CN114634250A - 一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置及运行方法 - Google Patents
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Abstract
一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置及运行方法，包括抽水泵、进水池与植物浮板氧化沟，其特征在于，所述抽水泵与所述进水池连接；所述进水池与所述植物浮板氧化沟连接；所述植物浮板氧化沟安装有进水管、射流曝气机及植物浮板；所述进水管分别连接所述进水池与所述植物浮板氧化沟；所述植物浮板氧化沟设有多条沟道；所述射流曝气机与所述植物浮板分别安装于所述植物浮板氧化沟的其中一条沟道；所述植物浮板上设有浮游植物；所述浮游植物用于去除所述植物浮板氧化沟内的有机污染物；所述植物浮板氧化沟内设有厌氧区及好氧区；所述厌氧区与所述好氧区分别设于所述植物浮板氧化沟的其中一条沟道；本发明无需外加碳源，有效降低了费用及成本。
Description
技术领域
本发明涉及污水生物处理领域，具体是一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置及运行方法。
背景技术
目前，随着社会的发展和人们生活水平的提高，农村污水排放量与日俱增，对环境的危害越来越严重。农村污水与工业废水不同，包含大量厨房用水、洗涤用水及卫生间用水等排放水，且由于治理不到位往往比城市污水污染更加严重，污水中大量的有机物及氮磷如未经妥善处理直接排放，会导致水体发臭并引起富营养化等现象。
磺胺甲嘧啶和三氯生作为一种典型的广谱抗菌消毒剂，广泛应用于动物饲养和水产养殖等农业活动中，它们大多以原形或代谢物随粪尿排出进入环境。该类有机污染物在环境中降解缓慢，残留时间长，对土壤、水体等产生不良影响。经过长期积累和生物链传递，在动植物和人体内达到较高浓度，使其产生耐药性。不仅对人体健康造成威胁，还会对饮用水安全带来较大风险。
生物处理作为一种常用的处理含抗生素农村污水的方法，具有操作简便、节省成本等优点。采用氧化沟处理农村污水时，通过厌氧、好氧环境的交替变换可实现氮磷等污染物的有效去除，同时，磺胺甲嘧啶和三氯生等抗生素类污染物可通过生物降解及污泥吸附等过程同步去除。但是用生物法处理含抗生素类农村污水时，存在较大的局限性。仍有部分难降解有机物无法被完全去除且会沉积在活性污泥中，对环境造成持久性风险。由此，针对传统氧化沟工艺进行改进实现微量有机物的高效处理，对降低水体中污染物及改善农村黑臭水体现状具有重要意义。
基于此，本发明提供了一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置及运行方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置及运行方法，可以有效解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置及运行方法，包括抽水泵、进水池与植物浮板氧化沟，其特征在于，所述抽水泵与所述进水池连接；所述进水池与所述植物浮板氧化沟连接；所述植物浮板氧化沟安装有进水管、射流曝气机及植物浮板；所述进水管分别连接所述进水池与所述植物浮板氧化沟；所述植物浮板氧化沟设有多条沟道；所述射流曝气机与所述植物浮板分别安装于所述植物浮板氧化沟的其中一条沟道；所述植物浮板上设有浮游植物；所述浮游植物用于去除所述植物浮板氧化沟内的有机污染物；所述植物浮板氧化沟内设有厌氧区及好氧区；所述厌氧区与所述好氧区分别设于所述植物浮板氧化沟的其中一条沟道。
