高新跃层式循环AAO法的一泵式一体化污水处理器技术

高新跃层式循环AAO法的一泵式一体化污水处理器技术

技术领域:

一种跃层式循环aao法的一泵式一体化污水处理器,属于水处理领域。

背景技术:

厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理方法是指通过厌氧区、缺氧区、好/缺氧区的不同组合以及不同的污泥回流方式来祛除水中的有机污染物和氮、磷等的活性污泥处理方法,简称aao法(国家环境保护标准hj-576-2010)。aao法有很多变种,以适应不同的水质的需要;需要同时脱氮除磷时,则需要采用厌氧缺氧好氧工艺,并配有混合液回流和高龄污泥回流。以aao法为基础,又发展出氧化沟活性污泥法和序批式活性污泥法。

目前已经投产的污水处理工程和设备绝大多数是aao法及以aao法为基础的活性污泥法,它的处理效果已经得到了普遍的认可。一般aao+二沉池可以达到城镇生活污水排放的二级b标准。为了实现上述工艺,传统的aao一体化污水处理器一般是厌氧区、缺氧区、好/缺氧区、二沉池顺序自流进水,曝气用曝气风机、污泥回流和混合液回流均采用水泵至少3种动力部件;如果要求达到出水一级a,则需要增加mbr膜,以及相应的加压泵、反洗泵、反洗加药泵3种动力部件,共计6个。如果考虑备用,则可能达到8~10个左右。因此,控制流程复杂,一般需要采用plc控制。

对大型污水处理设备和工程,如果设备选配合适,每种设备基本上没有多余的能耗;但整体系统复杂,可靠性较低。对小型一体化设备,由于曝气风机、扬水泵、污泥回流泵都很难做得很小或者很难准确配套,每种设备往往都会出现较大的能量过剩(包括水泵扬程过剩、风量过剩等),从而造成大量的能量浪费和运行成本偏高,也使得污水一体化设备很难小型化,按此生产家用生活污水处理器几乎是不可能的。

一家日本公司研制了一种小型ao一体化生活污水处理器,它采用1台外置曝气风机同时对好/缺氧区曝气和混合液回流(简称“气提回流”)。国内也有的公司研制出了循环ao工艺的一体化生活污水处理器,同样也只需要1台风机。水流顺序自流通过多个反应仓,各反应仓内中部附近安装有曝气装置,只要流量和曝气量控制得当,污水在同一仓内就可以实现缺氧-好氧过程,顺序通过多个反应仓就实现了循环缺氧-好氧工艺。这两种设备既充分利用了风机的多余风,又省掉了容易故障的混合液回流泵,如果来水量稳定,确实节能。

但这些产品有以下明显不足:(1)一般只能做到ao工艺,缺少厌氧区和污泥回流,因此需要另加入除磷药剂除磷;国内个别厂家也研制出用气提回流污泥的装置,它确是回流的污泥,但会同时带入大量的空气,使厌氧区的含氧量超出有关规范要求,其实质仍将厌氧区变成了缺氧区,仍只有ao工艺,一般还需要加除磷剂等其它办法一除磷。(2)进水自流,难以做到根据污水流量控制风机的自动开停控制,因此风机一般需要24*7天工作,不仅风机寿命短,而且当实际来水量达不到设计来水量时,能耗不能相应降低,单位吨水能耗就会成倍增加,反而造成能耗浪费。(3)整个工艺的单位体积效能低,需要一体化处理器的处理大,反而造成设备成本高。(4)对户用等小型一体化污水处理器,风机无法安装在一体化设备内,需要另外挂壁安装,造成现场安装工作量大,需要专业人员进行,从而限制了产品的普及。(5)两种处理器出水标准都不太高,最好只能达到一级b出水标准。

随着我们对环境保护和节能越来越重视,特别是对农村生活污水处理设备要求越来越高。(1)出水标准要求更高,需要同时脱氮除磷且排水一级a甚至更高;(2)要求运行成本低,采用mbr生物膜虽然能达到很好的出水标准,但运行成本平均提高1元/吨以上,农村市场难以接受;(3)需要大量户用和微小型生活污水处理器,如农家乐、小型餐馆、农村特别是山区分散居民、小型自然村落等,不仅要求这些户用一体化处理器投资低、运行成本低、运行可靠,还要求安装维护方便。因此,随着我国农村环境整治的推进、农民对生活环境质量要求的提高,迫切需要一种适合户用和小型一体化生活污水处理的既简单又节能、能同时脱氮除磷的水处理工艺和方法。

技术实现要素:

