CN109264940B - 一种多级式稳定塘污水处理方法及*** - Google Patents

一种多级式稳定塘污水处理方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多级式稳定塘污水处理方法及***。稳定塘内部设置有竖向挡流墙，将稳定塘分化为集进水沉淀区、多级分层区及出水沉淀区于一体的多级式组合稳定塘，其挡流墙底部设置水流通道，通道两侧安装生物填料，多级分层区配置非等间距曝气设施，与此同时，通过构建稳定塘周边植物带及生态浮床，使污水在依次通过进水沉淀区、多级分层区及出水沉淀区等功能分区时，可借助微生物和植物的综合作用，实现水体中的污染物的去除。本***通过非等间距曝气设施、合理布置的生物填料等措施，强化了稳定塘生物处理功能，具有耐冲击强，处理效率好等特点。

Description

一种多级式稳定塘污水处理方法及***
技术领域
本发明属于环境保护技术、污水处理技术领域，具体涉及一种多级式稳定塘污水处理方法及***。
背景技术
稳定塘起源于20世纪初期欧美国家，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称，多利用现有地形而建，结构简单、建设费用低、运行维护管理简单且易于操作，是我国农村及缺水干旱地区一种良好的污水处理及再利用途径。
根据塘中微生物优势群体类型和塘水溶解氧状况的不同，稳定塘分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘和曝气塘等。不同类型的稳定塘对水体中污染物的去除效率不同。在处理污水时，为确保污水中各项污染指标得到可靠去除，提高稳定塘耐冲击负荷能力，一般需要构建稳定塘处理***，提高污水中COD、BOD5、NH3-N、TN、TP等各项污染指标的去除率。然而现有技术的稳定塘机构比较单一，且都是利用机械或建筑结构进行污水处理，没有综合利用各种资源，耐冲击性较差，为了实现较好的污水处理效果，往往需要占地面积较大的处理***，对于水深不规律，周围环境复杂的池塘，无论是安装还是实际处理效果都受到很大限制。
发明内容
鉴于现有稳定塘存在的上述缺陷，本发明通过对水流状态、曝气方式等多方面的改进，实现一种耐冲击多级式稳定塘污水处理***及方法，解决现有稳定塘耐冲击负荷能力差、处理效果不佳以及占地面积大、处理效果难以长期保持的问题。
本发明的多级式稳定塘污水处理方法，包括以下步骤：
S1：在稳定塘污水进水侧和出水侧分别设置挡流墙，将稳定塘划分为进水沉淀区、多级分层区和出水沉淀区，所述挡流墙下沿与稳定塘塘底垂直距离不小于0.5m，形成水流通道，水流通道两侧3m范围内安装生物填料，污水进入稳定塘进水沉淀区后，经进水侧和出水侧挡流墙底部的水流通道，依次通过多级分层区和出水沉淀区；
S2：在多级分层区内设置多个线型曝气设施，相邻的曝气设施之间形成溶解氧分层段，曝气设施区域形成溶解氧混合段，在溶解氧分层段中，随着水深的加深依次形成为好氧层、缺氧层和厌氧层；在溶解氧混合段中，当曝气设施开启时，向溶解氧混合段内充氧，污水及微生物由上及下呈完全混合状态，促进污水与微生物及溶解氧的接触，进而促进污水中污染物的氧化分解；
S3：稳定塘周边水岸由浅至深依次布置挺水、浮水及沉水植物，构建稳定塘周边植物带；
S4：进水沉淀区、多级分层区及出水沉淀区布置生态浮床。
优选的，在步骤S1之前还有如下步骤：
S0：在稳定塘上方设置加药间，加药间设置配药装置和加药泵，对入水进行加药处理。
优选的，所述的挡流墙为刚性挡流墙或者柔性挡流墙，其中刚性挡流墙采取钢板、砖砌或钢筋混凝土之一，柔性挡流墙采取上部绑扎漂浮、底部捆绑PVC涂料布的形式。
优选的，稳定塘进水沉淀区水力停留时间不小于2h。
