一种埋地式磷肥就地回用装置及污水处理方法与流程

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种埋地式磷肥就地回用装置及污水处理方法。

背景技术：

在日常生活中，廉价的含磷洗衣粉等生活污水因缺乏完善的污水处理系统，通过渗滤或直接无序排放等途径进入河流、湖泊等，大量磷的排放造成了水体污染及富营养化等问题。因此，含磷生活污水治理成为一个亟待解决的研究热点。

目前国内外主要着眼于污水中磷的去除，而磷的回收利用一直未受到充分重视。就磷的去除而言，目前工程中主要采用生物工艺、生态工艺以及生物-生态组合工艺，具体方法包括a/o、生物滤池、化粪池、稳定塘、人工湿地以及土壤渗滤技术等。从运行效果来看，各工艺都存在或多或少的问题。例如，稳定塘处理技术是利用微生物降解、沉降、转化、截留等作用去除污染物，然而出水中总磷含量高，出现出水不达标的情况，且具有占地面积大、散发臭味以及处理效果不稳定等缺点。人工湿地处理技术虽然可以充分发挥资源的生产潜力，但是其除磷效率较低。在已经运用较成熟的厌氧-好氧生物处理工艺-强化除磷工艺运行中，虽然磷去除效率较高，但城市生活污水中不可避免混入工业废水，导致重金属与其他有毒有害物质与磷共存于剩余污泥中，难以回收利用，最终经浓缩、消化、脱水后作为固体废物被填埋处理。这样，磷作为一种稀缺资源不仅被白白浪费，若渗入地下后还对地下水水质造成深远影响，经雨水溶淋后排入河流湖泊还容易引起水体富营养化。事实上，新农村社区生活污水与城市生活污水存在显著不同，该水质未被工业企业污染，不含重金属及其它有毒有害物质，有机物组分仅含有cod（化学需氧量）、氮、磷等。因此，农村生活污水中的磷回收不受不良因素的干扰。这样，该生活污水经生物处理后剩余污泥经与茎秆、绿肥、杂草等植物性物质经堆沤后成为腐熟肥料。与城市污水磷回收相比，新农村社区离农田较近，生活污水的磷回收不仅在可行性上更具优势，而且可实现就地或者近距离应用，具有节省运费、操作方便等优势。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种埋地式磷肥就地回用装置及污水处理方法，可以解决现有新农村含磷污水处理技术中总磷去除率低和回收利用率低的问题，实现含磷污水的回收利用。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种埋地式磷肥就地回用装置，包括污水处理池、分段设置于污水处理池内部且依次连通的厌氧处理区、好氧处理区、斜板沉淀区和污泥腐熟处理区，厌氧处理区和好氧处理区之间设有实现气液固三相分离的三相分离装置；所述厌氧处理区上部设有污水进水管，底部设有多个搅拌器；所述好氧处理区内设有束状填料、曝气装置和搅拌器，曝气装置和搅拌器位于好氧处理区的底部，束状填料位于曝气装置和搅拌器的上方；所述斜板沉淀区内设有沉淀挡板、集泥斗、出水管、含磷污泥回流管和含磷污泥回收管，多个沉淀挡板位于集泥斗上方，出水管一端与斜板沉淀区上方的出水装置相连，另一端延伸至污水处理池外；含磷污泥回流管一端与集泥斗底部相连，另一端延伸至好氧处理区；含磷污泥回收管一端与集泥斗底部相连，另一端延伸至污泥腐熟处理区；污泥腐熟处理区顶部设有投料观测孔。

本发明所述埋地式磷肥就地回用装置，厌氧处理区和好氧处理区通过第一隔板隔开，好氧处理区和斜板沉淀区通过第二隔板隔开，斜板沉淀区和污水腐熟处理区通过第三隔板隔开；三相分离装置位于第一隔板上，第二隔板上设有使好氧处理区污水流向斜板沉淀区的第一出水堰，第三隔板上设有使斜板沉淀区中水流向污水处理池外的第二出水堰。

本发明所述埋地式磷肥就地回用装置，所述三相分离装置包括第一下部隔板、第一挡板和第二挡板，第一下部隔板设置于第一隔板上，且第一下部隔板的上端和下端与第一隔板之间均留有一定长度的孔隙，第一挡板倾斜设置于第一隔板的下端，第二挡板倾斜设置于第一隔板与污水处理池下壁的交接处，第一下部隔板和第一挡板之间设置出气缝，第一挡板和第二挡板之间设置出水缝，第一下部隔板和第二挡板之间设置污泥回流缝。

