单元、LJ‑BL处理单元、LJ‑MB处理单元、LJ‑EL处理单元和污泥处理单元；预处理单元利用沉淀和厌氧发酵的原理，去除生活污水中悬浮性有机物；BJ生化处理单元通过厌氧池和好氧池，对废水中的CODcr和BOD5进行降解；MB处理单元利用高效膜分离与活性污泥法相结合进行污水处理；LJ‑EL处理单元通过人工湿地对有机物、重金属、氮磷进一步清除。本系统出水效果好，可满足绿化、农田灌溉，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用；与传统处理系统相比，可节省50%的土地使用面积；厂区景观好。

Description

一种三效融合农村生态污水处理系统和处理方法
技术领域
本发明涉及一种三效融合农村生态污水处理系统和处理方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
随着农村生活水平的提高和居住环境的改善，农村居民生活废水排放量日益增加，对农业生态环境和水体产生了日益严重的污染，由于农村居住分散，无法像城市一样进行集中污水处理，使用传统污水处理方法对农村污水进行处理，一个或几个村庄就需要使用一套处理系统，人均处理费用高昂，村落和农民无法承受，所以亟待开发一种适合农村使用的污水处理系统。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种三效融合农村生态污水处理系统和处理方法。
本发明采用的技术方案为：
一种三效融合农村生态污水处理系统，包括预处理单元、LJ-BL处理单元、LJ-MB处理单元、LJ-EL处理单元和污泥处理单元；
所述预处理单元包括沉降池和酸化发酵池，管网污水从所述沉降池的入口进入沉降池，所述沉降池的出口连通酸化发酵池的入口，所述酸化发酵池污水出口通过管道连通LJ-BL处理单元的污水入口，所述LJ-BL处理单元的污水出口通过管道连接LJ-MB处理单元的污水入口，所述LJ-MB处理单元的污水出口管道连接LJ-EL处理单元，所述LJ-MB处理单元的污泥出口管道连接污泥处理单元；所述LJ-EL处理单元的出水通往消毒单元。
所述沉降池和酸化发酵池为一体设置，所述沉降池的出口位于沉降池中上部，所述沉降池底部设置污泥出泥管。
所述LJ-BL处理单元内设置格栅；所述LJ-BL处理单元分为厌氧池和好氧池，所述厌氧池和好氧池连通，从所述酸化发酵池的出来的污水进入厌氧池顶部的污水入口；所述好氧池底部设置曝气管路，所述曝气管路上设置多个气孔，所述曝气管路连通氧气气泵，所述好氧池顶部设置污水出口。
所述LJ-MB处理单元内部设置一膜好氧区，所述膜好氧区包括集水管路，所述集水管路上设置多个集水进口，每个所述集水进口上均设置滤膜，集水管路连接真空泵；所述膜好氧区底部铺设曝气装置，所述滤膜设置于曝气装置上部，所述集水管出口通向LJ-EL处理单元；所述LJ-MB处理单元底部设置污泥出泥口。
所述LJ-EL处理单元为湿地系统，所述湿地系统设置有湿地填料，所述湿地填料内悬浮混合活性污泥；所述湿地填料上种植园林植物，所述LJ-EL处理单元的出水通入消毒单元进行消毒处理。
使用所述的污水处理系统进行三效融合农村生态污水处理的方法，包括以下步骤：
步骤1）管网污水汇总至沉降池中，经过12-24h的沉淀，去除50%-60%的悬浮物；沉淀后的沉降池上层水经与酸化发酵池连通的沉降池出口流入酸化发酵池中；沉降池中的污泥进行定期清掏外运；
步骤2）酸化发酵池中添加厌氧菌，进行水解酸化，将污水中的大分子有机物分解为小分子，使污水呈微酸性；
步骤3）经过水解酸化处理后的污水从厌氧池顶部入口进入LJ-BL处理单元，厌氧池中生存着大量兼氧微生物，所述微生物包括但不限于：反硝化细菌、产甲烷菌、硝化细菌、酵母菌、球衣细菌、原生动物、后生动物，其中反硝化细菌利用厌氧池的有机物和好氧池内循环过来的混合液中的NO3－N进行反硝化脱氮，将废水中的NO3-N化为N2，从而转入气相完成脱氮和COD的降解过程；