优选的，所述的挡流墙两侧3m范围内安装的生物填料为悬挂式填料，采取软性纤维填料、组合填料或弹性填料之一，每束填料横截面直径在120mm～200mm之间。
优选的，所述的多级分层区内设置的线型曝气设施为非等间距布置；在多级分层区的前半区，两两曝气设施的间距为水深的0.5倍～2倍，在多级分层区的后半区，两两曝气设施的间距为水深的2倍～5倍。
优选的，所述的多级分层区内设置的线型曝气设施为上层、中层和下层三层设置；上层曝气设施安装高度范围为0m～2m，中层曝气设施安装高度范围为3m～5m，底层曝气设施安装高度范围为距离塘底0.5m～1.5m。
优选的，在多级分层区末端，距离最后一道线型曝气设施水平距离1m～3m范围内，设置污泥回流井，将多级分层区溶解氧混合段的混合液回流至稳定塘进水沉淀区进水端。
优选的，在出水沉淀区底部设置排泥设施，将稳定塘产生的沉积物定期排出。
本发明还公开了一种多级式稳定塘污水处理***，其特征在于使用了上述的方法。
通过上述结构和方法设计，本发明实现了在一个稳定塘内进行功能分区，同时借助水流通道两侧的生物填料及主反应区曝气设施的优化设置，促进微生物与水体污染物的接触和作用，从而提升污水处理效果及耐冲击负荷的能力，节省占地；另一方面，引入稳定塘周边植物带和生态浮床，实现微生物处理与植物净化的双重结合，强化污水中污染物的去除效率，具有显著的环境及经济效益。
附图说明
图1为使用本发明方法的稳定塘污水处理***的平面布置示意图。
图2为稳定塘处理***的剖面示意图。
图3多级分层区中分层区示意图。
图4为稳定塘进水沉淀区加药示意图。
图1中，101为污水来水，102为稳定塘进水管或进水渠，103为植物带，104为进水沉淀区，105为生物填料，106为挡流墙，107为曝气设施，108为多级分层区，109为生态浮床，110回流井，111为回流泵，112为回流管，113为出水沉淀区，114为稳定塘出水管或出水渠。
图2中，101为污水来水，102为稳定塘进水管或进水渠，104为进水沉淀区，105为生物填料，106为挡流墙，107为曝气设施，108为多级分层区，109为生态浮床，113为出水沉淀区，114为稳定塘出水管或出水渠，115为溶解氧分层段，116为溶解氧混合段，117为排泥设施。
图3中，101为污水来水，102为稳定塘进水管或进水渠，104为进水沉淀区，105为生物填料，106为挡流墙，107为曝气设施，108为多级分层区，115为溶解氧分层段，116为溶解氧混合段，117为排泥设施，118为好氧层，119为缺氧层，120为厌氧层。
图4中，101为污水来水，102为稳定塘进水管或进水渠，121为加药间，122为配药装置，123为加药泵，124为加药管。
具体实施方式
结合图1、图2、图3和图4对本发明，一种多级式稳定塘污水处理方法及***的具体实施方式进行说明。
本发明的稳定塘污水处理***，包括进水沉淀区、多级分层区和出水沉淀区三个功能分区。三个功能分区随污水流动方向依次设置，中间通过竖向挡流墙分隔，挡流墙下部设置过水通道，过水通道两侧安装生物填料。三个功能分区水面布置生态浮床，同时在进水沉淀区上部设置污水进水管或进水渠，底部设置排泥设施；在多级分层区内设置线型、非等间距曝气设施，将多级分层区划分成溶解氧分层段和溶解氧交替出现的混合段，末端设置混合液回流泵，将混合液回流至进水沉淀区；在出水沉淀区上部设置污水出水管或出水渠，底部设置排泥设施。
污水首先经进水管或进水渠进入进水沉淀区，在进水沉淀区沉淀预处理后，通过进水沉淀区竖向挡流墙下的水流通道进入到多级分层区。所述多级分层区内设置的线型、非等间距布置的曝气设施，将多级分层区分化为溶解氧混合段和溶解氧分层段交替出现的反应区。多级分层区内溶解氧分层段和溶解氧混合段交替出现，曝气时，溶解氧混合段内污水及微生物由上及下呈完全混合状态，污水和微生物及氧气充分接触，加速污水中污染物的分解转化；溶解氧分层段因缺少扰动，通过自然沉降，在水面至塘底的水深方向依次形成好氧层、缺氧层和厌氧层，实现同步脱氮除磷效果。污水经过多级分层区，去除大部分污染物质后，从多级分层区出水端竖向挡流墙下的水流通道进入到出水沉淀区，在出水沉淀区二次沉淀后，最终出水外排。
