CN117735721A - 一种脱氮型低碳排五格化粪池及其处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种脱氮型低碳排五格化粪池及其处理工艺，包括化粪池池体，化粪池池体内依次设置有连通的第一分离区、第二分离区、反硝化区、CANON反应区和硝化区，第一分离区靠近进水管设置，硝化区靠近出水管设置；硝化区的出水口分别与回流管及出水管的进口端连接，回流管的出口端连接反硝化区的进水口，反硝化区的出水口靠近化粪池池体的底部设置。本发明将脱氮过程从污水处理厂转移到社区化粪池中，并将硝化反硝化与自养CANON技术进行耦合，缩减了污水处理的占地，脱氮过程无投加碳源，装置运行效果稳定、维护操作方便、运行能耗低，与传统化粪池相比，甲烷排放量少，出水水质好，适用于替代传统化粪池。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种脱氮型低碳排五格化粪池及其处理工艺。
背景技术
化粪池是一种初级污水处理设施，在其诞生的初期，曾经对保护城市水体起到了一定的作用，但是最近几年，传统化粪池的弊端逐渐显现。化粪池沉淀的污泥经过长期厌氧发酵分解，生成了大量的CH4和CO2 等温室气体，CH4除了会导致温室效应还容易造成爆炸，具有较大的安全隐患。
传统化粪池的另一个弊端是由于内部存在沉淀和厌氧分解作用，能够显著去除污水中的有机物，但是由于不存在有氧条件，硝化和反硝化过程非常不明显，因此化粪池对TN浓度影响不大，所以生活污水经过化粪池处理后，碳氮比将明显下降。通常化粪池能够将污水的BOD5/TN降低20%-40%，造成后续污水处理厂进水碳氮比失衡，常常需要额外添加碳源，增加了污水处理的成本和污水厂的间接碳排。如何将化粪池进行改造，降低污水处理的碳排放，对于化粪池的应用至关重要。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种脱氮型低碳排五格化粪池及其处理工艺。本发明将脱氮过程从污水处理厂转移到社区化粪池中，利用生物膜富集培养微生物，实现高效脱氮，缩减了污水处理的占地，显著降低了处理成本；耦合硝化反硝化与自养CANON脱氮技术，仅利用进水碳源完成脱氮，不用额外投加碳源，整体能耗物耗水平较低。在化粪池中引入生物脱氮技术，进水中的有机物部分参与反硝化脱氮，用于厌氧消化的有机物总量降低，甲烷排放量较低，实现了化粪池的低碳运行。
为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：
第一方面，本发明实施例提供了一种脱氮型低碳排五格化粪池，包括化粪池池体，所述化粪池池体内设置有连通的第一分离区、第二分离区、反硝化区、CANON反应区和硝化区，所述第一分离区靠近进水管设置，所述硝化区靠近出水管设置，所述第二分离区、反硝化区、CANON反应区依次设于所述第一分离区和硝化区之间；
所述硝化区的出水口分别与回流管及出水管的进口端连接，所述回流管的出口端连接所述反硝化区的进水口，所述反硝化区的出水口靠近所述化粪池池体的底部设置。
进一步地，所述第一分离区和第二分离区之间设隔板，所述第二分离区和反硝化区之间、反硝化区和CANON反应区之间、CANON反应区和硝化区之间均设置开孔隔板，所述开孔隔板的开孔直径为5-8 mm。
进一步地，所述第二分离区和反硝化区之间开孔隔板的开孔位置位于所述化粪池池体垂直深度中部；
所述反硝化区和CANON反应区之间开孔隔板的开孔位置靠近所述化粪池池体的底部设置；
所述CANON反应区和硝化区之间开孔隔板的开孔位置位于所述化粪池池体上部。
进一步地，所述反硝化区、CANON反应区和硝化区的顶部设搅拌电机，内部安装搅拌器，所述搅拌电机驱动所述搅拌器运行。
进一步地，所述CANON反应区和硝化区的底部设置穿孔曝气管，所述穿孔曝气管和曝气风机的出气口连接。
进一步地，所述第一分离区和第二分离区的顶部设置清渣孔；
