CN110963632A - 一种生活污水集成处理方法 - Google Patents

Abstract

一种生活污水集成处理方法，属于环保技术领域。依托罐体结构实现间歇进水处理；外来污水首先进入污水收集室，撇除浮渣和调节来水水量水质，当进水阀门开启来水通过竖管流向中层底部的厌氧区的布水系统，水流由布水系统向上经过底部筛板孔进入上层好氧区，利用汽提硝化液通过循环水室进行回流脱氮，处理后的污水通过出水阀门外排；其中好氧区采取接触氧化方式，填料上脱落的泥膜下落可经过筛板孔落入厌氧区填料中进行降解，使污泥减量化。本发明解决小城镇、农村等污水管网尚未涉及的地区生活污水的处理问题,功能集成在设备自身，靠近水源，就地施工安装解决问题，同时避免了水量不足长距离运输的困难。

Description

一种生活污水集成处理方法

技术领域

本发明涉及一种生活污水集成处理方法，属于环保技术领域。

背景技术

小城镇、农村生活污水的处理问题一直是水处理工程中的一个难题，他的困难在于，水源的离散性、水量水质的不均匀性，这导致了污水的收集困难、管网建设成本高。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种生活污水集成处理方法。

一种生活污水集成处理方法,含有以下步骤；依托罐体结构实现间歇进水处理；外来污水首先进入污水收集室，撇除浮渣和调节来水水量水质，当进水阀门开启来水通过竖管流向中层底部的厌氧区的布水系统，水流由布水系统向上经过底部筛板孔进入上层好氧区，利用汽提硝化液通过循环水室进行回流脱氮，处理后的污水通过出水阀门外排；其中好氧区采取接触氧化方式，填料上脱落的泥膜下落可经过筛板孔落入厌氧区填料中进行降解，使污泥减量化。

还含有以下步骤；进水阀门开启视为处理过程开始，阀门开启时罐体内水路联通，进水同时溢流出水，进水量等于出水量，每次排出的水量占好氧池水量的1/2；进水过后阀门关闭，系统静置对来水进行水解酸化处理，主要以厌氧区的厌氧菌和兼性菌作为水解的动力，对于生活污水水解静置的时间为2-3h；静置水解之后来水可生化性能增强，优质碳源增加，开启汽提循环系统，此时来水与罐体中陈水混合，利用来水中碳源和厌氧区微生物对陈水中的硝态氮进行去除；陈水中的硝态氮去除之后关闭汽提循环，好氧区、厌氧区水不再混合，开启曝气系统进行好氧处理，好氧区内的污水进行COD去除和氨氮的硝化；好氧区反应完毕后关闭曝气系统、开启汽提循环，好氧区、厌氧区水再次混合，利用厌氧区的碳源去除好氧区产生的硝态氮；最后曝气与循环系统同时开启，去除好氧区、循环水室、厌氧区内的剩余COD和凯氏氮，处理后的罐体内的水中只有少量浓度的硝态氮，排水时能够达到指标要求；一天分三次进水处理，周期为8h，每次处理水量为0.5t，罐体内主要反应区体积：污水收集室容积＝2倍厌氧区容积＝好氧区容积＝1m。

本发明的优点是：解决小城镇、农村等污水管网尚未涉及的地区生活污水的处理问题，本发明提供单体集成式的水处理设备，工艺上融合分离、厌氧、好氧经典水处理方法于一体，加入气升环流技术实现脱氮，水路泥路逆流实现污泥积累和降解，大体积的分离池和厌氧池实现了来水水质的调节；结构上圆桶型罐体，好氧在上厌氧在下，简单实用实现泥水逆流；设备上汽提代替水泵循环，减少故障源；出水除磷外满足一级B标准。遵循着水处理工艺上的科学性、结构上的实用性、材料上的耐用性以及经济上的合理性这些基本的原则构思设计，力求排水水质能够达到国家标准。

针对水源离散的问题产品，所有功能集成在设备自身，靠近水源，就地施工安装解决问题，同时避免了水量不足长距离运输的困难。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的罐体外部形状结构示意图。

