CN116573817B - 分散污水一体化混合生物处理系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供分散污水一体化混合生物处理系统及处理方法，属于污水处理技术领域，分散污水一体化混合生物处理系统包括：沿水流走向依次设置的初沉池、调节池、缺氧池、好氧池、二沉池、氧化池、氨氧化池及消杀池；调节池及缺氧池内具有反硝化菌，好氧池内有APG生物填料及硝化菌，氨氧化池内设有硅碳颗粒；好氧池、氧化池及氨氧化池底部均设有曝气支管；消杀池的侧壁设有排水管；二沉池设有浮泥回流管及回水管，浮泥回流管用于将二沉池液面的浮泥回流至初沉池，回水管用于将二沉池的废水回流至调节池。污水处理方法利用上述分散污水一体化混合生物处理系统实现。可有效解决建筑工地分散污水处理装置成本高、操作弹性差、占地面积大等问题。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种分散污水一体化混合生物处理系统及处理方法。
背景技术
随着我国城镇化建设、城市更新的不断推进，建筑业污水的排放量也不断增长，以及在远离市中心的别墅、度假村、园区，医院，乡村等建筑工地，由于没有完善的污水收集和处理设施，生活污水未经任何处理直接排入自然水体不可避免地造成环境污染与生态破坏。这些建筑工地生活污水具有离散分布的特征，如果通过抽排运输的方式收集后处理会额外增加大量转运成本，推高污水处理费用。
发明内容
为解决现有技术不足，本发明提供一种分散污水一体化混合生物处理系统及处理方法，可有效解决建筑工地分散污水处理装置成本高、操作弹性差、占地面积大等问题。
为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：
一种分散污水一体化混合生物处理系统，包括：沿水流走向依次设置的初沉池、调节池、缺氧池、好氧池、二沉池、氧化池、氨氧化池及消杀池；
调节池及缺氧池内具有反硝化菌，好氧池内有APG生物填料及硝化菌，氨氧化池内设有硅碳颗粒；
好氧池、氧化池及氨氧化池底部均设有曝气支管，且曝气支管连接于同一进气总管；
消杀池内设有臭氧管，消杀池的侧壁设有排水管；
二沉池设有浮泥回流管及回水管，浮泥回流管用于将二沉池内液面的浮泥回流至初沉池，回水管用于将二沉池内的废水回流至调节池。
进一步的，初沉池、调节池、缺氧池、好氧池、二沉池、氧化池、氨氧化池及消杀池组合为一箱体或集成于一箱体内。
进一步的，调节池内竖直设有提水管，提水管的底部具有进水口，缺氧池内竖直设有出水管，出水管的上下端面均具有开口，进气总管通过第一支管连接于提水管的下段，提水管的上段通过一上横管与出水管连通。
进一步的，回水管的入口端向下延伸至二沉池的底部，进气总管通过第二支管与回水管的入口端侧壁连通，且连通处位于回水管入口的上方预定高度。
进一步的，APG生物填料设于一双层网状球体内，双层网状球体包括外球和间隔设于外球内部的内球，APG生物填料设于内球内部。
进一步的，调节池及氧化池均被分为多个连通的空间。
一种污水处理方法，利用上述的分散污水一体化混合生物处理系统实现，包括步骤：
S1：利用水泵将污水注入初沉池，污水在初沉池内进行泥沙的初级沉降以及污水的初步厌氧化处理作用；
S2：污水以一定的流量流入调节池，调节池用于实现回流控制以及初步营造水环境的缺氧氛围；
S3：调节池内的污水以一定的流量进入缺氧池，污水在缺氧池内进行缺氧段处理，主要去除硝态氮的作用，去除部分BOD，并且水解反应也有提高可生化性的作用；
S4：污水以一定的流量流入好氧池，污水在好氧池内进行好氧段处理，让活性污泥进行有氧呼吸，进一步把有机物分解成无机物，让微生物进行最大效益的有氧呼吸，进而达到一种菌落平衡状态，以达到去除污染物的功能；
S5：污水以一定的流量流入二沉池，二沉池用于对污泥进行中间沉淀以及部分废水回流，泥水分离使经过生物处理的混合液澄清；
S6：污水以一定的流量流入氧化池，氧化池对污水进行深度氧化处理，用于去除水中的有机物及氨氮和总磷；
S7：污水以一定的流量流入氨氧化池，污水在氨氧化池内进行最终氨氧化处理；
S8：最终污水经过臭氧消杀之后排出。
本发明的有益效果在于：
1、可从源头解决分散的生活污水和城市散乱排污的污染问题，降低污水处理设施运营费用、提升污水处理效率，系统采用箱体构造，并且可进行并联使用，方便安装。