本发明所述埋地式磷肥就地回用装置，第一下部隔板与第一挡板和第二挡板之间的夹角均为n，n的取值范围为30°~40°。

本发明所述埋地式磷肥就地回用装置，所述曝气装置包括空压机、曝气管和多个曝气头，曝气管一端与空压机相连，另一端延伸至好氧处理区底部，多个曝气头设置于好氧处理区底部的曝气管上，且曝气头位于搅拌器的下方。

本发明所述埋地式磷肥就地回用装置，沉淀挡板与地面之间的夹角为β，其中β的取值范围为45°~60°。

本发明所述埋地式磷肥就地回用装置，厌氧处理区和好氧处理区的容积比例为1:2。

本发明所述埋地式磷肥就地回用装置，所述的包括厌氧处理区、三相分离装置、好氧处理区、斜板沉淀区和污泥腐熟处理区埋在地面下。

本发明还公开了一种污水处理方法，该方法基于上述的埋地式磷肥就地回用装置，包括以下步骤：s01）、厌氧处理：将化学需氧量为50~400mg/l、生化需氧量为25~100mg/l、总氮浓度为5~10mg/l且ph值为7.2~7.5的废水以0.5~0.8m/h从厌氧处理区的上部污水进水管引入厌氧处理区，在厌氧处理区中进行厌氧反应，通过搅拌器不断进行搅拌混合，利用厌氧菌充分释放磷，同时降解吸收污水中的有机物，将其转化为phas等物质，厌氧处理时间为8~12h，经厌氧处理后的污水进入三相分离装置，在三相分离装置中进行气、液、固的分离；

s02）、好氧处理：经分离后的污水通过三相分离装置的出水缝进入好氧处理区内，在好氧处理区采用束状填料形成的生物膜对污染物进行吸收降解作用，即控制水力停留时间为4~6h、混合液悬浮固体浓度为400~500mg/l、溶解氧为3.0~6.0mg/l进行好氧生物处理，将污水中的磷以及剩余难降解的有机物去除，经过好氧处理区处理后的污水通过第一出水堰进入斜板沉淀区；

s03）、斜板沉淀处理：经好氧处理区处理后的废水通过第一出水堰进入斜板沉淀区，在斜板沉淀区中运用浅池沉淀理论完成固液分离，即控制溶解氧为0.5~1.5mg/l，总磷为0.5~1.0mg/l，沉淀时间为3~5h，固体物质在重力作用下沉入集泥斗，上清液则逐渐上升，经第二出水堰收集后，从出水管排出中水回用，集泥斗的部分污泥通过含磷污泥回流管回流至好氧处理区，剩余污泥则通过含磷污泥回收管进入污泥腐熟处理区；

s04)、污泥腐熟处理：剩余污泥通过含磷污泥回收管进入污泥腐熟处理区后，与经投料观测孔投加的秸秆和麦壳等物质进行堆肥化处理，实现剩余污泥的资源化利用，回收部分磷肥。

本发明的有益效果：本发明的装置采用一体化的构造，将厌氧处理区、三相分离装置、好氧处理区、斜板沉淀区和污泥腐熟处理区有机地结合在一起，且该一体化装置埋在地面下，具有强化除磷、绿色环保和回收利用磷等优势；本发明的污水处理方法可实现总氮和有机物的去除，将厌氧和好氧串联在一起以实现厌氧释放磷和好氧吸收磷的目的，在活性污泥的降解处理作用下，实现总氮和有机物的有效去除，同时对剩余污泥进行堆肥化处理，可以实现新农村生活污水的磷污染的可循环、无害化和资源化；经本发明装置处理后的出水，可进行中水回用，用于家庭冲厕、绿化浇灌等；四、本发明的污水处理方法利用斜板沉淀作用，在增加沉淀池的沉淀面积的同时，缩短了颗粒沉降距离沉淀时间，提高了污水处理效率。

