CN114560596A - 抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统及方法 - Google Patents

抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，涉及污水处理技术领域，可以包括主体，所述主体内设置有污水净化区，所述污水净化区的一端连接有进水管，另一端连接有出水管；所述主体内还设置有碳捕捉封存区，所述碳捕捉封存区通过分隔架设置于所述污水净化区的顶部；所述分隔架上设置有通孔，所述污水净化区产生的温室气体能够通过所述通孔进入所述碳捕捉封存区，所述碳捕捉封存区内设置有介质填料，所述介质填料能够对温室气体中的CH4进行捕捉固定。本发明还公开一种采用上述抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统的处理方法。本发明能够对系统产生的CH4气体进行捕捉固定，从而实现温室气体的减排。

Description

抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统及方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统及方法。
背景技术
农村生活污水治理是农村人居环境整治工作的重要内容。与城市地区相比，农村地区的污水处理基础设施相对薄弱、分散性强。针对上述特点，目前农村地区污水处理主要采用一体化设备，通过厌氧-缺氧-好氧交替等形式实现有机物质向CH4等气体的转化，完成污水净化。
然而，此类污水处理一体化设备产生的气体特别是温室气体CH4直接散逸到大气环境，并无有效控制措施。CH4气体的温室效应潜能值是CO2的二十几倍，任由CH4气体排入大气环境很容易加剧温室效应。从国家“双碳”目标的角度，如何在完成水质净化的同时实现温室气体特别是CH4气体的减排是农村水处理行业发展的新方向、新路径。
农村污水氮素、磷素、有机质含量高、水质水量变化大、时段性强、分散性强，加之很多地方标准考虑农村污水经处理后可回用于农田灌溉，降低了对农村污水中氮、磷的排放要求。
因此，提供一种新型的抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统及方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够对系统产生的CH4气体进行捕捉固定，从而实现温室气体的减排。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，包括主体，所述主体内设置有污水净化区，所述污水净化区的一端连接有进水管，另一端连接有出水管；所述主体内还设置有碳捕捉封存区，所述碳捕捉封存区通过分隔架设置于所述污水净化区的顶部；所述分隔架上设置有通孔，所述污水净化区产生的温室气体能够通过所述通孔进入所述碳捕捉封存区，所述碳捕捉封存区内设置有介质填料，所述介质填料能够对温室气体中的CH4进行捕捉固定。
优选的，所述污水净化区包括多个功能区，多个功能区包括通过水流通道依次进行连通的吸附缓冲区、一次沉淀区、有机污染物转化区、二次沉淀区和消毒区；相邻所述功能区之间通过隔板进行分隔。
优选的，所述吸附缓冲区内设置有搅拌机，所述一次沉淀区还通过第一污泥回流通道与所述吸附缓冲区连通。
优选的，所述有机污染物转化区内设置有曝气管，所述曝气管一端设置有曝气口，另一端与曝气系统相连，所述曝气口位于所述有机污染物转化区内底部。
优选的，所述二次沉淀区还通过第二污泥回流通道与所述有机污染物转化区连通。
优选的，所述消毒区为紫外消毒区，所述紫外消毒区内设置有紫外消毒灯。
优选的，所述一次沉淀区以及所述二次沉淀区内均设置有斜板，所述一次沉淀区以及所述二次沉淀区的进水口和出水口分别位于相应斜板的下方和上方。
优选的，所述介质填料采用生物炭和/或活性炭。
优选的，所述介质填料上吸附或包埋有甲烷氧化菌，所述甲烷氧化菌能够将CH4转化为CO2，所述介质填料还能够对CO2进行捕捉固定。
本发明还提供一种农村污水一体化处理方法，将污水由所述进水管通入所述污水净化区，对污水进行净化处理，净化处理过程中产生的温室气体向上溢散进入所述碳捕捉封存区，所述碳捕捉封存区中的介质填料对温室气体中的CH4进行捕捉固定。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本发明在污水净化区的上方设置有碳捕捉封存区，碳捕捉封存区内设置有介质填料，能够对系统产生的CH4气体进行捕捉固定，从而既能够实现对农村污水的处理，又能够在污水处理过程中实现温室气体的减排。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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是本发明中抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统的结构示意图；