好氧池对污水进行充氧，以提供好氧微生物耐以生存的溶解氧。好氧微生物利用水中的氧份进行外源呼吸，并用污水中的有机物进行新陈代谢，从而对废水中的CODcr和BOD5进行降解；
同时LJ-BL处理单元系统内的硝化细菌，将废水中的NH3－N转化为NO3－N，完成对废水中NH3－N进行降解的过程，确保LJ-BL单元的出水中，NH3－N达标排放；
步骤4）经过LJ-BL处理单元处理后的污水进入LJ-MB处理单元，进行生物降解，生物降解后的水在真空泵和滤液自吸泵的抽提作用下进入膜好氧区，通过滤膜，通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮物均被截留在膜好氧区中，有效截留硝化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除NH3-N；同时可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。
滤过液经由集水管中汇集到清水池进行排放或回用；
本单元产生的污泥，进入污泥处理单元进行处理；
步骤5）清水池内的滤过液通入LJ-EL处理单元，所述LJ-EL处理单元的水处理分三种形式：
物理沉淀：可沉淀固体在湿地系统中重力沉降去除、过滤，通过颗粒间相互引力作用及植物根系的阻截作用，使可沉降及可絮凝固体被阻截而去除；
化学微生物代谢：利用悬浮的活性污泥和寄生于植物上的细菌的代谢作用，将悬浮物、胶体、可溶性固体分解成无机物；通过生物硝化-反硝化作用去除氮；部分微量元素被微生物、植物利用氧化，并经阻截或结合而被去除；
自然死亡：细菌和病毒处于不适宜环境中会引起自然衰败及死亡，湿地系统利用植物代谢对有机物的吸收而去除，植物根系分泌物对大肠杆菌和病原体有灭活作用；
植物吸收：部分氮和磷被植物吸收而去除，将氮、磷吸收、合成后移出人工湿地系统；
步骤6）经过LJ-EL处理单元处理后的水，经过消毒和检验合格后，用于生产和生活；
步骤7）沉降池和LJ-MB处理单元产生的污泥，进入污泥处理单元，经过3个月以上的厌氧发酵分解，使污泥中的有机物分解成稳定的无机物，易腐败的生化污泥转化为稳定的熟污泥，改变了污泥的结构，降低了污泥的含水率；定期将污泥清掏外运，填埋或用作肥料。
所述步骤2）中，在水解酸化阶段CODcr、BOD5值变化不很大，仅在产气阶段由于构成CODcr、BOD5的有机物多以CO2和H2的形式逸出，才使废水中CODcr、BOD5明显下降。
由于生活污水CODcr浓度不高，所以通常仅需将厌氧过程控制在水解酸化阶段，将污水中的大分子有机物转化为小分子有机物，以提高系统的处理效果，减轻后续工序的处理负荷。
针对CODcr浓度高的污水，酸化发酵池中经过水解酸化处理后的污水中还可以加入产甲烷菌，水解酸化阶段产生的小分子有机物在产甲烷菌的作用下，转化为甲烷。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
系统出水效果好，可满足绿化、农田灌溉，同时满足排放要求。
出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用；
与传统处理系统相比，可节省50%的土地使用面积；
厂区景观好，花园式污水厂；
周边环境影响小，
系统自动化程度高，采用PLC控制，可实现全程自动化控制，利于管理；
模块化设计，结构紧凑，占地面积小，运行费用低廉。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明系统结构示意图。
图2为本发明膜好氧区过滤方向示意图。
图3为滤膜过滤方式示意图。
图4为LJ-EL处理单元处理方式示意图。
图5为LJ-MB处理单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例
1.一种三效融合农村生态污水处理系统，如图1所示，包括预处理单元1、LJ-BL处理单元2、LJ-MB处理单元3、LJ-EL处理单元4和污泥处理单元5；