所述分隔三个功能分区的竖向挡流墙，其下沿与稳定塘塘底垂直距离不小于0.5m，在竖向挡流墙下部形成水流通道，水流通道两侧3m范围内安装生物填料。
所述竖向挡流墙水流通道两侧的生物填料为悬挂式填料，每束填料横截面直径在120mm～200mm之间。
所述进水沉淀区、多级分层区、出水沉淀区水面布置的生态浮床，占每个区域水面面积在50％以内。
所述进水沉淀区、出水沉淀区的水力停留时间不小于2h。
所述进水沉淀区入口的污水进水管或进水渠末端，根据来水水质，选择性设置投加絮凝剂或助凝剂的加药点。
所述多级分层区水深为6m～12m。
在多级分层区进水前半区，两两曝气设施的间距为水深的0.5倍～2倍，在多级分层区进水的后半区，两两曝气设施的间距为水深的2倍～5倍。曝气时，溶解氧混合段内污水及微生物由上及下呈完全混合状态，污水和微生物及氧气充分接触，加速污水中有机物的分解转化；而溶解氧分层段因缺少扰动，通过自然沉降、氧气传递速率限制等因素，在水面至塘底的水深方向依次形成好氧层、缺氧层和厌氧层，实现同步脱氮除磷效果，其中好氧层深度范围为0m～0.5m，缺氧层深度范围为0.5m～2.5m，厌氧层深度范围为2.5m～塘底深度。
所述曝气设施为上层、中层和下层三层设置，上层曝气设施安装高度范围为0m～2m，中层曝气设施安装高度范围为3m～5m，底层曝气设施安装高度范围为距离塘底0.5m～1.5m。三层曝气设施可自由组合，并形成单独下层、单独中层、下层+上层、下层+中层、中层+上层及下层+中层+上层共6种安装形式。
所述曝气设施的运行方式可以是持续运行，也可以是间歇运行，具体由自动控制程序根据水质指标变化规律进行控制。
所述稳定塘可以充分根据自然地形进行设置，在水陆交界近水岸2m范围内，依照周边边坡地形水深由浅到深0.4m～2.0m范围内布置挺水植物、浮水植物和沉水植物，构建稳定塘植物带，实现集污染物降解功能与自然景观功能与一体的污水处理体系。
如图1～图4所示，污水来水101首先经过稳定塘进水管或进水渠102进入进水沉淀区104。当污水中悬浮物、总磷等污染物质浓度较高时，可以在进水沉淀区进行加药处理，具体方式为，在稳定塘上方设置加药间121，加药间121内配备配药装置122及加药泵123，絮凝剂或助凝剂在配药装置122内配置完成后，经过加药泵123及加药管124投加至进水管或进水渠102末端，并依靠污水的流动，与污水进行混合，混合之后的污水至进水沉淀区104内进行自然沉降。沉降后的污泥经进水沉淀区104底部的排泥设施117定期外排。污水则经过挡流墙106，从水流通道进入到多级分层区108中。在水流通道两侧3m范围内设置生物填料105，在生物填料105上附着生长微生物膜，利用生物填料附着生长的微生物降低水体中污染物浓度。
多级分层区108内设置线型、非等间距曝气设施107，将多级分层区108中划分为溶解氧分层段115和溶解氧混合段116交替出现的反应区，在溶解氧分层段115中，随着水深的加深依次形成为好氧层118、缺氧层119和厌氧层120；在溶解氧混合段116中，当曝气设施107开启时，向溶解氧混合段116内充氧，污水及微生物由上及下呈完全混合状态，促进污水与微生物及溶解氧的接触，进而促进污水中污染物的氧化分解。
曝气设施107可以实现持续曝气和间歇曝气的功能。当采用持续曝气时，为了强化脱氮效果，可以在多级分层区108末端距离最后一道线型曝气设施水平距离为1m～3m范围内设置回流井110，并通过井内安置的回流泵111和回流管112将污水回流至进水沉淀区104内。当采用间歇曝气时，曝气时，溶解氧混合段116内污水处于全混状态，停止曝气时，溶解氧混合段116自然分层，最终实现与溶解氧分层段115同样的分层效果，即随着水深的加深依次形成好氧层118、缺氧层119和厌氧层120。
