CN111302483A - 高效耦合式可循环农村污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效耦合式可循环农村污水处理装置，包括生物转盘池、曝气生物滤池以及清水池。污水首先进入生物转盘池(缺氧生物膜池+生物转盘池)，缺氧膜池出水通过溢流堰进入生物转盘，生物转盘出水口与曝气生物滤池入水口相连，曝气生物滤池出水口与清水池相连。从清水池抽取反冲洗水进入曝气生物滤池，生物滤池设反冲洗水出口。清水池底部设置有回流设备，回流至缺氧池再次循环处理，清水从清水池上部溢流口排出。曝气生物滤池底部设曝气头。本装置设上下两层，可耦合为一个箱体，装置简单，节省空间，可实现一体化，并且投资小，净化效果好，可高效除去污水中有机物和脱氮，适用于农村污水处理。

Description

高效耦合式可循环农村污水处理装置

技术领域

本发明属于污水处理装置开发技术领域，具体涉及一种高效耦合式可循环污水处理装置。

背景技术

农村污水主要是生活污水，生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水，淋浴排水以及其他排水。据调查显示：随着我国经济的发展和城镇一体化的发展，使得农村生活水平不断提高，农村生活污水产量也不断增加，预计到2020年中国农村污水排放量达到270亿吨，而大部分的农村并没有排水管道和污水处理系统，生活污水主要通过直接洒向地面、就近排入河道、或者通过明渠排入河道三种方式处理，造成了土地以及河流水体的污染日益严重，加重了淡水资源危机，破坏了农村生态环境。

随着农村人民生活水平的提高，污水污染负荷也逐渐提高，而农民收入水平相对城镇较低，导致当前农村污水处理难以推进，给社会环境造成极大损害，解决农村污水处理处置问题势在必行。

与城镇污水处理相比，农村污水处理具有以下几个突出的特点：1、农村人口较少，分布广泛且分散，大部分没有污水排放管网；2、农村生活污水所含有机物浓度相对偏高，且变化大；3、污水水量分散，水量不稳定，水量波动性很大，早中晚用水相对集中，其它时段用水较少尤其凌晨用水几乎为零。4、水中基本不含重金属和有毒有害物质，但含有一定量的氮磷。5、缺乏维护管理技术人员并且缺乏管理经验。6、投资费用不足。

针对以上特点，从农村污水处理工程化情况分析，污水处理工艺选择应满足处理规模、污水特征、出水水质以及排放水体等要求。从农村污水处理实际情况分析，现有技术有许多不足之处：1、由于水量波动大，采用生物方法处理时，在傍晚和凌晨导致系统不稳定并有可能由于缺水而导致系统内微生物细胞死亡，影响运行效果。2、由于污水排放较为分散，且污水水量小，因此投资规模不宜过大，费用不宜过高。3、由于某些工艺技术相对复杂，而农村缺乏管理人才和管理经验，无法进行维护和保持设备稳定运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效耦合式可循环污水处理装置。

所述高效耦合式可循环污水处理装置，包括用于处理污水的生物转盘池、曝气生物滤池，以及用于收集清水、生物滤池反冲洗和实现装置内污水循环的清水池；所述生物转盘池设有进水口、处理水出水口、驱动装置和转轴；且所述生物转盘池包括串联设置于所述转轴上的装有填料的缺氧生物膜池和生物转盘，所述缺氧生物膜池设有污水溢流口、处理水内循环进水口，且所述缺氧生物膜池内装有填料并设有填料搅拌桨；所述生物转盘包括盘体；

所述曝气生物滤池包括填料层、曝气装置、与所述生物转盘池出水口相连通的进水口、与清水池相连通的出水口、以及从清水池抽回反冲洗水的入水口和反冲洗水的出水口；

所述清水池包括清水池入水口(即所述生物滤池的出水口)、清水池出水口、抽回所述曝气生物滤池的反冲洗水抽水口、回流至所述缺氧生物膜池的内循环水入口。

所述生物转盘池高于所述曝气生物滤池与所述清水池，所述曝气生物滤池水位高于清水池水位，所述曝气生物滤池处理后的水经溢流堰直接流入清水池，不用外设水泵。所述生物转盘池(缺氧生物膜池+生物转盘)具有接收清水池中循环水的特征，可以保持池内生物膜的活性，并具有抗农村污水水量少且波动大的特点。

