CN114988636B - 一种基于地窖式稳定槽的农村生活污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地窖式稳定槽的农村生活污水处理装置，包括依次连通的蓄水池、地窖式稳定槽以及清水池；地窖式稳定槽顶部设有稳定槽进水口，底部设有稳定槽出水口，地窖式稳定槽内的底部设有固定箱体，固定箱体内设有硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液，固定箱体的侧壁及顶面和底面上均设有透水孔；所述的蓄水池位于地窖式稳定槽上方，蓄水池顶部设有蓄水池进水口，底部设有蓄水池出水口，蓄水池内设有过滤填料；蓄水池出水口与地窖式稳定槽进水口连通；所述的清水池与地窖式稳定槽出水口通过管路连通。本发明采用多种菌组配伍治理，并设置物理处理承载设备，因地制宜，处理效果好，可实现农村生活污水处理的低动力运行。

Description

一种基于地窖式稳定槽的农村生活污水处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种基于地窖式稳定槽的农村生活污水处理装置。

背景技术

由于农村用水地区分散，人口数量较大，如何有效收集生活污水成为一个难题。此外，由于这些污水中还有大量的氨氮、硝氮等无机盐类，如何有效降低生活污水中氮的排放是另一个需要解决的问题。

目前常见的农村生活污水的处理方法主要有：高效藻类塘、生物滤池、人工湿地。但是高效藻类塘处理设备和建造成本较高，不适合大规模使用；生物滤池处理方式单一，处理污染源范围较窄；人工湿地处理占地面积较大，处理速度慢，周期较长。

农村生活污水处理技术的选择需要考虑地区经济条件、当地气候条件、周边土地资源等多种因素制约，同时，农村地区由于技术人员缺乏以及经济力量薄弱，制约了农村污水处理技术发展。因此，发展投资低、占地面积小、处理水质稳定可靠、运行费用节省、操作简单的农村污水处理技术是当今水处理领域的一个重要的发展趋势。

发明内容

本发明是为了克服农村生活污水处理过程中的上述问题，提供一种基于地窖式稳定槽的农村生活污水处理装置，采用多种菌组配伍治理，并设置物理处理承载设备，因地制宜，处理效果好，可实现农村生活污水处理的低动力运行。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于地窖式稳定槽的农村生活污水处理装置，包括依次连通的蓄水池、地窖式稳定槽以及清水池；所述的地窖式稳定槽顶部设有稳定槽进水口，底部设有稳定槽出水口，地窖式稳定槽内的底部设有固定箱体，所述的固定箱体内设有硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液，固定箱体的侧壁及顶面和底面上均设有透水孔；所述的蓄水池位于地窖式稳定槽上方，蓄水池顶部设有蓄水池进水口，底部设有蓄水池出水口，蓄水池内设有过滤填料；蓄水池出水口与稳定槽进水口连通；所述的清水池与稳定槽出水口通过管路连通。

本发明的装置使用时，将待处理的农村生活污水注入蓄水池，污水经过蓄水池内的过滤填料过滤后去除较大的悬浮物和漂浮物，并沿蓄水池出水口注入地窖式稳定槽内，停留48 h左右，利用内置功能微生物将污水中的氨氮去除，使得被处理污水的氮元素含量符合排放标准，并提高污水的可生化性；生物处理后的污水经过地窖式稳定槽进入清水池内进行沉淀处理，最终的出水可直接排放或进行再利用。

为减少微生物随水的流失，本发明在地窖式稳定槽底部设置固定箱体，将脱氮微生物设置在固定箱体内部，使微生物通过箱体四周的透水孔与污水接触，避免微生物外泄流失。固定箱体内的脱氮微生物包括硝化细菌和反硝化细菌，硝化细菌可以将被处理污水中的铵态氮转化为硝态氮，反硝化细菌将水中的硝态氮转化成氮气排放，从而实现污水的脱氮。同时，本发明将蓄水池设置在地窖式稳定槽的上方，使污水可以保持一定的自流状态；并将固定箱体设置在地窖式稳定槽底部，使农村污水在打入过程中由于空间高差而自带大量溶解氧，固定箱体内的硝化细菌可以利用从高处下落的污水中带有的溶解氧进行反应，无需另设曝气设备，更适合农村地区。

