公布日：2023.06.23
申請日：2023.01.30
分類(lèi)號：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/02(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F11/12(2019.01)I;C02F3/10(2023.01)I;C02F1/32(2023.01)I;C02F101/
10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統及設備。本發(fā)明中，包括預脫氮單元、厭氧反應單元、缺氧生物膜單元、好氧多介質(zhì)膜單元、重力沉淀池、深度處理單元、PLC控制系統、MLSS及DO濃度監測系統、太陽(yáng)能蓄電站以及其它附屬設施。根據監測數據，系統可智能調控污泥及硝化液回流比例等運行條件，可確保系統始終處于最佳運行狀態(tài)，實(shí)現無(wú)人值守的高效率污水處理，并且該系統運行可一鍵切換，實(shí)現三種運行模式，根據出水水質(zhì)及功能不同，用于不同場(chǎng)景。內置污泥生物炭作為缺氧生物膜單元與好氧多介質(zhì)生物膜單元中的一種填料，該填料為剩余污泥炭化所得，將其循環(huán)再利用回污水處理中，不僅起到以廢治廢的作用，還為剩余污泥資源化提供了一種途徑。
權利要求書(shū)
1.多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統及設備，其特征在于：所述多介質(zhì)膜泥共生污水凈化設備包括預脫氮單元(1)、厭氧單元(2)、缺氧生物膜單元(3)、好氧多介質(zhì)膜單元(4)、重力沉淀池(5)、深度處理單元(6)、設備間(7)、格柵間(8)、調節池(9)、污泥濃縮池(10)及光伏蓄電站(101)；該系統中的預脫氮單元(1)包括：污泥回流電磁閥(11)、硝化液回流電磁閥一(12)及MLSS探頭一(13)，用于控制回流污泥及硝化液量以及監測預脫氮單元MLSS濃度；厭氧單元(2)設有MLSS探頭二(21)，用于監測厭氧單元MLSS濃度；缺氧生物膜單元(3)包括：硝化液回流電磁閥二(31)、生物掛膜繩填料(32)、溶氧儀探頭一(33)及污泥生物炭填料墻(34)、監測DO濃度以及強化系統脫氮除磷性能；好氧多介質(zhì)膜單元(4)包括：MBBR懸浮填料一(41)、硝化液回流泵(42)、溶氧儀探頭二(43)、曝氣裝置(44)、分區擋板(45)、污泥生物炭填料層(46)及MBBR懸浮填料二(47)，用于控制系統DO濃度，增加單元生物質(zhì)濃度，確保較高的微生物濃度，強化脫氮、除磷及有機物的去除效果；重力沉淀池(5)包括：污泥回流泵(51)和排泥管閥門(mén)一(52)，用于排泥及污泥回流；深度處理單元(6)包括：折流擋板(61)、PAC溶液投加口(62)及排泥管閥門(mén)二(63)，用于系統深度除磷；PLC設備間(7)包括：紫外消毒器(71)、PLC控制面板(72)、加藥泵(73)、加藥桶(74)、汽提攪拌裝置(75)及曝氣風(fēng)機(76)，是對系統進(jìn)行智能運行控制；格柵(81)對來(lái)水中的較大懸浮物及顆粒物進(jìn)行去除；污水由潛污泵(92)泵入預脫氮池，并且管道上設有止回閥(91)，防止污水倒流；污泥濃縮池(10)用于儲存剩余污泥，定期清運處理；光伏蓄電站(101)為系統運行提供部分能源，與外接能源自由切換；當監測污水水溫低于12℃，系統自動(dòng)開(kāi)啟管道加熱器(93)，確保進(jìn)入系統內污水水溫高于12℃，使得系統可持久穩定保持高效的污水處理效率。
2.如權利要求1所述的多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統及設備，其特征在于：所述多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統設置有三種模式切換運行，一級處理模式、二級處理模式及三級處理模式；一級處理模式是節能處理模式，適用于污水處理后回灌農田，出水水質(zhì)達《農田灌溉水質(zhì)標準》(GB5084-2021)標準。
3.如權利要求2所述的多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統及設備，其特征在于：所述二級處理模式下，適用于大多數農村地區生活污水處理，排水水質(zhì)穩定達多省農村生活污水排放地標一級A標準。
4.如權利要求1所述的多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統及設備，其特征在于：所述三級處理模式下，可實(shí)現污水最大程度上的脫氮除磷及污染物的降解，出水優(yōu)于《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準；該系統前端配置預處理單元，預處理包括格柵和調節池，起到均衡水質(zhì)水量及過(guò)濾較大懸浮物的作用。
