本发明涉及污水生物处理领域，尤其是强化高浓度厕所污水处理装置和方法。
背景技术：
厕所污水水质特点为高氨氮、高cod浓度，推广节水型便器，进一步提高了厕所污水的水质浓度，进而增大了厕所污水的处理难度。厕所污水对生活污水污染总负荷贡献率最高，厕所污水的总氮贡献率占生活污水污染物总负荷的84％以上，而《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)对于污染物排放有如下规定：(一级a类标准)出水氨氮小于等于5mg/l；总氮(tn)小于等于15mg/l；bod5小于等于10mg/l。厕所污水达标排放的处理难度很大。
许多专家学者在这方面做出了大量工作，并都存在着应用价值，可归结为以下厕所污水的处理方法：1、化粪池处理，化粪池处理的优点是基建费用少、能去除部分bod5，但是存在总氮去除率低等缺点，使其不适用于高浓度厕所污水处理；2、污水处理厂集中处理，它的优点是去除效率高，但是其投资和运转费用巨大，工艺复杂，需要定期维护，不适合经济不发达、居住分散的农村地区。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种节能降耗，可实时控制精准结束曝气，减少曝气能耗，节省反硝化碳源，操作简便，实现自动化灵活运行的厕所污水处理装置及方法。
本发明主要包括厕所污水箱、水解酸化池、进水管、进水泵、sbr反应器、连接管、出水管、曝气管、出水阀门、空气压缩机、进气阀门、回流管、回流泵、回流阀门、可编程过程控制器和计算机。
其中，厕所污水箱与水解酸化池之间通过进水管相连，在进水管上设有进水泵。水解酸化池与sbr反应器通过连接管相连。sbr反应器上设有出水管和曝气管，出水管上设有出水阀门，曝气管的一端与sbr反应器相连，另一端与空气压缩机相连，在曝气管上设有进气阀门。sbr反应器与水解酸化池之间通过回流管相连接，回流管上设有回流泵和回流阀门。可编程过程控制器通过进气泵、回流泵、回流阀门、sbr反应器、出水阀门、进气阀门和空气压缩机相连，可编程过程控制器与计算机相连。
进一步地，sbr反应器包括反应器罐体、水位计、搅拌器、ph传感器和曝气盘。在反应器罐体内设有搅拌器，水位计和ph传感器设在反应器的内壁，曝气盘置于反应器底部。
进一步地，搅拌器包括搅拌器安装座、搅拌棒和搅拌叶片。在反应器罐体的上部设有搅拌器安装座，搅拌器安装座的下部固定搅拌棒，搅拌棒延伸至反应器罐体内，搅拌棒的下端设有搅拌叶片。
厕所污水处理方法的步骤如下：
(1)开启进水泵，将高浓度厕所污水从厕所污水箱经过进水管加入水解酸化池；
(2)水解酸化池出水进入sbr反应器，开启空气压缩机，开启进气阀门，曝气盘曝气，开启搅拌器，sbr反应器的进水比为33％-45％，当水位计检测达到设定进水比时关闭进水泵；
(3)可编程过程控制器实时接收sbr反应器的ph传感器数值，并将其数值传送至计算机，计算机计算ph数值的一阶导数，当ph数值的一阶导数大于0.05，且保持时间超过3分钟时，计算机通过可编程过程控制器发布关闭搅拌器、空气压缩机、进气阀门及回流泵的指令；
(4)检测步骤(3)结束时，氨氮质量浓度、亚硝态氮质量浓度、硝态氮质量浓度，当总氮即为氨氮质量浓度、亚硝态氮质量浓度、硝态氮质量浓度之和，tn)小于等于15mg/l时，进入步骤(5)；tn大于15mg/l时，开启回流泵，将sbr反应器的出水加入水解酸化池，返回到步骤(2)；
(5)沉淀时间设定为35-50分钟，达到设定时间后，开启出水阀门，排水比设定为33％-45％，达到设定排水比，关闭出水阀门，开启进水泵，进入下一工作周期。
本发明的厕所污水处理方法是利用水解酸化池初步降解bod5，通过sbr反应器内ph值的实时控制完成bod5的氧化和氨氮的氧化，结合sbr反应器出水回流至水解酸化池完成反硝化过程，实现高浓度厕所污水的处理，即强化高浓度厕所污水的处理效果。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)克服了厕所污水化粪池处理总氮去除率低的不利影响，利用水解酸化、硝化、反硝化等生物处理法降解bod5、氨氮和总氮，提高了厕所污水污染物的处理效果，为如何实现高浓度厕所污水的达标排放提供技术支持；