本实施例中，LJ-BL处理单元尺寸为9m*6m*3m，整体采用碳钢防腐处理；
LJ-MB处理单元尺寸为9*3*3m，内部采用耐污染耐腐蚀的PVDF材料的膜结构；
LJ-EL处理单元4尺寸为1000m2，内部采用地下钢混结构，采用多孔湿地填料的湿地系统；
所述预处理单元1包括沉降池11和酸化发酵池12，管网污水从所述沉降池11的入口进入沉降池，所述沉降池的出口连通酸化发酵池12的入口，所述酸化发酵池1的污水出口通过管道连通LJ-BL处理单元2的污水入口，所述LJ-BL处理单元2的污水出口通过管道连接LJ-MB处理单元的污水3入口，所述LJ-MB处理单元3的污水出口管道连接LJ-EL处理单元4，所述LJ-MB处理单元4的污泥出口管道连接污泥处理单元5；所述LJ-EL处理单元4的出水通往消毒单元。
所述沉降池11和酸化发酵池12为互相连通的一体设置，所述沉降池11的出口位于沉降池中上部，所述沉降池底部设置污泥出泥管111。
所述LJ-BL处理单元2内设置格栅21；所述LJ-BL处理单元2分为厌氧池22和好氧池23，所述厌氧池22和好氧池23连通，从所述酸化发酵池12的出来的污水进入厌氧池22顶部的污水入口；所述好氧池23底部设置曝气管路24，所述曝气管路24上设置多个气孔25，所述曝气管路连通氧气气泵6，所述好氧池23顶部设置污水出口。
所述LJ-MB处理单元3内部设置一膜好氧区31，所述膜好氧区31包括集水管路32，所述集水管路32上设置多个集水进口，每个所述集水进口上均设置滤膜33，集水管路32连接真空泵34；所述膜好氧区31底部铺设曝气装置36，所述滤膜33设置于曝气装置36上部，所述曝气装置36连接氧气气泵6；所述集水管路32出口通向LJ-EL处理单元4；所述LJ-MB处理单元3底部设置污泥出泥口37。
所述滤膜为浸入式超滤膜。
所述LJ-EL处理单元4采用多孔湿地填料的湿地系统，所述湿地系统设置有湿地填料41，所述湿地填料41内悬浮混合活性污泥42；所述湿地填料为多孔填料，所述湿地填料上种植园林植物43，所述LJ-EL处理单元的出水通入消毒单元进行消毒处理。
所述园林植物包括但不限于宜生长的芦苇、香莆、黄花鸢尾。
2.使用所述的污水处理系统进行三效融合农村生态污水处理的方法，包括以下步骤：
步骤1）管网污水汇总至沉降池中，经过12-24h的沉淀，去除50%-60%的悬浮物；沉淀后的沉降池上层水经与酸化发酵池连通的沉降池出口流入酸化发酵池中；沉降池中的污泥进行定期清掏外运；
步骤2）酸化发酵池中添加厌氧菌，进行水解酸化，将污水中的大分子有机物分解为小分子，使污水呈微酸性；
步骤3）经过水解酸化处理后的污水从厌氧池顶部入口进入LJ-BL处理单元，厌氧池中生存着大量兼氧微生物，所述微生物包括但不限于：反硝化细菌、产甲烷菌、硝化细菌、酵母菌、球衣细菌、原生动物、后生动物，其中反硝化细菌利用厌氧池的有机物和好氧池内循环过来的混合液中的NO3－N进行反硝化脱氮，将废水中的NO3-N化为N2，从而转入气相完成脱氮和COD的降解过程；
好氧池对污水进行充氧，以提供好氧微生物耐以生存的溶解氧。好氧微生物利用水中的氧份进行外源呼吸，并用污水中的有机物进行新陈代谢，从而对废水中的CODcr和BOD5进行降解；
同时，LJ-BL处理单元系统中的硝化细菌，将废水中的NH3－N转化为NO3－N，完成对废水中NH3－N进行降解的过程，确保LJ-BL单元的出水中，NH3－N达标排放；
步骤4）经过LJ-BL处理单元处理后的污水进入LJ-MB处理单元，进行生物降解；
生物降解后的水在真空泵和滤液自吸泵的抽提作用下进入膜好氧区，通过滤膜，通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮物均被截留在膜好氧区中，有效截留硝化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除NH3-N；同时可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。