优选地，所述植物浮板氧化沟中间设有挡板，所述挡板将所述植物浮板氧化沟分为两侧；所述植物浮板氧化沟两侧均设有第一沟道、第二沟道及第三沟道；所述第一沟道、所述第二沟道及所述第三沟道之间设有挡板进行隔开。
优选地，所述植物浮板氧化沟的最外层为第一沟道，中间层为第二沟道，最内层为第三沟道；所述植物浮板氧化沟两侧的第一沟道、第二沟道及第三沟道相同设置。
优选地，所述第一沟道、所述第二沟道及所述第三沟道之间相连通。
优选地，所述射流曝气机设于所述植物浮板氧化沟的第一沟道内；所述第一沟道通过所述射流曝气机形成厌氧区及好氧区。
优选地，所述植物浮板设于所述植物浮板氧化沟的第二沟道及第三沟道内；所述第二沟道及第三沟道的植物浮板均种植有所述浮游植物。
优选地，所述浮游植物为皇竹草植株。
优选地，所述进水管的形状呈“T”字型，形成三通管；所述进水管一端与所述进水池通过管道连接；所述进水管另外两端分别设于所述植物浮板氧化沟左右两侧的第一沟道内。
优选地，所述第一沟道与所述第二沟道之间设有回流孔；所述回流孔将所述第一沟道与所述第二沟道相连通；所述回流孔用于保证植物浮板氧化沟内的液体充分混合；所述第三沟道设有出水口；所述出水口用于排出处理后的污水。
一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置的运行方法，包括如下步骤：
S1、通过抽水泵将农村污水抽入进水池内；
S2、进水池通过进水管将农村污水排入植物浮板氧化沟中的第一沟道厌氧区内，充分混合搅拌，通过厌氧区的微生物去除混合液中的有机污染物；
S3、混合液经推流作用由厌氧区进入好氧区，进一步去除混合液中的有机污染物；
S4、混合液经好氧区处理后流向第二沟道和第三沟道，通过浮游植物的光合作用产生氧气，在植物根系部形成微氧环境，进一步吸收有机污染物，并通过根系微生物对污染物进行降解；
S5、混合液经第二沟道和第三沟道处理后进行沉淀，沉淀过程结束后，混合液通过出水口进行排出，完成污水处理。
与现有技术相比，本发明提供了一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置及运行方法，具备以下优点：
1.本发明设置两个平行的厌氧区使整体具有更好的抗冲击负荷，提升了装置的稳定性；
2.本发明在传统氧化沟的基础上结合了植物浮岛技术，利用植物根系微生物作用可对进水中的磺胺甲嘧啶、三氯生及氮磷等污染物进一步去除，同时实现同步硝化反硝化过程，具有良好的脱氮除磷效果；
3.本发明采用浮游植物强化有机污染物的去除，氧化沟和植物浮板结合，丰富了微生物多样性；
4.本发明中的植物浮板中种植的皇竹草利用光合作用释放氧气，可对一体化装置中补充氧气，减少了曝气成本；
5.本发明无需外加碳源，且无需外回流，降低了泵抽吸出水和回流过程造成的费用；
6.植物浮板的设计，强化了磺胺甲嘧啶和三氯声的去除，且具有一定的美观效果；
7.氧化沟以间歇方式运行，一方面较传统推流式反应器，省去了二沉池，建设成本降低，另一方面有利于功能微生物的富集，强化系统的脱氮除磷效率。
附图说明
图1为本发明装置整体构成示意图；
图2为本发明方法流程图；
其中：1、抽水泵，2、进水池，3、植物浮板氧化沟，4、进水管、5、射流曝气机，6、植物浮板，7、浮游植物，8、厌氧区，9、好氧区，10、挡板，11、第一沟道，12、第二沟道，13、第三沟道，14、回流孔，15出水口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，本发明提供一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置及运行方法，包括抽水泵1、进水池2与植物浮板氧化沟3，其特征在于，所述抽水泵1通过管道与所述进水池2连接；所述进水池2通过管道与所述植物浮板氧化沟3连接；所述植物浮板氧化沟3安装有进水管4、射流曝气机5及植物浮板6；所述进水管4分别连接所述进水池2与所述植物浮板氧化沟3；其中，所述进水管4为PVC管；所述植物浮板氧化沟3设有多条沟道；所述射流曝气机5与所述植物浮板6分别安装于所述植物浮板氧化沟3的其中一条沟道；所述植物浮板6上设有浮游植物7；所述浮游植物7用于去除所述植物浮板氧化沟3内的有机污染物；所述植物浮板氧化沟3内设有厌氧区8及好氧区9；所述厌氧区8与所述好氧区9分别设于所述植物浮板氧化沟3的其中一条沟道。
