CN113735256A - 一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置 - Google Patents

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赵凌栋
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Abstract

本发明公开了一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置，属于污水处理技术领域，其技术方案要点包括化粪池，所述化粪池的右侧设置有ABR池，所述ABR池的右侧设置有好氧池，所述好氧池的右侧设置有沉淀池，所述沉淀池的右侧设置有清水池，本污水处理装置ABR池融合ABR和推流反应器原理，ABR池中使用一系列垂直安装的折流板，将ABR池分隔成串联的几个反应室，每个反应室都可以看作一个相对独立的上流式污泥床系统，具有构造简单、成本低、抗冲击负荷能力强、处理效率高等一系列优点，解决了现有的污水处理的一体化装置占地面积大、投资较大、水质水量适应性差，处理效率不高，不能满足黄河流域大部分农村生活污水治理需求的问题。

Description

一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置。
背景技术
农村生活污水是指农村居民在日常生活、生产中产生的各种污水混合物，主要来源于冲洗污水、洗涤污水、厨房污水以及其他种类污水；黄河流域总体上属于我国华北地区和西北地区，其用水量相较于其它区域有着鲜明特征：华北农村地区用水类型主要为自来水和地下水等。西北地区气候干旱，平均气温较低，农村居民生活用水量偏少，大部分村庄居民水冲厕少，没有淋浴设施。近年来，随着社会经济发展得不断推进，部分经济条件好的村庄的家庭也具有冲水马桶、洗衣机、淋浴间等卫生设施，接近于城市的用水习惯；黄河流域农村污水除具有单户排放量少、可生化性高、间歇排放、不易管道收集、分布广泛等共同特征外，还具有自身特点，在治理时与南方地区有所差异，黄河流域相对来说少雨干旱，环境生物链简单，生态稳定性差，易受外界因素的影响破坏。农村生活污水在治理所面临的问题主要有以下几个方面：
1.污水较为分散；
2.排放量不均匀；
3.水质稳定，可生化效果好。
鉴于黄河流域农村生活污水治理较为滞后的省份多位于上游及黄土高原区域，具有居住分散、蒸发量大、冬季气温低、后期运营维护困难、不易采用复杂技术、对水的回用要求高的治理需求。因此，采用占地面积小、投资较省、运营维护简单、尾水回用方便、水质水量适应性强、可地埋使用的一体化处理技术，可以更好的满足黄河流域大部分农村生活污水治理需求。
发明内容
本发明针对以上问题，提出一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置来解决上述问题。
本发明是这样实现的，一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置，包括化粪池，所述化粪池的右侧设置有ABR池，所述ABR池的右侧设置有好氧池，所述好氧池的右侧设置有沉淀池，所述沉淀池的右侧设置有清水池，所述化粪池和ABR池之间底部连通有中心进水管，所述ABR池的右侧上端设置有第一溢流出水口，所述第一溢流出水口的一端连通有第一溢流出水管道，所述第一溢流出水管道的另一端与好氧池的左侧底部连通，所述好氧池的右侧上端设置有第二溢流出水口，所述第二溢流出水口的一端连通有第二溢流出水管道，所述第二溢流出水管道的另一端从顶部延伸至沉淀池的内部，所述ABR池的内部设置有多个均匀分布的折流板，多个所述折流板将ABR池内部分隔为多个反应室。
为了便于排出厌氧发酵产生的沼气，作为本发明的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置优选的，所述ABR池的上端面设置有多个沼气收集阀。
为了便于将ABR池内的污泥排出，作为本发明的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置优选的，所述ABR池的底部设置有多个排泥口。
为了增大水体溶解氧和污泥中好氧菌的附着，作为本发明的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置优选的，所述好氧池的内部底端设置有两个曝气盘，所述好氧池的外壁设置有曝气风机，所述曝气风机的外壁连通有曝气管，所述曝气管的另一端与两个曝气盘连通。
为了提高好氧反应器内的好氧反应效率，作为本发明的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置优选的，所述好氧池的内部填充有活性多孔填料。
