CN114262122A - 一种农村生活污水深度脱氮一体化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种农村生活污水深度脱氮一体化装置及方法，包括集成设置的沉淀池、滗水器、膜组件和反硝化深床滤池；所述沉淀池通过所述滗水器与所述膜组件输入端连接，所述滗水器将沉淀池内污水沉淀后所得上清液进行溶解氧浓度控制，并输入至所述膜组件内，以降低悬浮固体浓度；所述膜组件输出端与所述反硝化深床滤池连接，所述膜组件输出悬浮固体浓度降低后的上清液至所述反硝化深床滤池内，并由所述反硝化深床滤池内的滤料层净化、脱氮。本发明沉淀池出水经滗水器输出至底部的膜组件，通过自流输送至反硝化深床滤池，整个过程没有充氧过程，有利于保持反硝化深床滤池处于低DO条件，进而能提高脱氮硫杆菌脱氮能力，有利于体系TN的去除。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种农村生活污水深度脱氮一体化装置及方法。
背景技术
农村生活污水的污染特征、技术经济条件与城镇不同，但在标准体系中存在“空白”。由于国家没有农村生活污水处理设施水污染物排放标准，目前许多农村地区的污水处理设施均参照执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》，不论是控制指标数量还是排放限值，均不符合农村生活污水的实际特征，引起很多问题，造成了很多污水处理设施“不达标”的尴尬局面。从国家标准层面上，氮、磷以及SS指标不断趋严。此外，一些极度缺水或水环境敏感地区还制定了地方标准。2016年安徽省颁布了地方标准《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值(DB 34/2710—2016)》，该标准针对城市污水处理厂出水水质提出了比《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918—2002)》一级A更高的要求，要求巢湖流域内2017年1月1日起新建、扩建、改建的污水处理厂出水水质达到地表水类Ⅳ类水标准，其中COD≤40mg/L，NH4+－N≤2.0mg/L，TN≤10mg/L，TP≤0.3mg/L。2018年9月，住建部和生态环境保护部联合发布《关于加快制定地方农村生活污水处理排放标准的通知》，首次从国家层面明确农村生活污水处理排放要求，要求各地加快制定地方农村生活污水处理排放标准。该通知明确了标准适用范围以及各类控制指标和排放限值，并要求各地方加快制定农村生活污水处理排放标准，并给地方制定标准提出了要求。此通知的发出，开启了我国农村污水排放标准体系建立的新篇章。
因此，在农村生活污水处理中要重点考虑氮、磷的深度去除以满足新的排放标准。而当前的农村生活污水处理工艺相对简单，以二级生化处理为主，在脱氮除磷方面受季节温度影响较大，冬季的脱氮效果明显减弱，不能保证出水稳定达标，在农村生活污水处理工艺中增加深度处理很有必要。
反硝化深床滤池作为深度处理单元，可保证出水总氮(TN)、总磷(TP)、悬浮固体(SS)等满足高排放标准要求，近年来工程应用案例也较多。反硝化深床滤池设计主要关注的问题为进水溶解氧(DO)、碳源选择及投加、水头损失、反洗强度的设置与调节等，反硝化滤池进水DO保持在较低浓度时，有利于和保证反硝化反应的顺利进行。根据目前下向流池型实际运行检测，滤池前进水DO较高，一般为6～8mg/L，DO过高时，异养微生物将消化大量的有机碳源，增加运行成本，而且也不利于反硝化滤池脱氮；上向流反硝化滤池滤料一般采用生物陶粒、轻质滤料，故反硝化反应需投加碳源。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种农村生活污水深度脱氮一体化装置及方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种农村生活污水深度脱氮一体化装置，包括集成设置的沉淀池、滗水器、膜组件和反硝化深床滤池，沉淀池和反硝化深床滤池安装在一个总池的基座上，沉淀池-反硝化深床滤池一体化设计占地小，自动化控制，操作简单，在农村生活污水处理应用中很方便，氮磷处理效率高，能保证出水水质常年稳定达标；
