一种寺院污水处理及回用系统
技术领域
本实用新型涉及市政污水处理技术领域,具体涉及到寺院生活等污水处理技术领域。
背景技术
目前环保的要求,很多地方对于生活污水均进行处理及回用,这种处理和回用一般参考的是污水量来考虑,然后不同的环境其产生的污水成份或有不同,而现有技术中的生活污水处理及回用大都没有考虑到这一因素,处理方式不能根据污水的变化采取相应措施,必然造成有时处理效果不好的情况,如名称为一种生活污水处理回用系统、专利申请号:201821384406.4、申请日为2018.08.27、授权公告日为2019.09.20的专利申请。其主要包括依次连接的集水井、隔油调节池、污水调节池、缺氧池、好氧池、膜生物反应池、消毒池和湿地稳定塘,还包括PLC控制系统;所述集水井内设置机械格栅,所述机械格栅后方设置细格栅网,集水井底部还设有至少2台第一污水提升泵;所述污水调节池底部设有潜水搅拌机、穿孔曝气管和至少2台第二污水提升泵;所述缺氧池内设有弹性立体填料层;所述好氧池内设有生物填料,底部设有曝气管;所述膜生物反应池至少被分割成两格,每格内均设有若干组膜生物组件,所述膜生物反应池底部连接抽吸泵和回流泵,所述回流泵与好氧池连接,所述抽吸泵与污泥浓缩池连接;所述污泥浓缩池还连接生物除臭塔。上述装置针对普通生活污水的处理与回用具有一定功效,但并不适用范围于其它还有不同污水类型的污水处理。因此针对不同类型的污水采用相应的处理措施是有必要的。而对于寺院,其一般相对独立,且一般人们对于其污水处理关注度不高且无臭气的处理,针对其污水一般包括杂排水(包括冷凝水、淋浴排水、盥洗排水、洗衣排水等)如何进行处理和回用是需要考虑的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了解决现有技术之不足而提供一种针对性对寺院污水充分处理并加以回用,力求占地面积小,工程投资省,运行能耗低,处理效果好且具有废气回收处理功能。
本实用新型是采用如下技术解决方案来实现上述目的:一种寺院污水处理及回用系统,由依次连接构成的格栅、调节池、水解酸化池、缺氧反硝化池、生物接触氧化池、沉淀池、MBR池、消毒及回用池连接,消毒及回用池处理后的水通过管路回用,沉淀池与格栅还连接有污泥浓缩池,由定期吸粪四外运处理;调节池、生物接触氧化池、MBR池连接有风机,生物接触氧化池通过管路回流硝化液到缺氧反硝化池,沉淀池部分污泥回流至水解酸化池,沉淀池添加有PAC\PAM管,消毒及回用池有次氯酸钠添加管路。
所述系统中格栅、厌氧好氧池(即缺氧反硝化池、接触氧化池)、污泥池还连接有臭气收集管路,并连接臭气处理系统,所述臭气处理系统由UV光催化+活性炭吸附废气净化设备。
作为上述方案的进一步说明,所述调节池采用一均质调节池来贮存污水和均匀水质,水下搅拌装置,调节池内设污水提升泵,调节池采用钢防腐结构,污水经污水泵提升进入水解酸化池;
所述水解酸化池采用升流式上向流、底部有层较厚的污泥床区,污水从水解池底部进入,在水解池内装设了碳素纤维生态膜填料。
所述缺氧反硝化池采用推流式结构,在池内装设了碳素纤维生态膜填料;所述接触氧化池池型为长方形,共分三级,按3:2:1的比例划分,首池为高负荷氧化池,终端池属于低负荷氧化池,接触氧化池内设置有碳素纤维生态膜填料。
进一步的,所述沉淀池下部采用支母多孔管小阻力布水、上部集水设置多孔管集水堰集水、沉淀池集泥斗倾角为55度、中间设置六角蜂窝斜管填料以增加沉淀面积,沉淀池采用钢防腐结构。
进一步的,所述系统还包括包括有中水回用水源收集管网,通过连接各用水点收集管路,汇集到污水站后再通过单独管路连接到冲厕用水管路。
本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是:
采用上述结构的寺院污水处理及回用系统针对寺院污水情况进行处理,针对性强,系统可对杂排水(包括冷凝水、淋浴排水、盥洗排水、洗衣排水等)统一收集后进入污水处理站进行处理,处理后出水作为中水回用于绿化、冲厕及景观用水。