为了便于收集污泥，作为本发明的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置优选的，所述沉淀池的底部设置有污泥箱，所述污泥箱的上端面通过管道与沉淀池底部连通。
为了提高设备整体的强度和耐久性，作为本发明的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置优选的，所述化粪池、ABR池、好氧池、沉淀池和清水池的主体均为有机玻璃材质。
为了提高管道耐腐蚀性、抗冲击性，作为本发明的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置优选的，所述中心进水管、第一溢流出水管道和第二溢流出水管道均为PVC材质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本污水处理装置ABR池融合ABR和推流反应器原理，ABR池中使用一系列垂直安装的折流板，将ABR池分隔成串联的几个反应室，每个反应室都可以看作一个相对独立的上流式污泥床系统，被处理的废水在ABR池内沿折流板作上下流动，依次通过每个反应室的污泥床，废水中的有机基质通过与微生物接触而得到去除，借助于处理过程中ABR池内产生的气体使ABR池内的微生物固体在折流板所形成的各个反应室内作上下膨胀和沉淀运动，而整个ABR池内的水流则以较慢的速度作水平流动，水流绕折流板流动而使水流在ABR池内的流经的总长度增加，再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作用，生物固体被有效地截留在ABR池内，因此ABR池的水力流态更接近推流式，其次由于折流板在ABR池中形成各自独立的隔室，因此每个反应室可以根据进入底物的不同而培养出与之相适应的微生物群落，从而导致厌氧反应产酸相和产甲烷相沿程得到了分离，使ABR池在整体性能上相当于一个两相厌氧系统，实现了相的分离，最后，ABR池可以将每个反应室产生的沼气单独排放，从而避免了厌氧过程不同阶段产生的气体相互混合，尤其是酸化过程中产生的H2可先行排放，利于产甲烷阶段中丙酸、丁酸等中间代谢产物可以在较低的H2分压下能顺利的转化，通过延长水力停留时间，有效避免氧对产酸产甲烷过程的抑制，保证液面下层的严格厌氧环境，提高厌氧反应效率，本污水处理装置耦合兼性厌氧池、厌氧折流板反应器(ABR)和好氧池，具有构造简单、成本低、抗冲击负荷能力强、处理效率高等一系列优点。
附图说明
图1为本发明整体结构图；
图2为本发明ABR池内部结构图；
图3为本发明典型一体化A/O处理装置示意图；
图4为本发明典型一体化SBR处理装置示意图；
图5为本发明典型一体化MBR处理装置示意图；
图6为本发明典型净化槽示意图；
图7为本发明典型一体化ABR装置示意图；
图8为本发明各装置技术参数对比图；
图中，1、化粪池；2、ABR池；3、好氧池；4、沉淀池；5、清水池；6、中心进水管；7、第一溢流出水口；8、第一溢流出水管道；9、第二溢流出水口；10、第二溢流出水管道；11、折流板；12、反应室；13、沼气收集阀；14、排泥口；15、曝气盘；16、曝气风机；17、曝气管；18、活性多孔填料；19、污泥箱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，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。
请参阅图1-8，本发明提供以下技术方案：包括化粪池1，化粪池1的右侧设置有ABR池2，ABR池2的右侧设置有好氧池3，好氧池3的右侧设置有沉淀池4，沉淀池4的右侧设置有清水池5，化粪池1和ABR池2之间底部连通有中心进水管6，ABR池2的右侧上端设置有第一溢流出水口7，第一溢流出水口7的一端连通有第一溢流出水管道8，第一溢流出水管道8的另一端与好氧池3的左侧底部连通，好氧池3的右侧上端设置有第二溢流出水口9，第二溢流出水口9的一端连通有第二溢流出水管道10，第二溢流出水管道10的另一端从顶部延伸至沉淀池4的内部，ABR池2的内部设置有多个均匀分布的折流板11，多个折流板11将ABR池2内部分隔为多个反应室12。
本实施例中：当前应用较多的一体化污水处理装置中主要以A/O、SBR(序批式活性污泥法)、MBR(膜生物反应器)、净化槽以及ABR为核心技术。
一体化A/O污水处理装置是集成了厌氧仓、好氧仓以及沉淀池为一体的污水处理装置(图3)，A/O一体化污水处理装置具有运行成本低、耐冲击能力好的优点，但脱氮除磷效果较差。
一体化SBR即序批式活性污泥法(图4)，该法集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池(进水—反应—沉淀—排水—闲置)，微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，无需污泥回流系统，一体化SBR污水处理装置占地面积小，工艺相对灵活，抗水力负荷冲击能力强，对有机物处理的效率高，但是对操作人员专业程度要求较高。
