CN112607865A - 一种新型分散型污水处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型分散型污水处理设备，包括第一改性填料区、生物倍增区、第二改性填料区、第三改性填料区、鼓风机和回流泵；来水依次流经第一改性填料区、生物倍增区、第二改性填料区和第三改性填料区；回流泵的一端连接第三改性填料区的出水口且用于回流部分出水，回流泵的另一端连接第一改性填料区的进水口，鼓风机与第三改性填料区连通且用于给第三改性填料区进行曝气；第一改性填料区用于进行脱氮处理，第二改性填料区用于进行脱氮的同时截留水中的悬浮物，第三改性填料区用于将水中剩余的氨氮转变为硝态氮。该新型分散型污水处理设备的目的是解决现有一体化污水处理设备需要外加碳源脱氮、投资运行费用高、运行管理复杂的问题。

Description

一种新型分散型污水处理设备

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种新型分散型污水处理设备。

背景技术

目前市面上常用的小型污水处理设备的常用的一种技术为MBR(Membrane Bio-Reactor，膜生物反应器)技术，但该技术有如下缺点：

1.能耗较高，为了维持膜系统的正常运行，往往需要很大的曝气，从而造成整个系统运行费用较高；

2.运行维护复杂，人员素质要求高，膜系统需要定期进行维护、清洗，以保证膜系统的通量，进行膜系统维护时往往需要专业的人员进行；

3.投资成本较高，由于膜系统的投资成本高于常规的污水处理方法，因此采用膜工艺的污水处理设备的投资成本往往也高于其他技术的污水处理设备；

4.折旧成本高，目前市场上MBR膜最长的质保期限为3年，国产膜的使用寿命往往低于2年，甚至1年就必须更换；

5.除磷效果差，污泥处理困难，往往需要投加大量的除磷药剂，而投加的除磷药剂同时会带来大量的污泥；

6.脱氮费用高。

市场上另外一些常用的小型污水处理设备的技术为生物膜法，应用这些技术的小型污水处理设备在推广上遇到了很大的问题：

1.出水水质不稳定，进入小型污水处理系统的来水往往水量不均匀，某个时间段水量非常大，而另外的时间段水量非常小，甚至没有水，对污水处理设备的冲击非常大，造成了这些设备处理效果的不稳定；

2.受季节性影响大，不同的季节，降雨、气温等存在很大差别，当气温较低时处理效果差；当降雨量大时，系统抗冲击负荷能力不够，经雨水冲击以后，系统处理污水的能力变差，需要一段时间进行恢复；

3.无法准确判断排出生物污泥的时间及数量，因为主要靠微生物的新陈代谢削减污水中的污染，所以微生物一直处于增值的过程中，当微生物的量增值到一定程度，会形成污水中营养物的量与微生物数量的平衡，如果微生物数量继续增加，而不排出这部分污泥，污水中的营养物将不足以支撑其繁殖，微生物就会进入内源消化阶段；首先被消化吸收的就是菌胶团，生物污泥的沉降性会变差，因此很多生物污泥会随着产水流出系统，造成出水水质变差；反之，当排出系统的生物污泥量过多时，污水中的污染物还有一部分没有被消耗，同样造成出水水质变差；

4.除氨氮、脱总氮效果较差，硝化细菌是自养细菌，其生长速度慢；当系统不稳定时，很难形成硝化细菌的集聚，从而造成除氨氮、脱总氮效果较差。

有鉴于此，本领域技术人员亟需提供一种新型分散型污水处理设备用于解决上述问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明解决的技术问题是现有一体化污水处理设备需要外加碳源脱氮、投资运行费用高、运行管理复杂。

(二)技术方案

本发明提供了一种新型分散型污水处理设备，包括第一改性填料区、生物倍增区、第二改性填料区、第三改性填料区、鼓风机和回流泵；来水依次流经所述第一改性填料区、所述生物倍增区、所述第二改性填料区和所述第三改性填料区；所述回流泵的一端连接于所述第三改性填料区的出水口且用于回流部分出水，所述回流泵的另一端连接于所述第一改性填料区的进水口，所述鼓风机与所述第三改性填料区连通且用于给所述第三改性填料区进行曝气；所述第一改性填料区用于进行脱氮处理，所述生物倍增区用于进行厌氧氨氧化反应和除磷，所述第二改性填料区用于进行脱氮的同时截留水中的悬浮物，所述第三改性填料区用于将水中剩余的氨氮转变为硝态氮。

