CN112062391A - 一体化农村污水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一体化农村污水处理系统，该系统包括预消氧区、厌氧区、缺氧区、好氧碳化区、好氧硝化区和高效沉淀区，各区之间由隔板隔开，预消氧区连接进水管，预消氧区与厌氧区的下部相连通，厌氧区与缺氧区的上部相连通，缺氧区与好氧碳化区的下部相连通，好氧碳化区与好氧硝化区的上部相连通，好氧硝化区与高效沉淀区之间由过水管相连通；高效沉淀区与预消氧区之间设有污泥气提回流装置，好氧硝化区与缺氧区之间设有硝化液气提回流装置；高效沉淀区的底部设有排泥管，顶部设有出水堰，并连接出水管。本发明系统能有效提高对农村生活污水的脱氮除磷能力，解决农村生活处理设备投资、运营成本高、运营维护难度大、出水达标困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及农村生活污水处理技术领域，具体是一体化农村污水处理系统。
背景技术
当前，我国农村大量生活污水没有得到有效治理却无组织排放，直接进入自然水体后导致部分地区生态损害严重。
农村生活污水具有排放分散、总体污水水量较小、水质波动较大、污水中营养性污染物浓度较高等特点，采用一体化、分散式、低成本、易维护的水处理设备特别适用于农村生活污水处理。
但目前广泛使用的一体化设备普遍存在投资成本较高、运行费用较高、运营难度大、对低碳氮比进水难处理达标等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种分散式、低成本、易维护的一体化农村污水处理系统，该系统能有效降低生活污水中的有机、无机污染物，同时具有投资成本低、运行费用低、运维简单、处理稳定等优点。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明一体化农村污水处理系统包括依次连接的预消氧区、厌氧区、缺氧区、好氧碳化区、好氧硝化区和高效沉淀区，各区之间由隔板隔开，预消氧区连接进水管，预消氧区与厌氧区之间的隔板下部相连通，厌氧区与缺氧区之间的隔板上部相连通，缺氧区与好氧碳化区之间的隔板下部相连通，好氧碳化区与好氧硝化区之间的隔板上部相连通，好氧硝化区与高效沉淀区之间由过水管相连通；高效沉淀区与预消氧区之间设有污泥气提回流装置，好氧硝化区与缺氧区之间设有硝化液气提回流装置；高效沉淀区的底部设有排泥管，顶部设有出水堰，出水堰的外侧设有出水槽，出水槽与出水管相连接。
本发明所述污泥气提回流装置包括污泥气提进气管和污泥回流管，污泥气提进气管的下端与污泥回流管的下端通过丝口连接，污泥回流管的另一端置于预消氧区内；所述硝化液气提回流装置包括硝化液气提进气管和硝化液回流管，硝化液气提进气管的下端与硝化液回流管的下端通过丝口连接，硝化液回流管的另一端置于缺氧区内。
本发明所述好氧碳化区、好氧硝化区、污泥气提进气管和硝化液气提进气管均与进气管相连接，进气管由鼓风机提供气源。
本发明所述好氧碳化区和好氧硝化区内均装有好氧弹性填料，填料原料为改性聚氨酯，呈蜂窝状，装填体积比为20％-30％。
本发明所述高效沉淀区内中部或上部设有斜板，过水管的出水口位于斜板的下方，高效沉淀区通过采用竖流沉淀与斜板沉淀相结合实现高效沉淀。
本发明系统包括一个圆形罐体，所述预消氧区、厌氧区、缺氧区、好氧碳化区、好氧硝化区沿罐体外壁呈圆环状依次排列，高效沉淀区位于罐体中间位置。
本发明所述硝化液气提回流装置的回流比为100％-200％；所述污泥气提回流装置的回流比为50％-100％。
本发明所述好氧碳化区的溶解氧控制在3-4mg/L，好氧硝化区的溶解氧控制在2-3mg/L。
与现有技术相比，本发明一体化农村污水处理系统具有如下有益效果：
1)本发明系统在现有A2O工艺的基础上，在前端增设预消氧区，具有两方面优势：一方面，可以防止进水跌水产生的额外溶解氧、污泥回流中较高的溶解氧破坏厌氧环境，降低脱氮除磷的效果，预消氧区有助于维持厌氧区环境；另一方面，在预消氧区中，聚磷菌能够释放体内的磷作为能源，迅速吸附进水中的易生物降解有机物，从而在与其他微生物的竞争中处于优势，有效控制污泥膨胀。
2)本发明系统集合了两级好氧工艺，针对异养菌与硝化菌对溶解氧需求的不同将好氧区分为好氧碳化区和好氧硝化区，好氧碳化区主要为异养菌和聚磷菌提供生长条件，能够完成好氧状态下对部分有机物的去除，同时聚磷菌在好氧条件下吸收磷酸盐；好氧硝化区主要为硝化菌提供生长条件，在低碳氮比的条件下，将氨氮氧化为硝酸盐，完成硝化反应。