优选的，所述生物转盘池(缺氧生物膜池+生物转盘)、曝气生物滤池、清水池可耦合于一个箱体。进一步的，所述箱体内部可设置为两层，所述曝气生物滤池和清水池水平放置于底层，所述生物转盘池(缺氧生物膜池+生物转盘)放置于上层。

优选的，所述缺氧生物膜池中的填料为大孔聚氨酯填料，填料填充率为30％～70％。

优选的，所述缺氧生物膜池的顶部设有维持缺氧环境的顶盖。

优选的，所述生物转盘采用聚丙烯材料盘片，盘片间距设置为2～3cm。生物转盘面积的30％～45％浸没于水中，转盘转速为0.6～4.0r/min。

优选的，所述曝气生物滤池采用底部进水，利用与生物转盘的高度差实现进水。

优选的，所述曝气生物滤池中的填料层设为三层，从上到下依次为大孔聚氨酯填料层、火山岩层、鹅卵石层，其高度比例依次为(1～1.5)：(1.5～2.5)：(1.5～2.5)；所述曝气生物滤池中的曝气装置设于所述曝气生物滤池的底部。

优选的，所述曝气生物滤池的底部是由2～5cm的鹅卵石组成的鹅卵石层(即填料层中的鹅卵石层)，可使曝气均匀。

优选的，所述清水池的底部设置有回流设备，用于将清水池中的水回流至缺氧生物膜池再次循环处理。

所述清水池的出水口设于清水池上部；所述清水池中，抽回所述曝气生物滤池的反冲洗水抽水口、回流至所述缺氧生物膜池的内循环水入口均设于清水池下部。

所述清水池还设置有反冲洗水水口阀门、内循环污水水口阀门及排泥阀门，均设于清水池下方。

优选的，所述缺氧生物膜池出水口、所述生物转盘出水口、所述曝气生物滤池的反冲洗水的出水口、所述曝气生物滤池的出水口以及所述清水池出水口均设溢流堰。

所述生物转盘池的进水管道、所述清水池与所述缺氧生物膜池之间的回流管道、以及所述清水池与所述曝气生物滤池之间的反冲洗管道均设蠕动泵。

本发所提供的高效耦合式可循环污水处理装置设上下两层，可耦合为一个箱体，装置简单，节省空间，可实现一体化，并且投资小，净化效果好，可高效去除水中C、N、SS，适用于农村污水处理。

本发明还提供一种利用所述高效耦合式可循环污水处理装置处理污水的方法。

所述方法包括下述步骤：先利用从污水厂曝气池取来的活性污泥对生物转盘盘片进行闷曝2～3天，之后每天通入污水，通入污水流速从小到大缓慢增加，待所述生物转盘整个盘片上挂满灰褐色生物膜时认为生物膜成熟，之后开始进行污水处理，污水首先进入生物转盘池，经缺氧生物膜池处理后，其出水通过溢流堰进入生物转盘，经过所述生物转盘处理后，其出水依靠重力作用水自流进入曝气生物滤池；经所述曝气生物滤池处理后的出水进入清水池，抽取清水池中的部分水作为反冲洗水进入所述曝气生物滤池，再通过清水池底部的回流设备，将部分水回流至所述缺氧生物膜池再次循环处理，最终出水从清水池上部溢流口排出。