图2是本发明中分隔架的结构示意图；
附图标记说明：1、污水净化区；2、碳捕捉封存区；3、分隔架；4、顶部盖板；5、吸附缓冲区；6、一次沉淀区；7、有机污染物转化区；8、二次沉淀区；9、消毒区；10、进水管；11、出水管；12、搅拌机；13、曝气管；14、曝气系统；15、紫外消毒灯；16、水流通道；17、第一污泥回流通道；18、斜板；19、隔板；20、水流通道；21、第二污泥回流通道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够对系统产生的CH4气体进行捕捉固定，从而实现温室气体的减排。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-图2所示，本实施例提供一种抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，针对一设有化粪池村庄的生活污水，对化粪池出水进行处理。
在本实施例中，抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统主要包括下层的污水净化区1及上层的碳捕捉封存区2两部分，两部分之间由镂空的分隔架3分隔。其中，污水净化区1主要包括通过水流通道16依次进行连通的吸附缓冲区5、一次沉淀区6、有机污染物转化区7、二次沉淀区8、消毒区9，吸附缓冲区5连接有进水管10，消毒区9连接有出水管11。
在本实施例中，主体为圆柱体，直径为1.0m-2.0m，长度为1.5m-12.0m，在长度上，每隔一定距离设置隔板19，隔板19的间距为0.3m-2.5m，实现污水净化区1的空间分隔；主体的顶部设置有顶部盖板4，可依据各功能区实际空间尺寸，设置在各功能区的上方，方便对设备进行日常维护和检修。
在本实施例中，净化区1和碳捕捉封存区2的高度比例为6:4-9:1。
在本实施例中，吸附缓冲区5富集含来自污水输送管网中的微生物，经搅拌机12搅拌与一次沉淀区6回流的污泥混合，保持该区域的高污泥浓度，并避免沉降；吸附缓冲区5抗冲击能力好，避免进水水质水量的变化对一体化系统的冲击。
在本实施例中，有机污染物转化区7内设曝气管13，并与曝气系统14相连，形成好氧环境。
在本实施例中，所述吸附缓冲区5、有机污染物转化区7后分别设有一次沉淀区6、二次沉淀区8，实现水与污泥的分离。
在本实施例中，所述一体化处理装置集成有回流系统，包括一次沉淀区6向吸附缓冲区5的第一污泥回流通道17和二次沉淀区8向有机污染物转化区7的第二污泥回流通道21，实现污泥回流，保持吸附缓冲区5和有机污染物转化区7中稳定的污泥种类和浓度；第一污泥回流通道17和第二污泥回流通道21上均设置有污泥回流泵，为污泥回流提供动力。
在本实施例中，所述消毒区9为紫外消毒区，其内设有紫外消毒灯15，能够杀灭病原微生物。
除此之外，消毒区9内还可以设置臭氧发生器进行臭氧消毒；或者消毒区还可以通过投放消毒剂的方式实现消毒，具体消毒剂可以采用液氯、二氧化氯等。
在本实施例中，一次沉淀区6和二次沉淀区8内均设有多个平行设置的斜板18，运用"浅层沉淀"原理，缩短颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间，并且增加了沉淀区的沉淀面积，提高了处理效率，有效的实现了泥水分离。
在本实施例中，上层碳捕捉封存区2中设置的介质填料为生物炭或活性炭，能够吸附温室气体，并通过其上吸附或包埋的甲烷氧化菌，将CH4转化为CO2。
其中，生物炭或活性炭的制备原料为动植物残体、畜禽粪便、矿渣、餐厨垃圾、堆肥、活性污泥的一种或多种混合体；优选地，上层的碳捕捉封存区2的填料为椰壳经慢热裂解法在600℃制备的生物炭，通过海藻酸钠包埋法将生物炭与甲烷氧化菌制备成生物炭-甲烷氧化菌联合体，制得的小球粒径为2mm；然后置于5L容量的100目尼龙网袋中，放置到镂空的分隔架3上。
本实施例中还公开一种基于抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统的处理方法，具体过程为：
