CN101693582A - 简易型交替曝气塘污水处理装置及处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种简易型交替曝气塘污水处理装置及处理工艺。该处理装置由曝气塘、曝气器、进水管道、出水管道、排泥管道、连通管道和控制阀组成。实施时，选择位于乡镇建成区下风向的天然池塘或平整场地，通过开挖和堆土形成交替曝气塘；在交替曝气塘的四周铺设防渗膜，安装连通管道、进水管、出水管和排泥管后，在防渗膜上砌砖，水泥砂浆抹面，即可完成塘体施工；之后，安装曝气器或搅拌器、控制进出水与排泥的电动/气动阀和控制***后，便可交付使用。该处理装置采用固定时间时序控制模式或采用在线反馈实时控制模式进行污水处理。本发明处理效率高、占地面积小；与UNITANK和三沟交替式氧化沟相比，基建投资低、建设周期短；通过配套的固定时间或实时控制运行，***可以适应乡镇污水水质水量的波动，运行过程自动化。

Description

简易型交替曝气塘污水处理装置及处理工艺

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种简易型交替曝气塘污水处理装置及处理工艺。

背景技术

通过发展经济基础比较好的乡镇带动农村经济和社会发展，一直是我国发展乡村经济的重要战略之一。乡镇泛指较小的市镇，主要包括集镇和建制镇。集镇是指乡政府所在地和由集市发展而成的非建制镇，建制镇是指国家按行政建制设立的镇但不含县城关镇。乡镇常常是一定区域内农村的经济、文化和生活服务中心。根据住房和城乡***发布的《2007年城市、县城和村镇建设统计公报》，2007年末，全国已有乡15120个、建制镇19249个，平均人口密度分别为4768和5459人/平方公里。按照“国务院国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要”，到2010年末，我国城镇化率还将从2005年末的43％提高到47％，***新农村建设将取得明显成效。

然而，我国在城镇化加速的同时，乡镇环境基础设施普遍没有同步建设。2007年末，全国乡建成区的排水管道密度为1.43公里/平方公里，建制镇的排水管道密度为3.08公里/平方公里。收集率尚且不高，污水处理率可想而知，乡镇生活污染因此成为面源污染的重要因素之一。按照国家节能减排工作的部署，2010年末全国设市城市和县城所在的建制镇均将规划建设污水集中处理设施，全国设市城市的污水处理率将从目前的45％提高到不低于70％。因此，我国已经进入乡镇水污染治理的快速推进期。然而，在推进这项工作的过程中面临的一个重要难题是，乡镇生活污染控制不能沿用城市污水集中处理的模式，而专门针对乡镇生活污染控制而研发的适用技术还比较少，缺乏具有普遍指导作用的技术标准。

2009年3月，中国住房和城乡***城市建设司张悦司长在马尼拉亚太地区卫生会议上的发言指出：“我国政府正在加大对小城镇和农村污水处理的支持力度，并加强对适用技术和工艺的研发与推广”，反映了当前我国在乡镇和农村污水治理中面临的技术需求。

发明内容

本发明的目的在于针对乡镇污水处理特点，提出一种简易型交替曝气塘污水处理装置及处理工艺。

本发明提出的简易型交替曝气塘污水处理装置，所述污水处理工艺采用曝气处理装置，该处理装置由曝气塘、曝气器、进水管道、出水管道、排泥管道、连通管道和控制阀组成。第一曝气塘和第三曝气塘分别通过连通管与第二曝气塘相连，第一曝气塘、第二曝气塘和第三曝气塘底部通过进水控制阀连接进水管，第一曝气塘和第三曝气塘上方通过出流堰和出水控制阀连接出水管，第二曝气塘底部通过排泥控制阀连接排泥管。第一曝气塘、第二曝气塘、第三曝气塘内各有1个曝气器或搅拌器。进水控制阀、出水控制阀、排泥控制阀、曝气器或搅拌器分别连接PLC控制柜。

