一种序批式污水处理装置

1.本实用新型涉及污水生物处理的技术领域，特别是涉及一种序批式污水处理装置。


背景技术：

2.低碳氮比是我国市政污水的典型特征，例如，华南地区多数市政污水的化学需氧量cod(chemical oxygen demand)均值为150mg/l左右，雨季时甚至低于100mg/l，而进水氨态氮nh
4+
－n达到20－30mg/l。因此，我国现有许多污水处理厂需要额外购置和添加碳源(如甲醇和乙酸等)到厌氧池或缺氧池以满足出水氮磷的要求。例如，珠海某污水处理厂的电费约为1万元/天，而购买碳源的费用却达到了2万元/天。依赖外部商业碳源会给污水处理厂运营带来沉重的负担，从资源可持续发展角度考虑也是不经济的，因此探寻具有可持续发展前景的强化生物脱氮除磷技术，降低甚至取消外部碳源的投加，无疑具有深远的现实意义。
3.在我国目前水环境整治的迫切需求推动下，缺氧/好氧或厌氧/缺氧/好氧工艺耦合膜生物反应器(membrane bio－reactor，简称mbr)因具有出水水质好、占地少等独特的技术优势，已被广泛应用于我国污水处理领域。然而，连续的缺氧/好氧mbr或厌氧/缺氧/好氧mbr因污泥和硝化液回流，破坏了厌氧微环境，使得厌氧池的氧化还原电位orp很难达到－200mv以下，非常不利于微生物的水解/酸化和释磷等过程，从而降低了脱氮除磷效率。并且因为厌氧/缺氧过程的不充分、效率低，从而导致工艺污泥产率较高，极大地提高了后续处置成本。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是：解决现有技术的缺陷，提供一种不依赖外加碳源和药剂的污水处理装置。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种序批式污水处理装置，包括水箱、厌氧池、好氧池、第一时间继电器和第二时间继电器；
6.所述水箱通过进水泵与所述厌氧池连通，所述厌氧池的上部通过溢流管与所述好氧池连通；
7.所述厌氧池的内部设有搅拌器和生物填料；
8.所述好氧池的内部设有膜组件和曝气盘，所述膜组件的出水口连通有出水泵，所述曝气盘通过气管依次与气体流量计和气泵连通；
9.所述好氧池通过回流泵与所述厌氧池连通；
10.所述第一时间继电器与所述进水泵电连接，所述第二时间继电器与所述出水泵、气泵和回流泵电连接。
11.作为优选方案，所述好氧池设有高液位报警装置和低液位报警装置，所述高液位报警装置与所述进水泵电连接，所述低液位报警装置与所述出水泵、气泵和回流泵电连接。
12.作为优选方案，还包括真空压力表，所述真空压力表设于所述膜组件和出水泵之间的管道上。
13.作为优选方案，所述生物填料的体积相对于所述厌氧池的体积的填充比为α，10％≤α≤35％；所述生物填料的比表面积为β，β≥300m2/m3。
14.作为优选方案，所述出水泵为蠕动泵。
15.本实用新型实施例与现有技术相比，其有益效果在于：
16.1、本实用新型实施例的序批式污水处理装置，在厌氧池中投加生物填料，降低了传质阻力，增加了生态位，丰富了厌氧池内微生物组成，强化了厌氧氨氧化和反硝化除磷等过程，提高了稳定性；膜组件直接设于好氧池中，节省了占地，运行维护简便。
17.2、本实用新型实施例的序批式污水处理装置，通过第一时间继电器控制进水泵的开启时间，第二时间继电器控制出水泵、气泵和回流泵的开启时间，实现序批式控制污泥混合液的进水、回流和出水，可将厌氧池的氧化还原电位降至－200mv以下，创造了水解/发酵菌和聚磷菌适宜生长代谢的微环境，促进污水厂内碳源转化为易生物利用的小分子有机物，缓解了当前城市污水处理厂普遍面临的进水碳源不足的问题。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。
19.图中：