当污水由化粪池排出后，由排水管网收集，首先进入吸附缓冲区5，吸附缓冲区5实行缺氧运行，污水与一次沉淀区6经第一污泥回流通道17回流的污泥混合，通过生物絮凝吸附作用、微生物的厌氧消化和不完全氧化等方式去除污水中的高浓度有机污染物，降低BOD(生化需氧量或生化耗氧量，一般指五日生化需氧量，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标)；经处理后的污水进入一次沉淀区6完成污水、污泥的分离，分离后的污水进入有机污染物转化区7，经氧化作用去除其中的有机物质，获得良好的出水水质；经处理后的污水进入二次沉淀区8完成污水、污泥的分离，经分离后的污水进入消毒区9经紫外消毒后获得达到排放标准的出水。
在此过程中，不同功能区释放的CH4气体向上溢散进入碳捕捉封存区2，首先被生物炭或活性炭吸附到表面，而后由甲烷氧化菌转化为CO2被介质填料-生物炭或活性炭捕捉封存，从而实现污水一体化处理系统温室气体的减排。
实施例二
本实施例是在实施例一的基础上进行的改进，其改进之处在于：在本实施例中，主体的直径为1.5m，长度为4.5m，污水净化区1与碳捕捉封存区2采用镂空分隔架3进行分隔，分隔的高度比例为7:3；污水净化区1在长度上分别隔1.0m、1.6m、0.8m、0.8m设置隔板，即在1.0m、2.6m、3.4m、4.2m位置处分别设置隔板。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，包括主体，所述主体内设置有污水净化区，所述污水净化区的一端连接有进水管，另一端连接有出水管；其特征在于：所述主体内还设置有碳捕捉封存区，所述碳捕捉封存区通过分隔架设置于所述污水净化区的顶部；所述分隔架上设置有通孔，所述污水净化区产生的温室气体能够通过所述通孔进入所述碳捕捉封存区，所述碳捕捉封存区内设置有介质填料，所述介质填料能够对温室气体中的CH4进行捕捉固定。
2.根据权利要求1所述的抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，其特征在于：所述污水净化区包括多个功能区，多个功能区包括通过水流通道依次进行连通的吸附缓冲区、一次沉淀区、有机污染物转化区、二次沉淀区和消毒区；相邻所述功能区之间通过隔板进行分隔。
3.根据权利要求2所述的抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，其特征在于：所述吸附缓冲区内设置有搅拌机，所述一次沉淀区还通过第一污泥回流通道与所述吸附缓冲区连通。
4.根据权利要求2所述的抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，其特征在于：所述有机污染物转化区内设置有曝气管，所述曝气管一端设置有曝气口，另一端与曝气系统相连，所述曝气口位于所述有机污染物转化区内底部。
5.根据权利要求4所述的抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，其特征在于：所述二次沉淀区还通过第二污泥回流通道与所述有机污染物转化区连通。
6.根据权利要求2所述的抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，其特征在于：所述消毒区为紫外消毒区，所述紫外消毒区内设置有紫外消毒灯。
7.根据权利要求2所述的抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，其特征在于：所述一次沉淀区以及所述二次沉淀区内均设置有斜板，所述一次沉淀区以及所述二次沉淀区的进水口和出水口分别位于相应斜板的下方和上方。
8.根据权利要求1所述的抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，其特征在于：所述介质填料采用生物炭和/或活性炭。
9.根据权利要求8所述的抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统，其特征在于：所述介质填料上吸附或包埋有甲烷氧化菌，所述甲烷氧化菌能够将CH4转化为CO2，所述介质填料还能够对CO2进行捕捉固定。
10.一种基于如权利要求1-9任一项所述的抗冲击碳捕捉农村污水一体化处理系统的农村污水一体化处理方法，其特征在于：将污水由所述进水管通入所述污水净化区，对污水进行净化处理，净化处理过程中产生的温室气体向上溢散进入所述碳捕捉封存区，所述碳捕捉封存区中的介质填料对温室气体中的CH4进行捕捉固定。
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