CN112142258A - 一种村镇生活污水的资源化与达标处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理领域,涉及一种村镇生活污水的处理方法,该方法在包括厌氧消化池、回用池、格栅沉淀池、调节池、可变工艺生化池、沉淀池和可变工艺生态滤床的污水处理系统中进行,该方法包括:S1、当黑水在厌氧消化池中的液位低于溢流极限液位时,采用分质处理模式运行,黑水经厌氧消化后作为高效液态肥回用,灰水经处理后达标排放;S2、当黑水的资源回用需求量下降时,黑水在厌氧消化池中的液位持续上升到溢流的极限液位,将黑水并入灰水处理系统中并切换成合并处理模式。本发明将村镇生活污水就地优先实现氮磷钾资源的循环利用,彻底改变常规的脱氮除磷的污水治理模式,能真正实现资源的循环利用,大大降低了污水的处理成本。

Description

一种村镇生活污水的资源化与达标处理方法
技术领域
本发明属于污水处理领域,具体涉及一种村镇生活污水的资源化与达标处理方法。
背景技术
村镇生活污水主要包括黑水和灰水。其中,黑水是指化粪池出水,黑水中氮磷钾含量很高,将氮磷污染物处理到达标排放所需的技术难度大、成本高,且造成了极大的资源浪费。灰水为生活杂用水的统称,包括但不限于除化粪池出水外的浴室排水、厨房排水、洗衣台排水、洗手池排水、洗衣机排水、庭院清洗排水等各类生活废水,灰水中碳氮磷等污染物浓度低,对环境造成的污染较小,同时也比较容易处理。
目前,针对村镇生活污水的处理,受传统收集模式的影响,在污水产生的源头即将化粪池出水和浴室排水和厨房排水等各类生活废水混合收集(即将黑水和灰水混合收集),再通过管网输送到末端进行除碳脱氮脱除磷处理。然而,这种传统处理模式虽然能有效地将污水中的有机物和氮磷营养元素等污染物从污水中去除,但具有处理能耗高、成本高和剩余污泥等副产物容易对环境造成二次污染以及碳氮磷钾等资源不可逆损失等现实问题,于污水处理系统的全生命周期来看,治污成本很高,会给环境带来极大的负担。随着高铁在我国的全面普及,高铁上的真空厕所也逐渐走向污水治理领域,目前已有不少科研院所和环保公司已研发出了粪污甚至是污水负压收集系统或设备并应用于包括村镇污水在内的污水治理领域且发挥出了传统重力收集管网所不具备的效率和效果,但负压收集系统设备多、制造安装要求高、后续运行维护强度大以及管理成本高等诸多现实问题已严重限制了该技术的推广应用。因此,为降低村镇污水的处理难度和处理成本,亟需一种有别于现有收集与处理模式的源头分质收集的资源化与达标处理方法。
发明内容
本发明旨在提供一种村镇生活污水的资源化与达标处理的新型处理方法。
具体地,如图1~图3所示,本发明提供了一种村镇生活污水的处理方法,其中,该方法在污水处理系统中进行,所述污水处理系统包括厌氧消化池、回用池、格栅沉淀池、调节池、可变工艺生化池、沉淀池和可变工艺生态滤床,所述厌氧消化池包括至少两个相互连通的反应隔室并且末个反应隔室在池高度的中下方与回用池的中下部相连通以使得厌氧消化池在运行时具有一定的水量和水质调节能力,所述可变工艺生态滤床包括相互连通的配水池和碎石填料滤床,所述厌氧消化池中首个反应隔室的进水口连接黑水源,所述格栅沉淀池的进水口连接灰水源;具体步骤包括:
S1、当黑水在厌氧消化池中的液位低于溢流的极限液位时,污水处理系统采用分质资源化模式运行:
