高效低耗出水达到地表IV类水的村镇污水处理系统的制作方法

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种高效低耗出水达到地表iv类水的村镇污水处理系统。

背景技术：

我国村镇污水的低碳氮比特征突出，常规生物脱氮工艺对污水内碳源的利用效率较低，总氮达标需要依赖外部碳源投加，存在着稳定运行成本高昂的问题。并且，村镇污水进水有机物浓度过低且水质水量波动很大，传统的工艺设计在实际运行过程中无法稳定运行。

目前，对村镇污水多采用a/o、a²o工艺或sbr工艺，可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级a的排放标准，但是随着很多地方标准的出台对环境综合治理提出了更高的排放要求，村镇污水处理排水标准需要达到了《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)iv类标准的要求，但由于传统工艺构成中存在脱氮除磷去除率较低，需要依靠大量投加外加碳源的问题，使得其不仅未克服运行成本高，而且也无法完全保证稳定运行，存在排放无法达到四川省出台的《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(db51/2311-2016)排放标准的问题。

技术实现要素：

基于现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种高效低耗出水达到地表iv类水的村镇污水处理系统，能解决现有村镇污水运行成本高且运行不稳定，使得排放无法达到四川省出台的《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》(db51/2311-2016)排放标准的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施方式提供一种高效低耗出水达到地表iv类水的村镇污水处理系统，包括：

预处理模块、强化生物处理模块、深度处理模块和自动控制模块；其中，

所述预处理模块设有污水入口和出水口，所述出水口与所述强化生物处理模块和深度处理模块顺次连接；

所述深度处理模块设有达标排水口；

所述自动控制模块分别与所述预处理模块、强化生物处理模块和深度处理模块电气连接，能协同控制所述预处理模块、强化生物处理模块和深度处理模块进行村镇污水处理。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的高效低耗出水达到地表iv类水的村镇污水处理系统，其有益效果为：

以可持续的反硝化除磷工艺为原型，通过科学合理的设计及优化，使其以最小的资源、能源消耗满足高排放标准，最大限度地减少污泥产量，调节灵活且可以实现无人值守自动控制，工艺性能领先于世界上先进国家同类工艺技术水平，填补了国内相关领域空白。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的村镇污水处理系统的构成示意图；

图2为本实用新型实施例提供的村镇污水处理系统的强化生物处理模块的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的村镇污水处理方法具体流程图；

图4为本实用新型实施例提供的村镇污水处理方法具体流程图；

图1中个标记对应的部件为：100-预处理模块；200-强化生物处理模块；300-深度处理模块；400-自动控制模块；

图2中个标记对应的部件为：1-厌氧池；2-选择池；3-缺氧池；4-后缺氧池；5-好氧池；6-二沉池；7-好氧池到缺氧池回流泵；8-好氧池到后缺氧池回流泵；9-阀门；10-流量计；11-推流器；12-曝气装置；13-风机；14-污泥回流泵；15-剩余污泥泵；16-进水管网。

具体实施方式

下面结合本实用新型的具体内容，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种高效低耗出水达到地表iv类水的村镇污水处理系统，包括：

预处理模块、强化生物处理模块、深度处理模块和自动控制模块；其中，

所述预处理模块设有污水入口和出水口，所述出水口与所述强化生物处理模块和深度处理模块顺次连接；

所述深度处理模块设有达标排水口；

所述自动控制模块分别与所述预处理模块、强化生物处理模块和深度处理模块电气连接，能协同控制所述预处理模块、强化生物处理模块和深度处理模块进行村镇污水处理。

上述系统中的预处理模块包括：

依次连接的粗格栅和细格栅。这两级格栅能去除来污水中大的悬浮物和漂浮物。

上述系统中的预处理模块还包括：调节池，连接在所述细格栅后面。该调节池采用包含有泥斗和排泥装置的沉砂池，能去除污水中的沙砾，可以平衡水质水量。

如图2所示，上述系统中，强化生物处理模块包括：

依次连接的厌氧池、选择池、缺氧池、后缺氧池和好氧池，所述厌氧池、选择池、缺氧池、后缺氧池和好氧池的池容比例为：6～9：1：6～9：11～18：11～18，这样的池容比例设定可以最大限度发挥每个池子的作用，从而达到整体效果最佳；

