CN100381376C - 全生态高效污水集成处理方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全生态高效污水处理集成技术与装置，它由初级去除浮渣厌氧池、出渣池、贮渣池、水解调节池、一至多级环形厌氧池、检修池、水生景观植物滤池、中水回用池通过导水管连接构成，本装置结构设计合理，能够进一步去除CoDcr、BoD₅、NH₃N，使整个全生态高效污水处理集成装置CoDcr、BoD₅和NH₃N的综合净化效率提高到90%以上，建造成本相对较低。

Description

全生态高效污水集成处理方法与装置

技术领域

本发明涉及一种污水处理方法和装置，尤其是一种适合于处理生活污水和高浓度有机废水的全生态高效污水处理集成方法与装置。

背景技术

现有的污水处理工艺主要有两种，一种是目前普遍采用的常规二级污水处理厂，其主要单元过程是好氧生物处理(在数个圆形池内加入曝气机或鼓风机，并使用刮泥机)。以日处理1吨城市污水的能力计，基建单价约需800-1500元，运行费用约0.5-0.7元/m³，需耗电0.2-0.3KWh/m³。占地面积较大，运行费用高昂，还有巨大的建造污水管网费用。另一种是以厌氧消化为主的城镇生活污水分散处理净化沼气池。主要是通过圆形厌氧池和方形好氧池串联，无需任何机械设备。处理后的生活污水基本达到国家GB8978-1996二级排放标准。生活污水在水解池和好氧池中去除各种污染物的效率较低，要提高去除率必须增加设计容积，这样就会大幅度增加造价。

近年来一些文献公开了一些城市生活污水处理方法，如：1、中国专利01230534.0，高效厌氧污水处理装置，公开了一种可广泛用于工业有机废水或生活污水的净化的厌氧处理装置，它含有壳体，壳体上带有污泥出入管、沼气出口管、污水进口管、净水出口管，壳体内除主反应器外，还含有一组以隔板分隔成的且顶部空间连通的串联连接的副反应器，每一副反应器内带有一个能将其空间分隔成向上流室和向下流室的折流板，并且折流板的顶端高于隔板的顶端而其底端与反应器的底内壁之间留有污水折流的间隙，本实用新型的特征是：每一副反应器的底内壁沿污水流动方向作向上倾斜，并且在向上流室的顶部装有填料层。从而解决了现有废水、污水厌氧处理装置中的污水流动有死角、厌氧颗粒污泥不易形成且损耗多、净化效果差且效率低等技术问题。2、《中国给水排水》.2000，16(4).报道昆明市第二污水处理厂设计采用了“多格串联厌氧池和同心圆形降解池”之A/A＝O新工艺。3、中国专利02273044.3提供一种厌氧好氧一体化污水处理装置，由不同直径的内外圆筒套叠组成，内圆筒作为好氧区，内圆筒与外圆筒之间设有环形通道构成厌氧区。4、中国专利01232043，周期循环活性污泥法处理装置，由基础底板上3个同心圆的圆形池罐一生物选择区、厌氧区、主曝气区组成，其特征是，圆形池罐为复合薄钢板卷绕制成，薄钢板边沿咬合成连续螺旋上升的咬合筋，形成内部平整的圆形池罐。用不锈钢预埋件和螺栓与混凝土基础底板连接固定；中国专利96238336公开一种反冲洗二级过滤装置，是由上下腔体中部的隔板由开有孔道的定盘和转盘组成，过滤棒安装在转盘上，反冲洗回水管安装于定盘上呈“L”型，在反冲洗回水管下面安装有进水口，并与下腔体内侧壁相切，在下腔体内还安装由金属环连接的呈圆筒状和多层同心圆状布置的磁块构成的磁系。