本发明中，所述进水控制阀、出水控制阀和排泥阀分别采用气动阀或电动阀。

本发明中，所述曝气器需采用倒伞型表面曝气器。

本发明提出的简易型交替曝气塘污水处理工艺，具体体步骤如下：选择位于乡镇建成区下风向的天然池塘或平整场地，通过开挖和堆土形成可容纳水深2～3m的第一曝气塘、第二曝气塘和第三曝气塘；在第一曝气塘、第二曝气塘和第三曝气塘的四周铺设防渗膜，安装连通管道、进水管、出水管和排泥管后，在防渗膜上砌砖，水泥砂浆抹面，即可完成第一曝气塘、第二曝气塘和第三曝气塘的塘体施工；之后，安装曝气器或搅拌器、控制进水控制阀、出水控制阀、排泥控制阀和PLC控制柜，即可使用；通过周期性的厌氧/缺氧/好氧反应和沉淀同时去除水中有机物和氮、磷营养盐，第一曝气塘和第三曝气塘的运行过程包括反应和沉淀阶段，第二曝气塘一直进行生化反应；控制模式采用固定时间时序控制模式(Fix-time control，FTC)或采用在线反馈实时控制模式(real-timecontrol，RTC)中任一种。

本发明中，进水是连续的，按设定的运行程序分别有序地进入三个塘。净化水交替从第一曝气塘和二曝气塘连续排出。微生物污泥在塘内完成消化稳定，少量的剩余污泥根据运行情况不定期从第二曝气塘排出。

本发明中，固定时间时序控制模式周期开始时，污水从第一曝气塘进入并在其中进行生物代谢反应，混合液流向第二曝气塘，第二曝气塘始终进行生化反应使有机物进一步降解；然后，污水改由第二曝气塘进入，第一曝气塘则继续反应使其本底浓度降低。最后，经过一段时间的沉淀分离，第一曝气塘可作为沉淀塘运行。在上述过程中，第三曝气塘始终作为沉淀塘运行，进行固液分离过程，上清液经第三曝气塘流堰外排。上述阶段完成后，污水切换进入第三曝气塘，第二曝气塘仍然是反应塘，第一曝气塘改作沉淀塘，沉淀上清液经第一曝气塘出流堰外排。

采用固定时间时序控制模式时，对于不同的处理水量(最小日、平均日和最大日)时，切换周期不变，采用不同的曝气周期。

本发明中，也可以采用实时在线反馈实时控制模式，具体步骤如下：

第一步，反硝化反应阶段：开启进水，关闭出水；开启搅拌，停止曝气。***内DO

且

当

且

时，可认为反硝化反应进行完全，进入下一个过程。

第二步，硝化反应阶段：关闭进水，关闭出水；停止搅拌，开启曝气。***内DO＞2mg/L、且

当

且时，可认为硝化反应进行完全，进入下一个过程。

第三步，澄清阶段：关闭进水，关闭出水；停止搅拌，停止曝气。完成澄清后，进入下一个过程。

第四步，沉淀阶段：关闭进水，开启出水；停止搅拌，停止曝气。直至另一个边格的澄清阶段结束时，重新回到第一步的反硝化阶段。

如此往复，循环运行。

本发明的基础是传统曝气塘和UNITANK、三沟式氧化沟工艺。曝气塘工艺实际上是在塘面上安装有人工曝气设备的稳定塘，通常需要连接一个沉淀塘来去除水中悬浮固体，微生物在塘内厌氧消化稳定。曝气塘具有基建投资低、运行管理简单的优点。但是，曝气塘主要以去除COD和NH4+-N为主，对TN和TP的去除率不高；曝气塘内无污泥回流(SRT和HRT相同)，MLVSS浓度低，使反应速率低，水力停留时间一般超过3天，占地面积大。在某些乡镇建成区，找不到足够的土地来建设曝气塘。

UNITANK和三沟式氧化沟是成熟的城镇污水处理工艺，具有反应沉淀一体化、处理效率高、占地面积小、可实现脱氮除磷的优点。但是，处理***采用钢筋混凝土结构，所需的基建投资往往超出乡镇的承受水平。

本发明按照UNITANK的工作原理来改造常规曝气塘，提出一种简易型交替曝气塘污水处理工艺，使其能综合上述两类工艺的优点，并提出了配套的运行控制程序。实施案例的应用效果表明，该发明具有基建投资低、建设周期短、运行过程自动化、排水水质达到国家规定一级B排放标准的优点。