所述沉淀池通过所述滗水器与所述膜组件输入端连接，所述滗水器将沉淀池内污水沉淀后所得上清液进行溶解氧(DO)浓度控制，并输入至所述膜组件内，以降低悬浮固体(SS)浓度，从而降低反硝化深床滤池的反冲洗频率，进而降低运营成本；
所述膜组件输出端与所述反硝化深床滤池连接，所述膜组件输出悬浮固体(SS)浓度降低后的上清液至所述反硝化深床滤池内，并由所述反硝化深床滤池内的滤料层净化、脱氮；
整个装置作为二沉池后深度处理单元，缩短输水距离，沉淀池出水经滗水器至软管，通过自流送至反硝化深床滤池，整个过程没有充氧过程，避免了常规斜板沉淀池出水自流至反硝化深床滤池时的跌曝充氧，有利于维持反硝化深床滤池处于低DO条件，进而提高脱氮硫杆菌脱氮能力，有利于体系总氮(TN)的去除。
作为本发明的进一步优化方案，所述沉淀池包括池体、配水渠、排泥管、以及斜管或斜板，所述池体内腔上方设置有阻流板，所述阻流板一侧与池体之间形成配水渠，另一侧与池体之间安装有斜管或斜板，排泥管设置于池体底部，污水经配水渠进入池体内，再由斜管或斜板沉淀后经滗水器排出至膜组件内。
作为本发明的进一步优化方案，所述滗水器采用浮筒式滗水器，且其设置于斜管或斜板上方并通过滗水出水管与膜组件输入端连接，滗水器包括浮筒、滗水软管和阀门等结构，并由PLC控制器进行智能控制，阀门打开时滗水软管将上清液输出至滗水出水管，再进入膜组件中。
作为本发明的进一步优化方案，所述膜组件的膜孔径小于滤料层的滤料粒径，所述膜组件一侧连接有反冲洗装置，反冲洗装置由PLC控制器驱动，利用化学清洗法清洗，药剂采用柠檬酸和次氯酸钠组合，保证膜组件的长时间正常运行。
作为本发明的进一步优化方案，所述反硝化深床滤池内腔顶部设置有清水区，清水区一侧设置有清水出水渠，清水区和滤料层之间通过支架连接设置有若干长柄滤头，长柄滤头用于收集清水，清水通过清水区侧壁的溢流口进入清水出水渠。
作为本发明的进一步优化方案，所述反硝化深床滤池内腔底部设置有布水系统，所述布水系统包括带有多个小孔的进水布水管，所述进水布水管上安装有进水阀，进水布水管通过抽吸泵与膜组件输出端连接，通过布水系统能够将进水均匀向上流出，与滤料层均匀接触。
作为本发明的进一步优化方案，所述反硝化深床滤池一侧还设置有反冲洗系统，所述反冲洗系统包括反冲洗管道、反冲洗水泵、反冲洗进水控制阀、反冲洗排水控制阀、反冲洗排水渠，所述反冲洗管道通过反冲洗水泵连接进水布水管和清水出水渠，反冲洗排水渠设置于滤料层顶部一侧，且其与滤料层之间设置有反冲洗排水控制阀，所述反冲洗进水控制阀设置于反冲洗管道出水端，滤料层使用一段时间后，可以开启反冲洗系统对其进行反冲洗，保证滤料层长时间高效运行。
作为本发明的进一步优化方案，所述反硝化深床滤池内腔底部还设置有布气系统，该布气系统包括带有多个出气嘴的布气管，所述布气管一端延伸至反硝化深床滤池外部连接鼓风机；通过布气系统的设置，在滤料层反冲洗时，吹出的气体能够加快去除堵塞滤料的杂质，保证滤料层过滤效果、出水水质。
作为本发明的进一步优化方案，所述滤料层采用含硫尾矿制备的自养反硝化生物滤料，所述自养反硝化生物滤料粒径为10mm，采用含硫尾矿制备的生物滤料作为反硝化深床滤池的滤料，解决了传统有机碳源作为电子供体的问题。
一种农村生活污水深度脱氮方法，包括以下步骤：
S1、将二沉池出水经过强化混凝反应后导入沉淀池中进行沉淀，所得上清液由所述滗水器进行溶解氧(DO)浓度控制并输出至膜组件内，以降低悬浮固体(SS)浓度，得到悬浮固体(SS)浓度降低后的上清液；
S2、将所述悬浮固体(SS)浓度降低后的上清液输出至反硝化深床滤池内，并由所述反硝化深床滤池内的滤料层净化、脱氮，得到净化水。
本发明的有益效果在于：
1)本发明采用沉淀池-反硝化深床滤池一体化设计，缩短输水距离，沉淀池出水经滗水器输出至底部的膜组件，通过自流输送至反硝化深床滤池，整个过程没有充氧过程，避免了常规沉淀池出水自流至反硝化深床滤池时的跌曝充氧，有利于保持反硝化深床滤池处于低DO条件，进而能提高脱氮硫杆菌脱氮能力，有利于体系TN的去除；
