一种化粪池减污降碳装置与方法与流程

本发明属于污水处理，具体涉及一种化粪池减污降碳装置与方法。

背景技术：

1、对于农村地区而言，若要对生活污水进行集中处理，市政管网的铺设必不可少。而粪尿污水中含有大量有机物和氮磷等污染物，与洗涤污水和混合生活污水相比具有更高的污染物浓度。因此，对粪尿废水进行预处理可以减轻后续污水处理的负荷，对降低污水管网的建造成本具有重要意义。

2、目前，常采用的传统三格式化粪池及单纯厌氧处理装置仅对粪尿污水中的有机物有一定的降解作用，但是对高浓度氮磷污染物没有明显的去除作用。因此，开发能够同步实现减污降碳的新型化粪池是实现农村环境综合整治的重要举措，具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前的化粪池对污染物的处理主要集中在有机物的去除上，还无法同时去除高浓度氮磷污染物，因此，有必要对化粪池进行研究改进，以实现在有效去除有机物的同时能够去除高浓度氮磷污染物。

2、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种化粪池减污降碳装置，该装置通过不同的功能分区，将粪尿污水中的部分有机物转化为甲烷并收集为农村家庭所用，实现污水的高效能源化利用，通过生化协同作用实现粪尿污染物的高效去除，在有效去除有机物的同时能够去除高浓度氮磷污染物，经过该装置处理后的出水可以有效减缓下游污水处理的难度和负荷。

3、本发明实施例的化粪池减污降碳装置，包括池体，所述池体上设有进水口和出水口，在所述池体内设置依次相连通的固液分离池、厌氧消化池、好氧硝化池和缺氧反硝化池，所述固液分离池、厌氧消化池、好氧硝化池和缺氧反硝化池之间通过折流板分隔；

4、所述好氧硝化池底部设置有曝气装置；

5、所述厌氧消化池和缺氧反硝化池内铺设有微电解生物载体。

6、本发明实施例的化粪池减污降碳装置带来的优点和技术效果，1、本发明实施例中，在厌氧消化池中，能将粪尿污水中的有机物转化为甲烷和更易被生物利用的脂肪酸和醇类物质，降低粪尿污水中有机物的含量；2、本发明实施例中，在好氧硝化池中能将污水中的氨氮转化为硝态氮，能够使氨氮的转化率达到75％；3、本发明实施例中，在缺氧反硝化池中进行反硝化过程，充分利用了污水中剩余可生化的有机物，去除好氧硝化池内氨氮转化产生的硝态氮，实现同步减碳脱氮；4、本发明实施例中，在厌氧消化池和缺氧反硝化池内铺设的微电解生物载体，可以实现磷的高效去除；5、本发明实施例中，设置折流板，将装置分割成串联的不同隔室，每个隔室培养出不同适应条件的微生物群落，实现生物项的分离；并能延长水流在反应器内的流径，促进污水与污泥和生物膜的接触；6、本发明实施例中，采用该装置可实现粪尿污水的碳回收和有机碳源的高效利用，同时能够高效脱氮，出水中有机物、氨氮、总氮、总磷去除率均达到75％以上。

7、在一些实施例中，所述厌氧消化池的顶部设置有产气口，所述化粪池减污降碳装置还包括u型干燥管和集气罐，所述u型干燥管的进气口与所述厌氧消化池顶部的产气口相连，所述u型干燥管的出气口与所述集气罐的进气口相连。

8、在一些实施例中，所述微电解生物载体包括以下组分：粉末活性炭：42.0～48.0％、零价铁粉：40.0～45.0％、催化剂：2.0～5.0％、粘合剂：5.0～8.0％、腐殖酸：1.0～3.0％，以体积百分比计。

9、在一些实施例中，所述催化剂包括零价铜粉、零价钴粉、零价镍粉、零价锰粉中的至少一种，优选地，所述催化剂包括体积比为(45～55)：(15～25)：(10～20)：(10～20)的零价铜粉、零价锰粉、零价钴粉和零价镍粉；

10、和/或，所述粘合剂包括体积比为(75～85)：(15～25)的硅酸钠溶液和聚乙烯醇，优选地，所述硅酸钠溶液的质量浓度为30～50％。

11、在一些实施例中，所述微电解生物载体的制备方法包括以下步骤：

12、(a)按设计配比将粉末活性炭、零价铁粉、催化剂、腐殖酸混合，进行球磨得到混合物；

13、(b)将粘合剂加入所述步骤(a)制得的混合物中，经造粒和干燥处理，制得微电解生物载体。

14、在一些实施例中，所述步骤(a)中，所述球磨在厌氧条件下进行，所述球磨采用正反交替的方式进行，所述球磨的转速为200～500转/分钟。

15、在一些实施例中，所述步骤(b)中，所述造粒得到的固体颗粒的粒径为10～15mm，所述干燥处理的温度为100～105℃，干燥处理的时间为1.5～2.0h。

16、在一些实施例中，所述厌氧消化池和/或缺氧反硝化池内还填充有生物海绵载体。

17、在一些实施例中，所述固液分离池通过所述折流板与所述厌氧消化池的上部连通；所述厌氧消化池通过所述折流板与所述好氧硝化池的底部连通；所述好氧硝化池通过所述折流板与所述缺氧反硝化池的上部连通。