5.如權利要求1所述的多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統及設備，其特征在于：所述一級處理模式：污泥回流泵(51)及曝氣裝置(44)間斷式開(kāi)啟，好氧多介質(zhì)膜單元池氣水≥3:1即可，硝化液回流泵處于關(guān)閉狀態(tài)，僅回流部分污泥，深度除磷系統處于關(guān)閉狀態(tài)，不投加PAC溶液，紫外消毒器長(cháng)開(kāi)；一級處理模式僅少部分配套電氣設備運轉，能耗極低。
6.如權利要求1所述的多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統及設備，其特征在于：所述二級處理模式操作時(shí)；污泥回流泵(51)和硝化液回流泵(42)處于間斷式開(kāi)啟模式，污水首先由潛污泵92泵入預脫氮池1，污泥回流泵及污泥管電磁閥(11)間斷式開(kāi)啟，精準控制污泥回流比例及回流時(shí)間，污泥回流泵開(kāi)啟時(shí)長(cháng)由進(jìn)水污染物濃度及現場(chǎng)實(shí)際運行情況確定，硝化液回流電磁閥一(12)處于長(cháng)關(guān)狀態(tài)，污泥回流量20％-50％，污水與回流污泥混合，回流的部分污泥可提供碳源，為后續反硝化反應提供電子，提高系統脫氮性能，并且回流部分污泥可保證池1、池2及池3的污泥濃度不低于5000mg/L，系統中的生物量得到有效保證，提高了系統的抗沖擊負荷能力；池1出水自流進(jìn)入厭氧反應單元(2)，預脫氮單元(1)中的微生物去除了回流污泥中的溶解氧，保證了厭氧反應單元(2)中的優(yōu)良厭氧環(huán)境，厭氧聚磷菌厭氧釋磷過(guò)程不受影響，不影響生物除磷效果。
7.如權利要求1所述的多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統及設備，其特征在于：所述三級處理模式下，污水日處理量達二級處理模式下的70％-100％；三級處理模式(高效處理)：污水首先由潛污泵(92)泵入預脫氮池(1)，污泥回流泵(51)和硝化液回流泵(42)處于常開(kāi)狀態(tài)，并且污泥回流電磁閥11和硝化液回流電磁閥一(12)同時(shí)開(kāi)啟，控制污泥回流量50％左右，硝化液回流量15％-45％，微曝氣裝置(14)處于間斷開(kāi)啟狀態(tài)，污水與回流污泥及硝化液混合，微曝氣系統及回流部分硝化液提高污水溶解氧濃度，回流污泥提供部分碳源，實(shí)現前置預脫氮，將污水中的氮脫除一部分，降低后續脫氮壓力，該模式下預脫氮池MLSS濃度應不低于6000mg/L。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于：為了解決上述提出的問(wèn)題，提供多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統及設備。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統及設備，多介質(zhì)膜泥共生污水凈化設備包括預脫氮單元、厭氧單元、缺氧生物膜單元、好氧多介質(zhì)膜單元、重力沉淀池、深度處理單元、設備間、格柵間、調節池、污泥濃縮池及光伏蓄電站。該系統中的預脫氮單元包括：污泥回流電磁閥、硝化液回流電磁閥一及MLSS探頭一，用于控制回流污泥及硝化液量以及監測預脫氮單元MLSS濃度。厭氧單元設有MLSS探頭二，用于監測厭氧單元MLSS濃度。缺氧生物膜單元包括：硝化液回流電磁閥二、生物掛膜繩填料、污泥生物炭填料強及溶氧儀探頭一，用于控制硝化液回流量、監測DO濃度以及強化系統脫氮性能。好氧多介質(zhì)膜單元包括：硝化液回流泵、溶氧儀探頭二、曝氣裝置、MBBR懸浮填料一、分區擋板、污泥生物炭填料層及MBBR懸浮填料二，用于控制系統DO濃度，增加單元生物質(zhì)濃度，確保較高的微生物濃度，強化脫氮除磷效果及有機物的去除效果等。重力沉淀池包括：污泥回流泵和排泥管閥門(mén)一，主要用于排泥及污泥回流。深度處理單元包括：折流擋板、PAC溶液投加口及排泥管閥門(mén)二，主要用于系統深度除磷。PLC設備間包括：紫外消毒器、PLC控制面板、加藥泵、加藥桶、汽提攪拌裝置及曝氣風(fēng)機，主要是對系統進(jìn)行智能運行控制。格柵主要對來(lái)水中的較大懸浮物及顆粒物進(jìn)行去除。污水由潛污泵泵入預脫氮池，并且管道上設有止回閥，防止污水倒流。污泥濃縮池用于儲存剩余污泥，定期清運處理。光伏蓄電站為系統運行提供部分能源，與外接能源自由切換。當監測污水水溫低于12℃，系統自動(dòng)開(kāi)啟管道加熱器，確保進(jìn)入系統內污水水溫高于12℃，使得系統可持久穩定保持高效的污水處理效率
在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述多介質(zhì)膜泥共生污水凈化工藝系統設置有三種模式切換運行，一級處理模式、二級處理模式及三級處理模式。一級處理模式是節能處理模式，適用于污水處理后回灌農田，出水水質(zhì)達《農田灌溉水質(zhì)標準》(GB5084-2021)標準。
在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述二級處理模式下，適用于大多數農村地區生活污水處理，排水水質(zhì)穩定達多省農村生活污水排放地標一級A標準。
