CN101654315B - 一种电促生物强化生活污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种电促生物强化生活污水处理装置，包括池体，池体内由隔板依次分隔为生物脱碳区、生物脱氮区和人工湿地脱磷区；生物脱碳区设有若干个由上折流板和下折流板隔成的上升室和下降室，上升室内填充固定填料，在各上升隔室两侧的上折流板和下折流板上附有活性炭纤维，上升室两侧折流板与稳流变压器正负极连接；生物脱氮区设有由若干个上折隔板和下折隔板隔成的上升隔室和下降隔室，上升隔室两侧的上折隔板和下折隔板间平放若干层互相间隔的不锈钢网和多孔石墨板，不锈钢网和多孔石墨板分别与稳流变压器的负极和正极相连。本发明装置是一种结构紧凑简单、占地面积小，能耗低、处理效率高的集生物、微电解于一体的生活污水处理装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种同时具有脱碳脱氮脱磷功能的污水处理装置，尤其是指一种采用电促强化微电解脱氮的生活污水处理装置。
背景技术
目前我国传统废水生物处理技术中最主要的脱氮工艺是A2/O工艺，它是通过出水回流将处理条件由厌氧到好氧再到兼氧的转变来实现脱氮，这既需要大量的回流动力，又增加了处理负荷，因此运行成本太大，并不为目前大部分分散式农村生活污水处理所采用。
专利号为200710068353.5的中国发明专利公开了一种具有脱氮功能的污水处理装置，包括池体和盖板，池体内由隔板依次分隔为厌氧除碳区、好氧硝化区和厌氧脱氮区，好氧硝化区由电能带动曝气装置供氧，能耗较高，该装置在结构上将厌氧-好氧-兼氧分开，增加了建造成本和使用成本，而且没有有效地去除生活污水中的含磷污染物，易造成水体的富营养化污染。
专利号为02205209.7的中国发明专利公开了一种水平转动筒体的强化动态强化微电解废水处理装置，利用铁-碳微电池电场作用，来压缩废水中胶体颗粒表面的双电层、降低微粒表面能，使部分污染物被分解、凝聚而除去。废水进入装置前需调pH值至酸性，而处理后又要将pH调至中性后排出；该装置需提供30～50伏的直流电压用于强化铁-碳床的微电解过程，其能耗较高；该装置在筒体内装填铸铁屑和小颗粒碳屑形成铁-碳微电池，从而导致大量铁屑和碳屑的消耗；铁-碳微电池中，铁被氧化成铁离子而造成出水显红色，需将其脱色，因此，该装置不但运行成本高、管理复杂，而且适用于含重金属离子的电镀废水和高浓度、高色度的染料废水，并不适合生活污水的处理。
发明内容
本发明提供了一种电促生物强化生活污水处理装置，采用微电场促使污泥挂膜加快启动，采用微电解实现污水脱氮，利用人工湿地吸附污水中的残余氮磷等营养元素。
一种电促生物强化生活污水处理装置，包括池体，池体上设有盖板，池体两端分别设有进水口和出水口，所述的池体内由隔板依次分隔为生物脱碳区、生物脱氮区和人工湿地脱磷区；生物脱碳区设有若干个由上折流板和下折流板隔成的上升室和下降室，上升室内填充固定填料，在各上升隔室两侧的上折流板和下折流板上附有活性炭纤维，上折流板的活性炭纤维接稳流变压器的正极，下折流板的活性炭纤维接稳流变压器的负极；生物脱氮区设有由若干个上折隔板和下折隔板隔成的上升隔室和下降隔室，上升隔室两侧的上折隔板和下折隔板间平放若干层互相间隔的不锈钢网和多孔石墨板，最顶端的多孔石墨板由活性炭纤维替换，其中每一层，不锈钢网在下，接稳流变压器的负极，多孔石墨板在上，接稳流变压器的正极，最顶端的活性炭纤维接稳流变压器的正极。
所述的稳流变压器的直流电压在4～12V间可调，电流控制在20～80mA。
所述的生物除碳区内的上升隔室和下降隔室的宽度比为(1∶1)-(5∶1)。
所述的活性炭纤维的厚度在2～5mm。
所述的固定填料为空心球形状，微生物容易挂膜，启动快，可以采用竹制纤维天然填料。
所述的生物脱碳区的上升流速控制在0.1-0.8m/s，生物脱氮区的上升流速控制在0.2-0.4m/s，除磷区的上升流速一般0.3-0.6m/s。
所述的不锈钢网的厚度为2mm，多孔石墨板的厚度为5mm，间距为60-100mm。