(2)节能降耗，结合ph值的实时控制可精准结束曝气，减少25％的曝气能耗，节省40％的反硝化碳源；
(3)系统操作简便，运行灵活，容易实现自动化运行，具有广阔应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意简图；
图2为本发明的sbr反应器的结构示意简图；
图3为本发明的工作流程图；
图中，1-厕所污水箱、4-水解酸化池、3-进水管、2-进水泵、6-sbr反应器5-连接管、9-出水管、11-曝气管、8-出水阀门、13-空气压缩机12-进气阀门、14-回流管、15-回流泵、16-回流阀门、17-水位计、18-ph传感器、19-可编程过程控制器、20-计算机、21-搅拌器安装座、22-曝气盘、23-搅拌棒、24-搅拌叶片。
具体实施方式
在图1至图2所示的本发明的示意简图中，厕所污水箱1与水解酸化池4之间通过进水管3相连，在进水管3上设有进水泵2。水解酸化池与sbr反应器6通过连接管5相连。sbr反应器包括反应器罐体、水位计、搅拌器、ph传感器和曝气盘。在反应器罐体内设有搅拌器，搅拌器包括搅拌器安装座、搅拌棒和搅拌叶片。在反应器罐体的上部设有搅拌器安装座21，搅拌器安装座的下部固定搅拌棒23，搅拌棒延伸至反应器罐体内，搅拌棒的下端设有搅拌叶片24。水位计17和ph传感器18设在反应器的内壁，曝气盘22置于反应器底部。sbr反应器上设有出水管9和曝气管11，出水管上设有出水阀门8，曝气管的一端与sbr反应器相连，另一端与空气压缩机13相连，在曝气管上设有进气阀门12。sbr反应器与水解酸化池之间通过回流管14相连接，回流管上设有回流泵15和回流阀门16。可编程过程控制器19通过进气泵、回流泵、回流阀门、sbr反应器、出水阀门、进气阀门和空气压缩机相连，可编程过程控制器19与计算机20相连。
实施例1
结合图3和实施例，对本发明做进一步的说明：以某公共厕所(该公共厕所采用节水型马桶，每次冲水量约为3l)排放的厕所污水为研究对象(ph＝7.1-7.9，bod5＝505-815mg/l，
厕所污水处理方法的步骤如下：
(1)开启进水泵，将高浓度厕所污水从厕所污水箱经过进水管加入水解酸化池，进水泵流量为100ml/h；
(2)水解酸化池出水进入sbr反应器，开启空气压缩机，开启进气阀门，曝气盘曝气，开启搅拌器，sbr反应器的进水比为33％，当水位计检测达到设定进水比时关闭进水泵；
(3)可编程过程控制器实时接收sbr反应器的ph传感器数值，并将其数值传送至计算机，计算机计算ph数值的一阶导数，当ph数值的一阶导数大于0.05，且保持时间超过3分钟时，计算机通过可编程过程控制器发布关闭搅拌器、空气压缩机、进气阀门及回流泵的指令；
(4)检测步骤(3)结束时，氨氮质量浓度、亚硝态氮质量浓度、硝态氮质量浓度，当总氮即为氨氮质量浓度、亚硝态氮质量浓度、硝态氮质量浓度之和，tn)小于等于15mg/l时，进入步骤(5)；tn大于15mg/l时，开启回流泵，将sbr反应器的出水加入水解酸化池，返回到步骤(2)；
(5)沉淀时间设定为35分钟，达到设定的沉淀时间后，开启出水阀门，排水比设定为33％，达到设定排水比，关闭出水阀门，开启进水泵，进入下一工作周期。
本发明实施例的工艺和装置处理高浓度厕所污水，系统稳定运行40周期后出水
实施例2
结合图3和实施例，对本发明做进一步的说明：以某公共厕所(该公共厕所采用节水型马桶，每次冲水量约为3l)排放的厕所污水为研究对象(ph＝7.1-7.9，bod5＝505-815mg/l，
厕所污水处理方法的步骤如下：
(1)开启进水泵，将高浓度厕所污水从厕所污水箱经过进水管加入水解酸化池，进水泵流量为100ml/h；
(2)水解酸化池出水进入sbr反应器，开启空气压缩机，开启进气阀门，曝气盘曝气，开启搅拌器，sbr反应器的进水比为40％，当水位计检测达到设定进水比时关闭进水泵；