2)本发明滗水器出水端连接有膜组件，能够降低来水的SS浓度，从而降低反硝化深床滤池的反冲洗频率，进而降低运营成本；
3)本发明沉淀池-反硝化深床滤池一体化设计，脱氮效果好，便于操作和使用，在农村生活污水深度脱氮处理中具有较大优势，受季节影响小，冬天依然有很好的脱氮效果；
4)本发明采用含硫尾矿制备的生物滤料作为反硝化深床滤池的滤料，利用S2-作为电子供体，解决了传统有机碳源作为电子供体的而导致的增加运行费用、污泥产量以及存在的因投加过量导致出水COD超标风险的问题。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图中：1、沉淀池；11、池体；12、配水渠；13、排泥管；14、斜管或斜板；2、滗水器；21、滗水出水管；3、膜组件；4、反硝化深床滤池；41、滤料层；42、清水区；43、清水出水渠；44、长柄滤头；5、反冲洗装置；6、布水系统；61、进水布水管；62、进水阀；63、抽吸泵；7、反冲洗系统；71、反冲洗管道；72、反冲洗水泵；73、反冲洗进水控制阀；74、反冲洗排水控制阀；75、反冲洗排水渠；8、布气系统；81、布气管；82、鼓风机。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
实施例1
如图1所示，一种农村生活污水深度脱氮一体化装置，包括集成设置的沉淀池1、滗水器2、膜组件3和反硝化深床滤池4；
所述沉淀池1包括池体11、配水渠12、排泥管13、以及斜管或斜板14，所述池体11内腔上方设置有阻流板，所述阻流板一侧与池体11之间形成配水渠12，另一侧与池体11之间安装有斜管或斜板14，排泥管13设置于池体11底部，污水经配水渠12进入池体11内，再由斜管或斜板14沉淀后经滗水器2排出至膜组件3内，沉淀的污泥经排泥管13排出；
所述滗水器2采用浮筒式滗水器2，且其设置于斜管或斜板14上方并通过滗水出水管21与膜组件3输入端连接；
所述滤料层41采用含硫尾矿制备的自养反硝化生物滤料，无需外加有机碳源，脱氮硫杆菌利用生物滤料中的硫进行自氧反硝化脱氮，能使TN浓度降至5mg/L以下，节省系统运行的外购碳源费用，所述自养反硝化生物滤料粒径为10mm，所述膜组件3的膜孔径小于滤料层41的滤料粒径；进一步优化的，所述自养反硝化生物滤料的组分包括经石灰石活化处理的含硫尾矿、石灰石、污泥生物炭和磷酸二氢铝粘接剂。
所述反硝化深床滤池4内腔顶部设置有清水区42，清水区42一侧设置有清水出水渠43，清水区42和滤料层41之间通过支架连接设置有若干长柄滤头44，清水区42内的水通过侧壁设置的溢流口进入清水出水渠43；
所述反硝化深床滤池4内腔底部设置有布水系统6，所述布水系统6包括带有多个小孔的进水布水管61，所述进水布水管61上安装有进水阀62，进水布水管61通过抽吸泵63与膜组件3输出端连接；
所述沉淀池1通过所述滗水器2与所述膜组件3输入端连接，所述滗水器2将沉淀池1内污水沉淀后所得上清液进行溶解氧(DO)浓度控制，并输入至所述膜组件3内，以降低悬浮固体(SS)浓度；
所述膜组件3输出端与所述反硝化深床滤池4连接，所述膜组件3输出悬浮固体(SS)浓度降低后的上清液至所述反硝化深床滤池4内，并由所述反硝化深床滤池4内的滤料层41净化、脱氮。
需要说明的是，污水处理时，将二沉池出水经过强化混凝反应后导入配水渠12中，污水流入沉淀池1中并逐渐向上漫延，污水漫延过程中遇到斜管或斜板14进行沉淀，沉淀所得污泥聚集在池体11内部并由排泥管13排出，上清液经滗水器2底部的滗水出水管21输送至膜组件3中降低悬浮固体(SS)浓度，此过程中，通过滗水器2至膜组件3过程中的自流过程，无跌曝充氧，溶解氧(DO)浓度得以控制，保持反硝化深床滤池4处于低DO条件，进而能提高脱氮硫杆菌脱氮能力，有利于体系TN的去除；
悬浮固体(SS)浓度降低后的上清液经抽吸泵63抽取输送至进水布水管61内，后经多个小孔向上流出，上清液遇到滤料层41，实现净化、脱氮；滤料层41采用含硫尾矿制备的生物滤料作为反硝化深床滤池4的滤料，过滤的同时，利用S2-作为电子供体，解决了传统有机碳源作为电子供体的问题。
