一种带过滤池的跃层式AAO污水处理方法与流程

一种带过滤池的跃层式aao污水处理方法
技术领域：
1.一种带过滤池的跃层式aao污水处理方法，属于水处理领域。


背景技术：

2.厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工艺是指通过厌氧区、缺 氧区、好氧区的不同组合以及不同的污泥回流方式来祛除水中的有 机污染物和氮、磷等的活性污泥处理方法，简称aao法(国家环境 保护标准hj-576-2010)。aao法有很多变种，以适应不同的水质的 需要；需要同时脱氮除磷时，则需要采用厌氧缺氧好氧工艺，并配 有混合液回流和高龄污泥回流。
3.目前aao法是使用非常普遍的一种活性污泥法污水处理工艺， 它的处理效果已经得到了普遍的认可。一般aao+二沉池可以达到 城镇生活污水排放的二级b标准。为了实现上述工艺，传统的aao 一体化污水处理器一般是厌氧区、缺氧区、好氧区、二沉池顺序自 流进水，曝气用曝气风机、污泥回流和混合液回流均采用水泵至少 3种动力部件；如果要求达到出水一级a，则需要增加mbr膜，以 及相应的加压泵、反洗泵、反洗加药泵3种动力部件，共计6个。 如果考虑备用，则可能达到8～10个左右。因此，控制流程复杂，一 般需要采用plc控制。
4.对大型污水处理设备和工程，如果设备选配合适，每种设备基 本上没有多余的能耗；但整体系统复杂，可靠性较低。对小型一体 化设备，由于曝气风机、扬水泵、污泥回流泵都很难做得很小或者 很难准确配套，每种设备往往都会出现较大的能量过剩(包括水泵 扬程过剩、风量过剩等)，从而造成大量的能量浪费和运行成本偏高， 也使得污水一体化设备很难小型化，按此生产家用生活污水处理器 几乎是不可能的。
5.一家日本公司研制了一种小型ao一体化生活污水处理器，它 采用1台外置曝气风机同时对好氧区曝气和混合液回流(简称“气 提回流”)。国内也有的公司研制出了循环ao工艺的一体化生活污 水处理器，同样也只需要1台风机。水流顺序自流通过多个反应仓， 各反应仓内中部附近安装有曝气装置，只要流量和曝气量控制得当， 污水在同一仓内就可以实现缺氧-好氧过程，顺序通过多个反应仓就 实现了循环缺氧-好氧工艺。这两种设备既充分利用了风机的多余风， 又省掉了容易故障的混合液回流泵，如果来水量稳定，确实节能。
6.但这些产品有以下明显不足：(1)一般只能做到ao工艺，缺 少厌氧区和污泥回流，因此需要另加入除磷药剂除磷；国内个别厂 家也研制出用气提回流污泥的装置，它确是回流的污泥，但会同时 带入大量的空气，使厌氧区的含氧量超出有关规范要求，其实质仍 将厌氧区变成了缺氧区，仍只有ao工艺，一般还需要加除磷剂等 其它办法一除磷。(2)进水自流，难以做到根据污水流量控制风机 的自动开停控制，因此风机一般需要24*7天工作，不仅风机寿命 短，而且当实际来水量达不到设计来水量时，能耗不能相应降低， 单位吨水能耗就会成倍增加，反而造成能耗浪费。(3)整个工艺的 单位体积效能低，需要一体化处理器的处理大，反而造成设备成本 高。(4)对户用等小型一体化污水处理器，风机无法安装在一
体化 设备内，需要另外挂壁安装，造成现场安装工作量大，需要专业人 员进行，从而限制了产品的普及。(5)两种处理器出水标准都不太 高，最好只能达到一级b出水标准。
7.随着我们对环境保护和节能越来越重视，特别是对农村生活污 水处理设备要求越来越高。(1)出水标准要求更高，需要同时脱氮 除磷且排水一级a甚至更高；(2)要求运行成本低，采用mbr生物 膜虽然能达到很好的出水标准，但运行成本平均提高1元/吨以上， 农村市场难以接受；(3)需要大量户用和微小型生活污水处理器， 如农家乐、小型餐馆、农村特别是山区分散居民、小型自然村落等， 不仅要求这些户用一体化处理器投资低、运行成本低、运行可靠， 还要求安装维护方便。因此，随着我国农村环境整治的推进、农民 对生活环境质量要求的提高，迫切需要一种适合户用和小型一体化 生活污水处理的既简单又节能、能同时脱氮除磷的水处理工艺和方 法。


