一种污水处理及氮磷资源化利用系统的制作方法

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种污水处理及氮磷资源化利用系统。

背景技术：

污水是指受一定污染的来自生活和生产的排出水，从环境质量的角度看，污水中含有有机物、氮磷等污染物质，这些物质会对水环境造成影响，但从另一个角度看，污水又是一种资源，其中的氮磷物质是可利用的资源。目前，在污水资源化利用方面主要集中在水资源的利用和污泥的资源化利用。如一种用于城镇污水资源化利用的一体化设备（申请号201920510551.0）、一种生活污水资源化利用的生态处理系统（申请号201822086815.2）、一种农村生活污水生态处理循环利用系统（申请号201910583469.5）等专利主要是侧重净化后的水资源利用；一种小区生活污水资源化利用系统（申请号201610870108.5）和一种农村生活污水资源化分类高效处理系统（申请号201911044090.3）则是侧重于污水分类处理及绿化浇灌和农田灌溉；一种农村污水资源化利用及污水处理装置（申请号201821523238.2）主要是侧重于处理过程产生的污泥进行资源化利用、一站式ao降解高浓度污水资源化利用系统（申请号201720426941.0）主要是实现固液分离后对污水进行处理，同时对固体物进行资源化利用；一种资源化处理源分离黄水的方法及装置（申请号201910674807.6）则是通过污水分离和浓缩氨氮和磷制备鸟粪石，实现资源利用。

可见，污水进行资源化利用在污水处理领域具有重要意义，但如何对污水中的氮磷资源进行直接高效利用的同时保证污水处理效果，并使污水处理与资源化成本最小化，是目前污水处理氮磷资源化利用需要解决的关键问题。在目前公布的专利技术中，关于污水氮磷直接资源化利用的技术还未见报道。

针对上述问题，研发一种能高效处理污水，同时实现污水氮磷直接高效利用的污水处理及氮磷资源化利用系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种污水处理效果好，同时保证污水中氮磷得到资源化利用的污水处理及氮磷资源化利用系统。

一种污水处理及氮磷资源化利用系统，包括预处理单元，所述预处理单元包括格栅井和设置在格栅井出水端的调节池，所述格栅井进水端设有进水管，用于将污水引入格栅井内，所述格栅井内设有格栅；在预处理单元后依次设置有生物转笼一体化单元和尾水氮磷吸收单元。

所述生物转笼一体化单元包括按水流方向依次设置的缺氧池、好氧池和沉淀池，所述缺氧池和沉淀池内设有纤维束填料；所述好氧池内设有转笼，所述转笼包括填料笼和转轴，所述填料笼由同心的内外筒构成的环状夹层结构，环状夹层中填充有填料，所述内外筒由不锈钢制成且筒壁上设有若干通孔；所述转轴设置在填料笼轴向中心，转轴水平设置且与水流方向垂直，转轴两端通过固定设置在好氧池两池壁上的两轴承固定在好氧池池壁上，所述填料笼固定支撑在转轴上，从而使得填料笼部分位于好氧池水体中，部分露出于水体外；所述转轴与电机连接，便于通过电机带动填料笼转动；所述缺氧池和好氧池对应的池壁上设有溢流堰，便于缺氧池内的水体通过溢流堰进入好氧池，所述好氧池和沉淀池的底部相通设置，使得好氧池内的水体从底部进入沉淀池。

所述尾水氮磷吸收单元包括尾水集水管和经济作物，在尾水集水管纵向的上方开设有若干栽种孔，所述经济作物栽种在栽种孔内。

所述调节池内设有提升泵，所述提升泵用于将调节池内的污水引入缺氧池，所述沉淀池内的污水通过管道与尾水集水管的进水口连通，所述尾水集水管的出水口的水直接排放。

进一步地，在调节池内设有液位控制器，所述液位控制器与提升泵连接，用于保证调节池的液位在设定范围内。

进一步地，所述纤维束填料均匀分布在缺氧池和沉淀池中，并且纤维束填料距离对应的池底和池顶均有一定距离。

进一步地，填料笼内填充的填料为多面空心球、鲍尔环或活性炭中的一种或多种。

进一步地，所述填料笼内填料的填充率为10%~100%。

进一步地，填料笼两端对应的好氧池内壁上各设有回流槽，并在回流槽对应的缺氧池池壁上设有回流液进口，同时在填料笼两端外端面圆周方向上均有分布有若干水斗，水斗的开口朝向对应的回流槽，便于转笼转动时水斗将好氧池的硝化液引入回流槽，进而回流到缺氧池内。

