一種高效村鎮汙水處理回用裝置的製作方法

2023-04-29 21:10:41 1

本實用新型屬於汙水處理領域，具體涉及一種高效村鎮汙水處理回用裝置。

背景技術：

目前，我國水環境和生態環境汙染問題日益突出，絕大部分農村等地的生活汙水基本未處理就直接排放，且大多數直接排入自然水體，對周邊水體和土壤造成嚴重汙染。然而，我國農村生活汙水具有分布分散、地形複雜、管網覆蓋不完善，水量不穩定等特點，不適合採用大型集中式汙水處理廠進行處理。而現有一體化汙水處理回用裝置及其工藝普遍存在出水水質不達標、佔地面積大、能耗高等問題，其對氮、磷等營養物去除率較低。因此，具有靈活、簡便和高效的一體化汙水處理新技術和設備具有現實的意義。

汙水一體化裝置主要包括活性汙泥法、生物膜法和膜生物法裝置。首先，現有活性汙泥池由於處理效率較低導致了該裝置的尺寸大且造價高等特點；其次，現有的生物膜法(生物接觸氧化池和曝氣生物濾池等)則存在普遍存在定期反衝洗、生物膜更新困難、老化生物膜難以脫落及管理困難等問題；再次，現有膜生物法反應器(MBR反應器等)普遍存在產生濃縮液、能耗高和運行管理困難(管理要求高不適宜農村推廣)等問題；最後，現有的一體化裝置除磷工藝大都採用化學除磷工藝，不僅會佔有池內有效容積，而且會增加設備造價成本和管理難題。泥膜生物法作為一種新型的汙水處理工藝，具有結 構緊湊且硝化、除碳、脫氮效果好，泥膜生物反應器兼顧生物膜法和活性汙泥法的雙重優點，泥膜生物反應器內的有效微生物濃度包括懸浮性汙泥和生物膜兩部分，具有有效生物量高，其生物量不僅是活性汙泥工藝和生物膜工藝的數倍，而且能有效克服傳統膜生物反應器的缺點，具有容積負荷高、耐衝擊性強等特點。

目前一體化裝置還存在以下問題：一、由於設備空間小等原因，合理布設各反應池體、進水方式和布水方式非常關鍵：①一體化裝置空間較小，現有的設備普遍存在進水方式和布水方式的不合理問題，進而導致了進水方向的短流，對於一體化有效的池容的設備，短流現象的存在嚴重減小了設備的有效反應容積，進而嚴重限制了系統的處理能力；②一體化合理的布局可以池體佔地面積，有效減少造價成本等；二、選擇低耗的用電設備非常關鍵：傳統一體化汙水處理用電設備多，存在能耗較高等問題；三、如何提高沉澱池出水澄清度和降低沉澱池出水懸浮物非常關鍵：現有的一體化汙水處理設備沉澱池處理效果差且無控制上浮浮泥和出水懸浮物超標的技術措施；四、降低村鎮汙水處理裝置管理運行難度及成本非常關鍵：現有村鎮汙水量少，汙水處理設備需要專人值守維修，維護費用高；五、現有技術中的上述汙水處理設備設置分散，各個設備獨立，導致汙水處理系統佔地面積大。為了防止水體富營養化的加劇，出水總氮和總磷濃度等汙染物需維持在較低的範圍內，實現村鎮汙水處理裝置的一體化高效管理，因而迫切需要一種易操作、效果好、低成本的處理技術和設備。