所述LJ- MB处理单元使用的微生物为硝化细菌、酵母菌、硫细菌、原生动物、后生动物等。
滤过液经由集水管中汇集到清水池进行排放或回用；
本单元产生的污泥，进入污泥处理单元进行处理；
步骤5）清水池内的滤过液通入LJ-EL处理单元，所述LJ-EL处理单元的水处理分三种形式：
物理沉淀：可沉淀固体在湿地系统中重力沉降去除、过滤，通过颗粒间相互引力作用及植物根系的阻截作用，使可沉降及可絮凝固体被阻截而去除；
化学微生物代谢：利用悬浮的活性污泥和寄生于植物上的细菌的代谢作用，将悬浮物、胶体、可溶性固体分解成无机物；通过生物硝化-反硝化作用去除氮；部分微量元素被微生物、植物利用氧化，并经阻截或结合而被去除；所述微生物主要为反硝化细菌、硝化细菌、酵母菌、原生动物、后生动物等。
自然死亡：细菌和病毒处于不适宜环境中会引起自然衰败及死亡，湿地系统利用植物代谢对有机物的吸收而去除，植物根系分泌物对大肠杆菌和病原体有灭活作用；
植物吸收：部分氮和磷被植物吸收而去除，将氮、磷吸收、合成后移出人工湿地系统；
步骤6）经过LJ-EL处理单元处理后的水，经过消毒和检验合格后，用于生产和生活；
步骤7）沉降池和LJ-MB处理单元产生的污泥，进入污泥处理单元，经过3个月以上的厌氧发酵分解，使污泥中的有机物分解成稳定的无机物，易腐败的生化污泥转化为稳定的熟污泥，改变了污泥的结构，降低了污泥的含水率；定期将污泥清掏外运，填埋或用作肥料。
所述步骤2）中，在水解酸化阶段CODcr、BOD5值变化不很大，仅在产气阶段由于构成CODcr、BOD5的有机物多以CO2和H2的形式逸出，才使废水中CODcr、BOD5明显下降。
由于生活污水CODcr浓度不高，所以通常仅需将厌氧过程控制在水解酸化阶段，将污水中的大分子有机物转化为小分子有机物，以提高系统的处理效果，减轻后续工序的处理负荷。
针对CODcr浓度高的污水，酸化发酵池中经过水解酸化处理后的污水中还可以加入产甲烷菌，水解酸化阶段产生的小分子有机物在产甲烷菌的作用下，转化为甲烷。
3.使用本系统和本方法进行农村生活污水进行处理，
污水进水指标，如表1所示
表1
经处理后的指标达《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）之IV类水体指标，如表2所示，
表2
从表中可以看出，经过本发明污水处理系统和方法处理，能够使污水中的污染物有效去除，达到排放标准，并且湿地系统中的园林植物具有观赏性，厂区景观好，周边环境影响小，模块化设计，结构紧凑，占地面积小，运行费用低廉。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种三效融合农村生态污水处理系统，其特征在于，包括预处理单元、LJ-BL处理单元、LJ-MB处理单元、LJ-EL处理单元和污泥处理单元，所述预处理单元包括沉降池和酸化发酵池，管网污水从所述沉降池的入口进入沉降池，所述沉降池的出口连通酸化发酵池的入口，所述酸化发酵池污水出口通过管道连通LJ-BL处理单元的污水入口，所述LJ-BL处理单元的污水出口通过管道连接LJ-MB处理单元的污水入口，所述LJ-MB处理单元的污水出口管道连接LJ-EL处理单元，所述LJ-MB处理单元的污泥出口管道连接污泥处理单元；所述LJ-EL处理单元的出水通往消毒单元。
2.根据权利要求1所述的一种三效融合农村生态污水处理系统，其特征在于，所述沉降池和酸化发酵池为一体设置，所述沉降池的出口位于沉降池中上部，所述沉降池底部设置污泥出泥管。
3.根据权利要求1所述的一种三效融合农村生态污水处理系统，其特征在于，所述LJ-BL处理单元内设置格栅；所述LJ-BL处理单元分为厌氧池和好氧池，所述厌氧池和好氧池连通，从所述酸化发酵池的出来的污水进入厌氧池顶部的污水入口；所述好氧池底部设置曝气管路，所述曝气管路上设置多个气孔，所述曝气管路连通氧气气泵，所述好氧池顶部设置污水出口。
