CN209835755U - 一种活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统 - Google Patents

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陆一新
王瑞
赵鑫
杨哲涵
江庆
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Abstract

本实用新型公开了一种活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统,包括采用水管依次连接的进水槽、进水泵、活性污泥池、集泥槽以及安装于活性污泥池内底部上的人工快渗池,活性污泥池底部连接有曝气充氧设备,人工快渗池的顶部设有可移动开关,其底部还通过水管连接有排水槽,人工快渗池内从上至下依次填设有钢渣层一、填料区以及钢渣层二,排水槽与人工快渗池之间的水管上设有调节阀一,集泥槽与活性污泥池之间的水管上设置有调节阀二,人工快渗池的高度介于活性污泥池内液面与活性污泥池内沉淀污泥之间。该系统具有脱氮除磷效率高、占地面积少、运行效果稳定等优势,是一种高效、实用、经济的污水处理系统,值得在业内推广。

Description

一种活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域,具体涉及一种活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统。
背景技术
近年来,水环境污染问题日益严峻,其中氮、磷污染尤为严重。为缓解这一水危机,越来越多的国家、省市或地区开始制定更加严格的氮、磷排放标准,这就意味着多数已建污水处理厂及新建污水厂,必须提高脱氮除磷性能,数量众多的污水处理厂将面临着提标改造的迫切需求。因此,探寻脱氮除磷效果好的新工艺成为目前污水处理领域的研究热点与难点。
人工快渗系统是在传统土壤渗滤系统基础上发展起来的一种基建成本低、工艺流程简单、运营维护简便的新型污水生态处理技术,在处理中小城镇生活污水、受污染地表水、农村分散污水及市政管网尚未覆盖的边远地区污水时具有一定的优势。目前,人工快渗系统已被应用于全国二十多个省市上百座污水处理工程,被国家发改委等部门推荐为我国中小城镇污水处理、河流水域污染治理及生活污水分散处理的主导技术。
传统人工快渗系统对化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、氨氮(NH3-N)、悬浮固体(SS)和阴离子表面活性剂(LAS)等均有着良好的去除效果,但是对总氮(TN)、总磷(TP)去除效果差,TN、TP去除率仅为10%~30%左右,难以达标排放,严重限制了该项技术在污水处理领域的进一步推广应用。含氮、磷污染物排入江河会造成水体富营养化,影响鱼类和其他水生植物生存,亚硝酸还可与胺反应产生具有致癌、致畸、致突变效应的亚硝胺,进而危害人体健康。面对日益严苛的氮、磷排放标准,如何强化人工快渗系统的脱氮除磷效率成为该技术应用推广的关键。
传统人工快渗系统脱氮除磷效率低的原因如下:(1)传统人工快渗系统采用间歇式进水方式,利用落干期进入系统内的氧气为微生物提供好氧环境,溶氧率低,往往不能满足好氧微生物的需求,使得硝化过程不彻底;同时,人工快渗系统采用下向流进行水方式,污水中的有机物浓度逐级降低,到饱水段后碳源量难以满足反硝化脱氮的需求,因而脱氮效率较低;(2)生物除磷过程主要依靠“厌氧释磷”和“好氧吸磷”两个步骤来完成,而在人工快渗系统内,污水依次进入好氧段、缺氧段和厌氧段后,无法返流至好氧段,因而“厌氧释磷-好氧吸磷”过程受阻,除磷效率较低。
目前关于人工快渗系统强化脱氮除磷的技术多采用单独的人工快渗系统改进填料类型、改变进水方式、优化碳氮比、改良反应器构型等,但长期运行效果并不理想;或采用串联组合方式,但却存在占地面积大、运行效果不稳定等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决上述问题,提供一种脱氮除磷效率高、占地面积少、运行效果稳定的活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统。