附图说明

图1为简易型交替曝气塘污水处理装置示意图。

图2为设计平均目的固定时间控制模式。

图中标号：1、2、3分别为第一进水阀、第二进水阀、第三进水阀，4、5分别为第一出水阀、第二出水阀，6为排泥阀，7、8和9分别为第一曝气器、第二曝气器、第三曝气器，10、11、12分别为第一曝气塘、第二曝气塘和第三曝气塘，13为进水管，14为出水管，15为排泥管，16、17分别为第一出流堰、第二出流堰。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明。

实施例1：如图1所示，选择位于乡镇建成区下风向的天然池塘或平整场地，通过开挖和堆土形成可容纳水深2～3m的交替的三个曝气塘，分别为第一曝气塘10、第二曝气塘11和第三曝气塘13；在交替的三个曝气塘的四周铺设防渗膜，安装连通管道、进水管、出水管和排泥管后，第一曝气塘10和第三曝气塘12分别通过连通管与第二曝气塘11相连，第一曝气塘10、第二曝气塘11和第三曝气塘12底部分别通过第一进水阀1、第二进水阀2和第三进水阀3连接进水管13，第一曝气塘10上方通过第一出流堰16、第一出水阀4连接出水管14，第三曝气塘12上方通过第二出流堰17和第二出水阀5连接出水管14，第二曝气塘11底部通过排泥控制阀连接排泥管15。在防渗膜上砌砖，水泥砂浆抹面，即可完成塘体施工；之后，安装曝气器、控制进出水与排泥的电动/气动阀和PLC控制柜后，便可交付使用。第一曝气塘、第二曝气塘、第三曝气塘内各有第一曝气器7、第二曝气器8和第三曝气器9；进水控制阀、出水控制阀和排泥控制阀分别连接PLC控制柜。

将本简易型交替式曝气塘处理工艺用于某地区污水处理站建成通水。设计平均日处理规模250m³/d，曝气塘占地面积300m²。建设简易型交替曝气塘涉及的土建工程和曝气器、电气及管道安装工程，折算吨水投资仅为660元。采用固定时间控制模式自动运行，几乎不需人工日常维护。平均处理水量为160m³/d，出水达到了一级B排放标准，平均处理成本为0.35元/吨。

设计水量最小日HRT＝30h，固定时间控制模式为：交替反应周期6h，半周期3h。周期开始的120min，污水从第一曝气塘连续进入，第一曝气塘在前60min曝气2min-沉淀18min，之后澄清20min-曝气20min-澄清20分钟。接下来的60min里，污水改由第二曝气塘进入，第一曝气塘曝气30min，预澄清30min。第二曝气塘始终处于曝气10min-停曝20min的间歇曝气反应中，第三曝气塘则是沉淀塘。3小时后，切换第一曝气塘和第三曝气塘进入下半周期，其控制模式与上半周期对称。

设计水量平均日HRT＝20h，固定时间控制模式为：交替反应周期6h，半周期3h。周期开始的120min，污水从第一曝气塘连续进入，第一曝气塘在前60min曝气2min-沉淀18min，之后澄清15min-曝气30min-澄清15分钟。接下来的60min里，污水改由第二曝气塘进入，第一曝气塘曝气30min，预澄清30min。第二曝气塘始终处于曝气20min-停曝10min的间歇曝气反应中，第三曝气塘则是沉淀塘。3小时后，切换第一曝气塘和第三曝气塘进入下半周期，其控制模式与上半周期对称。

设计水量最大日HRT＝10h，固定时间控制模式为：交替反应周期6h，半周期3h。周期开始的120min，污水从第一曝气塘连续进入，第一曝气塘在前60min曝气2min-沉淀18min，之后澄清15min-曝气30min-澄清15分钟。接下来的60min里，污水改由第二曝气塘进入，第一曝气塘曝气30min，预澄清30min。第二曝气塘始终处于连续曝气反应中，第三曝气塘则是沉淀塘。3小时后，切换第一曝气塘和第三曝气塘两池进入下半周期，其控制模式与上半周期对称。

实施例2：采用在线反馈实时控制模式

实施例1中的工程也可以采用在线反馈实时控制模式运行。不分设计最小日、设计平均日和设计最大日，实时运行控制模式为：运行周期分为上、下两个阶段，上半周期开始时，污水从第一曝气塘连续进入，启动搅拌器，第一曝气塘内ORP下降，pH上升；当