3)本发明系统应用多级泥膜共生工艺，好氧碳化区和好氧硝化区内均装有好氧弹性填料，保证生物量的同时可以延长泥龄，在低碳氮比的条件下更好地完成硝化过程，另一方面也减少了每个周期排泥量，降低运行成本。
4)本发明系统设置污泥气提回流装置与硝化液回气提流装置，替代传统水处理系统中的污泥回流泵和硝化液回流泵，有效减少系统能耗，减少设备故障率与维修点，只需要运行1台鼓风机，降低运行成本，同时提高系统设备的稳定性。
5)本发明将预消氧区、厌氧区、缺氧区、好氧碳化区、好氧硝化区沿圆罐壁呈圆环状依次分布，相对于常见的矩形反应区，能显著减少死区位置。
附图说明
图1是本发明一体化农村污水处理系统的俯视示意图。
图2是图1中A—A剖视示意图。
图3是图1中B—B剖视示意图。
图中：1-预消氧区，2-进水管，3-进水管电磁阀，4-进水流量计，5-进气管，6-气体电磁阀，7-气体流量计，8-厌氧区，9-缺氧区，10-好氧碳化区，11-好氧硝化区，12-过水管，13-高效沉淀区，14-斜板，15-出水堰，16-硝化液气提进气管，17-硝化液回流管，18-污泥气提进气管，19-污泥回流管，20-出水槽，21-出水管，22-排泥管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步描述，但不局限于此。
如图1、图2、图3所示，本发明一体化农村污水处理系统包括一个圆形罐体，罐体内设有依次连接的预消氧区1、厌氧区8、缺氧区9、好氧碳化区10、好氧硝化区11和高效沉淀区13，各区之间由隔板隔开，预消氧区1、厌氧区8、缺氧区9、好氧碳化区10、好氧硝化区11沿圆形罐体外壁呈圆环状依次排列，高效沉淀区13位于罐体中间位置，预消氧区1连接进水管2，预消氧区1与厌氧区8之间的隔板下部相连通，厌氧区5与缺氧区9之间的隔板上部相连通，缺氧区9与好氧碳化区10之间的隔板下部相连通，好氧碳化区10与好氧硝化区11之间的隔板上部相连通，好氧硝化区11与高效沉淀区13之间由过水管12相连通；高效沉淀区13与预消氧区1之间设有污泥气提回流装置，通过污泥气提回流装置将污泥返回预消氧区1，好氧硝化区11与缺氧区9之间设有硝化液气提回流装置，通过硝化液气提回流装置将废水返回缺氧区9；高效沉淀区13的底部设有排泥管22，顶部设有出水堰15，出水堰15的外侧设有出水槽20，出水槽20与出水管21相连接。
本发明所述污泥气提回流装置包括污泥气提进气管18和污泥回流管19，污泥气提进气管18的下端与污泥回流管19的下端通过丝口连接并相连通，污泥回流管19的另一端伸入预消氧区1；所述硝化液气提回流装置包括硝化液气提进气管16和硝化液回流管17，硝化液气提进气管16的下端与硝化液回流管17的下端通过丝口连接并相连通，硝化液回流管17的另一端伸入缺氧区9。
本发明所述好氧碳化区10、好氧硝化区11、污泥气提进气管18和硝化液气提进气管16均与进气管5相连接，进气管5由一台鼓风机提供气源。
本发明所述高效沉淀区13内中部或上部设有斜板14，过水管12的出水口位于斜板14的下方，高效沉淀区采用竖流沉淀与斜板沉淀结合实现高效沉淀。
本发明所述进水管2设有进水管电磁阀3与进水流量计4；所述进气管5分有四个支路，分别通向好氧碳化区10、好氧硝化区11、污泥气提进气管18和硝化液气提进气管16，进气管5上设有气体电磁阀6与气体流量计7；排泥管22设有电磁阀。
本发明所述进水、进气、回流等操作过程均可以通过自动控制系统定时开闭电磁阀实现自动控制。
本发明一体化农村污水处理系统的工作过程如下：
污水由进水管2进入预消氧区1，经进水管电磁阀3与进水流量计4控制进水流量；随后从预消氧区1与厌氧区8之间的隔板下方的过水口进入厌氧区8，再从厌氧区8顶部溢流进入缺氧区9，缺氧区9与好氧碳化区10之间的过水口在隔板下方，随后从好氧碳化区10顶部溢流进入好氧硝化区11，再经过水管12进入高效沉淀区13，污水经过高效沉淀区13的斜板14之后，最后由出水堰15溢流至出水槽21，经出水管19排出，剩余污泥通过设置电磁阀定期排放。
废水在预消氧区1的停留时间为0.5h，在厌氧区8的停留时间为1.5h，在缺氧区9的停留时间为4h，在好氧碳化区10的停留时间为3h，在好氧硝化区11的停留时间为3h。好氧碳化区10的溶解氧控制在3-4mg/L，好氧硝化区11的溶解氧控制在2-3mg/L，好氧碳化区10和好氧硝化区11都装有好氧弹性填料，填料原料为改性聚氨酯，呈蜂窝状，装填体积比为20％-30％。所述硝化液气提回流装置的回流比为100％-200％；所述污泥气提回流装置的回流比为50％-100％。