为解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是:一种活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统,包括采用水管依次连接的进水槽、进水泵、活性污泥池、集泥槽以及安装于活性污泥池内底部上的人工快渗池,所述活性污泥池底部连接有曝气充氧设备,所述人工快渗池的顶部设有可移动开关,其底部还通过水管连接有排水槽,人工快渗池内从上至下依次填设有钢渣层一、填料区以及钢渣层二,所述排水槽与人工快渗池之间的水管上设有调节阀一,所述集泥槽与活性污泥池之间的水管上设置有调节阀二,所述人工快渗池的高度介于活性污泥池内液面与活性污泥池内沉淀污泥之间。
在上述活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统中,钢渣层一和钢渣层二内优选填充粒径为2~6mm的钢渣。值得说明的是,人工快渗池主要是实现反硝化,因此对于人工快渗池的填料区并无特殊的限制,本领域技术人员可以根据实际所需对填料区的填料进行相应的设置。填料区优选采用天然河砂、沸石砂、海绵铁、核桃壳粒按体积比2:1:1:1混匀后作为填料,所述天然河砂、沸石砂、海绵铁、核桃壳粒的粒径均为0.1~1mm。更进一步地,填料在填入人工快渗池前,优选进行污泥接种。对于接种方法可采取本领域常规污泥接种方法,本实用新型优选接种方法如下:取混合填料与反硝化污泥(MLSS为5000~8000mg/L)按照体积比1:2均匀混合,搅拌10~20min,滤出多余混合液后,即完成填料的污泥接种。
在上述活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统中,所述人工快渗池的高度小于活性污泥池内液面高度,优选人工快渗池的高度比活性污泥池内液面高度低30~50cm,使人工快渗池处于全淹没状态,待反应结束后,上清液能够在可移动开关打开时,自动进入人工快渗池;同时所述活性污泥池内沉淀污泥的高度小于人工快渗池的高度,优选所述活性污泥池内沉淀污泥的高度比人工快渗池的高度低10cm以上,以免排水过程造成水流扰动,导致污泥和上清液再次混合,影响出水水质。
在上述活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统中,所述进水泵与活性污泥池之间的水管上还优选设置有流量计,用于调控进水流量。
本实用新型提供的活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统具有以下有益效果:
(1)将人工快渗池设置于活性污泥池内,结构紧凑,节省占地面积,同时还可以为人工快渗池创造良好的缺/厌氧环境;
(2)将硝化反应与反硝化反应分隔开来进行,污水进入活性污泥池内,在好氧微生物的作用下可进行高效硝化反应;污水进入人工快渗池后,由于人工快渗池处于全淹没状态,可为反硝化提供良好的缺/厌氧环境,同时填料区加入海绵铁、核桃壳粒作为填料,为自养反硝化的发生提供了条件,从而可实现低碳源污水的高效脱氮;污水中的磷在系统内则主要依靠污泥/填料吸附、生物除磷和化学沉淀等途径实现高效去除;
(3)整体而言,该系统具有脱氮除磷效率高、占地面积少、运行效果稳定等优势,是一种高效、实用、经济的污水处理系统,特别适合中小城镇污水、受污染地表水、农村分散污水及市政管网尚未覆盖的边远地区污水的处理,值得在业内推广。
附图说明
图1是本实用新型活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统结构示意图;
图2是本实用新型中人工快渗池结构示意图。
附图标记说明:1、进水槽;2、进水泵;3、流量计;4、活性污泥池;5、曝气充氧设备;6、人工快渗池;7、调节阀一;8、排水槽;9、调节阀二;10、集泥槽;11、可移动开关;12、钢渣层一;13、填料区;14、钢渣层二。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明:
如图1所示,本实用新型的活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统,包括进水槽1、进水泵2、活性污泥池4、人工快渗池6、曝气充氧设备5、集泥槽10、排水槽8。进水槽1、进水泵2、活性污泥池4、集泥槽10采用水管依次连接。
进水泵2与活性污泥池4之间的水管上还设置有流量计3,用于调控进水流量。进水泵2和活性污泥池4之间的水管,其出口端连接在活性污泥池4的上部。活性污泥池4内具有活性污泥。活性污泥池4和集泥槽10之间的水管上还设置有调节阀二9,水管的上端和下端分别连接在活性污泥池4的底部和集泥槽10的上部。
