CN113415950B - 一种高氨氮小流量农村污水处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高氨氮小流量农村污水处理方法及装置，其包括如下步骤：（1）预处理；（2）序批式A/O一体化设备处理。农村生活污水经过粗细格栅后首先进入生态脱氨池，利用池内沸石填料将污水中的大部分氨氮吸附，再利用池顶水生植物将被吸附的氨氮进行吸收、降解；预处理后的污水进入调节池，再由调节池提升泵提至序批式A/O一体化设备，在该设备中，利用智慧化云端物联网进行在线监控和全自动控制，并采用序批式进水、间断曝气、间断内循环的运行方式进行缺氧、好氧、沉淀、除磷、过滤、消毒等处理，保证污水达标排放。本申请解决了现有方法因流量小、氨氮高、变化大导致的运行费用高、总氮不达标和管理不便的问题。
Description
技术领域
本申请涉及污水治理领域，具体为一种高氨氮小流量农村污水处理方法和装置。更具体地，本申请提供一种污水处理方法，其能适用于农村高氨氮、小流量污水处理的需要，有效降低处理成本和提高处理效率，具有较高的应用价值。
背景技术
随着国家对农村生态环境和流域治理的重视，农村生活污水的收集和治理工程大大增加。现有的农村生活污水处理方法主要包括人工湿地、厌氧+人工湿地、生物滤池+人工湿地、生物转盘+人工湿地、A2/O或A/O一体化处理设备、膜生物反应器等。目前，农村生活污水大多按《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标排放，农村生活污水一体化处理设备因其占地面积小，生产周期短，处理效率高而利用最多。
然而，现有的农村生活污水一体化处理设备在实际运行中，却存在很多问题，导致出水不达标，或未运行。其主要存在的问题如下：
(1)现有农村生活污水一体化处理设备的进水水质设计参数大多参照城镇污水的进水水质，而与实际的农村生活污水水质不符。农村生活污水存在以下特点：一是氨氮、总氮偏高(90～120mg/L)；二是进水COD偏低(100～200mg/L)，碳氮比严重失调(C/N<4)；三是水质和水量变化大。这跟常规的城镇污水设计水质相差很大，从而导致出水总氮不达标。
(2)水量太小。采用A/O工艺对农村生活污水进行处理时，与之匹配的混合液回流泵和污泥回流泵不好选型；采用的回流泵流量比实际需要流量大，导致混合液回流量较大。而回流量的增加会导致缺氧池停留时间减少，同时导致缺氧池溶解氧过高，破坏反硝化菌的最佳反应条件，从而导致脱氮效果不佳。
(3)运行费用高。由于处理水量和设备选型匹配不好，导致设备功率过高，电费过高；同时，碳氮比严重失调，需投加大量药剂，导致药剂费过高。运行费用过高又会导致地方政府承受不起设备的运行费用，使设备成为摆设。
(4)设备分散，管理不便。由于处理农村生活污水的污水站都较分散，导致管理不便。同时，农村缺少专业的运行管理人员，导致设备运行不稳定，出水不达标。
基于上述问题的存在，导致现有农村生活污水一体化设备出水不达标、运行不稳定，运行费用高。
为解决此问题，特发明了一种针对高氨氮小流量的农村生活污水处理方法及装置。
发明内容
本申请的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高氨氮小流量农村污水处理方法及装置。
为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案。
一种高氨氮小流量农村污水处理方法，包括如下步骤：
(1)预处理
农村生活污水经化粪池流出，通过管网被送至污水处理站，经过粗细格栅后，被送入生态脱氨池内，生态脱氨池内采用沸石作为填料，且在池顶栽植水生植物；
利用沸石对氨氮具有很强的选择性吸附能力，将污水中的大部分氨氮吸附；再利用水生植物将生态脱氨池内被吸附的氨氮和污水中的磷进行吸收、降解，避免沸石吸附饱和，以解决农村生活污水水质水量变化大、氨氮高、冲击负荷强的问题；
沸石上附着的微生物同时对生态脱氨池内的有机物进行部分降解，以及对氨氮进行硝化和反硝化脱氮；
生态脱氨池设置并列2格，并设置总旁路和单格旁路到调节池，便于检修，且可定期开启单格旁路，利用生态脱氨池与调节池的水位差进行反冲洗，避免填料堵塞；
(2)序批式A/O一体化设备处理
步骤(1)处理后的污水自流进入调节池内，进行水质水量调节；
