CN112499883A - 一种针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置 - Google Patents

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布多
边巴卓玛
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Abstract

本发明公开了一种针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，属于污水处理应用领域，污水依次经污水调节区、厌氧移动床生物膜反应器区、空气暴露型生物膜反应器区和斜板沉淀反应器区；在厌氧移动床生物膜反应器区设置有太阳能系统，太阳能系统用来为整个装置提供能源；混合液回流系统用来将空气暴露型生物膜反应器区处理后的废水与斜板沉淀反应器区沉淀的污泥混合回流到厌氧移动床生物膜反应器区进行脱氮。利用太阳能作为能源对废水加热，利用自然曝气技术进行曝气，结合好氧生物膜与厌氧生物膜对不同污染物的去除，促进了污染物的降解，保障了对低温废水的净化效果。

Description

一种针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置
技术领域
本发明属于污水处理应用领域，具体涉及到一种针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置。
背景技术
农村废水指农村地区产生的生活废水。由于人口密度大、聚集区分散、水量较少、资金短缺、技术人才薄弱等特点，农村地区不能像城镇一样建设大型的生活污水处理厂，而适合采用一体化水处理装置对废水进行处理。由于昼夜温差大、废水溶解氧含量少、空气氧气含量低等原因，如何高效节能地处理高寒缺氧地区的农村废水成为了难题。
研究表面，在高寒缺氧地区，农村废水处理的工艺与一般地区一致，主要为人工湿地处理系统、土壤净化系统、一体化处理系统。
(1)人工湿地处理系统
水湿地处理系统分自然和人工湿地处理系统，自然湿地就是自然的沼泽地，人工湿地污水处理技术是一种基于自然生态原理，使污水处理达到工程化、实用化的新技术，水处理中往往使用人工湿地处理系统。人工湿地系统将污水投配到土壤经常处于饱和状态、生长有湿地植物的土地上，利用植物根系的吸收和微生物的作用，并经过多层过滤，来达到降解污染、净化水质的目的，是一种充分利用地下人工介质中栖息的植物、微生物、植物根系，以及介质所具有的物理、化学特性，将天然净化与人工强化处理相结合的复合水处理工艺。
(2)生物塘系统
生物塘是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。
(3)一体化处理系统
一体化处理系统，即利用集成式的一体化水处理装置对污水进行处理。将调节池、沉淀池、生物反应池、沉淀池、消毒池等集中一体，高效利用设备空间，节省了人员、土建与运行成本。一体化处理系统要求各部分能够高效的运行，因此一般采用生物浓度较高的工艺和高效沉淀手段，出水往往经消毒之后因地利用，是现代农村污水处理的宠儿。
人工湿地法与生物塘受当地环境影响较大，处理效果差，不稳定，不适合处理高寒缺氧地区的农村废水，而一体化处理设备因其处理效好、出水稳定、自动化与集成化水平高、方便管理、成本低等优点，越来越多的使用在处理农村废水当中。
经调查研究发现，高寒缺氧地区的农村废水中污染物浓度不高，水质水量不稳定，且高寒缺氧地区昼夜温差大，冬季气温极低，但太阳能资源丰富，对处理水回用需求大，技术人员缺乏，资金断区，因此要求体化处理设备具有调节水质水量功能、能低负荷运行、保温或加热功能、处理水运行成本低廉等特点。MBBR工艺生物量大，剩余污泥少，水流与生物膜接触面积大，生物膜法不会发生污泥膨胀，较适应低温废水，因此停留时间需求较短，能够减少生物区的容积；AEB工艺是新型的利用空气自然曝气的生物膜工艺，能够进一步的加强污染物的去除，且运行成本几乎为零；斜板沉淀池沉淀效果好，容积利用高效，寿命长，适合于小水量低悬浮物浓度的废水沉淀处理；紫外消毒占地小，无副作用，消毒迅速且全面。
