一种杂排水处理设备及其操作方法与流程

本发明涉及环境保护领域或污水处理领域，具体为一种杂排水处理设备及其操作方法。

背景技术：

杂排水是指不含粪便排水的生活污水。随着我国经济的飞速发展，城镇一体化进程加快，居民小区拔地而起，节比鳞次，人民的生活水平的显著提高，但也带来居民用水量的大幅增加，杂排水量随之大幅升高。大部分杂排水经过处理后，最终排入自然水体中，造成了水资源的浪费。

据相关的研究调查表明，居民用水量中只有很小一部分用于人体直接接触的烹饪和饮用用水等，高达95％的用水量用于生活杂用水，如小区冲厕、绿化浇灌、空调补水、地面冲洗水、洗车、水景等。这些生活杂用水并无高水质要求，这种用水分布需求为小区杂排水的回用提供了可能，此外，随着水资源短缺的危机和国家对回用水占比要求的提高，对杂排水的处理回用也变得极为重要。

申请号为201110179119.6的发明申请公开了一种生活杂排水生化处理装置，其由化粪池、高位水箱、直管沉淀槽及微曝气生物滤池顺序连接构成，化粪池与高位水箱之间连接有水泵，高位水箱的设置高度高于化粪池、直管沉淀槽及微曝气生物滤池；化粪池的输入管中设有粗格栅及细格栅，化粪池设有沉淀槽、隔油隔沫槽及两级过滤槽；直管沉淀槽包括沉淀槽壳体及直管滤芯；微曝气生物滤池包括生物滤池壳体，生物滤池壳体内设有至少两个生物质槽，每个生物质槽的下部设有微曝气头。其结构简单紧凑，制造成本低，利用生物质球作为生物细菌的载体，用生化处理方法处理有机废水，降低处理费用，提高处理效果，减小生活杂排水对环境的污染及对生态环境的破坏。

专利号为201420550997.3的实用新型公开了一种处理杂排水的系统，在绿化带下设置水池，所述水池依次包括三部分：废水池、填料池和清水池，三部分之间分别通过隔离装置隔开；其中废水池中设置有三层过滤层，分别为粗格栅、细格栅和活性炭层，废水池底设置有潜水泵；填料池中设置有生物填料，生物填料为载体富集微生物，形成生态防护系统。其在不浪费土地资源的情况下，主要利用生态绿化带来处理杂排水达到水资源的再利用，节能环保。

然而，在我国采用的分散型污水处理系统，在运行过程中需要消耗大量电能，运行费用较高，常因缺乏资金而无法正常运行。与此同时，太阳能作为可再生能源和清洁新能源，受到各国的重视和大力扶持发展。随着太阳能光伏发电技术的发展和太阳能光伏制造工艺的成熟，光伏组件的成本越来越低，大规模利用太阳能的时代即将到来。

技术实现要素：

为克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可利用太阳能处理杂排水的设备及操作方法，其尤其适用于农村和小区等分散性污水的处理，其利用太阳能作为动力能源，使杂排水经过处理后达到回用标准，最后再进一步进行生态处理，达到水资源再生目的，不仅解决了运行费用负担的问题，实现无/低能耗运行，同时具有较好的景观性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种杂排水处理设备，包括生物处理单元、集水池单元、生态系统单元及曝气驱动系统单元，其中

所述生物处理单元位于集水池单元前端，其设有进水口I、出水口I、污泥出口和曝气装置，其中进水口I用于接收杂排水，出水口I与集水池单元连接，污泥出口用于污泥的收集与排放，曝气装置连接曝气驱动系统单元；

所述集水池单元位于生物处理单元与生态系统单元之间，其设有进水口II、出水口II、回用汲水口和检查井，其中进水口II与出水口I连接，出水口II连接生态系统单元；

所述生态系统单元位于集水池单元后端，其在杂排水进水后通过植物-土壤系统处理使其自然流出，排放到自然水体中；

所述曝气驱动系统单元包括曝气出口，其通过太阳能电池板提供电力。

作为上述技术方案的改进，所述生物处理单元采用生物法对杂排水进行处理，其所采用生物法的污泥负荷为0.1～0.5kg COD/kg·MLSS·d，污水停留时间3～12h，最大曝气强度时溶解氧浓度为1.5～3mg/L。