当调节池内待处理的污水量达到设定值时，将调节池内的污水送入序批式A/O一体化设备中，序批式A/O一体化设备内依次设置有缺氧池、好氧池、沉淀池、除磷池、过滤池、紫外线消毒器、清水池和设备间；采用序批式进水、间断曝气、间断内循环的运行方式进行污水处理，直到水质达标排放；
所述步骤(2)中，首次运行时，在序批式A/O一体化设备内，先将序批式A/O一体化设备内的污水进行曝气，利用活性污泥内的硝化细菌把污水中的氨氮转化为硝酸盐，同时降解COD；然后停止曝气，利用回流泵将曝气后的混合液从好氧池泵回缺氧池进行内循环，利用反硝化菌将硝酸盐转化为氮气脱氮，直到水质完全达标；接着，再从调节池进水，进水的同时进行曝气、出水和污泥回流，进水总量为一个处理周期的连续进水量，通过曝气将氨氮转化为硝酸盐，将COD降解后，再停止曝气，进行混合液间断内回流脱氮，即将处理设备内的缺氧池和好氧池均作为反硝化池，增大反硝化停留时间，降低溶解氧，以实现污水的总氮达标。水质处理达标后，再进行下一个周期进水。
所述步骤(2)中，在进水的同时，好氧池进行排水，排水进入沉淀池进行泥水分离，上清液进入除磷池，污泥回流到缺氧池或定期排入污泥干化池；除磷池通过加除磷剂去除总磷，然后进入过滤池去除悬浮物，再经过紫外线消毒器消毒后，排入清水池，达标外排；
除磷池的污泥定期排入污泥干化池；过滤池定期采用清水池的水进行反冲洗，反冲洗水排入污泥干化池。
所述步骤(1)中，通过粗(20mm)细(3mm)人工格栅去除污水内的悬浮物后，再送入生态脱氨池内；粗人工格栅的格栅间距为20mm，细人工格栅的格栅间距为3mm。
所述步骤(1)中，生态脱氨池采用沸石作为填料，沸石的吸铵值为130～170mmol/100g，孔隙率大于50％。
第一层沸石粒径为40～50mm，高度300mm；第二层沸石粒径为20～30mm，高度300mm；第三层沸石粒径为8～10mm，高度300mm；第四层沸石粒径为2～3mm，高度300mm；顶层再铺100mm的土壤。
所述步骤(1)中，生态脱氨池池顶栽植中大型易吸收氮磷的水生植物，栽种间距0.4～0.5m，水生植物枯叶需定期清理。所述大型易吸收氮磷的水生植物为再力花、美人蕉、芦苇、花叶芦竹、旱伞草等。
所述步骤(1)中，生态脱氨池设置为并列的2格，并设置总旁路和单格旁路到调节池，便于生态脱氨池检修。每格进水渠道和各旁路设置电动闸门，若氨氮进水浓度过低，或生态脱氨池去除率太高，为保证后续生化的需氮量，定期开启总旁路，污水直接进入调节池进行水质调节。为防止填料堵塞，生态脱氨池单格运行一段时间后，定期关闭进水电动闸门，开启单格旁路闸门，利用生态脱氨池和调节池的水位差自动冲洗生态脱氨池，
所述步骤(2)中，序批式A/O一体化设备内依次设置有缺氧池、好氧池、沉淀池、除磷池、过滤池、清水池和设备间。内置回转式风机、污泥回流泵、混合液回流泵、滤池反冲洗泵、除磷加药装置、紫外线消毒器、曝气器、电动阀、在线仪表和电控柜等设备。合理利用清水池顶的空余空间作为设备间，布置紧凑，节约空间。
所述步骤(2)中，采用序批式进水、间断曝气氧化、间断内循环反硝化的方式进行污水处理，直到水质达标再排放，保证污水中的COD、氨氮、总氮和磷达标。
所述步骤(2)中，在间断曝气、间断内循环期间，可将处理设备内的缺氧池和好氧池均作为反硝化池，以解决现有方法所存在的在小流量情况下，设备选型大、回流量大、缺氧池停留时间短和溶解氧高所导致的总氮不达标的问题。
所述步骤(2)中，除磷剂为PAC。过滤池的填料为石英砂和活性炭，第一层为粒径2～4mm的石英砂，高400mm；第二层为粒径0.5～1mm的石英砂，高400mm；第三层为粒径2～4mm的活性炭。
所述步骤(2)中采用云端物联网对序批式A/O一体化设备进行在线监控和控制。整个处理站采用全自动控制，管理人员仅在手机上就可以进行监控和操作。以解决站点分散，管理不便的问题。
一种高氨氮小流量农村污水处理装置，包括预处理单元、序批式A/O一体化污水处理设备、控制系统；
所述预处理单元包括：
悬浮物去除装置，其用于去除待处理的农村生活污水中的悬浮物；
生态脱氨池，其用于吸附、降解所输入污水中的氨氮和磷，其分别与悬浮物去除装置、调节池相连，经悬浮物去除装置去除悬浮物的污水能送入生态脱氨池内，以实现对序批式A/O一体化污水处理设备的缓冲和对污水中营养物质的吸收、降解；
