CN1986461A - 一种生活污水分散处理的方法及其反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生活污水分散处理的方法及其反应器，该方法的步骤：首先生活污水经化粪池去除绝大部分固体残渣，再进入调节池停留16－24小时，之后将污水提升至反应器，该反应器内设有多层惰性生物填料，各填料层之间用碎石分隔，气体由位于反应器内的中心管收集并由风机抽吸或自然拔风作用向高空排放，碎石和填料之间用透水材料分隔；进水采用穿孔管布水，出水由碎石层收集并按需要进入另外一层惰性生物填料层，最终由反应器底层排出；处理后的出水既可以利用原有排水管道直接排放水体，也可在消毒后作为中水就近回用。本发明不产生剩余污泥，工艺构成简单，运行管理方便，采用地上式构筑物，设备维护方便，污水处理成本低，出水水质好。
Description
一、技术领域
本发明属于环境保护领域，特别涉及一种生活污水分散处理的方法。本发明还提供了该方法所采用的一种反应器。
二、背景技术
我国城市化发展迅速但水污染控制相对滞后，合流制排水区域(老城区)及大量新兴城镇缺乏完善的污水收集和处理系统，污水未经处理直接排放水体，是造成我国水环境整体趋于恶化的主要原因之一。传统解决方案需要建设污水截流管渠系统，将污水收集后集中处理。由于工程投资巨大，建设周期长(尤其是污水截流管渠工程)，且雨季仍有部分污水未经处理直接溢流排河，造成污染。生活污水分散处理系统设置在用户附近，生活污水就地分散处理达标后利用原有合流制管渠直接排放水体或就近回用，因此不需要建设污水截流管渠，能节约投资和缩短建设周期；雨季污水也可以全部得到处理。综合计算，集中污水处理系统的单位污水处理投资要高于分散处理系统：据日本测算，当采用普及下水道和集中污水处理厂的方式处理污水时，人均投资需120万日元(约合人民币8.4万元)，建设周期约20年，即水环境的有效改善要在20年后才能见效；而采用污水分散处理系统时，人均投资仅需14-16万日元(约合人民币1.1万元)，建设周期仅需1个月(向连城，中国分散型污水处理系统的现状及发展，北京建筑工程学院学报，Vol.21 No.4 55-58，Dec.2005)。生活污水分散处理系统可在较短时间内实现污染物排放总量的有效削减，改善城区水环境质量。
生活污水分散处理工艺有厌氧生物处理技术(如水解上流式污泥床反应器HUSB与上流式厌氧污泥床反应器UASB组合的工艺；厌氧复合床反应器AH；厌氧膜生物反应器等)、好氧生物处理技术(以生物膜法工艺居多，常用的生物膜工艺有生物滤池、生物接触氧化、生物流化床、曝气生物滤池等工艺)、自然净化系统(如土地渗滤、氧化塘、人工湿地等)。系统一般采用工厂生产集成化小型污水净化装置，多采用玻璃钢或钢板材料制作，地埋式构造(如日本的Gappei-shori净化槽，挪威的BioTrap和Biovac净化装置以及我国朱根华等开发的生活污水厌氧处理装置等)，BOD和磷去除率＞90％，总氮的去除率约为50％(全向春，杨志峰，汤茜，生活污水分散处理技术的应用现状，中国给水排水，Vol.21 No.4 24-26 Apr2005)。
现有生活污水分散处理技术因为从集中污水处理技术演变而来，剩余污泥的收集和处置的难题仍未很好解决；因为采用活性污泥工艺和地埋式构造，运行管理复杂且设备维护比较困难，容易影响处理系统的长期稳定运行；另外由于污水量较小，造成处理的成本较集中处理系统高。
三、发明内容
针对现有生活污水分散处理技术存在的上述问题，本发明研制了一种生活污水分散处理的方法。本发明还提供了一种该方法所采用的反应器。采用此工艺处理生活污水不产生剩余污泥；反应器为地上式构筑物，可实现无人值守，自动控制，运行管理和设备维护方便；污水处理成本低于传统的活性污泥工艺。