一体化MBR(膜生物反应器)污水处理装置是一种活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术(图5)，整个反应系统主要由核心膜组件、主体反应器、出水系统、曝气系统、清洗系统等组成，以高效膜分离代替传统活性污泥法工艺中的二沉池，省却了传统活性污泥法中二沉池浓缩后剩余污泥的回流流程，改用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留，因此活性污泥浓度大大提高，实现了对HRT和SRT的分别控制，同时将难降解的物质截留在反应器中不断反应并降解，一体化MBR污水处理装置具有污水处理效果好、占地少、耗能低、产泥少、脱氮除磷效果好等优点，但投资成本及运营维护成本受膜组件影响较大。
净化槽起源于日本，多用于分散型生活污水或者类似生活污水的处理(图6)，污水进入净化槽后，沉淀分离槽进行预处理，去除比重较大的颗粒及悬浮物，提高污水的可生化性；预过滤槽内装有填料，在填料上的厌氧生物膜的作用下，去除可溶性有机物；曝气槽集曝气，高滤速，截留悬浮物和定期反冲洗为一体，沉淀槽溢水堰设置了消毒装置，对出水进行消毒处理。净化槽安装简单，使用灵活，污泥产量少，但运行维护难度较大。
一体化ABR污水处理装置(图7)在反应器每个隔室中均设置竖向导流板划分为下行流和上行流隔室，从构造上来看，可视为多个UASB串联，具有结构简单、稳定性高、污泥截留能力强等多项优点，有研究认为ABR反应器最主要的优点在于可将产酸阶段和产甲烷阶段分离，使其在反应器的不同隔室内进行，对污染物降解有积极作用。ABR反应器作为预处理设备效果良好，而且其运行维护方便，成本较低，非常适合在经济条件一般的农村地区使用，缺点是单独使用无法达到良好的脱氮除磷效果。
根据一体化技术应用结果，对各装置技术参数进行对比，见图8，通过对比一体式污水处理装置的优缺点，从黄河流域实际情况、出水水质状况、运行管理难易程度、自动化程度和经济成本等方面考虑，选择ABR和A/O污水处理系统作为本研究一体化污水处理装置研发的参考。
本污水处理装置ABR池融合ABR和推流反应器原理，ABR池中使用一系列垂直安装的折流板11，将ABR池分隔成串联的几个反应室12，每个反应室12都可以看作一个相对独立的上流式污泥床系统，被处理的废水在ABR池内沿折流板11作上下流动，依次通过每个反应室12的污泥床，废水中的有机基质通过与微生物接触而得到去除，借助于处理过程中ABR池内产生的气体使ABR池内的微生物固体在折流板11所形成的各个反应室12内作上下膨胀和沉淀运动，而整个ABR池内的水流则以较慢的速度作水平流动，水流绕折流板11流动而使水流在ABR池内的流经的总长度增加，再加之折流板11的阻挡及污泥的沉降作用，生物固体被有效地截留在ABR池内，因此ABR池的水力流态更接近推流式，其次由于折流板11在ABR池中形成各自独立的隔室，因此每个反应室12可以根据进入底物的不同而培养出与之相适应的微生物群落，从而导致厌氧反应产酸相和产甲烷相沿程得到了分离，使ABR池在整体性能上相当于一个两相厌氧系统，实现了相的分离，最后，ABR池可以将每个反应室12产生的沼气单独排放，从而避免了厌氧过程不同阶段产生的气体相互混合，尤其是酸化过程中产生的H2可先行排放，利于产甲烷阶段中丙酸、丁酸等中间代谢产物可以在较低的H2分压下能顺利的转化，通过延长水力停留时间，有效避免氧对产酸产甲烷过程的抑制，保证液面下层的严格厌氧环境，提高厌氧反应效率。
作为本发明的一种技术优化方案，ABR池2的上端面设置有多个沼气收集阀13。
本实施例中：ABR池2中初步处理过的污水经由池体上方的第一溢流出水口7进入好氧池3，厌氧发酵产生的沼气则上升至顶部，从密封盖上的沼气收集阀13逸出。
作为本发明的一种技术优化方案，ABR池2的底部设置有多个排泥口14。
本实施例中：ABR池2的底部设置有多个排泥口14，ABR池2内部的污泥通过排泥口14排出。
作为本发明的一种技术优化方案，好氧池3的内部底端设置有两个曝气盘15，好氧池3的外壁设置有曝气风机16，曝气风机16的外壁连通有曝气管17，曝气管17的另一端与两个曝气盘15连通。
本实施例中：通过曝气风机16和两个曝气盘15对ABR池2内部进行曝气，提高好氧反应器内的好氧反应效率。
作为本发明的一种技术优化方案，好氧池3的内部填充有活性多孔填料18。
本实施例中：好氧池3的内部填充有活性多孔填料18，增大水体溶解氧和污泥中好氧菌的附着，提高好氧反应器内的好氧反应效率。
作为本发明的一种技术优化方案，沉淀池4的底部设置有污泥箱19，污泥箱19的上端面通过管道与沉淀池4底部连通。
本实施例中：沉淀池4内部的污泥通过底部污泥箱19进行收集，收集方便。