黑水从首个反应隔室自流进入厌氧消化池中进行厌氧消化处理,将黑水中的大分子有机物、有机氮磷分解成有机酸、无机氮和无机磷,之后排入回用池中作为富含有机酸和氮磷钾的液态肥以供农林菜地施用;灰水经由格栅沉淀池去除流砂、悬浮物和漂浮物,之后自流进入调节池中调节水量和水质的波动和变化,再由水泵提升进入可变工艺生化池、沉淀池和可变工艺生态滤床,在分质处理资源化模式下可变工艺生化池以首段单点进水(即灰水仅从可变工艺生化池的最前端引入)的接触氧化(好氧)的模式处理灰水,去除灰水中的有机物(COD)和氨氮,可变工艺生态滤床以碎石填料滤床(即传统水平潜流湿地)的模式进一步对经过生化处理后的灰水进行处理,进一步去除COD、氨氮、总氮和总磷,灰水在进入可变工艺生态滤床前需进入沉淀池中进行沉淀处理以实现泥水分离,经沉淀处理后的剩余污泥排入黑水厌氧消化池中进行厌氧消化处理,使剩余污泥减量并释放出微生物体内的氮磷营养元素,经沉淀处理后的水体依次流入配水池和碎石填料滤床;
S2、当黑水长期没有回用需求时,在持续来水的情况下,黑水厌氧消化池和回用池中的液位将同步持续上升到溢流的极限液位,黑水将从进水口自动溢流到灰水调节池,此时的生活污水将采用合并达标处理模式运行:
持续进入厌氧消化池的黑水从首个反应隔室进水口直接溢流进入(灰水)调节池中,厌氧消化池中的黑水仍将按S1的步骤处理;灰水经由格栅沉淀池中去除流砂、悬浮物和漂浮物之后引入调节池中,与溢流黑水在调节池中混合之后通过水泵提升进入可变工艺生化池、沉淀池和可变工艺生态滤床,在合并达标处理模式下可变工艺生化池以多点进水的“好氧+多级缺氧/好氧”(“O+多级A/O”)的串联模式运行,以去除混合污水中的COD、氨氮和总氮;可变工艺生态滤床以强化除磷滤床的模式运行,对经过生化处理后的混合污水进行处理,主要去除混合污水中的总磷,并可深度去除混合污水中的COD、氨氮和总氮,使出水达到相应的排放标准;混合污水在进入可变工艺生态滤床前需进入沉淀池中进行沉淀处理以实现泥水分离,经沉淀处理后的剩余污泥排入(黑水)厌氧消化池中进行厌氧消化处理,使剩余污泥减量并释放出微生物体内的氮磷营养元素,经沉淀处理后的水体依次流入配水池和碎石填料滤床。
进一步地,所述黑水中的COD浓度为150-650mg/L,氨氮浓度为130-230mg/L,总磷浓度为3-20mg/L,钾离子浓度为100-300mg/L。
进一步地,所述灰水的COD浓度为50-80mg/L,氨氮浓度为5-10mg/L,总氮浓度为5-15mg/L,总磷浓度为0.2-0.5mg/L。
进一步地,当采用合并达标处理模式时,黑水和灰水的混合污水的进水COD浓度为100-300mg/L,氨氮浓度为35-90mg/L,总氮浓度为35-100mg/L,总磷浓度为0.5-10mg/L。
进一步地,所述厌氧消化池中生化填料的装填高度占厌氧消化池有效高度的40-60%。
进一步地,所述厌氧消化池在上、中、下的位置通过孔洞或管道相连,但孔洞或管道的高度优选的与生物填料顶部相一致。
进一步地,所述分质资源化模式和合并达标处理模式中,所述厌氧消化池的处理条件包括温度为10-40℃,水力停留时间为15-30天。
进一步地,所述可变工艺生化池具备切换不同工艺运行功能,其包括N级反应单元,N≥2,每级反应单元均安装有曝气管网和生物填料,能够根据分质资源化模式或合并达标处理模式改变反应单元的好氧或缺氧状态,在分质资源化模式下反应单元全部按接触氧化(即好氧)模式运行,在合并达标处理模式下反应单元按“好氧+多级缺氧/好氧”的串联模式运行,首段好氧区和各级缺氧区的前端均设置有进水口,由进水泵控制流量,污水从首段好氧区和各级缺氧区引入并与前一段好氧区出水混合进行高效的生物反硝化脱氮处理,可变工艺生化池出水流入沉淀池。
进一步地,各好氧区和缺氧区内安装的填料为辩带式填料和曝气装置。