作为上述技术方案的改进，所述集水池单元为一池体，其可根据现场设置为方型、圆型或其它型体，其进水口II、出水口II及检查井均设置于池体顶部，所述集水池单元的存储体积为其污水日处理能力的1～3倍。

作为上述技术方案的改进，所述生态系统单元从上到下依次设置为植物层、碎石层、土壤层，其中植物层种植有菖蒲、美人蕉、菱白和芦苇，所述生态系统单元的水力停留时间为24～72h。

作为上述技术方案的改进，所述曝气驱动系统单元主要由太阳能电池板、控制器、逆变器和空气泵组成，其通过太阳能电池板产生电力，由控制器根据电力强度和光照强度的不同，建立分级运行模式，并由逆变器产生交流电带动空气泵运转。

作为上述技术方案的改进，所述分级运行模式分为高级、中级、低级和晚间四种，当曝气驱动系统单元在高级运行模式时，曝气装置曝气强度最大，生物处理单元为好氧状态；当其在中、低级运行模式时，曝气装置曝气强度逐渐降低，生物处理单元为缺氧状态；当其在晚间运行模式时，曝气装置不曝气，生物处理单元为厌氧状态。

一种杂排水处理操作方法，所述方法应用于上述任一项所述的杂排水处理设备，其包括以下步骤

(1)、将收集的杂排水进水到生物处理单元中，通过其微生物的作用，使污水达到回用水标准，其间曝气由曝气驱动系统单元提供；

(2)、将步骤(1)经过生物处理单元处理后的出水进水到集水池单元，用于回用；

(3)、将步骤(2)未用完的出水进水到生态系统单元，通过植物-土壤系统的净化处理，出水直接排放。

作为上述技术方案的改进，杂排水在各单元间的水力流动由高程控制实现自发流动，其中各单元的高程由高到依次为生物处理单元、集水池单元、生态系统单元。

本发明带来的有益效果有：

本发明的杂排水处理设备及操作方法适应性强，尤其适用于处理农村和小区等分散性杂排水，其有效地利用太阳能和高程差实现工艺的无/低能耗运行，达到水资源再生目的，不仅解决了运行费用负担的问题，实现无/低能耗运行，同时具有较好的景观性。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，

附图1为本发明杂排水处理设备的工艺流程示意图；

附图2为本发明曝气驱动系统单元的结构示意图；

图中各序号所对应的标注名称如下：

1-生物处理单元，2-集水池单元，3-生态系统系统，4-曝气驱动系统单元，5-太阳能电池板，6-控制器，7-逆变器，8-空气泵。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。

实施例1

一种杂排水处理设备，主要包括生物处理单元1、集水池单元2、生态系统单元3及曝气驱动系统单元4。

参照附图1及附图2，生物处理单元1位于集水池单元2前端，其设有进水口I、出水口I、污泥出口和曝气装置，其中进水口I用于接收杂排水，出水口I与集水池单元2连接，污泥出口用于污泥的收集与排放，曝气装置连接曝气驱动系统单元4。生物处理单元1具体采用生物法对杂排水进行处理，其所采用生物法的污泥负荷为0.3kg COD/kg·MLSS·d，污水停留时间7h，最大曝气强度溶解氧浓度为2.5mg/L。

集水池单元2位于生物处理单元1与生态系统单元3之间，其设有进水口II、出水口II、回用汲水口和检查井，其中进水口II与出水口I连接，出水口II连接生态系统单元3。集水池单元2为一方型池体，其进水口II、出水口II及检查井均设置于池体顶部，集水池单元2的存储体积为其污水日处理能力的2倍。

生态系统单元3位于集水池单元2后端，其在杂排水进水后通过植物-土壤系统处理使其自然流出，排放到自然水体中。同时，生态系统单元3从上到下依次设置为植物层、碎石层、土壤层，其中植物层种植有菖蒲、美人蕉、菱白和芦苇等，此生态系统单元3的水力停留时间为48h。

曝气驱动系统单元4设置有曝气出口，其主要由太阳能电池板5、控制器6、逆变器7和空气泵8组成，运行时通过太阳能电池板5产生电力，由控制器6根据电力强度和光照强度的不同，建立分级运行模式，并由逆变器7产生交流电带动空气泵8运转。

