厭氧生物濾池-太陽能曝氣生物濾池汙水處理裝置的製作方法

2023-09-19 02:41:05

專利名稱：厭氧生物濾池-太陽能曝氣生物濾池汙水處理裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生活汙水處理技術，具體涉及厭氧生物濾池+採用太陽能曝氣的曝氣生物濾池組合工藝處理生活汙水裝置。
背景技術：
隨著經濟的高速發展，我國水汙染正從城市迅速擴散到農村地區，大量汙水未經處理直接排放不但破壞了鄉村環境，也成為村莊水源地的安全隱患，村民健康受到嚴重威脅。因此，農村汙水汙染已經成為當前必須解決的環境問題之一。由於我國農村地區的特殊性和現實情況，一些村鎮難以持續承擔常規的運行費用，造成許多農村汙水處理站難以正常運行，汙水處理設備少開、不開，甚至整個汙水處理站廢棄不用。因此，在農村實施汙水處理需要照顧到農村實際，儘可能選擇運行費用較低的工藝技術。厭氧生物濾池(Anaerobic Biofilter)是一種內部裝填有微生物載體(即濾料) 的厭氧生物反應器。厭氧微生物部分附著生長在濾料上，形成厭氧生物膜，部分在濾料空隙間懸浮生長。汙水流經掛有生物膜的濾料時，水中的有機物擴散到生物膜表面，並被生物膜中的微生物降解轉化為沼氣，淨化後的水通過排水設備排至池外，所產生的沼氣被收集利用。曝氣生物濾池(bio-contact oxidation)是一種由浸沒在汙水中的填料和人工曝氣系統構成的生物處理工藝。其特點是在池內設置填料，池底曝氣對汙水進行充氧，並使池體內汙水處於流動狀態，在有氧的條件下，汙水與填料表面的生物膜反覆接觸，使汙水獲得淨化。曝氣生物濾池中微生物所需氧由鼓風曝氣供給，主要由曝氣鼓風機和專用曝氣器組成。太陽能供電系統是利用太陽能電池板產生電能，並將電能存儲在蓄電池中供用戶使用。由於其結構簡單、一次投入後無需後期維持費用等特點，被廣泛應用於農村、偏遠地區家庭供電，但在生活汙水淨化設備中的應用尚未見報導。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有厭氧生物濾池和曝氣生物濾池在處理生活汙水工藝中技術性和針對性上的不足，提供一種厭氧生物濾池-採用太陽能曝氣的曝氣生物濾池組合工藝處理生活汙水的裝置。為實現上述目的，本實用新型提供了一種厭氧生物濾池-太陽能曝氣生物濾池汙水處理裝置，其包括進水泵2、厭氧生物濾池4、曝氣生物濾池5、太陽能電池板6、充放電控制器7、蓄電池8和鼓風機9 ；其中進水泵2的入水口 201連接待處理汙水水源，其出水口 202連接位於厭氧生物濾池4底部的入水口 401 ；厭氧生物濾池4中裝填懸浮型高分子樹脂填料12 ；位於厭氧生物濾池4上部的出水口 402與位於曝氣生物濾池5底部的入水口 501連接；曝氣生物濾池5中
3裝填改性聚氨脂軟質泡沫塑料填料13 ；曝氣生物濾池5底部具有曝氣頭14，曝氣頭14與鼓風機9連接；厭氧生物濾池4上部具有排氣口 111 ；曝氣生物濾池5上部具有清水出水口 ；太陽能電池板6通過電路連接充放電控制器7，充放電控制器7通過電路連接蓄電池8，蓄電池8通過電路連接鼓風機9。如上所述的汙水處理裝置，其中，該厭氧生物濾池4中的懸浮型高分子樹脂填料 12，其比表面積為500 600m2/m3，孔隙率為95 98%，平均溼密度 lg/cm3。如上所述的汙水處理裝置，其特徵在於，所述厭氧生物濾池4中的高分子填料12 具有蜂窩狀結構。如上所述的汙水處理裝置，其中，該厭氧生物濾池4的內徑優選為200 500mm，高度優選為0. 7 1. 0m，其中填料12的堆積厚度優選為0. 3 0. 5m。如上所述的汙水處理裝置，其中，該曝氣生物濾池5中改性聚氨脂軟質泡沫塑料填料13，其比表面積優選為80 120m2/g，孔隙率> 98%，孔徑優選為0. 