因此，本发明中的装置将物理处理与生物处理方法相结合，处理效果好，且因地制宜，大部分装置处于地下，占地面积少，设备结构简单、操作便捷、无需人员管理且便于维护、卫生效果好，适用于山区、半山区小城镇，符合农村的居民聚居点和分散点，有助于农村地区的环境保护，具有非常好的经济和社会效益。

作为优选，所述的硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液由污水处理厂的二沉池污泥培养得到，培养方法为：

（1）将二沉池污泥过滤后投入曝气池，用水稀释后静态培养1~2天，污泥与水的质量比为1:8~12；

（2）用培养液换水，进行连续流培养一周；所述的培养液的组分包括基本元素组分、无机盐组分及微量元素溶液；培养硝化细菌菌液时，基本元素组分包括900~1100mg/LCO(NH₂)₂及0.5~1.5mg/L KH₂PO₄；培养反硝化细菌菌液时，基本元素组分包括15~25mg/LC₆H₁₂O₆及0.5~1.5mg/L KH₂PO₄；

所述的无机盐组分包括：5~15mg/L NaH₂PO₄·2H₂O，55~60mg/L MgSO₄·7H₂O及800~900 mg/L NaHCO₃；

所述的微量元素溶液在培养液中的添加量为10~20mL/L，微量元素溶液的组分包括：5~10mg/L EDTA-Na₂·2H₂O，1~2mg/L FeCl₃·6H₂O，0.15~0.25mg/L ZnSO₄·7H₂O，0.1~0.2mg/L CoCl₂·6H₂O，0.1~0.2mg/L MnCl₂·4H₂O，0.1~0.2mg/L CuSO₄·5H₂O，0.2~0.25mg/L Na₂MoO₄·2H₂O，0.1~0.2mg/L NiCl₂·6H₂O，0.05~0.1 mg/L H₃BO₃，0.1~0.2mg/L KI，5~15mg/L CaCl₂，15~25mg/L MgSO₄；

（3）在培养液中添加待处理污水，进行连续流培养10~20天，得到硝化细菌菌液或反硝化细菌菌液。

本发明采用特定的培养液和方法对污水处理厂的二沉池污泥进行培养和驯化，可将二沉池污泥分别培养成具有良好活性的硝化细菌和反硝化细菌，用于本发明的装置中，可以有效对污水进行脱氮，并实现了对污泥的再利用。

作为优选，步骤（2）中的培养液pH为6.8~7.3，连续流培养时溶解氧控制在1.8~2.2mg/L；步骤（3）中待处理污水的初始添加体积百分数为10~20%；后续每天增加20~30%，直至满负荷。在培养过程中逐步提升待处理污水的添加比例，可使微生物在逐渐适应新的生活条件下得到驯化，有利于提升污泥活性。

作为优选，固定箱体内硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的体积比为0.5~2:1；硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的总体积与待处理污水的体积比为1:10~20。采用该比例的菌种配伍，可在硝化细菌与反硝化细菌的协同作用下，保证氨氮转化为的硝氮可以被全部转化为氮气排放，获得最佳的脱氮效果。

作为优选，所述地窖式稳定槽的稳定槽进水口和稳定槽出水口之间的高度差为2~3m。在此高度差范围内，可使污水在打入过程中由于空间高差而自带大量溶解氧，减少曝气设备的设置，且利于施工。

作为优选，所述的固定箱体内设有生物膜反应器，所述的生物膜反应器呈板状。本发明在固定箱体内设置板状的生物膜反应器，可使硝化细菌和反硝化细菌附着在生物膜反应器表面形成生物膜；由于反硝化细菌的需氧量较小，因此其位于形成的生物膜内侧，以降低反硝化细菌接触环境中的氧含量；同样，由于硝化细菌的需氧量较大，其位于形成的生物膜外侧，使其可以利用从高处下落的污水中带有的溶解氧进行反应，这样的设置可以保证反硝化细菌与硝化细菌均可保持较高的活性，从而提升污水处理效果。