技术实现要素：

8.本发明专利发明了一种带过滤池的跃层式aao污水处理方法 (简称“跃层式aao法”)，它包括厌氧区、缺氧区、好氧区、二沉 池等aao活性污泥法的各处理单元，以及过滤池和反洗水蓄水池， 其主要特征是：好氧区的水位最高，而缺氧区的水位最低，二沉池 和反洗水蓄水池的最低水位均高于厌氧区；污水从厌氧区自流进入 缺氧区，再由扬水泵抽到好氧区内，然后顺序自流进入二沉池、过 滤池和反洗水蓄水池后排出；好氧区中的混合液自流回流到缺氧区， 二沉池中的污泥虹吸自流回流到厌氧区；过滤池采用自动虹吸反洗， 反洗水自动排入厌氧区或缺氧区中，实现零排放过滤。
9.传统的工艺是aao工艺中，厌氧区水位最高，而二沉池水位最 低，污水从厌氧区、缺氧区、好氧区再到二沉池，水位是从高到低 自流；因此混合液回流和污泥回流均需要用回流泵。
10.本发明专利提出了aao工艺中，好氧区水位最高，二沉池次之， 而缺氧区水位最低，污水从厌氧区自流进入缺氧区，然后用扬水泵 提升到好氧区，再自流到二沉池；只要好氧区和二沉池的水位均高 于厌氧区，好氧区的混合液可以采用溢流自流或者虹吸自流回到缺 氧区，二沉池底部的高龄污泥就可以采用虹吸自流回到厌氧区。本 专利中，从缺氧区到好氧区需要用泵提升水位，污水实现“跃层”， 因此可以称谓“跃层式aao法”。
11.与传统aao法比较，本专利的跃层aao法有以下明显的优点：
12.(1)采用了无泵自动回流，只需要1台泵：比传统aao法的 2个回流泵少用1台泵，投资和运行成本都更低，整体可靠性更高。
13.(2)带有零动力、零排放的过滤池：本专利的aao法在二沉 池后配过滤池，只要过滤池和反洗蓄水池最低水位仍高于厌氧区水 位，则过滤池就可以采用自动虹吸反洗并将反洗排水排入缺氧区中 或缺氧区中，形成零排放、零动力的过滤！增加了过滤池，排水质 量更高、更可靠。
14.(3)可将过滤池设计成双滤(快滤和慢滤)一体过滤池(又称
ꢀ“
双滤一体过滤器”)，实现零动力、零排放地将排水从一级b提升 到一级a：如果采用粗滤-慢滤(滤速不高于0.3米/小时)两级过滤 工艺，根据中国水利水电科学研究院的有关研究(《保障农村饮水安 全的生物慢滤水处理技术》，课题编号环0120012007，2010年国家 科技部应用一等奖)，“研究结果表明：生物慢滤对细菌、病毒、有 机污染物、嗅味及色度等污染物有很好的去除效果。
①
对大肠杆菌 的去除率高达100％；细菌总数去除率在97％以上。
②
对氨氮的去除 率高达98.5％。
③
对浊度的去除率达99％以上。
④
对重金属的去除效 果也很好，铜、镉、铁的去除率在95％以上，锰、铅、锌的去除率 在60％～88％之间。
⑤
对有机物codmn、toc的去除分别稳定在 28.1％～37.1％和31％～36％。”可见，生物慢滤不仅可以将30～50ntu 处理成1ntu，而且对有机污染有显著的祛除效果。结合我公司的专 利“一种可对慢滤池滤料进行循环分层反洗的快慢滤一体净水器
”ꢀ
(专利号zl2014 0489268.1)技术，可以采用一个虹吸反洗装置对 同轴的快滤和慢滤两级过滤器进行虹吸反洗。因此，只要采用同轴 的双滤一体过滤器，就可以大大提升出水水质；只在aao-二沉池出 水足够好(稍高于一级b的标准)，再经过双滤一体过滤器后，出 水就可以达一级a的标准。由于采用跃层式aao法后，可以反洗水 零排放，这就为一级b出水提升到一级a提供了一条零排放、零动 力的技术路径。
15.(4)扬水泵可以根据用户实际来水量自动开启和关停：只要缺 氧区有一定的调节容量，本专利的扬水泵就可以根据缺氧区的水位 自动开启和关停，从而实现根据来水量的自动开启和关停。这样不 仅可以省掉复杂的控制装置，而且可以保持吨水电耗基本不变，更 好地适应农村家庭来水量多变的实际情况。
16.(5)可以实现缺氧区内的搅拌回流：即扬水泵在缺氧区的末端 取水，并将部分泵出水回流到缺氧区的进水口端。受混合液回流的 影响，传统的一体化污水处理器的缺氧区进水口处的溶氧往往较高， 很多高于0.5mg/l，而出水口处的溶氧又往往偏低，很多低于0.2mg/l， 使缺氧区内的溶氧梯度较大，实际成为兼氧池。采用本专利的工艺， 可以将提升泵的出水部分直接回流到缺氧区的进水口处，形成搅拌 回流。这可以降低缺氧区的溶氧梯度，使缺氧区更好地保持在缺氧 状态。运行时的流量平衡方程如下：
17.q
泵
＝q
排
+q
混回
+q
泥回
+q
搅回
18.＝(3.4～6)q
排
+q
搅回
19.其中：q
排
——处理器的平均排水流量
20.q
混回
——混合液回流流量，按规范q