且时，污水改从第二曝气塘进入，关闭第一曝气塘搅拌器，启动第一曝气器，第一曝气唐内ORP上升，pH下降；当出现且关闭第一曝气器沉淀45min，进入下半周期。在上述过程中，第二曝气塘内当DO＜1开启第二曝气器，DO＞3关闭第二曝气器；第三曝气塘一直作为沉淀塘，混合液在此完成固液分离，上清液经第二出流堰排出。下半周期开始后，污水从第一曝气塘进入，重复上述运行过程，第一曝气塘切换为沉淀塘，上清液经第一出流堰排出。

Claims (6)

1.一种简易型交替曝气塘污水处理装置，所述污水处理工艺采用曝气处理装置，该处理装置由曝气塘、曝气器、进水管道、出水管道、排泥管道、连通管道和控制阀组成，其特征在于第一曝气塘和第三曝气塘分别通过连通管与第二曝气塘相连，第一曝气塘、第二曝气塘和第三曝气塘底部通过进水控制阀连接进水管道，第一曝气塘和第三曝气塘上方通过出流堰和出水控制阀连接出水管道，第二曝气塘底部通过排泥控制阀连接排泥管道。第一曝气塘、第二曝气塘、第三曝气塘内各有1个曝气器或搅拌器；进水控制阀、出水控制阀和排泥控制阀分别连接PLC控制柜。

2.根据权利要求1所述的简易型交替曝气塘污水处理装置，其特征在于所述进水控制阀、出水控制阀和排泥阀分别采用气动阀或电动阀。

3.根据权利要求1所述的简易型交替曝气塘污水处理装置，其特征在于所述曝气器采用倒伞型表面曝气器。

4.一种如权利要求1所述的简易型交替曝气塘污水处理工艺，其特征在于具体步骤如下：选择位于乡镇建成区下风向的天然池塘或平整场地，通过开挖和堆土形成可容纳水深2～3m的第一曝气塘、第二曝气塘和第三曝气塘；在第一曝气塘、第二曝气塘和第三曝气塘的四周铺设防渗膜，安装连通管道、进水管、出水管和排泥管后，在防渗膜上砌砖，水泥砂浆抹面，即可完成第一曝气塘、第二曝气塘和第三曝气塘的塘体施工；之后，安装曝气器或搅拌器、控制进水控制阀、出水控制阀、排泥控制阀和PLC控制柜，即可使用；通过周期性的厌氧/缺氧/好氧反应和沉淀同时去除水中有机物和氮、磷营养盐，第一曝气塘和第三曝气塘的运行过程包括反应和沉淀阶段，第二曝气塘一直进行生化反应；控制模式采用固定时间时序控制模式或在线反馈实时控制模式中任一种。

5.根据权利要求4所述的简易型交替曝气塘污水处理工艺，其特征在于采用固定时间时序控制模式，周期开始时，污水从第一曝气塘进入并在其中进行生物代谢反应，混合液流向第二曝气塘，第二曝气塘始终进行生化反应使有机物进一步降解；然后，污水改由第二曝气塘进入，第一曝气塘则继续反应使其本底浓度降低；最后，经过一段时间的沉淀分离，第一曝气塘可作为沉淀塘运行；在上述过程中，第三曝气塘始终作为沉淀塘运行，进行固液分离过程，上清液经第三曝气塘流堰外排；上述阶段完成后，污水切换进入第三曝气塘，第二曝气塘仍然是反应塘，第一曝气塘改作沉淀塘，沉淀上清液经第一曝气塘出流堰外排。

6.根据权利要求4所述的简易型交替曝气塘污水处理工艺，其特征在于采用实时在线反馈实时控制模式，具体步骤如下：

第一步，反硝化反应阶段：开启进水，关闭出水；开启搅拌，停止曝气。***内DO＜0.2mg/L、

且

当

且

时，可认为反硝化反应进行完全，进入下一个过程；

第二步，硝化反应阶段：关闭进水，关闭出水；停止搅拌，开启曝气；***内DO＞2mg/L、

且

当

且

时，可认为硝化反应进行完全，进入下一个过程；

第三步，澄清阶段：关闭进水，关闭出水；停止搅拌，停止曝气；完成澄清后，进入下一个过程；

第四步，沉淀阶段：关闭进水，开启出水；停止搅拌，停止曝气；直至另一个边格的澄清阶段结束时，重新回到第一步的反硝化阶段；

如此往复，循环运行。

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