CN213803394U - 处理城镇污水出水主要指标达地表水ⅳ的组合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，包括：粗格栅及提升泵房、细格栅及气提沉砂池、磁混凝澄清池、精细格栅及二级提升泵站、一级曝气生物滤池、二级曝气生物滤池、复合垂直流人工湿地；复合垂直流人工湿地为下行流池和上行流池两级串联，下行流池由上至下分别为第一湿地植物层、第一布水系统、第一填料层、湿池集水管；下行流池由上至下分别为第二湿地植物层、集水系统、第二填料层、第二布水系统；通过曝气池的生物膜处理NH₃‑N、BOD和COD类污染物；通过复合垂直流人工湿地可以有效的处理TP类污染物；本系统针对低浓度城镇污水能够高效去污，对低浓度城镇污水中COD、BOD₅、NH₃‑N、TP处理达到地表Ⅳ类水标准。

Description

处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统

技术领域

本实用新型涉及城镇污水处理技术领域，尤其涉及一种处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统。

背景技术

近年来我国经济飞速发展，污染也越来越严重，面对经济发展与生态环境保护问题。因此，针对水污染问题，治理力度空前加大，标准一再提高，城镇污水处理出水执行地表Ⅳ类水。

当前，我国环境状况总体恶化的趋势尚未得到根本遏制，环境矛盾凸显，压力继续加大。一些重点流域、海域水污染严重，部分区域和城市大气灰霾现象突出，许多地区主要污染物排放量超过环境容量。农村环境污染加剧，重金属、化学品、持久性有机污染物以及土壤、地下水等污染显现。部分地区生态损害严重，生态系统功能退化，生态环境比较脆弱。核与辐射安全风险增加。人民群众环境诉求不断提高，突发环境事件的数量居高不下，环境问题已成为威胁人体健康、公共安全和社会稳定的重要因素之一。生物多样性保护等全球性环境问题的压力不断加大。环境保护法制尚不完善，投入仍然不足，执法力量薄弱，监管能力相对滞后。同时，随着人口总量持续增长，工业化、城镇化快速推进，能源消费总量不断上升，污染物产生量将继续增加，经济增长的环境约束日趋强化。污水是以其物理、化学和生物的组分来表征的。污水处理厂设计的前提条件是必须正确掌握污水的水质，由于污水的组成成分极其复杂，难以用单一指标来表示其性质。因此，在众多的水质指标中，按污水中杂质形态大小分为悬浮态物质和溶解态物质两大类，每类按其化学性质又可分为有机性物质和无机性物质；按是否消耗水体中溶解氧，又可分为生物化学需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)等。在污水处理系统设计时，污水水质是确定处理设备能力和操作特性并确保达到处理目标的必要条件，也是污水处理厂规划、设计和运行管理的重要基础数据。城市污水中污染物的含量与用水量、排水系统、气候以及生活习惯等相关。

目前，城镇污水处理的主要工艺为活性污泥法，其中典型的包括：CASS工艺、AAO工艺、SBR工艺、MBR工艺等，这些工艺处理效果稳定，但工艺流程长、占地面积大、投资大，同时对于低进水浓度——COD＜180mg/L，BOD＜60，NH₃-N：20-25mg/L，TP： 2-5mg/L；存在处理效率低、运行成本高、NH₃-N和TP难以高标准达标排放等问题。

实用新型内容

针对上述技术中存在的如：在城镇污水处于COD＜180mg/L，BOD＜60，NH₃-N： 20-25mg/L，TP：2-5mg/L这一浓度范围时，现有工艺不能高效且低成本的进行处理，因为现有的工艺主要针对常规城镇浓度污水进行设置的工艺，这种工艺对于低浓度污染的城镇污水虽然也能够进行净化，但是处理效率相对低，自然运行成本就变高，同时针对NH₃-N 和TP难以净化完全；所以应当考虑到城镇污水浓度差别这一客观条件，让工艺适应不同浓度的污水进行处理，既能达到污水处理的标准，又能够最大程度的降低成本，物料利用率提高。

具体为一种处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，通过以下依次流体连通的处理模块进行处理，包括粗格栅及提升泵房、细格栅及气提沉砂池、磁混凝澄清池、精细格栅及二级提升泵站、一级曝气生物滤池、二级曝气生物滤池、复合垂直流人工湿地；所述复合垂直流人工湿地为下行流池和上行流池两级串联，所述下行流池由上至下分别为第一湿地植物层、第一布水系统、第一填料层、湿池集水管；所述下行流池由上至下分别为第二湿地植物层、集水系统、第二填料层、第二布水系统。