调节池，其分别与悬浮物去除装置、生态脱氨池相连，经悬浮物去除装置去除悬浮物的污水能直接送入调节池内，或经生态脱氨池处理后的污水能送入调节池内，送入调节池内的污水经水质水量调节后，能送入序批式A/O一体化污水处理设备内进行序批式处理；
所述序批式A/O一体化污水处理设备包括：
缺氧池，其分别与调节池、好氧池相连且缺氧池采用间断进水方式；
曝气装置，其采用间断曝气方式；
好氧池，其与曝气装置相连且曝气装置能对好氧池内的污水进行曝气处理；
回流泵，其进水端与好氧池相连，其出水端与缺氧池相连且回流泵能将曝气后的污水混合液从好氧池泵回缺氧池进行内循环；
沉淀池，其与好氧池相连，且好氧池内的排水能进入沉淀池内进行泥水分离；
除磷池，其与沉淀池相连，且沉淀池内上层的清水能进入除磷池内进行除磷处理；
除磷剂添加装置，其与除磷池相连且除磷剂添加装置能向除磷池内添加除磷剂；
过滤池，其与除磷池相连，且除磷池处理后的清水能进入过滤池内进行过滤处理；
紫外消毒器，与过滤池相连，其设置在清水池上，且紫外消毒器能对过滤后的水进行消毒；
清水池，其与紫外消毒器相连，且消毒后的清水能进入清水池内，达标后排放；
设备间，其设置在清水池上且设备间能用于放置物品；
所述生态脱氨池内的填充物为沸石，所述生态脱氨池池顶栽种有易吸收氮磷的水生植物；
所述曝气装置、回流泵、除磷剂添加装置、紫外消毒器分别与控制系统相连。
所述控制系统为物联网自控控制系统。
输入污水中的氨氮和磷被能生态脱氨池内的沸石进行吸附，输入污水中的氨氮和磷被能生态脱氨池内的水生植物吸收和降解。
所述悬浮物去除装置为粗细格栅。
还包括污泥干化池、与控制系统相连的污泥泵，所述除磷池、过滤池分别与污泥干化池相连且除磷池内的污泥、过滤池内的泥水混合物能送入污泥干化池内，所述沉淀池分别与缺氧池、污泥干化池相连且沉淀池内的污泥能返回缺氧池或污泥干化池内，所述污泥泵设置在沉淀池与缺氧池、污泥干化池相连的管道上。
所述过滤池设置在清水池上，所述清水池位于农村污水一体化处理设备的底部。
还包括与控制系统相连的反冲洗水泵，所述反冲洗水泵分别与清水池、过滤池相连且清水池内的清水能通过反冲洗水泵返回过滤池内进行反冲洗。
所述除磷剂添加装置、紫外消毒器分别位于设备间内。
由于农村中存在养殖污水，氨氮浓度较一般城镇污水高；污水管道大多从化粪池接出，大量的COD已在化粪池的厌氧状态中降解，从而导致出水COD低，氨氮总氮高，碳氮比严重失调(C/N>4才能正常生物脱氮)；为了正常脱氮，需投加大量营养液，且要增大反应设备容积，从而增大运行费用和设备投资。另外，农村人数少，水质和水量变化大，设备难以及时调整。
为解决上述问题，在污水经过粗细格栅去除悬浮物后，被送入调节池前设置的生态脱氨池内。生态脱氨池采用沸石作为主要填料，池顶栽植水生植物。本发明中，污水经过粗细格栅去除大量悬浮物后，先进入生态脱氨池中；利用沸石对氨氮具有很强的选择性吸附能力，将污水中的大部分氨氮吸附；再利用水生植物将生态脱氨池内被吸附的氨氮和污水中的磷进行吸收、降解，避免沸石吸附饱和。由于污水水量和水质变化较大，水量大或浓度高时，氨氮主要由生态脱氨池内的沸石吸附；水量小时，生态脱氨池内的氨氮和磷由水生植物慢慢吸收、降解。本申请的预处理步骤具有抗冲击负荷强的特点，从而保证进入调节池的污水氨氮浓度大大降低，且稳定。本申请的预处理步骤能降低后续处理的氨氮、总氮的负荷，降低运行费用，保证出水达标。同时，生态脱氨池内沸石上附着的微生物也可以对有机物进行部分降解，对氨氮进行硝化反硝化脱氮，以提升降解效果。如果氨氮进水浓度过低或生态脱氨池去除率太高，为保证后续生化的需氮量，可以定期开启总旁路，污水直接进入调节池进行水质调节。为防止填料堵塞，生态脱氨池单格运行一段时间后，可关闭进水电动闸门，开启单格旁路电动闸门，利用生态脱氨池和调节池的水位差自动冲洗生态脱氨池。
由于农村生活污水水量小，选用的提升泵和回流泵最小流量都与之不匹配，连续运行导致大牛拉小车，不仅增加运行费用，也导致返硝化停留时间不够，缺氧池溶解氧高，出水总氮不达标。为避免该问题，本申请采用序批式运行的A/O处理方法。将预处理后的污水送入调节池内，进行水量调节；当调节池内待处理的污水量达到设定值时，将调节池内的污水送入处理设备中。本申请中，A/O一体化污水处理设备(即处理设备)的内部设置缺氧池、好氧池、沉淀池、除磷池、过滤池和消毒清水池等。本申请中，处理设备包括缺氧池、好氧池、沉淀池、除磷池、过滤池和消毒清水池，缺氧池、好氧池、沉淀池、除磷池、过滤池和消毒清水池通过过水孔依次相连，缺氧池、好氧池通过过水孔双向连接且缺氧池、好氧池内的污水进行内回流。