所述第一分离区和第二分离区的底部为倾斜平面，倾斜角度为30°-50°。
进一步地，所述反硝化区、CANON反应区和硝化区均装填有悬浮载体填料，所述悬浮载体填料的填充比为30%-40%。
第二方面，本发明实施例提供了一种脱氮型低碳排五格化粪池的处理工艺，利用第一方面所述的低碳排五格化粪池对污水进行处理，包括以下步骤：
步骤S1，生活污水从化粪池进水管流入第一分离区，污水中的固体物质沉淀到所述第一分离区的底部，浮渣位于上层，有机物进行水解发酵；
步骤S2，所述第一分离区的出水从隔板的下方进入第二分离区，污水中的固体物质继续沉淀到所述第二分离区的底部，浮渣位于上层，有机物进行水解发酵；
步骤S3，所述第二分离区的出水经开孔隔板进入反硝化区，污水中的硝酸盐和有机物在悬浮载体填料中微生物的作用下进行反硝化脱氮；
步骤S4，所述反硝化区的出水经开孔隔板进入CANON反应区，污水中的氨氮在悬浮载体填料中微生物的作用下进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，完成自养脱氮；
步骤S5，所述CANON反应区的出水经开孔隔板进入硝化区，继续将剩余的氨氮以及亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮；
步骤S6，所述硝化区的部分出水通过设置在回流管上的回流泵回流至反硝化区，为反硝化提供硝酸盐；
步骤S7，所述硝化区的另一部分出水由出水管排出。
进一步地，所述第一分离区和第二分离区的水力停留时间均为4-5h。
进一步地，所述反硝化区、CANON反应区和硝化区的水力停留时间分别为1-2h、2-4h和1-2h，所述CANON反应区的DO为1.0-1.5mg/L，所述硝化区的DO为3-4mg/L。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
（1）本发明的脱氮型低碳排五格化粪池将脱氮过程从污水处理厂转移到社区化粪池中，利用生物膜富集培养微生物，实现高效脱氮，缩减了污水处理的占地，显著降低了处理成本。
（2）本发明的脱氮型低碳排五格化粪池耦合硝化反硝化与自养CANON脱氮技术，仅利用进水碳源完成脱氮，不用额外投加碳源，与传统脱氮工艺相比，整体能耗物耗水平较低。
（3）本发明的脱氮型低碳排五格化粪池在化粪池中引入生物脱氮技术，进水中的有机物部分参与反硝化脱氮，用于厌氧消化的有机物总量降低，所以与传统化粪池相比，甲烷排放量较低，实现了化粪池的低碳运行。
（4）本发明的脱氮型低碳排五格化粪池中两个分离区的底部为倾斜平面，强化了对污水中固体物质的分离作用，保证了后续悬浮填料工艺的高效运行，与传统化粪池相比，改善了出水水质。
（5）本发明的脱氮型低碳排五格化粪池为地埋式装置，CANON反应区冬季无需额外加热，硝化效果受季节变化的影响较小，运行效果稳定，装置结构简单，维护操作方便。
附图说明
图1为本发明实施例中脱氮型低碳排五格化粪池的结构示意图。
附图标记说明：1-化粪池池体；2-第一分离区；3-第二分离区；4-反硝化区；5-CANON反应区；6-硝化区；7-进水管；8-清渣孔；9-隔板；10-开孔隔板；11-搅拌电机；12-搅拌器；13-悬浮载体填料；14-回流管；15-回流泵；16-出水管；17-穿孔曝气管；18-曝气风机。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，一种脱氮型低碳排五格化粪池，包括化粪池池体1，化粪池池体1内设置有连通的第一分离区2、第二分离区3、反硝化区4、CANON反应区5和硝化区6，第一分离区2靠近进水管7设置，硝化区6靠近出水管16设置，第二分离区3、反硝化区4、CANON反应区5依次设于第一分离区2和硝化区6之间；
硝化区6的出水口分别与回流管14的进口端及出水管16的进口端连接，回流管14的出口端连接反硝化区4的进水口，反硝化区4的出水口靠近化粪池池体1的底部设置。
