一种基于程序控制的气泵驱动污水反应器及处理方法与流程

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种水量较小的单户及紧邻多户乡村污水处理装置及处理方法，具体涉及一种气泵驱动一气多用型污水处理装置及处理方法。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，乡村居民收入显著增长，人们对人居环境提出更高的要求，散排污水造成乡村地表及地下水体污染的问题备受关注，急需对乡村散排污水进行收集及处理。

目前我国处理城镇生活污水，多采用传统的厌氧-缺氧-好氧（常称aao）工艺及循环式活性污泥（常称cass）工艺实现有机物（以cod计）及氮磷的去除。但对于乡村散户污水来说，存在水量过小（多低于10吨/日）、水量波动大、居民运行能力弱的问题，乡村居民很难派出专人维护这种小水量污水设施，也难以选择适于长时间运行不需维护的小型污水泵，如选择上述传统的aao或cass污水处理工艺，则因维护困难而造成处理设施停运。

针对小水量乡村污水近零维护及耐水质水量冲击的技术需求，需要避免使用易堵、易过载的水泵，在运行方面要考虑可适应水量及浓度变化大的可调整的处理技术。

技术实现要素：

为了解决小水量污水近零维护的技术需求，本发明提供了一种基于程序控制的气泵驱动污水反应器（airpump-drivensewagereactor，简称adsr）及处理方法。本发明的装置运行无需水泵完成污水的提升，动力消耗仅为一台气泵，通过plc程序控制反应过程完成污染物去除，处理后的污水在消毒出水区经气力提升外排或回用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于程序控制的气泵驱动污水反应器，包括进水管、污水处理反应器、plc控制柜、出水管，其中：

所述plc控制柜内置气泵和plc控制器；

所述气泵从plc控制柜中分出第一气提管、第二气提管、第三气提管三根气体管和一根曝气管；

所述气泵与第一气提管、第二气提管、第三气提管和曝气管之间设置电磁阀，第一气提管、第二气提管、第三气提管和曝气管的开启由plc控制电磁阀实施；

所述污水处理反应器由内筒和外筒组成，内筒为消毒出水区，外筒经隔板分成进水区和主反应区；

所述进水区的内部设置有高液位计、低液位计和第一气提管；

所述主反应区的内部设置有生物填料、第二气提管和曝气管；

所述消毒出水区的内部设置有消毒片筐和第三气提管；

所述第一气提管将污水由进水区提升至主反应区；

所述第二气提管将经反应及沉淀后的污水由主反应区提升至消毒片筐内；

所述曝气管与位于主反应区底部的曝气头连接；

所述第三气提管与出水管连接将消毒后的污水由消毒出水区提升至外排水沟或回用；

所述进水管接来自化粪池出水，与污水处理反应器的进水区连接。

一种利用上述气泵驱动污水反应器进行气泵驱动污水处理的方法，包括如下步骤：

步骤一、含粪便生活污水首先进入化粪池首段，固体在首段沉淀，污水则在化粪池末段经由进水管进入气泵驱动污水反应器的进水区；

步骤二、污水在进水区收集，当水位达到高液位时启动第一气提管将污水提升至主反应区，当水位达到低液位时第一气提管停止工作，启动曝气管；

步骤三、曝气管首先采用曝气管首先采用曝气10~20秒，停曝10~15分钟运行，这种间歇运行合计1.5~2小时，随后曝气6~16小时（根据水质情况调整曝气时间），再间歇曝气1.5~2小时（同上曝气10~20秒，停曝10~15分钟运行），混合液沉淀2~2.5小时后，启动第二气提管将污水提升至消毒排区，每日根据进水水质运行1或者2周期；

步骤四、提升水先经过消毒筐，随后由第三气提管和出水管将消毒后的污水提升至外排水沟或回用。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明考虑气泵驱动的一气四用小水量污水处理模式，耐用的气泵不存在堵塞及易于过载的问题，这种方式解决了农村小水量污水（10吨/日以下）近零维护的技术需求。