作为优选，所述提升泵房包括有钢丝绳牵引的格栅除污机和耦合式离心泵；所述耦合式离心泵用于提升水头。

作为优选，所述粗格栅的格栅间距为20mm。

作为优选，所述细格栅包括格栅间距为3mm的内进流网板格栅除污机；所述气提沉砂池的池底包括有用于取出污水中砂粒的沉砂斗。

作为优选，所述磁混凝澄清池包括有依次设置的快混池、磁混池、絮凝池和沉淀池；所述快混池投加PAC，所述磁混池投加磁粉，所述絮凝池投加PAM，所述沉淀池用于沉淀污泥。

作为优选，所述PAC的投加量为50-120mg/L；所述PAM的投加量为0.5-1.5mg/L.

作为优选，所述一级曝气生物滤池填充有第一滤料层，所述第一滤料层用于形成生物膜；且所述污水停留时间为20-30min；所述第一滤料层下设置有滤板，所述滤板设置有长柄滤头；且所述一级曝气生物滤池模块还连接有反冲洗水管。

作为优选，所述二级曝气生物滤池填充有第二滤料层。

作为优选，所述磁混凝澄清池与所述一级曝气生物滤池之间还设置有栅格间距为1mm 的精细格栅。

作为优选，所述一级曝气生物滤池和所述二级曝气生物滤池的进水方式为上向流，水气同向。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所提出的一种处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，通过以下依次连接的处理模块进行处理，包括：粗格栅及提升泵房，城镇污水通过总进水管连接粗格栅及提升泵房，粗格栅及提升泵房用于拦截污水中大块垃圾和悬浮物，并抬升增加重力势能；然后再进行过滤和沉砂，将污水导入到下一个模块进行处理；磁混凝澄清池模块，在磁混凝澄清池中投加磁粉，微小絮体包裹磁粉，利于后续絮凝沉淀；一级曝气生物滤池，生物膜中的微生物分解污水中的COD、BOD和NH₃-N；二级曝气生物滤池，生物膜中的亚硝化及硝化细菌利用污水中的NH₃-N进行硝化反应；本系统针对低浓度城镇污水能够高效去污，对低浓度城镇污水中COD、BOD₅、NH₃-N、TP 处理达到地表Ⅳ类水标准。

附图说明

图1为本实用新型的系统架构图；

图2为本实用新型的一级曝气生物滤池与二级曝气生物滤池俯视图；

图3为本实用新型的一级曝气生物滤池与二级曝气生物滤池剖面图；

图4为本实用新型的磁混凝澄清池俯视图；

图5为本实用新型的磁混凝澄清池剖视图。

附图符号说明

1、一级曝气生物滤池；11、反冲洗水管；111、反洗鼓风机；12、第一滤料层；121、滤板；122、长柄滤头；2、二级曝气生物滤池；21、二级曝气生物滤池进水管；22、第二滤料层；3、曝气管；31、曝气鼓风机；4、快混池；5、磁混池；6、絮凝池；7、沉淀池。

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，为本实用新型的系统架构图，具体为一种处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，通过以下依次流体连通的处理模块进行处理，包括粗格栅及提升泵房、细格栅及气提沉砂池、磁混凝澄清池、精细格栅及二级提升泵站、一级曝气生物滤池、二级曝气生物滤池、复合垂直流人工湿地；复合垂直流人工湿地为下行流池和上行流池两级串联，下行流池由上至下分别为第一湿地植物层、第一布水系统、第一填料层、湿池集水管；下行流池由上至下分别为第二湿地植物层、集水系统、第二填料层、第二布水系统。

在本实施例中，粗格栅拦截污水中尺寸大于20mm的大块垃圾和悬浮物；提升泵房通过离心泵将污水提升以增加重力势能，然后再将污水经过细格栅去除污水中尺寸大于3mm 的小块垃圾、悬浮物、毛发纤维丝和编织物等丝状垃圾；然后由气提沉砂中的沉砂斗去除污水中的砂粒。所谓提升泵房，就是用于提高污水的水位，保证后续处理污水能通过自身水头在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化；其中格栅除污机可以选用如阶梯式网板格栅除污机，提升了水头的同时去除污水中体积较大的杂质；且利用耦合式离心泵提高水头。