在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述三級處理模式下，可實(shí)現污水最大程度上的脫氮除磷及污染物的降解，出水水質(zhì)優(yōu)于《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。該技術(shù)前端配置預處理單元，預處理主要包括格柵和調節池，起到均衡水質(zhì)水量及過(guò)濾較大懸浮物的作用。
在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述一級處理模式：污泥回流泵及曝氣裝置間斷式開(kāi)啟，好氧多介質(zhì)膜單元池氣水≥3:1即可，硝化液回流泵處于關(guān)閉狀態(tài)，僅回流部分污泥，深度除磷系統處于關(guān)閉狀態(tài)，不投加PAC溶液，紫外消毒器長(cháng)開(kāi)。一級處理模式僅少部分配套電氣設備運轉，能耗極低。
在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述二級處理模式操作時(shí)。污泥回流泵和硝化液回流泵處于間斷式開(kāi)啟模式，污水首先由潛污泵92泵入預脫氮池1，污泥回流泵及污泥管電磁閥間斷式開(kāi)啟，精準控制污泥回流比例及回流時(shí)間，污泥回流泵開(kāi)啟時(shí)長(cháng)由進(jìn)水污染物濃度及現場(chǎng)實(shí)際運行情況確定，硝化液回流電磁閥一處于長(cháng)關(guān)狀態(tài)，污泥回流量20％-50％，污水與回流污泥混合，回流的部分污泥可提供碳源，為后續反硝化反應提供電子，提高系統脫氮性能，并且回流部分污泥可保證池1、池2及池3的污泥濃度不低于5000mg/L，系統中的生物量得到有效保證，提高了系統的抗沖擊負荷能力。池1出水自流進(jìn)入厭氧反應單元，預脫氮單元中的微生物去除了回流污泥中的溶解氧，保證了厭氧反應單元中的優(yōu)良厭氧環(huán)境，厭氧聚磷菌厭氧釋磷過(guò)程不受影響，不影響生物除磷效果。
在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述三級處理模式下，污水日處理量達二級處理模式下的70％-100％。三級處理模式：污水首先由潛污泵泵入預脫氮池，污泥回流泵和硝化液回流泵處于常開(kāi)狀態(tài)，并且污泥回流電磁閥11和硝化液回流電磁閥一同時(shí)開(kāi)啟，控制污泥回流量50％左右，硝化液回流量15％-45％，微曝氣裝置處于間斷開(kāi)啟狀態(tài)，污水與回流污泥及硝化液混合，微曝氣系統及回流部分硝化液提高污水溶解氧濃度，回流污泥提供部分碳源，實(shí)現前置預脫氮，將污水中的氮脫除一部分，降低后續脫氮壓力，該模式下預脫氮池MLSS濃度應不低于6000mg/L。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明中，采用多介質(zhì)生物膜與活性污泥共生技術(shù)，并設置功能清晰的前置預脫氮單元和后置深度處理單元，采用多種介質(zhì)載體填料及污泥生物炭填料，供微生物附著(zhù)生長(cháng)，系統內生物質(zhì)濃度高，有效應對村鎮生活污水水質(zhì)水量變化大的難題，抗沖擊負荷能力更強，處理效率更高，實(shí)現高效脫氮除磷。
2、本發(fā)明中，通過(guò)PLC智能控制系統，對運行條件及參數進(jìn)行調控，一鍵切換實(shí)現三種智慧化運行模式。一級節能處理模式，排水用于農作物灌溉；二級常規處理模式，適用于大多數農村地區生活污水直排處理；三級高效處理模式，排水水質(zhì)優(yōu)于《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，適用于排水標準要求較高的地區。
3、本發(fā)明中，通過(guò)對預脫氮池及厭氧池MLSS濃度監測，缺氧膜池及好氧多介質(zhì)膜池DO濃度監測，智能調控：污泥及硝化液回流比例、曝氣強度及深度除磷等運行條件，可確保始終系統處于最佳運行狀態(tài)，實(shí)現無(wú)人值守的高效率污水處理。
4、本發(fā)明中，缺氧生物膜單元與好氧多介質(zhì)生物膜單元使用內置污泥生物炭作為填料，該填料為剩余污泥炭化所得，將其循環(huán)再利用回污水處理中，不僅起到了以廢治廢的作用，還為剩余污泥資源化提供了一種途徑。該填料不僅對磷的吸附性好，且可為反硝化脫氮提供部分電子，強化系統脫氮性能的同時(shí)提升磷的去除效率。
5、本發(fā)明中，配備光伏太陽(yáng)能蓄電站，采用了太陽(yáng)能清潔能源，系統供能由外接能源與太陽(yáng)能共同供給，系統內部分設施運轉實(shí)現能源自給，盡可能減少外接能源消耗，運行維護費用更低。
6、本發(fā)明中，進(jìn)水管道設有加熱裝置，冬季水溫低于設定溫度時(shí)，可智能開(kāi)啟加熱裝置，確保進(jìn)入系統的污水水溫達到設定值以上，使得系統內微生物活性不受冬季低溫的抑制影響，可實(shí)現冬季低水溫下的高效穩定運行。
（發(fā)明人：汪軍;陳建;馬潔晨;楊明;周強;王立余;奚姍姍;龔明杰;陳斌）
