专利名称：厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生活污水处理技术，具体涉及厌氧生物滤池+采用太阳能曝气的曝气生物滤池组合工艺处理生活污水装置。
背景技术：
随着经济的高速发展，我国水污染正从城市迅速扩散到农村地区，大量污水未经处理直接排放不但破坏了乡村环境，也成为村庄水源地的安全隐患，村民健康受到严重威胁。因此，农村污水污染已经成为当前必须解决的环境问题之一。由于我国农村地区的特殊性和现实情况，一些村镇难以持续承担常规的运行费用，造成许多农村污水处理站难以正常运行，污水处理设备少开、不开，甚至整个污水处理站废弃不用。因此，在农村实施污水处理需要照顾到农村实际，尽可能选择运行费用较低的工艺技术。厌氧生物滤池(Anaerobic Biofilter)是一种内部装填有微生物载体(即滤料) 的厌氧生物反应器。厌氧微生物部分附着生长在滤料上，形成厌氧生物膜，部分在滤料空隙间悬浮生长。污水流经挂有生物膜的滤料时，水中的有机物扩散到生物膜表面，并被生物膜中的微生物降解转化为沼气，净化后的水通过排水设备排至池外，所产生的沼气被收集利用。曝气生物滤池(bio-contact oxidation)是一种由浸没在污水中的填料和人工曝气系统构成的生物处理工艺。其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，在有氧的条件下，污水与填料表面的生物膜反复接触，使污水获得净化。曝气生物滤池中微生物所需氧由鼓风曝气供给，主要由曝气鼓风机和专用曝气器组成。太阳能供电系统是利用太阳能电池板产生电能，并将电能存储在蓄电池中供用户使用。由于其结构简单、一次投入后无需后期维持费用等特点，被广泛应用于农村、偏远地区家庭供电，但在生活污水净化设备中的应用尚未见报道。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有厌氧生物滤池和曝气生物滤池在处理生活污水工艺中技术性和针对性上的不足，提供一种厌氧生物滤池-采用太阳能曝气的曝气生物滤池组合工艺处理生活污水的装置。为实现上述目的，本实用新型提供了一种厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理装置，其包括进水泵2、厌氧生物滤池4、曝气生物滤池5、太阳能电池板6、充放电控制器7、蓄电池8和鼓风机9 ；其中进水泵2的入水口 201连接待处理污水水源，其出水口 202连接位于厌氧生物滤池4底部的入水口 401 ；厌氧生物滤池4中装填悬浮型高分子树脂填料12 ；位于厌氧生物滤池4上部的出水口 402与位于曝气生物滤池5底部的入水口 501连接；曝气生物滤池5中
3装填改性聚氨脂软质泡沫塑料填料13 ；曝气生物滤池5底部具有曝气头14，曝气头14与鼓风机9连接；厌氧生物滤池4上部具有排气口 111 ；曝气生物滤池5上部具有清水出水口 ；太阳能电池板6通过电路连接充放电控制器7，充放电控制器7通过电路连接蓄电池8，蓄电池8通过电路连接鼓风机9。如上所述的污水处理装置，其中，该厌氧生物滤池4中的悬浮型高分子树脂填料 12，其比表面积为500 600m2/m3，孔隙率为95 98%，平均湿密度 lg/cm3。如上所述的污水处理装置，其特征在于，所述厌氧生物滤池4中的高分子填料12 具有蜂窝状结构。如上所述的污水处理装置，其中，该厌氧生物滤池4的内径优选为200 500mm，高度优选为0. 7 1. 0m，其中填料12的堆积厚度优选为0. 3 0. 5m。如上所述的污水处理装置，其中，该曝气生物滤池5中改性聚氨脂软质泡沫塑料填料13，其比表面积优选为80 120m2/g，孔隙率> 98%，孔径优选为0. 5 1. 5mm，平均湿密度^ lg/cm3。