进一步地,当采用分质资源化模式时,开启可变工艺生化池的所有曝气装置,源自调节池的灰水从可变工艺生化池最前端引入,以推流状态流经各区域,从最后一级流出并流入沉淀池。
进一步地,当采用合并达标处理模式时,可变工艺生化池各区的曝气装置依次按按“开启-关闭-开启-关闭-开启……”的顺序运行,使可变工艺变为“O+多级A/O串联系统”运行,源自调节池的混合污水分别从首级好氧区的前端以及各级缺氧区的前端引入,以推流状态流经各区域,从最后一级好氧区流出并流入沉淀池,在最后一级好氧区设置回流泵以提高生化系统在合并达标处理模式下的脱氮率,将最后一级的硝化液回流到最后一级缺氧区,回流比例100-300%。
进一步地,当采用合并达标处理模式时,各级进水流量分配系数ri满足以下两个公式:【1】r0+r1+r2+···rn=1(n≥1)、【2】rn=(a/b)nr0,a为将1mg/L的NO3-N还原成N2所需的COD量(COD单位为mg/L),b为进水COD/TN浓度比值。
进一步地,当采用分质资源化模式时,污水在可变工艺生化池中的处理条件包括温度为10-40℃,水力停留时间为4h以上。
进一步地,当采用合并达标处理模式时,污水在可变工艺生化池中的处理条件包括温度为10-40℃,水力停留时间为12h以上。
进一步地,在分质资源化模式及合并达标处理模式下,污水在可变工艺生态滤床的配水池中的水力停留时间均为0.5h以上,碎石填料滤床的水力停留时间均为10h以上。
进一步地,当采用分质资源化模式时,无需往具备切换不同工艺运行功能的可变工艺生态滤床的配水池中添加除磷滤料包;当采用合并达标处理模式时,需要往具备切换不同工艺运行功能的可变工艺生态滤床的配水池中添加除磷滤料包。所述除磷滤料包由透水性布袋包裹给水污泥、石灰、海蛎壳和铁盐铝盐系混凝剂组成。
进一步地,所述碎石填料滤床采用两级以上设计、但优选两级设计,水流方向为上进下出,不覆土,种植美人蕉、旱伞草、风车草和香菇草作为湿地绿植。
本发明的有益效果如下:
(1)将村镇生活污水就地优先实现氮磷钾资源的循环利用,彻底改变常规的脱氮除磷的污水治理模式,真正实现资源的循环利用,大大降低了村镇污水特别是农村污水的处理成本。
(2)分质资源化模式下,黑水经处理后作为高效有机液态肥全部实现就地资源回用,不会污染环境;灰水经处理后COD、氨氮、总氮和总磷均能达到一级A的排放标准外排,灰水系统产生的剩余污泥排入黑水系统中进行厌氧消化,无需做污泥处理处置。
(3)合并达标处理模式下,黑水进入灰水处理系统与灰水混合处理,灰水处理系统切换成高效的脱氮除磷模式运行,确保出水COD、氨氮、总氮和总磷稳定达到一级A的排放标准,从而实现“兜底”达标排放的效果。
(4)不论是分质资源化模式还是合并达标处理模式,均不需要化学除磷,因此也就没有含磷化学污泥的处理处置问题,不会造成二次污染。合并处理模式的处理费用也比常规的脱氮除磷工艺成本更低。
附图说明
图1为分质资源化模式下黑水的处理流程图;
图2为分质资源化模式下灰水的处理流程图;
图3为合并达标处理模式下的处理流程图。
具体实施方式
黑水:水冲厕所的粪污被排入化粪池,化粪池出水即为黑水,黑水中氮磷钾含量很高,将黑水中的氮磷含量处理到达标排放技术难度大、成本高。
灰水:生活杂用水的统称,包括但不限于除化粪池出水外的浴室排水、厨房排水、洗衣台和洗手池排水、洗衣机排水和庭院清洗排水。
本方案中所述的黑水或灰水,均不含屋面或地表雨水。
本发明将灰黑分离的村镇生活污水根据其水质特性分别处理。黑水的源头为化粪池出水,通过专用管道收集。灰水的源头为除化粪池出水外的各类生活杂用水,通过专用管道收集。