2、本发明的adsr进水区可以保障每日的污水全部提升后得到处理，主反应区采用基于plc控制的缺氧好氧交替运行模式，可实现程序控制，将进水区的污水在该区域实现缺氧与好氧反应、沉淀及排水，保障每日的污水可以全部提升后得到处理，并可通过调节反应程序适应不同用户的水质变化；消毒出水区则可实现病原微生物的灭活及处理后水的外排。

3、本发明适宜于水量较小的单户及紧邻多户乡村污水处理，可以根据水量及水质变化调整plc反应程序，实现出水达标，保障出水cod、氨氮和总氮低于60mg/l、5mg/l和20mg/l，满足多地乡村生活污水的排放标准。

附图说明

图1为污水处理反应器的平剖面图；

图2为污水处理反应器的立面图；

图3为气提管的工作简图；

图4为进水区及主反应区曝气管位置示意图；

图5为主反应区及出水消毒区气提管位置示意图；

图6为气泵驱动乡村污水的处理工艺流程图；

图7为化粪池及气泵驱动乡村污水处理反应器的安装示意图；

图中，1-进水管、2-污水处理反应器、3-plc控制柜、4-第一气提管、5-第二气提管、6-第三气提管、7-曝气管、8-隔板、9-出水管、10-曝气头、11-观察孔、12-基础、13-民宅、14-排水点、15-化粪池、16-化粪池观察管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：本实施方式提供了一种基于程序控制的气泵驱动污水反应器，如图1-5所示，所述气泵驱动污水反应器包括进水管1、污水处理反应器2、plc控制柜3、出水管9，其中：

所述plc控制柜3中内置气泵及plc控制器，气泵工作由plc控制器程序控制，气泵分出4根气管，分别为第一气提管4、第二气提管5、第三气提管6和曝气管7，气泵与第一气提管4、第二气提管5、第三气提管6和曝气管7之间设置电磁阀，第一气提管4、第二气提管5、第三气提管6和曝气管7的开启由plc控制电磁阀实施。第一气提管4、第二气提管5、第三气提管6的工作原理简图如图3所示。进气管连接气泵，气泵工作后，气体通过进气管向下流动，在转弯处形成一定的吸引力，将混合液连同输入的气体一起通过混合液提升管提升到另一位置。

所述污水处理反应器2由内筒和外筒组成，如图1所示，内筒为消毒出水区2-1，外筒经隔板8分成进水区2-2和主反应区2-3。如图2所示，进水区2-2连接进水管1，出水管9连接在消毒出水区2-1。

所述进水区2-2的作用是将村民每天产生的污水提升到主反应区2-3，进水区2-2的内部设置有高液位计、低液位计和第一气提管4，污水到高液位时候启动第一气提管4，污水到低液位时关闭第一气提管4。

所述主反应区2-3的内部设置有第二气提管5和曝气管7；污水在主反应区2-3完成缺氧搅拌、好氧曝气及沉淀过程，沉淀后的污水经第二气提管5由主反应区2-3提升至消毒出水区2-1，曝气管7起到曝气作用，其缺氧是通过短时间10~20秒开启曝气和10~15分钟停止曝气实现。为提高反应效率，主反应区2-3还需要放置生物填料以提高生物量浓度。

所述消毒出水区2-1的内部设置有消毒片筐11和第三气提管6，污水经过消毒片筐11消毒后，再由第三气提管6提升外排或回用。

本实施方式中，进水区2-2及主反应区2-3曝气管位置示意图见图4，进水区2-2连接进水管1，第一气提管4的一侧连接气泵，另一侧将污水由进水区2-2提升至主反应区2-3。主反应区设置曝气管7，曝气管连接位于主反应区2-3底部的曝气头10。

本实施方式中，主反应区2-3及出水消毒区2-1气提管位置示意图见5，主反应区2-3的污水经反应及沉淀后，污水由第二气提管5提升至多孔的消毒片筐11，消毒片筐11内放置固体消毒氯锭，污水经过消毒片筐11及氯锭后完成消毒。消毒后的水经第三气提管6提升至外排水沟或回用。

