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CN107459216A - 一种集约式村镇污水生态处理系统 - Google Patents

一种集约式村镇污水生态处理系统 Download PDF

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CN107459216A CN201710838989.7A CN201710838989A CN107459216A CN 107459216 A CN107459216 A CN 107459216A CN 201710838989 A CN201710838989 A CN 201710838989A CN 107459216 A CN107459216 A CN 107459216A
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肖林
王昕�
崔红军
洪军
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Gezhouba China Technology Co Ltd
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Gezhouba China Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种集约式村镇污水生态处理系统，包括超深厌氧塘、强化生物转笼系统和改进矿物渗滤系统，强化生物转笼系统包括强化池、转笼、曝气管和鼓风机，转笼安装于强化池上部，转笼内填充有强化基质，曝气管平铺于强化池，曝气管与鼓风机出口连通，改进矿物渗滤系统包括渗滤池、穿孔布水管和第二出水管，渗滤池被第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板分为第一渗滤槽、第二渗滤槽和第三渗滤槽，第一渗滤槽和第三渗滤槽均与第二渗滤槽连通，穿孔布水管安装于第一渗滤槽顶部，第二出水管设置于第三渗滤槽底部，第一渗滤槽、第二渗滤槽和第三渗滤池内均填充有渗滤基质；超深厌氧塘、强化池和渗滤池依次连通。该系统占地面积小，操作简单，去污效率及效果好。

Description

一种集约式村镇污水生态处理系统
技术领域
本发明环境工程污水处理技术领域，具体涉及一种集约式村镇污水生态处理系统。
背景技术
村镇污水分布不集中，受天气影响较大，会和降雨产生的地表径流通过明渠等排水设施直接进入地表水体和地下水体，与市中心相近的城镇污水容易受到城市工业影响，且污水处理设施投资及运行成本较高，从而造成村镇污水处理设施欠缺。因此，因地制宜选择合适且经济的污水处理技术，显得十分重要。
稳定塘由于运行管理方便、成本低等优点而被广泛地用于污水处理，但传统稳定塘在处理污水时存在占地面积大、有机物浓度高时去除效果差、淤积严重等一系列问题。超深厌氧塘这一稳定塘新工艺，通过加大塘深，不仅可节约用地(相关研究表明，采用超深厌氧塘系统比一般的系统节约占地52％)，也可减少温度变化对处理效率的影响，但单一的技术对污染物去除效果较为局限。
生物转笼技术是在生物转盘基础上研制的一种新型生物膜法处理技术，具有微生物浓度高、生物相分级、耐冲击负荷能力强、污泥量少、动力消耗低、维护管理方便等优点，但存在对TN、TP去除效果不佳等问题。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种集约式村镇污水生态处理系统，该系统结构简单，占地面积小，操作简单，构建成本和运行费用低，能有效地去除村镇污水中的氮磷等有机污染物和其他污染物，去污效果好。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种集约式村镇污水生态处理系统，包括超深厌氧塘、强化生物转笼系统和改进矿物渗滤系统，超深厌氧塘上设有第一进水管和第一出水管；