附图说明

图1为埋地式磷肥就地回用装置的结构示意图；

图2为三相分离装置的放大图；

图中：1、压力泵；2、污水进水管；3-1、池左壁；3-2、池下壁；3-3、池右壁；3-4、池上壁；4、厌氧处理区；5、搅拌器；6、出气缝；7、出水缝；8、污泥回流缝；9、第一下部隔板；10、三相分离装置；11-1、第一挡板；11-2、第二挡板；12、搅拌器；13、曝气头；14、好氧处理区；15、束状填料；16、曝气管；17、含磷污泥回流管；18、污泥回流泵；19、集泥斗；20、含磷污泥回收管；21、污泥腐熟处理区；22、第三隔板；23、投料观测孔；24、出水管；25、出水泵；26、第二出水堰；27、斜板沉淀区；28、污泥沉淀挡板；29、第一出水堰；30、空压机；31、第二隔板；32、第一隔板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种埋地式磷肥就地回用装置，包括厌氧处理区4、三相分离装置10、好氧处理区14、斜板沉淀区27和污泥腐熟处理区21；所述的厌氧处理区4与好氧处理区14之间设置第一隔板32，好氧处理区14与斜板沉淀区27之间设置第二隔板31，斜板沉淀区27与污泥腐熟处理区21之间设置第三隔板22。池左壁3-1、池下壁3-2、池右壁3-3池上壁3-4构成污水处理池，厌氧处理区、好氧处理区、斜板沉淀区和污泥腐熟处理区分段设置于污水处理池内部且依次连通。

所述的厌氧处理区4由压力泵1、污水进水管2、池左壁3-1、池下壁3-2、池上壁3-4、第一隔板32、若干个搅拌器5组成；所述的厌氧处理区的池体是由池左壁3-1、池下壁3-2、池上壁3-4、第一下部隔板9和第一隔板32围成，所述的污水进水管2设置在厌氧处理区4的上部，所述的压力泵1设置在池左壁3-1对应的地面上，且与污水进水管2连通，所述的若干个搅拌器5均布设在厌氧处理区4的底部。

如图1、2所示，所述的三相分离装置10设置于第一隔板32的底部，且作为厌氧处理区4的出水口。所述三相分离装置包括第一下部隔板9、第一挡板11-1和第二挡板11-2，第一下部隔板9设置于第一隔板32上，且第一下部隔板9的上端和下端与第一隔板32之间均留有一定长度的孔隙，第一挡板11-1倾斜设置于第一隔板32的下端，第二挡板11-2倾斜设置于第一隔板32与污水处理池下壁3-2的交接处，第一下部隔板9和第一挡板11-1之间设置出气缝6，第一挡板11-1和第二挡板11-2之间设置出水缝7，第一下部隔板9和第二挡板11-2之间设置污泥回流缝9。本实施例中，第一下部隔板9与第一挡板11-1和第二挡板11-2之间的夹角均为n，n的取值范围为30°~40°。

所述的好氧处理区14由第一隔板32、第二隔板31、池下壁3-2、池上壁3-4、若干个搅拌器12、若干个曝气头13、曝气管16、空压机30、束状填料15和第一出水堰29组成；所述的好氧处理区4的池体由第一下部隔板9、第一隔板32、第二隔板31、池下壁3-2和池上壁3-4围成，所述的第一下部隔板9、第一隔板32和第二隔板31的两侧分别固定在池下壁3-2和池上壁3-4上，所述的若干个搅拌器12均布设在好氧处理区14的底部，所述的曝气管16设置在好氧处理区14的底部，并通过管道与地面上的空压机30连通，所述的若干个曝气头13均布设在曝气管16上，所述的第一出水堰29与第二隔板31、池下壁3-2和池上壁3-4固定连接，且作为好氧处理区14的出水口。

所述的斜板沉淀区27由第二隔板30、池下壁3-2、第三隔板22、池上壁3-4、第二出水堰26、若干个污泥沉淀挡板28、污泥回流泵18、含磷污泥回流管17、集泥斗19、含磷污泥回收管20、出水泵25和出水管24组成，所述的斜板沉淀区27的池体由第二隔板31、池下壁3-2、第三隔板22和池上壁3-4围成。所述的第二出水堰26固定连接于第三隔板22、池下壁3-2和池上壁3-4，且位于斜板沉淀区27上部，所述的若干个污泥沉淀挡板28与地面之间的夹角为β，其中β为45°~60°，所述的污泥回流泵18与含磷污泥回流管17相连接，所述的斜板沉淀区27中产生的剩余污泥通过含磷污泥回收管20进入污泥腐熟处理区21，所述的出水泵25通过管道与第二出水堰26和出水管24相连通。