如上所述的污水处理装置，其中，该改性聚氨脂软质泡沫塑料填料13可以是在聚氨脂软质泡沫塑料合成时添加壳聚糖和粉状活性炭，经发泡、造粒、开孔、交联生成聚氨脂大孔网络和包织活性炭的壳聚糖与戊二醛或者环氧氯丙烷或者氯乙酸交联的微孔网络相互交织的聚合物。如上所述的污水处理装置，其中，该曝气生物滤池5的内径优选为100 300mm，高度优选为0. 7 1. Om，其中填料13的堆积厚度优选为0. 5 0. 7m。如上所述的污水处理装置，其中，该装置还可包括气体收集池11，该气体收集池的入气口 112与厌氧生物滤池4上部的排气口 111连接。本实用新型的有益效果在于本实用新型的装置针对生活污水有机物和氨氮含量较低的特点，在曝气生物滤池前设置厌氧生物滤池，组合后，厌氧生物滤池作为去除主要污染物的功能区，生活污水在厌氧生物滤池中通过厌氧生物反应，污水中大部分有机物得到去除，同时又由于厌氧独特的代谢机理，未直接去除的有机物经水解、酸化后将大分子有机物转化为小分子有机物，可生化性得到显著提高。曝气生物滤池作为保证出水水质的功能区，进入曝气生物滤池中的污水有机物浓度较低，好氧生物反应由太阳能曝气系统提供氧气，氧化、硝化反应彻底，出水水质实现达标排放。本实用新型针对村镇小型污水处理站和家庭污水处理设备污水处理量小、运行费用低等特点，在传统厌氧生物滤池技术和生物接触氧化技术的基础上进一步改进装置结构，选用高性能悬浮型填料，以提高系统对各项污染物的去除效果和运行稳定性等。改进太阳能发电系统，使其应用于鼓风曝气，可最大幅度地降低能耗和运行费用。同时优化工艺参数，从而使该组合工艺在生活污水处理中发挥其最佳效能，达到最佳处理效果。应用试验表明，使用本实用新型的方法和装置净化后，出水SS、CODcr, BOD5和氨氮等主要指标达到《北京市水污染排放标准》(DBl 1/307-2005)中的二级排放限值标准。
图1为本实用新型厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理装置结构示意图。图2为应用本实用新型方法净化生活废水的工艺流程图。[0024]图3为本实用新型一种优选实施方式中悬浮型高分子树脂填料的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实例对本实用新型进行进一步详细说明。实施例1图1所示为本实用新型一种优选实施方式的厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理装置结构示意图。该污水处理装置包括进水泵2、厌氧生物滤池4、曝气生物滤池 5、太阳能电池板6、充放电控制器7、蓄电池8、气体收集池11和鼓风机9。其中，进水泵2的入水口 201连接待处理污水水源，其出水口 202连接位于厌氧生物滤池4底部的入水口 401 ；位于厌氧生物滤池4上部的出水口 402与位于曝气生物滤池5 底部的入水口 501连接；曝气生物滤池5底部具有曝气头14，曝气头14与鼓风机9连接； 厌氧生物滤池4上部具有排气口 111连接气体收集池11，曝气生物滤池5上部具有清水出水口。厌氧生物滤池4的内径为350m，其中的填料12为悬浮型高分子树脂填料，其比表面积优选为500 600m2/m3，孔隙率优选为95 98%，平均湿密度 lg/cm3。在本实施例中使用天下水方(北京)环境工程公司生产的高分子填料，填料厚度为0.細，其规格为Φ 25 X 12讓，比表面积500m2/m3，孔隙率95 %，挂膜前比重0. 97-0. 98g/cm3,挂膜后比重 ^ 1. 00g/cm3, COD容积负荷达到^gCOD/m3 · d。恰当的比重使该填料在停气时成漂浮态， 曝气下处于悬浮流化态；该填料亲水性强，固膜效果好，能够保持较高的污泥浓度。