曝气充氧设备5于活性污泥池4底部相连接,使活性污泥池4内的溶解氧含量维持在设定范围,同时借助气泡的搅拌作用使污水与污泥充分混合。
人工快渗池6安装于活性污泥池4内底部上,其顶部设有可移动开关11,其底部还通过水管连接排水槽8,排水槽8与人工快渗池6之间的水管上设有调节阀一7。人工快渗池6内从上至下依次填设有钢渣层一12、填料区13以及钢渣层二14,人工快渗池6的高度介于活性污泥池4内液面与活性污泥池4内沉淀污泥之间。钢渣层一12和钢渣层二14内优选填充粒径为2~6mm的钢渣。填料区13优选采用天然河砂、沸石砂、海绵铁、核桃壳粒按体积比2:1:1:1混匀后作为填料,天然河砂、沸石砂、海绵铁、核桃壳粒的粒径均为0.1~1mm。填料在填入人工快渗池6前进行污泥接种,接种方法如下:取混合填料与反硝化污泥(MLSS为5000~8000mg/L)按照体积比1:2均匀混合,搅拌10~20min,滤出多余混合液后,即完成填料的污泥接种。
人工快渗池6的高度比活性污泥池4内液面高度低30~50cm,使人工快渗池6处于全淹没状态,待反应结束后,上清液能够在可移动开关11打开时,自动进入人工快渗池6;活性污泥池4内沉淀污泥的高度比人工快渗池6的高度低10cm以上,以免排水过程造成水流扰动,导致污泥和上清液再次混合,影响出水水质。
以下对本实用新型涉及的原理以及工艺步骤进行说明,以进一步展示本实用新型的优点。
活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统的原理如下:
(1)污水进入活性污泥池4后与活性污泥充分混合,通过异养微生物的作用分解有机物,使大部分有机物被去除;在好氧条件下,污水中的氨氮在氨氧化菌的作用下转化为硝态氮,使大部分氨氮被去除;同时,污泥具有一定的吸附絮凝作用,可去除污水中的部分有机物、氮和磷等污染物;
(2)污水进入人工快渗池6后,硝态氮在反硝化菌的作用下转化为气态氮逸出,使大部分TN被去除,本实施例中的人工快渗池6能够显著强化TN的去除效果,原因如下:①人工快渗池6处于全淹没状态,池内填料处于缺/厌氧状态,可为反硝化脱氮提供良好的环境;②海绵铁可迅速消耗水中残余的溶解氧,使池内具备更好的缺/厌氧条件,为反硝化提供良好的环境;③填料区13中的核桃壳粒可缓慢释放有机物,为反硝化脱氮提供有机碳源;④海绵铁腐蚀后可缓慢溶出Fe2+,适量的Fe2+可刺激反硝化菌的生长,提高反硝化效率;⑤海绵铁腐蚀过程可不断释放出氢气(H2),为氢自养反硝化提供条件,进而大幅减少脱氮过程对有机碳源的依赖。因此,本实用新型可在进水有机碳源较低的条件下,依然实现高效脱氮;
(3)污水中磷在人工快渗池6内的去除主要依靠填料吸附、生物除磷和化学沉淀等途径。沸石砂对磷的吸附效果较好,同时还添加了一定比例的海绵铁,其释放出来的Fe2+可促进除磷菌的生长繁殖,增强生物除磷效果,Fe2+及其进一步的氧化产物Fe3+或水化物,可与磷酸根结合并沉淀下来,从而大大降低污水中磷的含量,提高了TP的去除效果。
值得说明的是,人工快渗池6内的填料区13可以采用本领域中其他填料进行填充,本实用新型的创新点在于结构上的设置和改进,而填料的配比只是本实用新型的优选方式。
活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统的工艺步骤如下:
(1)待处理污水储存在进水槽1内,通过进水泵2将污水泵入活性污泥池4内,利用水泵与活性污泥池4之间连接的流量计3调控进水流量;
(2)污水进入活性污泥池4后,启动曝气充氧设备5,使活性污泥池4内的溶解氧含量维持在2~5mg/L,同时借助气泡的搅拌作用使污水与污泥充分混合,使混合液悬浮固体浓度MLSS保持在3000~5000mg/L,好氧微生物在好氧环境下开始降解污水中的污染物;
(3)曝气4~6小时后,关闭曝气充氧设备5,静置30~60min,使活性污泥沉淀下来;
(4)沉淀结束后,打开人工快渗池6顶部的可移动开关11和调节阀一7,使上清液从人工快渗池6顶部进入,在重力作用下往下渗滤,最后出水进入排水槽8内;
(5)随着运行时间的延长,活性污泥池4内MLSS会不断升高,此时需要进行排泥,打开活性污泥池4与集泥槽10之间的调节阀二9,排出部分污泥,使活性污泥池4内MLSS保持在3000~5000mg/L;
(6)待排水和排泥结束后,关闭人工快渗池6顶部的可移动开关11,同时关闭调节阀一7和调节阀二9。