图2为本发明的上层俯视结构示意图。

图3为本发明的纵切面剖视结构示意图。

图4为本发明的上层底板俯视结构示意图。

图5为本发明的中层填料截面结构示意图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明的限定。

实施例1：一种生活污水集成处理罐，罐体的内部结构在设计上体现了水处理工艺的要求，具体布置参照如图1、图2、图3、图4及图5(二维)所示，为了运输安装方便罐体设计为圆桶形状，罐体外部形状上端配有外接管路的接口引入来水。

一种生活污水集成处理罐的内部结构分为上中下三层，每层有不同的储水空间负责不同的工艺程序，图2是上层结构的俯视图；图3是罐体纵向切割面图，能够看到三层结构的分布和构造关系；图4是上层结构的底板也是上层与中层的分界面；图5是中层填料的横截面。

图3中，罐体18的内腔分为上层、中层及下层，如图4所示底部筛板5分为左右两个部分，右部为筛板，左部为平板带有两个预留竖管孔16；底部筛板5以上为上层，上层由污水收集室14、循环水室13和好氧区等组成，其中13、14以底部筛板5左半部分平板为底面，好氧区以底部筛板5左半部分筛孔板为底面，如图1所示污水收集室14、循环水室13和好氧区各占据罐体18内腔的一个扇形区域；图3中好氧区填料8的位置为好氧区的位置，底部筛板5至布水装置2为中层，由厌氧填料区填料层4和布水装置2组成，布水装置2以下泥斗1为下层；罐体18的内腔连接布水装置2，竖管11的底端连接布水装置2，竖管11在厌氧填料区填料层4中分为两路，第一路竖管通向污水收集室14，第二路竖管的另一端通向循环水室13；图3中罐体18上层被中间隔墙3分为两个部分，左半部空间为污水收集室14和循环水室13，右半部分为好氧区；污水收集室14分为两仓体，两仓体中间有隔墙19，隔墙19在浮渣收集槽12正下方，浮渣收集槽12处的罐体18纵深连接堵墙19，将污水收集室14分成两部分，两部分在底部通过流道20相连，刮渣板9为扇形板，连接在中间隔墙3中轴上置于污水收集室14一仓内，刮渣板9将浮渣刮至浮渣收集槽12外排；循环水室13底部与竖管11联通，当好氧区曝气时，由好氧区至循环水室13，循环水室13至厌氧区，形成汽提内循环结构；好氧区底板为底部筛板5带有筛孔部分，底板上方设置曝气装置6，曝气装置6的上方为曝气区填料层8，曝气区填料层8的支架安装在罐体18内壁和中间隔墙3上，图1中好氧区中以弧形围墙15隔出小室放置汽提装置，弧形围墙15上部与罐体18顶部齐平，下部有孔使小室与好氧区水路联通；好氧区填料层上方罐体壁上有排水堰口7，溢流出水时，处理过的中水从此处排出；罐体18的内腔中部安装填料架17，填料架17底部镂空，填料架17中从下往上依次放置布水装置2和厌氧区填料层4，竖管11穿过厌氧区填料层4连接布水装置2；预留竖管孔16有两个，一个在污水收集室14二仓里，一个在循环水室13里，都在地底板上，预留竖管孔16的两个孔与两根竖管11对应。

一种生活污水集成处理方法,含有以下步骤；

外来污水首先进入污水收集室，污水收集室有两个作用，撇除浮渣和调节来水水量水质，污水收集室分为两仓，一仓空间较大二仓较小，由一仓进水底部出水进入二仓，污水在一仓进行浮渣撇除；二仓水通过底部的竖管流向中层底部的厌氧区的布水系统；厌氧区水流由布水系统向上流，经过底部筛板的筛孔进入上层好氧区，利用汽提硝化液通过循环水室进行回流脱氮，处理后的污水通过出水阀门外排。

整个中层都是厌氧区填充着厌氧微涡旋填料，这种填料表面孔洞使水流过时产生微小的漩涡产生局部紊流，宏观上均匀水质，微观上使每个填料都有水流经过；由于厌氧区是上升流并且有填料的过滤作用，所以来水中的SS会进一步减少，并附着在填料表面成为污泥体系一部分，同时由于罐体系统对来水是间歇处理，所以来水在厌氧池停留较长时间水解酸化改善水质。