作为本发明的一种技术优化方案，化粪池1、ABR池2、好氧池3、沉淀池4和清水池5的主体均为有机玻璃材质。
本实施例中：有机玻璃材质无毒、无味、耐酸碱、强度高、耐久性好，延长设备使用寿命
作为本发明的一种技术优化方案，中心进水管6、第一溢流出水管道8和第二溢流出水管道10均为PVC材质。
本实施例中：中心进水管6、第一溢流出水管道8和第二溢流出水管道10均为PVC材质，提高管道整体的强度，提高耐腐蚀性和抗冲击性能。
本发明的工作原理及使用流程：本污水处理装置ABR池融合ABR和推流反应器原理，ABR池中使用一系列垂直安装的折流板11，将ABR池分隔成串联的几个反应室12，每个反应室12都可以看作一个相对独立的上流式污泥床系统，被处理的废水在ABR池内沿折流板11作上下流动，依次通过每个反应室12的污泥床，废水中的有机基质通过与微生物接触而得到去除，借助于处理过程中ABR池内产生的气体使ABR池内的微生物固体在折流板11所形成的各个反应室12内作上下膨胀和沉淀运动，而整个ABR池内的水流则以较慢的速度作水平流动，水流绕折流板11流动而使水流在ABR池内的流经的总长度增加，再加之折流板11的阻挡及污泥的沉降作用，生物固体被有效地截留在ABR池内，因此ABR池的水力流态更接近推流式，其次由于折流板11在ABR池中形成各自独立的隔室，因此每个反应室12可以根据进入底物的不同而培养出与之相适应的微生物群落，从而导致厌氧反应产酸相和产甲烷相沿程得到了分离，使ABR池在整体性能上相当于一个两相厌氧系统，实现了相的分离，最后，ABR池可以将每个反应室12产生的沼气单独排放，从而避免了厌氧过程不同阶段产生的气体相互混合，尤其是酸化过程中产生的H2可先行排放，利于产甲烷阶段中丙酸、丁酸等中间代谢产物可以在较低的H2分压下能顺利的转化，通过延长水力停留时间，有效避免氧对产酸产甲烷过程的抑制，保证液面下层的严格厌氧环境，提高厌氧反应效率。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置，包括化粪池(1)，其特征在于：所述化粪池(1)的右侧设置有ABR池(2)，所述ABR池(2)的右侧设置有好氧池(3)，所述好氧池(3)的右侧设置有沉淀池(4)，所述沉淀池(4)的右侧设置有清水池(5)，所述化粪池(1)和ABR池(2)之间底部连通有中心进水管(6)，所述ABR池(2)的右侧上端设置有第一溢流出水口(7)，所述第一溢流出水口(7)的一端连通有第一溢流出水管道(8)，所述第一溢流出水管道(8)的另一端与好氧池(3)的左侧底部连通，所述好氧池(3)的右侧上端设置有第二溢流出水口(9)，所述第二溢流出水口(9)的一端连通有第二溢流出水管道(10)，所述第二溢流出水管道(10)的另一端从顶部延伸至沉淀池(4)的内部，所述ABR池(2)的内部设置有多个均匀分布的折流板(11)，多个所述折流板(11)将ABR池(2)内部分隔为多个反应室(12)。
2.根据权利要求1所述的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置，其特征在于：所述ABR池(2)的上端面设置有多个沼气收集阀(13)。
3.根据权利要求1所述的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置，其特征在于：所述ABR池(2)的底部设置有多个排泥口(14)。
4.根据权利要求1所述的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置，其特征在于：所述好氧池(3)的内部底端设置有两个曝气盘(15)，所述好氧池(3)的外壁设置有曝气风机(16)，所述曝气风机(16)的外壁连通有曝气管(17)，所述曝气管(17)的另一端与两个曝气盘(15)连通。
5.根据权利要求1所述的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置，其特征在于：所述好氧池(3)的内部填充有活性多孔填料(18)。
6.根据权利要求1所述的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置，其特征在于：所述沉淀池(4)的底部通过管道连通有污泥箱(19)。
7.根据权利要求1所述的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置，其特征在于：所述化粪池(1)、ABR池(2)、好氧池(3)、沉淀池(4)和清水池(5)的主体均为有机玻璃材质。
8.根据权利要求1所述的一种适宜于黄河流域农村污水处理的一体化装置，其特征在于：所述中心进水管(6)、第一溢流出水管道(8)和第二溢流出水管道(10)均为PVC材质。
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