本发明人为了改进现有的污水处理技术，于2000年11月14日年向国家知识产权局申请了发明专利，【名称】：“环形生活污水高效净化沼气装置”的专利，【申请号】00128561，申请人胡海良，通讯地址，广西壮族自治区南宁市北湖北路28号，公开/公告日2002年6月5日，该环形生活污水高效净化沼气装置由沉沙隔油井[1]、一级环形厌氧池[2]、沉沙井[3]、二级环形厌氧池[4]、好氧滤池[5]共同组成。其特征是沉沙隔油井[1]与一级环形厌氧池[2]以及沉沙井[3]与二级厌氧池[4]之间是通过30厘米直径的导水管相连接。生活污水从一级环形厌氧池中央或第1个圆周中由内向外旋转，最后流到厌氧池正对面的另一端出水口，每个环形发酵间的底部依次提高或者在同一水平面上。生活污水通过这种装置所经过的路程是通过普通圆形装置所经过路程的3倍以上。从而最大限度地增加了生活污水滞留的有效空间，减少建造容积，降低净化工程成本，极大地提高生活污水净化效率。2003年5月22日，本发明人再次申请了：【名称】环形水解好氧高效污水净化装置，【申请号】CN03128039.0的发明专利，该环形水解好氧高效污水净化装置，由水解池、厌氧池、调节沉沙池、二级厌氧池、好氧池、中水回用池通过导水管连接构成。在一级厌氧池前设置一环形水解池，在二级厌氧池后设置一环形好氧池；环形水解池、环形好氧池都是由内外2个以上的同心圆筒所夹成的圆形环道和挡水隔墙构成。本装置在不增大整体容积的情况下，由于所设环形隔墙和挡水隔墙的作用，使污水在水解池和好氧池中走过的路程比普通圆形池长5～6倍，使好氧细菌有更多的表面积固定，使活性污泥颗粒以最大表面积均匀分布从而减少了污水净化池的建造容积，使污水在池里能充分水解，去污，净化效率明显提高，建造成本相对较低。

但是上述发明存在的问题是水池或好氧池的建造容积大，造价高，处理后的污水的氨氮很难去除，通常出口的氨气体浓度偏高，厌氧处理之后需要有一定空间将水体进行好氧(曝气)处理，此外，上述的装置在处理悬浮物多的高浓度有机废水时候还存在流速不畅，甚至有时有堵塞现象。

发明内容

本发明的目的是为了解决污水处理工艺中存在的水池或好氧池的建造容积大，造价高，去除污染物效率较低以及处理后的污水的氨氮气体还偏高和流速不稳定的难题，提供一种高效污水处理集成方法与装置。

本发明全生态高效污水处理的方法是：污水首先用去除浮渣厌氧池去除浮渣，调节流量后流入二级或多级环形厌氧发酵后，除去污水中的有机物和色素，再用水生景观植物设备去除氨氮，得到清水排放或回用；污水在多级环形厌氧发酵的流向是：生活污水从一级环形厌氧池中央或第1个圆周中由内向外旋转，最后流到厌氧池正对面的另一端出水口，每个环形发酵间的底部依次提高或者在同一水平面上；所述的去除浮渣厌氧池的顶部在污水进口液位之下，池体上方设有检修井、水压间和沼气储气室，去除浮渣厌氧池的顶部设有所述的水生景观植物设备是用混凝土平板、砂石层、泥土层、栽种的水生植物构成的平台。

全生态高效污水处理集成的装置包括用导水管连接的环形厌氧池、沉沙池、以及中水回用池，所述的环形厌氧池为二级或多级，在一级厌氧池前设置初级去除浮渣厌氧池、出渣池、贮渣池和调节池，在二级或多级环形厌氧池后设置检修池和水生景观植物滤池。其设备的连接方式是：污水从进水口进入初级去浮渣厌氧池，然后经出渣池和调节池进入一级环形厌氧池，再经检修池和二级或三级、四级环形厌氧池，去除CoDcr、BOD5后，进入水生景观植物滤池，去除氨氮，最后到达中水回用池，将处理后的清水回用。

所述的初级去除浮渣厌氧池是一个由污水进水口、出水口和容器构成，池体上方设有检修井、水压间和储气室，我们过去专利00128561的厌氧池是普通容器，其缺点是污水的悬浮物(浮渣)挤在顶部，不能被厌氧菌分解，时间长后就可能引起堵塞，或者浮渣从顶部挤出，同时将发臭的沼气带出。所以本发明人将以前的除浮渣厌氧池进行改进，把该初级去浮渣厌氧池的池顶部降低至水面以下，使所有浮渣浸泡在水中，使进入池中的浮渣无法接触到空气，这些漂浮的浮渣始终被污水面上的初级去除浮渣厌氧池顶部的钢筋混凝土压在污水中浸泡，经过一定的时间被细菌分解逐步沉入污水中，减少了大量浮渣的产生。