发明内容
针对处理高寒缺氧地区小流量的农村废水过程中出现低温低负荷导致的污泥膨胀问题、处理运行成本高、能耗大、填料寿命短等问题开发的基于A/MBBR工艺、AEB工艺、斜板沉淀工艺、紫外消毒技术与太阳能发电技术的一种一体化处理装置，该装置具有对低温废水的净化效果好、不会发生污泥膨胀、处理能力强、适应能力强、运行节能、出水水质稳定、剩余污泥产量极少、过程安全、管理方便、成本低廉的优点。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，包括污水调节区、厌氧移动床生物膜反应器区(A/MBBR)、空气暴露型生物膜反应器区(AEB)、斜板沉淀反应器区、混合液回流系统和太阳能系统；其中，污水依次经污水调节区、厌氧移动床生物膜反应器区、空气暴露型生物膜反应器区和斜板沉淀反应器区；在厌氧移动床生物膜反应器区设置有太阳能系统，太阳能系统用来为整个装置提供能源；混合液回流系统用来将空气暴露型生物膜反应器区处理后的废水与斜板沉淀反应器区沉淀的污泥混合回流到厌氧移动床生物膜反应器区进行脱氮。
进一步的，所述污水调节区包括格栅篮、加热装置、底坡和潜水泵；所述格栅篮设置在污水的进水管的下方位置用来除去污水中的粗杂质，加热装置用来加热污水，底坡具有一定的坡度，用来收集污泥；所述潜水泵将污水调节区加热、沉淀后的污水通过污水管道排放到厌氧移动床生物膜反应器区。
进一步的，所述底坡的坡度为5％，加热装置将污水加热到25～28℃；所述底坡设置在污水调节区的下方区域。
进一步的，所述厌氧移动床生物膜反应器区包括配水装置、悬浮填料和污水回流搅拌器；所述第一配水装置将污水调节区输送过来的污水进行分配，悬浮填料用来去除污水中的杂质，所述污水回流搅拌器用来保证反应器内紊流流态，使悬浮填料与水流混合均匀，保证悬浮填料的悬浮状态。
进一步的，还包括填料挡网，所述填料挡网设置在厌氧移动床生物膜反应器区上方位置，所述填料挡网为球面挡网，用来拦截悬浮填料，同时确保悬浮填料不堵塞在填料挡网处。
进一步的，所述空气暴露型生物膜反应器区包括悬挂式生物载体、第二配水装置和通气孔；所述悬挂式生物载体上附着膜状的好氧微生物，经厌氧移动床生物膜反应器区处理过的污水流经第二配水系统分配后流经悬挂式生物载体，并利用通气孔吸进的空气自然曝气，最终水中污染物被微生物净化；所述通气孔设置在厌氧移动床生物膜反应器区靠近悬挂式生物载体的侧壁上。
进一步的，所述斜板沉淀反应器区包括紫外灯管和斜板，污水经厌氧移动床生物膜反应器区处理后，所述斜板按照一定的角度倾斜设置，污水进入斜板沉淀反应器区，并在斜板组成的区域内经紫外灯管辐照消毒，消毒后的水经动力泵抽走再利用；所述斜板沉淀反应器区设置在空气暴露型生物膜反应器区的正下方。
进一步的，所述混合液回流系统包括混合液回流管道和动力泵，利用动力泵通过混合液回流管道将空气暴露型生物膜反应器区处理后的废水与斜板沉淀反应器区沉淀的污泥混合回流。
进一步的，针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置中除太阳能系统外，其它结构均置于冻土层下；且装置整体外壳采用玻璃钢制作，外壳包裹玻璃棉进行保温。
进一步的，其特征在于，所述悬浮填料为环状斜悬式多孔悬浮填料，直径为5～10厘米，材料为高密度聚乙烯。
有益效果：
本发明结合太阳能技术、加热技术、生物膜净水技术、自然曝气技术、物理沉淀技术与紫外消毒技术，利用太阳能作为能源对废水加热，利用自然曝气技术进行曝气，结合好氧生物膜与厌氧生物膜对不同污染物的去除，促进了污染物的降解，保障了对低温废水的净化效果，克服了高寒缺氧地区小流量的农村废水过程中出现低温低负荷导致的污泥膨胀问题、处理运行成本高、能耗大、填料寿命短等问题。