2、可将污水污泥同步处理（剩余活性污泥少），本申请在处理污水的同时，通过内源呼吸实现了有机污泥的大幅度减量，剩余活性污泥大大降低，有助于缓解剩余污泥处置难题。F/M比是影响污泥增值的重要因素，低F/M将使得生化系统中污泥处于高度内源呼吸相，进入系统有机基质最终被内源呼吸而代谢成为二氧化碳、水及少量无机盐。本申请中新增有机物在活性菌的作用下一部分被分解为小分子有机物，继而被氧化分解为CO2、H2O等无机物；另一部分被合成为细胞。在低污泥负荷条件下，该细胞作为营养物在活性菌作用下一部分又被分解为小分子有机物，继而又被氧化分解为CO2、H2O等无机物；另一部分又被合成为新细胞。依此类推，在低污泥负荷条件下，该新细胞又作为营养物在活性菌的作用下继续作分解与合成的代谢，直至细胞最后全部代谢为CO2、H2O等无机物。从整个分解、合成代谢的过程来看，有机物已被彻底代谢，系统内有机污泥没有富集增长。在厌氧氨氧化工艺过程中，部分COD被转化为新的活性污泥，同时部分老化污泥被消化和矿化，实现了污泥的自动消化和降解平衡，减少有机性污泥排放。
3、同步脱氮（同步硝化反硝化），由于厌氧氨氧化系统中类颗粒污泥的存在，当使溶解氧控制在合适浓度时，由于活性污泥絮体尺寸或生物膜厚度的变化，使其可以形成表面DO高，内层DO低的一个浓度梯度，进而形成不同的溶解氧条件，进而给同步硝化反硝化创造必要的条件，使其在同一个反应器内同时发生成为可能。同步硝化反硝化可大大减少反应时间和反应器的容积，提高氨氮总氮去除效果。
4、强化除磷，普通的生活污水处理设备除磷是个难点，本工艺在兼氧环境中有类颗粒污泥的存在，微观小生境中，根据生物膜厚度和种群的变化，形成了颗粒表面好氧、内层严格厌氧环境，微颗粒填料加载有金属催化成分有效促进磷的吸附、转移、转化，使多余的磷得以还原去除，不但能够大幅度降低污水中TP浓度，也减轻了通过剩余污泥排放除磷的压力。
附图说明
本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本发明的范围。
图1示出了本申请处理系统各个池体的布局图。
图2示出了本申请处理系统的俯视图。
图3示出了本申请处理系统的轴侧图。
图4示出了本申请处理系统的管道布局图。
图5示出了硝化与反硝化反应流程示意图。
图6示出了厌氧氨氧化反应流程示意图。
图中标记：初沉池-1、调节池-2、提水管-21、上横管-22、缺氧池-3、出水管-31、好氧池-4、二沉池-5、浮泥回流管-51、回水管-52、氧化池-6、氨氧化池-7、消杀池-8、臭氧管-81、排水管-82、进气总管-9、曝气支管-91、第一支管-92、第二支管-93。
实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1至图4所示，一种分散污水一体化混合生物处理系统，包括：沿水流走向依次设置的初沉池1、调节池2、缺氧池3、好氧池4、二沉池5、氧化池6、氨氧化池7及消杀池8，其中，初沉池1与调节池2之间，缺氧池3与好氧池4之间、好氧池4与二沉池5之间以及二沉池5与氧化池6之间均通过加工在池壁上的通孔实现连通。
调节池2及缺氧池3内具有反硝化菌，好氧池4内有APG生物填料及硝化菌，氨氧化池7内设有硅碳颗粒。
好氧池4、氧化池6及氨氧化池7底部均设有曝气支管91，且曝气支管91连接于同一进气总管9。
消杀池8内设有臭氧管81，消杀池8的侧壁设有排水管82。
二沉池5设有浮泥回流管51及回水管52，浮泥回流管51用于将二沉池5内液面的浮泥回流至初沉池1，避免出现二沉池5被污泥淤堵的情况，回水管52用于将二沉池5内的废水回流至调节池2，因为废水在进入二沉池5之前进行了硝化与反硝化反应，因而二沉池5内的废水里便含有了硝化液的成分，为使得硝化液中的硝化菌得到循环利用，因而通过回水管52将二沉池5内的部分废水回流至调节池2，以使其参与硝化与反硝化反应，从而提高反应效率，以及维持硝化菌的平衡；因调节池2内未设置曝气管道，并未进行曝气，因此处于缺氧状态，可进行反硝化处理，将硝化液中的硝态氮转化为氮气去除。
优选的，初沉池1、调节池2、缺氧池3、好氧池4、二沉池5、氧化池6、氨氧化池7及消杀池8组合为一箱体或集成于一箱体内，以减小系统的整体体积，同时便于整体拆装。