实施例2：一种生活污水集成处理方法,按时间控制间歇进水处理，含有以下步骤；

运行进水出水工序步骤、静置工序步骤、循环工序1步骤、曝气工序1步骤、循环工序2步骤及循环工序3加曝气工序2步骤；

进水工序步骤：进水出水用竖管中的阀门控，进水同时溢流出水，进水量等于出水量，每次排出的水量占好氧池水量的1/2；

静置工序步骤：静置时进水阀门关闭，新来的待处理污水依次充满污水收集室、厌氧区、好氧区和循环水室，其主要作用是对来水进行水解酸化，此时水解酸化的池容等于厌氧区加上好氧区，但由于好氧区几乎没有溶解氧，所以好氧区细菌的水解作用不强，主要以厌氧区的厌氧菌和兼性菌作为水解的动力，对于生活污水水解静置1的时间为3h；

循环工序1步骤：循环1是在水解之后开启汽提内循环，罐体中的水遵循：好氧区-循环水室-厌氧区-好氧区的循环，循环的目的在于均匀来水与罐体剩余水的水质，利用来水碳源去除水中硝态氮；

曝气工序1步骤：关闭汽提循环、开启曝气系统进行好氧处理，在好氧区进行碳化和硝化；

循环工序2步骤：关闭曝气系统、开启汽提循环，进行循环2工序步骤，再次均匀罐体中水质，去除水中硝态氮；

循环工序3加曝气工序2步骤：开启曝气系统，使循环和曝气系统同时作用，去除好氧区、循环水室、厌氧区内的剩余COD和凯氏氮，下次进水时，溢流出水的只有少量硝态氮；

开启曝气系统，使循环和曝气系统同时作用，去除好氧区、循环水室、厌氧区内的剩余COD和凯氏氮，下次进水时，溢流出水的只有少量硝态氮；

经过长时间的处理过程，好氧填料上的生物膜会新老交替自行脱落，落下的生物膜通过筛孔进入厌氧区，一方面补充了厌氧区的泥量，一方面在厌氧区自行降解减少了整个系统的产泥量；同样厌氧污泥也有新老交替的过程，自行脱落的污泥落到下层泥斗进行外排。

罐体参数：

该设备用于小城镇、农村地区，针对每家每户或者小型客栈等人数较少的聚集地污水处理使用，人数设定在10人以内，按照有淋浴设备考虑，人均日用水量按照下表1取145L/d，水质标准按照表2取大值；

表1华北地区农村居民生活用水量参考取值

村庄类型	用水量(L/人·日)
		户内有给水排水卫生设备和淋浴设备	100～145
户内有给水排水卫生设备，无淋浴设备	40～80
		户内有给水龙头，无卫生设备	30～50
无户内给水排水设备	20～40

表2华北地区农村居民生活污水水质参考取mg/L

pH	SS	COD	BOD<sub>5</sub>	NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N	TP
						6.5～8.0	100～200	200～450	200～300	20～90	2.0～6.5

表3城镇污水处理厂污水排放一级b标准

序号	基本控制项目	污水排放一级b标准
			1	化学需氧量(COD)	60
2	生化需氧量(BOD5)	20
			3	总氮(以N计)	20
4	氨氮	8(15)

根据上述表3数据可对罐体内部进行设计计算，一天最大水量：145L＊10＝1450L＝1.45t，按照1.5t考虑，COD＝325mg/L，BOD5＝250mg/L，氨氮＝55mg/L；

设厌氧池池容V_a，好氧池池容V_o，V_o：V_a＝α，

每次排水进水的体积为βV_a，排水时水中总氮为浓度C_e，根据碳源消耗与总氮去除建立方程式：

未知数α、β、O＜Ce＜20mg/L，得到：

1.2＜α＜2.47，当β＝1，α＝2时，Ce＝6.11mg/L，满足一级B出水要求；

罐体高度：

罐体的有效高度由好氧区高度h1，厌氧区高度h2，与底层泥斗高度h3组成，罐体直径取1.4m，由α＝2，每天三次进水，平均计算每次来水1.5/3＝0.5t计算出，h1＝0.325m，h2＝1.3m，h3＝0.375，罐体有效高度H＝h1+h2+h3＝2m；