所述后缺氧池和好氧池内底部分别设有曝气装置；

所述厌氧池、选择池、缺氧池和后缺氧池内均设有搅拌装置；

所述缺氧池经设有控制阀和回流泵的混合液回流管回连至所述厌氧池；

所述好氧池经设有回流泵和控制阀的第一回流管回连至所述缺氧池；

所述好氧池经设有回流泵和控制阀的第二回流管回连至所述后缺氧池。

上述系统中，强化生物处理模块还包括：

二沉池，连接在所述好氧池后面，该二沉池经设有污泥回流泵的管路回连至所述选择池；

该强化生物处理模块还包括：

进水管网，该进水管网设有主管路，所述主管路上分别连接三个进水支管，每个进水支管上均设有控制阀，三个进水支管中，第一进水支管与所述厌氧池连接，第二进水支管与所述缺氧池连接，第三进水支管与所述好氧池连接。

上述强化生物处理模块中，厌氧池对污水中可降解物质进行降解，产生挥发性脂肪酸vfa并释放磷酸盐；选择池对剩余的cod进一步降解，避免剩余的cod造成缺氧池中异养微生物生长和反硝化除磷菌产生竞争，同时可以有效防止污泥膨胀，提高污泥沉降性能；缺氧池富集反硝化除磷，利用内碳源反硝化脱氮的同时除磷；后缺氧池设有曝气和搅拌，可根据水质条件实现缺氧和好养的交替控制；好氧池通过设置的曝气装置精确曝气，将污水中的氨氮氧化为硝态氮。

上述系统中，深度处理模块包括：

顺次连接的絮凝沉淀池、砂滤罐和紫外消毒装置。

该深度处理模块:设有絮凝沉淀池和加药间，其中絮凝沉淀池解决水质波动可能引起的出水ss和tp瞬时超标的问题，通过加药间加入pam和pac提高絮凝效果。砂滤罐进一步的去除污水中的ss。特殊情况下加药间采用泵坑投加活性炭，应急处理。紫外消毒装置通过紫外线杀死污水中的有害微生物，使出水达标排放。

上述系统的预处理模块、强化生物处理模块和深度处理模块中，用到的泵和风机均采用可调节变频泵和风机，阀门均使用电动阀，

所述自动控制模块包括：预处理控制子模块、生物控制子模块和深度控制子模块；

其中，所述预处理控制子模块，与所述预处理模块电气连接，能实现预处理模块格栅和调节池中泵与液位的联控；能有效控制格栅前后的液位差从而保证处理效果，同时将调节池中的水位分为高中低三种不同液位状态，对应控制为不同的进水流量进入所述强化生物处理模块；

所述生物控制子模块，与所述强化生物处理模块电气连接，能实现强化生物处理模块中各过程水质指标和曝气量及回流比的联控；如：根据好氧池出水氨氮浓度调节曝气量和回流比，若出水氨氮偏高则增大曝气量提高好氧池到后缺氧池回流比提高硝化效果；

所述深度控制子模块，与所述深度处理模块电气连接，能实现深度处理模块出水水质和加药量的联控。如：在出水ss和总磷较差时可以提高加药量从而提高处理效果，有效调节絮凝沉淀池中加药量，以及控制加药间活性炭的投加量，降低药耗。该自动控制模块可以根据进水水质水量变化实现多种工艺灵活运行，如：反硝化除磷工艺、多级a/o工艺和uct工艺等，工艺调节灵活。

参见图3和图4，本实用新型实施例还提供一种高效低耗出水达到地表iv类水的村镇污水处理方法，采用上述的系统，包括以下步骤：

预处理步骤：使所处理的村镇污水进入预处理模块，通过过滤沉淀去除污水中的悬浮物、漂浮物和沙砾等，预处理后的出水进入强化生物处理模块；

强化生物处理步骤：污水进入强化生物处理模块后，依次进行强化生物处理，处理后的出水进入深度处理模块；

深度处理步骤：进入的污水依次进行絮凝沉淀、过滤和消毒处理。

上述方法的强化生物处理步骤中，强化生物处理包括：

反硝化除磷处理、多级a/o处理、uct处理中的至少一种。

本实用新型针对村镇污水的特点，提供一种新型村镇污水处理系统，能以可持续的反硝化除磷技术对村镇污水进行处理，将整个系统分为不同的模块，构成合理，能以最小的资源满足高排放标准。