经本实用新型的污水处理后废水站出水各项指标达到《城市污水再生利用-城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)及《城市污水再生利用-景观环境用水水质》(GB/T 18921-2002)标准后回用或排放。
附图说明
图1为本实用新型处理系统流程示意图;
图2为本实用新型系统室外排水管道收集平面示意图;
图3为本实用新型系统臭气收集体系示意图;
图4为本实用新型系统臭气处理流程示意图。
具体实施方式
在本实用新型的描述中,需要说明的是,对于方位词,如有术语“中心”,“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作,不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
此外,如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征,在本实用新型描述中,“至少”的含义是一个或一个以上,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中,除另有明确规定和限定,如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;也可以是机械连接;可以是直接相连,也可以是通过中间媒介相连,可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含义。
在实用新型中,除非另有规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
下面参照附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示,本实用新型的一种寺院污水处理及回用系统,由依次连接构成的格栅、调节池、水解酸化池、缺氧反硝化池、生物接触氧化池、沉淀池、MBR池、消毒及回用池连接,消毒及回用池处理后的水通过管路回用,沉淀池与格栅还连接有污泥浓缩池,由定期吸粪四外运处理;调节池、生物接触氧化池、MBR池连接有风机,生物接触氧化池通过管路回流硝化液到缺氧反硝化池,沉淀池部分污泥回流至水解酸化池,沉淀池添加有PAC\PAM管,消毒及回用池有次氯酸钠添加管路。
以下对系统各部分进行具体说明:
1)格栅
功能:去除较大悬浮物质,漂浮物质,防止调节池泵堵塞以及去除较大漂浮含油物质;
以广东某寺院为例,其具体的配件用系统负荷如下表1
2)调节池
污水进站后进入调节曝气池,调节池进水口设置格栅,用以去除污水中的软性纤维物及大颗粒杂质,以防堵塞水泵、阀门、管道,确保处理设备的正常运行。
由于在不同的时间段内,污水排放的水量、水质极不均匀,为保证后续设备的连续运行,因此设置一均质调节池来贮存污水和均匀水质,保证出水水质。由于池体较大,悬浮颗粒杂质容易沉淀,造成污泥沉积发酵,因此设置了水下搅拌装置,本工程系统中,水下搅拌采用空气搅拌的方式,以确实保证池水均匀。
调节池内设污水提升泵2台(一用一备,自动切换),污水泵液位自动控制器等基本配套设施。
调节池采用钢防腐结构,污水经污水泵提升进入水解酸化池。
3)水解酸化池
水解工艺不同于厌氧消化,它仅是利用厌氧法中的第一阶段和第二阶段(水解阶段和酸化阶段),水中的主要微生物是水解—产酸菌,在此阶段没有厌氧发酵的不良气体产生,而能为后级好氧化处理创造优良的条件。在本系统中,水解酸化池主要目的是为大幅度地去除水中的悬浮物及有机物质,把固体物质降解为溶解性物质,大分子物质降解为小分子物质,碳水化合物降解为脂肪酸。