本发明的核心是一套系统两种运行模式,即,分质资源化模式和合并达标处理模式。当农林菜地耕作季节,液态肥的回用量上升,黑水在厌氧消化池中的液位低于溢流的极限液位,采用分质资源化模式;在农林菜地休耕季节,液态肥的回用量下降,黑水在厌氧消化池和回用池中的液位持续上升到溢流极限液位后发溢流后,采用合并达标处理模式。
分质资源化模式:灰水经生物接触氧化、沉淀以及生态滤床处理后,SS、COD、氨氮、总氮和总磷全部达到《城镇污水处理厂综合排放标准》(GB18918-2002)一级A标准后排放,沉淀池的剩余污泥排入厌氧消化池进行减量和无害化处理;黑水经15-30天的厌氧消化稳定后进入回用池,之后可通过恒压变频供水系统将富含有机酸和氮磷钾的有机液态肥(澄清液)输送到农林菜地作为液态肥浇灌。
合并达标处理模式:在农林菜地休耕季节,液态肥的回用量下降,带有水量调节功能的厌氧消化池的液位将持续上升到极限液位(溢流口,溢流口设在进水端),黑水开始向灰水调节池溢流,溢流口设有流量计,经流量计检测持续溢流时长达到系统预设值时,控制系统将分质资源化模式切换为合并达标处理模式,可变工艺生化池由原接触氧化模式(仅在第一级好氧区前端进水)变更为多点进水“O+多级A/O串联”的高效低耗脱氮处理模式(在第一级好氧区的前端和各级缺氧区的前端进水),同时管理员调整可变工艺生化池的进水比例,并往可变工艺生态滤床的配水池内投加除磷滤包,除磷滤料包由透水性布袋包裹给水污泥、石灰、海蛎壳和铁盐铝盐系的混凝剂组成,从而确保出水COD、氨氮、总氮和总磷能全部稳定达到《城镇污水处理厂综合排放标准》(GB18918-2002)一级A的排放标准。合并处理时可根据水质考虑向调节池中投加碳源以提高脱氮率。进入耕作期后,黑水回用量上升,黑水不再溢流,当黑水厌氧消化池持续没有发生溢流的时长达到系统预设值时,控制系统自动切换成分质资源化模式模式。
实施例以下以某村生活污水处理实际案例为例展开说明
(1)污水处理系统的设计:黑水量20-30m3/d,灰水量40-70m3/d,污水总量60-100m3/d。
①厌氧消化池:
进水口设明渠流量计,配巴氏计量槽和超声波流量计。
溢流口设明渠流量计,配巴氏计量槽和超声波流量计。
设计处理温度10-40℃,水力停留时间15-30天。
容积与尺寸:以20m3/d的日常黑水量计需要520m3,采用简易厌氧消化工艺设计并以常温方式运行,有效尺寸为25×5×5.5m(长宽高,净内有效尺寸,下同)。
②回用池:
回用池与厌氧消化池在填料安装高度的位置与消化池相连通,使回用池与消化池在使用过程中具备较大的水量调节容积,并确保消化池的生物填料始终被淹没在水下。在回用池末端加装变频供水系统用作村内农业灌溉设备。村内农田的标高最高为930m,污水处理站所在地的标高为870m,两者相差最高为60m,因此拟采用2台扬程70m的多级离心泵,1用1备,配浸没式压差液位计1套,配套转子流量计和电磁流量计各1套,配套压力传感器3套。
资源回用优先用于村民自用,富余时供村外葡萄园使用,村民与葡萄园均无使用需求时,自流进灰水处理系统处理。
③格栅沉淀池:
去除污染物:水中流砂、悬浮物与漂浮物。
容积与尺寸:3m3,5×0.5×1.2m。污水中的流砂含量按最大污水量的0.3%计,满足最少7天储砂量的有效容积,人工定期清砂。配套简易水力格栅,粗细格栅各一套,材质为SUS304,粗格栅的栅间距为50mm,细格栅的栅间距为10mm,每道格栅前留有800mm的作业距离用于人工清渣。沉砂格栅池出水口设明渠流量计,配巴氏计量槽和超声波流量计。
④调节池
容积与尺寸:50m3,10×2.5×2m。