针对农村污水处理量小、选型设备大的特点，本申请采用了间断进水、间断曝气、内循环的方式进行运行。如图所示，污水进入调节池进行水量调节，消除水量变化大的问题。本发明首次运行时，在处理设备内，先将处理设备内的污水进行曝气，利用活性污泥内的硝化细菌把污水中的氨氮转化为硝酸盐，同时降解COD；然后停止曝气，利用回流泵将混合液从好氧池泵回缺氧池进行内循环，利用反硝化菌将硝酸盐转化为氮气脱氮，直到水质完全达标；接着，再从调节池进水，进水的同时进行曝气、出水和污泥回流，进水总量为一个处理周期的连续进水量，通过曝气将氨氮转化为硝酸盐，将COD降解后，再停止曝气，进行混合液间断内回流脱氮。水质处理达标后再进行下一个周期进水。采用本申请，相当于将处理设备的缺氧池和好氧池作为反硝化池，解决了回流量大，停留时间短和溶解氧高等导致的总氮不达标问题，间断出水能稳定达标。
由于农村污水处理设备分散，管理不便，管理人员专业性不强，一旦设备出现故障，直接影响整个一体化设备的运行，导致设备运行不稳定。为此，本申请的处理设备采用PLC进行全自动控制，并采用智慧化云端物联网进行在线监控和控制，在手机上即可远程监控和控制多点设备运行状态，及时发现和更换故障设备，保证设备的正常运行，同时，也解决了处理站点分散，运行管理麻烦的问题。
综上所述，采用本申请，污水先通过粗细格栅去除其中的悬浮物，再进入生态脱氨池；在生态脱氨池内，大量的氨氮被池内的沸石吸附，并被池顶的水生植物吸收降解，以保证进入调节池内的氨氮降低并稳定，降低后续处理设备氨氮、总氮的处理负荷，消除农村污水氨氮高，水质变化大的问题，同时去除部分磷，减少加药量，降低运行费用；为便于生态脱氨池检修和防止堵塞，生态脱氨池设置并列2格，并设置总旁路和单格旁路到调节池。然后，污水进入调节池进行水质水量调节，消除水质水量变化大的问题。污水经过污水提升泵序批式的进入A/O一体化污水处理设备，通过间断进水、出水、间断曝气、间断内回流的运行方式，去除污水中的COD、氨氮、总氮，再经过沉淀、除磷、过滤去除磷和悬浮物等污染物。最后，经过紫外线消毒进入清水池达标排放。采用本申请，能消除污水处理水量小，设备选型不匹配，连续运行导致出水总氮不达标和运行费用高的问题。本申请中，处理设备采用PLC进行全自动控制，并采用智慧化云端物联网进行在线监控和控制，在手机上即可远程监控和控制多点设备运行状态，及时发现和更换故障设备，保证设备的正常运行，同时，也解决了处理站点分散，运行管理麻烦的问题。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本申请在调节池前增设生态脱氨池，解决农村污水氨氮高，水质水量变化大的问题，并能去除部分磷，减少加药量，降低运行费用。
(2)采用序批处理的A/O一体化污水处理设备，消除污水处理水量小，设备选型不匹配，反硝化池停留时间不够，溶氧高，连续运行导致出水总氮不达标和运行费用高的问题。
(3)本申请的处理设备可采用PLC进行全自动控制，并采用智慧化云端物联网进行在线监控和控制，有效解决了处理站点分散，运行管理麻烦、运行不稳定的问题。
附图说明
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
图1为实施例1的流程示意图。
图2为实施例1中序批式A/O一体化污水处理设备的平面图。
图3为图2的1-1向剖视图。
图4为图2的2-2向剖视图。
图5为图2的3-3向剖视图。
图中标记：1、预处理单元，2、序批式A/O一体化污水处理设备，3、粗细格栅，4、生态脱氨池，5、调节池，6、提升泵，7、缺氧池，8、曝气装置，9、好氧池，10、回流泵，11、沉淀池，12、除磷池，13、过滤池，14、清水池，15、紫外消毒器，16、除磷剂添加装置，17、设备间，18、反冲洗水泵，19、污泥干化池，20、污泥泵。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
本专利特别适用于水量小于150m3/d的农村生活污水的处理，水量越小，运行费的经济性越好。实施实例以10m3/d为例，处理方法的步骤如下。
(1)进出水水质
为弄清楚该地区农村生活污水进水水质，对各站点的进水水质进行取样分析，分析结果见表1。
表1进水水质检测