下面对本实用新型实施例具体作进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种村镇污水处理的系统，由预处理模块、强化生物处理模块和深度处理模块顺序连接而成，利用自动控制模块对预处理模块、强化生物处理模块和深度处理模块各模块的协同控制，实现无人值守自动运行。

进一步的，上述的预处理模块包含粗格栅和细格栅，可去除来污水中的悬浮物和漂浮物质，提高后续处理效果。

进一步的，根据水质和运行效果可以选择不同的预处理模块以保证出水稳定达标，如进水水质水量波动比较巨大，上述的预处理模块可以增加调节池模块，调节池设有泥斗和排泥装置进一步的去除沙砾，提高后续生物池容的利用率并减少剩余污泥的处理处置压力。

上述的强化生物处理模块采用灵活设计，依次由厌氧池，选择池、缺氧池、后缺氧池和好氧池五部分组成，池容比例为6～9：1：6～9：11～18：11～18，强化生物处理模块典型池型的平面布置参见图2。

进一步的，上述强化生物处理模块的厌氧池主要是对进水中可降解cod进行生物处理，产生挥发性脂肪酸vfa并释放磷酸盐，为反硝化除磷菌创造条件。选择池对剩余的cod进一步降解，避免剩余的cod造成缺氧池中异养微生物生长和反硝化除磷菌产生竞争，同时可以有效防止污泥膨胀，提高污泥沉降性能；

进一步的，所述厌氧池采用推流反应器形式，避免污泥的沉积，选择池中设有搅拌装置，缺氧池采用推流反应器形式；

进一步的，缺氧池中的反硝化除磷菌利用内碳源反硝化脱氮的同时除磷。后缺氧池根据出水氨氮和总氮指标调整运行方式，在出水总氮有超标风险时，作为后缺氧池进一步提高脱氮效果，在出水氨氮存在超标风险时，作为好氧池使用，根据水质的不同do可控制在0.1～2mg/l之间。好氧池主要是为了将氨氮氧化为硝态氮，所述好氧池内设有可调节曝气装置，好氧池的do一般在2～4mg/l之间；

进一步的，好氧池到后缺氧池的回流比为200％～500％，如果出水氨氮浓度过高存在超标风险，则提高好氧池到后缺氧池的回流比；

进一步的，好氧池到缺氧池的回流比为50％～300％，如果出水硝态氮存在超标风险，则增加好氧池到缺氧池的回流比；

进一步的，缺氧池到厌氧池的回流比为50％～200％，根据厌氧池orp进行调节，如果orp过高，则降低回流比；

进一步的，上述强化生物处理模块还包括：二沉池，二沉池中污泥通过污泥回流泵打入到选择池中补充系统的污泥浓度，二沉池到选择池的污泥回流比根据控制好氧池中污泥浓度变化进行调节；根据出水总氮和总磷的指标调控剩余污泥泵排泥频率，在除磷效果不好时降低污泥龄srt，在硝化不好时，提高污泥龄srt选择一个适当的srt以保证处理效果；

进一步的，由于硝化菌和除磷菌污泥龄srt的不同，在冬季低温期运行过程中，为了保证硝化活性尽量维持较长的污泥龄srt，为了应对可能出水总磷超标的风险，建议污水处理厂的工艺如图3所示，可以配套絮凝沉淀池，在除磷效果不好时可以提高聚合氯化铝的投加量，从而可以保证总磷达标；

进一步的，在厌氧池、缺氧池和好氧池设有碳源投加位点，在短期低负荷进水导致该工艺运行效果变差时，如脱氮效果不好出水总氮存在超标风险，可以适当补充部分外加碳源，维持系统性能稳定；

进一步的，上述运行方式可以实现反硝化除磷工艺，该系统的强化生物处理模块能根据进水水质变化进行调整，根据进水水质变化实现多种工艺灵活运行，如将选择池和厌氧池合并为厌氧池使用，将后缺氧池分为好氧池和缺氧池使用，关闭缺氧池到厌氧池回流泵，则可以实现多级a/o工艺运行，此外将厌氧池和选择池作为厌氧池使用，将后缺氧池和好氧池合并为好氧池使用，关闭好氧池到后缺氧池的回流，则可以作为uct工艺运行使用，工艺调节灵活；