实现本发明目的的技术方案是：
一种生活污水分散处理的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)生活污水首先经化粪池去除绝大部分固体残渣，再由排水管道进入调节池，在调节池内停留16-24小时，其中调节池为常用的地下式构造；
2)将调节池内沉淀后的污水提升至地面上的反应器，该反应器内设有多层惰性生物填料，各填料层之间用碎石分隔，气体由位于反应器内的中心管收集并由风机抽吸或自然拔风作用向高空排放，中心管和反应器外壳在碎石层段开孔使碎石层内空气流通，碎石和填料之间用透水材料分隔；进水采用穿孔管布水，出水由碎石层收集并按工艺流程的需要进入另外一层惰性生物填料层，最终由反应器底部排出；
3)处理后最终出水既可以利用原有排水管道排放，也可在消毒后作为中水就近回用，其工艺流程见图1。
上述步骤2)中惰性生物填料的主要成分为生活垃圾填埋场封场8年以上的粒径小于20mm的腐殖化垃圾。
惰性生物填料的制备：首先要在封场8年以上的填埋场内将垃圾开采出来，然后利用20mm孔径的滚筒筛制得所需粒径的腐殖垃圾。
反应器中每层填料的厚度为400-1000mm，层数为3-6层。本发明采用间歇运行方式，可根据不同的水质特点调整进水时间和落干时间，可用于处理所有可生物降解的有机污水。对于小区化粪池排出的高浓度生活污水(平均水质CODcr为320mg/L，NH3-N为120mg/L，TP为9mg/L)，每一天为一个周期，进水时间4-8小时，落干时间为16-20小时，进水表面负荷为0.4-1m3/(m2·d)。
一种在生活污水分散处理的方法中所使用的反应器，它包括外壳及位于外壳顶部的进水管及底部的出水管，其特征是：外壳内间隔的设有多层惰性生物填料层，各填料层之间用碎石分隔，在外壳内设有从外壳底部延伸出顶部的中心管，中心管和反应器外壳在碎石层段开孔使碎石层内空气流通；碎石和填料之间用透水材料分隔；进水采用穿孔管布水，出水由碎石层收集。
反应器的构筑：如图2所示，其利用塑料或玻璃钢或钢材或钢筋混凝土作为围护材料，制成惰性生物填料分层布置的反应器。反应器可设计成圆形或方形，直径或边长可根据水量大小确定；其为多层结构(图2中3，5，7为惰性生物填料层)，每层填料厚度可根据需要在400-1000mm之间变化，层数根据需要确定，通常为3-6层，总高度在2100-3900mm之间变化；层与层之间用碎石分隔(图2中4，6，8为碎石层)，以便排出气体产物并为生物反应提供所需的氧气。位于反应器对称中心的中心管2由风机10抽吸或自然拔风作用向高空排放气体，中心管规格由反应器直径及风量大小确定；中心管和反应器外壳在碎石层段开孔使碎石层内空气流通；碎石和填料之间用透水材料分隔，防止填料的细颗粒堵塞出水管或碎石层；进水管1采用穿孔管布水，出水由碎石层收集进入另外一层惰性生物填料层或从排水管9排出。
本发明与现有污水分散处理技术相比，其优点是：
1.不产生剩余污泥
本发明采用生物活性强，有机质含量高的腐殖垃圾作为惰性生物填料的主要组成部分，结合间歇运行方式，使新增的微生物在停止进水的落干时段内通过内源呼吸和腐殖化过程得以消纳，因此不产生剩余污泥，可节省大量污泥处理和处置投资和处理费用。
2.工艺构成简单，运行管理方便
本发明不需要传统活性污泥工艺的鼓风曝气，采用风机抽风或自然拔风作用供氧，省去了鼓风和曝气设备；由于不产生剩余污泥因而省去了二次沉淀池；可以无人值守，自动控制，使运行管理更加简单方便。
3.采用地上式构筑物，设备维护方便
由于采用地上式构筑物，所有设备便于监控和维护。传统的生活污水分散处理工艺通常采用地埋式构筑物，常因为地下设备故障难以维修从而影响系统的长期稳定运行。
4.污水处理成本低