混回
＝200％～400％q
排
21.q
混回
——污泥回流流量，按规范q
泥回
＝40～100％q
排
22.实际上，我国现有的污水泵的最小功率为180w，额定流量为6 吨/小时。如果q
搅回
＝0，即不设搅拌回流，则q排＝1吨/小时，相当 于24吨/天，即按此设计的最小的一体化污水处理器为20吨/天左 右。如果设置了搅拌回流，则可以设计生产更小的一体化污水处理 器。
23.(6)控制更简单可靠：整个一体化污水处理器只需要一台水泵 和一台风机，大大降低了设备数量和控制难度。风机对运行环境的 要求很高，如果采用水射器曝气还可以省掉风机，使整个一体化污 水处理器只需要1台水泵。从而为一体化污水处理器的小型化、甚 至家用化提供了技术途径。
附图说明：
24.附图1、2、3、4说明了一种带过滤池的跃层aao法生产的一体 化污水处理器。其中附图1是实施例的a-a截面正视图，附图2为 俯视图，附图3为b-b截面正视图，附图4为c-c截面的俯视图。
具体实施方式：
25.如附图所示一体化污水处理器，其处理能力为5吨/天，采用 180w扬水泵。图中倾斜中隔板17将整个桶体2分隔成上下两层， 但在设备仓33处留有缺口；倾斜中隔板17在二沉池9的靠近污水 进水口1上方附近形成最低点，以便污泥聚积；厌氧区18和缺氧区 19分别位于下层，由隔板20分隔开；过滤池5和反洗水蓄水池4 位于上层；竖隔板22和两块31将桶体2与蓄水池4之间的环形池 划分成好氧区10、二沉池9和设备仓33，其中好氧区10基本在缺 氧区19的上方，二沉池9在厌氧区18的上方；上部密封的过滤池5位于蓄水池4的中央，基本位于缺氧区19的上方，其下部与蓄水 池4有通道联通；污泥虹吸回流管3采用带破坏管8的溢流式虹吸 方式，下部通向厌氧区18的进水口1附近，以便更好地与进来的污 水原水混合；过滤池5的虹吸下降管14和虹吸辅助管15的出口通 到下层缺氧区19内，以便将排水和排气均集中在缺氧区19中。
26.污泥虹吸回流管3的虹吸上升管6下端伸到二沉池9的底部附 近，以便虹吸时抽取聚焦在二沉池9底部最低处附近的高龄污泥； 虹吸上升管6的顶端布置有破坏管8，以通过控制虹吸时间来调整 污泥回流量。过滤池5采用由原水消落引导的自动虹吸反洗装置， 其过滤进水管7和虹吸引导管11分别从二沉池9和好氧区10中取 水。为了防止扬水泵21停止后，上层好氧区10中的水回流，在水 射器24的上部安装在单向止回阀25。
27.水射器24的进气口35通过软管联通到水处理器外，以便扬水 泵21运行时不断抽取外面的高含氧空气，实现扬水曝气；扬水泵 21由安装在缺氧区19中的双位水位开关23控制，使扬水泵21可 以根据来水自动开启和关停，实现水处理器根据实际来水量全自动 化运行。
28.污水从进水口1进入厌氧区18内，与从污泥虹吸回流管3的回 流污泥混合后，再进入缺氧区19内；在与过滤池5的虹吸下降管 14和虹吸辅助管15的出水混合后，再由扬水泵21经过水射器24 曝气、单向止回阀25进入上层的好氧区10中：好氧区10的出水经 二沉池9沉淀后，从过滤进水管7和过滤池5的虹吸上升管13进入 密封过滤池5，经过滤料16过滤后储存在反洗水蓄水池34内，最 后经过出水管27排出(或者经过必要的消毒杀菌)。
29.由于扬水泵21的流量较大，当它启动一段时间后，好氧区10 和二沉池9中的水位均会上升，当水位上升到破坏斗30高程时，破 坏斗30内进水并逐步对虹吸引导管11进行水密封；当二沉池9中 的水位上升到虹吸引导管11的最高点后，虹吸引导管11中的水会 经过抽气装置12和虹吸辅助管15向下层的缺氧区19中排水，并通 过抽气装置12形成抽气；当抽气形成足够的负压时，会引导密封过 滤池5生产自动虹吸，此时，存储在反洗水蓄水池34中的过滤后的 水会反向流动，反向经过滤料16、虹吸上升管13、虹吸下降管14 快速排入下层的缺氧区19中，实现零排放地对过滤池5的虹吸反洗。
30.混合流回流的水量可以通过调整虹吸破坏斗30的高程来调整。 虹吸形成过程中带入的少量空气，使缺氧区19保持一定的含氧浓度。 当二沉池9中水位上升污泥虹吸回流管3的顶端时，污泥虹吸回流 管3会产生自动虹吸，虹吸上升管6会将二沉池9底部的高龄污泥 回流到下层的厌氧区18中，形实无泵污泥自动回流。污泥回流量可 以通过调整污泥虹吸回流管的破坏管口高程来调整。
31.在该实施例中，整个一体化污水处理器采用了了跃层aao法， 并带有零排放、零动力的过滤池，只有一个功耗，即扬水泵21。与 传统的一体化污水处理器相比，不仅大大节省
能耗，而且使控制简 单可靠。