强化生物转笼系统包括强化池、转笼装置和曝气装置，转笼装置包括转笼、转轴和电机，转笼通过转轴安装于强化池上部，转笼内填充有强化基质，转轴通过电机驱动，曝气装置包括曝气管和鼓风机，鼓风机设置于强化池外，曝气管平铺于强化池底部，曝气管与鼓风机出口连通；
改进矿物渗滤系统包括矿物渗滤池、穿孔布水管和第二出水管，矿物渗滤池内设有第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板，第一隔板水平设置，第一隔板的部分边沿与矿物渗滤池的侧壁隔开，第二隔板水平设置，第二隔板位于第一隔板正下方，第二隔板的部分边沿与矿物渗滤池的侧壁隔开，第一隔板与矿物渗滤池的隔开处和第二隔板与矿物渗滤池的隔开处在竖直方向的投影正相对，第三隔板竖直设置，第三隔板的底部与第二隔板的隔开边沿密封连接，第三隔板的顶部与第一隔板隔开，第三隔板的其余边沿与矿物渗滤池密封，第四隔板竖直设置，第四隔板的顶部与第一隔板的隔开边沿密封连接，第四隔板的底部与第二隔板隔开，第四隔板的其余边沿与矿物渗滤池密封，矿物渗滤池被第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板分为第一渗滤槽、第二渗滤槽和第三渗滤槽，第一渗滤槽和第三渗滤槽均与第二渗滤槽连通，穿孔布水管水平地安装于第一渗滤槽的顶部上，第二出水管设置于第三渗滤槽上，第一渗滤槽内填充有第一渗滤基质，第二渗滤槽内填充有第二渗滤基质，第三渗滤槽内填充有第三渗滤基质；
第一出水管通过第一管道、第一恒流泵与强化池入口连通，强化池出口通过第二管道、第二恒流泵与穿孔布水管连通。
第四隔板的上部设有布水网格，布水网格的底部与第三隔板顶部齐平。
强化生物转笼系统还包括排泥装置，排泥装置包括排泥管和第三定时恒流泵，排泥管的入口与强化池底板中央连通，排泥管的出口位于超深厌氧塘底部，排泥管的出口处设有缓冲部，第三定时恒流泵安装于排泥管上。
第一渗滤基质从上至下分别为细砾石层和矿物填料层，第二渗滤基质为矿物填料层，第三渗滤基质从上至下分别为矿物填料层和粗砾石层。
强化基质为碳素纤维球，转笼龙网上设有人工水草。
曝气管表面上设有中空纤维膜。
穿孔布水管上设有喷淋头。
第二出水管设有电磁阀门
第一出水管的入口处设有竖直放置的扁平过滤器。
第一管道上设有第一工业流量计，第一工业流量计位于第一恒流泵和强化池入口之间，第二管道上设有第二工业流量计，第二工业流量计位于第二恒流泵和穿孔布水管之间，排泥管设有第三工业流量计，第三工业流量计位于第三恒流泵与排泥管出口之间，第二出水管上设有定时电磁阀，第一恒流泵、第二恒流泵和第三恒流泵均为定时恒流泵。
强化池下部呈倒锥形，第一管道的出口位于强化池侧壁的顶部，第二管道的入口位于强化池侧壁的中部。
与现有技术相比，本发明的优点与有益效果在于：
1、超深厌氧塘可以去除部分有机物及颗粒态污染物，进一步增加污染物的可生化性和抗冲击负荷能力，同时强化池底部的污泥输送至超深厌氧塘进行消化，具有低能耗，无二次污染等优点。
2、强化生物转笼系统中的转笼在转动的过程中进行复氧缺氧的环境交替，进行硝化反硝化脱氮，同时生物转笼其表面设有人工水草，内部填充有碳素纤维球，不仅强化了土著微生物富集能力，也提供了碳源，增强了微生物的净化能力。
3、改进矿物渗滤系统中，第一隔板、第二隔板、第三隔板、第四隔板综合设置形成的特殊结构，保证了第二渗滤槽内部始终有一定水量，形成良好的缺氧环境，隔板设置所形成的三个渗滤槽根据不同充氧状况，可依次视为好氧区、缺氧区和兼氧区，好氧区主要进行污染物好氧分解及硝化反应，缺氧区强化了反硝化反应，兼氧区，硝化反硝化同时进行，整体上特殊的挡板设置强化了污染物去除及脱氮能力，同时矿物填料的矿物质通过离子交换、化学沉淀和物理吸附等作用强化了除磷能力，且矿物填料的比表面积较大，强化了微生物的附着能力，进一步增强了污染物的去除及脱氮能力。
4、强化生物转笼和改进矿物滤池两者交替间歇操作，从而保证了整个系统的连续运行。
附图明书
图1为本发明的集约式村镇污水生态处理系统的结构示意图。
图2为第四隔板的结构示意图。