作为优选，所述的固定箱体与地窖式稳定槽底部可拆卸连接。将固定箱体可拆卸地设置在地窖式稳定槽底部，便于对箱体进行更换，有利于装置的维护。

作为优选，所述地窖式稳定槽内在稳定槽出水口处设有隔水板，所述隔水板与地窖式稳定槽底面的夹角为50~70°。在稳定槽水出口处设置隔水板，可起到隔离浮渣的作用，避免地窖式稳定槽内的浮渣进入清水池内，提升清水池中的出水品质。

作为优选，所述地窖式稳定槽的内壁上设有爬梯；可供人员更换底部的固定箱体，进行维修。

作为优选，所述清水池的进水口处设有孔径≤0.22μm的滤膜。在清水池的进水口处设置滤膜，可以进一步将水中的颗粒物去除，提升污水处理效果。

作为优选，所述的蓄水池内的过滤填料包括由上至下依次设置的砂石层和砾石层。在蓄水池内设置砂石层和砾石层，可对污水中的大颗粒悬浮物质进行去除，减轻后续构筑物的负荷，保证系统正常运行。

作为优选，所述的蓄水池出水口处设有止逆阀。

作为优选，所述的地窖式稳定槽及清水池之间的管路上设有抽水泵和控制阀。通过抽水泵和控制阀，控制污水在地窖式稳定槽中的停留时间。

因此，本发明具有如下有益效果：

（1）大部分装置处于地下，占地面积少，且设备结构简单、操作便捷、无需人员管理且便于维护、卫生效果好，适用于山区、半山区小城镇，符合农村的居民聚居点和分散点，有助于农村地区的环境保护，具有非常好的经济和社会效益；

（2）综合物理处理与生物处理方法，采用多种菌组配伍治理，充分利用脱氮微生物的脱氮作用，能大幅降低水中氮的浓度；并设置物理处理承载设备，因地制宜，处理效果好，实现农村生活污水处理的低动力运行，可以成为农村小型生活污水处理模式的核心手段；

（3）采用特定的培养液和方法对污水处理厂的二沉池污泥进行培养和驯化，可将二沉池污泥分别培养成具有良好活性的硝化细菌和反硝化细菌，用于本发明的装置中，可以有效对污水进行脱氮，并实现了对污泥的再利用；

（4）脱氮微生物利用污水在打入过程中由于空间高差而自带的大量溶解氧对污水中的污染物进行有效的生物降解，以去除污染物，无需另设曝气设备，更适合农村地区；

（5）将微生物放置于固定箱体内，微生物不容易随水流失。

附图说明

图1是本发明的一种连接结构示意图；

图2是本发明培养得到的硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液中的菌种分布图；

图3是实施例1中的地窖式稳定槽进水出的污染物去除率曲线；

其中，（A）为氨氮去除率曲线；（B）为COD去除率曲线；（C）为总氮去除率曲线；（D）为TOC去除率曲线；

图4是实施例1~5中的地窖式稳定槽进水出的氨氮和硝态氮去除率结果；

其中，（A）为氨氮去除率；（B）为硝态氮去除率。

图中：1蓄水池、 101蓄水池进水口、 102蓄水池出水口、 103过滤填料、 1031砂石层、 1032砾石层、 2地窖式稳定槽、 201稳定槽进水口、 202稳定槽出水口、 3清水池、 4固定箱体、 401透水孔、 5隔水板、 6止逆阀、 7爬梯、 8抽水泵、 9控制阀、 10预留孔。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本发明各实施例中使用的一种基于地窖式稳定槽的农村生活污水处理装置，包括依次连通的蓄水池1、地窖式稳定槽2以及清水池3。

蓄水池位于地窖式稳定槽上方，蓄水池顶部设有蓄水池进水口101，底部设有蓄水池出水口102，蓄水池内设有过滤填料103，过滤填料包括由上至下依次设置的砂石层1031和砾石层1032。