5 1. 5mm，平均溼密度^ lg/cm3。如上所述的汙水處理裝置，其中，該改性聚氨脂軟質泡沫塑料填料13可以是在聚氨脂軟質泡沫塑料合成時添加殼聚糖和粉狀活性炭，經發泡、造粒、開孔、交聯生成聚氨脂大孔網絡和包織活性炭的殼聚糖與戊二醛或者環氧氯丙烷或者氯乙酸交聯的微孔網絡相互交織的聚合物。如上所述的汙水處理裝置，其中，該曝氣生物濾池5的內徑優選為100 300mm，高度優選為0. 7 1. Om，其中填料13的堆積厚度優選為0. 5 0. 7m。如上所述的汙水處理裝置，其中，該裝置還可包括氣體收集池11，該氣體收集池的入氣口 112與厭氧生物濾池4上部的排氣口 111連接。本實用新型的有益效果在於本實用新型的裝置針對生活汙水有機物和氨氮含量較低的特點，在曝氣生物濾池前設置厭氧生物濾池，組合後，厭氧生物濾池作為去除主要汙染物的功能區，生活汙水在厭氧生物濾池中通過厭氧生物反應，汙水中大部分有機物得到去除，同時又由於厭氧獨特的代謝機理，未直接去除的有機物經水解、酸化後將大分子有機物轉化為小分子有機物，可生化性得到顯著提高。曝氣生物濾池作為保證出水水質的功能區，進入曝氣生物濾池中的汙水有機物濃度較低，好氧生物反應由太陽能曝氣系統提供氧氣，氧化、硝化反應徹底，出水水質實現達標排放。本實用新型針對村鎮小型汙水處理站和家庭汙水處理設備汙水處理量小、運行費用低等特點，在傳統厭氧生物濾池技術和生物接觸氧化技術的基礎上進一步改進裝置結構，選用高性能懸浮型填料，以提高系統對各項汙染物的去除效果和運行穩定性等。改進太陽能發電系統，使其應用於鼓風曝氣，可最大幅度地降低能耗和運行費用。同時優化工藝參數，從而使該組合工藝在生活汙水處理中發揮其最佳效能，達到最佳處理效果。應用試驗表明，使用本實用新型的方法和裝置淨化後，出水SS、CODcr, BOD5和氨氮等主要指標達到《北京市水汙染排放標準》(DBl 1/307-2005)中的二級排放限值標準。
圖1為本實用新型厭氧生物濾池-太陽能曝氣生物濾池汙水處理裝置結構示意圖。圖2為應用本實用新型方法淨化生活廢水的工藝流程圖。[0024]圖3為本實用新型一種優選實施方式中懸浮型高分子樹脂填料的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合具體實例對本實用新型進行進一步詳細說明。實施例1圖1所示為本實用新型一種優選實施方式的厭氧生物濾池-太陽能曝氣生物濾池汙水處理裝置結構示意圖。該汙水處理裝置包括進水泵2、厭氧生物濾池4、曝氣生物濾池 5、太陽能電池板6、充放電控制器7、蓄電池8、氣體收集池11和鼓風機9。其中，進水泵2的入水口 201連接待處理汙水水源，其出水口 202連接位於厭氧生物濾池4底部的入水口 401 ；位於厭氧生物濾池4上部的出水口 402與位於曝氣生物濾池5 底部的入水口 501連接；曝氣生物濾池5底部具有曝氣頭14，曝氣頭14與鼓風機9連接； 厭氧生物濾池4上部具有排氣口 111連接氣體收集池11，曝氣生物濾池5上部具有清水出水口。厭氧生物濾池4的內徑為350m，其中的填料12為懸浮型高分子樹脂填料，其比表面積優選為500 600m2/m3，孔隙率優選為95 98%，平均溼密度 lg/cm3。在本實施例中使用天下水方(北京)環境工程公司生產的高分子填料，填料厚度為0.細，其規格為Φ 25 X 12讓，比表面積500m2/m3，孔隙率95 %，掛膜前比重0. 97-0. 98g/cm3,掛膜後比重 ^ 1. 00g/cm3, COD容積負荷達到^gCOD/m3 · d。恰當的比重使該填料在停氣時成漂浮態， 曝氣下處於懸浮流化態；該填料親水性強，固膜效果好，能夠保持較高的汙泥濃度。