18、本发明实施例还提供了一种化粪池减污降碳方法，包括以下步骤：

19、(1)将固液分离后的粪尿废水送入装有微电解生物载体的厌氧消化池中，进行厌氧消化处理；

20、(2)将经过厌氧消化处理后的废水送入好氧硝化池中，进行好氧硝化处理；

21、(3)将经过好氧硝化处理的废水送入装有微电解生物载体的缺氧反硝化池中，进行缺氧反硝化处理。

22、本发明实施例的化粪池减污降碳方法带来的优点和技术效果，1、本发明实施例的方法，先进行厌氧消化处理，经过厌氧消化处理能够去除水中约30％左右的有机物，并将其余的有机物转化为更易生物利用的脂肪酸和醇类物质；2、本发明实施例的方法，在厌氧消化处理之后进行好氧硝化处理，好氧硝化处理过程将污水中的氨氮转化为硝态氮和少量亚硝态氮，能使氨氮的转化率达到75％左右，且能通过生物吸收磷，降低污水中磷的含量；3、本发明实施例的方法，最后进行缺氧反硝化处理，在缺氧反硝化处理过程中，能够利用污水中剩余的有机物和微电解生物载体提供的有机和无机电子实现同步异养自养反硝化脱氮，去除好氧硝化处理中产生的硝态氮；4、本发明实施例的方法，在厌氧消化处理和缺氧反硝化处理过程中均辅以微电解生物载体，能够化学沉淀除磷，进一步提高了对污水中磷的去除效果。

23、在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述固液分离处理的时间为3～4h，所述厌氧消化处理的时间为5～6h。

24、在一些实施例中，所述步骤(1)中，对所述厌氧消化处理过程中产生的甲烷气体干燥处理后进行收集。

25、在一些实施例中，所述步骤(2)中，所述好氧硝化处理的时间为6～8h。

26、在一些实施例中，所述步骤(2)中，所述好氧硝化处理过程中，通过曝气装置好氧硝化池中控制溶解氧的浓度，优选地，所述溶解氧的浓度为3～4mg/l。

27、在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述缺氧反硝化处理的时间为5～6h。

技术特征：

1.一种化粪池减污降碳装置，其特征在于，包括池体，所述池体上设有进水口和出水口，在所述池体内设置依次相连通的固液分离池、厌氧消化池、好氧硝化池和缺氧反硝化池，所述固液分离池、厌氧消化池、好氧硝化池和缺氧反硝化池之间通过折流板分隔；

2.根据权利要求1所述的化粪池减污降碳装置，其特征在于，所述厌氧消化池的顶部设置有产气口，所述化粪池减污降碳装置还包括u型干燥管和集气罐，所述u型干燥管的进气口与所述厌氧消化池顶部的产气口相连，所述u型干燥管的出气口与所述集气罐的进气口相连。

3.根据权利要求1所述的化粪池减污降碳装置，其特征在于，所述微电解生物载体为包括以下组分：粉末活性炭：42.0～48.0％、零价铁粉：40.0～45.0％、催化剂：2.0～5.0％、粘合剂：5.0～8.0％、腐殖酸：1.0～3.0％，以体积百分比计。

4.根据权利要求3所述的化粪池减污降碳装置，其特征在于，所述催化剂包括零价铜粉、零价钴粉、零价镍粉、零价锰粉中的至少一种，优选地，所述催化剂包括体积比为(45～55)：(15～25)：(10～20)：(10～20)的零价铜粉、零价锰粉、零价钴粉和零价镍粉；

5.根据权利要求3所述的化粪池减污降碳装置，其特征在于，所述微电解生物载体的制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的化粪池减污降碳装置，其特征在于，所述步骤(a)中，所述球磨在厌氧条件下进行，所述球磨采用正反交替的方式进行，所述球磨的转速为200～500转/分钟；

7.根据权利要求1所述的化粪池减污降碳装置，其特征在于，所述固液分离池通过所述折流板与所述厌氧消化池的上部连通；所述厌氧消化池通过所述折流板与所述好氧硝化池的底部连通；所述好氧硝化池通过所述折流板与所述缺氧反硝化池的上部连通。

8.一种化粪池减污降碳方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的化粪池减污降碳方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述固液分离处理的时间为3～4h，所述厌氧消化处理的时间为5～6h；和/或，对所述厌氧消化处理过程中产生的甲烷气体干燥处理后进行收集。

10.根据权利要求8所述的化粪池减污降碳方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述好氧硝化处理的时间为6～8h，和/或，所述好氧硝化处理过程中，通过曝气装置控制好氧硝化池中溶解氧的浓度，优选地，所述溶解氧的浓度为3～4mg/l；

技术总结
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种化粪池减污降碳装置与方法。本发明实施例公开的化粪池减污降碳装置，包括池体，池体上设有进水口和出水口，在池体内设置依次相连通的固液分离池、厌氧消化池、好氧硝化池和缺氧反硝化池，固液分离池、厌氧消化池、好氧硝化池和缺氧反硝化池之间通过折流板分隔；好氧硝化池底部设置有曝气装置；厌氧消化池和缺氧反硝化池内铺设有微电解生物载体。该装置通过不同的功能分区，将粪尿污水中部分有机物转化为甲烷，实现污水的高效能源化利用，通过生化协同作用实现粪尿污水中氮磷污染物的高效去除。

技术研发人员：胡智丰,张忠国,单悦
受保护的技术使用者：北京市科学技术研究院资源环境研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29