CN110066074A - 一种生活污水回用处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生活污水回用处理装置，包括依次连通的预处理池、蓄水调节池、纤维过滤池和消毒池，预处理池通过进水管与外部污水进水管道连通，预处理池中设有复合人工水草处理装置，预处理池通过其底部的出水口与蓄水调节池连通，蓄水调节池上部设有多层生态床，每层生态床中均填充有净水填料，相邻层生态床通过虹吸管连通，蓄水调节池内的水通过提升泵提升至最上层生态床中，经过多级生态床处理后进入纤维过滤池中，纤维过滤池中填充有纤维滤球，纤维过滤池通过底部出水口与消毒池连通，消毒池内的水通过出水管排出消毒池。本发明处理装置不仅能够有效降低生活污水中的COD和氮磷，还能有效去除生活污水中的表面活性剂。

Description

一种生活污水回用处理装置
技术领域
本发明涉及一种生活污水回用处理装置。
背景技术
中水回用是指将小区居民生活污水(沐浴、盥洗、洗衣、厨房、厕所)集中处理，达到一定标准后回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、家庭坐便器冲洗等，从而达到节约用水的目的。在中国水资源日趋紧张的背景下，再生水开发利用对于水资源贫乏的中国具有重要意义。
然而现有的中水回用系统存在诸多弊端。目前城市污水的主要生物处理工艺有：活性污泥法、生物膜法(生物滤池、生物转盘、接触氧化和生物流化床)、自然处理法(稳定塘、土地处理等)和膜处理法等。其中活性污泥法要求小区中水要有相当的规模，一般小区的污水日处理量应达到万吨才合适，而普通小区并不能达到。其次，中水回用设备费用高，利用率低，设施布局不合理，输配水管道系统不健全，施工难度大，投资大，运行成本高，能耗高，异味、泡沫问题难以解决，且一般只能针对COD、氮、磷等常规指标，而对于生活污水中含量较高的表面活性剂去除能力却较低。因此研发出一种分散式的、小规模的并且对于表面活性剂等污染物具有良好去除效果的生活污水处理装置是非常有意义的。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种生活污水回用处理装置，该处理装置不仅能够有效降低生活污水中的COD和氮磷，还能有效去除生活污水中的表面活性剂。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段如下：
一种生活污水回用处理装置，包括依次连通的预处理池(3)、蓄水调节池(6)、纤维过滤池(14)和消毒池(16)，预处理池(3)通过进水管(1)与外部污水进水管道连通，预处理池(3)中设有复合人工水草处理装置(4)，预处理池(3)通过其底部的出水口与蓄水调节池(6)连通，蓄水调节池(6)上部设有多层生态床(8)，每层生态床(8)中均填充有净水填料，相邻层生态床(8)通过虹吸管(9)连通，蓄水调节池(6)内的水通过提升泵(7)提升至最上层生态床(8)中，经过多级生态床(8)处理后进入纤维过滤池(14)中，纤维过滤池(14)中填充有纤维滤球，纤维过滤池(14)通过底部出水口(15)与消毒池(16)连通，消毒池(16)内的水通过出水管(18)排出消毒池(16)。
其中，所述复合人工水草处理装置(4)由多个铁丝水草笼(22)拼合而成，每个铁丝水草笼(22)包括铁丝网(23)以及悬挂在铁丝网(23)内的纳米碳纤维人工水草(24)，铁丝网(23)呈方形，相邻铁丝水草笼(22)通过铁丝绑接固定，复合人工水草处理装置(4)顶部设有把手(19)，把手(19)固定在铁丝水草笼(22)顶部。
其中，预处理池(3)中还设有格栅(2)，格栅(2)设置于复合人工水草处理装置(4)上方，生活污水由进水管1进入预处理池(3)后，先经过格栅(2)，再进入复合人工水草处理装置(4)中进行处理。
其中，所述纤维滤球为直径20mm的纤维球。
其中，预处理池(3)与蓄水调节池(6)之间设置电控闸板(5)，末级生态床(8)与纤维过滤池(14)的连接管道(13)上设有电控闸板(12)，消毒池(16)出水口处设置电控阀门(17)。
其中，每层生态床(8)的厚度为300mm，生态床(8)中有效填料的深度为250～280mm。