池容：

Va-缺氧池容积m³；

Q-设计水量m³/d；

X-生物反应池悬浮固体平均浓度gMLSS/L；

N_k-进水总凯氏氮浓度mg/L；

N_te-出水总氮浓度mg/L；

ΔX_v-排出反应池微生物量kgMLVSS/d；

K_de-脱氮速率(kgNO₃-N)/(kgMLVSS*d)；

Vo-好氧区池容m³；

S_o-进水五日生化需氧量mg/L；

S_e-出水五日生化需氧量mg/L；

L_s-五日生化需氧量污泥负荷(kgBOD5)/(kgMLVSS*d)；

按上述公式(3)、公式(4)计算得到，

厌氧池池容V_a＝0.2m³，好氧池池容V_o＝0.5m³，设计池容V_a＝0.5m³，V_o＝1m³，满足要求；

风量计算：

O₂＝0.001aQ(S_o-S_e)-cΔX_v+b[0.001Q(N_k-N_ke)-0.12ΔX_v]

-0.62b[0.001Q(N_t-N_ke-N_oe)-0.12ΔX_v] (5)

O_s＝O₂×K_o (6)

O₂-污水需氧量kgO₂/d；

N_k-进水总氮浓度mg/L；

N_ke-出水硝态氮浓度mg/L；

a-碳的氧当量，取1.47；

b-常数，氧化每公斤氨氮需氧量，取4.57；

c-常数，细菌细胞的氧当量，取1.42；

G_s-标准状态下供气量m/h；

O_s-标准状态下生物反应池污水需氧量kgO₂/h；

E_A-曝气器氧的利用率％；

上述公式(5)、公式(6)及公式(7)并结合表2数据，来水总氮认为是氨氮，出水总氮为0，计算得到，处理0.5t来水，曝气量为2.33m³；由控制流程可知参加反应的水量是厌氧区与好氧区所有的水量，依靠气升环流进行循环混合，而循环的流量是很大的，这就导致硝化液和碳源原水混合均匀，减少了好氧区的单次循环停留时间，保证碳源没有在好氧区消耗殆尽，当混合液进入厌氧区时为反硝化保留碳源。

根据文献《气升式环流反应器研究与应用进展[J].化工进展,2002,21(11):814—819》的数据参考，气升系统升流管高径比取10，H3＝0.65m上升净高差按0.6m计算，升流管D＝60mm；一次处理水量1m；升流管中含气率90％，气水比为9:1；水量循环比R取10，反应时间2h；则鼓风气泵风量：(1*9*10+2.33)/2＝46.2m/h。

实施例3：一种生活污水集成处理方法,含有以下步骤；

按时间控制间歇进水处理，按照进水出水工序步骤、静置工序步骤、循环工序1步骤、曝气工序1步骤、循环工序2步骤及循环工序3加曝气工序2步骤运行；以电子计时器来控制设备的启闭进而控制工序步骤的进行。

步骤1、进水出水工序步骤包括电子计时器在一天定时的节点开启，竖管中进水阀10开始进水的工序，此时罐体内部水路联通，处理后的水从溢流堰口7排出罐体，进水时间约为10min，进水量约为0.5t；

步骤2、静置工序步骤包括进水排水结束后，阀门关闭，静置150min，30min时启动污水收集室的刮渣板，刮渣板运行5min后关闭；

步骤3、循环工序1步骤包括电子计时器开启汽提循环系统，此时水中硝态氮含量6.11g，计算得开启时间24min，消耗碳源14.8g，开启时间取30min；

步骤4、曝气工序1步骤包括循环关闭、曝气开启，好氧区的COD此时为103.4g，填料负荷1kg/m³*d，可计算出碳化为149.4min，取160min；

步骤5、循环工序2步骤包括关闭曝气，开启循环系统，此时水中硝态氮含量18.33g，计算得反硝化时间为74min，消耗碳源45.3g，取80min；

步骤6、循环工序3加曝气工序2步骤包括循环工序2步骤结束后，罐体内剩余部分COD和凯氏氮，质量分别为：6.43g、9.16g，循环与曝气同时开启，进行最后的碳化与硝化，时间为22.7min，取30min；理论上出水COD能达到0，总氮为硝态氮6.11mg/L；

步骤7、结束步骤或者循环至步骤1。

综合上述工艺处理时间为460min，则一次工艺时间定为8h，静置时间延长为170min，一天进行三次进水处理。

罐体采用耐腐蚀塑料便于运输、便于长期埋藏地下，罐体周边填充保温材料便于寒冷地区使用，管材管件选用upvc工程塑料；电气设备只有一台鼓风气泵，曝气、汽提都由其提供风量和动力，一个进水阀，一个电子计时器；根据罐体结构污水收集室与好氧区容积相同：污水收集室容积＝2倍厌氧区容积＝好氧区容积。