本系统水解池采用先进的升流式上向流、底部有层较厚的污泥床区,污水从水解池底部进入,通过底部污泥床时,其中的微生物将大量的颗粒物质和胶体物质及有机物迅速截留并吸附,这是一个物理过程的快速反应,一般只须几秒钟到几十秒钟即可完成。截留下来的物质吸附在水解污泥的表面,慢慢地被分解代谢,其在系统内的停留时间要远远长于污水水力停留时间,因此水解池具有较强的有机物及悬浮物去除能力。同时为了增强水解池的作用,减少投运时培养微生物的启动时间,在水解池内装设了碳素纤维生态膜填料。
水解酸化池采用钢防腐结构,消解产生的少量污泥定期排至污泥消化池,出水进入缺氧池。以广东某寺院为例,其具体的配件用系统负荷如下表2
4)缺氧反硝化池
在缺氧池中,以废水中有机物作为碳源,与循环回流泥水混合进行缺氧脱氮反应。在厌氧微生物的作用下,将混合废水中的有机氮分解为氨氮,同时采用有机碳源为电子供体,使亚硝酸氮、硝酸氮转化为氮气,形成N2或NXOY逸至大气中,达到脱氮目的。
缺氧池采用推流式结构,同时为了防止底部积泥及厌氧化,池底设置穿孔曝气装置,可定时微量曝气,同时为了增强缺氧池的作用,减少投运时培养微生物的启动时间,和水解池一样,在缺氧池内装设了碳素纤维生态膜填料。
缺氧池采用钢防腐结构,出水进入生物接触氧化池。以广东某寺院为例,其具体的配件用系统负荷参数如下表3
5)生物接触氧化池
缺氧处理后的废水进入生物接触氧化池后,在氧化池内进行大量曝气,利用微生物降解水中的COD、BOD5有机质,并吸除磷。本系统采用生物接触氧化法作为去除有机物的主体工艺,接触氧化生物膜法处理生活污水与传统的工艺相比,具有以下特点:
A、有机负荷高,单位体积去除有机物的能量是生化法中最高的,它的容积负荷可高达2-3KgBOD/m3.d,是常规活性污泥法的5倍,是SBR法、氧化沟法的3倍,因此,占地面积是生化法中最少的。
B、不产生污泥膨胀,由于不实行污泥回流,因此,不存在污泥的过量繁殖导致反应池缺氧、出水水质恶化的危险。
C、耐冲击性能好,接触氧化的微生物细菌生长在填料上,当受到高负荷冲击后,一般只有填料表面的微生物受损害,内部的生物细菌能很快得到恢复。
D、管理方便,由于以上优点,使得接触氧化法能实行简单的无人控制而不影响水质,可以减少操作人员,降低运行成本。
E、用电省,接触氧化法由于内部装设了填料,填料对空气具有二次切割作用,因此空气中氧的利用率大大提高,能有效降低动力消耗。
由于具有以上优点,作为目前生活污水处理最流行的技术,得到了广泛的应用。
本实施例接触氧化池池型为长方形,共分三级,按3:2:1的比例划分,首池为高负荷氧化池,终端池属于低负荷氧化池,以确保能充分降解各种形态的主要是可溶性的有机污染物及去除氨氮。从水流方向总体属于推流式,但从单池水流状态又属于完全混合式,从曝气方式属于延时曝气、因此具有三者的优点,而又摒弃了三者的缺点。
填料采用碳素纤维生态膜填料,水流条件十分优越,能对气泡进行二次切割,其具有硬性、软性、半软性的优点。该填料与硬性蜂窝填料相比,孔径可变性大,不堵塞;与软性填料相比,材质寿命长,不粘连结团;与半软填料相比,比表面积大、挂膜迅速。
碳素纤维生态膜的材料学特性:
·高生物附着表面积
·适宜的孔结构
·两面、两段结构,超级编织技术
·仿生水草形态设计
·纯惰性食品级材料
·表面吸附性强
碳素纤维生态膜的作用原理:
·控制悬浮性藻类的原理:生物膜的超强表面吸附性将更多的营养物转移到生物膜表面,从而使浮游藻类在生存竞争中处于不利地位,导致其不能正常生长、繁殖甚至消亡。
·去除有机物的原理:大量的微生物附着在生态基表面,对有机营养物进行吸附、生物氧化,最终将有机物分解,或转化成为微生物组分,从而去除水体中的BOD。
·去除氮的原理:生态膜表层的微A/O环境及微孔结构,为硝化、反硝化细菌以及藻类生长创造适宜的条件。最终通过藻类的代谢合成和各种菌类的氨化、硝化、反硝化作用去除水中的总氮。
·去除磷的原理:在水生态系统中,水体中的磷可通过微生物和水生植物吸收,以及微生物的矿化作用去除。