如圖3 所示，填料的蜂窩狀立體結構使水中空氣氣泡和汙染物可自由穿過填料內部，增加生物膜和汙染物的接觸機率，單元填料中從內到外形成不同層次的微生態分布，有利於厭氧過程中微生物的串聯代謝過程的進行，同時由於填料的流動性，克服了厭氧生物濾池上部堵塞的問題。曝氣生物濾池5的內徑為200m，其中的填料13為改性聚氨脂軟質泡沫塑料填料 (FPU)，其是在聚氨脂軟質泡沫塑料合成時添加殼聚糖和粉狀活性炭，經發泡、造粒、開孔、 交聯生成聚氨脂大孔網絡和包織活性炭的殼聚糖與戊二醛或者環氧氯丙烷或者氯乙酸交聯的微孔網絡相互交織的聚合物。其比表面積優選為80 120m2/g，孔隙率> 98%，孔徑優選為0. 5 1. 5mm，平均溼密度 lg/cm3。在本實施例中使用北京豐潤綠源環境科技有限公司生產的FPU填料。填料厚度為0. 5m,比表面積80m2/g，孔隙率98%;該填料通過固定化技術，在載體內引入大量的活性和強極性基團，將大量變異菌和酶製劑牢牢固定在載體上， 單位體積生物量大、最高可達60g/L;載體平均溼密度為l.OOg/cm3，在水中呈懸浮狀，避免了堵塞，解決了反衝洗困難。太陽能電池板6通過電路連接充放電控制器7，充放電控制器7通過電路連接蓄電池8 ；蓄電池8通過電路連接鼓風機9。採用北京天惠陽光節能設備廠的系列產品，太陽能電池板6的型號為TH-160，發電功率160W ；充放電控制器7的型號為TH-20，額定電壓為 12V ；免維護蓄電池的額定容量為200Ah，額定工作電壓為12V。鼓風機採用廣東海利集團有限公司生產的直流空氣壓縮機，型號為AC0-003，功率 25W，排氣量 60L/min。實施例2應用實施例1中所述裝置對永豐汙水處理廠來水(生活汙水)進行淨化，如圖2所
5示，具體工藝如下厭氧生物濾池4中的填料12和曝氣生物濾池5中的填料13在系統投入運行前採用汙泥接種的方式進行生物馴化與培養，培養方法採用自然掛膜，按設計進水負荷4. 40L/h進水連續培養的方法掛膜，培養20天。待處理汙水在蓄水池1內進行收集調蓄，之後由進水泵2提升送入厭氧生物濾池4，進水量由流量計3進行計量控制。厭氧生物濾池4為上流式反應器，汙水由濾池底部進水，經高分子填料12後由出水口 402沿管道自流進入曝氣生物濾池5，汙水在厭氧生物濾池的停留時間為15h，產生的廢氣由排氣口 111 排出。經過厭氧生物反應後的汙水入上流式曝氣生物濾池5，汙水在曝氣生物濾池的停留時間為證，經FPU填料後沿出水管502排出，即為本裝置的總出水。由鼓風機9為曝氣生物濾池5充氧，曝氣量由氣體流量計10控制，氣水比為4 1。鼓風機9的電能(直流負載)由太陽能電池板6、充放電控制器7和蓄電池8組成太陽能發電系統提供。太陽能電池板6經陽光照射後，將光能轉換成電能；充放電控制器7 把太陽能電池板6產生的電儲存於蓄電池8中；用電時充放電控制器7將蓄電池8中的電能合理的分配給鼓風機9。對系統的進出水SS、CODcr和氨氮指標進行系統監測，監測期共為19天，監測頻率為1天1次。監測結果表明進水SSXODcr和氨氮分別在160 315mg/L,295 415mg/L、
25.6 38. 2mg/L 時，出水 SS、C0D& 和氨氮維持在 20 40mg/L、39 59mg/L、l. 7 5. 5mg/ L之間，平均去除率分別達到91 %、86%和89.3%，滿足《北京市地方標準-水汙染物排放標準》(DBl 1/307-2005)的二級限值要求。實施例3應用實施例1中所述裝置對永豐汙水處理廠來水(生活汙水)進行淨化，如圖2 所示，具體工藝如下厭氧生物濾池4中的填料12和曝氣生物濾池5中的填料13在系統投入運行前採用汙泥接種的方式進行生物馴化與培養，培養方法採用自然掛膜，按設計進水負荷7. 33L/h進水連續培養的方法掛膜，培養20天。