所述的多孔石墨板上均布若干个直径为50mm左右，间距为200mm左右的小孔。
所述的盖板上设有若干个检修孔和排气孔。
生物脱氮区靠近人工湿地脱磷区的上端设有溢流堰，溢流堰接通脱氮区出水口；溢流堰上端的高度高于下折隔板上端的高度。
从脱氮区出水孔流出的水用导水管导入人工湿地脱磷区的布水槽，布水槽与植被区间的隔板布满小孔，植被区的外侧设有排水口，引导水由布水槽通过人工湿地脱磷区的植被区，最终从排水口流出；
所述的人工湿地脱磷区的布水槽内用砾石填充；植被区内逐层铺上片石、粗砂和细沙，其上种植蒲草、芦苇等植物。
整个装置视进水水质情况合理调配脱碳区和脱氮区的相对体积比及循环数，最终出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准。
与传统技术相比，本发明装置采用电促强化微电解脱氮的技术优点在于将弱电场下的微电解和厌氧生物膜技术有机的结合起来，通过复杂的相互作用达到在同一电生物反应器内有效净化废水的目的，是一种具有启动快、能耗低、出水优、结构紧凑简单、占地面积小、建造和使用成本低、绿化环境等优点，且集生物、微电解、人工湿地于一体，高效去除营养元素碳氮磷，使出水水质能够稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级B标准的生活污水处理装置。
在生物脱碳区，主要采用上下折流，延长水流路径，加强污水与附着在球形填料上的微生物充分接触，而上升室两侧折流板与稳流变压器连接，就是利用加在反应器两端的直流微电场促进微生物的定向迁移和生长繁殖，有效促进微生物在填料表面附着挂膜，解决了厌氧反应器启动慢的问题。
在生物脱氮区，不锈钢网和多孔石墨板分别与稳流变压器的负极和正极相连，使电极本身也作为生物膜的载体，多孔石墨板产生的氧气进入生物膜内层，依靠浓度梯度扩散到生物膜表面，形成内层为好氧区、外层为厌氧区的特殊结构，而污染物则反向扩散，生物膜内部底物传递的异向性形成了特有的生物膜分层情况和微生物群落结构，实现了在单一的生物膜内能够同时脱碳除氮，而且这种好氧区与厌氧区交替的环境有利于同时硝化反硝化，有效促进了微生物的脱氮。这种电促生物技术不但综合了生物法处理成本低、电化学方法效率高和二次污染低的特点，而且将电化学反应中引起电流效率降低的副反应如产热、析氧、析氢、电迁移等有效地利用于生物反应中，因此在整个耦合技术的层面上使电流效率和处理效果大幅提高，同时降低了处理成本。
在人工湿地脱磷区，采用蒲草、芦苇等植物的生物自然净化能力，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对脱碳脱氮后的污水进行进一步处理。
本发明装置是一种结构紧凑简单、占地面积小，能耗低、处理效率高的集生物、微电解于一体的生活污水处理装置。
附图说明
图1为本发明装置的剖面结构示意图；
图2为本发明装置的俯视结构示意图；
图3为多孔石墨板的结构示意图；
图4为不锈钢网的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种电促生物强化生活污水处理装置，包括池体25、盖板17和稳流变压器24，盖板17上设有若干个检修孔15和排气孔16，池体25两端分别设有进水口1和出水口23，池体25内由隔板依次分隔为生物脱碳区2、生物脱氮区3和人工湿地脱磷区4。
生物脱碳区2设有若干个由上折流板7和下折流板6隔成的上升室和下降室，上升室内填充固定有空心球形填料5，上升室和下降室的宽度比选取2∶1或4∶1。上折流板7和下折流板6上附有活性炭纤维9，分别与稳流变压器24的正负极相连。
生物脱氮区2设有若干个由上折隔板8和下折隔板10隔成的上升隔室和下降隔室。在每个上升隔室的上折隔板8和下折隔板10之间有若干互相间隔的不锈钢网11和多孔石墨板12，分别接稳流变压器24的负极和正极，其中最上层的多孔石墨板12用活性炭纤维9替换，生物脱氮区2最右端靠近人工湿地脱磷区4的上端设有出水溢流堰13，出水溢流堰13上端的高度要高于下折流板10上端的高度，出水溢流堰13上端接脱氮区出水口18。