20.1、水箱；2、厌氧池；3、好氧池；4、第一时间继电器；5、第二时间继电器；6、进水泵；7、溢流管；8、搅拌器；9、生物填料；10、膜组件；11、曝气盘；12、出水泵；13、气体流量计；14、气泵；15、回流泵；16、高液位报警装置；17、低液位报警装置；18、真空压力表。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
22.在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“上”、“下”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中采用术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.如图1所示，本实用新型实施例优选实施例的一种序批式污水处理装置，包括水箱1、厌氧池2、好氧池3、第一时间继电器4和第二时间继电器5；
24.所述水箱1通过进水泵6与所述厌氧池2的下部连通，所述厌氧池2的上部通过溢流管7与所述好氧池3连通；
25.所述厌氧池2的内部设有搅拌器8和生物填料9；
26.所述好氧池3的内部设有膜组件10和曝气盘11，所述膜组件10的出水口连通有出水泵12，所述曝气盘11通过气管依次与气体流量计13和气泵14连通；
27.所述好氧池3的中部通过回流泵15与所述厌氧池2的中部连通；
28.所述第一时间继电器4与所述进水泵6电连接，所述第二时间继电器5与所述出水
泵12、气泵14和回流泵15电连接，所述第一时间继电器4用于控制所述进水泵6的开启的时间，所述第二时间继电器5用于控制所述出水泵12、气泵14和回流泵15的开启的时间。
29.在本实用新型的序批式污水处理装置中，厌氧池2内投加了生物填料9，不仅可以铺获污水中的碳源，促进污水脱氮除磷，还丰富了功能微生物的组成和结构，确保工艺的性能稳定和高效运行。此外，生物填料9降低了传质阻力，增加了生态位，丰富了厌氧池内微生物组成，强化了厌氧氨氧化和反硝化除磷等过程，提高了稳定性。将膜组件10设于好氧池3中，减少占地面积，运行维护方便。
30.进一步的，所述好氧池3设有高液位报警装置16和低液位报警装置17，所述高液位报警装置16与所述进水泵6电连接，所述低液位报警装置17与所述出水泵12、气泵14和回流泵15电连接。通过高液位报警装置16和低液位报警装置17，可在好氧池3的液位达到高液位报警装置16设定值或低液位报警装置17设定值时，结合第一时间继电器4和第二时间继电器5控制进水泵6或出水泵12、气泵14和回流泵15的启停，防止好氧池3的液位过高或过低。
31.进一步的，还包括真空压力表18，所述真空压力表18设于所述膜组件10和出水泵12之间的管道上。真空压力表18用于判断膜组件10的污染程度，当真空压力表18测得膜组件10和出水泵12之间的管道的压力值大于等于设定值时，更换膜组件10。
32.进一步的，所述生物填料9的体积相对于所述厌氧池2的体积的填充比为α，10％≤α≤35％，以捕获反硝化和释磷碳源及优化功能微生物种群结构；所述生物填料9的比表面积为β，β≥300m2/m3，可以有效富集水解发酵菌、反硝化聚磷菌和厌氧氨氧化菌。优选地，所述填充比优选为15％、20％、25％、30％，且效果更佳。
33.进一步的，所述出水泵12为蠕动泵。通过出水泵12对膜组件10进行抽水，实现泥水分离。
34.本实用新型实施例优选实施例的一种序批式污水处理方法，包括以下具体步骤：
35.(1)启动阶段：
36.1)将生物填料9投加到污水处理厂的原始厌氧池中进行挂膜，形成厌氧生物膜；具体的，污水处理厂是以a2/o工艺为主体，生物填料9的挂膜时间为30天。
37.2)将污水处理厂的沉池中的污泥接种注入到厌氧池2和好氧池3中，并将挂膜后的生物填料9投加到厌氧池2；具体的，所述沉池为二沉池。
38.(2)运行阶段：