优选地，本发明植物浮板氧化沟3的运行方式为间歇运行，有利于功能微生物的富集，强化了污染物的去除。
优选地，所述植物浮板氧化沟3中间设有挡板10，所述挡板10将所述植物浮板氧化沟3分为两侧，可以将污水同时往两边排入，可以提高污水处理量及污水处理效率；所述植物浮板氧化沟3两侧均设有第一沟道11、第二沟道12及第三沟道13；所述第一沟道11、所述第二沟道12及所述第三沟道13之间设有挡板10进行隔开。
优选地，所述植物浮板氧化沟3的最外层为第一沟道11，中间层为第二沟道12，最内层为第三沟道13；所述植物浮板氧化沟3两侧的第一沟道11、第二沟道12及第三沟道13相同设置。
优选地，所述第一沟道11、所述第二沟道12及所述第三沟道13之间相连通。
优选地，所述射流曝气机5设于所述植物浮板氧化沟3的第一沟道11内，所述射流曝气机5位于植物浮板氧化沟3底部；所述第一沟道11通过所述射流曝气机5形成厌氧区8及好氧区9。
优选地，所述植物浮板6设于所述植物浮板氧化沟3的第二沟道12及第三沟道13内；所述第二沟道12及第三沟道13的植物浮板6均种植有所述浮游植物7；所述植物浮板氧化沟3、植物浮板6及浮游植物7的结合，丰富了生物多样性，强化污染物去除。
优选地，所述浮游植物7为皇竹草植株。
优选地，所述进水管4的形状呈“T”字型，形成三通管；所述进水管4一端与所述进水池2通过管道连接；所述进水管4另外两端分别设于所述植物浮板氧化沟3左右两侧的第一沟道11内，两边同时进水，增强整体系统的稳定性，提高抗冲击负荷。
优选地，所述进水管4前段设置有若干PVDF膜，所述PVDF膜可采用废弃的PVDF膜，利用废弃膜可起到了固废再利用作用；所述PVDF膜的设置，类似于导流板，可优化氧化沟的混合液流态。
优选地，往所述PVDF膜内部注入葡萄糖，让葡萄糖通过自由扩散在膜的两边富集，膜上的碳源可以有效富集反硝化菌，进一步强化系统反硝化。
优选地，在所述厌氧区8及好氧区9内也设置有PVDF膜；在所述厌氧区8内设置有6～8块PVDF膜，在所述好氧区9内设置有2～4块PVDF膜；所述厌氧区8内的PVDF膜与射流曝气机5连接，射流曝气机5通过PVDF膜将氧气打入水中，使混合液中的氧气分布更加均匀，强化传质，强化了装置的硝化作用，也起到了导流作用；在植物浮板氧化沟3外设有水泵及调配好的碳源溶液，所述好氧区9内的PVDF膜与植物浮板氧化沟3外的水泵连接，通过水泵间歇加入碳源溶液。
优选地，所述第一沟道11与所述第二沟道12之间设有回流孔14；所述回流孔14将所述第一沟道11与所述第二沟道12相连通，混合液经过第一沟道11至第二沟道12，从回流孔14处回流；回流的混合液与流向第三沟道13的混合液流速达到动态平衡；所述回流孔14用于保证植物浮板氧化沟3内的活性污泥与基质可以充分混合；所述第三沟道13设有出水口15；所述出水口15用于排出处理后的污水。
参考图2，一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置的运行方法，包括如下步骤：
步骤S1、通过抽水泵1将农村污水抽入进水池2内；
步骤S2、进水池2通过进水管4将农村污水排入植物浮板氧化沟3中的第一沟道11厌氧区8内，充分混合搅拌，通过厌氧区8的微生物去除混合液中的有机污染物；
厌氧区8微生物吸收部分有机物作为内碳源，反硝化聚磷菌可利用内碳源进行反硝化吸磷，同时厌氧区8悬浮态释磷菌进行释磷过程；此外，磺胺甲嘧啶和三氯生等有机污染物在厌氧区8经微生物作用得到去除。