优选的，如图2、图4所示，调节池2内竖直设有提水管21，提水管21的底部具有进水口，缺氧池3内竖直设有出水管31，出水管31的上下端面均具有开口，进气总管9通过第一支管92连接于提水管21的下段，提水管21的上段通过一上横管22与出水管31连通，工作时，进气总管9内部的气流通过第一支管92注入提水管21内，由于气体密度比水小的原因，气体将沿着提水管21向上流动，同时由于气体流动时形成的压力差，将会使调节池2内的液体进入提水管21，然后再通过上横管22流向出水管31，而气体将会从出水管31上端面的开口排出，液体则从出水管31下端面的开口排出，避免空气对缺氧池3内的污水产生曝气，而影响硝化与反硝化反应，以及影响厌氧菌的生成，同时，利用空气形成的压差实现污水从调节池2向缺氧池3流动的过程中，空气与污水实现了充分的接触，从而使废水中的溶解性气体和部分种类的挥发性物质向气相转移，继而实现脱除水中污染物的目的。
优选的，如图2、图4所示，回水管52的入口端向下延伸至二沉池5的底部，进气总管9通过第二支管93与回水管52的入口端侧壁连通，且连通处位于回水管52入口的上方预定高度，利用气体流动时形成的压力差，使二沉池5内的污水回流至调节池2，过程中空气与污水实现了充分的接触，从而使污水中的溶解性气体和部分种类的挥发性物质向气相转移，继而实现脱除水中污染物的目的。
优选的，APG生物填料设于一双层网状球体内，双层网状球体包括外球和间隔设于外球内部的内球，APG生物填料设于内球内部，通过好氧池4底部的曝气支管91向上曝气，外球随气流不停翻滚，内球在外球内部不停旋转，单位时间内生物膜利用溶解氧的效率更高，APG生物填料的海绵状立体空间结构，使得不同好氧程度的微生物可在填料内部呈现梯度式分布，同步硝化反硝化及短程A/O得以实现，可进一步提升污染物降解过程中的碳源利用率。
优选的，如图1至图3所示，调节池2及氧化池6均被分为多个连通的空间，以增加污水的循环时间，从而提高相应的反应效果，如氧化池6被分隔为多个连通的空间之后便可形成多级氧化的结构，可更加彻底的去除水中的有机物及氨氮和总磷。
实施例2
一种污水处理方法，利用实施例1记载的分散污水一体化混合生物处理系统实现，包括步骤：
S1：利用水泵将污水注入初沉池1，由于采用水泵抽取，所以污水在进入初沉池1时已经过了初步的过滤，污水在初沉池1内进行泥沙的初级沉降以及污水的初步厌氧化处理作用；
S2：污水以一定的流量流入调节池2，调节池2用于实现回流控制以及初步营造水环境的缺氧氛围；
S3：调节池2内的污水以一定的流量进入缺氧池3，污水在缺氧池3内进行缺氧段处理，主要去除硝态氮的作用，去除部分BOD，并且水解反应也有提高可生化性的作用；
S4：污水以一定的流量流入好氧池4，污水在好氧池4内进行好氧段处理，让活性污泥进行有氧呼吸，进一步把有机物分解成无机物，让微生物进行最大效益的有氧呼吸，进而达到一种菌落平衡状态，以达到去除污染物的功能；
S5：污水以一定的流量流入二沉池5，二沉池5用于对污泥进行中间沉淀以及部分废水回流，泥水分离使经过生物处理的混合液澄清；
S6：污水以一定的流量流入氧化池6，氧化池6对污水进行深度氧化处理，用于去除水中的有机物及氨氮和总磷；
S7：污水以一定的流量流入氨氧化池7，污水在氨氧化池7内进行最终氨氧化处理；
S8：最终污水经过臭氧消杀之后排出，此方法的最大特点是脱氮效率高以及污泥产生量很低。
在经过一段时间微生物驯化富集培养之后，污水中的活性污泥在系统内以悬浮生长的状态存在，微生物在APG生物填料表面及孔隙表面富集成膜，形成类颗粒污泥的三维立体生态结构。在活性污泥作用下，污水中的有机物被逐步降解消耗，达到去除COD的目的。
经过预曝气的污水中富含溶解氧，污水流经APG生物填料所形成的颗粒污泥，在其表面形成具有高浓度溶解氧的好氧层，在载体内部，随着氧气消耗，逐渐变为厌氧状态，在溶解氧梯度变化的载体微生态环境中，能够实现亚硝化细菌和厌氧氨氧化细菌协同共生，促进不同微生态层之间近距离物质传递，最终形成稳定的厌氧氨氧化反应，达到脱氮的目的。