为了保证整个装置的持续运行，所述膜组件3一侧连接有反冲洗装置5，利用化学清洗法清洗，药剂采用柠檬酸和次氯酸钠组合，能够避免膜组件3的膜孔堵塞，保证膜组件3长时间高效运行。
所述反硝化深床滤池4一侧还设置有反冲洗系统7，所述反冲洗系统7包括反冲洗管道71、反冲洗水泵72、反冲洗进水控制阀73、反冲洗排水控制阀74、反冲洗排水渠75，所述反冲洗管道71通过反冲洗水泵72连接进水布水管61和清水出水渠43，反冲洗排水渠75设置于滤料层41顶部一侧，且其与滤料层41之间设置有反冲洗排水控制阀74，所述反冲洗进水控制阀73设置于反冲洗管道71出水端；滤料层41使用一段时间后，需要进行反冲洗，先气洗，再气水联合反冲洗，最后水洗。关闭进水阀62，打开鼓风机82，鼓风机82将气体输送至布气管81内并喷出，气洗4min后，打开反冲洗水泵72、反冲洗进水控制阀73、反冲洗排水控制阀74，进行气水联合反冲洗，反冲洗水泵72将清水出水渠43内的清水抽取并经反冲洗管道71输送至进水布水管61内并喷出，气水联合反冲洗进行8min后关闭鼓风机82，单独进行水洗4min。反冲洗后排出的水从滤料层41顶部一侧的反冲洗排水渠75排出。
所述反硝化深床滤池4内腔底部还设置有布气系统8，该布气系统8包括带有多个出气嘴的布气管81，所述布气管81一端延伸至反硝化深床滤池4外部连接鼓风机82，在滤料层41反冲洗时，吹出的气体能够加快去除堵塞滤料的杂质，保证滤料层41过滤效果、出水水质；
采用该实施例提供的一种农村生活污水深度脱氮一体化装置对农村生活污水进行深度脱氮的方法，包括以下步骤：
S1、将二沉池出水经过强化混凝反应后导入沉淀池1的配水渠12中，之后进入斜管或斜板14底部，水流向上通过斜管或斜板14，得到上清液；
S2、上清液由所述滗水器2进行溶解氧(DO)浓度控制并通过滗水出水管21输出至膜组件3内，以降低悬浮固体(SS)浓度，得到悬浮固体(SS)浓度降低后的上清液；
S3、通过抽吸泵63将膜组件3中的所述悬浮固体(SS)浓度降低后的上清液抽入至反硝化深床滤池4内的进水布水管61中，水流向上依次经过滤料层41、长柄滤头44过滤、脱氮后得到净化水，净化水通过清水区42侧壁设置的溢流口进入清水出水渠43；
S4、滤料层41需要反冲洗时，先气洗，再气水联合反冲洗，最后水洗。关闭进水阀62，打开鼓风机82，鼓风机82将气体输送至布气管81内并喷出，气洗4min后，打开反冲洗水泵72、反冲洗进水控制阀73、反冲洗排水控制阀74，进行气水联合反冲洗，反冲洗水泵72将清水出水渠43内的清水抽取并经反冲洗管道71输送至进水布水管61内并喷出，气水联合反冲洗进行8min后关闭鼓风机82，单独进行水洗4min。反冲洗后排出的水从滤料层41顶部一侧的反冲洗排水渠75排出。
为了验证上述一体化装置在实际运行中的效果，本实施例中分别设置了2组对比试验，试验中斜板沉淀池1进水均为污水处理厂二沉池后经过混凝后的出水。具体如下：
对比例一：
两组一体化装置，A组为上向流反硝化深床滤池4(如图1)，B组为下向流反硝化深床滤池4，斜板沉淀池1出水到反硝化深床滤池4为自然跌落，不经过滗水器2。A组反硝化深床滤池4进水溶解氧为0.8～1.2mg/L，B组反硝化深床滤池4进水溶解氧为4.0～4.8mg/L，2组装置反硝化深床滤池4出水TN都能控制在5mg/L以内，但是达到同样效果A组装置需要停留时间16～18分钟，而B组装置需要停留时间20～25分钟。即相同停留时间下A组装置能够处理更多的水量。
对比例二：
两组一体化装置，C组装置如图1所示，D组与C组装置相比无膜组件3结构，其他相同。C组装置中斜板沉淀池1出水经过膜组件3处理后进入反硝化深床滤池4，进水SS为8～10mg/L，反冲洗频率平均为1周一次。D组装置中斜板沉淀池1出水经过滗水器2直接进入反硝化深床滤池4，不经过膜组件3，反硝化深床滤池4进水SS平均为12～14mg/L，反冲洗频率平均为3天一次。