多个沉淀挡板28位于集泥斗19上方，出水管24一端与斜板沉淀区上方的第二出水堰26相连，另一端延伸至污水处理池外；污水回流管17一端与集泥斗19底部相连，另一端延伸至好氧处理区14；污水回收管20一端与集泥斗19底部相连，另一端延伸至污泥腐熟处理区21。

所述的污泥腐熟处理区21由第三隔板22、池下壁3-2、池右壁3-3、池上壁3-4和投料观测孔23组成，所述的污泥腐熟处理区21的池体由第三隔板22、池下壁3-2、池右壁3-3和池上壁3-4围成，所述的投料观测孔23设置于池上壁3-4上，且位于污泥腐熟处理区21对应的池上壁3-4的中心。

本实施方式所述的一种适用于新农村含磷生活污水的埋地式磷肥就地回用装置采用一体化的构造，将厌氧处理区4、三相分离装置10、好氧处理区14、斜板沉淀区27和污泥腐熟处理区21有机地结合在一起，且该一体化装置埋于地面下，具有强化除磷、绿色环保和回收利用磷等优势。

本实施方式的工作原理：含磷污水由适用于新农村含磷生活污水的埋地式磷肥就地回用装置的厌氧处理区4的上部污水进水管2进入，在厌氧反应区4中通过搅拌器5不断进行搅拌混合，厌氧处理区4的厌氧菌充分释放磷，同时降解吸收污水中的有机物，将其转化为phas等物质。经厌氧处理后的污水进入三相分离装置10，在三相分离装置10中进行气、液、固的分离。经分离后的污水通过三相分离装置10的出水缝7进入适用于新农村含磷生活污水的埋地式磷肥就地回用装置的好氧处理区14，在好氧处理区14通过束状填料15形成的生物膜的吸收降解作用，将污水中的磷以及剩余难降解的有机物去除。经过好氧处理区14处理后的污水通过第一出水堰29进入适用于新农村含磷生活污水的埋地式磷肥就地回用装置的斜板沉淀区27，在斜板沉淀区27中运用浅池沉淀理论完成固液分离，固体物质在重力作用下沉入集泥斗19，上清液则逐渐上升，经第二出水堰26收集后，从出水管24排出，可被用于家庭冲厕、绿化浇灌等，实现中水回用。斜板沉淀区27产生的剩余污泥经含磷污泥回收管20进入适用于新农村含磷生活污水的埋地式磷肥就地回用装置的污泥腐熟处理区21，与经投料观测孔23投加秸秆和麦壳等物质发生堆肥反应，实现剩余污泥的资源化利用，回收部分磷肥。

实施例2

本实施方式公开一种污水处理方法，该方法利用实施例1所述埋地式磷肥就地回用装置实现，包括以下步骤：

一、厌氧处理：将cod（化学需氧量）为50~400mg/l、bod5（生化需氧量）为25~100mg/l、总氮为5~10mg/l且ph值为7.2~7.5的废水以0.5~0.8m/h从厌氧处理区4的上部污水进水管2进入，在厌氧反应区4中进行厌氧反应，通过搅拌器5不断进行搅拌混合，利用厌氧菌充分释放磷，同时降解吸收污水中的有机物，将其转化为phas等物质，厌氧处理时间为8~12h，经厌氧处理后的污水进入三相分离装置10，在三相分离装置10中进行气、液、固的分离；

二、好氧处理：经分离后的污水通过三相分离装置10的出水缝7进入好氧处理区14内，在好氧处理区14采用束状填料15形成的生物膜对污染物进行吸收降解作用，即控制水力停留时间为4~6h、mlss（混合液悬浮固体浓度）为400~500mg/l、do（溶解氧）为3.0~6.0mg/l进行好氧生物处理，将污水中的磷以及剩余难降解的有机物去除，经过好氧处理区14处理后的污水通过第一出水堰29进入斜板沉淀区27；