之后，污水从多级分层区108末端设置的挡流墙106的水流通道进入到出水沉淀区113中，在出水沉淀区内进行二次沉淀,沉降后的污泥经多级分层区108底部的排泥设施117定期外排。
最后，净化后的出水从出水沉淀区113，经稳定塘出水管或出水渠114流出。
稳定塘进水沉淀区及出水沉淀区水力停留时间不小于2h，多级分层区水力停留时间根据BOD5、氨氮等污染物的表面负荷确定及稳定塘水深确定，处理效率可达80％及以上，其中去除BOD5的表面负荷为可达500kgBOD5/104(m2·d)，去除氨氮的表面负荷可达200kgNH4 +-N/104(m2·d)。
此外，稳定塘水陆交界近水岸2m范围内可以布置相应的植物带103，其所选植物可以是浮水植物、挺水植物或沉水植物；稳定塘进水沉淀区104、多级分层区108及出水沉淀区113布置生态浮床109，每个区域生态浮床109占水面面积在50％以内。
实施例1：
污水来水CODCr浓度为200mg/L，BOD5浓度为100mg/L，来水水量为10000m3/d，多级分层区水深为10m。
1)稳定塘占地面积为10000m2。
2)稳定塘依照现有地形开挖，当量塘宽为40m，分级多层区总长为250m。
3)稳定塘边坡坡度为1:1，即边坡高度：边坡宽度＝1:1，其中边坡高度等于多级分层区水深，为10m，则边坡宽度为10m。
4)稳定塘进水沉淀区和出水沉淀区长度各为20m，则稳定塘总长为290m。
5)校核进水沉淀区和出水沉淀区停留时间。其中进水沉淀区和出水沉淀区池容均为1/2(边坡宽度×多级分层区水深×当量塘宽)，为2000m3，水利停留时间为池容/来水水量×24＝4.8h。
6)采用线型非等间距布置的曝气设施，共设置8道线型曝气设施，从多级分层区进水前半区至后半区，第1道曝气设施布置距离稳定塘进水侧竖向挡流墙的水平距离为水深的0.5倍，之后两两线型曝气设施的布置水平距离分别为水深的1.5倍、1.5倍、2.5倍、2.5倍、3.5倍、3.5倍、4.5倍，则8道曝气设施距离稳定塘进水侧数量挡流墙的水平距离分别为：5m、20m、35m、60m、85m、120m、165m和210m。
7)曝气设施的布置采用底层+中层的布置方式。从稳定塘多级分层前半区第1道曝气设施计算起，奇数道曝气设施布置在距离塘底0.5m处，偶数道曝气设施布置在水深5m处。
最终出水COD为18mg/L，BOD5为6mg/L，COD的去除率为91％，BOD5的去除率为94％，合计BOD5的表面负荷为94kg BOD5/104(m2·d)。
实施例2：
污水来水SS为400mg/L，总氮21mg/L，来水水量为10000m3/d，通过DN800的进水管进入稳定塘，进水沉淀区出水SS为380mg/L，去除率仅为5％。采用在进水管末端投加聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)的方式，对来水进行混凝，促进进水沉淀区对SS的去除。
其中投加PAC量为30mg/L，投加PAM量为1.0mg/L。计算PAC的使用量为300kg/d，PAM投加量为10kg/d。
在稳定塘上方设置加药间，加药间配置带搅拌器的PAC罐2个，带搅拌器的PAM罐2个，作为配药装置，单罐体积均为10m3。
同时在加药间内设置PAC加药泵2台，流量为250L/h，扬程30m；设置PAM加药泵2台，流量为100L/h，扬程30m。配置好的PAC和PAM通过泵，分别经DN20的UPVC管输送至DN800的进水管末端。
在稳定塘多级分层区末端设置回流井，强化TN的去除，在回流井内安装2台混合液回流泵。混合液回流泵采用潜污泵，流量为700m3/h。