上述2个对比例表明，滗水器2能够有效控制出水溶解氧的浓度，对于对溶解氧有要求的工艺是很好的选择。滗水器2出水端同时配备膜组件3结构能够有效减小反硝化深床滤池4进水SS浓度，从而减弱反硝化深床滤池4滤料的污染程度，降低滤池反冲洗频率，进而降低滤池运营成本。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种农村生活污水深度脱氮一体化装置，其特征在于：包括集成设置的沉淀池(1)、滗水器(2)、膜组件(3)和反硝化深床滤池(4)；
所述沉淀池(1)通过所述滗水器(2)与所述膜组件(3)输入端连接，所述滗水器(2)将沉淀池(1)内污水沉淀后所得上清液进行溶解氧浓度控制，并输入至所述膜组件(3)内，以降低悬浮固体浓度；
所述膜组件(3)输出端与所述反硝化深床滤池(4)连接，所述膜组件(3)输出悬浮固体浓度降低后的上清液至所述反硝化深床滤池(4)内，并由所述反硝化深床滤池(4)内的滤料层(41)净化、脱氮。
2.根据权利要求1所述的一种农村生活污水深度脱氮一体化装置，其特征在于：所述沉淀池(1)包括池体(11)、配水渠(12)、排泥管(13)、以及斜管或斜板(14)，所述池体(11)内腔上方设置有阻流板，所述阻流板一侧与池体(11)之间形成配水渠(12)，另一侧与池体(11)之间安装有斜管或斜板(14)，排泥管(13)设置于池体(11)底部。
3.根据权利要求2所述的一种农村生活污水深度脱氮一体化装置，其特征在于：所述滗水器(2)采用浮筒式滗水器(2)，且其设置于斜管或斜板(14)上方并通过滗水出水管(21)与膜组件(3)输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种农村生活污水深度脱氮一体化装置，其特征在于：所述膜组件(3)的膜孔径小于滤料层(41)的滤料粒径，所述膜组件(3)一侧连接有反冲洗装置(5)。
5.根据权利要求1所述的一种农村生活污水深度脱氮一体化装置，其特征在于：所述反硝化深床滤池(4)内腔顶部设置有清水区(42)，清水区(42)内的水通过侧壁设置的溢流口进入清水出水渠(43)，清水区(42)和滤料层(41)之间通过支架连接设置有若干长柄滤头(44)。
6.根据权利要求5所述的一种农村生活污水深度脱氮一体化装置，其特征在于：所述反硝化深床滤池(4)内腔底部设置有布水系统(6)，所述布水系统(6)包括带有多个小孔的进水布水管(61)，所述进水布水管(61)上安装有进水阀(62)，进水布水管(61)通过抽吸泵(63)与膜组件(3)输出端连接。
7.根据权利要求6所述的一种农村生活污水深度脱氮一体化装置，其特征在于：所述反硝化深床滤池(4)一侧还设置有反冲洗系统(7)，所述反冲洗系统(7)包括反冲洗管道(71)、反冲洗水泵(72)、反冲洗进水控制阀(73)、反冲洗排水控制阀(74)、反冲洗排水渠(75)，所述反冲洗管道(71)通过反冲洗水泵(72)连接进水布水管(61)和清水出水渠(43)，反冲洗排水渠(75)设置于滤料层(41)顶部一侧，且其与滤料层(41)之间设置有反冲洗排水控制阀(74)，所述反冲洗进水控制阀(73)设置于反冲洗管道(71)出水端。
8.根据权利要求1所述的一种农村生活污水深度脱氮一体化装置，其特征在于：所述反硝化深床滤池(4)内腔底部还设置有布气系统(8)，该布气系统(8)包括带有多个出气嘴的布气管(81)，所述布气管(81)一端延伸至反硝化深床滤池(4)外部连接鼓风机(82)。
9.根据权利要求1所述的一种农村生活污水深度脱氮一体化装置，其特征在于：所述滤料层(41)采用含硫尾矿制备的自养反硝化生物滤料，所述自养反硝化生物滤料粒径为10mm。
10.一种农村生活污水深度脱氮方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将二沉池出水经过强化混凝反应后导入沉淀池(1)中进行沉淀，所得上清液由所述滗水器(2)进行溶解氧浓度控制并输出至膜组件(3)内，以降低悬浮固体浓度，得到悬浮固体浓度降低后的上清液；
S2、将所述悬浮固体浓度降低后的上清液输出至反硝化深床滤池(4)内，并由所述反硝化深床滤池(4)内的滤料层(41)净化、脱氮，得到净化水。
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