优选的，所述缺氧生物膜池、所述生物转盘、所述曝气生物滤池的水力停留时间分别设置为2～3h、5～8h、6～8h；所述曝气生物滤池的溶解氧控制在2～3mg/L。

优选的，所述曝气生物滤池的反冲洗频次设置为每天1～2次；

优选的，所述清水池回流到所述缺氧膜池的回流比设置为100％～300％。

本发明中所述缺氧生物膜池+生物转盘的设置目的主要是为了对农村生活污水进行强化脱氮。在曝气生物滤池中由于处于好氧环境，污水进行硝化作用，经硝化的水进入清水池，并回流到缺氧生物膜池+生物转盘池，进行反硝化脱氮并同步去除污水中COD。特别地：缺氧生物膜池+生物转盘池为耦合装置的第一个设备，进水中含有大量碳源，可供反硝化细菌进行反硝化，无需外加碳源。

附图说明

图1为本发明的一种高效耦合式可循环农村污水处理装置的工作原理示意图；

图2为本发明的一种高效耦合式可循环农村污水处理装置的示意图；

图3为本发明的一种高效耦合式可循环农村污水处理装置的生物转盘池示意图；

图4为本发明的一种高效耦合式可循环农村污水处理装置的曝气生物滤池示意图；

图5为本发明的一种高效耦合式可循环农村污水处理装置的清水池示意图。

图6为实施例中进出水COD随时间变化曲线。

图7为实施例中进出水氨氮随时间变化曲线。

图8为实施例中进出水TN随时间变化曲线。

附图标记说明：

1：生物转盘池2：曝气生物滤池3：清水池4：生物转盘池进水口5：生物转盘池处理水出水口、6：生物转盘池驱动装置、7：生物转盘池中盘体8：生物转盘池中转轴；9：缺氧生物膜池10：生物转盘，11：缺氧生物膜池的污水溢流口12：缺氧生物膜池的处理水内循环进水口13：曝气生物滤池的填料层14：曝气装置15：曝气生物滤池的进水口16：曝气生物滤池出水口17：从清水池抽回反冲洗水的入口18：反冲洗水的出口19：清水池出水口20：抽回曝气生物滤池的反冲洗水抽水口21：回流至缺氧生物膜池的内循环水入口22-25：均为溢流堰26-28：均为蠕动泵29：填料搅拌桨(刮板)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容作进一步详细说明。但本发明并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、

如图1工作原理示意图所示，本实验装置采用挂有生物膜的缺氧生物膜池+生物转盘和曝气生物滤池，其原理是利用生长附着在缺氧生物膜、生物转盘盘片和曝气滤池滤料(填料层)上的生物膜吸附降解有机物并高效脱氮，以达到净化农村污水的目的。

本实验装置主要针对农村污水处理。针对农村污水水量排放波动大，本实验缺氧生物膜池、生物转盘池与曝气生物滤池均设置溢流堰，由于装置设有内回流，可保持装置内一定的水量，使微生物具有一定的活性，并实现污水的深度脱氮处理。本装置内部各部件可耦合为一个箱体，节省空间，可高效处理农村生活污水。工艺流程简单，装置可实现自动化，无需占用大量人力物力。

如图2所示为本污水处理装置的主要组成部分，包括生物转盘池1(缺氧生物膜池9+生物转盘10)，曝气生物滤池2以及清水池3。

优选的，所述生物转盘池1(缺氧生物膜池+生物转盘)、曝气生物滤池2、清水池3可耦合于一个箱体。所述生物转盘池高于所述曝气生物滤池与所述清水池，所述曝气生物滤池水位高于清水池水位，所述曝气生物滤池处理后的水经溢流堰直接流入清水池，不用外设水泵。

污水首先进入缺氧生物膜池9，缺氧生物膜池中设有与轴8焊接的刮板29，用于增强厌氧生物膜池中污水以及悬浮填料的扰动，出水经溢流堰11进入生物转盘10，生物转盘出水口5与曝气生物滤池入水口15相连，曝气生物滤池出水口16与清水池3相连。从清水池3抽取反冲洗水进入曝气生物滤池2，曝气生物滤池2设反冲洗水出口18。清水池与缺氧膜池入口相连使处理后污水再次循环处理，强化脱氮。缺氧生物膜池出口、生物转盘出口、曝气生物滤池出口、曝气生物滤池反冲洗水出口以及清水池出口均设溢流堰，分别为11、24、25、22和23。