通过水质分析，该地区农村生活污水普遍存在三个特点。一是进水COD偏低；二是氨氮总氮偏高，碳氮比严重失调；三是水质变化大，冬天的COD比夏天稍高。这跟常规的城镇污水设计水质相差很大，从而导致出水总氮不达标。这也跟其他地区农村生活污水出水总氮不容易达标情况吻合。
分析原因，可能是农村生活污水排出后均进入化粪池暂存，停留时间较长，导致厌氧降解部分COD；部分农户养殖有牲畜，牲畜粪便进入化粪池，导致氨氮总氮偏高；污水管网大部分是从化粪池接出，农户大部分清洁生活用水(洗衣水、洗菜水、洗碗水等)未接入，无法稀释粪便废水内氨氮和总氮浓度，从而导致出水总氮偏高。
所以，农村生活污水水质不能简单参照城镇污水进水水质，需进行取样检测或参考同类地区的农村生活污水进水水质进行设计，特别需关注总氮和COD指标。
以处理水量10m3/d的1号站点为例，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标。设计进出水水质见表2。
表2进出水水质
如图所示，本实施例提供一种高氨氮小流量农村污水处理装置，其包括预处理单元、序批式A/O一体化污水处理设备、控制系统。
其中，预处理单元包括悬浮物去除装置、生态脱氨池、调节池。本实施例中，悬浮物去除装置采用粗细格栅，其用于去除待处理的农村生活污水中的悬浮物。生态脱氨池用于吸附、降解所输入污水中的氨氮和磷，其分别与悬浮物去除装置、调节池相连。经悬浮物去除装置去除悬浮物的污水能送入生态脱氨池内，以实现对序批式A/O一体化污水处理设备的缓冲和对污水中营养物质的吸收、降解。调节池分别与悬浮物去除装置、生态脱氨池相连，经悬浮物去除装置去除悬浮物的污水能直接送入调节池内，也可经生态脱氨池处理后的污水能送入调节池内，送入调节池内的污水经水质水量调节后，能送入序批式A/O一体化污水处理设备内进行序批式处理。本实施例中，预处理单元还包括与控制系统相连的提升泵，调节池内的污水能经提升泵送入缺氧池内；生态脱氨池内的填充物为沸石，生态脱氨池池顶栽种有易吸收氮磷的水生植物。
序批式A/O一体化污水处理设备包括缺氧池、曝气装置、好氧池、回流泵、沉淀池、除磷池、除磷剂添加装置、过滤池、清水池、紫外消毒器、设备间、反冲洗水泵、污泥干化池、污泥泵。缺氧池分别与调节池、好氧池相连，且缺氧池采用间断进水方式；好氧池与曝气装置相连，曝气装置采用间断曝气方式；回流泵的进水端与好氧池相连，回流泵的出水端与缺氧池相连，且回流泵能将曝气后的污水混合液从好氧池泵回缺氧池进行内循环；沉淀池与好氧池相连，且好氧池内的排水能进入沉淀池内进行泥水分离；除磷池与沉淀池相连，且沉淀池内上层的清水能进入除磷池内进行除磷处理；除磷剂添加装置与除磷池相连，且除磷剂添加装置能向除磷池内添加除磷剂；过滤池与除磷池相连，且除磷池处理后的清水能进入过滤池内进行过滤处理；紫外消毒器设置在清水池上，并与过滤池相连，且紫外消毒器能对过滤池内的清水进行消毒；清水池与紫外消毒器相连，且紫外消毒器消毒后的清水能进入清水池内，达标后排放；设备间设置在清水池上，且设备间能用于放置物品；除磷池、过滤池分别与污泥干化池相连，且除磷池内的污泥、过滤池内的泥水混合物能送入污泥干化池内；沉淀池分别与缺氧池、污泥干化池相连，且沉淀池内的污泥能返回缺氧池或污泥干化池内，污泥泵设置在沉淀池与缺氧池、污泥干化池相连的管道上；反冲洗水泵分别与清水池、过滤池相连，且清水池内的清水能通过反冲洗水泵返回过滤池内进行反冲洗；曝气装置、回流泵、除磷剂添加装置、紫外消毒器、反冲洗水泵、污泥泵分别与控制系统相连。
本实施例中，控制系统采用物联网自控控制系统。过滤池设置在清水池上，清水池位于农村污水一体化处理设备的底部。除磷剂添加装置、紫外消毒器分别位于设备间内。
(2)预处理
本实施例在调节池前增设生态脱氨池，通过将废水高氨氮(70～120mg/L)稳定降低到30mg/L及以下，解决农村污水氨氮高、水质变化大的问题，同时去除部分磷，减少加药量，降低运行费。
本发明中，污水经过粗细格栅去除悬浮物后，被送入调节池前设置的生态脱氨池内。生态脱氨池采用沸石作为主要填料，池顶栽植水生植物。利用沸石对氨氮具有很强的选择性吸附能力，将污水中的大部分氨氮吸附；再利用水生植物将生态脱氨池内被吸附的氨氮和污水中的磷进行吸收、降解，避免沸石吸附饱和。