采用本发明设备较少，动力消耗也少，运行管理简便，所以污水处理成本低。传统活性污泥工艺的污水处理成本为0.8元/吨，而本发明的处理成本可降至0.3元/吨。
5.出水水质好
按照本发明给出技术方案中的工艺条件和工艺参数操作，处理后出水水质稳定，可达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准即SS＜20mg/L，BOD5＜20mg/L，CODcr＜60mg/L，NH3-N＜15mg/L，优于传统的生活污水分散处理工艺。
四、附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明中反应器的结构示意图。
五、具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详述：
实施例1：
(1)惰性生物填料的制备：惰性生物填料的主要成分为生活垃圾填埋场封场8年以上的粒径小于20mm的腐殖化垃圾。填料制备时首先要在封场足够时间的填埋场内将垃圾开采出来，然后利用20mm孔径的滚筒筛制得所需粒径的腐殖垃圾。
(2)构筑反应器：利用DN200塑料管作为围护材料，制成惰性生物填料分层布置的反应器。每层填料厚度为400mm，共6层，总高度为3600mm；层与层之间用碎石分隔，达到气体产物排出和提供生物反应所需氧气的目的，气体由位于反应器对称中心的中心管收集由风机抽吸向外排放；碎石和填料之间用透水材料分隔，防止填料的细颗粒堵塞出水管或碎石层；进水采用穿孔管布水，出水由碎石层收集排出。生活污水依次进入各层即六层串联运行。
(3)工艺流程：生活污水由化粪池出口收集，再由水泵提升至反应器的配水管，处理后最终出水由碎石层收集后排出。
(4)工艺条件和工艺参数：采用间歇运行方式，对小区化粪池排出的生活污水(平均水质CODcr为216mg/L，NH3-N为88.3mg/L)进行处理。环境温度为23.5℃，每一天为一个周期，进水时间4小时，落干时间为20小时，进水表面负荷为0.4m3/(m2·d)。
本实施例试验数据如下：出水COD为15.62mg/L，COD去除率为92.8％；出水NH3-N为0.32mg/L，去除率为99.6％；SS＜20mg/L；BOD检不出。
实施例2：
(1)惰性生物填料的制备：惰性生物填料的主要成分为生活垃圾填埋场封场8年以上的粒径小于20mm的腐殖化垃圾。填料制备时首先要在封场足够时间的填埋场内将垃圾开采出来，然后利用20mm孔径的滚筒筛制得所需粒径的腐殖垃圾。
(2)构筑反应器：利用DN200塑料管作为围护材料，制成惰性生物填料分层布置的反应器。每层填料厚度为500mm，共4层，总高度为2900mm；层与层之间用碎石分隔，达到气体产物排出和提供生物反应所需氧气的目的，气体由位于反应器对称中心的中心管收集由风机抽吸向外排放；碎石和填料之间用透水材料分隔，防止填料的细颗粒堵塞出水管或碎石层；进水采用穿孔管布水，出水由碎石层收集排出。生活污水依次进入各层即四层串联运行。
(3)工艺流程：生活污水由化粪池出口收集，再由水泵提升至反应器的配水管，处理后最终出水由碎石层收集后排出。
(4)工艺条件和工艺参数：采用间歇运行方式，对小区化粪池排出的生活污水(平均水质CODcr为324.3mg/L，NH3-N为120.3mg/L)进行处理。环境温度为31.5℃，每一天为一个周期，进水时间6小时，落干时间为18小时，进水表面负荷为0.6m3/(m2·d)。
本实施例试验数据如下：出水COD为22.30mg/L，COD去除率为93.1％；出水NH3-N为10.42mg/L，去除率为91.3％；SS＜20mg/L；BOD检不出。
实施例3：
(1)惰性生物填料的制备：惰性生物填料的主要成分为生活垃圾填埋场封场8年以上的粒径小于20mm的腐殖化垃圾。填料制备时首先要在封场足够时间的填埋场内将垃圾开采出来，然后利用20mm孔径的滚筒筛制得所需粒径的腐殖垃圾。