生物转盘池1设有进水口4、处理水出水口5、驱动装置6、盘体7和转轴8；如图3所示，包括串联设置于所述转轴上的一个缺氧生物膜池9和一个生物转盘10；

所述缺氧生物膜池9设有污水溢流口11、处理水内循环进水口12、刮板29，且所述缺氧生物膜池内装有填料，优选的所述填料为大孔聚氨酯填料，填料填充率为30％～70％。

优选的，为了维持所述缺氧生物膜池的缺氧环境在其顶部设有顶盖。

优选的，所述生物转盘采用聚丙烯材料盘片，盘片间距设置为2～3cm。生物转盘面积的30％～45％浸没于水中，转盘转速为0.6～4.0r/min。

缺氧生物膜池中污水与内循环水同时进入，刚进入污水处理装置的污水中含有较多碳源，可供反硝化细菌利用，实现反硝化脱氮并同步降解污水中的有机物。生物转盘设置于曝气生物滤池上方，依靠重力作用水自流进入曝气生物滤池。

曝气生物滤池2如图4所示，左侧设置两个进水口，分别为生物转盘出水的进水口15和反冲洗水的进水口17。右侧溢流堰25用于曝气生物滤池出水16，左侧溢流堰22用于反冲洗出水18，曝气生物滤池2底部设曝气头14，从而保持其好氧状态。曝气生物滤池填料层13分三层，从上到下分别是大孔聚氨酯填料、火山岩、鹅卵石，其填充高度比例为1：2：2。滤池出水口出水可直接流入清水池，反冲洗水进水口与清水池相连。由于曝气生物滤池始终处于好氧状态，可实现氨氮的硝化。

清水池3如图5所示，清水池右侧设置溢流堰23用于最终出水，底部设两个出水口，其出水分别用于整套装置的反冲洗水和内循环水。

总的来说，本处理装置在生物转盘、曝气生物滤池中可实现氨氮的氧化和有机物的降解，在缺氧生物膜+生物转盘池中可实现充分的反硝化脱氮效果并同步去除有机物，此外曝气生物滤池还可以高效去除污水中的悬浮物。因此，本装置不仅可高效去除水中C和N，而且该装置可实现一体化，节省空间，投资小，适用于农村污水处理。

采用本发明的高效耦合式可循环污水处理装置对农村生活污水进行处理：

在小试实验中，运用模拟的农村生活污水行实验，实验前先利用从污水厂曝气池取来的活性污泥对生物转盘盘片进行闷曝1～3天，之后通入污水流速从30L/d逐步调整至100L/d，待转盘上生物膜成熟后开始进行试验，检测水质。

在试验过程中，所述高效耦合式可循环污水处理装置中缺氧生物膜池、生物转盘、所述曝气生物滤池的水力停留时间分别设置为2～3h、5～8h、6～8h；所述曝气生物滤池的溶解氧控制在2～3mg/L。

所述曝气生物滤池的反冲洗频次设置为每天1～2次；

所述清水池回流到所述缺氧膜池的回流比设置为100％～300％。

装置实际运行10d后，测得进水COD为100～250mg/L，出水COD为40～50mg/L，COD去除率可达70％～80％；进水氨氮为30～45mg/L，出水氨氮小于1mg/L，氨氮去除率可达95％～100％；进水TN为40-50mg/L，出水TN为12～15mg/L，TN去除率可达70％～80％，对于COD、氨氮和TN均可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的一级A标准。

上述详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用于限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种高效耦合式可循环污水处理装置，包括生物转盘池(1)、曝气生物滤池(2)以及清水池(3)；所述生物转盘池(1)设有进水口(4)、处理水出水口(5)、驱动装置(6)和转轴(8)，且所述生物转盘池(1)包括串联设置于所述转轴上的缺氧生物膜池(9)和生物转盘(10)；所述缺氧生物膜池(9)设有污水溢流口(11)、处理水内循环进水口(12)，且所述缺氧生物膜池内装有填料并设有填料搅拌桨(29)；所述生物转盘(10)包括盘体(7)；