进一步地，在缺氧池回流液进口处设有流量计和阀门，用于控制进入缺氧池的硝化液流量。

进一步地，沉淀池和尾水氮磷吸收单元之间的管道上设有紫外消毒器，紫外消毒器的进水口通过管路与沉淀池出水端连通，紫外消毒器的出水口通过管路与尾水氮磷吸收单元进水口连通。

进一步地，尾水氮磷吸收单元包括若干氮磷吸收组，每个氮磷吸收组包括若干根尾水集水管，每根尾水集水管由若干段尾水集水管单元组成，所有尾水集水管单元上下设置在支撑架上，相邻两尾水集水管单元通过管路连接且位于上方尾水集水管单元的出水口正对位于下方尾水集水管单元进水口，从而保证污水在尾水集水管内呈蛇形状流动。

进一步地，所述经济作物包括空心菜、小白菜、生菜、水芹菜和番茄，所述经济作物按生长季节在尾水集水管内轮流种植。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过预处理单元、生物转笼一体化单元和尾水氮磷吸收单元实现了污水的高效处理，并实现了氮磷资源化利用；在生物转笼一体化单元，通过转笼转动实现好氧池的水体自复氧，同时在缺氧池和沉淀池内设置的纤维束填料和填料笼内填料表面附着生长的生物膜的作用下，污水中的有机物被降解去除，氨氮在好氧池内被硝化去除；然后进入尾水氮磷吸收单元，通过经济作物在生长过程中吸收水体中的氮磷，实现水体的氮磷深度净化，同时实现污水氮磷资源化利用。

2、该系统较传统采用曝气装置的污水处理系统，设备投资低，运行效果稳定、操作简单、运行费用低；并且污水中的氮磷资源化利用程度高、经济作物能产生经济效益、污泥产量少。

附图说明

图1-本发明的结构示意图。

其中：1-预处理单元；11-进水管；12-格栅井；13-格栅；14-调节池；15-提升泵；2-生物转笼一体化单元；21-污水管；22-纤维束填料；23-缺氧池；24-好氧池；25-填料笼；26-填料；27-沉淀池；28-紫外消毒器；29-转轴；3-尾水氮磷吸收单元；31-尾水集水管；32-经济作物；33-支撑架；34-出水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参见图1，一种污水处理及氮磷资源化利用系统，包括预处理单元1，所述预处理单元1包括格栅井12和设置在格栅井12出水端的调节池14，所述格栅井12进水端设有进水管11，用于将污水引入格栅井12内，所述格栅井12内设有格栅13；在预处理单元1后依次设置有生物转笼一体化单元2和尾水氮磷吸收单元3。

所述生物转笼一体化单元2包括按水流方向依次设置的缺氧池23、好氧池24和沉淀池27，所述缺氧池23和沉淀池27内设有纤维束填料22；所述好氧池24内设有转笼，所述转笼包括填料笼25和转轴29，所述填料笼25由同心的内外筒构成的环状夹层结构，环状夹层中填充有填料26，所述内外筒由不锈钢制成且筒壁上设有若干通孔；所述转轴29设置在填料笼25轴向中心，转轴29水平设置且与水流方向垂直，转轴29两端通过固定设置在好氧池24两池壁上的两轴承固定在好氧池24池壁上，所述填料笼25固定支撑在转轴29上，从而使得填料笼25部分位于好氧池24水体中，部分露出于水体外；所述转轴29与电机连接，便于通过电机带动填料笼25转动；所述缺氧池23和好氧池24对应的池壁上设有溢流堰，便于缺氧池23内的水体通过溢流堰进入好氧池24，所述好氧池24和沉淀池27的底部相通设置，使得好氧池24内的水体从底部进入沉淀池27。