其中，1-第一进水管；2-超深厌氧塘；3-第一出水管；4-缓冲部；5-第一恒流泵；6-第一工业流量计；7-强化池；8-第三工业流量计；9-第三恒流泵；10-转笼；11-中空纤维膜；12-曝气管；13-人工水草；14-碳素纤维球；15-鼓风机；16-第二恒流泵；17-第二工业流量计；18-矿物渗滤池；19-穿孔布水管；20-喷淋头；21-细砾石层；22-第一隔板；23-矿物填料层；24-第二隔板；25-粗砾石层；26-第二出水管；27-第三隔板；28-定时电磁阀；29-第一管道；30-排泥管；31-扁平过滤器；32-第二管道；33-第一渗滤槽；34-第二渗滤槽；35-第三渗滤槽；36-转轴；37-第四隔板、38-布水网格。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的集约式村镇污水生态处理系统进行详细说明。
本发明提供的集约式村镇污水生态处理系统的结构如图1所示，该系统包括超深厌氧塘2、强化生物转笼系统和改进矿物渗滤系统。
超深厌氧塘2的深度为8-10m。超深厌氧塘2上设有第一进水管1和第一出水管3，第一进水管1设置于超深厌氧塘2顶部，第一出水管3设置于超深厌氧塘2下部，尽量高于底部污泥的高度。第一出水管3的入口处设有竖直放置的扁平过滤器31，扁平过滤器起到过滤作用，防止第一出水管堵塞。
强化生物转笼系统包括强化池7、转笼装置、曝气装置和排泥装置。强化池下部呈倒锥形，强化池下部呈凹型，有利于沉积淤泥。第一管道的出口位于强化池侧壁的顶部，第二管道的入口位于强化池侧壁的中部。
转笼装置包括转笼10、转轴和电机，转笼10通过转轴安装于强化池7上部，转笼10通过电机驱动。转笼的长度为3-5m，直径为1m，根据强化池的大小可多个串联或并联拼接。转笼7内均匀填充有碳素纤维球14，碳素纤维球的直径为5-8cm。转笼龙网上设有人工水草13，人工水草主要是廉价易得的且比表面积较大的材料构成，例如，条形无纺布，人工水草用于附着微生物，强化水体的净化能力。
曝气装置包括曝气管12和鼓风机15，鼓风机15设置于强化池7外，曝气管12平铺于强化池7底部，曝气管12与鼓风机15出口连通。曝气管12表面上设有中空纤维膜11，鼓风机通过曝气管将加压空气或纯氧连续通人中空纤维膜的管腔中进行曝气。中空纤维膜是由硅橡胶膜制成的微孔膜，水在管外流动，保持氧气压力低于泡点，在膜两侧氧分压差的推动下，管腔内的氧透过膜壁或膜壁上的微孔直接扩散进入管外的水体中。
排泥装置包括排泥管30、第三恒流泵9和第三工业流量计8，排泥管30的入口与强化池7底板中央连通，排泥管30的出口位于超深厌氧塘2底部，排泥管30的出口处设有缓冲部4，缓冲部由透水土工布制成，能够起到缓冲作用，使污泥进入超深厌氧塘的时，不扰动水体而使水体变浑浊。第三工业流量计8和第三恒流泵9安装于排泥管30上，第三工业流量计8位于第三恒流泵9与排泥管30出口之间。第三恒流泵为带有时间继电器的定时恒流泵，可以对恒流泵进行定时，从而使恒流泵间歇运行，第三工业流量计通过设定流量大小，来控制进入超深厌氧塘的污泥负荷。
改进矿物渗滤系统包括矿物渗滤池18、穿孔布水管19和第二出水管26。矿物渗滤池18为方形池，矿物渗滤池18内设有第一隔板22、第二隔板24、第三隔板27和第四隔板37，第一隔板22、第二隔板24、第三隔板27和第四隔板37均呈方形。第一隔板22水平设置，第一隔板22的右边沿与矿物渗滤池18的右侧壁隔开，第一隔板22的其余边沿均与矿物渗滤池侧壁密封，第一隔板22的右边沿到矿物渗滤池18的右侧壁的距离为5-10cm。第二隔板24水平设置，第二隔板24位于第一隔板22正下方，第二隔板24的左边沿与矿物渗滤池18的左侧壁隔开，第二隔板24的其余边沿均与矿物渗滤池侧壁密封，第二隔板24的左边沿到矿物渗滤池18的左侧壁的距离为5-10cm。第三隔板27竖直设置，第三隔板27的底部与第二隔板24的左边沿密封连接，第三隔板27的顶部与第一隔板22隔开，第三隔板27的其余边沿均与矿物渗滤池18密封，第三隔板27的顶部到第一隔板22的距离为5-10cm。第四隔板37竖直设置，第四隔板37的顶部与第一隔板22的右边沿密封连接，第四隔板37的底部与第二隔板24隔开，第四隔板37的其余边沿与矿物渗滤池18密封，第四隔板37的底部到第二隔板24的距离为5-10cm。第四隔板的上部设有布水网格38，布水网格38的底部与第三隔板27顶部齐平。布水网格38由若干布水孔构成，布水孔的直径为2-3cm。