本发明在现有A2O工艺前端增设预消氧区，结合两级好氧与多级泥膜共生工艺，能提高对农村生活污水的脱氮除磷能力；本发明沿圆形罐体外壁呈圆环状布置的多个反应区，能让设备内部流态更均匀分布；采用气提装置进行硝化液回流和污泥回流，能够降低设备能耗，节约运行成本；设置多个电磁阀，通过自动化控制系统简化整套设备运营维护。
以下是本发明的应用实例：
2019年，建设一套50m3/d的农村生活污水处理示范项目，设计进出水指标如下：
采用的工艺流程是：在原有生活污水提升管路上设置支管将废水引入本发明系统，并通过调节阀门将流量稳定在50m3/d，进水完成后在好氧碳化区与好氧硝化区加入好氧弹性填料，装填体积比为20％，随后投入活性污泥驯化挂膜，污泥浓度为2500mg/L。随后开始正常进水过程，污水先进入预消氧区，并与从高效沉淀区回流的部分污泥充分混合，消除过高的溶解氧，污泥回流比为100％；随后进入厌氧区，聚磷菌在此区厌氧释磷；再进入缺氧区，污水与从硝化区回流的硝化液混合反应脱氮，硝化液回流比为200％；再进入好氧碳化区，通过调节阀门，调节溶解氧至4mg/L，异养菌和聚磷菌提供生长条件，能够完成好氧状态下对部分有机物的去除，同时聚磷菌在好氧条件下吸收磷酸盐；随后进入好氧硝化区，调节溶解氧至2mg/L，为硝化菌提供生长条件，在低碳氮比的条件下，将氨氮氧化为硝酸盐，完成硝化反应；加入的弹性填料能够为好氧碳化区和好氧硝化区的菌群提供生长繁殖的场所保证生物量的同时可以延长泥龄；最后进入高效沉淀区，经过斜板进行固液分离，上清液通过高效沉淀区顶部的出水堰，经出水管流出，下沉的污泥部分回流至预消氧区，剩余污泥通过设置电磁阀，每两天排放一次，每次排放10分钟。
目前系统运行正常，连续一周在本发明系统的进水端和出水端取样对比，数据如下：
上述数据表明，本发明系统能够稳定运行，并达到设计标准。
上述仅以实施案例来进一步说明本发明的技术内容，方便读者理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依据本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。
Claims (8)
1.一体化农村污水处理系统，其特征在于，该系统包括依次连接的预消氧区、厌氧区、缺氧区、好氧碳化区、好氧硝化区和高效沉淀区，各区之间由隔板隔开，预消氧区连接进水管，预消氧区与厌氧区之间的隔板下部相连通，厌氧区与缺氧区之间的隔板上部相连通，缺氧区与好氧碳化区之间的隔板下部相连通，好氧碳化区与好氧硝化区之间的隔板上部相连通，好氧硝化区与高效沉淀区之间由过水管相连通；高效沉淀区与预消氧区之间设有污泥气提回流装置，好氧硝化区与缺氧区之间设有硝化液气提回流装置；高效沉淀区的底部设有排泥管，顶部设有出水堰，出水堰的外侧设有出水槽，出水槽与出水管相连接。
2.根据权利要求1所述一体化农村污水处理系统，其特征在于，所述污泥气提回流装置包括污泥气提进气管和污泥回流管，污泥气提进气管的下端与污泥回流管的下端通过丝口连接，污泥回流管的另一端置于预消氧区内；所述硝化液气提回流装置包括硝化液气提进气管和硝化液回流管，硝化液气提进气管的下端与硝化液回流管的下端通过丝口连接，硝化液回流管的另一端置于缺氧区内。
3.根据权利要求1或2所述一体化农村污水处理系统，其特征在于，所述好氧碳化区、好氧硝化区、污泥气提进气管和硝化液气提进气管均与进气管相连接，进气管由鼓风机提供气源。
4.根据权利要求1或2所述一体化农村污水处理系统，其特征在于，所述好氧碳化区和好氧硝化区内均装有好氧弹性填料，填料原料为改性聚氨酯，呈蜂窝状，装填体积比为20％-30％。
5.根据权利要求1所述一体化农村污水处理系统，其特征在于，所述高效沉淀区内中部或上部设有斜板，过水管的出水口位于斜板的下方，通过采用竖流沉淀与斜板沉淀相结合实现高效沉淀。
6.根据权利要求1所述一体化农村污水处理系统，其特征在于，该系统包括一个圆形罐体，所述预消氧区、厌氧区、缺氧区、好氧碳化区、好氧硝化区沿罐体外壁呈圆环状依次排列，高效沉淀区位于罐体中间位置。
7.根据权利要求1所述一体化农村污水处理系统，其特征在于，所述硝化液气提回流装置的回流比为100％-200％；所述污泥气提回流装置的回流比为50％-100％。
8.根据权利要求1所述一体化农村污水处理系统，其特征在于，所述好氧碳化区的溶解氧控制在3-4mg/L，好氧硝化区的溶解氧控制在2-3mg/L。
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