本实施方式中，第三气提管6底部位于污水处理反应器2池底上方的1/3位置附近，第一气提管4、第二气提管5及曝气管7均在距离污水处理反应器2池底上方的10~20cm处。

本实施方式中，为防止污水悬浮物堵塞气提管，第一气提管4可放置在孔径为0.2~0.5cm钢丝网桶中，化粪池的出水，经钢丝网桶拦截后再由第一气提管4提升至主反应区2-3。

本实施方式中，气泵驱动污水处理反应器在使用时一般运行每日运行1个周期，每天运行1个批次，完成静置待处理第二天污水。进水区2-2的有效容积是处理的每天排水量。如每日运行2个周期，则进水区2-2的有效容积是处理的每天排水量的一半。

本实施方式中，低液位计和高液位计之间的容积为设计日处理水量（如每天运行2周期则为设计水量的一半），水位到高液位时启动第一气提管4提水（提水时间控制在10分钟左右），水位到低液位时第一气提管4停止工作，启动曝气管7。曝气管7首先采用曝气10~20秒，停曝10~15分钟运行，这种间歇运行合计1.5~2小时，随后曝气6~16小时（根据水质情况调整曝气时间），再间歇曝气1.5~2小时（同上曝气10~20秒，停曝10~15分钟运行），混合液沉淀2~2.5小时后，，启动第二气提管5将污水提升至消毒排区2-1。提升水先经过消毒筐11，随后由第三气提管6将污水外排。第一气提管4开始工作至将处理后的水排放的时间为一个周期，这时候进水区2-2逐步到高液位计等待下一个周期处理污水。本发明可以根据进水水质调整好氧反应时间，实现对不同水质的适应。

本实施方式中，固定填料在设计水位20~30cm下，固定填料布置占主反应区2-3体积的3/4，其余非填料区设置第二气提管5，曝气管7设置在填料下方。

本实施方式中，主反应区2-3污泥产量较少，控制在低负荷运行状态，可以每季度将部分主反应区2-3污泥由临时污泥泵排出到前端的化粪池。

本实施方式中，污水处理反应器2的材质可为钢、pvc及预制混凝土等材质。

本实施方式中，污水处理反应器2也可设计成与化粪池合建，如合建则在进水区2-2前增加2格或3格化粪池区。

本实施方式中，污水处理反应器2的平面形状可为圆形、椭圆形或方形等。

本实施方式中，气泵出口分出4根气管，分别为3根气提管和1根曝气管，分别通过电磁阀控制，电磁阀的开启通过plc程序控制。

具体实施方式二：本实施方式提供了一种利用具体实施方式一所述气泵驱动污水处理反应器进行气泵驱动乡村污水的处理工艺，如图6所示，含粪便生活污水首先进入化粪池首段，固体在首段沉淀，污水则在化粪池末段进入气泵驱动污水处理反应器。

化粪池及气泵驱动乡村污水处理反应器安装示意图如图7所示，村民排水及粪便进入化粪池，化粪池出水连接气泵驱动污水处理反应器，污水处理反应器出水经消毒及气提后出水排放或回用。污水处理反应器与3根气提管和1跟曝气管连接，这4个气提管路与放置在plc控制柜内的气泵相连，工程应用时，化粪池及污水处理反应器均在地下，地面仅有具有防雨功能内置气泵及plc控制器的plc控制柜。

具体实施方式三：本实施方式中，污水处理反应器直径1.5m，高2.6m，进水区、主反应区及消毒出水区体积比2：3：1情况下，运行效果为：进水cod312~342mg/l，出水cod：43.2~49.2mg/l；进水氨氮55~61出水mg/l，出水氨氮0.9~1.3mg/l，进水总氮38~46mg/l，出水总氮14.3~18.7mg/l，进水总磷4.06~5.29mg/l，出水总磷1.39~2.48mg/l，主反应区污泥浓度：3573~4300mg/l。