·去除悬浮物的原理:仿生水草型的设计能够营造平缓的水力环境,加速悬浮物沉淀;其次悬浮物在与生物带生态基的碰撞促使其充分沉降;最后,生态基表面的生物絮凝作用,使悬浮物被吸附最终随生物膜脱落降至水底。
碳素纤维生态膜的功能特点:
·藻菌共生的高效微生物载体;
·是种类繁多的微生物最大化发展的基础;
·有效去除水体各种污染物;
·加速自然水生态系统的建立;
系统管理简单,运行费用低。降低维护成本:节约水源,省时省力。
减少固定设备成本:有助于减少增氧设备、水质维护、平衡等成套昂贵设备的使用。
曝气采用膜片式微孔曝气,气水比为12:1,污水在生化池内不断内循环,以使填料上的生物膜与污水充分接触,使得污水中的有机物得到充分的降解。
充氧设备采用经过国家建设部技术鉴定的可变微孔曝气器,膜片材质为进口三元一丙橡胶,曝气管采用ABS工程管,它比过去常用的曝气器具有以下几个优点:
①橡胶膜式曝气头,曝气孔孔径随风量、风压的变化可相应变化,关闭风机时,橡胶膜紧贴ABS底板,绝无废水进入曝气管中,可杜绝由于废水进入曝气管中产生微生物而导致的膜孔堵塞;②孔径的可变性,可使由于异常情况进入曝气管的微小固体杂质随着阻力的增加后,微孔孔径变大后排出,可彻底杜绝堵塞问题。③由于曝气器产生的气泡细密、均匀,膜片平均孔径:80-100um,氧转移系数(20℃)达0.0204-0.337mm、氧利用达18.4-27.7%、充氧能力达0.150kgO2/M3.h以上,充氧动力效率:4.50kgO2/kw.h以上,曝气器阻力〈180-280mm.H2O,使空气的溶氧率大大增加,这样,减少了用气量,降低了投资及运行成本。
接触氧化池采用钢防腐结构,出水进入沉淀池。
以广东某寺院为例,其具体的配件用系统负荷参数如下表4
6)沉淀池
沉淀池是为去除经氧化后水中脱落的微生物尸体而设置的,同时,为了进一步降低出水的磷盐,在沉淀池进水端投加PAC、PAM,将水中大部分磷酸根离子去除,以达到除磷目的。终端沉淀池设计下部采用支母多孔管小阻力布水、上部集水设置多孔管集水堰集水、沉淀池集泥斗倾角为55度、中间设置六角蜂窝斜管填料以增加沉淀面积。以通过一系列周详的设计,极大地提高沉淀池的沉淀效果及处理效率。并使沉淀池抗冲击能力得到很大的增强。
沉淀池采用钢防腐结构,污泥定期排至污泥消化池中进行消化,上清液出水进入MBR反应池。以广东某寺院为例,其具体的配件用系统负荷参数如下表5
7)MBR反应池
功能:MBR是膜分离技术与生物处理法的高效结合,其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分离。这种工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的。以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地,并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比,MBR具有以下主要特点:处理效率高、出水水质好;设备紧凑、占地面积小;易实现自动控制、运行管理简单。
膜生物反应器因其有效的截留作用,可保留世代周期较长的微生物,可实现对污水深度净化,同时硝化菌在系统内能充分繁殖,其硝化效果明显,对深度除磷脱氮提供可能。
MBR池采用钢防腐结构,污泥定期排至污泥消化池中进行消化,MBR膜出水进入消毒池。同样以广东某寺院为例,其具体的配件用系统负荷参数如下表6
8)消毒池及回用水池
功能:清水消毒池中加入次氯酸钠,用于杀灭净化后水体中的细菌、微生物等,确保水体中的大肠杆菌等指标达到排放要求。由于污水中为生活污水,本设备消毒时间按规范“GBJ48-83”标准为不少于30分钟。
清水消毒池采用采用钢防腐结构,消毒后的处理水主要回用于绿化及冲厕用水等,多余合格清水溢流排放。以广东某寺院为例,其具体的配件用系统负荷参数如下表7
9)污泥处理