其中，所述填料由A填料和B填料组成，A填料和B填料的混合质量比为1∶10。
其中，所述A填料为铁炭颗粒，所述B填料由沸石、石灰石和石英砂按质量比1∶2∶1混合而成。
同现有技术相比，本发明技术方案所具有的有益效果为：
本发明装置在预处理池阶段能够高效去除生活污水中含量较高的表面活性剂，并大大提高污水的可生化性，使后续的净水效果更好；通过将仿生学、水力学、生物化学、电化学、物理阻截吸附进行有机耦合，从而获得良好的净水效果；本发明为分散式、小规模装置，可全自动管理，运行成本仅仅为水泵电费，各需要维护的部分可以拆卸更换，便于维护，可以适应各类住宅小区、别墅庭院、农村楼房等建筑，处理后的回用水无异味、泡沫少。
附图说明
图1为本发明生活污水回用处理装置的结构示意图；
图2为生活污水回用处理装置中复合人工水草处理装置的结构示意图；
图3为复合人工水草处理装置中单个单元铁丝水草笼的结构示意图；
图4为生态床的结构示意图；
图5为在蓄水回流池中连续取样得到各指标的去除率。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步说明，但是本发明所要求保护的范围并不局限于此。
如图1～4所示，本发明生活污水回用处理装置，包括依次连通的预处理池3、蓄水调节池6、纤维过滤池14和消毒池16，预处理池3通过进水管1与外部污水进水管道连通，预处理池3顶部设有格栅2，格栅2设置于复合人工水草处理装置4上方，格栅2与水平面呈一定的夹角设置于预处理池3上方，生活污水由进水管1进入装置后，先经过格栅2，再进入复合人工水草处理装置4中进行处理；预处理池3通过其底部的出水口与蓄水调节池6连通，出水口处设有电控闸板5，蓄水调节池6上部设有多层生态床8，相邻层生态床8通过虹吸管9连通，蓄水调节池6内的水通过提升泵7提升至最上层生态床8中，经过多级生态床8处理后由最末层生态床8底部的连接管道13进入纤维过滤池14中，末级生态床8与纤维过滤池14的连接管道13上也设有电控闸板12；纤维过滤池14中填充有纤维滤球，纤维滤球为直径20mm的纤维球；纤维过滤池14通过底部出水口15与消毒池16连通，消毒池16内的水通过出水管18排出消毒池16，消毒池16出水口处也设置电控阀门17。
其中，复合人工水草处理装置4由多个铁丝水草笼22拼合而成，每个铁丝水草笼22包括铁丝网23以及悬挂在铁丝网23内的纳米碳纤维人工水草24，铁丝网23呈方形，相邻铁丝水草笼22通过铁丝绑接固定，复合人工水草处理装置4顶部设有把手19，把手19固定在铁丝水草笼22顶部，把手19便于将整个复合人工水草处理装置4从预处理池3中提拉出来。
每层生态床8的厚度为300mm，生态床8中有效填料的深度为250～280mm；填料由A填料和B填料组成，A填料和B填料的混合质量比为1∶10；A填料为铁炭颗粒，铁炭颗粒由如下方法制备而成：取还原性铁粉、活性碳粉、金属添加剂，以质量比1∶3∶1进行混合，加入一定量蒸馏水黏合，糅合造粒后静置干燥，置于马弗炉中，1000℃下煅烧2h；B填料由沸石、石灰石和石英砂按质量比1∶2∶1混合而成。
本发明处理装置为半埋地设置，生活污水由预处理池3顶部进入装置，经过格栅2进入复合人工水草处理装置4，经好氧预处理后进入蓄水调节池6(铁炭人工水草进行好氧预处理后去除掉了大部分生活污水中的LAS，提高了污水的可生化性，使后续生物处理效率更高)，由蓄水调节池6内设的提升泵7抽至顶层生态床8，经多次仿生增氧和铁炭、生物膜处理后，污水中的COD、氨氮等指标达到杂用水标准，进入过滤消毒装置，经过纤维球过滤和消毒池消毒后离开处理装置，用于回用。