所述的环形厌氧池与本发明人以前申请的专利结构相同，是由内外2个以上的同心圆筒所夹成的圆形环道和挡水隔墙构成，当污水进入圆形环道和挡水隔墙以后，沿着圆形环道流动，并在两边壁上形成生物膜，提高了微生物分解效果。生活污水可以从一级环形厌氧池中央或第1个圆周中由内向外旋转，最后流到厌氧池正对面的另一端出水口，每个环形发酵间的底部依次提高或者在同一水平面上。

所述的水生景观植物滤池是在水池的水面上方安装由悬浮支架、混凝土平板、砂石层、泥土层、栽种的水生植物构成的平台，它是漂浮在水面上的人工湿地污泥床。污水经过厌氧池的分解转化成水生植物的肥源后，经过水生植物污泥床中的泥土、砂石及水生植物根部的吸收进一步去除污水中的CoDcr、BOD5，特别是去除氨氮等物质，使这些物质的去除率在原有基础上提高20-30％以上。从根本上保证了经过处理后的生活污水完全达到GB8978-1996一级标准的可靠性和稳定性，减少了气候条件的变化对该污水处理集成技术与装置的影响。

为了适用于各种建筑环境和场地，水生景观植物滤池池顶可以设计为敞开式，池周围设有1～1.2米高防护栏。或者设计为封闭式，封闭的池顶盖板上预埋有用透明材料如钢化玻璃制作的通光孔和透气孔保证水生植物进行光合作用和呼吸作用所需的条件，在靠近生活区，为防止儿童攀爬，也可以将透明顶盖做成金字塔形状，既美观又能够满足水生景观植物生长需求。

本发明所述的全生态高效污水处理装置，其结构特点还在于比过去自己申请专利的装置增加了几个小设备，即在去除浮渣厌氧池后面设有出渣池、贮渣池和调节池，也就是说，当去除浮渣厌氧池的悬浮物较多时，可以自动进入贮渣池和出渣池，将浮渣存储起来慢慢消化，或者通过人工清除一部分浮渣。在清除沉渣时，也可将过滤后的沉渣暂时贮存在贮渣池内，沉渣中的污水在贮渣池中过滤后流到初级去浮渣厌氧池内，方便用吸砂泵吸取沉渣，同时又方便等沉渣将水分分离后就近用于绿化树作基肥。

另外，在出渣池的后面设立的调节池的作用是：减缓进入环形厌氧池的流速，使污水有一个稳定的平流状态进入环形厌氧池内的圆形环道，形成的生物膜不会被急流冲刷掉，保证污水处理的效果。

还有，在环形厌氧池之前设中水回用池以及在环形厌氧池之间增加检修池和的作用对于维护***的正常运行也是不能缺少的。

本发明所述的全生态高效污水处理装置，在污水经过环形厌氧池中以后进入水回用池前还可以采用中空纤维膜进行处理，使污水中的悬浮物进一步去除，提高中水的水质质量。

本发明所述的全生态高效污水处理装置，比现有自己的专利增加一个或一个以上的环形厌氧池使根据具体情况决定的，当污水悬浮物多，或者属于高浓度的有机废水，可以增加几个环形厌氧池，以保证处理以后的污水达到环保要求。

本发明所述的全生态高效污水处理装置由于是厌氧装置，所以在去除浮渣厌氧池、环形厌氧池都可以引出沼气，为周围的居民提供能源，特别是引出的沼气可以通往水生景观植物滤池，在水生景观植物滤池设燃烧器，在北方的冬天可以将水生景观植物滤池加热，保证水生景观植物生长的温度，同时也解决了北方污水处理装置冬天处理效果差的最难解决的问题。具体的方法是从去除浮渣厌氧池、环形厌氧池顶部接沼气管，在封闭式水生景观植物滤池内安装沼气燃烧器，当环境温度降到10℃以下时，将沼气燃烧器点燃，便可以维持封闭式水生景观植物滤池中的温度在10℃以上，保证植物的生长，就可以使污水的氨氮在寒冬季节也被水生植物分解吸收，达到排放标准。