步骤S3、混合液经推流作用由厌氧区8进入好氧区9，进一步去除混合液中的有机污染物；
步骤S4、混合液经好氧区9处理后流向第二沟道12和第三沟道13，通过浮游植物7的光合作用产生氧气，在植物根系部形成微氧环境，进一步吸收有机污染物，并通过根系微生物对污染物进行降解；
步骤S5、混合液经第二沟道12和第三沟道13处理后进行沉淀，沉淀过程结束后，混合液通过出水口15进行排出，完成污水处理。
本发明实施例一：
所述植物浮板氧化沟3一体化装置由波浪塑料板围成，形成左右两侧，每侧包含三条沟道，在第一沟道11底部设有射流曝气机5，在第二沟道和第三沟道设置十八块用PVC和白色尼龙网做成的浮板用于种植皇竹草植株，在第一沟道11与第二沟道12之间设置回流孔14，以保证装置内部活性污泥与基质充分混合。
以A2/O为主体的二沉池污泥作为接种污泥，装置运行初期好氧阶段污泥浓度维持在2000mg/L左右，溶解氧控制在1～2mg/L。
农村污水由进水池2通过进水管4进入植物浮板氧化沟3的第一沟道11的厌氧区8内，进水时间为3h；
经充分混合搅拌，回流的硝酸盐被还原为氮气；同时，厌氧区8微生物吸收部分有机物作为内碳源，反硝化聚磷菌可利用内碳源进行反硝化吸磷，同时厌氧区8悬浮态释磷菌进行释磷过程；此外，磺胺甲嘧啶和三氯生等有机污染物在厌氧区8经微生物作用得到去除；控制厌氧区8的水力停留时间约为6～7h。
混合液经推流作用由厌氧区8进入好氧区9，进水中的氨氮经硝化作用转化为硝态氮，厌氧区8释放的磷酸盐进入好氧区9，有聚磷菌进行好氧吸磷。磺胺甲嘧啶和三氯生等有机污染物在微生物作用下得到进一步去除；控制好氧区溶解氧在1～2mg/L，水力停留时间约为10～12h。
混合液经好氧区后流向第二沟道12和第三沟道13，种植于植物浮板6上的皇竹草植株通过光合作用产生氧气，可在根系部位形成微氧环境，植物根系可进一步对混合液中的氮磷及磺胺甲嘧啶和三氯生等进行吸收并通过根系微生物进行对污染物进行降解；控制该段的水力停留时间约为24h。
混合液经第二沟道12和第三沟道13后进行沉淀，整个沉淀过程约为2h，沉淀过程结束后混合液通过出水口15进行排出，完成处理，出水过程约为3h。控制植物浮板氧化沟3内活性污泥MLSS约为2000～4000mg/L，污泥泥龄为18～22d。
本发明实施例二：污水中磺胺甲嘧啶处理；
利用实施例一中所搭建的一体化装置在实验室进行中试；装置占地约为50㎡，有效容积约为16m3，水力停留时间约为46h，平日处理量为8.3m3，污泥泥龄约25d，系统MLSS约2500mg/L，好氧区溶解氧浓度约1.4mg/L，装置pH在6～8。
装置进水COD约150～300mg/L，氨氮约10.45～42.56mg/L，总磷约5～8mg/L，磺胺甲嘧啶约5.31～28.67mg/L。
参考下表，为本发明装置稳定运行60d主要污染物去除情况如下：
本发明实施例三：污水中三氯生处理；
利用实施例1中所搭建的一体化装置在实验室进行中试；装置占地约为50㎡，有效容积约为16m3，水力停留时间约为48h，平日处理量约为7.4m3，污泥泥龄约为22d，系统MLSS约3100mg/L，好氧区溶解氧浓度约为1.6mg/L，装置pH在6～8。
装置进水COD约为140～280mg/L，氨氮约为13.47～51.64mg/L，总磷约为4～7.6mg/L，三氯生约0～34.72mg/L。
参考下表，为本发明装置稳定运行60d主要污染物去除情况如下：
从两次实验室中试看出，本发明植物浮板氧化沟一体化装置，植物浮板的加入，大幅提高了系统磺胺甲嘧啶和三氯生的去除率，且对磷、氨氮、COD的去除也有一定的提升。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置，包括抽水泵、进水池与植物浮板氧化沟，其特征在于，所述抽水泵与所述进水池连接；所述进水池与所述植物浮板氧化沟连接；