由于污水水量和水质变化较大，水量大或浓度高时，氨氮主要由生态脱氨池内的沸石吸附；水量小时，生态脱氨池内的氨氮和磷由水生植物慢慢吸收、降解。本申请的预处理步骤具有抗冲击负荷强的特点，从而保证进入调节池的污水氨氮浓度大大降低，且稳定。本申请的预处理步骤能降低后续处理的氨氮、总氮的负荷，降低运行费用，保证出水达标。同时，生态脱氨池内沸石上附着的微生物也可以对有机物进行部分降解，对氨氮进行硝化反硝化脱氮，以提升降解效果。如果氨氮进水浓度过低或生态脱氨池去除率太高，为保证后续生化的需氮量，可以定期开启总旁路，污水直接进入调节池进行水质调节。为防止填料堵塞，生态脱氨池单格运行一段时间后，可关闭进水电动闸门，开启单格旁路电动闸门，利用生态脱氨池和调节池的水位差自动冲洗生态脱氨池。
(3)本实施例采用序批处理的A/O一体化污水处理设备，消除污水处理水量小，设备选型大、不匹配，连续运行导致出水总氮不达标和运行费用高的问题。
本实施例采用序批式运行的A/O一体化污水处理设备，其内部设置缺氧池、好氧池、沉淀池、除磷池、过滤池和消毒清水池等。结合处理水量小，选型设备大的特点，本实施例采用间断进水、间断曝气、间断内循环的方式进行运行，去除污水中的COD、氨氮、总氮，再经过沉淀、除磷、过滤去除磷和悬浮物等污染物。最后，经过紫外线消毒进入清水池达标排放。
本实施例中，首次运行时，在处理设备内，先将处理设备内的污水进行曝气，利用活性污泥内的硝化细菌把污水中的氨氮转化为硝酸盐，同时降解COD；然后停止曝气，利用回流泵将混合液从好氧池泵回缺氧池进行内循环，利用反硝化菌将硝酸盐转化为氮气脱氮，直到水质完全达标；接着，再从调节池进水，进水的同时进行曝气、出水和污泥回流，进水总量为一个处理周期的连续进水量，通过曝气将氨氮转化为硝酸盐，将COD降解后，再停止曝气，进行混合液间断内回流脱氮。水质处理达标后再进行下一个周期进水。采用本申请，相当于将处理设备的缺氧池和好氧池作为反硝化池，解决了回流量大，停留时间短和溶解氧高等导致的总氮不达标问题，间断出水能稳定达标。
在进水的同时，好氧池进行排水，排水进入沉淀池进行泥水分离，上清液进入除磷池，污泥回流到缺氧池或定期排入污泥干化池。除磷池通过加除磷剂去除总磷，然后进入过滤池去除悬浮物，再经过紫外线消毒器消毒后排入清水池达标外排。除磷池的污泥定期排入污泥干化池。过滤池定期采用清水池的水进行反冲洗，反冲洗水排入污泥干化池。
农村污水间断运行控制逻辑为：
调节池提升泵进水2h，停2h；曝气风机与进水泵连锁，进水的同时开启曝气风机曝气2h，硝化液回流泵从曝气开始每30min运行10min；污泥回流泵在进水时运行15min，每7天排泥3～5min(根据污泥浓度定)；每24h排磷泥1～3min(根据污泥浓度定)，滤池反洗泵每12h反冲洗一次，控制在停止进水期间反洗；加药装置与调节池提升泵连锁，进水的同时进行加药除磷。
通过间断进水，间断内回流的方式减少设备运行时间，从而减少运行费用，保证出水处理效果。根据不同水质，控制参数可根据调试修改。
(4)本申请的处理设备采用PLC进行全自动控制，并采用智慧化云端物联网进行在线监控和控制，有效解决了处理站点分散，运行管理麻烦、运行不稳定的问题。
同时，在手机上即可远程监控和控制多点设备运行状态，及时发现和更换故障设备，保证设备的正常运行，便于农村污水处理设备专业化统一管理。
(5)设计参数
①生态脱氨池
生态脱氨池采用的沸石吸铵值为130～170mmol/100g，孔隙率大于50％。第一层沸石粒径为40～50mm，高度300mm，第二层沸石粒径为20～30mm，高度300mm，第三层沸石粒径为8～10mm，高度300mm，第四层沸石粒径为2～3mm，高度300mm，顶层再铺100mm的土壤。
生态脱氨池设置在调节池上，进水水位为-0.80，上向流，池深为2.4m，混凝土结构，为方便施工，单格池宽不小于1m；为保证沸石吸附时间，设计停留时间不小于2h。调节池停留时间8h。进水和旁路闸门采用电动，便于自动控制。
生态脱氨池池顶栽植中大型易吸收氮磷的水生植物，如再力花、美人蕉、芦苇、花叶芦竹、旱伞草等，栽种间距0.4～0.5m。水生植物枯叶需定期清理。本案例采用再力花和美人蕉。
②调节池
调节池为地下混凝土结构，停留时间不小于8小时。池内设污水提升泵(潜污泵)和污泥提升泵(潜污泵)。
③缺氧池
缺氧池在A/O一体化污水处理设备内，材质为碳钢防腐，停留时间6.78小时。池内设有固定填料。
④好氧池