附图说明
图1为根据本发明实施例的涉及到的针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置结构示意图。
附图标记如下：
1-进水管；2-格栅篮；3-潜水泵；4-第一配水装置；5-污水回流搅拌器；6-悬浮填料；7-填料挡网；8-第二配水装置；9-悬挂式生物载体；10-斜板；11-出水渠；12-紫外灯管；13-转机；14-透气篦子；15-检视取样孔；16-太阳能板；17-通风管；18-污水管道；19-混合液回流管道；20-排泥管；21-止回阀；22-出水管；23-绳索；24-底坡；25-加热装置；26-通气孔；27-玻璃棉保温层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的
一种针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，包括污水调节区、厌氧移动床生物膜反应器区(A/MBBR)、空气暴露型生物膜反应器区(AEB)、斜板沉淀反应器区、混合液回流系统和太阳能系统；其中，污水依次经污水调节区、厌氧移动床生物膜反应器区、空气暴露型生物膜反应器区和斜板沉淀反应器区；在厌氧移动床生物膜反应器区设置有太阳能系统，太阳能系统用来为整个装置提供能源；混合液回流系统用来将空气暴露型生物膜反应器区处理后的废水与斜板沉淀反应器区沉淀的污泥混合回流到厌氧移动床生物膜反应器区进行脱氮。
其中，污水调节区包括格栅篮2、加热装置25、底坡24和潜水泵3；所述格栅篮2设置在污水的进水管1的下方位置用来除去污水中的粗杂质，加热装置25用来加热污水，底坡24具有一定的坡度，用来收集污泥；所述潜水泵3将污水调节区加热、沉淀后的污水通过污水管道18排放到厌氧移动床生物膜反应器区；加热装置25将污水加热到15℃以上；所述底坡24设置在污水调节区的下方区域。
厌氧移动床生物膜反应器区包括配水装置4、悬浮填料6和污水回流搅拌器5；所述第一配水装置4将污水调节区输送过来的污水进行分配，悬浮填料6用来去除污水中的杂质，所述污水回流搅拌器5用来保证反应器内紊流流态，使悬浮填料6与水流混合均匀，保证悬浮填料6的悬浮状态；还包括填料挡网7，所述填料挡网7设置在厌氧移动床生物膜反应器区上方位置，所述填料挡网7为可拆卸易清洗型球面挡网，用来拦截悬浮填料6，同时确保悬浮填料6不堵塞在填料挡网7处。
空气暴露型生物膜反应器区包括悬挂式生物载体9、第二配水装置8和通气孔26；所述悬挂式生物载体9上附着膜状的好氧微生物，经厌氧移动床生物膜反应器区处理过的污水流经第二配水系统8分配后流经悬挂式生物载体9，并利用通气孔26吸进的空气自然曝气，最终水中污染物被微生物净化；所述通气孔26设置在厌氧移动床生物膜反应器区靠近悬挂式生物载体9的侧壁上；悬挂式生物载体9为高负荷组合填料。
斜板沉淀反应器区包括紫外灯管12和斜板10，污水经厌氧移动床生物膜反应器区处理后，所述斜板10按照一定的角度倾斜设置，污水进入斜板沉淀反应器区，并在斜板10组成的区域内经紫外灯管12辐照消毒，消毒后的水经动力泵抽走再利用；所述斜板沉淀反应器区设置在空气暴露型生物膜反应器区的正下方。
混合液回流系统包括混合液回流管道19和动力泵，利用动力泵通过混合液回流管道19将空气暴露型生物膜反应器区处理后的废水与斜板沉淀反应器区沉淀的污泥混合回流。
针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置中除太阳能系统外，装置整体外壳采用钢或玻璃钢制作，外壳包裹玻璃棉进行保温。