具体的，分级运行模式可分为高级、中级、低级和晚间四种，当曝气驱动系统单元4在高级运行模式时，曝气装置曝气强度最大，生物处理单元1为好氧状态；当其在中、低级运行模式时，曝气装置曝气强度逐渐降低，生物处理单元1为缺氧状态；当其在晚间运行模式时，曝气装置不曝气，生物处理单元1为厌氧状态。

一种杂排水处理操作方法，其包括以下步骤

(1)、将收集的杂排水进水到生物处理单元1中，通过其微生物的作用，使污水达到回用水标准，其间曝气由曝气驱动系统单元4提供；

(2)、将步骤(1)经过生物处理单元1处理后的出水进水到集水池单元2，用于回用；

(3)、将步骤(2)未用完的出水进水到生态系统单元3，通过植物-土壤系统的净化处理，出水直接排放。

在上述步骤中，杂排水在各单元间的水力流动由高程控制实现自发流动，其中各单元的高程由高到依次为生物处理单元1、集水池单元2、生态系统单元3。

实施例2

一种杂排水处理设备，包括生物处理单元1、集水池单元2、生态系统单元3及曝气驱动系统单元4。

在本实施例，生物处理单元1采用生物法对杂排水进行处理，其所采用生物法的污泥负荷为0.5kg COD/kg·MLSS·d，污水停留时间12h，最大曝气强度时溶解氧浓度为3mg/L。

集水池单元2为一圆型池体，其进水口II、出水口II及检查井均设置于池体顶部，所述集水池单元2的存储体积为其污水日处理能力的3倍。

生态系统单元3从上到下依次设置为植物层、碎石层、土壤层，其中植物层种植有菖蒲、美人蕉、菱白和芦苇等，所述生态系统单元3的水力停留时间为72h。

本实施例设备的其它结构及连接关系同实施例1。

实施例3

一种杂排水处理操作方法，其包括以下步骤

(1)、收集的杂排水注入生物处理单元1，生物处理单元1中的微生物，在曝气驱动系统单元4驱动下实现的好氧、缺氧、厌氧条件下的对杂排水进行处理，使其初步达到回用水的标准；

(2)、生物处理单元1中处理过的杂排水流入到集水池单元2中，可用作绿化、灌溉用水等；

(3)、集水池单元2中未使用的杂排水流入到生态系统单元3中，通过植物-土壤系统的净化处理，出水达到排放标准，直接排放。

实施例4

采用本发明对国内某单位的杂排水进行处理。

该单位杂排水的水质情况如下：pH 6.8～8.1、COD 104～386mg/L、BOD₅69～259mg/L、NH₄⁺-N 22～77mg/L、TN 37～90mg/L、TP 1.6～15.2mg/L。

采用本发明方法对上述杂排水进行实验。杂排水处理规模为30～45L/h，各处理单元的主要运行条件和处理效果见表1。

表1实施例1的主要处理单元及处理效果

通过本发明的处理，生物处理单元1的出水指标可满足《GB/T 18920-2002城市污水再生利用·城市杂用水水质》中道路清扫、绿化、建筑用水的要求，即BOD₅<15mg/L，氨氮<10mg/L；生态系统单元3的出水指标可满足《GB8978-1996污水综合排放标准》的一级排放标准要求，即COD<100mg/L，BOD₅<20mg/L，PO₄^－-P<0.5mg/L，NH₄⁺-N<15mg/L。

实施例5

采用本发明对国内某农村的杂排水进行处理。

该杂排水的水质情况如下：pH 7～8、COD 330～373mg/L、NH₄⁺-N 93mg/L、TN 120mg/L、TP 4.3mg/L。

采用本发明方法对上述杂排水进行实验，杂排水进水量5～8L/h。经过生物处理单元1的处理后，出水水质为COD 25～40mg/L、NH₄⁺-N 19mg/L、TN28mg/L、TP 1.6mg/L，达到《GB 20922-2007城市污水再生利用·农田灌溉用水水质》的灌溉要求，即COD<100mg/L；经过生态系统单元3的处理后，出水水质COD 14mg/L、NH₄⁺-N 11mg/L、TN 19mg/L、TP 0.8mg/L，达到《GB8978-1996污水综合排放标准》的二级排放标准。

需要说明的是，以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。