(3)可编程过程控制器实时接收sbr反应器的ph传感器数值，并将其数值传送至计算机，计算机计算ph数值的一阶导数，当ph数值的一阶导数大于0.05，且保持时间超过3分钟时，计算机通过可编程过程控制器发布关闭搅拌器、空气压缩机、进气阀门及回流泵的指令；
(4)检测步骤(3)结束时，氨氮质量浓度、亚硝态氮质量浓度、硝态氮质量浓度，当总氮即为氨氮质量浓度、亚硝态氮质量浓度、硝态氮质量浓度之和，tn)小于等于15mg/l时，进入步骤(5)；tn大于15mg/l时，开启回流泵，将sbr反应器的出水加入水解酸化池，返回到步骤(2)；
(5)沉淀时间设定为45分钟，达到设定的沉淀时间后，开启出水阀门，排水比设定为40％，达到设定排水比，关闭出水阀门，开启进水泵，进入下一工作周期。
本发明实施例的工艺和装置处理高浓度厕所污水，系统稳定运行35周期后出水
技术特征：
1.一种厕所污水处理装置，主要包括厕所污水箱、水解酸化池、进水管、进水泵、sbr反应器、连接管、出水管、曝气管、出水阀门、空气压缩机、进气阀门、回流管、回流泵、回流阀门、可编程过程控制器和计算机，其特征在于：厕所污水箱与水解酸化池之间通过进水管相连，在进水管上设有进水泵，水解酸化池与sbr反应器通过连接管相连，sbr反应器上设有出水管和曝气管，出水管上设有出水阀门，曝气管的一端与sbr反应器相连，另一端与空气压缩机相连，在曝气管上设有进气阀门，sbr反应器与水解酸化池之间通过回流管相连接，回流管上设有回流泵和回流阀门，可编程过程控制器通过进气泵、回流泵、回流阀门、sbr反应器、出水阀门、进气阀门和空气压缩机相连，可编程过程控制器与计算机相连。
2.根据权利要求1所述的一种厕所污水处理装置，其特征在于：sbr反应器包括反应器罐体、水位计、搅拌器、ph传感器和曝气盘，在反应器罐体内设有搅拌器，水位计ph传感器设在反应器的内壁，曝气盘置于反应器底部。
3.根据权利要求1或2所述的一种厕所污水处理装置，其特征在于：搅拌器包括搅拌器安装座、搅拌棒和搅拌叶片，在反应器罐体的上部设有搅拌器安装座，搅拌器安装座的下部固定搅拌棒，搅拌棒延伸至反应器罐体内，搅拌棒的下端设有搅拌叶片。
4.应用一种厕所污水处理装置的厕所污水处理方法，其特征在于：步骤如下：
(1)开启进水泵，将高浓度厕所污水从厕所污水箱经过进水管加入水解酸化池；
(2)水解酸化池出水进入sbr反应器，开启空气压缩机，开启进气阀门，曝气盘曝气，开启搅拌器，sbr反应器的进水比为33％-45％，当水位计检测达到设定进水比时关闭进水泵；
(3)可编程过程控制器实时接收sbr反应器的ph传感器数值，并将其数值传送至计算机，计算机计算ph数值的一阶导数，当ph数值的一阶导数大于0.05，且保持时间超过3分钟时，计算机通过可编程过程控制器发布关闭搅拌器、空气压缩机、进气阀门及回流泵的指令；
(4)检测步骤(3)结束时，氨氮质量浓度、亚硝态氮质量浓度、硝态氮质量浓度，当总氮即为氨氮质量浓度、亚硝态氮质量浓度、硝态氮质量浓度之和，tn)小于等于15mg/l时，进入步骤(5)；tn大于15mg/l时，开启回流泵，将sbr反应器的出水加入水解酸化池，返回到步骤(2)；
(5)沉淀时间设定为35-50分钟，达到设定时间后，开启出水阀门，排水比设定为33％-45％，达到设定排水比，关闭出水阀门，开启进水泵，进入下一工作周期。
技术总结
一种厕所污水处理装置，厕所污水箱与水解酸化池之间通过进水管相连，在进水管上设进水泵，水解酸化池与SBR反应器通过连接管连，SBR反应器上设出水管和曝气管，出水管上设出水阀门，曝气管一端与SBR反应器相连，另一端与空气压缩机相连，曝气管上设进气阀门，SBR反应器与水解酸化池之间通过回流管相连接，回流管上设回流泵和回流阀门，可编程过程控制器通过进气泵、回流泵、回流阀门、SBR反应器、出水阀门、进气阀门和空气压缩机相连，可编程过程控制器与计算机相连。本发明克服厕所污水化粪池处理总氮去除率低的不利影响，提高厕所污水污染物的处理效果，节能降耗，可精准结束曝气，减少曝气能耗，节省反硝化碳源；系统操作简便，运行灵活。
技术开发人、权利持有人：张宇坤;陈兆波;姜蕾;杜蓬娟;范伟;孙涛;赵天雁;张宝月;肖亭雨;苏补呷
