一种小规模分散式农村污水处理设备及处理方法与流程

1.本发明属于水污染治理技术领域，尤其是涉及一种小规模分散式农村污水处理设备及处理方法。


背景技术：

2.近年来，农村生活污水排放量不断增大。一般地，农村生活污水具有规模小、数量多且高度分散等特点，这使得传统的集中收集、集中处理的治理模式受费用高、征地面积多、运营维护难等多方面因素的限制，难以在农村生活污水治理中有效推行。同时当前农村建设对于村落视觉环境的美观需求日益提高，要求设备在实现污水处理功能的同时弱化对村庄形象的影响。因此，急需一种能够因地制宜，就地处理的小规模分散式农村生活污水的地埋式一体化污水处理设备及其处理方法。
3.目前，也有采用一体化设备来处理农村生活污水的案例。如已有研究人员公开了一种农村污水处理设备，其中包括厌氧池、缺氧池、好氧池。好氧池中设置有mbbr填料；硝化液、污泥回流采用气提技术。该案例提出的一体化处理设备占地面积小，且机械设备少，只有鼓风机设备，易于控制。然而，该设备进气管直接接入气提扬水管，气泡扩散程度差，导致气液滑移和气泡反溢，气提效率不佳；同时该设备使用生物法进行污水磷去除，且未设置碳源投加装置，较难适应复杂多变的农村生活污水水质(cn 212504214 u)。
4.根据农村生活污水水质水量变动较大而氨氮含量较高的特性，目前的农村生活污水一体化处理设备工艺主要以传统的生物处理方法居多。现有的一体化设备为了提高缺氧单元脱氮处理效果，保持系统内的污泥悬浮，通常在缺氧池采用曝气装置进行搅拌(cn 214360857u)。但是曝气搅拌或者因曝气过度造成池内溶解氧升高，破坏缺氧环境，或者因曝气不足而无法达到应有的搅拌效果。
5.现有一些设备产品，为了解决生物除磷效率低下的问题，研究人员提出在一体化农村生活污水处理设备中增加微电解技术，综合了电絮凝、沉淀和气浮多种作用。较之生物法，微电解法除磷具有去除率高、选择性强、水力停留时间短等优点(cn 210505756 u)。然而，微电解填料易出现钝化板结等问题，导致运维困难，同时也增加了吨水处理成本。
6.因此在现有产品或技术的基础上，尚未有强化除磷、定量碳源投加、缺氧池无动力搅拌、节能气提四种技术相结合的地埋式农村生活污水处理设备。


技术实现要素：

7.基于现有技术中尚未有强化除磷、定量碳源投加、缺氧池无动力搅拌、节能气提四种技术相结合的地埋式农村生活污水处理设备，本发明提供一种小规模分散式农村污水处理设备及处理方法。
8.基于本发明提供的技术方案，本发明至少可以实现以下目的之一：
9.1、针对农村污水处理设备磷处理的问题，实现农村生活污水处理设备除磷工艺灵活嵌入并可灵活选择。
10.2、针对农村污水处理设备能耗问题，综合缺氧池无动力搅拌装置和气提为动力的污泥提升设备，实现设备节能。
11.3、将磷处理、出水ss强化过滤处理、反硝化碳源投加联动控制、动力设备节能功能结合于一体化设备内，最终实现农村污水的多效节能、出水水质强化处理。
12.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
13.本发明提供一种小规模分散式农村污水处理设备，包括折流缺氧池、好氧池、地上脉冲罐、带中心管的竖流沉淀池、第一除磷池、第二除磷池、高密沉淀池、清水池、过滤组件、pac溶药罐、pam溶药罐及碳源储药罐，所述折流缺氧池的出水端与好氧池进水端连接，所述好氧池内设有曝气装置，曝气装置经曝气管路与曝气鼓风机连接；所述好氧池还通过管路、混合液回流泵连接至地上脉冲罐，再由地上脉冲罐布水进入折流缺氧池；所述好氧池出水管路与竖流沉淀池进水管路连接，竖流沉淀池内设置用于提升污泥的气提混合管及气提进气管，所述竖流沉淀池出水与第一除磷池连接，第一除磷池后接第二除磷池，第二除磷池出水管路与高密沉淀池连接，高密沉淀池内设置用于提升污泥的气提混合管及气提进气管，高密沉淀池出水口与清水池连接；过滤组件进口与出口都与清水池连接，清水池出水排放至设备外；pac溶药罐及pam溶药罐的配水管与清水池相连，pac溶药罐及pam溶药罐经计量泵分别与第一除磷池、第二除磷池相连，所述碳源储药罐经计量泵与折流缺氧池连接；所述气提进气管一端通过布气装置汇入气提混合管，另一端经曝气管路与曝气鼓风机连接。