39.1)水箱1中存放的污水通过进水泵6输送到厌氧池2，污水已经过细格栅，同时第一时间继电器4开始计时，当第一时间继电器4计时达到第一预设时间，停止进水泵6，启动厌氧池2中的搅拌器8，使厌氧池2中的污泥和生物膜处于悬浮状态，厌氧池2中的液位高度达到溢流管7位置时，厌氧池2中的污泥混合液通过溢流管7溢流至好氧池3；在此过程中，厌氧池2内的污泥混合液氧化还原电位降至－200mv以下，厌氧池2中的微生物发生水解/发酵、氨化、反硝化、释磷等过程，且该过程中好氧池3不曝气，好氧池3中的微生物也会发生部分水解/发酵、氨化、反硝化、释磷反应。好氧池3内的氨态氮nh
4+
－n通过硝化作用转化为硝酸根，且在好氧池3内发生好氧吸磷过程，同时氨态氮nh
4+
－n在厌氧池2内发生发生反硝化、部分反硝化耦合厌氧氨氧化、反硝化吸磷反应。
40.2)启动出水泵12、气泵14和回流泵15，同时第二时间继电器5开始计时，当第二时间继电器5计时达到第二预设时间，停止出水泵12、气泵14和回流泵15，此时：
41.好氧池3中的污泥混合液通过膜组件10过滤后，通过出水泵12抽出，控制出水泵12的转速，使好氧池3内污泥混合液的水力停留时间为8－12h；
42.通过气泵14向所述曝气盘11通气，曝气盘11向好氧3池曝气，通过气体流量计13控制气泵14的转速，使好氧3池内污泥混合液的溶解氧浓度为0.5－3.5mg/l；
43.好氧池3通过回流泵15将污泥混合液回流到厌氧池2，污泥混合液的回流比为100％－300％。
44.具体的，所述第一预设时间和第二预设时间均为0.3－0.8h，且优选为0.5h。
45.进一步的，当好氧池3的液位达到好氧池3中的高液位报警装置16的设定值时，关闭进水泵6，且当第一时间继电器4计时达到第一预设时间后，开启出水泵12、气泵14和回流泵15；
46.当好氧池3的液位达到好氧池3中的低液位报警装置17的设定值时，关闭出水泵12。
47.进一步的，控制厌氧池2和好氧池3中的污泥混合液的活性污泥浓度范围为5000－10000mg/l，污泥停留时间为15－25天。
48.本方法通过第一时间继电器4控制进水泵6和第二时间继电器5控制出水泵12、气泵14和回流泵15，实现序批式运行模式，使厌氧池2的氧化还原电位降至－200mv以下，创造了水解/发酵菌和聚磷菌适宜生长代谢的微环境，促进污水厂内碳源转化为易生物利用的小分子有机物，缓解了当前城市污水处理厂普遍面临的进水碳源不足的问题。通过厌氧池2中生物填料9上形成的厌氧生物膜，提高了碳源捕获效率，降低污水处理的碳源消耗量。
49.以处理生活污水为例，实验中生活污水的cod约为120－380mg/l，铵态氮nh
4+
－n含量为10－30mg/l，总氮tn(total nitrogen)含量为15－40mg/l，总磷tp(total phosphorus)含量为1.3－7mg/l，采用本方法持续运行120天后，得到以下实验数据，数据取平均值：
[0050] tntpnh4
+
－ncod进水(mg/l)30.14.4322.0236.5出水(mg/l)5.50.380.2210.9去除率81.7％89.2％99.0％95.4％
[0051]
实验证明，通过本方法处理后的出水水质远低于国家一级a排放标准。
[0052]
综上，本实用新型实施例的一种序批式污水处理装置，通过在厌氧池中投加经过挂膜的生物填料，生物填料的表面形成了厌氧生物膜，可以有效富集水解发酵菌、反硝化聚磷菌和厌氧氨氧化菌，降低了传质阻力，增加了生态位，丰富了厌氧池内微生物组成，强化了厌氧氨氧化和反硝化除磷等过程，提高了稳定性，并通过第一时间继电器控制进水泵和第二时间继电器控制出水泵、气泵和回流泵，实现序批式的运行模式，使厌氧池内的污泥混合液氧化还原电位降至－200mv以下，创造了水解/发酵菌和聚磷菌适宜生长代谢的微环境，促进污水厂内碳源转化为易生物利用的小分子有机物，缓解了当前城市污水处理厂普遍面临的进水碳源不足的问题。此外，膜组件直接设于好氧池中，节省了占地，运行维护简便。
[0053]
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和
替换也应视为本实用新型的保护范围。