进一步地，所述第一改性填料区填充有第一改性填料，所述第二改性填料区填充有第二改性填料，所述第三改性填料区填充有第三改性填料，所述第一改性填料采用悬浮填料，所述第二改性填料、所述第三改性填料采用堆积填料。

进一步地，所述第一改性填料为表面有褶皱的悬浮颗粒。

进一步地，所述第二改性填料的粒径大于所述第三改性填料的直径。

进一步地，所述第二改性填料为经过处理的矿物填料。

进一步地，所述第三改性填料为经过处理的矿物填料。

进一步地，所述生物倍增区与所述第二改性填料区通过导流井连通，所述导流井的一端连通所述生物倍增区的上端，所述导流井的另一端连通所述第二改性填料区的下端。

进一步地，所述第二改性填料区与所述第三改性填料区通过连通管连通，所述连通管的一端连通所述第二改性填料区的上端，所述连通管的另一端连通所述第三改性填料区的下端。

进一步地，所述第三改性填料区的出水口设于其上端。

进一步地，所述鼓风机设于所述第三改性填料区的下端。

(三)有益效果

本发明提供的新型分散型污水处理设备，包括第一改性填料区、生物倍增区、第二改性填料区、第三改性填料区、鼓风机和回流泵；来水依次流经第一改性填料区、生物倍增区、第二改性填料区和第三改性填料区；回流泵的一端连接于第三改性填料区的出水口且用于回流部分出水，回流泵的另一端连接于第一改性填料区的进水口，鼓风机与第三改性填料区连通且用于给第三改性填料区进行曝气；第一改性填料区用于进行脱氮处理，生物倍增区用于进行厌氧氨氧化反应和除磷，第二改性填料区用于进行脱氮的同时截留水中的悬浮物，第三改性填料区用于将水中剩余的氨氮转变为硝态氮。该污水处理设备中设置了生物倍增区，使得污水处理设备内部的污泥浓度非常高，这样可以省去污泥回流以维持其污泥浓度；在缺氧区维持了一个厌氧氨氧化环境，使得厌氧氨氧化菌能够生长，从而减少脱氮需要的碳源；设置缺氧改性填料脱氮，同时可以拦截水中的悬浮物，从而保证进入好氧区的悬浮物的量及有机物浓度很低，最终实现低污泥量的增长，好氧区堆积的小颗粒的改性填料可以截留水中的生长的微生物絮体，从而保证好氧区的出水SS在低值；在好氧区设置了改性填料，以提高COD和氨氮去除效率。从而解决了现有一体化污水处理设备需要外加碳源脱氮、投资运行费用高、运行管理复杂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种新型分散型污水处理设备的结构示意图。

图中：

1-第一改性填料区；101-第一改性填料；2-生物倍增区；3-第二改性填料区；301-第二改性填料；4-第三改性填料区；401-第三改性填料；5-鼓风机；6-回流泵；7-导流井；8-连通管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

根据本发明实施例提供了一种新型分散型污水处理设备，如图1所示，包括第一改性填料区1、生物倍增区2、第二改性填料区3、第三改性填料区4、鼓风机5和回流泵6；来水依次流经第一改性填料区1、生物倍增区2、第二改性填料区3和第三改性填料区4；回流泵6的一端连接于第三改性填料区4的出水口且用于回流部分出水，回流泵6的另一端连接于第一改性填料区1的进水口，鼓风机5与第三改性填料区4连通且用于给第三改性填料区4进行曝气；第一改性填料区1用于进行脱氮处理，生物倍增区2用于进行厌氧氨氧化反应和除磷，第二改性填料区3用于进行脱氮的同时截留水中的悬浮物，第三改性填料区4用于将水中剩余的氨氮转变为硝态氮。

在上述实施方式中，该污水处理设备中设置了生物倍增区2，使得污水处理设备内部的污泥浓度非常高，这样可以省去污泥回流以维持其污泥浓度；在缺氧区维持了一个厌氧氨氧化环境，因为该生物倍增区2没有污泥回流，因此生长环境稳定，有利于这些生长速度慢的微生物(尤其是细菌)的生长，使得厌氧氨氧化菌能够生长，从而减少脱氮需要的碳源；设置缺氧改性填料脱氮，从而保证进入好氧区的悬浮物的量及有机物浓度很低，最终实现低污泥量的增长，从而保证好氧区的出水SS(Suspended Solid，固体悬浮物)在低值；在好氧区设置了改性填料，以提高COD和氨氮去除效率。该污水处理设备解决了现有一体化污水处理设备需要外加碳源脱氮、投资运行费用高、运行管理复杂的问题。同时该污水处理设备取消了传统的二沉池、污泥回流泵，从而避免了传统的跑泥问题、污泥泵的故障及检修困难问题。