技術實現要素：

針對上述問題，本實用新型的目的之一在於提供一種能夠有效提高汙水生化反應效率和沉澱出水的效果，出水水質好的一種高效、智能、低耗的村鎮汙水處理回用裝置。

為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是：一種高效村鎮汙水處理回用裝置包括裝置主體和遠程環境醫藥專家診斷控制系統；遠程環境醫藥專家診斷控制系統實現裝置的無人化、智能化運行管理。裝置主體具有內腔，所述內腔包括設備集成間模塊、生化反應模塊、泥水分離模塊的三大模塊，所述的三大模塊為一體式或分體組合的一體式；所述生化反應模塊由隔板分隔並設有依次相連的預脫氧泥膜池、釋磷泥膜池、反硝化聚磷泥膜池、好氧泥膜池，所述的泥水分離模塊分為預沉澱區、精沉澱區，相鄰池體間採用斜對角線進出水方式，斜對角線進出水可以增加延程距離反應時間、優化水流流態進而提高處理效果，相鄰池體間採用隔牆過水孔或溢流堰過水，過水孔及過水堰在填裝有懸浮填料時設有隔離網，沉澱池出水管道與設備集成間模塊內的紫外消毒器相連；所述預沉澱區、精沉澱區內汙泥濃縮底部與首級預脫氧泥膜池頂部間設有氣提式汙泥回流系統；所述的精沉澱區的表面澄清區與首級反硝化聚磷泥膜池間設有包括離心泵和管道的硝化液回流系統，所述反硝化聚磷泥膜區底部設有間歇氣擾動設備，可減少汙泥沉積，也可增加汙泥懸浮流化效果、防止生物膜板結，進而影響過水能力和處理效果。

所述裝置主體是鋼材料結構、工程塑料結構以及鋼筋混凝土材料結構的一種或三者的組合。

所述的氣提式汙泥回流系統包括將預沉澱池及精沉澱池內沉降的懸浮狀汙泥和生物膜載體上脫落的生物膜依次回流至預脫氧泥膜區的泥水流量穩定箱、分氣包氣提管、氣提泥回流管道，泥水流量穩定箱起到控制穩定出水流量且降低出水溶解氧效果，裝置還包括風機總氣管的一外接分氣包，所述分氣包分別與汙泥回流的氣提管、好氧區的曝氣管、反硝化聚磷泥膜區底部的間歇氣擾動管分別相連通。

所述的硝化液回流系統包括將精沉澱池表面沉澱汙水回流至反硝化聚磷泥膜池的汙水回流離心泵和硝化液回流管道。

所述的新型泥膜池為填充有可附著生長生物膜的生物載體和懸浮狀活性汙泥於一體的耦合生化床，所述的生物載體為由懸浮性載體、固定性載體中的一種或兩者的組合，所述的生物載體填充率範圍為20％～80％，所述的懸浮狀汙泥濃度(包括顆粒汙泥和絮狀汙泥)範圍為1000mg/L～5000mg/L。

所述的釋磷泥膜池包括至少一級的釋磷泥膜池，釋磷泥膜池包括上向流釋磷泥膜反應池和下向流釋磷泥膜反應池兩種形式，上向流釋磷泥膜池內水流向上流速不低於1.0m/h，上流速度控制可提高泥、膜與汙水中有機物的傳質效率，提高處理效果。

所述的反硝化聚磷泥膜池底部設有間歇氣擾動設備，氣擾管為豐字形穿孔布氣管，所述的反硝化聚磷泥膜池至少為一級，反硝化聚磷泥膜池包括上向流和下向流兩種形式的反硝化聚磷泥膜池，氣擾動管為豐字狀穿孔管，間歇氣擾動周期為1h～8h，擾動時間為10s～180s。

所述的好氧泥膜池包括兩級的好氧除碳泥膜池、好氧硝化泥膜池 或三級的好氧除碳泥膜池、好氧硝化泥膜池、好氧同步硝化反硝化泥膜池，所述的好氧除碳泥膜池與好氧硝化泥膜池的池容大小比例為0.5：1～2：1範圍或0.5：1：1～2：1：1範圍。

多級泥膜池具有可優化各池優勢菌群、克服水流短流、提高上升流速等優點。

所述的泥水分離模塊包括配水渠、預沉沉澱池、配水渠、精沉澱池區、出水渠；預沉區內設有斜板或斜管沉降器，預沉區底部設有汙泥濃縮鬥、氣提吸泥管和排泥口；精沉區內設有斜管沉降器，精沉區底部設有汙泥濃縮鬥、氣提吸泥管和排泥口，沉澱池的澄清區上部距水面下部50mm～400mm的排浮泥漏鬥，溢流渠設置一與水平呈45°～80°的擋浮泥板。將沉澱池分為預沉區+精沉區，兩相結合克服傳統單一斜板或斜管沉澱池存在的不足(如脈動、渦旋等影響)；精沉區上部設置擋浮泥板和排泥漏鬥，解決一體化設備的沉澱池汙泥上浮問題，提高出水效果。