参数与要求:最大灰水水量为70m3/d时调节池的调节能力大于16小时,能完全满足日常的高峰排水需求。配套潜水泵2台,1用1备,自动轮换,潜水泵额定流量3m3/h,额定扬程8m,额定功率0.37kw,配浸没式压差液位计1套。配套转子流量计3个和电磁流量计1套。本项目在合并处理模式下按3点进水设计。
⑤可变工艺生化池
去除污染物:CODCr、NH4+-N、TN。
容积与尺寸:10×2×3.4m(净内尺寸)。
可变工艺生化池底部配微孔膜片式曝气盘,池内安装辩带式组合填料。
可变工艺生化池包括三级反应单元,即包括依次连通的O1池、A2池、O2池、A3池、O3池,O1池取10m3、A2池取5m、O2池取12m3、A3池取25m3、O3池取8m3,可变工艺生化池总有效容积60m3,各池内均安装有填料和曝气装置。O3池安装回流泵2台,额定流量9m3/h、扬程10m,配转子流量计和流量调节阀组。各池内的曝气装置均为微孔膜片,采用罗茨鼓风机鼓风,额定风量为0.9m3/min,风压为34.3KPa,额定功率为1.1kw。单独处理灰水时,可变工艺生化池的所有曝气装置全部打开,源自调节池的灰水从首级好氧区的前端引入生化池中,以推流状态流经各区域,从最后一级缺氧区流出并流入沉淀池;合并处理时,可变工艺生化池的曝气装置按开启-关闭-开启-关闭-开启设置,所需风机的额定风量为2.04m3/min,源自调节池的灰水分别从首级好氧区的前端以及各级缺氧区的前端引入生化池中,以多点进水的推流状态流经各区域,从最后一级缺氧区流出并流入沉淀池。
⑥沉淀池:
去除污染物:SS
容积与尺寸:12m3,2×2×3.4m(净内尺寸)
参数与要求:加装斜管填料和1套排泥电动球阀,正常运行时将污泥排入黑水处理系统。
⑦可变工艺生态滤床
去除污染物:SS、CODCr、NH4+-N、TN和TP
可变工艺生态除床包括配水池和碎石填料滤床,配水池兼作除磷应急池、有效容积按不小于0.5个小时的水力停留时间设计,其中,当采用分质处理时,配水池中不投加除磷滤料包;当采用合并处理时,配水池中投加除磷滤料包用于吸附混合污水中的总磷。所述碎石填料滤床上进下出,采用碎石填料,不覆土,种植香菇草和美人蕉等湿地绿植。碎石填料滤床采用两级串联设计,以提高处理效果,碎石填料滤床设计的水力停留时间不小于10h。湿地出水口设置明渠流量计,采用巴氏计量渠,配超声波流量计。
所述污水处理系统可以采用自控与远程监控系统进行控制,所述自控与远程监控系统采用PLC和触摸屏,同时配套远程监控系统。
(2)污水处理具体过程:
S1、当黑水在厌氧消化池中的液位低于溢流的极限液位时,污水处理系统采用分质资源化模式运行:
黑水(COD浓度为150-650mg/L,氨氮浓度为130-230mg/L,总磷浓度为3-20mg/L,钾离子浓度为100-300mg/L)从首个反应隔室自流进入厌氧消化池中进行厌氧消化处理(温度为10-40℃,水力停留时间为15-30天),将黑水中的大分子有机物、有机氮磷分解成对植物生长有促进作用的有机酸、无机氮和无机磷,之后排入回用池中作为富含氮磷钾的液态肥以供农林菜地施用;灰水(COD浓度为50-80mg/L,氨氮浓度为5-10mg/L,总氮浓度为5-15mg/L,总磷浓度为0.2-0.5mg/L)经由格栅沉淀池去除流砂、悬浮物和漂浮物,之后自流进入调节池中调节水量和水质的波动和变化,再由水泵提升进入可变工艺生化池和可变工艺生态滤床,在分质处理资源化模式下可变工艺生化池以首段单点进水的好氧模式处理灰水(温度为10-40℃,水力停留时间为4h以上),去除灰水中的有机物(COD)和氨氮,可变工艺生态滤床以碎石填料滤床(即传统水平潜流湿地)的模式进一步对经过生化处理后的灰水进行处理,主要去除COD、氨氮、总氮和总磷,灰水在进入可变工艺生态滤床前需进入沉淀池中进行沉淀处理以实现泥水分离,经沉淀处理后的剩余污泥排入黑水厌氧消化池中进行厌氧消化处理,使剩余污泥减量并释放出微生物体内的氮磷营养元素,经沉淀处理后的水体依次流入配水池和碎石填料滤床;