地窖式稳定槽顶部设有稳定槽进水口201，底部设有稳定槽出水口202，稳定槽进水口和稳定槽出水口之间的高度差为2.5m；地窖式稳定槽底部在稳定槽出水口处设有隔水板5，隔水板与地窖式稳定槽底面的夹角为60°。地窖式稳定槽内的底部设有固定箱体4，固定箱体底部的四个角上设有插脚，地窖式稳定槽的底部设有与固定箱体上的插脚相匹配的插接连接口，固定箱体与地窖式稳定槽的底部通过插脚和插接连接口插接；固定箱体内设有板状的生物膜反应器及硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液，固定箱体的侧壁及顶面和底面上均设有透水孔401。稳定槽进水口与蓄水池出水口连通，蓄水池出水口处设有止逆阀6；地窖式稳定槽的内壁上设有爬梯7。

清水池与稳定槽出水口通过管路连通，地窖式稳定槽及清水池之间的管路上设有抽水泵8和控制阀9，清水池的进水口处设有孔径为0.22μm的滤膜。

本发明各实施例中固定箱体内使用的硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的培养方法如下：

（1）将萧山钱江污水处理厂二沉池污泥过滤后投入曝气池，用自来水稀释后静态培养2天，污泥与自来水的质量比为1:10；

（2）用培养液换水，进行连续流培养7天；培养方法为：每次换水后静态培养24h，然后排水后再次进水；培养时溶解氧控制在1.8~2.2mg/L；

使用的培养液的组分包括基本元素组分、无机盐组分及微量元素溶液，用盐酸或NaOH溶液调节培养液pH至6.8~7.3；

培养硝化细菌菌液时，基本元素组分包括1000mg/L CO(NH₂)₂及1mg/L KH₂PO₄；培养反硝化细菌菌液时，基本元素组分包括20mg/L C₆H₁₂O₆及1mg/L KH₂PO₄；

无机盐组分包括：10mg/L NaH₂PO₄·2H₂O，58.6mg/L MgSO₄·7H₂O及840 mg/LNaHCO₃；

微量元素溶液在培养液中的添加量为15mL/L，微量元素溶液的组分包括： 10mg/LEDTA-Na₂·2H₂O，1.5mg/L FeCl₃·6H₂O，0.2mg/L ZnSO₄·7H₂O，0.15mg/L CoCl₂·6H₂O，0.15mg/L MnCl₂·4H₂O，0.15mg/L CuSO₄·5H₂O，0.22mg/L Na₂MoO₄·2H₂O，0.15mg/LNiCl₂·6H₂O，0.05mg/L H₃BO₃，0.15mg/L KI，10mg/L CaCl₂，20mg/L MgSO₄；

（3）在培养液中添加待处理污水，进行连续流培养15天，得到硝化细菌菌液或反硝化细菌菌液；培养方法为：每次换水后静态培养24h，然后排水后再次进水；第1~3天待处理污水的添加体积百分数为15%；3~7天待处理污水的添加体积百分数为45%；8~12天待处理污水的添加体积百分数为75%；10~15天全部使用待处理污水培养。本发明培养出的硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的菌种分布图如图2中所示。

本发明各实施例中的污水处理流量为3000dm³/d，固定箱体内的硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的总体积与待处理污水的体积比为1:15。

实施例1：

实施例1中固定箱体内的硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的体积比为3:4。

实施例2：

实施例2中固定箱体内的硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的体积比为1:1。

实施例3：

实施例3中固定箱体内的硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的体积比为1:2。

实施例4：

实施例4中固定箱体内的硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的体积比为4:3。

实施例5：

实施例5中固定箱体内的硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的体积比为2:1。

采用上述实施例中的装置对农村生活污水进行处理，处理方法为：以3000dm³/d的流量将待处理的农村生活污水注入蓄水池，污水经过蓄水池出水口注入地窖式稳定槽内，停留48 h后通过抽水泵打入清水池内。

对地窖式稳定槽的进出水中的污染物浓度进行监测，并计算其去除率结果如图3和图4中所示。从图3中可以看出，采用本发明中的装置对农村生活污水进行处理，对污水中的氨氮、总氮、COD和TOC均有较高的去除率。

从图4中可以看出，硝化细菌和反硝化细菌的用量对污水的脱氮效果有显著影响，当硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的用量比为3:4，可获得最佳的脱氮效果。

Claims (8)