进一步的，上述的深度处理模块包含加药间，在短期出水较差时，采用泵坑投加活性炭，应急处理保证出水水质达标；

进一步的，出水ss和总磷存在超标风险，上述深度处理模块可以选择增加絮凝沉淀装置用于解决超高排放标准条件下，水质波动可能引起的出水ss瞬时超标的问题，出水ss可小于10mg/l；

进一步的，上述深度处理模块包含砂滤罐和紫外消毒装置，可以进一步的去除污水中ss，并利用紫外线对污水进行消毒处理；

进一步的，上述的自动控制模块，将该系统用到的泵和风机采用变频可调节，阀门使用电动阀，实现泵与液位的联控，使格栅前后保持合适的液位差保证处理效果；

进一步的，实现调节池中泵和液位的联控，由于村镇污水进水水量波动很大，将调节池中的液位分为高中低三种不同类型，通过液位控制设定不同的进水流量，从而保证强化生物处理模块系统稳定运行。

进一步的，实现强化生物处理模块中过程水质指标和曝气量及回流比的联控，从而根据强化生物处理模块各个池子处理过程中水质指标变化改变曝气量和回流比，从而达到高效低耗的效果。

进一步的，实现深度处理模块出水水质和加药量的联控，如在出水ss过高时提高絮凝沉淀池聚合氯化铝的加药量，保证处理效果；

进一步的，模块化的设计可以方便的进行设备化组合，根据水量和水质设计为不同尺寸的设备，配备自控模块可以实现无人值守远程控制；

上述系统的处理村镇污水的方法，步骤如下：

步骤1，预处理：市政污水在预处理模块进行预处理，去除污水中的悬浮物、漂浮物和沙砾等，同时去除污水中的木质素和纤维素等不可降解的有机物质，提高后续生物池容的利用率并减少剩余污泥的处理处置压力，从而达到后续稳定处理效果；

步骤2，强化生物处理：预处理后的出水进入强化生物处理模块，依次由厌氧池，选择池、缺氧池、后缺氧池、好氧池和二沉池六部分组成，采用灵活设计，能实现不同的生化处理；

步骤3，深度处理：强化生物处理的出水进入深度处理模块，通过设置的絮凝沉淀池解决水质波动可能引起的出水ss瞬时超标的问题，通过设置的采用泵坑投加活性炭的加药间进行应急处理；

自控处理：通过自动控制模块，实现泵与液位的联控，过程水质指标和曝气量及回流比的联控，出水水质和加药量的联控等，通过这些控制对预处理模块、强化生物处理模块和深度处理模块进行协同控制。

实施例

以采用本实用新型的系统处理某村镇污水处理项目为例，具体如下：

工程的进水流量是1200m³/d，采用本实用新型的系统，以全流程工艺组合处理，其中厌氧池、选择池、缺氧池、后缺氧池和好氧池的水力停留时间hrt分别为3.5、0.5、4.0、7.5和7.5h，在平均温度在20℃条件下，在没有外加碳源情况下，出水可以满足京标a的排放标准。

本实用新型系统的进水水质如下表所示：

本实用新型的系统与现有的工艺相比，至少具有以下有益效果：

(1)以可持续的反硝化除磷工艺为原型，通过科学合理的设计及优化，使其以最小的资源满足高效低耗出水达到地表iv类水的同时，最大限度地实现剩余污泥减量化和能耗降低；

(2)采用预处理模块、强化生物处理模块、深度处理模块和自动控制模块的模块化设计，可以根据进出水水质水量进行灵活调控，非常适合村镇污水低碳氮比、低浓度和水质水量波动比较大的环境应用，通过自控模块实现无人值守自动控制；

(3)能根据进水负荷调整运行工艺，可根据进水水质变化实现多种工艺灵活运行，如反硝化除磷工艺、多级a/o和uct工艺等，工艺调节灵活。

本实用新型系统可应用较广范围的工艺池型，包括：传统a²o及其变形工艺、氧化沟工艺以及模块化设备等，其中，a²o工艺和氧化沟工艺改造主要是在不改变整体池容的基础上对现有池子或工段重新进行分割，从而使实现反硝化除磷工艺，降低对碳源的依赖提高处理效果。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。