所述曝气生物滤池(2)包括填料层(13)、曝气装置(14)、与所述生物转盘池出水口相连通的进水口(15)、与清水池相连通的出水口(16)、以及从清水池抽回反冲洗水的入水口(17)和反冲洗水的出水口(18)；

所述清水池(3)包括清水池入水口(16)、清水池出水口(19)、抽回所述曝气生物滤池的反冲洗水抽水口(20)、回流至所述缺氧生物膜池的内循环水入口(21)；

其中，所述生物转盘池(1)高于所述曝气生物滤池(2)与所述清水池(3)，所述曝气生物滤池(2)水位高于清水池(3)水位。

2.根据权利要求1所述的高效耦合式可循环污水处理装置，其特征在于：所述生物转盘池(1)、曝气生物滤池(2)以及清水池(3)耦合于一个箱体；

优选的，所述箱体内部设置为两层，所述曝气生物滤池(2)和清水池(3)水平放置于底层，所述生物转盘池(1)放置于上层。

3.根据权利要求1或2所述的高效耦合式可循环污水处理装置，其特征在于：所述缺氧生物膜池(9)中的填料为大孔聚氨酯填料，填料填充率为30％～70％；

所述缺氧生物膜池(9)的顶部设有维持缺氧环境的顶盖。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的高效耦合式可循环污水处理装置，其特征在于：所述生物转盘(10)采用聚丙烯材料盘片，盘片间距设置为2～3cm；所述生物转盘面积的30％～45％浸没于水中，转盘转速为0.6～4.0r/min。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的高效耦合式可循环污水处理装置，其特征在于：所述曝气生物滤池(2)中的填料层(13)设为三层，从上到下依次为大孔聚氨酯填料层、火山岩层、鹅卵石层，其高度比例依次为(1～1.5)：(1.5～2.5)：(1.5～2.5)；

所述曝气生物滤池(2)中的曝气装置(14)设于所述曝气生物滤池的底部；

所述曝气生物滤池(2)采用底部进水；

所述曝气生物滤池(2)的底部是由2～5cm的鹅卵石组成的鹅卵石层。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的高效耦合式可循环污水处理装置，其特征在于：所述清水池(3)的底部设置有回流设备；

所述清水池(3)还设置有反冲洗水水口阀门、内循环污水水口阀门及排泥阀门，均设于所述清水池(3)下方。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的高效耦合式可循环污水处理装置，其特征在于：所述生物转盘出水口(5)、所述曝气生物滤池的反冲洗水的出水口(18)、所述曝气生物滤池的出水口(16)以及所述清水池出水口(19)均设溢流堰；

所述生物转盘池的进水管道、所述清水池与所述缺氧生物膜池之间的回流管道、以及所述清水池与所述曝气生物滤池之间的反冲洗管道均设蠕动泵。

8.利用权利要求1-7中任一项所述高效耦合式可循环污水处理装置处理污水的方法，包括下述步骤：先利用活性污泥对生物转盘盘片(10)进行闷曝2～3天，之后每天通入污水，待所述生物转盘上的生物膜成熟，之后开始进行污水处理；污水首先进入生物转盘池(1)，经缺氧生物膜池(9)处理后，其出水进入生物转盘(10)，经过所述生物转盘(10)处理后，其出水依靠重力作用水自流进入曝气生物滤池(2)；经所述曝气生物滤池(2)处理后的出水进入清水池(3)，抽取清水池中的部分水作为反冲洗水进入所述曝气生物滤池(2)，再通过清水池底部的回流设备，将部分水回流至所述缺氧生物膜池(9)再次循环处理，最终出水从清水池上部出水口排出。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述活性污泥取自污水厂曝气池；

所述缺氧生物膜池、所述生物转盘、所述曝气生物滤池的水力停留时间分别设置为2～3h、5～8h、6～8h；

所述曝气生物滤池的溶解氧控制在2～3mg/L；

所述曝气生物滤池的反冲洗频次设置为每天1～2次；

所述清水池回流到所述缺氧膜池的回流比设置为100％～300％。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述污水为农村污水。

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