与已有技术相比，本发明污水处理集成方法与装置的实质性特点和显著的进步是：

1、把初级去浮渣厌氧池的池顶部降低至水面以下，使所有浮渣浸泡在水中，使进入池中的浮渣无法接触到空气，这些漂浮的浮渣始终被污水面上的初级去除浮渣厌氧池顶部的钢筋混凝土压在污水中浸泡，可以不用担心浮渣存积或堵塞其它设备。池体上方设有检修井、水压间和储气室，也能够使沼气的利用和对整个设备维修提供了方便。

2、在不增大整体容积的情况下，增加了水生景观植物滤池，采用悬浮在水面的人工湿地技术。由泥土、砂石和水生植物、悬浮在水面上的支架、平台共同构成人工湿地污泥床。通过水生植物和泥土的过滤作用进一步去除污水中的CODcr、BOD₅和氨氮，使污水中的BoD₅和氨氮被水生植物分解吸收，净化效率在原有基础上明显提高10～20％以上，从而使整个无动力污水处理***达到GB8978-1996一级排放标准的可靠性和稳定性。建造成本相对较低，还减少了传统工艺中软填料的用量，也给一些建筑物周围增加一些观赏性植物，绿化环境。

3、其设计建造容积相对来说增大容积的部分较小，建造成本相对较低，在去除浮渣厌氧池后面设有出渣池、贮渣池和调节池，可以将浮渣更好消化，还可以减缓进入环形厌氧池的流速，使污水有一个稳定的平流状态进入环形厌氧池内的圆形环道，形成的生物膜不会被急流冲刷掉，保证污水处理的效果。

4、增加检修池，维护修理方便，如果一个环形厌氧池要检修，可以将导水管相连接到下一个设备，污水处理照常运行，无须停止，还减少了传统工艺中软填料的用量。

5、在去除浮渣厌氧池、环形厌氧池可以引出沼气，为周围的居民或单位提供能源，也可以引出的沼气可以通往水生景观植物滤池，在水生景观植物滤池设燃烧器，维持封闭式水生景观植物滤池中植物在冬天也可以正常生长。

6、本发明的另一个特点是生活污水从一级环形厌氧池中央或第1个圆周中由内向外旋转，最后流到厌氧池正对面的另一端出水口，每个环形发酵间的底部依次提高或者在同一水平面上。生活污水通过这种装置所经过的路程是通过普通圆形装置所经过路程的3倍以上。从而最大限度地增加了生活污水滞留的有效空间，减少建造容积，降低净化工程成本，极大地提高生活污水净化效率。本装置可对生活污水和制糖、酒精、淀粉生产引起的重点污染源废水、养猪场污水进行有效处理。

附图说明

图1是本发明全生态高效污水处理集成方法与装置的工艺流程图。

图2是图1的平面布置(俯视)图。

图3是去除浮渣厌氧池的结构示意图。

图4是水生景观植物滤池的结构示意图(顶部为金字塔形状)。

图5是水生景观植物滤池的下部的层间结构示意图。

具体实施方式

如图1图2所示，本发明的全生态高效污水处理工艺流程如下：污水从进水口首先进入初级去浮渣厌氧池1，将浮在水面的渣去除，再经调节池4，然后流入二级或多级环形厌氧池，进行厌氧发酵后，到达水生景观植物滤池8，去除氨氮，最后到达中水回用池9，将处理后的清水回用。

具体设备连接：初级去除浮渣厌氧池1与出渣池2、贮渣池3通过直径为300-350mm的水泥管或玻纹塑料管连接。贮渣池3与调节池4连接，调节池4与一级环形厌氧池5连接，一级环形厌氧池5与检修池6连接，检修池6与二级环形厌氧池7连接，二级环形厌氧池7与水生景观植物滤池8相连接，水生景观植物滤池8与中水回用池9相连接，在调节池4的后面还可以设一个中水回用池10作为检修时清洗环形厌氧池的备用水。

如图3所示，初级去除浮渣厌氧池1的池体是用水泥或钢材做成，池体上方设有检修井11和水压间13、储气室14，水压间13的作用是将沼气封住，以免漏气，当沼气产生较多，压力上升，可以通过水压间13溢出，预防危险。由于池体的顶部位于液面下，使进入池中的浮渣无法接触到空气，这些漂浮的浮渣始终被污水面上的初级去除浮渣厌氧池1顶部压在污水中浸泡，经过一定的时间被细菌分解逐步沉入污水中，减少了大量浮渣的产生。细菌分解产生的由沼气沼气引出管12接出池体外，为人们提供能源。