三、斜板沉淀处理：经好氧处理区14处理后的废水通过第一出水堰29进入斜板沉淀区27，在斜板沉淀区27中运用浅池沉淀理论完成固液分离，即控制do（溶解氧）为0.5~1.5mg/l，总磷为0.5~1.0mg/l，沉淀时间为3~5h，固体物质在重力作用下沉入集泥斗19，上清液则逐渐上升，经第二出水堰26收集后，从出水管24排出以中水回用，集泥斗19的部分污泥通过含磷污泥回流管17回流至好氧处理区14，剩余污泥则通过含磷污泥回收管20进入污泥腐熟处理区21；

四、污泥腐熟处理：剩余污泥通过含磷污泥回收管20进入污泥腐熟处理区21后，与经投料观测孔23投加秸秆和麦壳等物质进行堆肥化处理，实现剩余污泥的资源化利用，回收部分磷肥。

本实施方式所述的污水处理方法可实现总氮和有机物的去除，将厌氧和好氧串联在一起以实现厌氧释放磷和好氧吸收磷的目的，在活性污泥的降解处理作用下，实现总氮和有机物的有效去除，同时对剩余污泥进行堆肥化处理，可以实现新农村生活污水的磷污染的可循环、无害化和资源化。

本实施方式所述的污水处理方法利用斜板沉淀作用，在增加沉淀池的沉淀面积的同时，缩短了颗粒沉降距离沉淀时间，提高了污水处理效率。

实施例3

本实施例与实施例2不同的是：步骤一中所述的厌氧处理时间为8h~10h。其它与具体实施方式二相同。

实施例4

本实施例与实施例2不同的是：步骤二中所述的控制水力停留时间为4~8h、mlss（混合液悬浮固体浓度）为450~550mg/l、do（溶解氧）为4.0~6.0mg/l进行好氧生物处理。其它与实施例2相同。

实施例5

本实施例与实施例2不同的是：步骤三中所述在斜板沉淀区控制do（溶解氧）为0.5~1.0mg/l，总磷为0.5~0.8mg/l，沉淀时间为4h~8h。其它与实施例2相同。

采用下述试验验证本发明的效果：

试验一：利用本发明的用于新农村含磷生活污水的埋地式磷肥就地回用装置的污水处理方法，按以下步骤进行：

一、厌氧处理：将cod（化学需氧量）均值为398.73mg/l、bod5（生化需氧量）为89.48mg/l、总氮为9.76mg/l且ph值为7.2~7.5的废水以0.8m/h从厌氧处理区4的上部污水进水管2进入，在厌氧反应区4中进行厌氧反应，通过搅拌器5不断进行搅拌混合，利用厌氧菌充分释放磷，同时降解吸收污水中的有机物，将其转化为phas等物质，厌氧处理时间为9h，经厌氧处理后的污水进入三相分离装置10，在三相分离装置10中进行气、液、固的分离；

二、好氧处理：经分离后的污水通过三相分离装置10的出水缝7进入好氧处理区14内，在好氧处理区14采用束状填料15形成的生物膜对污染物进行吸收降解作用，即控制水力停留时间为4h、mlss（混合液悬浮固体浓度）为533.78mg/l、do（溶解氧）为5.57mg/l进行好氧生物处理，将污水中的磷以及剩余难降解的有机物去除，经过好氧处理区14处理后的污水通过第一出水堰29进入斜板沉淀区27；

三、斜板沉淀处理：经好氧处理区14处理后的废水通过第一出水堰29进入斜板沉淀区27，在斜板沉淀区27中运用浅池沉淀理论完成固液分离，即控制do（溶解氧）为1.15mg/l，总磷为0.53mg/l，沉淀时间为4h，固体物质在重力作用下沉入集泥斗19，上清液则逐渐上升，经第二出水堰26收集后，从出水管24排出以中水回用，集泥斗19的部分污泥通过含磷污泥回流管17回流至好氧处理区14，剩余污泥则通过含磷污泥回收管20进入污泥腐熟处理区21；

四、污泥腐熟处理：剩余污泥通过含磷污泥回收管20进入污泥腐熟处理区21后，与经投料观测孔23投加秸秆和麦壳的混合物进行堆肥化处理，实现剩余污泥的资源化利用，回收部分磷肥。

采用gb18918-2002《污水综合排放标准》检测本试验出水管出水的指标：cod（化学需氧量）为58.25±14.05mg/l、bod5（生化需氧量）为9.43±2.21mg/l和总氮为0.53mg/l，符合gb二级标准，其中cod（化学需氧量）的去除率为85.39%，总氮的去除率为94.57%。

以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。