稳定塘进水沉淀区出水SS为20mg/L，去除率从5％提高至92.5％，最终出水总氮下降到8mg/L，去除率达到62％。
最后应当说明的是：以上实施案例仅用以说明本发明技术方案的具体实施方式，而非对其限制；本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施方式进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明实际，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多级式稳定塘污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：在进水侧和出水侧分别设置挡流墙(106)，将稳定塘划分为进水沉淀区(104)、多级分层区(108)和出水沉淀区(113)，所述挡流墙(106)下沿与稳定塘塘底垂直距离不小于0.5m，形成水流通道，水流通道两侧3m范围内安装生物填料(105)，污水进入稳定塘进水沉淀区(104)后，经进水侧和出水侧挡流墙(106)底部的水流通道，依次通过多级分层区(108)和出水沉淀区(113)；
S2：在多级分层区(108)内设置多个线型曝气设施(107)，相邻的曝气设施之间通过自然沉降形成溶解氧分层段(115)，曝气设施区域形成溶解氧混合段(116)，在溶解氧分层段(115)中，随着水深的加深依次形成为好氧层(118)、缺氧层(119)和厌氧层(120)；在溶解氧混合段(116)中，当曝气设施(107)开启时，向溶解氧混合段(116)内充氧，污水及微生物由上及下呈完全混合状态，促进污水与微生物及溶解氧的接触，进而促进污水中污染物的氧化分解；
S3：稳定塘周边水岸由浅至深依次布置挺水、浮水及沉水植物，构建稳定塘周边植物带；
S4：进水沉淀区、多级分层区及出水沉淀区布置生态浮床；
其中，稳定塘进水沉淀区水力停留时间不小于2h；
所述的多级分层区内设置的线型曝气设施为非等间距布置；在多级分层区的前半区，两两曝气设施的间距为水深的0.5倍～2倍，在多级分层区的后半区，两两曝气设施的间距为水深的2倍～5倍；
在多级分层区末端，距离最后一道线型曝气设施水平距离1m～3m范围内，设置污泥回流井，将多级分层区溶解氧混合段的混合液回流至稳定塘进水沉淀区进水端。
2.根据权利要求1所述的多级式稳定塘污水处理方法，其特征在于：在步骤S1之前还有如下步骤，
S0：在稳定塘上方设置加药间(121)，加药间设置配药装置(122)和加药泵(123)，对入水进行加药处理。
3.根据权利要求1所述的多级式稳定塘污水处理方法，其特征在于：所述的挡流墙为刚性挡流墙或者柔性挡流墙，其中刚性挡流墙采取钢板、砖砌或钢筋混凝土之一，柔性挡流墙采取上部绑扎漂浮、底部捆绑PVC涂料布的形式。
4.根据权利要求1所述的多级式稳定塘污水处理方法，其特征在于：所述的挡流墙两侧3m范围内安装的生物填料为悬挂式填料，采取软性纤维填料、组合填料或弹性填料之一，每束填料横截面直径在120mm～200mm之间。
5.根据权利要求1所述的多级式稳定塘污水处理方法，其特征在于：所述的多级分层区内设置的线型曝气设施为上层、中层和下层三层设置；上层曝气设施安装高度范围为0m～2m，中层曝气设施安装高度范围为3m～5m，底层曝气设施安装高度范围为距离塘底0.5m～1.5m。
6.根据权利要求1所述的多级式稳定塘污水处理方法，其特征在于：在出水沉淀区底部设置排泥设施，将稳定塘产生的沉积物定期排出。
7.一种多级式稳定塘污水处理***，其特征在于使用了如权利要求1-6任一项所述的方法。
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