矿物渗滤池18被第一隔板22、第二隔板24和第三隔板27分为第一渗滤槽33、第二渗滤槽34和第三渗滤槽35，第一渗滤槽33和第三渗滤槽35均与第二渗滤槽34连通。第一隔板22、第二隔板24、第三隔板27、第四隔板37综合设置形成的特殊结构，保证了第二渗滤槽34内部始终有一定水量，形成良好的缺氧环境，隔板设置所形成的三个渗滤槽根据不同充氧状况，可依次视为好氧区、缺氧区和兼氧区，同时矿物填料的矿物质通过离子交换、化学沉淀和物理吸附等作用强化了除磷能力，且矿物填料的比表面积较大，强化了微生物的附着能力，增强了污染物的去除及脱氮能力。第一渗滤槽33内从上至下填充有细砾石层21和矿物填料层23，细砾石粒径为8-16mm，填充厚度为30cm，矿物填料的粒径为4-16mm，填充厚度为50cm。第二渗滤槽34内填充有矿物填料层23，矿物填料的粒径为4-16mm，填充厚度为50cm，矿物填料可以根据当地状况和污染物类型因地制宜进行选择。第三渗滤槽35内从上至下依次填充有矿物填料层23和粗砾石层25，矿物填料层的粒径为4-16mm，填充厚度为50cm，粗砾石层的粒径为18-32mm，填充厚度为10-30cm。穿孔布水管19水平地安装于第一渗滤槽33的顶部，穿孔布水管19上设有喷淋头20，喷淋头可以将污水均匀的喷洒至第一渗滤槽内部，使污染物与细砾石更加充分接触，提高污染物的去效率。第二出水管设置于第三渗滤槽底部，第二出水管上设有定时电磁阀，定时电磁阀控制矿物渗滤池排水的速度和时间。
第一出水管3通过第一管道29、第一恒流泵5和第一工业流量计6与强化池7入口连通，第一工业流量计6位于第一恒流泵5和强化池7入口之间。第一工业流量计通过设定流量大小，来控制进入强化生物转笼系统的水力负荷，同时用于测量流量的相关参数，确定本系统是否在正常的范围运行，有不足或者超过相关参数，将对流量进行调节，从而保证系统的正常工作。强化池7出口通过第二管道32、第二工业流量计17和第二恒流泵16与穿孔布水管19连通，第二工业流量计17位于第二恒流泵16和穿孔布水管19之间。第二工业流量计通过设定流量大小，来控制进入改进矿物滤池的水力负荷。第一恒流泵和第二恒流泵均为定时恒流泵，可以对第一恒流泵和第二恒流泵进行定时，从而使第一恒流泵和第二恒流泵间歇运行。
基于上述集约式村镇污水生态处理系统进行处理污水的方法如下：
1、原污水由第一进水管进入超深厌氧池，在超深厌氧池中经过重力沉淀作用去除大颗粒态污染物，并通过水解酸化作用将大分子有机污染物转化成更易分解的小分子有机污染物，原污水去除大颗粒态污染物和大分子有机污染物后，得到一级污水；
2、将一级污水经第一恒流泵提升至强化池内，此时在强化池内的一级污水中的有机污染物被附着在碳素纤维球及人工水草上的生物膜吸附及氧化分解，氨氮(NH3-N)被氧化成硝态氮或亚硝态氮(NO3-N、NO2-N)，在转笼转动的过程中进行复氧缺氧的环境交替，进行硝化反硝化脱氮，同时，鼓风机向中空纤维膜鼓气，水在曝气管外流动，在膜两侧氧分压差的推动下，曝气内的氧透过膜壁或膜壁上的微孔直接扩散进入曝气外的水体中，强化有机污染物及进行硝化反应，得到第二级污水；同时强化池内的形成的污泥由第三恒流泵和排泥管将污泥回排输送至超深厌氧塘内部进行厌氧消化；
3、二级污水被第二恒流泵通过穿孔布水管泵入矿物渗滤池中，二级污水中的污染物，在矿物渗滤池内部通过各填充物料的吸附，微生物的消化反硝化等作用得以去除，同时特殊的隔板设置强化了第二渗滤槽的反硝化和抗冲击负荷等能力，经渗矿物滤池处理后，得到三级污水；
4、将三级污水经时间电磁阀排干，强化生物转笼系统的间歇操作时间和改进矿物渗滤系统的间歇操作时间相同，且两个系统交错运行。
南方某地区的小村镇，采用上述的集约式村镇污水生态处理系统，矿物填料采用铁矿石废渣，该村镇污水水质情况如下：COD浓度为273mg/L(260-286mg/L)、NH3-N浓度22.3mg/L(18.6-25.9mg/L)、TN(浓度为23.5mg/L(19.8-27.1mg/L)、TP浓度为4.9mg/L(4.3-5.6mg/L)、pH为6.6-7.4，水温25℃。间歇运行周期为12h，对系统出水口处的出水进行取样检测，出水的水质情况如下：COD的浓度为34.3mg/L(去除率为87.4％)，NH3-N浓度为3.86mg/L(去除率为82.7.％)，TN浓度为5.7mg/L(去除率为75.7％)，TP浓度为0.7mg/L(去除率为85.7％)。出水水质指标，超过《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准。