14.在本发明的一个实施方式中，所述小规模分散式农村污水处理设备集成于一个卧式罐内。
15.在本发明的一个实施方式中，所述竖流沉淀池以及高密沉淀池中的布气装置的主体包含扬水主管、整流罩、布气孔、进气管，所述进气管与整流罩连通，所述整流罩为圆环形，所述整流罩包覆在扬水主管外侧，所述整流罩与扬水主管之间的管壁上布置有布气孔，所述扬水主管与气提混合管连接，所述进气管与气提进气管连接。
16.在本发明的一个实施方式中，所述好氧池中装有绳型填料。
17.在本发明的一个实施方式中，所述竖流沉淀池底部污泥通过气提混合管提升，一部分输送至好氧池，一部分由污泥排放电动阀控制排出至污泥储池。
18.在本发明的一个实施方式中，高密沉淀池底部污泥通过气提混合管提升，一部分污泥回流至高密沉淀池，一部分由污泥排放电动阀控制排出至污泥储池。
19.在本发明的一个实施方式中，除磷电解组件置于第一除磷池，除磷电絮凝组件置于第二除磷池。
20.在本发明的一个实施方式中，所述除磷电解组件为铁-铝电极板，所述除磷电絮凝组件为玻璃-铝电极板。
21.在本发明的一个实施方式中，第一除磷池和第二除磷池底部都装有穿孔曝气管。
22.在本发明的一个实施方式中，pac溶药罐及pam溶药罐的配水管与清水池相连。
23.在本发明的一个实施方式中，所述清水池中设置有悬浮物探头、硝态氮探头。
24.在本发明的一个实施方式中，所述悬浮物探头信号反馈过滤组件，用于实现出水ss控制，既满足了溶药配水对悬浮物的要求，又保证了悬浮物达标排放；所述硝态氮探头信号反馈与碳源储药罐连接的计量泵，用于实现碳源的精确投加。
25.本发明还提供一种分布式农村污水处理方法，基于所述小规模分散式农村污水处
理设备，包括以下步骤：
26.1)好氧池中的硝化液回流进入地上脉冲罐，脉冲罐通过虹吸效应产生的高速的脉冲水流沿着伸入缺氧池的底部的出水管喷出，带动池体内污水搅起池底的污泥，达到搅拌的效果，使微生物与污水中的有机物充分接触反应；
27.2)鼓风机输出的压缩空气经由气提进气管进入布气装置，经过整流罩整流之后，空气穿过管壁上布气孔进入扬水主管形成气水混合液，造成扬水主管内外的密度差，使得混合液上升，实现污泥的提升；
28.3)竖流沉淀池上清液出水进入第一除磷池，除磷电解组件释放三价铁离子、铝离子和污水的磷结合为不可溶的金属磷酸盐颗粒，金属磷酸盐颗粒进入第二除磷池由除磷电絮凝组件促絮凝作用后进入高密沉淀池；
29.4)高密沉淀池出水进入上清液池，上清液池硝态氮探头反馈与出水总氮关联的信号，控制缺氧池反硝化碳源的补充投加；当硝态氮大于plc所设上限值持续3-5分钟时，反硝化碳源计量泵开启，当硝态氮小于plc所设下限值持续3-5分钟时，反硝化碳源计量泵关闭，上清液池悬浮物探头反馈出水悬浮物信号，当悬浮物大于plc所设上限值持续3-5分钟时，过滤组件开启，当悬浮物小于plc所设下限值持续3-5分钟时，过滤组件关闭，上清液出水溢流完成排放。
30.在本发明的一个实施方式中，步骤3)中，当不使用铁-铝除磷电解组件时，除磷功能由pac加药完成，pam加药作为玻璃-铝电极板促絮凝的备用措施进行投加，促进金属磷酸盐颗粒进入絮凝沉淀。
31.与现有技术相比，本发明的创新点体现在以下方面：
32.1、本发明在除磷单元可选择性地采用药剂除磷或电解除磷的方式，电解组件含一个由铝板和玻璃极板构成的电絮凝组件，无论前端采用何种除磷模式，电絮凝组件都可对产生的磷酸盐沉淀颗粒进行促进凝聚，方便其沉降。
33.2、本发明的设备在清水池内设置悬浮物探头、硝氮探头，其信号反馈自动过滤和碳源投加装置，实现出水悬浮物控制和碳源投加控制。其中悬浮物控制采用清水池-过滤组件内循环的形式。
34.3、本发明使用地上脉冲罐作为缺氧池的无动力搅拌装置，使缺氧池的污泥保持悬浮状态，提高生物脱氮效果，运行时不需要依靠外部动力，不需要人为控制。