S2、当黑水长期没有回用需求时,在持续来水的情况下,黑水厌氧消化池和回用池中的液位同步持续上升到溢流的极限液位,黑水将从进水口自动溢流到灰水调节池,此时的生活污水将采用合并达标处理模式运行:
持续进入黑水消化池的黑水从首个反应隔室进水口直接溢流进入灰水调节池中,黑水消化池中的黑水仍将按S1的步骤处理;灰水经由格栅沉淀池中去除流砂、悬浮物和漂浮物之后引入调节池中,与溢流黑水在调节池中混合(设计混合污水的各污染物浓度上限值分别为COD浓度180mg/L、氨氮80mg/L、总氮80mg/L、总磷含量为8mg/L)之后通过水泵提升进入可变工艺生化池、沉淀池和可变工艺生态滤床,在合并达标处理模式下可变工艺生化池以多点进水的“O+多级串联A/O”的串联模式运行,温度为10-40℃,水力停留时间为12h以上,本项目采用三点式进水,所需的碳氮比取4,首段进水比例为16%、次段进水比例为30%、末段进水比例为54%,因此脱氮率为46%,末端出水总氮浓度为43.2mg/L。为确保出水总氮能稳定达标,将末端出水回流到A2进行强化氧化,同时向A2池投加碳源,回流比取200%,则A2的回流脱氮率为66%,理论出水总氮可从44mg/L下降到15mg/L。生化处理后出水进入沉淀池中进行沉淀处理以实现泥水分离,经沉淀处理后的剩余污泥排入黑水厌氧消化池中进行厌氧消化处理,使剩余污泥减量并释放出微生物体内的氮磷营养元素,经沉淀处理后的上清液水体排入以强化除磷的模式运行的可变工艺生态滤床中进行处理,生态滤床配水池内投加除磷滤料包,用于去除混合污水中的总磷,并可深度去除混合污水中的COD、氨氮和总氮,使出水达到相应的排放标准;可变工艺生态滤床出水COD浓度为50mg/L,氨氮浓度为5mg/L,总氮浓度为15mg/L,总磷浓度为0.5mg/L。
(3)运行费用分析
经核算分析,分质处理与合并处理的单位能耗分别为[50kwh/d,0.83kwh/m3](分质处理模式,含回用能耗,占比36%)和[70kwh/d,1.17kwh/m3](达标处理模式,不含回用能耗)。
与常规农村污水处理项目相比,分质处理模式在后续的运行维护支出和生态环境保护方面上具有明显优势,主要体现在:
①人员工资支出
传统处理模式下至少需要每周配一次除磷药剂,所增加的费用以1000元/月计,全年需要增加1.2万元。
②除磷药剂费
传统收集与处理模式下,进水的总磷浓度平均将达到5mg/L以上,以出水总磷0.5mg/L和60m3/d的污水量计,全年需要投加1吨的除磷药剂,除磷药剂以0.5万元/吨计,则需要增加0.5万元。若再考虑保持TN的稳定去除率,则碳源投加费用预计还将增加1万元/年。
③含磷污泥的处理费用
因60-100m3/d的污水量较小,因此不宜为其配套污泥脱水设备,所产生的含磷化学污泥宜通过吸粪车运往就近的市政污水处理厂进行处理处置。本发明中,假设市政污水处理厂可免费接收所产生的湿污泥并进行处理处置,仅对湿污泥的转运费用进行分析。
传统处理模式下每天将产生2.5m3的含磷湿污泥,其含水率超过99.9%,经浓缩后含水率可降低至99%,若每两周转运一次,则每次将有3.5m3的湿污泥,转运费用以1000元/次计,全年需要2.4万元。