1.一种基于地窖式稳定槽的农村生活污水处理装置，其特征是，包括依次连通的蓄水池（1）、地窖式稳定槽（2）以及清水池（3）；

所述的地窖式稳定槽顶部设有稳定槽进水口（201），底部设有稳定槽出水口（202），地窖式稳定槽内的底部设有固定箱体（4），所述的固定箱体内设有硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液，固定箱体的侧壁及顶面和底面上均设有透水孔（401）；

所述的蓄水池位于地窖式稳定槽上方，蓄水池顶部设有蓄水池进水口（101），底部设有蓄水池出水口（102），蓄水池内设有过滤填料（103）；蓄水池出水口与稳定槽进水口连通；所述的清水池与稳定槽出水口通过管路连通；固定箱体内硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的体积比为0.5~2:1；硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液的总体积与待处理污水的体积比为1:10~20；

所述的硝化细菌菌液和反硝化细菌菌液由污水处理厂的二沉池污泥培养得到，培养方法为：

（1）将二沉池污泥过滤后投入曝气池，用水稀释后静态培养1~2天，污泥与水的质量比为1:8~12；

（2）用培养液换水，进行连续流培养一周；所述的培养液的组分包括基本元素组分、无机盐组分及微量元素溶液；培养硝化细菌菌液时，基本元素组分包括900~1100mg/L CO(NH₂)₂及0.5~1.5mg/L KH₂PO₄；培养反硝化细菌菌液时，基本元素组分包括15~25mg/LC₆H₁₂O₆及0.5~1.5mg/L KH₂PO₄；

所述的无机盐组分包括：5~15mg/L NaH₂PO₄·2H₂O，55~60mg/L MgSO₄·7H₂O及800~900mg/L NaHCO₃；

所述的微量元素溶液在培养液中的添加量为10~20mL/L，微量元素溶液的组分包括：5~10mg/L EDTA-Na₂·2H₂O，1~2mg/L FeCl₃·6H₂O，0.15~0.25mg/L ZnSO₄·7H₂O，0.1~0.2mg/LCoCl₂·6H₂O，0.1~0.2mg/L MnCl₂·4H₂O，0.1~0.2mg/L CuSO₄·5H₂O，0.2~0.25mg/LNa₂MoO₄·2H₂O，0.1~0.2mg/L NiCl₂·6H₂O，0.05~0.1 mg/L H₃BO₃，0.1~0.2mg/L KI，5~15mg/L CaCl₂，15~25mg/L MgSO₄；

（3）在培养液中添加待处理污水，进行连续流培养10~20天，得到硝化细菌菌液或反硝化细菌菌液。

2.根据权利要求1所述的农村生活污水处理装置，其特征是，步骤（2）中的培养液pH为6.8~7.3，连续流培养时溶解氧控制在1.8~2.2mg/L；步骤（3）中待处理污水的初始添加体积百分数为10~20%；后续每天增加20~30%，直至满负荷。

3.根据权利要求1所述的农村生活污水处理装置，其特征是，所述地窖式稳定槽的稳定槽进水口和稳定槽出水口之间的高度差为2~3m。

4.根据权利要求1所述的农村生活污水处理装置，其特征是，所述的固定箱体与地窖式稳定槽底部可拆卸连接；所述的固定箱体内设有生物膜反应器，所述的生物膜反应器呈板状。

5.根据权利要求1所述的农村生活污水处理装置，其特征是，所述地窖式稳定槽内在稳定槽出水口处设有隔水板（5），所述隔水板与地窖式稳定槽底面的夹角为50~70°；地窖式稳定槽的内壁上设有爬梯（7）。

6.根据权利要求1所述的农村生活污水处理装置，其特征是，所述清水池的进水口处设有孔径≤0.22μm的滤膜。

7.根据权利要求1所述的农村生活污水处理装置，其特征是，所述的蓄水池内的过滤填料包括由上至下依次设置的砂石层（1031）和砾石层（1032）；所述的蓄水池出水口处设有止逆阀（6）。

8.根据权利要求1所述的农村生活污水处理装置，其特征是，所述的地窖式稳定槽及清水池之间的管路上设有抽水泵（8）和控制阀（9）。