所述尾水氮磷吸收单元3包括尾水集水管31和经济作物32，在尾水集水管31纵向的上方开设有若干栽种孔，所述经济作物32栽种在栽种孔内。

所述调节池14内设有提升泵15，所述提升泵15用于将调节池15内的污水通过污水管21引入缺氧池23，所述沉淀池27内的污水通过管道与尾水集水管31的进水口连通，所述尾水集水管31的出水口连接排水管34，所述出水管34将处理后的达标水直接排放。

这里，在预处理单元，污水通过格栅井内的格栅后，污水中较大粒径的悬浮物都被格栅除去，然后进入调节池，调节池对污水的水质和水量进行均衡调节，减轻污水水质和水量的波动对后续处理单元的负荷冲击影响。

这样，建设生物转笼一体化单元时，可以先建设一个大的污水处理池，然后在缺氧池和好氧池之间设置一挡墙以将好氧池和缺氧池分隔，同时，在好氧池和沉淀池之间悬空设置一挡墙，以保证好氧池和沉淀池的底部连通，沉淀池和好氧池的污泥可以通过一个污泥排放口排放，操作简单、方便。如果好氧池和沉淀池分隔设置，好氧池水体从上面进入沉淀池，沉淀池内也会有少量的污泥，这样就需要另设置污泥排放口进行排放，操作复杂，且建设成本较高。

这里这样设置后，填料笼部分位于水体中，一部分露出于水体外，当转笼转动时，不断交替改变。转笼依靠电机驱动，也可以通过调速器控制电机转速，从而控制转笼的转速。

在生物转笼一体化单元内，在缺氧池内设置的纤维束填料给缺氧微生物提供了生长载体，从而在纤维束填料上附着生长生物膜，该生物膜降解去除污水中的有机物；然后污水进入好氧池内，因电机的转动带动填料笼转动，实现好氧池中水体自复氧，填料笼内填料表面附着生长生物膜，生物膜对污水中有机物、氨氮在好氧作用下被氧化去除；最后处理后的污水进入沉淀池，因纤维束填料的作用，可以对水体中悬浮物进行有效过滤，减小出水中悬浮物浓度。所以在生物转笼一体化单元内，有效的去除了污水中有机物和氨氮。

在尾水氮磷吸收单元，栽种在尾水集水管中的经济作物在生长过程中吸收了水体中的氮磷，实现水体氮磷深度净化，同时通过经济作物的生长实现污水氮磷资源化利用。

具体实施时，在调节池14内设有液位控制器（图中未示出），所述液位控制器与提升泵15连接，用于保证调节池的液位在设定范围内。

这样，当调节池内水位低于控制的最低液位时，提升泵停止工作，调节池内水位高于控制的最高液位时，提升泵开始工作，从而保证调节池内的液位在设定的范围内。

具体实施时，所述纤维束填料22均匀分布在缺氧池23和沉淀池27中，并且纤维束填料22距离对应的池底和池顶均有一定距离。

这样，当需要清理纤维束填料时，下部留有一定的空间，便于对其进行清理。

具体实施时，填料笼25内填充的填料为多面空心球、鲍尔环或活性炭中的一种或多种。

这里，所选用的填料还可以是单一粒径或多种粒径的填料进行混合填充。

具体实施时，所述填料笼25内填料的填充率为10%~100%。

具体实施时，填料笼25两端对应的好氧池24内壁上各设有回流槽（图中未示出），并在回流槽对应的缺氧池23池壁上设有回流液进口，同时在填料笼25两端外端面圆周方向上均有分布有若干水斗，水斗的开口朝向对应的回流槽，便于转笼转动时水斗将好氧池24的硝化液引入回流槽，进而回流到缺氧池内。