待處理汙水在蓄水池1內進行收集調蓄，之後由進水泵2提升送入厭氧生物濾池4，進水量由流量計3進行計量控制。厭氧生物濾池4為上流式反應器，汙水由濾池底部進水，經懸浮型高分子填料12後由出水口 402沿管道自流進入曝氣生物濾池5，汙水在厭氧生物濾池的停留時間為9h，產生的廢氣由排氣口 111排出。經過厭氧生物反應後的汙水入上流式曝氣生物濾池5，汙水在曝氣生物濾池的停留時間為3h，經懸浮型FPU填料後沿出水管502排出，即為本裝置的總出水。由鼓風機9為曝氣生物濾池5充氧，曝氣量由氣體流量計10控制，氣水比為4 1。 鼓風機9的電能(直流負載)由太陽能電池板6、充放電控制器7和蓄電池8組成太陽能發電系統提供。太陽能電池板6經陽光照射後，將光能轉換成電能；充放電控制器7把太陽能電池板6產生的電儲存於蓄電池8中；用電時充放電控制器7將蓄電池8中的電能合理的分配給鼓風機9。對系統的進出水SS、CODcr和氨氮指標進行系統監測，監測期共為21天，監測頻率為1天1次。監測結果表明進水SSXODcr和氨氮分別在110 250mg/L、158 256mg/L、
26.1 38. 4mg/L 時，出水 SS、C0D& 和氨氮維持在 15 36mg/L、41 66mg/L、3. 6 9. Omg/ L之間，平均去除率分別達到89%、72%和69. 2%。
權利要求1.一種厭氧生物濾池-太陽能曝氣生物濾池汙水處理裝置，其特徵在於，其包括進水泵⑵、厭氧生物濾池⑷、曝氣生物濾池(5)、太陽能電池板(6)、充放電控制器(7)、蓄電池 ⑶和鼓風機(9)；其中該進水泵O)的入水口(201)連接待處理汙水水源，其出水口(20 連接位於厭氧生物濾池(4)底部的入水口 001)；厭氧生物濾池(4)中裝填懸浮型高分子樹脂填料(1 ；位於厭氧生物濾池(4)上部的出水口(40 與位於曝氣生物濾池( 底部的入水口(501)連接；曝氣生物濾池(5)中裝填填料(1 ；曝氣生物濾池( 底部具有曝氣頭(14)，曝氣頭 (14)與鼓風機(9)連接；厭氧生物濾池(4)上部具有排氣口(111)；曝氣生物濾池( 上部具有清水出水口；太陽能電池板(6)通過電路連接充放電控制器(7)，充放電控制器(7)通過電路連接蓄電池(8)，蓄電池(8)通過電路連接鼓風機(9)。
2.如權利要求1所述的汙水處理裝置，其特徵在於，所述厭氧生物濾池(4)中的高分子填料(12)具有蜂窩狀結構。
3.如權利要求2所述的汙水處理裝置，其特徵在於，所述厭氧生物濾池的內徑為 200 500mm，高度為0. 7 1. 0m，其中填料(12)的堆積厚度為0. 3 0. 5m。
4.如權利要求3所述的汙水處理裝置，其特徵在於，所述曝氣生物濾池(5)的內徑為 100 300mm，高度為0. 7 1. Om，其中填料(13)的堆積厚度為0. 5 0. 7m。
5.如權利要求1-4中任一項所述的汙水處理裝置，其特徵在於，所述裝置還包括氣體收集池(11)，該氣體收集池的入氣口(11 與厭氧生物濾池(4)上部的排氣口(111)連接。
專利摘要本實用新型是關於一種厭氧生物濾池-太陽能曝氣生物濾池汙水處理裝置，該裝置由蓄水池、進水泵、厭氧生物濾池、曝氣生物濾池、太陽能電池板、充放電控制器、蓄電池、鼓風機等組成，生活汙水經進水泵由蓄水池送入厭氧生物濾池，厭氧生物濾池出水自流進入曝氣生物濾池，鼓風機由太陽能發電系統(太陽能電池板、充放電控制器和蓄電池)驅動後，曝氣供氧，在曝氣生物濾池內完成好氧生物反應。
文檔編號H02N6/00GK202072581SQ201120030318
公開日2011年12月14日 申請日期2011年1月28日 優先權日2011年1月28日
發明者何剛, 孟慶義, 廖日紅, 李其軍, 王培京, 邱彥昭, 顧永鋼 申請人:北京市水利科學研究所