35.4、本发明提出通过气提作为动力来源以实现对竖流沉淀池和高密沉淀池底部污泥的提升输送，完成污泥回流和排放。气提的动力供给来源来自曝气风机，不需要增置污泥泵，减少设备投入，降低该过程的能源消耗。采用的气提布气装置布气均匀，气液混合充分，减少气体渗漏；管段过渡平滑，降低污水与管壁之间的摩擦减少水头损失，提高气提效率。
36.5、将磷强化灵活处理、浮泥处理、出水ss强化过滤处理、反硝化碳源投加联动控制、动力设备节能控制功能结合于一体化设备内，最终实现农村污水处理设备的节能运行、出水水质强化处理。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下方面：
38.(1)本发明的设备在除磷单元设置药剂除磷和电解除磷灵活相结合，保证了农村生活污水中磷的去除效率的同时，增加了工艺的灵活程度。
39.(2)本发明的设备在清水池内设置悬浮物探头，其信号反馈自动过滤装置，实现出
水ss控制，既满足了溶药配水对悬浮物的要求，又保证了悬浮物达标排放；设置硝氮探头，其信号反馈自动碳源投加装置，实现碳源的精确投加，尽可能地减少碳源的浪费。
40.(3)本发明使用地上脉冲罐作为缺氧池的无动力搅拌装置，使缺氧池的污泥保持悬浮状态，提高生物脱氮效果。运行时完全依靠水力自动完成，不需要外部动力，降低能耗，不需要人为控制，减少管理投入。
41.(4)本发明提出通过气提作为动力来源以实现对竖流沉淀池和高密沉淀池底部污泥的提升输送，完成污泥回流和排放。采用的气提布气装置布气均匀，气液混合充分，减少气体渗漏；管段过渡平滑，降低污水与管壁之间的摩擦减少水头损失，提高气提效率。气提的动力供给来源来自曝气风机，不需要增置污泥泵，减少设备投入，降低该过程的能源消耗。不仅做到了能源的合理化利用；还可以在保障系统稳定运行的同时，简化电气系统复杂度，节省设备空间，实现设计优化，降低设备成本。
42.(5)本发明具较强推广可行性，在农村污水处理领域，可应对进水水质变化的冲击，实现稳定达标出水的同时，降低附属设备的能耗。
附图说明
43.图1为本发明实施例1中小规模分散式农村污水处理设备的结构示意图；
44.图2为本发明实施例1中小规模分散式农村污水处理设备中布气装置的结构示意图。
45.图中标号所示：
46.1.折流缺氧池
47.2.好氧池
48.3.地上脉冲罐
49.4.绳型填料
50.5.混合液回流泵
51.6.竖流沉淀池
52.7.气提混合管
53.8.气提进气管
54.9.布气装置
55.10.污泥排放电动阀
56.11.第一除磷池
57.12.第二除磷池
58.13.除磷电解组件
59.14.除磷电絮凝组件
60.15.高密沉淀池
61.16.清水池
62.17.悬浮物探头
63.18.硝氮探头
64.19.过滤组件
65.20.pac溶药罐
66.21.pam溶药罐
67.22.碳源储药罐
68.23.计量泵
69.24.曝气管路
70.25.曝气鼓风机
71.9-1、扬水主管
72.9-2、整流罩
73.9-3、布气孔
74.9-4、进气管。
具体实施方式
75.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
76.实施例1
77.参考图1，本实施例提供一种小规模分散式农村污水处理设备，集成于一个卧式罐内，包括折流缺氧池1、好氧池2、地上脉冲罐3、带中心管的竖流沉淀池6、第一除磷池11、第二除磷池12、高密沉淀池15、清水池16、过滤组件19、pac溶药罐20、pam溶药罐21及碳源储药罐22，折流缺氧池1出水通过顶部过水口进入好氧池2，好氧池2中装有绳型填料4，好氧池2内曝气装置经曝气管路24与曝气鼓风机25连接；好氧池2硝化液经由混合液回流泵5泵送进入地上脉冲罐3，再由地上脉冲罐3布水进入折流缺氧池1；好氧池2出水管路与竖流沉淀池6进水管路连接，竖流沉淀池6底部污泥通过气提混合管7提升，一部