好氧区填料上的微生物膜脱落之后通过底部筛板孔沉降在厌氧区填料上，好氧菌会在厌氧区降解、减量，最后无法降解的物质落入底部泥斗。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种生活污水集成处理方法，其特征在于含有以下步骤；依托罐体结构实现间歇进水处理；外来污水首先进入污水收集室，撇除浮渣和调节来水水量水质，当进水阀门开启来水通过竖管流向中层底部的厌氧区的布水系统，水流由布水系统向上经过底部筛板孔进入上层好氧区，利用汽提硝化液通过循环水室进行回流脱氮，处理后的污水通过出水阀门外排；其中好氧区采取接触氧化方式，填料上脱落的泥膜下落可经过筛板孔落入厌氧区填料中进行降解，使污泥减量化。

2.根据权利要求1所述的一种生活污水集成处理方法，其特征在于还含有以下步骤；进水阀门开启视为处理过程开始，阀门开启时罐体内水路联通，进水同时溢流出水，进水量等于出水量，每次排出的水量占好氧池水量的1/2；进水过后阀门关闭，系统静置对来水进行水解酸化处理，主要以厌氧区的厌氧菌和兼性菌作为水解的动力，对于生活污水水解静置的时间为2-3h；静置水解之后来水可生化性能增强，优质碳源增加，开启汽提循环系统，此时来水与罐体中陈水混合，利用来水中碳源和厌氧区微生物对陈水中的硝态氮进行去除；陈水中的硝态氮去除之后关闭汽提循环，好氧区、厌氧区水不再混合，开启曝气系统进行好氧处理，好氧区内的污水进行COD去除和氨氮的硝化；好氧区反应完毕后关闭曝气系统、开启汽提循环，好氧区、厌氧区水再次混合，利用厌氧区的碳源去除好氧区产生的硝态氮；最后曝气与循环系统同时开启，去除好氧区、循环水室、厌氧区内的剩余COD和凯氏氮，处理后的罐体内的水中只有少量浓度的硝态氮，排水时能够达到指标要求。

3.根据权利要求2所述的一种生活污水集成处理方法，其特征在于一天分三次进水处理，周期为8h，每次处理水量为0.5t，罐体内主要反应区体积：污水收集室容积＝2倍厌氧区容积＝好氧区容积＝1m。

4.根据权利要求1所述的一种生活污水集成处理方法，其特征在于含有以下步骤；

步骤1、进水出水工序步骤包括电子计时器在一天定时的节点开启，竖管中进水阀开始进水的工序，此时罐体内部水路联通，处理后的水从溢流堰口排出罐体，进水时间约为10min，进水量约为0.5t；

步骤2、静置工序步骤包括进水排水结束后，阀门关闭，静置150min，30min时启动污水收集室的刮渣板，刮渣板运行5min后关闭；

步骤3、循环工序1步骤包括电子计时器开启汽提循环系统，此时水中硝态氮含量6.11g，计算得开启时间24min，消耗碳源14.8g，开启时间取30min；

步骤4、曝气工序1步骤包括循环关闭、曝气开启，好氧区的COD此时为103.4g，填料负荷1kg/m*d，计算出碳化为149.4min，取160min；

步骤5、循环工序2步骤包括关闭曝气，开启循环系统，此时水中硝态氮含量18.33g，计算得反硝化时间为74min，消耗碳源45.3g，取80min；

步骤6、循环工序3加曝气工序2步骤包括循环工序2步骤结束后，罐体内剩余部分COD和凯氏氮，质量分别为：6.43g、9.16g，循环与曝气同时开启，进行最后的碳化与硝化，时间为22.7min，取30min；出水COD能达到0，总氮为硝态氮6.11mg/L；

步骤7、循环至步骤1。

5.根据权利要求1所述的一种生活污水集成处理方法，其特征在于厌氧区采用琉璃球填料，更有利于固液分离，吸附稳定厌氧区的污泥，保证水解酸化过程，和好氧微生物的降解使污泥减量化。

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