经过气提沉砂池处理后的污水进入到磁混凝澄清池包括有依次设置的快混池4、磁混池5、絮凝池6和沉淀池7；快混池投加PAC，磁混池投加磁粉，絮凝池投加PAM，沉淀池用于沉淀污泥，在快混池中投放PAC；PAC的作用是通过它或者它的水解产物的压缩双电层、电性中和、卷带网捕以及吸附桥连等四个方面的作用完成的，将能被氧化剂氧化造成COD的颗粒物质沉淀下来过滤掉，从而降低了COD类污染物；颗粒物质的沉淀，毫无疑问的降低了SS，所谓BOD是指水中有机物被好氧微生物分解时所需要的氧量，它反应了在有氧的条件下水中可生物降解的有机物量，如果说这些有机物被沉淀去除的话BOD 就会降低。通过机械搅拌PAC与污水中的正磷酸盐反应形成沉淀物，与污水中的悬浮物结合形成微小絮体，快混池还连接有絮凝池，并在絮凝池中投加PAM进行沉淀处理，微小絮体与PAM结合进一步形成较大矾花，进入沉淀池后矾花沉淀下来，通过沉淀去除不溶性COD及大部分TP；PAM是高分絮凝剂，有机高分子絮凝剂具有在颗粒间形成更大的絮体由此产生的巨大表面吸附作用。

并且针对本实用新型适用的城镇污水浓度，PAC的投加量为50-120mg/L；PAM的投加量为0.5-1.5mg/L就可以达得很好的处理效果。

经过了磁混凝澄清池的污水，再通过精细格栅进一步拦截污水中的毛发纤维丝等丝状物和细小塑料碎片；精细格栅的间隙为1mm。精细格栅出水进入二级提升泵站后提升到一级曝气生物滤池滤池，为后续工艺处理段提供所需水头。所用的提升手段同样为耦合式离心泵。

请参阅图2-图5，简称为C滤池，一级曝气生物滤池模块填充有第一滤料层12，在第一滤料层上自然生成生物膜，生物膜中含有混合菌种；通过曝气作用，混合菌种层分解污水中的COD、BOD和NH₃-N；且污水停留时间为20-30min；从而将COD浓度削减到30mg/L 以下，BOD₅浓度削减到6mg/L以下，NH₃-N削减到10mg/L左右；第一滤料层12层下端设置有滤板121，滤板设置有长柄滤头122；且一级曝气生物滤池模块还连接有反冲洗水管11。

二级曝气生物滤池模块简称为N滤池，填充有第二滤料层22，然后通过自然生成和自然选择形成由硝化菌和亚硝化菌构成的优势菌种层，通过曝气作用，生物膜中的亚硝化及硝化细菌利用污水中的NH₃-N进行硝化反应，进一步削减NH₃-N，使出水NH₃-N浓度低于1.5mg/L。并且在实际设计中，一级曝气生物滤池的高度要高于二级曝气生物滤池2，反冲洗水管另一端与二级曝气生物滤池模块连接，并通过二级曝气生物滤池进水管21进水；在两个滤池之间设置有曝气管3以及对应的曝气鼓风机31，还有反冲洗水管11和对应的反洗鼓风机111。

曝气生物滤池与普通活性污泥法相比，具有有机负荷高、占地面积小(是普通活性污泥法的1/3)、投资少(节约30％)、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点；曝气生物滤池作为集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池(二沉池)，具有容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好：运行能耗低，运行费用少的特点。非常适用于城镇污水在COD＜180mg/L，BOD＜60，NH₃-N： 20-25mg/L，TP：2-5mg/L这一浓度范围的处理。

最后，复合垂直流人工湿地为下行流池和上行流池两级串联，下行流池由上至下分别为第一湿地植物层、第一布水系统、第一填料层、湿地集水管，上行流池由上至下分别为第二湿地植物层、集水系统、第二填料层、第二布水系统；污水进入复合垂直流人工湿地，通过植物的吸收、根系的分解和根际微生物联合作用进一步去除污水中的COD、NH₃-N和TP，保证出水达到地表Ⅳ类水标准。

在一个具体的实施例中，对江南地区的某县城污水通过以上工艺进行处理，对处理前的水样进行分析，其总进水的污染物浓度(mg/L)如下：COD_cr：160；BOD₅：45；NH₃-N： 20；TP：3.5；并且在每个项目后再进行污染物浓度测试，浓度如表1；

