CN100471801C - 一种生物污泥零排放生活污水资源化处理工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

生物污泥零排放生活污水资源化处理工艺：污水泵将污水提升至沉砂池去除污水中泥沙和悬浮颗粒；一级、二级曝气生物膜反应池实现有机物降解和氨氮的硝化，并通过优化微生物的生长周期和生长环境减少污泥量；石英砂滤池去除二级曝气生物膜反应池出水中的悬浮物；活性炭滤池去除异味和色度，进一步降低有机物和悬浮物浓度；消毒***控制微生物指标；中水池贮存处理后的中水。适用该工艺的处理装置，将一级、二级曝气生物膜反应池、石英砂滤池和活性炭滤池合起来成一体化设备，可以减少占地面积。本工艺不产生剩余污泥，缩短流程，省去了污泥浓缩和处理构筑物，降低造价和运行费用，适于处理生活污水并回用于绿化、道路清洗等用途。

Description

一种生物污泥零排放生活污水资源化处理工艺及装置
技术领域
本发明属于污水处理技术，特别涉及一种生物污泥零排放的生活污水资源化处理工艺。本发明还涉及一种采用该工艺的处理装置。
背景技术
近年来，随着人口的增加和经济社会的快速发展，水资源短缺在很多地区已经成为严重阻碍经济发展的主要问题，直接影响我国经济社会的可持续发展。污水资源化是缓解水资源危机的有效途径，目前污水资源化的方法大致可分为：生物法、物理化学法和膜法三大类。生物处理是普遍认同的低成本污水处理技术，但是生物法共同的局限性在于产生剩余污泥，需要对剩余污泥进行后续处理。据统计，在污水厂的基建投资或运行成本中，剩余污泥处理过程发生的费用约占总费用的近30％。目前，关于剩余污泥的处置还没有研究出更为经济的方法，污泥问题成为困扰污水厂的一大难题。
在此形势下，污泥减量技术的研究成为新的热点。污泥减量是20世纪90年代提出的对剩余污泥处理处置的新概念。与传统污泥处理中的污泥减容、减量不同，传统的污泥处理包括污泥的脱水和稳定化，污泥的体积和所包含的有机物虽然也得到减少，但其目的归根到底是为后续的最终处置创造条件，可以看作是污泥最终处置的前处理。而污泥减量化是在现有的生物处理***的基础上，通过物理、化学、生物等手段降低污泥的产率，减少整个生物***向外的排放的生物量。经过处理后，避免了对减量部分污泥的处置，因此污泥减量化可以视作是污泥处理与处置过程的集成。在污泥采用传统处置方法之前，必须先经过浓缩脱水以方便污泥的运输，减少容积。而实施污泥减量化工艺可以避开污泥的处置过程，技术和经济上均优于传统的污泥处置方法。
发明内容
本发明的第一个目的，就是针对现在技术的不足，提供一种污水处理后不产生剩余污泥、无臭味、处理工艺流程简单且成本低的生物污泥零排放的生活污水资源化处理工艺。
本发明的第二个目的是提供一种适用上述工艺的生物污泥零排放生活污水资源化处理装置。
为实现第一个发明目的，本发明的污水处理流程是：
(1)污水经提升泵站进入沉砂池，待泥沙和悬浮颗粒沉淀后去除；
(2)以加压泵加压从底部进入内有填料的一级曝气生物膜反应池；
(3)由一级曝气生物膜反应池上部出水口进入内有填料二级曝气生物膜反应池；
(4)由二级曝气生物膜反应池上部出水口进入石英砂滤池；
(5)由石英砂滤池底部经U型管进入活性炭滤池上部；
(6)流经消毒***；
(7)流往中水池完毕；
在所述流程中，有气泵通过曝气头在一级、二级曝气生物膜反应池和石英砂、活性炭滤池底部向上曝气；有反冲洗泵从中水池抽水分别向石英砂和活性炭滤池从底部向上反冲；石英砂和活性炭滤池有管道向一级曝气生物膜反应池反冲排水。
所述的一级、二级曝气生物膜反应池的曝气量依沿水流方向递减，曝气量比例为3～4：1；石英砂和活性炭滤池仅在反冲洗时曝气，形成气水联合反冲洗，提高反冲洗效果。
适用上述工艺的生物污泥零排放生活污水资源化处理装置，包括有管道或孔口依次连通的沉砂池、内有填料的一级、二级曝气生物膜反应池、石英砂滤池、活性炭滤池、紫外线消毒***和中水池，有气泵分别连通安装在一级、二级曝气生物膜反应池和石英砂、活性炭滤池底部的曝气头；有反冲洗泵进水管接中水池、出水管分别处在石英砂和活性炭滤池底部；石英砂和活性炭滤池有管道通向一级曝气生物膜反应池。