第一分离区2和第二分离区3之间设隔板9，第二分离区3和反硝化区4之间、反硝化区4和CANON反应区5之间、CANON反应区5和硝化区6之间均设置开孔隔板10，开孔隔板10的开孔直径为5-8 mm。
第二分离区3和反硝化区4之间开孔隔板10的开孔位置位于化粪池池体1垂直深度中部；
反硝化区4和CANON反应区5之间开孔隔板10的开孔位置靠近化粪池池体1的底部设置；
CANON反应区5和硝化区6之间开孔隔板10的开孔位置位于化粪池池体1的上部。
反硝化区4、CANON反应区5和硝化区6的顶部设搅拌电机11，内部安装搅拌器12，搅拌电机11驱动所述搅拌器12运行。
CANON反应区5和硝化区6的底部设置穿孔曝气管17，穿孔曝气管17和曝气风机18的出气口连接。
第一分离区2和第二分离区3的顶部设置清渣孔8；第一分离区2和第二分离区3的底部为倾斜平面，倾斜角度为30°-50°。其中倾斜角度指的是倾斜平面与水平面之间的夹角。
反硝化区4、CANON反应区5和硝化区6均装填有悬浮载体填料13，悬浮载体填料13的填充比为30%-40%。悬浮载体填料13为反硝化菌、厌氧氨氧化菌、短程硝化菌、普通硝化菌等脱氮微生物的附着生长提供场所。
实施例2
一种脱氮型低碳排五格化粪池的处理工艺，利用实施例1所述的低碳排五格化粪池对污水进行处理，包括以下步骤：
步骤S1，生活污水从化粪池进水管7流入第一分离区2，污水中的固体物质沉淀到第一分离区2的底部，浮渣位于上层，有机物进行水解发酵；
步骤S2，第一分离区2的出水从隔板9的下方进入第二分离区3，污水中的固体物质继续沉淀到第二分离区3的底部，浮渣位于上层，有机物进行水解发酵；
步骤S3，第二分离区3的出水经开孔隔板10进入反硝化区4，污水中的硝酸盐和有机物在悬浮载体填料13中微生物的作用下进行反硝化脱氮；
步骤S4，反硝化区4的出水经开孔隔板10进入CANON反应区5，污水中的氨氮在悬浮载体填料13中微生物的作用下进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，完成自养脱氮；
步骤S5，CANON反应区5的出水经开孔隔板10进入硝化区6，继续将剩余的氨氮以及亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮；
步骤S6，硝化区6的部分出水通过设置在回流管14上的回流泵15回流至反硝化区4，为反硝化提供硝酸盐；
步骤S7，硝化区6的另一部分出水由出水管16排出。
其中，第一分离区2和第二分离区3的水力停留时间均为4-5h。
反硝化区4、CANON反应区5和硝化区6的水力停留时间分别为1-2h、2-4h和1-2h，CANON反应区5的DO为1.0-1.5mg/L，硝化区6的DO为3-4mg/L。
本发明的脱氮型低碳排五格化粪池由第一分离区、第二分离区、反硝化区、CANON反应区和硝化区组成。第一分离区和第二分离区底部为倾斜平面，主要去除固体物质和浮渣并进行有机物的水解发酵；反硝化区、CANON反应区和硝化区内装填悬浮填料，硝化区部分出水回流至反硝化区，三区主要完成脱氮过程。本发明将脱氮过程从污水处理厂转移到社区化粪池中，并将硝化反硝化与自养CANON技术进行耦合，缩减了污水处理的占地，脱氮过程无投加碳源，装置运行效果稳定、维护操作方便、运行能耗低，与传统化粪池相比，甲烷排放量少，出水水质好，适用于替代传统化粪池。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种脱氮型低碳排五格化粪池，其特征在于，包括化粪池池体（1），所述化粪池池体（1）内设置有连通的第一分离区（2）、第二分离区（3）、反硝化区（4）、CANON反应区（5）和硝化区（6），所述第一分离区（2）靠近进水管（7）设置，所述硝化区（6）靠近出水管（16）设置，所述第二分离区（3）、反硝化区（4）、CANON反应区（5）依次设于所述第一分离区（2）和硝化区（6）之间；