(2)构筑反应器：利用DN200塑料管作为围护材料，制成惰性生物填料分层布置的反应器。每层填料厚度为1000mm，共3层，总高度为3900mm；层与层之间用碎石分隔，达到气体产物排出和提供生物反应所需氧气的目的，气体由位于反应器对称中心的中心管收集由风机抽吸向外排放；碎石和填料之间用透水材料分隔，防止填料的细颗粒堵塞出水管或碎石层；进水采用穿孔管布水，出水由碎石层收集排出。生活污水依次进入各层即三层串联运行。
(3)工艺流程：生活污水由化粪池出口收集，再由水泵提升至反应器的配水管，处理后最终出水由碎石层收集后排出。
(4)工艺条件和工艺参数：采用间歇运行方式，对小区化粪池排出的生活污水(平均水质CODcr为320.1mg/L，NH3-N为110.3mg/L)进行处理。环境温度为32℃，每一天为一个周期，进水时间8小时，落干时间为16小时，进水表面负荷为1.0m3/(m2·d)。
本实施例试验数据如下：出水COD为14.48mg/L，COD去除率为95.5％；出水NH3-N为9.32mg/L，去除率为91.6％；SS＜20mg/L；BOD检不出。
Claims (8)
1、一种生活污水分散处理的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)生活污水首先经化粪池去除绝大部分固体残渣，再由排水管道进入调节池，在调节池内停留16-24小时；
2)将调节池内沉淀后的污水提升至地面上的反应器，该反应器内设有多层惰性生物填料，各填料层之间用碎石分隔，气体由位于反应器内的中心管收集并由风机抽吸或自然拔风作用向高空排放，中心管和反应器外壳在碎石层段开孔使碎石层内空气流通，碎石和填料之间用透水材料分隔；进水采用穿孔管布水，出水由碎石层收集并按工艺流程的需要进入另外一层惰性生物填料层，最终由反应器底部排出；
3)处理后出水可以直接排放，也可在消毒后作为中水就近回用。
2、根据权利要求1所述的生活污水分散处理的方法，其特征是：步骤2)中惰性生物填料的主要成分为生活垃圾填埋场封场8年以上的粒径小于20mm的腐殖化垃圾。
3、根据权利要求1或2所述的生活污水分散处理的方法，其特征是：步骤2)反应器中每层填料的厚度为400-1000mm，层数为3-6层。
4、根据权利要求1或2所述的生活污水分散处理的方法，其特征是：步骤2)中的反应过程采用间歇运行方式，可根据不同的水质特点调整进水时间和落干时间。
5、根据权利要求4所述的生活污水分散处理的方法，其特征是：对于小区化粪池排出的高浓度生活污水，每一天为一个处理周期，进水时间4-8小时，落干时间为20-16小时，进水表面负荷为0.4-1m3/(m2·d)。
6、一种生活污水分散处理的方法中所使用的反应器，它包括外壳及位于外壳顶部的进水管及底部的出水管，其特征是：外壳内间隔的设有多层惰性生物填料层，各填料层之间用碎石分隔，在外壳内设有从外壳底部延伸出顶部的中心管，中心管和反应器外壳在碎石层段开孔使碎石层内空气流通；碎石和填料之间用透水材料分隔；进水采用穿孔管布水，出水由碎石层收集。
7、根据权利要求6所述的生活污水分散处理的方法中所使用的反应器，其特征是：惰性生物填料的主要成分为生活垃圾填埋场封场8年以上的粒径小于20mm的腐殖化垃圾。
8、根据权利要求6或7所述的生活污水分散处理的方法中所使用的反应器，其特征是：反应器中每层填料的厚度为400-1000mm，层数为3-6层。
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2006
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