如图4、图5所示，顶部封闭的水生景观植物滤池由池体17、通光透气孔15和金字塔形状的塔顶15构成，水池的水面由混凝土平板、砂石层、泥土层、栽种的水生植物构成平台，给植物生长构成人工湿地污泥床；池体内安装有悬浮支架18，下方固定在池底19，上方支撑平台。污水经过厌氧池的分解转化成水生植物的肥源后，经过水生植物根部的吸收进一步去除污水中的CoDcr、BOD5、氨氮等物质，就可以保证了经过处理后的生活污水完全达到排放标准，减少了气候条件的变化对该污水处理集成技术与装置的影响；通光透气孔15的作用是保证水生植物进行光合作用和呼吸作用所需的条件。

应用实施例1：

本发明装置应用在广西某地的木薯淀粉厂污水处理，该处理***进水COD 13658mg/I，出水47mg/l总去除率为99.66，工程总投资仅为400万元，该厂日产淀粉100t，日处理木薯400t左右，日排废水3000m。木薯进人生产线没有采用水力流进，而是传送带输送，没有设蛋白回收***，大量植物蛋白和废水一起排放，白浆经2.5m深池子沉淀4h，上清液作废水排放，内舍大量淀粉，厂方要求排放浓度为0.8oB6，但是常常超标排放，木薯均采用铁钯人工装卸，破损严重，薯汁外流，造成洗净废水COD＞1000mg/I。经过采用本发明的装置处理以后，CODcr、BOD5、NH3N综合去除率均达到90％以上，处理后的生活污水各项指标均优于国家GB8978-1996一级综合排放标准。

应用实施例2：

本发明人在广西国道209线某市的河东公路养护站设计和建造了办公、住宅楼的生活污水处理设施，该设施为无动力生化法生化法污水处理装置，生活污水量每天大约30立方米，2005年对试运行的全生态高效污水处理集成装置进行检测，CODcr、BOD5、NH3N综合去除率均达到90％以上，处理后的生活污水各项指标均优于国家GB8978-1996一级综合排放标准。具体监测结果如下表：

Claims (7)

1.一种全生态高效污水集成处理方法，包括污水的厌氧发酵和好氧处理的过程，其特征在于：首先用初级去除浮渣厌氧池去除浮渣，调节流量后流入二级或多级环形厌氧发酵后，除去污水中的有机物和色素，再用水生景观植物设备去除氨氮，得到清水排放或回用；污水在多级环形厌氧发酵的流向是：生活污水从一级环形厌氧池中央或第1个圆周中由内向外旋转，最后流到厌氧池正对面的另一端出水口，每个环形发酵间的底部依次提高或者在同一水平面上；

所述的初级去除浮渣厌氧池的顶部在污水进口液位之下，池体上方设有检修井、水压间和沼气储气室；

所述的水生景观植物设备是用混凝土板、砂石层、泥土层和栽种的水生植物构成的人工湿地污泥床。

2.一种如权利要求1所述的全生态高效污水集成处理方法采用的装置，包括用导水管连接的环形厌氧池、沉沙池以及中水回用池，其特征在于，环形厌氧池为多级，在一级厌氧池前设置初级去除浮渣厌氧池(1)、出渣池(2)、贮渣池(3)和调节池(4)，在二级或多级环形厌氧池后设置检修池(6)和水生景观植物滤池(8)，水生景观植物滤池(8)后接中水回用池(9)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：初级去除浮渣厌氧池(1)包括污水进水口、出水口和池体，池顶部安装至水面以下，池体上方设有检修井(11)、水压间(13)和储气室(14)，储气室(14)有沼气引出管(12)接出池体外。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的环形厌氧池是由内外2个以上的同心圆筒所夹成的圆形环道和挡水隔墙构成。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的水生景观植物滤池是在水池的水面上方安装由悬浮支架(18)、悬浮平板、泥土、砂石、栽种水生植物构成的人工湿地污泥床，水生景观植物滤池池顶设计为敞开式或者封闭式，封闭的池顶盖板上预埋有用透明材料制作的通光孔和透气孔，封闭式的水生景观植物滤池内设置有沼气燃烧器。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：在污水进入中水回用池(10)前安装中空纤维膜。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：环形厌氧池设置的数量为2个或两个以上。

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