本高新技术专利发明了一种跃层式循环aao法的一泵式一体化污水处理器,它包括厌氧区、缺氧区、好/缺氧区、二沉池等aao活性污泥法的各处理单元,以及过滤池和反洗水蓄水池,其主要特征是:处理器的桶体既有垂直分隔,也有水平分层,厌氧区位于水平分层的底层,至少过滤池和反洗水蓄水池位于上层;好/缺氧区的水位最高,其次是二沉池和反洗水蓄水池,厌氧区的水位最低;污水从厌氧区进入,由扬水泵抽到好/缺氧区内,然后自流进入二沉池、再经过滤池进入反洗水蓄水池;二沉池底部的污泥虹吸自流回流到厌氧区;过滤池的自动虹吸反洗排水排入厌氧区;扬水泵和风机主要根据好/缺氧区的水位消落自动开启和关停,风机间歇开停。

传统的aao工艺中,厌氧区水位最高,而二沉池水位最低,污水从厌氧区、缺氧区、好氧区再到二沉池,水位是从高到低自流;因此混合液回流和污泥回流均需要用回流泵。

本发明专利提出了aao工艺中,好/缺氧区水位最高,二沉池次之,反洗水蓄水池和过滤池再次,而缺氧区水位最低。污水从厌氧区进入,然后用扬水泵提升到好/缺氧区,再自流到二沉池;只要二沉池的水位高于厌氧区,无论其底部高程的高低,二沉池底部的高龄污泥就可以采用虹吸自流回到厌氧区。本专利中,厌缺氧区到好/缺氧区需要用泵提升水位,污水实现“跃层”,因此也可以称谓“跃层式aao法”。

采用跃层式aao法,好氧区的水位高于混合液溢流回流口时,会自动溢流回流到缺氧区,扬水泵的运行是由缺氧区的水位通过水位浮球开关来控制,缺氧区兼有调节池的功能。采用本专利的跃层循环aao法,取消了单独的缺氧区和混合液溢流回流,扬水泵就需要根据好/缺氧区的水位来控制;为了避免扬水泵缺水损坏,还需要同时根据厌氧区最低水来控制扬水泵。这样不仅可以省掉复杂的控制装置,而且可以保持吨水电耗基本不变,更好地适应农村家庭来水量多变的实际情况。

为了扬水泵的运行工况更好,扬水泵需要采用间歇运行方式,其间歇停止的时间不宜小于30分钟。为此扬水泵的流量应大于排水流量与污泥回流量之和。由于可用的污水泵的型号选择有限,有时扬水泵的流量会大大高于实现跃层aao所需要的流量,甚至数倍,特别对小型和户用污水处理器,因此,也可以将扬水泵在厌氧区的消落期内设计成间歇运行。

类似地,对小型污水处理器,风机在满足好氧区压力的要求情况下,供风量往往大大高于污水处理的需氧量要求,甚至高出多倍,造成气水比过高。过高的气水比不仅提高了运行功耗和成本,而且也会对水处理过程产生一些新的问题,甚至影响出水质量。为此,也可以在厌氧池的消落期内也将风机设计成间歇运行模式。根据风机设备的设计要求,风机间歇运行时,停歇间隔时间一般不得低于30分钟。但风机停止后好/缺氧区的溶氧会迅速降低,一般在15分钟以内会降为0.5mg/l以下,使好/缺氧区变成为缺氧状态。因此,风机间歇运行实际上使好/缺氧区的是在好氧(风机运行及停止后一段时间内)和缺氧(甚至厌氧)之间交替转换,呈现一种循环ao或者aao的工艺状态,这样就省掉了混合液回流,也可以不再设置单独的缺氧区,类似序批式法。只要好/缺氧区的容积足够大,适当控制风机停开时长,这种循环ao或者循环aao也是可以满足对好氧、缺氧、厌氧停留时间的要求。跃层式aao法就变成跃层式循环aao法。实际上,由于每种风机供风流量与水压有关,而实际需要的运行时间还与好/缺氧区的停留时间相关,因此,可以在将风机的停机间歇时间设置为30分钟的情况下,将风机持续开机时间设计成可调,以便根据有关参数进行调整。

为了提高出水水质,可将过滤池设计成双滤(快滤和慢滤)一体过滤池(又称“双滤一体过滤器”),实现零动力、零排放地将排水从一级b提升到一级a。如果采用粗滤-慢滤(滤速不高于0.3米/小时)两级过滤工艺,根据中国水利水电科学研究院的有关研究(《保障农村饮水安全的生物慢滤水处理技术》,课题编号环0120012007,2010年国家科技部应用一等奖),“研究结果表明:生物慢滤对细菌、病毒、有机污染物、嗅味及色度等污染物有很好的去除效果。①对大肠杆菌的去除率高达100%;细菌总数去除率在97%以上。②对氨氮的去除率高达98.5%。③对浊度的去除率达99%以上。④对重金属的去除效果也很好,铜、镉、铁的去除率在95%以上,锰、铅、锌的去除率在60%~88%之间。⑤对有机物codmn、toc的去除分别稳定在28.1%~37