Claims (10)

1.一种集约式村镇污水生态处理系统，其特征在于：包括超深厌氧塘、强化生物转笼系统和改进矿物渗滤系统，超深厌氧塘上设有第一进水管和第一出水管；
强化生物转笼系统包括强化池、转笼装置和曝气装置，转笼装置包括转笼、转轴和电机，转笼通过转轴安装于强化池上部，转笼内填充有强化基质，转轴通过电机驱动，曝气装置包括曝气管和鼓风机，鼓风机设置于强化池外，曝气管平铺于强化池底部，曝气管与鼓风机出口连通；
改进矿物渗滤系统包括矿物渗滤池、穿孔布水管和第二出水管，矿物渗滤池内设有第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板，第一隔板水平设置，第一隔板的部分边沿与矿物渗滤池的侧壁隔开，第二隔板水平设置，第二隔板位于第一隔板正下方，第二隔板的部分边沿与矿物渗滤池的侧壁隔开，第一隔板与矿物渗滤池的隔开处和第二隔板与矿物渗滤池的隔开处在竖直方向的投影正相对，第三隔板竖直设置，第三隔板的底部与第二隔板的隔开边沿密封连接，第三隔板的顶部与第一隔板隔开，第三隔板的其余边沿与矿物渗滤池密封，第四隔板竖直设置，第四隔板的顶部与第一隔板的隔开边沿密封连接，第四隔板的底部与第二隔板隔开，第四隔板的其余边沿与矿物渗滤池密封，矿物渗滤池被第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板分为第一渗滤槽、第二渗滤槽和第三渗滤槽，第一渗滤槽和第三渗滤槽均与第二渗滤槽连通，穿孔布水管水平地安装于第一渗滤槽的顶部上，第二出水管设置于第三渗滤槽上，第一渗滤槽内填充有第一渗滤基质，第二渗滤槽内填充有第二渗滤基质，第三渗滤槽内填充有第三渗滤基质；
第一出水管通过第一管道、第一恒流泵与强化池入口连通，强化池出口通过第二管道、第二恒流泵与穿孔布水管连通。
2.根据权利要求1所述的集约式村镇污水生态处理系统，其特征在于：第四隔板的上部设有布水网格，布水网格的底部与第三隔板顶部齐平。
3.根据权利要求1所述的集约式村镇污水生态处理系统，其特征在于：强化生物转笼系统还包括排泥装置，排泥装置包括排泥管和第三恒流泵，排泥管的入口与强化池底板中央连通，排泥管的出口位于超深厌氧塘底部，排泥管的出口处设有缓冲部，第三恒流泵安装于排泥管上。
4.根据权利要求1所述的集约式村镇污水生态处理系统，其特征在于：第一渗滤基质从上至下分别为细砾石层和矿物填料层，第二渗滤基质为矿物填料层，第三渗滤基质从上至下分别为矿物填料层和粗砾石层。
5.根据权利要求1所述的集约式村镇污水生态处理系统，其特征在于：强化基质为碳素纤维球，转笼龙网上设有人工水草。
6.根据权利要求1所述的集约式村镇污水生态处理系统，其特征在于：曝气管表面上设有中空纤维膜。
7.根据权利要求1所述的集约式村镇污水生态处理系统，其特征在于：穿孔布水管上设有喷淋头。
8.根据权利要求1所述的集约式村镇污水生态处理系统，其特征在于：第一出水管的入口处设有竖直放置的扁平过滤器。
9.根据权利要求1所述的集约式村镇污水生态处理系统，其特征在于：第一管道上设有第一工业流量计，第一工业流量计位于第一恒流泵和强化池入口之间，第二管道上设有第二工业流量计，第二工业流量计位于第二恒流泵和穿孔布水管之间，排泥管设有第三工业流量计，第三工业流量计位于第三恒流泵与排泥管出口之间，第二出水管上设有定时电磁阀，第一恒流泵、第二恒流泵和第三恒流泵均为定时恒流泵。
10.根据权利要求1所述的集约式村镇污水生态处理系统，其特征在于：强化池下部呈倒锥形，第一管道的出口位于强化池侧壁的顶部，第二管道的入口位于强化池侧壁的中部。
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