好氧池在A/O一体化污水处理设备内，材质为碳钢防腐，停留时间8.35小时。池内设有固定填料、混合液回流泵(潜污泵)。设置曝气风机于设备间。
⑤沉淀池
沉淀池在A/O一体化污水处理设备内，材质为碳钢防腐，表面负荷0.6m3/m2.h。设置污泥回流泵(离心泵)于设备间。
⑥除磷池
除磷池在A/O一体化污水处理设备内，材质为碳钢防腐，停留时间1h，设置电动排泥阀，定期重力排泥。设置除磷剂加药装置1套于设备间。
⑦过滤池
过滤池在A/O一体化污水处理设备内，材质为碳钢防腐，表面积0.3m2，设置反冲洗水泵于设备间，定期冲洗。
⑧清水池
清水池在A/O一体化污水处理设备内，材质为碳钢防腐，停留时间4.9小时，需满足过滤池的冲洗水量。清水池设置在沉淀池、除磷池和设备间底部，充分利用空余空间。设置紫外线消毒器于设备间。
⑨设备间
设备间在A/O一体化污水处理设备内，材质为碳钢防腐，位于清水池上方，用于放置污泥回流泵、滤池反冲洗水泵、曝气风机、紫外线消毒器、除磷加药装置和配电柜。
⑩A/O一体化污水处理设备各部分尺寸(10m3/d)如表3所示。
表3 A/O一体化污水处理设备规格
(6)运行出水水质
通过调试，最终A/O一体化污水处理设备稳定的运行，出水水质稳定达标，出水水质检测见表4。
表4运行出水水质
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (8)
1.一种高氨氮小流量农村污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）预处理
农村生活污水经化粪池流出，通过管网被送至污水处理站，经过粗细格栅后，被送入生态脱氨池内，生态脱氨池内采用沸石作为填料，且在池顶栽植水生植物；
利用沸石对氨氮具有很强的选择性吸附能力，将污水中的大部分氨氮吸附；再利用水生植物将生态脱氨池内被吸附的氨氮和污水中的磷进行吸收、降解，避免沸石吸附饱和，以解决农村生活污水水质水量变化大、氨氮高、冲击负荷强的问题；
沸石上附着的微生物同时对生态脱氨池内的有机物进行部分降解，以及对氨氮进行硝化和反硝化脱氮；
生态脱氨池设置并列2格，并设置总旁路和单格旁路到调节池，便于检修，且可定期开启单格旁路，利用生态脱氨池与调节池的水位差进行反冲洗，避免填料堵塞；
（2）序批式A/O一体化设备处理
步骤（1）处理后的污水自流进入调节池内，进行水质水量调节；
当调节池内待处理的污水量达到设定值时，将调节池内的污水送入序批式A/O一体化设备中，序批式A/O一体化设备内依次设置有缺氧池、好氧池、沉淀池、除磷池、过滤池、紫外线消毒器、清水池和设备间；采用序批式进水、间断曝气、间断内循环的运行方式进行污水处理，直到水质达标排放；
所述步骤（2）中，首次运行时，在序批式A/O一体化设备内，先将序批式A/O一体化设备内的污水进行曝气，利用活性污泥内的硝化细菌把污水中的氨氮转化为硝酸盐，同时降解COD；然后停止曝气，利用回流泵将曝气后的混合液从好氧池泵回缺氧池进行内循环，利用反硝化菌将硝酸盐转化为氮气脱氮，直到水质完全达标；接着，再从调节池进水，进水的同时进行曝气、出水和污泥回流，进水总量为一个处理周期的连续进水量，通过曝气将氨氮转化为硝酸盐，及COD降解后，再停止曝气，进行混合液间断内回流脱氮，即将处理设备内的缺氧池和好氧池均作为反硝化池，增大反硝化停留时间，降低溶解氧，以实现污水的总氮达标；水质处理达标后，再进行下一个周期进水；
所述步骤（2）中，在进水的同时，好氧池进行排水，排水进入沉淀池进行泥水分离，上清液进入除磷池，污泥回流到缺氧池或定期排入污泥干化池；除磷池通过加除磷剂去除总磷，然后进入过滤池去除悬浮物，再经过紫外线消毒器消毒后，排入清水池，达标外排；
除磷池的污泥定期排入污泥干化池；过滤池定期采用清水池的水进行反冲洗，反冲洗水排入污泥干化池；
所述步骤（1）中，生态脱氨池采用沸石作为填料，沸石的吸铵值为130~170mmol/100g，孔隙率大于50%；
第一层沸石粒径为40~50mm，高度300mm；第二层沸石粒径为20~30mm，高度300mm；第三层沸石粒径为8~10mm，高度300mm；第四层沸石粒径为2~3mm，高度300mm；顶层再铺100mm的土壤；
所述步骤（2）中，采用序批式进水、间断曝气氧化、间断内循环反硝化的方式进行污水处理，直到水质达标再排放，保证污水中的COD、氨氮、总氮和磷达标；