人工湿地脱磷区4由多孔隔板22隔成布水槽27和植被区26，人工湿地脱磷区4四周用混凝土浇筑，脱氮区出水口18与布水槽27相连，布水槽27与植被区26的隔板布满小孔29，布水槽27用砾石14填充；植被区26的外侧设有排水口23，植被区26内从下至上逐层铺片石20、粗砂19和细沙21，其上种植蒲草和芦苇28等植物。
待处理污水从进水口1流入池体25内，首先进入生物脱碳区2，活性炭纤维9产生的直流微电场促进污水中的微生物水平迁移和生长繁殖，有效促进微生物在空心球形填料5表面附着挂膜，加快启动厌氧反应器进行脱碳处理。污水绕过下折流板6进入生物脱氮区3后，由于不锈钢网11和多孔石墨板12，分别接稳流变压器24的负极和正极，从而使多孔石墨板12微电解水产生的氧气和不锈钢网11释放出的氢气为硝化菌、反硝化菌提供氧气和电子受体，污水交替经过不锈钢网11和多孔石墨板12，就是交替经过好氧区和厌氧区，有利于同时硝化反硝化，促进了微生物的脱氮，而最上层的活性炭纤维9还具有过滤作用，有效阻止污水中的大颗粒污染物。经过充分脱氮后的污水流经出水溢流堰13，顺着脱氮区出水口18进入人工湿地脱磷区4的布水槽27，透过布水槽27的小孔29进入生态湿地脱磷区4的植被区26，最后经排水口23将处理后达到国家标准的污水排入江河、湖泊。
Claims (9)
1.一种电促生物强化生活污水处理装置，包括池体(25)，池体(25)上设有盖板(17)，池体(25)两端分别设有进水口(1)和出水口(23)，所述的池体(25)内由隔板依次分隔为生物脱碳区(2)、生物脱氮区(3)和人工湿地脱磷区(4)，其特征在于：生物脱碳区(2)设有若干个由上折流板(7)和下折流板(6)隔成的上升室和下降室，上升室内填充固定填料，在各上升室两侧的上折流板(7)和下折流板(6)上分别附有活性炭纤维，上折流板(7)的活性炭纤维接稳流变压器(24)的正极，下折流板(6)的活性炭纤维接稳流变压器(24)的负极；生物脱氮区(3)设有由若干个上折隔板(8)和下折隔板(10)隔成的上升隔室和下降隔室，上升隔室两侧的上折隔板(8)和下折隔板(10)间平放若干层互相间隔的不锈钢网(11)和多孔石墨板(12)，最顶端的多孔石墨板由活性炭纤维替换，其中每一层，不锈钢网(11)在下，接稳流变压器(24)的负极，多孔石墨板(12)在上，接稳流变压器(24)的正极，最顶端的活性炭纤维接稳流变压器(24)的正极。
2.如权利要求1所述的电促生物强化生活污水处理装置，其特征在于：所述的稳流变压器(24)的直流电压为4～12V，电流为20～80mA。
3.如权利要求1所述的电促生物强化生活污水处理装置，其特征在于：所述的生物脱碳区(2)内的上升室和下降室的宽度比为1∶1-5∶1。
4.如权利要求1所述的电促生物强化生活污水处理装置，其特征在于：所述的活性炭纤维的厚度在2～5mm。
5.如权利要求1所述的电促生物强化生活污水处理装置，其特征在于：所述的不锈钢网(11)的厚度为2mm，多孔石墨板(12)的厚度为5mm，不锈钢网(11)和多孔石墨板(12)的间距为60-100mm。
6.如权利要求1所述的电促生物强化生活污水处理装置，其特征在于：所述的多孔石墨板(12)上均布若干个直径为50mm，间距为200mm的小孔。
7.如权利要求1所述的电促生物强化生活污水处理装置，其特征在于：生物脱氮区(3)靠近人工湿地脱磷区(4)的上端设有出水溢流堰(13)，出水溢流堰(13)接通生物脱氮区出水口(18)，出水溢流堰(13)上端的高度高于下折隔板(10)上端的高度。
8.如权利要求1所述的电促生物强化生活污水处理装置，其特征在于：所述的盖板(17)上设有若干个检修孔(15)和排气孔(16)。
9.如权利要求1所述的电促生物强化生活污水处理装置，其特征在于：所述的固定填料为空心球形状。
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