具体地，污水和回流清水首先进入第一改性填料区1，在其中发生反硝化反应，随后自流至生物倍增区2，在其中发生厌氧氨氧化反应和除磷，生物倍增区2的出水自流至第二改性填料区3，在其中进一步脱氮同时截留水中的悬浮物，其出水自流至第三改性填料区4，第三改性填料区4中的改性填料能够起到类似于催化剂的作用，高效地去除水中的COD(Chemical Oxygen Demand，化学需氧量)和氨氮；另外堆积的改性填料能够截留水中的悬浮物，保证出水SS(Suspended solid，固体悬浮物)达标，改性填料能够切割水中的气泡提高氧转移效率，因此第三改性填料区4不需要微孔曝气，从而提高使用寿命降低故障率和检维修的难度。

其中，第一改性填料区1、生物倍增区2、第二改性填料区3及第三改性填料区4的结构为本领域的常规结构，在此不作赘述，第一改性填料区1、生物倍增区2和第二改性填料区3均为厌氧/缺氧区，第三改性填料区4为好氧区。

在一些可选的实施例中，如图1所示，第一改性填料区1填充有第一改性填料101，第二改性填料区3填充有第二改性填料301，第三改性填料区4填充有第三改性填料401，第一改性填料101采用悬浮填料，第二改性填料301、第三改性填料401采用堆积填料。

在上述实施方式中，第一改性填料101主要是用于截留第一改性填料区1内污水中的污泥(微生物聚集形成的絮状结构)，由于此区内的污泥量比较高，大粒径的第一改性填料101更加容易截留污泥。

经过第一改性填料区1的截留后进入第二改性填料区3内的污泥量明显下降，因此为了截留污水中的微生物，小粒径的第二改性填料301、第三改性填料401更加容易吸附微生物。

在一些可选的实施例中，生物倍增区2的底部设有排泥孔，排泥孔处罩设有可拆卸的孔塞。其中，排泥孔用于将该区域中因高浓度的微生物之间的竞争关系发生内消而产生的污泥排出，孔塞平时封堵排泥孔，当发现区域内污泥的产量较多时，进行及时地排泥。

在一些可选的实施例中，第一改性填料101为表面有褶皱的悬浮颗粒。表面为褶皱状的悬浮颗粒比表面积大有利于微生物附着其上进行生长，从而提高进入生物倍增区2内的活性污泥浓度。具体地，对其粒径不做具体限定，优选的其粒径可选取20-30mm。

在一些可选的实施例中，第二改性填料301的粒径大于第三改性填料401的直径。其中，对其粒径不做具体限定，优选的第二改性填料301的粒径为8-10mm，第三改性填料401的粒径为1-5mm。

在一些可选的实施例中，第二改性填料301为经过处理的矿物填料。其中，第二改性填料301堆积设置在第二改性填料区3内。

在一些可选的实施例中，第三改性填料401为经过处理的矿物填料。其中，第三改性填料401堆积设置在第三改性填料区4内。

在一些可选的实施例中，如图1所示，生物倍增区2与第二改性填料区3通过导流井7连通，导流井7的一端连通生物倍增区2的上端，导流井7的另一端连通第二改性填料区3的下端。其中，导流井这样的连接方式提高进入第二改性填料区3的污水水位能够在第二改性填料区3中缓慢上升，使污水与改性填料能够充分接触，能够提高对污泥的截留效果；同时填料作为催化剂，可以加快硝态氮与COD的反应速率，用于去除大量的COD。

在一些可选的实施例中，如图1所示，第二改性填料区3与第三改性填料区4通过连通管8连通，连通管8的一端连通第二改性填料区3的上端，连通管8的另一端连通第三改性填料区4的下端。其中，连通管8这样的连接方式提高进入第三改性填料区4的污水水位能够在第三改性填料区4中缓慢上升，使污水与改性填料能够充分接触，能够提高对污泥中微生物的截留效果；同时截留在改性填料上的微生物与污水中的氨氮发生反应转变为硝态氮，从而去除污水中的氨氮。

在一些可选的实施例中，如图1所示，第三改性填料区4的出水口设于其上端。这样设置的出水口更加有利于污水与改性填料充分接触，提高出水的各项指标。

在一些可选的实施例中，如图1所示，鼓风机5设于第三改性填料区4的下端。鼓风机5这样的设置是因为气体的密度小于水的密度，因此进入第三改性填料区4的空气会从该区域的底部向上流动，有利于附着在改性填料上的微生物的生长，进一步提高对于氨氮的去除。