上述步骤(1)~(6)表示本实用新型活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统一个周期的运行过程,一个周期运行结束后,开始下一个周期的运行,重复步骤(1)~(6)即可。
试验例
为验证活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统的使用效果,进行实验验证。本试验例中的污水取自成都某高校学生公寓区的生活污水,进水水质如下:COD=180.6~237.2mg/L,NH3-N=29.1~36.5mg/L,TN=32.4~45.8mg/L,TP=2.8~4.3mg/L。
通过进水泵2将10L污水泵入活性污泥池4内,启动曝气充氧设备5,使活性污泥池4内的溶解氧含量维持在3mg/L左右,混合液悬浮固体浓度(MLSS)保持在4500mg/L左右,曝气6小时后,关闭曝气充氧设备5,静置30min,使活性污泥沉淀下来。沉淀结束后,打开人工快渗池6顶部的可移动开关11和调节阀一7,使上清液从人工快渗池6顶部进入,在重力作用下往下渗滤,最后出水进入排水槽8内。随着运行周期的延长,活性污泥池4内MLSS会不断升高,此时需要进行排泥,打开活性污泥池4与集泥槽10之间的调节阀二9,排出部分污泥,使活性污泥池4内MLSS保持在4500mg/L左右。待排水和排泥结束后,关闭人工快渗池6顶部的可移动开关11,同时关闭调节阀一7和调节阀二9。运行180个周期,每天检测进出水水质,其中COD采用重铬酸钾法测定,NH3-N采用钠氏试剂分光光度法测定,TN、TP采用紫外可见分光光度计测定。
运行结果表明,本实用新型出水COD、NH3-N、TN、TP浓度分别为25.2~43.8mg/L、0.3~2.9mg/L、1.7~5.9mg/L、0.1~0.3mg/L,均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A排放标准,在实现高效脱氮除磷效果的同时,本实用新型占地面积少,运行效果稳定,特别适合中小城镇污水、受污染地表水、农村分散污水及市政管网尚未覆盖的边远地区污水的处理,值得在业内推广。
本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理,应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合,这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统,其特征在于:包括采用水管依次连接的进水槽(1)、进水泵(2)、活性污泥池(4)、集泥槽(10)以及安装于活性污泥池(4)内底部上的人工快渗池(6),所述活性污泥池(4)底部连接有曝气充氧设备(5),所述人工快渗池(6)的顶部设有可移动开关(11),其底部还通过水管连接有排水槽(8),人工快渗池(6)内从上至下依次填设有钢渣层一(12)、填料区(13)以及钢渣层二(14),所述排水槽(8)与人工快渗池(6)之间的水管上设有调节阀一(7),所述集泥槽(10)与活性污泥池(4)之间的水管上设置有调节阀二(9),所述人工快渗池(6)的高度介于活性污泥池(4)内液面与活性污泥池(4)内沉淀污泥之间。
2.根据权利要求1所述的活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统,其特征在于:所述钢渣层一(12)内填充有粒径为2~6mm的钢渣。
3.根据权利要求1所述的活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统,其特征在于:所述钢渣层二(14)内填充有粒径为2~6mm的钢渣。
4.根据权利要求1所述的活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统,其特征在于:所述人工快渗池(6)的高度比活性污泥池(4)内液面高度低30~50cm。
5.根据权利要求1所述的活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统,其特征在于:所述活性污泥池(4)内沉淀污泥的高度比人工快渗池(6)的高度低10cm以上。
6.根据权利要求1~5任一所述的活性污泥淹没式人工快渗污水处理系统,其特征在于:所述进水泵(2)与活性污泥池(4)之间的水管上设置有流量计(3)。
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