所述植物浮板氧化沟安装有进水管、射流曝气机及植物浮板；所述进水管分别连接所述进水池与所述植物浮板氧化沟；
所述植物浮板氧化沟设有多条沟道；所述射流曝气机与所述植物浮板分别安装于所述植物浮板氧化沟的其中一条沟道；
所述植物浮板上设有浮游植物；所述浮游植物用于去除所述植物浮板氧化沟内的有机污染物；
所述植物浮板氧化沟内设有厌氧区及好氧区；所述厌氧区与所述好氧区分别设于所述植物浮板氧化沟的其中一条沟道。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置，其特征在于，所述植物浮板氧化沟中间设有挡板，所述挡板将所述植物浮板氧化沟分为两侧；所述植物浮板氧化沟两侧均设有第一沟道、第二沟道及第三沟道；所述第一沟道、所述第二沟道及所述第三沟道之间设有挡板进行隔开。
3.根据权利要求2所述的一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置，其特征在于，所述植物浮板氧化沟的最外层为第一沟道，中间层为第二沟道，最内层为第三沟道；所述植物浮板氧化沟两侧的第一沟道、第二沟道及第三沟道相同设置。
4.根据权利要求2或3所述的一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置，其特征在于，所述第一沟道、所述第二沟道及所述第三沟道之间相连通。
5.根据权利要求1所述的一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置，其特征在于，所述射流曝气机设于所述植物浮板氧化沟的第一沟道内；所述第一沟道通过所述射流曝气机形成厌氧区及好氧区。
6.根据权利要求1所述的一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置，其特征在于，所述植物浮板设于所述植物浮板氧化沟的第二沟道及第三沟道内；所述第二沟道及第三沟道的植物浮板均种植有所述浮游植物。
7.根据权利要求1或6所述的一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置，其特征在于，所述浮游植物为皇竹草植株。
8.根据权利要求1所述的一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置，其特征在于，所述进水管的形状呈“T”字型，形成三通管；所述进水管一端与所述进水池通过管道连接；所述进水管另外两端分别设于所述植物浮板氧化沟左右两侧的第一沟道内。
9.根据权利要求2所述的一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置，其特征在于，所述第一沟道与所述第二沟道之间设有回流孔；所述回流孔将所述第一沟道与所述第二沟道相连通；所述回流孔用于保证植物浮板氧化沟内的液体充分混合；所述第三沟道设有出水口；所述出水口用于排出处理后的污水。
10.一种污水处理的植物浮板氧化沟一体化装置的运行方法，包括如下步骤：
S1、通过抽水泵将农村污水抽入进水池内；
S2、进水池通过进水管将农村污水排入植物浮板氧化沟中的第一沟道厌氧区内，充分混合搅拌，通过厌氧区的微生物去除混合液中的有机污染物；
S3、混合液经推流作用由厌氧区进入好氧区，进一步去除混合液中的有机污染物；
S4、混合液经好氧区处理后流向第二沟道和第三沟道，通过浮游植物的光合作用产生氧气，在植物根系部形成微氧环境，进一步吸收有机污染物，并通过根系微生物对污染物进行降解；
S5、混合液经第二沟道和第三沟道处理后进行沉淀，沉淀过程结束后，混合液通过出水口进行排出，完成污水处理。
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