所述的集成設備間模塊內包括懸掛設置的風機、懸掛設置的紫外消毒設備、立式的中央控制器、懸掛設置的離心泵及懸掛設置的其它輔助設備。

所述的遠程環境醫藥專家診斷控制系統根據中央控制器反饋監測的進水溫度、流量、進水濃度、出水效果等數據進行環境醫藥專家自動診斷判別運行工況，中央控制器通過接收的遠程環境醫藥專家診斷控制系統發送的診斷信號進而自動控制閥門的開啟度和變頻風機的頻率，進而自動遠程調控進水流量、氣提汙泥量、硝化液回流量及 好氧池溶解氧等運行參數。

所述的預脫氧泥膜池、釋磷泥膜池、反硝化聚磷泥膜池、好氧泥膜池水力停留時間分別為0.2h～1.0h、0.5h～2.0h、0.5h～4.0h、3.0h～10.0h，所述的池容尺寸根據水力停留時間進行設計，所述的泥水分離模塊水力停留時間為0.5h～4.0h，所述的預沉澱池與精沉澱池有效容積比例為1：5～1：1。

本實用新型克服了池內短流現象，優化了各池菌群結構分布，強化了沉澱池的作用，總氮及總磷處理效率更高，氣提耗能更低，結構緊湊，且佔地面積小，可顯著減少汙泥上浮現象和出水懸浮物的含量，實現了遠程自控及無人值守的汙水智能處理。汙水經本實用新型裝置處理後，出水可達《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，具有極大的推廣應用價值。

附圖說明

圖1是一種高效村鎮汙水處理回用裝置結構示意圖。

圖2是豐字形穿孔布氣管示意圖。

圖3是氣提管示意圖。

圖4是沉澱池結構示意圖。

1、設備集成間模塊，2、生化反應模塊3、泥水分離模塊，4、預脫氧泥膜池，5、一級釋磷泥膜池，6、二級釋磷泥膜池，7、三級釋磷泥膜池，8、一級反硝化聚磷泥膜池，9、二級反硝化聚磷泥膜池，10、一級好氧除碳泥膜池，11、二級好氧硝化泥膜池，12、預沉區，13、精沉區，14、進水管，15、硝化液回流管道，16、分氣包氣提管， 17、氣提泥回流管道，18、氣提泥回流總管道，19、出水管，20、曝氣分配管，21、間歇氣擾動分配管，22、泥水流量穩定箱，23、硝化液回流離心泵，24、曝氣風機，25、分氣包，26、排浮泥漏鬥，27、擋浮泥板，28、配水渠，29、出水渠，30、懸浮性填料，31、固定性填料，32、懸浮狀活性汙泥，33、出水管，34、紫外消毒設備，35、排放管，36、中央控制器，37、裝置主體，38、遠程環境醫藥專家診斷控制系統，39、豐字形穿孔布氣管，40、精沉澱區的表面澄清區，41、汙泥濃縮區，42、斜板沉降器，43、斜管沉降器，44、排泥口，45、穿孔吸泥管。