4.根据权利要求1所述的一种三效融合农村生态污水处理系统，其特征在于，所述LJ-MB处理单元内部设置一膜好氧区，所述膜好氧区包括集水管路，所述集水管路上设置多个集水进口，每个所述集水进口上均设置滤膜，集水管路连接真空泵；所述膜好氧区底部铺设曝气装置，所述滤膜设置于曝气装置上部，所述集水管出口通向LJ-EL处理单元；所述LJ-MB处理单元底部设置污泥出泥口。
5.根据权利要求1所述的一种三效融合农村生态污水处理系统，其特征在于，所述LJ-EL处理单元为湿地系统，所述湿地系统设置有湿地填料，所述湿地填料内悬浮混合活性污泥；所述湿地填料上种植园林植物，所述LJ-EL处理单元的出水通入消毒单元进行消毒处理。
6.根据权利要求1所述的一种三效融合农村生态污水处理系统，其特征在于，所述滤膜为浸入式超滤膜。
7.使用权利要求1-6任一所述的污水处理系统进行三效融合农村生态污水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）管网污水汇总至沉降池中，经过12-24h的沉淀，去除50%-60%的悬浮物；沉淀后的沉降池上层水经与酸化发酵池连通的沉降池出口流入酸化发酵池中；沉降池中的污泥进行定期清掏外运；
步骤2）酸化发酵池中添加厌氧菌，进行水解酸化，将污水中的大分子有机物分解为小分子，使污水呈微酸性；
步骤3）经过水解酸化处理后的污水从厌氧池顶部入口进入LJ-BL处理单元，厌氧池中生存着大量兼氧微生物，所述微生物包括但不限于：反硝化细菌、产甲烷菌、硝化细菌、酵母菌、球衣细菌、原生动物、后生动物，其中反硝化细菌利用厌氧池的有机物和好氧池内循环过来的混合液中的NO3－N进行反硝化脱氮，将废水中的NO3-N化为N2，从而转入气相完成脱氮和COD的降解过程；
好氧池对污水进行充氧，以提供好氧微生物耐以生存的溶解氧；
好氧微生物利用水中的氧份进行外源呼吸，并用污水中的有机物进行新陈代谢，从而对废水中的CODcr和BOD5进行降解；
同时LJ-BL处理单元系统的硝化细菌，将废水中的NH3－N转化为NO3－N，完成对废水中NH3－N进行降解的过程，确保LJ-BL单元的出水中，NH3－N达标排放；
步骤4）经过LJ-BL处理单元处理后的污水进入LJ-MB处理单元，进行生物降解，生物降解后的水在真空泵和滤液自吸泵的抽提作用下进入膜好氧区，通过滤膜，通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮物均被截留在膜好氧区中，滤过液经由集水管中汇集到清水池进行排放或回用；本单元产生的污泥，进入污泥处理单元进行处理；
步骤5）清水池内的滤过液通入LJ-EL处理单元，所述LJ-EL处理单元的水处理分三种形式：
物理沉淀：可沉淀固体在湿地系统中重力沉降去除、过滤，通过颗粒间相互引力作用及植物根系的阻截作用，使可沉降及可絮凝固体被阻截而去除；
化学微生物代谢：利用悬浮的活性污泥和寄生于植物上的细菌的代谢作用，将悬浮物、胶体、可溶性固体分解成无机物；通过生物硝化-反硝化作用去除氮；部分微量元素被微生物、植物利用氧化，并经阻截或结合而被去除；
自然死亡：细菌和病毒处于不适宜环境中会引起自然衰败及死亡，湿地系统利用植物代谢对有机物的吸收而去除，植物根系分泌物对大肠杆菌和病原体有灭活作用；
植物吸收：部分氮和磷被植物吸收而去除，将氮、磷吸收、合成后移出人工湿地系统；
步骤6）经过LJ-EL处理单元处理后的水，经过消毒和检验合格后，用于生产和生活；
步骤7）沉降池和LJ-MB处理单元产生的污泥，进入污泥处理单元，经过3个月以上的厌氧发酵分解，使污泥中的有机物分解成稳定的无机物，易腐败的生化污泥转化为稳定的熟污泥，改变了污泥的结构，降低了污泥的含水率；定期将污泥清掏外运，填埋或用作肥料。
8.根据权利要求7所述的三效融合农村生态污水处理的方法，其特征在于，所述步骤2）中，针对CODcr浓度高的污水，酸化发酵池中经过水解酸化处理后的污水中还可以加入产甲烷菌，水解酸化阶段产生的小分子有机物在产甲烷菌的作用下，转化为甲烷。
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