表1

经过该工艺处理的水样，COD类污染物可以在一级曝气生物滤池处理后就可以基本达到地表IV类水标准，但是NH₃-N和TP类污染物指标都不能在这个步骤达到标准，同时BOD污染物虽然达到标准但是处于临界范围中；故而为了进一步使污染物指标能够达到要求，必须要设置二级曝气生物滤池和复合垂直流人工湿地，NH₃-N类污染物在二级曝气生物滤池被有效去除，TP类污染物在复合垂直流人工湿地被有效去除；可见在本实用新型的处理系统中，粗格栅及提升泵房→细格栅及气提沉砂池→磁混凝澄清池→精细格栅及二级提升泵站→曝气生物滤池(C滤池)→曝气生物滤池(N滤池)→复合垂直流人工湿地；这个过程中每个工艺步骤都对应了一种污染物的高效去除，同时不会产生相互影响的反作用，能够达到每个环节专职高效的进行污染物去除，使得整个工艺流程对COD＜180mg/L， BOD＜60，NH₃-N：20-25mg/L，TP：2-5mg/L这一浓度范围的城镇污水起到最佳的处理效果，并且节省了污水处理的成本和时间，同时达到高标准出水。

本实用新型的优势在于：

1、本实用新型中的工艺流程对于污染物COD＜180mg/L，BOD＜60，NH₃-N：20-25mg/L， TP：2-5mg/L在这一浓度范围的城镇污水达到高效处理，各单元紧密配合，出水能够达到地表IV类水标准；

2、本组合型污水处理系统更适合处理低浓度城镇污水；

3、本组合型污水处理系统将磁混凝澄清池、两级曝气生物滤池(C滤池-N滤池)和复合垂直流人工湿地组合，各工艺单元专职高效。磁混凝澄清池通过物理化学作用高效去除污水中的COD、BOD₅和TP，曝气生物滤池C滤池通过生物反应去除污水中所有可生物降解的COD、BOD₅和部分NH₃-N，曝气生物滤池N滤池通过生物反应去除所有可生物硝化的NH₃-N，复合垂直流人工湿地通过植物的吸收、根系的分解和根际微生物联合作用进一步去除COD、NH₃-N和TP，保证出水达到地表Ⅳ类水标准；

4、本组合型污水处理系统克服了传统活性污泥法处理低浓度污水碳源不足、占地面积大、运行成本高、臭气难以控制和对于高标准出水NH₃-N、TP去除效果不佳的问题，将生物反应、化学反应和植物净化作用高效组合，达到集约省地、高标准出水、运行稳定和环境友好的目的。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，其特征在于，通过以下依次流体连通的处理模块进行处理，包括粗格栅及提升泵房、细格栅及气提沉砂池、磁混凝澄清池、精细格栅及二级提升泵站、一级曝气生物滤池、二级曝气生物滤池、复合垂直流人工湿地；所述复合垂直流人工湿地为下行流池和上行流池两级串联，所述下行流池由上至下分别为第一湿地植物层、第一布水系统、第一填料层、湿池集水管；所述下行流池由上至下分别为第二湿地植物层、集水系统、第二填料层、第二布水系统。

2.根据权利要求1所述的处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，其特征在于，所述提升泵房包括有钢丝绳牵引的格栅除污机和耦合式离心泵；所述耦合式离心泵用于提升水头。

3.根据权利要求1所述的处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，其特征在于，所述粗格栅的格栅间距为20mm。

4.根据权利要求1所述的处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，其特征在于，所述细格栅包括格栅间距为3mm的内进流网板格栅除污机；所述气提沉砂池的池底包括有用于取出污水中砂粒的沉砂斗。

5.根据权利要求1所述的处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，其特征在于，所述磁混凝澄清池包括有依次设置的快混池、磁混池、絮凝池和沉淀池；所述快混池投加PAC，所述磁混池投加磁粉，所述絮凝池投加PAM，所述沉淀池用于沉淀污泥。

6.根据权利要求5所述的处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，其特征在于，所述PAC的投加量为50-120mg/L；所述PAM的投加量为0.5-1.5mg/L。

7.根据权利要求1所述的处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，其特征在于，所述一级曝气生物滤池填充有第一滤料层，所述第一滤料层用于形成生物膜；且所述污水停留时间为20-30min；所述第一滤料层下设置有滤板，所述滤板设置有长柄滤头；且所述一级曝气生物滤池模块还连接有反冲洗水管。

8.根据权利要求7所述的处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，其特征在于，所述二级曝气生物滤池填充有第二滤料层。

9.根据权利要求1所述的处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，其特征在于，所述磁混凝澄清池与所述一级曝气生物滤池之间还设置有栅格间距为1mm的精细格栅。

10.根据权利要求1所述的处理城镇污水出水主要指标达地表水Ⅳ的组合系统，其特征在于，所述一级曝气生物滤池和所述二级曝气生物滤池的进水方式为上向流，水气同向。

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