如图3 所示，填料的蜂窝状立体结构使水中空气气泡和污染物可自由穿过填料内部，增加生物膜和污染物的接触几率，单元填料中从内到外形成不同层次的微生态分布，有利于厌氧过程中微生物的串联代谢过程的进行，同时由于填料的流动性，克服了厌氧生物滤池上部堵塞的问题。曝气生物滤池5的内径为200m，其中的填料13为改性聚氨脂软质泡沫塑料填料 (FPU)，其是在聚氨脂软质泡沫塑料合成时添加壳聚糖和粉状活性炭，经发泡、造粒、开孔、 交联生成聚氨脂大孔网络和包织活性炭的壳聚糖与戊二醛或者环氧氯丙烷或者氯乙酸交联的微孔网络相互交织的聚合物。其比表面积优选为80 120m2/g，孔隙率> 98%，孔径优选为0. 5 1. 5mm，平均湿密度 lg/cm3。在本实施例中使用北京丰润绿源环境科技有限公司生产的FPU填料。填料厚度为0. 5m,比表面积80m2/g，孔隙率98%;该填料通过固定化技术，在载体内引入大量的活性和强极性基团，将大量变异菌和酶制剂牢牢固定在载体上， 单位体积生物量大、最高可达60g/L;载体平均湿密度为l.OOg/cm3，在水中呈悬浮状，避免了堵塞，解决了反冲洗困难。太阳能电池板6通过电路连接充放电控制器7，充放电控制器7通过电路连接蓄电池8 ；蓄电池8通过电路连接鼓风机9。采用北京天惠阳光节能设备厂的系列产品，太阳能电池板6的型号为TH-160，发电功率160W ；充放电控制器7的型号为TH-20，额定电压为 12V ；免维护蓄电池的额定容量为200Ah，额定工作电压为12V。鼓风机采用广东海利集团有限公司生产的直流空气压缩机，型号为AC0-003，功率 25W，排气量 60L/min。实施例2应用实施例1中所述装置对永丰污水处理厂来水(生活污水)进行净化，如图2所
5示，具体工艺如下厌氧生物滤池4中的填料12和曝气生物滤池5中的填料13在系统投入运行前采用污泥接种的方式进行生物驯化与培养，培养方法采用自然挂膜，按设计进水负荷4. 40L/h进水连续培养的方法挂膜，培养20天。待处理污水在蓄水池1内进行收集调蓄，之后由进水泵2提升送入厌氧生物滤池4，进水量由流量计3进行计量控制。厌氧生物滤池4为上流式反应器，污水由滤池底部进水，经高分子填料12后由出水口 402沿管道自流进入曝气生物滤池5，污水在厌氧生物滤池的停留时间为15h，产生的废气由排气口 111 排出。经过厌氧生物反应后的污水入上流式曝气生物滤池5，污水在曝气生物滤池的停留时间为证，经FPU填料后沿出水管502排出，即为本装置的总出水。由鼓风机9为曝气生物滤池5充氧，曝气量由气体流量计10控制，气水比为4 1。鼓风机9的电能(直流负载)由太阳能电池板6、充放电控制器7和蓄电池8组成太阳能发电系统提供。太阳能电池板6经阳光照射后，将光能转换成电能；充放电控制器7 把太阳能电池板6产生的电储存于蓄电池8中；用电时充放电控制器7将蓄电池8中的电能合理的分配给鼓风机9。对系统的进出水SS、CODcr和氨氮指标进行系统监测，监测期共为19天，监测频率为1天1次。监测结果表明进水SSXODcr和氨氮分别在160 315mg/L,295 415mg/L、
25.6 38. 2mg/L 时，出水 SS、C0D& 和氨氮维持在 20 40mg/L、39 59mg/L、l. 7 5. 5mg/ L之间，平均去除率分别达到91 %、86%和89.3%，满足《北京市地方标准-水污染物排放标准》(DBl 1/307-2005)的二级限值要求。实施例3应用实施例1中所述装置对永丰污水处理厂来水(生活污水)进行净化，如图2 所示，具体工艺如下厌氧生物滤池4中的填料12和曝气生物滤池5中的填料13在系统投入运行前采用污泥接种的方式进行生物驯化与培养，培养方法采用自然挂膜，按设计进水负荷7. 33L/h进水连续培养的方法挂膜，培养20天。待处理污水在蓄水池1内进行收集调蓄，之后由进水泵2提升送入厌氧生物滤池4，进水量由流量计3进行计量控制。