预处理池3埋地设置，上开人孔用于清理栅渣，格栅2可以拆卸，下设可拆卸复合人工水草处理装置4，该人工水草由多个可更换铁丝碳纤维水草柱22组成，铁丝网23围成柱形，每一个铁网柱中有一根碳纤维水草24，每平方米设置25个铁炭水草单元22，每个单元截面积为200*200(mm2)。污水经过跌水复氧，与铁、碳纤维水草进行电化学预处理，降解污水中的表面活性剂等大分子有机物，提高污水的可生化性，进而提升后续处理效果。铁网-碳纤维人工水草耦合处理系统以铁网为阳极材料、碳纤维水草为阴极材料构成原电池，污水可以充分接触两种材料并发生电化学反应，在电解质溶液中铁网不断发生电化学腐蚀，铁网电极反应生成高活性Fe2+，一方面参与溶液中的电化学反应；另一方面水解生成的铁的络合物，有效吸附水中的胶体、悬浮物，降低水的pH；除此之外，碳纤维水草以其复杂的构型更容易挂膜，并且铁碳原电池产生的微电流刺激下，微生物新陈代谢加快，能够强化生物膜对于难降解有机物的去除效果，使难降解的长链有机物开环断链，提高污水的可生化性，提高后续生态床处理效率。本发明预处理池3从电化学处理、物生处理等多方面强化污水处理效果。
蓄水调节池6埋地设置，其上设多层生态床8，污水由预处理池3进入蓄水调节池6中，被提升泵7抽至最顶层生态床8，生态床8设置为多层，每层生态床8厚度为300mm，有效填料深度为250～280mm，每层生态床8沿水流方向末端均设置虹吸管9，采用单极虹吸复氧，相邻层生态床8虹吸管9的位置相互错开，即构成回转式多级虹吸复氧，这样的设置能够让水和填料充分接触，再进入下一层，同时不增长生态床的长度；每一层生态床8均可拆卸，安装方便、维护简单。虹吸复氧采用水力学与仿生学相结合的方式，借虹吸的高流速将填料中的水迅速抽干，水在快速流动及向下层跌水的过程中裹挟大量氧气，填料也因露出水面得以接触氧气，如同生物的肺，在呼、吸间来回切换。填料浸没在污水中时，表面附着的生物膜对污水进行处理，去除有机物、氮磷等污染物，填料接触氧气时，好氧生物膜在接触氧气的条件下利用吸收的养料充分生长，该过程无需外加能量，可自动完成。当污水复行至底层蓄水调节池6，可由提升泵7再次提升至最高层生态床进行第二轮反应，可根据实际进出水水质情况调整反应次数以达到最佳效果。污水净化完成后，由底层生态床末端的出水口进入纤维过滤池14，纤维过滤池14埋地，纤维过滤池14中填充纤维滤球，纤维滤球为直径20mm的纤维球，不易堵塞，使用寿命长，过滤效率高，纤维过滤池14顶部设置纤维滤球更换口20，便于更换纤维滤球。
消毒池16也作为蓄水池，埋地设置，上开投药口21，定期投加消毒氯片，消毒池16末端设置出水口。
采用本发明装置处理居民生活污水的过程为：生活污水由进水管1进入装置，经过格栅2，跌水进入预处理池3，经过复合人工水草处理装置4预处理后，预处理池3底部电控闸板5被打开，污水进入蓄水调节池6，由提升泵7提升至顶层铁碳填料生态床8，当水位在虹吸管9中构成虹吸后，被迅速抽空进入下一层铁碳填料生态床8，以此类推，直至污水回到蓄水调节池6，再次被提升泵7提升至最上层生态床8，污水在该阶段总循环时间为24h，单层(生态床)停留时间为6min，循环结束后，末层生态床8末端的电控闸板12被打开，污水经过出水管13进入纤维过滤池14中进行过滤，再由纤维过滤池14底部出水口15进入消毒池16，经过消毒池16消毒后，电控闸板17被打开，回用水由出水管18离开装置，净化完成，可用于回用。
预处理池3中的可拆卸复合人工水草装置4，由上部支撑骨架25和柱形铁丝水草笼22组成，支撑骨架25上固定有装卸用的提手19，每个铁丝水草笼22由方柱形铁丝网23以及位于方柱形铁丝网23中的纳米碳纤维人工水草24组成，纳米碳纤维人工水草24被固定在方柱形铁丝网23上部的X形铁丝上，借此与铁丝笼相连，使每一个铁网柱中有一根碳纤维水草，且人工水草固定在铁丝笼正中位置。每平方米设置25个铁炭水草笼单元22，相邻铁丝水草笼单元22通过铁丝绑接固定，每个单元截面积为200*200(mm2)。
对预处理池3的进出水水质进行测定，水质如下表所示：
表1预处理池进、出水水质
由表1可知，经过预处理池，生活污水中的表面活性剂去除率高于93.75％，浓度大大降低，不会对后续的生物处理造成影响，在生态床虹吸高速水流条件下大大降低泡沫量。同时经过预处理，进水的B/C比相较原水的0.33已提高至0.5以上，大大提高污水的可生化性。
对蓄水回流池6出水进行测定，每6h进行一次采样，总处理时间24h，装置进水与蓄水回流池出水水质如表4所示。
表2进水与蓄水回流池6出水水质