本发明的有益效果是：曝气生物膜反应池出水存在降解不彻底的残量微生物，在输入砂滤和活性炭滤池后被截留，通过滤池反冲洗将截留的残量微生物回流到曝气生物膜反应池的进水端，作为微生物的碳源被循环利用和处理，残量微生物得到充分降解，实现生物污泥的零排放，使整个过程不再产生剩余污泥；出水回用于浇灌绿化、清洗道路、冲厕和洗车等用途。又由于污水处理完成后的经过臭味处理，所以有效地改善污水处理的工作环境，也能够有效地避免了对周边环境设施的影响，使得污水处理设施可以建设在距离人群更近的住宅区和公共建筑内，解决了住宅区和公共建筑内建设污水资源化设施的瓶颈问题；还由于曝气生物膜反应池中采用的廊道分隔结构能有效地对微生物生存环境进行分隔和优化，缩短了技术流程，省去了污泥浓缩和污泥处理构筑物，降低了工程造价和日常运行费用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的处理工艺流程图。
图2为本发明的一体式处理装置俯视示意图。
图3为沿图2的A-A线剖面示意图。
图4为沿图2的B-B线剖面示意图。
图中 1.一级曝气生物膜反应池，2.二级曝气生物膜反应池，3.活性炭滤池，4.石英砂滤池，5.一级曝气生物膜反应池出水口，6.二级曝气生物膜反应池出水口，7.填料，8.曝气池气泵，9.反冲洗泵，10.曝气头，11.反冲洗气泵，12.加压泵，13.放空管，14.U型管，15紫外线消毒灯。
具体实施方式
参照图1本发明的工艺流程图，本发明实施例的污水处理流程是：
(1)污水经提升泵站进入沉砂池，待泥沙和悬浮颗粒沉淀后去除；
(2)以加压泵加压从底部进入内有填料的一级曝气生物膜反应池；
(3)由一级曝气生物膜反应池上部出水口进入内有填料二级曝气生物膜反应池；
(4)由二级曝气生物膜反应池上部出水口进入石英砂滤池；
(5)由石英砂滤池底部经U型管进入活性炭滤池上部；
(6)流经消毒***；
(7)流往中水池完毕；
在所述流程中，有采用鼓风机通过曝气头在一级、二级曝气生物膜反应池和石英砂、活性炭滤池底部向上曝气；有反冲洗泵从中水池抽水分别向石英砂和活性炭滤池从底部向上反冲；石英砂和活性炭滤池又都向一级曝气生物膜反应池反冲排水。
本发明的工艺，首先将污水通过提升泵提升，提升后的污水进入沉砂池，待泥沙和悬浮颗粒沉淀后去除，在沉砂池内的污水对有机物起一定的水解酸化作用；然后在沉砂池中的污水依次流入一级曝气生物膜反应池和二级曝气生物膜反应池，去除水中的有机物，池内由独立控制曝气量的曝气***和生物载体填料组成，曝气***位于池底部，由鼓风机供气(空气)，采用廊道分隔结构的曝气生物膜反应池，该廊道分隔结构能够有效地对微生物生存环境进行分隔和优化，使不同活性周期的微生物分别处于不同的环境中，优化对数增长期提高了有机物的去除效果，优化衰亡期降低了微生物残量；其中，对于该廊道分隔在结构上是沿水流方向呈狭长形，并且沿水流方向分成3段(或更多段)，每段内由独立控制曝气量的曝气***和生物载体填料组成，曝气***位于池底部，采用鼓风机供气(空气)；之后污水从曝气生物膜反应池的出水口流往滤池，滤池主要是通过砂滤和颗粒活性炭来截留残量微生物，石英砂滤池用来去除二级曝气生物膜反应池出水中的悬浮物、有机物和灰分，截留残余的微生物，活性炭滤池主要目的是去除异味和色度，并进一步降低有机物和悬浮物浓度；并通过滤池反冲洗水的收集回流，循环到一级曝气生物膜反应池进水端，其中的微生物和有机物被当作碳源重复利用而降解去除；最后再进入紫外线消毒***进行消毒。
紫外线消毒***用于控制处理出水的微生物指标，中水池用来贮存处理后的中水；其中在污水处理的过程中，曝气生物膜反应池出水可能存在降解彻底的残量微生物，在输入砂滤和活性炭滤池后被截留，通过反冲洗将截留的残量微生物回流到曝气生物膜反应池的进水端，残量微生物作为微生物碳源被循环利用和处理，实现生物污泥的零排放，使整个过程不再产生剩余污泥，就可以实现生活污水的资源化利用，可以将这些处理后的生活污水用于浇灌绿化、清洗道路、冲厕和洗车等用途。
由于生物处理过程产生的污泥主要是微生物机体和其吸附的有机物，其中的有机物可以当作碳源使用，可以通过出水过滤和反冲洗水回流的方式，将有机物再次返回处理***。即使是不易生物降解的有机物，通过在***内的反复循环处理，也可以逐渐被分解去除。最终，只有不可生物降解的无机灰分残留在反应***内。由于灰分含量很少，可在***运行达到一定时间，灰分积累较多时集中清理，或者在***定期维护时清理。平时不需要清理灰分，不需要排放生物污泥，实现了生物污泥的零排放。