结合附图1所示，针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置包括进水管1、格栅篮2、潜水泵3、第一配水装置4、污水回流搅拌器5、悬浮填料6、填料挡网7、第二配水装置8、悬挂式生物载体9、斜板10、出水渠11、紫外灯管12、转机13、透气篦子14、检视取样孔15、太阳能板16、通风管17、污水管道18、混合液回流管道19、排泥管20、止回阀21、出水管22、绳索23、底坡24和加热装置25，可根据不同水量设计不同的体积大小；本发明整体置于冻土层下，包括污水调节区、厌氧移动床生物膜反应器区(A/MBBR)、空气暴露型生物膜反应器区(AEB)、斜板沉淀反应器区、混合液回流系统和太阳能系统。在污水调节区，格栅篮2对污水进行过滤，其由轨道固定，由转机13带动绳索23带动，可垂直移动并取出进行清渣，待水位到达指定位置时，污水泵3启动，将污水送至厌氧移动床生物膜反应器区中，太阳能16供能的加热装置25对来水加热到15℃以上，用以收集污泥。在厌氧移动床生物膜反应器区中，污水经第一配水系统4分配，与回流混合液混合，悬浮填料6密度略小于水，在负载生物膜之后密度与水接近，可随水流流动，污水回流搅拌器5保证了反应器内紊流流态，使悬浮填料6与水流混合均匀，并不至于沉降。填料挡网7为可拆卸易清洗型球面挡网，既可以拦截悬浮填料6，又能保证填料6不堵塞在填料挡网7处；在空气暴露型生物膜反应器区中，悬挂式生物载体9为高负荷组合填料，悬挂式生物载体9悬挂在空中，其上附着膜状的好氧微生物，水流经第二配水系统8分配后流经载体，由通气孔26吸进的空气自然曝气，最终水中污染物被微生物净化。在斜板沉淀反应器区中，水流自下而上流经斜板10，悬浮物沉淀，上清液经紫外灯12消毒后由潜水泵3抽走，用以回用。在混合液回流系统中，潜水泵3将AEB处理后的废水与斜板沉淀器沉淀的污泥混合回流到A/MBBR反应器，保证脱氮效果。转机、水泵、太阳能装置的控制均由PLC自动控制，以适应不同的水质水量。
在装置运行时，污水通过进水管1进入，经过格栅篮2过滤后进入污水调节区，经加热装置26加热至25～28℃后，待水位到达预设位置后由潜水泵3抽至A/MBBR区。污水经第一配水装置4均匀分配至厌氧移动床生物膜反应器区底部，与回流混合液和悬浮填料6混合，由下而上流经厌氧移动床生物膜反应器区，其间水中COD、N、P等污染物被悬浮填料上负载的生物膜吸附并降解，处理后的水经填料挡网7过滤掉填料后流入AEB反应区。在AEB反应区内，废水经第二配水装置8分配至每个悬挂式生物载体9上，空气经四周的通气孔26进入反应区，被悬挂式生物载体9上负载的好氧生物膜利用，进一步降解废水中可生化的污染物，处理后的废水经底坡流入斜板沉淀区。在斜板沉淀区内，废水自下而上流经斜板10，污泥与废水脱离，污水流入清水区，污泥与AEB出水混合由潜水泵回流至A/MBBR区。在清水区，处理后的水经紫外消毒后在清水区储存，待水位到达指定位置后，由潜水泵抽出回用。格栅篮2水力损失到达一定程度后，进行清渣，由转机将格栅篮2抽出，然后人工清渣后放回。A/MBBR反应区与AEB反应区均设置通风管17与透气篦子14进行通风和检视。本装置所有能源均由太阳能系统提供，太阳能板16将太阳能转化为电能利用并储存；转机13、潜水泵3、太阳能板16等的控制均由PLC自动控制，以适应不同的水质水量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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 (9)

1.一种针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，其特征在于，包括污水调节区、厌氧移动床生物膜反应器区(A/MBBR)、空气暴露型生物膜反应器区(AEB)、斜板沉淀反应器区、混合液回流系统和太阳能系统；其中，污水依次经污水调节区、厌氧移动床生物膜反应器区、空气暴露型生物膜反应器区和斜板沉淀反应器区；在厌氧移动床生物膜反应器区设置有太阳能系统，太阳能系统用来为整个装置提供能源；混合液回流系统用来将空气暴露型生物膜反应器区处理后的废水与斜板沉淀反应器区沉淀的污泥混合回流到厌氧移动床生物膜反应器区进行脱氮。