所述硝化区（6）的出水口分别与回流管（14）及出水管（16）的进口端连接，所述回流管（14）的出口端连接所述反硝化区（4）的进水口，所述反硝化区（4）的出水口靠近所述化粪池池体（1）的底部设置。
2.根据权利要求1所述的脱氮型低碳排五格化粪池，其特征在于，所述第一分离区（2）和第二分离区（3）之间设隔板（9），所述第二分离区（3）和反硝化区（4）之间、反硝化区（4）和CANON反应区（5）之间、CANON反应区（5）和硝化区（6）之间均设置开孔隔板（10），所述开孔隔板（10）的开孔直径为5-8 mm。
3.根据权利要求2所述的脱氮型低碳排五格化粪池，其特征在于，所述第二分离区（3）和反硝化区（4）之间开孔隔板（10）的开孔位置位于所述化粪池池体（1）垂直深度中部；
所述反硝化区（4）和CANON反应区（5）之间开孔隔板（10）的开孔位置靠近所述化粪池池体（1）的底部设置；
所述CANON反应区（5）和硝化区（6）之间开孔隔板（10）的开孔位置位于所述化粪池池体（1）上部。
4.根据权利要求1所述的脱氮型低碳排五格化粪池，其特征在于，所述反硝化区（4）、CANON反应区（5）和硝化区（6）的顶部设搅拌电机（11），内部安装搅拌器（12），所述搅拌电机（11）驱动所述搅拌器（12）运行。
5.根据权利要求1所述的脱氮型低碳排五格化粪池，其特征在于，所述CANON反应区（5）和硝化区（6）的底部设置穿孔曝气管（17），所述穿孔曝气管（17）和曝气风机（18）的出气口连接。
6.根据权利要求1所述的脱氮型低碳排五格化粪池，其特征在于，所述第一分离区（2）和第二分离区（3）的顶部设置清渣孔（8）；
所述第一分离区（2）和第二分离区（3）的底部为倾斜平面，倾斜角度为30°-50°。
7.根据权利要求1所述的脱氮型低碳排五格化粪池，其特征在于，所述反硝化区（4）、CANON反应区（5）和硝化区（6）均装填有悬浮载体填料（13），所述悬浮载体填料（13）的填充比为30%-40%。
8.一种脱氮型低碳排五格化粪池的处理工艺，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述的低碳排五格化粪池对污水进行处理，包括以下步骤：
步骤S1，生活污水从化粪池进水管（7）流入第一分离区（2），污水中的固体物质沉淀到所述第一分离区（2）的底部，浮渣位于上层，有机物进行水解发酵；
步骤S2，所述第一分离区（2）的出水从隔板（9）的下方进入第二分离区（3），污水中的固体物质继续沉淀到所述第二分离区（3）的底部，浮渣位于上层，有机物进行水解发酵；
步骤S3，所述第二分离区（3）的出水经开孔隔板（10）进入反硝化区（4），污水中的硝酸盐和有机物在悬浮载体填料（13）中微生物的作用下进行反硝化脱氮；
步骤S4，所述反硝化区（4）的出水经开孔隔板（10）进入CANON反应区（5），污水中的氨氮在悬浮载体填料（13）中微生物的作用下进行短程硝化和厌氧氨氧化反应，完成自养脱氮；
步骤S5，所述CANON反应区（5）的出水经开孔隔板（10）进入硝化区（6），继续将剩余的氨氮以及亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮；
步骤S6，所述硝化区（6）的部分出水通过设置在回流管（14）上的回流泵（15）回流至反硝化区（4），为反硝化提供硝酸盐；
步骤S7，所述硝化区（6）的另一部分出水由出水管（16）排出。
9.根据权利要求8所述的脱氮型低碳排五格化粪池的处理工艺，其特征在于，所述第一分离区（2）和第二分离区（3）的水力停留时间均为4-5h。
10.根据权利要求8所述的脱氮型低碳排五格化粪池的处理工艺，其特征在于，所述反硝化区（4）、CANON反应区（5）和硝化区（6）的水力停留时间分别为1-2h、2-4h和1-2h，所述CANON反应区（5）的DO为1.0-1.5mg/L，所述硝化区（6）的DO为3-4mg/L。
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