本实施例是北京白水洼污水处理场站，处理规模为20吨/天，具体处理工艺为：

将第三改性填料区4、第二改性填料区3、生物倍增区2及第一改性填料1依次注满后停止进水；

启动鼓风机5给第三改性填料区4进行曝气，将水中剩余的氨氮转变为硝态氮，并且将剩余的COD氧化成二氧化碳；

启动回流泵6将第三改性填料区4的出水回流至第一改性填料1进行脱氮处理；

持续运行7天后，第三改性填料区4的出水直接外排；

持续进水15小时后，停止进水及停止出水直接外排；

持续运行7天；

连续进水、出水直接外排。

对于出水中的各项指标的测试采用如下测试方法：

总氮采用国标法进行测试；

氨氮采用国标法进行测试；

总磷采用国标法进行测试；

COD采用哈希仪器法和国标法进行测试，前期国标与哈希仪器对比，找出相关性后，用哈希仪器进行分析。

本发明实施例提供的新型分散型污水处理设备具有如下优点：

运行成本低，省却了碳源的成本；需气量更少，也就是曝气风机能好更低；能够形成磷化氢，减少除磷药剂的投加量；

排泥操作简单，只需要3个月启动排泥泵一次，每次固定一定的时间(与项目建设地具体情况有关)；

处理效果好，可稳定达到国家一级A排放标准，低负荷运行时出水水质接近地表四类(TN为5mg/L左右)；

系统简单，没有额外的二沉池和碳源加药系统；

曝气无需微孔曝气，曝气系统将免维护；

运行维护简单，当地村民即可操作，本发明仅需定期的清洗前端的筛网，其它均为自动运行。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种新型分散型污水处理设备，其特征在于，包括第一改性填料区(1)、生物倍增区(2)、第二改性填料区(3)、第三改性填料区(4)、鼓风机(5)和回流泵(6)；来水依次流经所述第一改性填料区(1)、所述生物倍增区(2)、所述第二改性填料区(3)和所述第三改性填料区(4)；所述回流泵(6)的一端连接于所述第三改性填料区(4)的出水口且用于回流部分出水，所述回流泵(6)的另一端连接于所述第一改性填料区(1)的进水口，所述鼓风机(5)与所述第三改性填料区(4)连通且用于给所述第三改性填料区(4)进行曝气；所述第一改性填料区(1)用于进行脱氮处理，所述生物倍增区(2)用于进行厌氧氨氧化反应和除磷，所述第二改性填料区(3)用于进行脱氮的同时截留水中的悬浮物，所述第三改性填料区(4)用于将水中剩余的氨氮转变为硝态氮。

2.根据权利要求1所述的新型分散型污水处理设备，其特征在于，所述第一改性填料区(1)填充有第一改性填料(101)，所述第二改性填料区(3)填充有第二改性填料(301)，所述第三改性填料区(4)填充有第三改性填料(401)，所述第一改性填料(101)采用悬浮填料，所述第二改性填料(301)、所述第三改性填料(401)采用堆积填料。

3.根据权利要求2所述的新型分散型污水处理设备，其特征在于，所述第一改性填料(101)为表面有褶皱的悬浮颗粒。

4.根据权利要求2所述的新型分散型污水处理设备，其特征在于，所述第二改性填料(301)的粒径大于所述第三改性填料(401)的直径。

5.根据权利要求2所述的新型分散型污水处理设备，其特征在于，所述第二改性填料为经过处理的矿物填料。

6.根据权利要求2所述的新型分散型污水处理设备，其特征在于，所述第三改性填料为经过处理的矿物填料。

7.根据权利要求1所述的新型分散型污水处理设备，其特征在于，所述生物倍增区(2)与所述第二改性填料区(3)通过导流井(7)连通，所述导流井(7)的一端连通所述生物倍增区(2)的上端，所述导流井(7)的另一端连通所述第二改性填料区(3)的下端。

8.根据权利要求1所述的新型分散型污水处理设备，其特征在于，所述第二改性填料区(3)与所述第三改性填料区(4)通过连通管(8)连通，所述连通管(8)的一端连通所述第二改性填料区(3)的上端，所述连通管(8)的另一端连通所述第三改性填料区(4)的下端。

9.根据权利要求1所述的新型分散型污水处理设备，其特征在于，所述第三改性填料区(4)的出水口设于其上端。

10.根据权利要求1所述的新型分散型污水处理设备，其特征在于，所述鼓风机(5)设于所述第三改性填料区(4)的下端。

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