2.根据权利要求1所述的针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，其特征在于，所述污水调节区包括格栅篮(2)、加热装置(25)、底坡(24)和潜水泵(3)；所述格栅篮(2)设置在污水的进水管(1)的下方位置用来除去污水中的粗杂质，加热装置(25)用来加热污水，底坡(24)具有一定的坡度，用来收集污泥；所述潜水泵(3)将污水调节区加热、沉淀后的污水通过污水管道(18)排放到厌氧移动床生物膜反应器区。
3.根据权利要求2所述的针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，其特征在于，所述加热装置(25)将污水加热到大于15℃；所述底坡(24)设置在污水调节区的下方区域。
4.根据权利要求1所述的针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，其特征在于，所述厌氧移动床生物膜反应器区包括配水装置(4)、悬浮填料(6)和污水回流搅拌器(5)；所述第一配水装置(4)将污水调节区输送过来的污水进行分配，悬浮填料(6)用来去除污水中的杂质，所述污水回流搅拌器(5)用来保证反应器内紊流流态，使悬浮填料(6)与水流混合均匀，保证悬浮填料(6)的悬浮状态。
5.根据权利要求4所述的针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，其特征在于，还包括填料挡网(7)，所述填料挡网(7)设置在厌氧移动床生物膜反应器区上方位置，所述填料挡网(7)为球面挡网，用来拦截悬浮填料(6)，同时确保悬浮填料(6)不堵塞在填料挡网(7)处。
6.根据权利要求1所述的针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，其特征在于，所述空气暴露型生物膜反应器区包括悬挂式生物载体(9)、第二配水装置(8)和通气孔(26)；所述悬挂式生物载体(9)上附着膜状的好氧微生物，经厌氧移动床生物膜反应器区处理过的污水流经第二配水系统(8)分配后流经悬挂式生物载体(9)，并利用通气孔(26)吸进的空气自然曝气，最终水中污染物被微生物净化；所述通气孔(26)设置在厌氧移动床生物膜反应器区靠近悬挂式生物载体(9)的侧壁上，悬挂式生物载体(9)为高负荷组合填料。
7.根据权利要求1所述的针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，其特征在于，所述斜板沉淀反应器区包括紫外灯管(12)和斜板(10)，污水经厌氧移动床生物膜反应器区处理后，所述斜板(10)按照一定的角度倾斜设置，污水进入斜板沉淀反应器区，并在斜板(10)组成的区域内经紫外灯管(12)辐照消毒，消毒后的水经动力泵抽走再利用；所述斜板沉淀反应器区设置在空气暴露型生物膜反应器区的正下方。
8.根据权利要求1所述的针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，其特征在于，所述混合液回流系统包括混合液回流管道(19)和动力泵，利用动力泵通过混合液回流管道(19)将空气暴露型生物膜反应器区处理后的废水与斜板沉淀反应器区沉淀的污泥混合回流。
9.根据权利要求1所述的针对高寒缺氧地区农村废水的一体化处理装置，其特征在于，装置整体外壳采用钢或玻璃钢制作，外壳包裹玻璃棉进行保温。
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