将预处理后的污水送入调节池内，进行水量调节；当调节池内待处理的污水量达到设定值时，将调节池内的污水送入序批式A/O一体化设备中，通过间断进水、出水、间断曝气、间断内回流的运行方式，去除污水中的COD、氨氮、总氮，再经过沉淀、除磷、过滤去除污染物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，通过粗（20mm）细（3mm）人工格栅去除污水内的悬浮物后，再送入生态脱氨池内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，生态脱氨池池顶栽植中大型易吸收氮磷的水生植物，栽种间距 0.4~0.5m；水生植物枯叶需定期清理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，生态脱氨池设置为并列的2格，并设置总旁路和单格旁路到调节池，便于生态脱氨池检修；每格进水渠道和各旁路设置电动闸门，若氨氮进水浓度过低，或生态脱氨池去除率太高，为保证后续生化的需氮量，定期开启总旁路，污水直接进入调节池进行水质调节；为防止填料堵塞，生态脱氨池单格运行一段时间后，定期关闭进水电动闸门，开启单格旁路闸门，利用生态脱氨池和调节池的水位差自动冲洗生态脱氨池。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，序批式A/O一体化设备内依次设置有缺氧池、好氧池、沉淀池、除磷池、过滤池、清水池和设备间；内置回转式风机、污泥回流泵、混合液回流泵、滤池反冲洗泵、除磷加药装置、紫外线消毒器、曝气器、电动阀、在线仪表和电控柜等设备；
合理利用清水池顶的空余空间作为设备间，布置紧凑，节约空间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，除磷剂为PAC；过滤池的填料为石英砂和活性炭，第一层为粒径2~4mm的石英砂，高400mm，第二层为粒径0.5~1mm的石英砂，高400mm，第三层为粒径2~4mm的活性炭。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，采用云端物联网对序批式A/O一体化设备进行在线监控和控制，整个处理站采用全自动控制，管理人员仅在手机上就可以进行监控和操作，以解决站点分散、管理不便的问题。
8.用于前述权利要求1~7任一项所述方法的处理装置，其特征在于，包括预处理单元、序批式A/O一体化污水处理设备、控制系统；
所述预处理单元包括：
悬浮物去除装置，其用于去除待处理的农村生活污水中的悬浮物；
生态脱氨池，其用于吸附、降解所输入污水中的氨氮和磷，其分别与悬浮物去除装置、调节池相连，经悬浮物去除装置去除悬浮物的污水能送入生态脱氨池内，以实现对序批式A/O一体化污水处理设备的缓冲和对污水中营养物质的吸收、降解；
调节池，其分别与悬浮物去除装置、生态脱氨池相连，经悬浮物去除装置去除悬浮物的污水能直接送入调节池内，或经生态脱氨池处理后的污水能送入调节池内，送入调节池内的污水经水质水量调节后，能送入序批式A/O一体化污水处理设备内进行序批式处理；
所述序批式A/O一体化污水处理设备包括：
缺氧池，其分别与调节池、好氧池相连且缺氧池采用间断进水方式；
曝气装置，其采用间断曝气方式；
好氧池，其与曝气装置相连且曝气装置能对好氧池内的污水进行曝气处理；
回流泵，其进水端与好氧池相连，其出水端与缺氧池相连且回流泵能将曝气后的污水混合液从好氧池泵回缺氧池进行内循环；
沉淀池，其与好氧池相连，且好氧池内的排水能进入沉淀池内进行泥水分离；
除磷池，其与沉淀池相连，且沉淀池内上层的清水能进入除磷池内进行除磷处理；
除磷剂添加装置，其与除磷池相连且除磷剂添加装置能向除磷池内添加除磷剂；
过滤池，其与除磷池相连，且除磷池处理后的清水能进入过滤池内进行过滤处理；
紫外消毒器，与过滤池相连，其设置在清水池上，且紫外消毒器能对过滤后的水进行消毒；
清水池，其与紫外消毒器相连，且消毒后的清水能进入清水池内，达标后排放；
设备间，其设置在清水池上且设备间能用于放置物品；
所述生态脱氨池内的填充物为沸石，所述生态脱氨池池顶栽种有易吸收氮磷的水生植物；
所述曝气装置、回流泵、除磷剂添加装置、紫外消毒器分别与控制系统相连。
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