适用上述工艺的生物污泥零排放生活污水资源化处理装置，包括有管道或孔口依次连通的沉砂池、内有填料的一级、二级曝气生物膜反应池、石英砂滤池、活性炭滤池、紫外线消毒***和中水池，有气泵分别连通安装在一级、二级曝气生物膜反应池和石英砂、活性炭滤池底部的曝气头；有反冲洗泵进水管接中水池、出水管分别处在石英砂和活性炭滤池底部；石英砂和活性炭滤池有管道通向一级曝气生物膜反应池。
一体式的处理装置具体实施例如图2、3、4所示，呈三层筒状，有间隔板将内层筒体分隔成石英砂、活性炭滤池，并将外层的一级曝气生物膜反应池1及中间层的二级曝气生物膜反应池2环筒的一侧分隔，即环筒状反应池分出头尾池内不能循环；各池底部都有朝上的曝气头10，一级、二级曝气生物膜反应池内有填料7；在中间层筒壁上方间隔板的一侧开有一级曝气生物膜反应池至二级曝气生物膜反应池的出水口5，在内层筒壁上方间隔板的另一侧开有二级曝气生物膜反应池至石英砂滤池的出水口6，石英砂滤池4底部有U型管14联通至活性炭滤池3的上部，U型管的入口处装有紫外线消毒灯15，石英砂、活性炭滤池的上部有管连通至一级曝气生物膜反应池；在三层筒的下面安装有曝气泵8、反冲水泵9、反冲气泵11和污水加压泵12，污水加压泵12的输出至一级曝气生物膜反应池的底部，曝气泵8的输出至一级、二级曝气生物膜反应池的曝气头10，反冲气泵11的输出至石英砂、活性炭滤池的曝气头10，反冲水泵9的输出至石英砂、活性炭滤池的底部，各池的底部还装有放空管13。
其中，上述实施例中的廊道分隔是结构上沿水流方向呈狭长形，并沿水流方向分成3格；而每格是由独立控制曝气量的曝气***和生物载体填料组成。
一级曝气生物膜反应池位于设备的最外层，二级曝气生物膜反应池位于设备的中间层，污水经初次沉淀后由设备底端加压泵11加压后进入一级曝气生物膜反应池1，然后由上部出水口5进入二级曝气生物膜反应池2，进入曝气生物膜反应池的污水通过由填料7组成的滤层，在填料表面形成的由微生物栖息形成的生物膜。在污水经过生物膜的同时，由设备下部的气泵8供给空气，并通过曝气头10向填料进行曝气，空气由填料7的间隙上升与下流的污水相向接触，空气中的氧转移到污水中，向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧和丰富的有机物。在微生物的新陈代谢下作用下，有机污染物被降解。
石英砂滤池，位于设备最内层的一侧，用来去除二级曝气生物膜反应池2出水中的悬浮物；活性炭滤池，位于设备最内层的另一侧主要目的是去除异味和色度，并进一步降低有机物和悬浮物浓度；紫外线消毒***，用于控制处理出水的微生物指标；活性炭滤池3和砂滤池4反冲洗时都采用气水反冲洗，首先由气泵11供给较高压力的空气进行反冲洗，一定时间后反冲洗泵9启动，将中水池中的水提升至活性炭滤池3或砂滤池4进行反冲洗。活性炭滤池3和砂滤池4的反冲洗出水经各自上部的出水管进入一级曝气生物膜反应池重新进行处理。
当装置检修或停止运行等需要放空时，开启设备底部的放空管13将污水排入市政排水管网。从活性炭滤池出来的水就可以输往另外用来贮存处理后中水的中水池，就可以用于浇灌绿化、清洗道路、冲厕和洗车等用途。
本发明的一体化设备，外观为圆柱体，并从外到内共分三层四部分，最外层为一级曝气生物膜反应池1，中间层为二级曝气生物膜反应池2，最内层分两部分，一侧为活性炭滤池3，另一侧为砂滤池4。生活污水由生活污水/提升泵提升至沉砂池，去除泥沙和悬浮颗粒，并对有机物起到一定水解酸化作用；污水经初次沉淀后由设备底端加压泵12加压后进入一级曝气生物膜反应池1，然后由上部出水口5进入二级曝气生物膜反应池2，进入曝气生物膜反应池的污水通过由填料7组成的滤层，在填料表面形成的由微生物栖息形成的生物膜。在污水经过生物膜的同时，由设备下部的气泵8供给空气，并通过曝气头10向填料进行曝气，空气由填料7的间隙上升与下流的污水相向接触，空气中的氧转移到污水中，向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧和丰富的有机物。在微生物的新陈代谢下作用下，有机污染物被降解。再由上部出水口6进入砂滤池4，进入砂滤池4的污水由上向下通过由石英砂组成的滤层，去除曝气池生物膜反应池出水中的悬浮物。砂滤池4底部的出水通过U型管进入另一侧的活性炭滤池3的上部，去除异味和色度，并进一步降低有机物和悬浮物浓度。活性炭滤池3和砂滤池4反冲洗时都采用气水反冲洗，首先由气泵11供给较高压力的空气进行反冲洗，一定时间后反冲洗泵9启动，将中水池中的水提升至活性炭滤池3或砂滤池4进行反冲洗。活性炭滤池3和砂滤池4的反冲洗出水经各自上部的出水管进入一级曝气生物膜反应池重新进行处理。