分输送至好氧池2，一部分由污泥排放电动阀10控制排出至污泥储池，气提进气管8一端通过布气装置9汇入气提混合管7，另一端连接鼓风机25；竖流沉淀池6出水与第一除磷池11连接，第一除磷池11后接第二除磷池12，除磷电解组件13置于第一除磷池11，除磷电絮凝组件14置于第二除磷池12，第一除磷池11和第二除磷池12底部都装有穿孔曝气管；第二除磷池12出水管路与高密沉淀池15连接，高密沉淀池15底部污泥通过气提混合管7提升，一部分污泥回流至高密沉淀池15，一部分由污泥排放电动阀10控制排出至污泥储池，气提进气管8一端通过布气装置9汇入气提混合管7，另一端连接鼓风机25；高密沉淀池15出水口与清水池16连接；清水池16中设置有悬浮物探头17、硝态氮探头18，过滤组件19进口与出口都与清水池16连接，清水池16出水排放至设备外；pac溶药罐20及pam溶药罐21的配水管与清水池16相连，pac溶药罐20及pam溶药罐21经计量泵23分别与第一除磷池11、第二除磷池12相连，所述碳源储药罐22经计量泵23与折流缺氧池1连接。
78.参考图2，本实施例中，所述竖流沉淀池6以及高密沉淀池15中的布气装置9的主体包含扬水主管9-1、整流罩9-2、布气孔9-3、进气管9-4，所述进气管9-4与整流罩9-2连通，所述整流罩9-2为圆环形，所述整流罩9-2包覆在扬水主管9-1外侧，所述整流罩9-2与扬水主管9-1之间的管壁上布置有布气孔9-3，所述扬水主管9-1与气提混合管7连接，所述进气管9-4与气提进气管8连接。
79.本实施例中，所述除磷电解组件13为铁-铝电极板，所述除磷电絮凝组件14为玻璃-铝电极板。
80.本实施例中，所述悬浮物探头17信号反馈过滤组件19，用于实现出水ss控制，既满
足了溶药配水对悬浮物的要求，又保证了悬浮物达标排放；所述硝态氮探头18信号反馈与碳源储药罐22连接的计量泵23，用于实现碳源的精确投加。
81.本实施例还提供一种分布式农村污水处理方法，基于所述小规模分散式农村污水处理设备，以东部地区某村镇的农村污水处理为例，进入本发明设备内时，主要水质指标如下：cod为120～230mg/l，氨氮为30～60mg/l，总磷为3～5mg/l，悬浮物为70～100mg/l。
82.分布式农村污水处理方法包括以下步骤：
83.1)好氧池中的硝化液回流进入地上脉冲罐，脉冲罐通过虹吸效应产生的高速的脉冲水流沿着伸入缺氧池的底部的出水管喷出，带动池体内污水搅起池底的污泥，达到搅拌的效果，使微生物与污水中的有机物充分接触反应；
84.2)鼓风机输出的压缩空气经由气提进气管进入布气装置，经过整流罩整流之后，空气穿过管壁上布气孔进入扬水主管形成气水混合液，造成扬水主管内外的密度差，使得混合液上升，实现污泥的提升；
85.3)竖流沉淀池上清液出水进入第一除磷池，除磷电解组件释放三价铁离子、铝离子和污水的磷结合为不可溶的金属磷酸盐颗粒，金属磷酸盐颗粒进入第二除磷池由除磷电絮凝组件促絮凝作用后进入高密沉淀池；当不使用铁-铝除磷电解组件时，除磷功能由pac加药完成，pam加药作为玻璃-铝电极板促絮凝的备用措施进行投加，促进金属磷酸盐颗粒进入絮凝沉淀。
86.4)高密沉淀池出水进入上清液池，上清液池硝态氮探头反馈与出水总氮关联的信号，控制缺氧池反硝化碳源的补充投加；当硝态氮大于plc所设上限值持续3-5分钟时，反硝化碳源计量泵开启，当硝态氮小于plc所设下限值持续3-5分钟时，反硝化碳源计量泵关闭，上清液池悬浮物探头反馈出水悬浮物信号，当悬浮物大于plc所设上限值持续3-5分钟时，过滤组件开启，当悬浮物小于plc所设下限值持续3-5分钟时，过滤组件关闭，上清液出水溢流完成排放。
87.该农村污水经本发明设备处理后，稳定达到gb 18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a标准。
88.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。