经上述分析,若采用灰黑分离模式生活污水进行分质收集与处理,出水将稳定地达到优于《城镇污水处理厂综合排放标准》(GB18918-2002)一级A的水质标准,且直接运行费用将较传统治理模式节省5.1万元/年以上。此外,还将收获约6000吨/年的高效液态氮磷肥,相当于TN有效量不低于45%的尿素2000kg和P2O5有效量不低于12%的钙镁磷肥1375kg,以尿素450元/50kg和钙镁磷肥120元/25kg的市场信息价换算,全年所产生的高效液态氮磷肥可折合人民币约2.5万元。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种村镇生活污水的处理方法,其特征在于,该方法在污水处理系统中进行,所述污水处理系统包括厌氧消化池、回用池、格栅沉淀池、调节池、可变工艺生化池、沉淀池和可变工艺生态滤床,所述厌氧消化池包括至少两个相互连通的反应隔室并且末个反应隔室在池高度的中下方与回用池的中下部相连通以使得厌氧消化池在运行时具有一定的水量和水质调节能力,所述可变工艺生态滤床包括相互连通的配水池和碎石填料滤床,所述厌氧消化池中首个反应隔室的进水口连接黑水源,所述格栅沉淀池的进水口连接灰水源;具体步骤包括:
S1、当黑水在厌氧消化池中的液位低于溢流的极限液位时,污水处理系统采用分质资源化模式运行:
黑水从首个反应隔室自流进入厌氧消化池中进行厌氧消化处理,将黑水中的大分子有机物、有机氮磷分解成有机酸、无机氮和无机磷,之后排入回用池中作为富含有机酸和氮磷钾的液态肥以供农林菜地施用;灰水经由格栅沉淀池去除流砂、悬浮物和漂浮物,之后自流进入调节池中调节水量和水质的波动和变化,再由水泵提升进入可变工艺生化池、沉淀池和可变工艺生态滤床,在分质处理资源化模式下可变工艺生化池以首段单点进水的好氧模式处理灰水,去除灰水中的COD和氨氮,可变工艺生态滤床以碎石填料滤床的模式进一步对经过生化处理后的灰水进行处理,进一步去除COD、氨氮、总氮和总磷,灰水在进入可变工艺生态滤床前需进入沉淀池中进行沉淀处理以实现泥水分离,经沉淀处理后的剩余污泥排入厌氧消化池中进行厌氧消化处理,使剩余污泥减量并释放出微生物体内的氮磷营养元素,经沉淀处理后的水体依次流入配水池和碎石填料滤床;
S2、当黑水长期没有回用需求时,在持续来水的情况下,黑水厌氧消化池和回用池中的液位将同步持续上升到溢流的极限液位,黑水将从进水口自动溢流到灰水调节池,此时的生活污水将采用合并达标处理模式运行:
持续进入厌氧消化池的黑水从首个反应隔室溢流进入灰水调节池中,厌氧消化池中的黑水仍将按S1的步骤处理;灰水经由格栅沉淀池中去除流砂、悬浮物和漂浮物之后引入调节池中,与溢流黑水在调节池中混合之后通过水泵提升进入可变工艺生化池、沉淀池和可变工艺生态滤床,在合并达标处理模式下可变工艺生化池以多点进水的“好氧+多级缺氧/好氧”的串联模式运行,以去除混合污水中的COD、氨氮和总氮,可变工艺生态滤床以强化除磷滤床的模式对经过生化处理后的混合污水进行处理,主要去除混合污水中的总磷,并深度去除混合污水中的COD、氨氮和总氮,使出水达到相应的排放标准,混合污水在进入可变工艺生态滤床前需进入沉淀池中进行沉淀处理以实现泥水分离,经沉淀处理后的剩余污泥排入厌氧消化池中进行厌氧消化处理,使剩余污泥减量并释放出微生物体内的氮磷营养元素,经沉淀处理后的水体依次流入配水池和碎石填料滤床。
2.根据权利要求1所述的村镇生活污水的处理方法,其特征在于,所述黑水中的COD浓度为150-650mg/L,氨氮浓度为130-230mg/L,总磷浓度为3-20mg/L,钾离子浓度为100-300mg/L;所述灰水的COD浓度为50-80mg/L,氨氮浓度为5-10mg/L,总氮浓度为5-15mg/L,总磷浓度为0.2-0.5mg/L;当采用合并达标处理模式时,黑水和灰水的混合污水的进水COD浓度为100-300mg/L,氨氮浓度为35-90mg/L,总氮浓度为35-100mg/L,总磷浓度为0.5-10mg/L。