沉淀池剩余污泥经污泥提升输入污泥消化池,在污泥消化池内进行厌氧消化,绝大部分有机污泥可得到消化,污泥上清液回流至调节池内,剩余污泥量很少,由业主委托环卫部门定期抽吸外运。广东某寺院为例,其具体的配件用系统负荷参数如下表8:
本实用新型的调节池、水解酸化池、缺氧反硝化池、生物接触氧化池、沉淀池、MBR池、消毒及回用池是采用参考现有结构进行适应的改造,因本实用新型在此没有对其进行详细描述,本领域的技术人员是可知的。
采用上述污水处理及回用系统,结合本实施例中广东某寺院的具体情况,其污水计算如下:
A、常住人口日冲厕用水量Qd1
根据《城镇居民生活用水量标准》(GB/T50331-2002),居民家庭生活人均日用水量调查统计表中冲厕用水标准按50升/日.人计,本寺常住人口按300人计。
常住人口最高日冲厕用水量Qd1=Nqd
=300×50=15000升/日
=15吨/日
B、公共卫生间冲厕用水量Qd2
本寺庙综合楼一、二层公共卫生间共有16个蹲位,12个小便器;功德堂公共卫生间共有21个蹲位,9个小便器,方丈楼公共卫生间共有22个蹲位,灵鹫塔公共卫生间共有30个蹲位,15个小便器。
根据《给水排水工程快速设计手册—3建筑给排水工程》中的数据,卫生器具的一次用水量,大便槽按9~12L/次/蹲位,小便器按2~6L/次,每天平均按10次计算,估算本项目拟建公共卫生间用水情况,结果见下表9。
用水器具 |
用水指标 |
数量(个) |
用水量(m<sup>3</sup>/d) |
大便器(冲洗) |
12L/次/蹲位 |
89 |
10.68 |
小便器(冲洗) |
6L/次/蹲位 |
36 |
2.16 |
合计 |
|
|
12.84 |
C、道路及绿化、车库地面冲洗用水Qd3表10
E、总设计水量
Qd=Qd1+Qd2+Qd3=15+12.84+47.63=75.47吨/日,取日变化系数1.06,则本项目中水回用设计水量为:
Q=75.47×1.06≈80吨/日,每天按20小时运行,每小时处理水量为4m3/h。
其废水原水水质
根据经测试,本套污水处理系统原水,即广东某寺院污水主要指标限定如下,见表11:
表11污水进水水质表
而经本实用新型系统处理后污水排放标准达到符合《城市污水再生利用-城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)及《城市污水再生利用-景观环境用水水质》(GB/T 18921-2002)要求,达标排放,具体如下:
表12工程设计出水水质表
如图2所示,在本实用新型的系统中,设置有中水回用水源收集管网,针对寺庙内的杂排水(包括淋浴排水、盥洗排水、洗衣排水等)统一收集后进入污水处理站进行处理,因此,本实用新型中水回用水源主要收集综合楼各个房间卫生间内地漏排水,僧舍卫生间内地漏排水及方丈室卫生间内地漏排水,经统一收集后排入污水站。从现有每幢楼的卫生间内地漏排水立管,统一收集接至地下室内污水站进行处理,检查井至污水站之间排水管采用UPVC给水管,安装一个手动蝶阀,以便于检修。
如图3、图4所示,本实用新型的系统中还设置有污水站恶臭处理装置,系统中主要产生恶臭源在于格栅调节池、厌氧池和污泥浓缩池,经测试,其恶臭污染源浓度如下表13
如图3所示,通过针对格栅调节池、厌氧池(即缺氧反硝化池)、生物接触氧化池和污泥浓缩池设置抽风和换风管路进行臭气收集,然后送入臭气处理系统,污水站臭气收集后经风管依次进入UV光催化+活性炭吸附废气净化设备,当紫外光催化装置运行时,会发出紫外线光束,废气中的VOCs能够借助紫外线光束直接通过自由基连锁反应降解。其中紫外光催化装置、活性炭吸附废气净化设备均采用现有市场市购产品,本实用新型在此不作详述,其中设备选型如下表14:
表14
从以上分析可知,本实用新型的污水处理及回用系统具有针对性强、占地面积小、工程投资省、运行能耗低,处理效果好等优点。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。