Claims (4)

1、一种生物污泥零排放生活污水资源化处理工艺，处理流程包括以下步骤：
(1)污水经提升泵站进入沉砂池，待泥沙和悬浮颗粒沉淀后去除；
(2)以加压泵加压从底部进入内有填料的一级曝气生物膜反应池；
(3)由一级曝气生物膜反应池上部出水口进入内有填料的二级曝气生物膜反应池；
(4)由二级曝气生物膜反应池上部出水口进入石英砂滤池；
(5)由石英砂滤池底部经U型管进入活性炭滤池上部；
(6)流经消毒***；
(7)流往中水池，完毕；
在所述流程中，有气泵通过曝气头在一级、二级曝气生物膜反应池和石英砂、活性炭滤池底部向上曝气；有反冲洗泵从中水池抽水分别从石英砂和活性炭滤池底部向上反冲；石英砂和活性炭滤池又都向一级曝气生物膜反应池排放反冲排水。
2、根据权利要求1所述的生物污泥零排放生活污水资源化处理工艺，其特征是：所述的一级、二级曝气生物膜反应池的曝气量沿水流方向递减，曝气量比例为3～4：1；石英砂和活性炭滤池仅在反冲洗时曝气，形成气水联合反冲洗，提高反冲洗效果。
3、适用权利要求1所述的生物污泥零排放生活污水资源化处理工艺的装置，其特征是：包括有管道或孔口依次连通的沉砂池、内有填料的一级、二级曝气生物膜反应池、石英砂滤池、活性炭滤池、紫外线消毒***和中水池，有气泵分别连通安装在一级、二级曝气生物膜反应池和石英砂、活性炭滤池底部的曝气头；有反冲洗泵进水管接中水池、出水管分别处在石英砂和活性炭滤池底部；石英砂和活性炭滤池有管道通向一级曝气生物膜反应池。
4、根据权利要求3所述的生物污泥零排放生活污水资源化处理工艺的装置，其特征是：装置呈三层筒状，有间隔板将内层筒体分隔成石英砂、活性炭滤池，并将外层的一级曝气生物膜反应池(1)及中间层的二级曝气生物膜反应池(2)环筒的一侧分隔；各池底部都有朝上的曝气头(10)，一级、二级曝气生物膜反应池内有填料(7)；在中间层筒壁上方间隔板的一侧开有一级曝气生物膜反应池至二级曝气生物膜反应池的孔口(5)，在内层筒壁上方间隔板的另一侧开有二级曝气生物膜反应池至石英砂滤池的孔口(6)，石英砂滤池(4)底部有U型管(14)联通至活性炭滤池(3)的上部，活性炭滤池(3)的出水口处装有紫外线消毒灯(15)，石英砂、活性炭滤池的上部有管连通至一级曝气生物膜反应池；在三层筒的下面安装有曝气泵(8)、反冲水泵(9)、反冲气泵(11)和污水加压泵(12)，污水加压泵的输出至一级曝气生物膜反应池的底部，曝气泵的输出至一级、二级曝气生物膜反应池的曝气头，反冲气泵的输出至石英砂、活性炭滤池的曝气头，反冲水泵的输出至石英砂、活性炭滤池的底部，各池的底部还装有放空管(13)。
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EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: SHENZHEN LIYUAN WATER DESIGN & CONSULTATION CO., LTD.

Assignor: Dong Wenyi

Contract record no.: 2010440020051

Denomination of invention: Domestic sewage resource treatment process and device with zero discharge of biological sludge

Granted publication date: 20090325

License type: Exclusive License

Open date: 20070912

Record date: 20100518

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090325

Termination date: 20120209