3.根据权利要求1所述的村镇生活污水的处理方法,其特征在于,所述厌氧消化池中生化填料的装填高度占厌氧消化池有效高度的40-60%。
4.根据权利要求1所述的村镇生活污水的处理方法,其特征在于,所述分质资源化模式和合并达标处理模式中,所述厌氧消化池的处理条件包括温度为10-40℃,水力停留时间为15-30天。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的村镇生活污水的处理方法,其特征在于,所述可变工艺生化池具备切换不同工艺运行功能,其包括N级反应单元,N≥2,每级反应单元均安装有曝气管网和生物填料,能够根据分质资源化模式或合并达标处理模式改变反应单元的好氧或缺氧状态,在分质资源化模式下反应单元全部按好氧模式运行,在合并达标处理模式下反应单元按“好氧+多级缺氧/好氧”的串联模式运行,首段好氧区和各级缺氧区的前端均设置有进水口,由进水泵控制流量,污水从首段好氧区和各级缺氧区引入并与前一段好氧区出水混合进行高效的生物反硝化脱氮处理,可变工艺生化池出水流入沉淀池。
6.根据权利要求5所述的村镇生活污水的处理方法,其特征在于,当采用分质资源化模式时,所述可变工艺生化池的所有曝气装置均开启,源自调节池的灰水从可变工艺生化池最前端引入,以推流状态流经各区域,从最后一级流出并流入沉淀池。
7.根据权利要求5所述的村镇生活污水的处理方法,其特征在于,当采用合并达标处理模式时,可变工艺生化池各区的曝气装置依次按“开启-关闭-开启-关闭-开启……”的顺序运行,使可变工艺变为“好氧+多级缺氧/好氧”运行,源自调节池的混合污水分别从首级好氧区的前端以及各级缺氧区的前端引入,以推流状态流经各区域,从最后一级好氧区流出并流入沉淀池,最后一级好氧区设置回流泵,回流到最后一级缺氧区,回流比例100-300%。
8.根据权利要求7所述的村镇生活污水的处理方法,其特征在于,当采用合并达标处理模式时,各级进水流量分配系数ri满足以下两个公式:【1】r0+r1+r2+···rn=1(n≥1)、【2】rn=(a/b)nr0,a为将NO3-N还原成N2所需的COD量,b为进水COD/TN浓度比值。
9.根据权利要求5所述的村镇生活污水的处理方法,其特征在于,当采用分质资源化模式时,污水在可变工艺生化池中的处理条件包括温度为10-40℃,水力停留时间为4h以上;当采用合并达标处理模式时,水体在可变工艺生化池中的处理条件包括温度为10-40℃,水力停留时间为12h以上;
在分质资源化模式及合并达标处理模式下,污水在可变工艺生态滤床的配水池中的水力停留时间均为0.5h以上,碎石填料滤床的水力停留时间均为10h以上。
10.根据权利要求1-4中任意一项所述的村镇生活污水的处理方法,其特征在于,当采用分质资源化模式时,无需往可变工艺生态滤床的配水池中添加除磷滤料包;当采用合并达标处理模式时,需要往可变工艺生态滤床的配水池中添加除磷滤料包;所述除磷滤料包由透水性布袋包裹给水污泥、石灰、海蛎壳和铁盐铝盐系混凝剂组成。
11.根据权利要求1-4中任意一项所述的村镇生活污水的处理方法,其特征在于,所述碎石填料滤床采用两级以上设计、但优选两级设计,水流方向为上进下出,不覆土,种植美人蕉、旱伞草、风车草和香菇草作为湿地绿植。
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