另外，随着污水中溶解氧被消耗，沿着系统的水流方向的溶解氧浓度逐渐降低，由最初的好氧状态转变为厌氧状态，如图5、图6所示，在活性污泥中硝化菌和反硝化菌作用下发生硝化－反硝化反应脱除氨氮，硝化及反硝化过程在调节池2、缺氧池3及好氧池4内循环进行。系统内活性污泥和生物膜中的亚硝化、硝化、反硝化及厌氧氨氧化菌在协同作用下，最终达到深度脱氮的效果。多孔载体对污水中的重金属、磷和难降解有机物还有吸附脱除作用，进一步提高出水水质。
本申请，使用负载有微生物调节剂的硅碳颗粒组成微生物流化床，通过定向控制微生物的生长和性状表达，使不同的微生物群体更加高效的协同作用，高效的降解污染物，减小反应器容积、占地面积。
系统稳定运行后，微生物在APG生物填料周围形成类颗粒污泥结构，通过AOB和AnAOB两种微生物的协同作用产生稳定的厌氧氨氧化反应，厌氧氨氧化反应可在低碳源情况下以亚硝酸盐为电子受体，把氨氮直接转化为氮气，该工艺能耗低、无需外加碳源、脱氮效率高，运行稳定可靠，抗冲击负荷能力强。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。
Claims (5)
1.一种分散污水一体化混合生物处理系统，其特征在于，包括：沿水流走向依次设置的初沉池（1）、调节池（2）、缺氧池（3）、好氧池（4）、二沉池（5）、氧化池（6）、氨氧化池（7）及消杀池（8）；
调节池（2）及缺氧池（3）内具有反硝化菌，好氧池（4）内有APG生物填料及硝化菌，氨氧化池（7）内设有硅碳颗粒；
好氧池（4）、氧化池（6）及氨氧化池（7）底部均设有曝气支管（91），且曝气支管（91）连接于同一进气总管（9）；
消杀池（8）内设有臭氧管（81），消杀池（8）的侧壁设有排水管（82）；
二沉池（5）设有浮泥回流管（51）及回水管（52），浮泥回流管（51）用于将二沉池（5）内液面的浮泥回流至初沉池（1），回水管（52）用于将二沉池（5）内的废水回流至调节池（2）；
调节池（2）内竖直设有提水管（21），提水管（21）的底部具有进水口，缺氧池（3）内竖直设有出水管（31），出水管（31）的上下端面均具有开口，进气总管（9）通过第一支管（92）连接于提水管（21）的下段，提水管（21）的上段通过一上横管（22）与出水管（31）连通；
回水管（52）的入口端向下延伸至二沉池（5）的底部，进气总管（9）通过第二支管（93）与回水管（52）的入口端侧壁连通，且连通处位于回水管（52）入口的上方预定高度。
2.根据权利要求1所述的分散污水一体化混合生物处理系统，其特征在于，初沉池（1）、调节池（2）、缺氧池（3）、好氧池（4）、二沉池（5）、氧化池（6）、氨氧化池（7）及消杀池（8）组合为一箱体或集成于一箱体内。
3.根据权利要求1所述的分散污水一体化混合生物处理系统，其特征在于，APG生物填料设于一双层网状球体内，双层网状球体包括外球和间隔设于外球内部的内球，APG生物填料设于内球内部。
4.根据权利要求1所述的分散污水一体化混合生物处理系统，其特征在于，调节池（2）及氧化池（6）均被分为多个连通的空间。
5.一种污水处理方法，其特征在于，利用权利要求1至4中任一项所述的分散污水一体化混合生物处理系统实现，包括步骤：
S1：用水泵将污水注入初沉池（1），污水在初沉池（1）内进行泥沙的初级沉降以及污水的初步厌氧化处理作用；
S2：污水以一定的流量流入调节池（2），调节池（2）用于实现回流控制以及初步营造水环境的缺氧氛围；
S3：调节池（2）内的污水以一定的流量进入缺氧池（3），污水在缺氧池（3）内进行缺氧段处理，主要去除硝态氮的作用，去除部分BOD，并且水解反应也有提高可生化性的作用；
S4：污水以一定的流量流入好氧池（4），污水在好氧池（4）内进行好氧段处理，让活性污泥进行有氧呼吸，进一步把有机物分解成无机物，让微生物进行最大效益的有氧呼吸，进而达到一种菌落平衡状态，以达到去除污染物的功能；
S5：污水以一定的流量流入二沉池（5），二沉池（5）用于对污泥进行中间沉淀以及部分废水回流，泥水分离使经过生物处理的混合液澄清；
S6：污水以一定的流量流入氧化池（6），氧化池（6）对污水进行深度氧化处理，用于去除水中的有机物及氨氮和总磷；
S7：污水以一定的流量流入氨氧化池（7），污水在氨氧化池（7）内进行最终氨氧化处理；
S8：最终污水经过臭氧消杀之后排出。
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