这样，硝化液回流到缺氧池内，缺氧池内的反硝化细菌通过生物反硝化作用，将硝化液中的硝酸盐转化为氮气，从而达到脱氮的目的。这里回流槽的槽底高于好氧池和缺氧池的的水位，从而使得硝化液能回流到缺氧池内。

具体实施时，在缺氧池23回流液进口处设有流量计和阀门，用于控制进入缺氧池23的硝化液流量。

这样，通过流量计和阀门控制硝化液的回流量，保证生物转笼一体化单元出水的氮含量控制在一定范围，满足经济作物吸收需求，同时满足被经济作物吸收后达到排放标准。当回流槽的硝化液过多时，回流槽的硝化液也溢流入好氧池内。

具体实施时，沉淀池27和尾水氮磷吸收单元3之间的管道上设有紫外消毒器28，紫外消毒器28的进水口通过管路与沉淀池27出水端连通，紫外消毒器28的出水口通过管路与尾水氮磷吸收单元3进水口连通。

这样，紫外线消毒器就可以通过紫外光线的照射将水体中的微生物杀死，达到杀菌的目的。

具体实施时，尾水氮磷吸收单元3包括若干氮磷吸收组，每个氮磷吸收组包括若干根尾水集水管31，所述尾水集水管31由若干段尾水集水管单元组成，所有尾水集水管单元上下设置在支撑架33上，相邻两尾水集水管单元通过管路连接且位于上方尾水集水管单元的出水口正对位于下方尾水集水管单元进水口，从而保证污水在尾水集水管31内呈蛇形状流动。

这里的尾水集水管可以根据处理水量的大小采用不同尺寸的pvc管，然后在pvc管上部开孔作为经济作物的栽种点位。一般地，沿尾水集水管管线每隔200mm开孔，孔直径为40mm。这样设置后，尾水氮磷吸收单元由很多组氮磷吸收组形成，每组氮磷吸收组在支撑架上可以分成若干层，每层可设有若干尾水集水管单元。

具体实施时，所述经济作物32包括空心菜、小白菜、生菜、水芹菜和番茄等，所述经济作物32按生长季节在尾水集水管31内轮流种植。

这样，经济作物在生长过程中不断吸收水体中的氮磷，待一种经济作物成熟后可以进行采摘，然后在栽种另一种经济作物，成熟的经济作物售卖后可取得一定的经济效益。

以下为利用该污水处理及氮磷资源化利用系统的实施例：

实施例1

污水处理及氮磷资源化利用系统处理cod、氨氮、总氮、总磷浓度分别为260mg/l、50mg/l、60mg/l和3.5mg/l的污水时，填料笼中填料为粒径为25mm的多面空心球，其填料填充比例为100%，缺氧池和沉淀池中纤维束填料填充密实程度比例为100%，经济作物栽种种类为空心菜，转笼转速为3r/min，生物转笼一体化单元hrt为1天，尾水氮磷吸收单元hrt为1天。污水最佳处理效果达到：cod去除率大于85%，氨氮去除率均大于90%，总氮去除率大于80%，总磷去除率大于80%；与其他采用曝氧装置的工艺相比，设备投资下降10%~20%，电耗下降10%~30%，氮磷资源化利用率可达60%以上。

实施例2

污水处理及氮磷资源化利用系统处理cod、氨氮、总氮、总磷浓度分别为300mg/l、55mg/l、70mg/l和5mg/l的污水时，填料笼中填料为粒径为25mm的多面空心球填料和粒径为25mm的鲍尔环填料，其填充比例分别为50%和50%，缺氧池和沉淀池中纤维束填料填充密实程度比例为100%，经济作物栽种种类为空心菜和番茄，转笼转速为5r/min，生物转笼一体化单元hrt为1天，尾水氮磷吸收单元hrt为1天。污水最佳处理效果达到：cod去除率大于90%，氨氮去除率均大于90%，总氮去除率大于85%，总磷去除率大于75%；与其他采用曝氧装置的工艺，设备投资下降10%~20%，电耗下降10%~30%，氮磷资源化利用率可达70%以上。

最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。