厌氧生物滤池4为上流式反应器，污水由滤池底部进水，经悬浮型高分子填料12后由出水口 402沿管道自流进入曝气生物滤池5，污水在厌氧生物滤池的停留时间为9h，产生的废气由排气口 111排出。经过厌氧生物反应后的污水入上流式曝气生物滤池5，污水在曝气生物滤池的停留时间为3h，经悬浮型FPU填料后沿出水管502排出，即为本装置的总出水。由鼓风机9为曝气生物滤池5充氧，曝气量由气体流量计10控制，气水比为4 1。 鼓风机9的电能(直流负载)由太阳能电池板6、充放电控制器7和蓄电池8组成太阳能发电系统提供。太阳能电池板6经阳光照射后，将光能转换成电能；充放电控制器7把太阳能电池板6产生的电储存于蓄电池8中；用电时充放电控制器7将蓄电池8中的电能合理的分配给鼓风机9。对系统的进出水SS、CODcr和氨氮指标进行系统监测，监测期共为21天，监测频率为1天1次。监测结果表明进水SSXODcr和氨氮分别在110 250mg/L、158 256mg/L、
26.1 38. 4mg/L 时，出水 SS、C0D& 和氨氮维持在 15 36mg/L、41 66mg/L、3. 6 9. Omg/ L之间，平均去除率分别达到89%、72%和69. 2%。
权利要求1.一种厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理装置，其特征在于，其包括进水泵⑵、厌氧生物滤池⑷、曝气生物滤池(5)、太阳能电池板(6)、充放电控制器(7)、蓄电池 ⑶和鼓风机(9)；其中该进水泵O)的入水口(201)连接待处理污水水源，其出水口(20 连接位于厌氧生物滤池(4)底部的入水口 001)；厌氧生物滤池(4)中装填悬浮型高分子树脂填料(1 ；位于厌氧生物滤池(4)上部的出水口(40 与位于曝气生物滤池( 底部的入水口(501)连接；曝气生物滤池(5)中装填填料(1 ；曝气生物滤池( 底部具有曝气头(14)，曝气头 (14)与鼓风机(9)连接；厌氧生物滤池(4)上部具有排气口(111)；曝气生物滤池( 上部具有清水出水口；太阳能电池板(6)通过电路连接充放电控制器(7)，充放电控制器(7)通过电路连接蓄电池(8)，蓄电池(8)通过电路连接鼓风机(9)。
2.如权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述厌氧生物滤池(4)中的高分子填料(12)具有蜂窝状结构。
3.如权利要求2所述的污水处理装置，其特征在于，所述厌氧生物滤池的内径为 200 500mm，高度为0. 7 1. 0m，其中填料(12)的堆积厚度为0. 3 0. 5m。
4.如权利要求3所述的污水处理装置，其特征在于，所述曝气生物滤池(5)的内径为 100 300mm，高度为0. 7 1. Om，其中填料(13)的堆积厚度为0. 5 0. 7m。
5.如权利要求1-4中任一项所述的污水处理装置，其特征在于，所述装置还包括气体收集池(11)，该气体收集池的入气口(11 与厌氧生物滤池(4)上部的排气口(111)连接。
专利摘要本实用新型是关于一种厌氧生物滤池-太阳能曝气生物滤池污水处理装置，该装置由蓄水池、进水泵、厌氧生物滤池、曝气生物滤池、太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池、鼓风机等组成，生活污水经进水泵由蓄水池送入厌氧生物滤池，厌氧生物滤池出水自流进入曝气生物滤池，鼓风机由太阳能发电系统(太阳能电池板、充放电控制器和蓄电池)驱动后，曝气供氧，在曝气生物滤池内完成好氧生物反应。
文档编号H02N6/00GK202072581SQ201120030318
公开日2011年12月14日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者何刚, 孟庆义, 廖日红, 李其军, 王培京, 邱彦昭, 顾永钢 申请人:北京市水利科学研究所