由表2可知，生活污水依次经预处理池和蓄水回流池处理后，出水水质均能达到《城市杂用水水质标准》(GBT 18920-2002)要求。其中，BOD5去除率大于96％，LAS去除率大于95％，氨氮去除率大于98％，CODCr去除率大于97％；与此同时，经过本发明装置处理后水体中的SS可以达到10mg/L以下，在消毒池16中根据小区管网布设情况定期投加氯片，保证出水的余氯量。
对蓄水回流池6出水进行测定，每6h进行一次采样，总处理时间24h，在蓄水回流池6内循环至6、12、18、24h时，在蓄水回流池6中取样并测定各污染物的平均值，计算其去除率，其结果如图5所示。
由图5可知，随着循环时间推移，各污染物去除率逐渐变大。由图5可见，氨氮在第12h时的去除率已接近100％，随着时间推移继续反应后，去除率增加不明显，最终氨氮去除率99.5％，总磷去除率逐渐减缓，且减缓速率较为均匀，在24h时达到85.67％。CODCr的去除速率在前12h较高，后12h稍稍减缓，最终达到97.25％，BOD5去除率呈线性增长，最终总氮的去除率为97.2％。这表明了生活污水中氨氮的去除主要是通过与硝化细菌好氧条件下的硝化反应去除，其机理如下：2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+能量。
此外，氮磷还在填料的吸附以及生物膜的降解下得到去除，COD和BOD则与微生物膜、铁碳填料联合发生电化学反应，提高了处理效率。
本发明生活污水回用处理装置能够有效地去除生活污水中的COD、氮、磷等污染物质，尤其是能够大大提高对生活污水中表面活性剂的去除率，同时具有占地小、泡沫少、处理成本低、投资低、无二次污染的特点，经过该处理装置处理后的生活污水可达到城市杂用水标准，回用于小区冲厕、绿化浇灌等。

Claims (8)

1.一种生活污水回用处理装置，其特征在于：包括依次连通的预处理池(3)、蓄水调节池(6)、纤维过滤池(14)和消毒池(16)，预处理池(3)通过进水管(1)与外部污水进水管道连通，预处理池(3)中设有复合人工水草处理装置(4)，预处理池(3)通过其底部的出水口与蓄水调节池(6)连通，蓄水调节池(6)上部设有多层生态床(8)，每层生态床(8)中均填充有净水填料，相邻层生态床(8)通过虹吸管(9)连通，蓄水调节池(6)内的水通过提升泵(7)提升至最上层生态床(8)中，经过多级生态床(8)处理后进入纤维过滤池(14)中，纤维过滤池(14)中填充有纤维滤球，纤维过滤池(14)通过底部出水口(15)与消毒池(16)连通，消毒池(16)内的水通过出水管(18)排出消毒池(16)。
2.根据权利要求1所述的生活污水回用处理装置，其特征在于：所述复合人工水草处理装置(4)由多个铁丝水草笼(22)拼合而成，每个铁丝水草笼(22)包括铁丝网(23)以及悬挂在铁丝网(23)内的纳米碳纤维人工水草(24)，铁丝网(23)呈方形，相邻铁丝水草笼(22)通过铁丝绑接固定，复合人工水草处理装置(4)顶部设有把手(19)，把手(19)固定在铁丝水草笼(22)顶部。
3.根据权利要求1所述的生活污水回用处理装置，其特征在于：预处理池(3)中还设有格栅(2)，格栅(2)设置于复合人工水草处理装置(4)上方，生活污水由进水管1进入预处理池(3)后，先经过格栅(2)，再进入复合人工水草处理装置(4)中进行处理。
4.根据权利要求1所述的生活污水回用处理装置，其特征在于：所述纤维滤球为直径20mm的纤维球。
5.根据权利要求1所述的生活污水回用处理装置，其特征在于：预处理池(3)与蓄水调节池(6)之间设置电控闸板(5)，末级生态床(8)与纤维过滤池(14)的连接管道(13)上设有电控闸板(12)，消毒池(16)出水口处设置电控阀门(17)。
6.根据权利要求1所述的生活污水回用处理装置，其特征在于：每层生态床(8)的厚度为300mm，生态床(8)中有效填料的深度为250～280mm。
7.根据权利要求6所述的生活污水回用处理装置，其特征在于：所述填料由A填料和B填料组成，A填料和B填料的混合质量比为1∶10。
8.根据权利要求7所述的生活污水回用处理装置，其特征在于：所述A填料为铁炭颗粒，所述B填料由沸石、石灰石和石英砂按质量比1∶2∶1混合而成。
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