具體實施方式

本實用新型具體實施方式結合實施例一附圖1，進行詳細的描述。

一種高效村鎮汙水處理回用裝置，包括裝置主體37和遠程環境醫藥專家診斷控制系統38；裝置主體37具有內腔0，所述內腔0包括設備集成間模塊1、生化反應模塊2、泥水分離模塊3的三大模塊，所述的三大模塊為一體化裝置；所述生化反應模塊2由隔板分隔並設有依次相連的預脫氧泥膜池4、釋磷泥膜池、反硝化聚磷泥膜池、好氧泥膜池，釋磷泥膜池包括一級釋磷泥膜池5、二級釋磷泥膜池6、三級釋磷泥膜池7，反硝化聚磷泥膜池包括一級反硝化聚磷泥膜池8、二級反硝化聚磷泥膜池9，好氧泥膜池包括一級好氧除碳泥膜池10、二級好氧硝化泥膜池11。所述的泥水分離模塊2分為預沉澱區12、精沉澱區13，所述預脫氧泥膜池4、釋磷泥膜、好氧泥膜池投加填充比為50％的懸浮填料，反硝化聚磷泥膜池設置填充比為60％的固定填 料，汙泥濃度為2500mg/L，氣提汙泥回流總管18與進水管14的出口接於預脫氧泥膜池4的上部，兩者混合後均布，進水中的有機物濃度較高，氣提回流的汙泥中溶解氧在預脫氧泥膜池4生物膜和懸浮汙泥(好氧、兼氧微生物)的雙重作用下，將泥水混合中的溶解氧降低至缺氧、厭氧狀況，生物膜和懸浮汙泥(好氧、兼氧微生物)利用原水中的有機物作為碳源並通過將硝酸鹽去除，進而減輕溶解氧和硝酸鹽對於釋磷菌的釋放磷過程中的抑制作用，提高了釋磷泥膜池的釋磷效率；此外多級的釋磷泥膜池的高流速保證了泥水(汙泥與汙水)的充分混合，減少了短流死水區，提高釋磷泥膜池的處理效率，為反硝化聚磷泥膜池的反硝化除磷過程和好氧泥膜區池好氧充分吸磷過程都提前做好準備。預脫氧泥膜池4的斜對角線底部設置過水孔作為釋磷泥膜池7的進水口，釋磷泥膜池7池的上部設置溢流堰過水，後續生化反應模塊池體皆採用此種進出水方式，以增加水力停留時間，減少短流容積，裝填有懸浮填料的池體過水孔及過水堰皆設有隔離網，沉澱池出水管道33與設備集成間模塊1內的紫外消毒器34相連；所述預沉澱區12、精沉澱區13內汙泥濃縮底部與首級預脫氧泥膜池4頂部間設有氣提式汙泥回流總管18及泥水流量穩定箱22的氣提式汙泥回流系統，利於餘氣作為氣提回流汙泥替代傳統的泵回流提，可明顯降低噸水耗能，同時泥水流量穩定箱可降低氣提汙泥中的溶解氧和穩定泥回流流量(氣提泥水一般為脈衝的形式)；所述的精沉澱區13的表面澄清區40與首級反硝化聚磷泥膜池8間設有包括離心泵23和管道15的硝化液回流系統，所述反硝化聚磷泥膜池(8、9)底部設 有間歇氣擾動設備39。

所述裝置主體37是鋼材料結構、工程塑料結構以兩者的組合。

所述的氣提式汙泥回流系統包括將預沉澱區12及精沉澱區13內沉降的懸浮狀汙泥32和生物膜載體(30、31)上脫落的生物膜依次回流至泥水流量穩定箱22、分氣包氣提管16、氣泥回流管道17。還包括風機24總氣管的一外接分氣包25，所述分氣包25分別與汙泥回流的氣提管16、好氧區的曝氣管20、反硝化聚磷泥膜池底部的間歇氣擾動管21分別相連通。

所述的硝化液回流系統包括將精沉澱池表面沉澱汙水回流至反硝化聚磷泥膜池的汙水回流離心泵23和硝化液回流管道15。

所述的釋磷泥膜池包括一級釋磷泥膜池5、二級釋磷泥膜池6、三級釋磷泥膜池7，一級釋磷泥膜池5、三級釋磷泥膜池7為上向流釋磷泥膜反應池，二級釋磷泥膜池6為下向流釋磷泥膜反應池，上向流釋磷泥膜池6內水流向上流速為5.0m/h，充分實現微生物與汙水的接觸混合，增加釋磷泥膜池的釋磷效率。

反硝化聚磷泥膜池包括一級反硝化聚磷泥膜池8、二級反硝化聚磷泥膜池9，底部設有間歇氣擾動設備，氣擾管為豐字形穿孔布氣管33；一級反硝化聚磷泥膜池8為下向流泥膜池，二級反硝化聚磷泥膜池9為上向流反硝化聚磷泥膜池，氣擾動管為豐字狀穿孔管39，間歇氣擾動周期為5h，擾動時間為10s，通過氣擾措施使得汙泥一直處理懸浮狀態，防止汙泥自然沉降，可明顯增加系統的反硝化脫氮和除磷的效果。

所述的好氧泥膜池包括一級好氧除碳泥膜池10、二級好氧硝化泥膜池11。所述的好氧除碳泥膜池與好氧硝化泥膜池的池容大小比例為0.5：1範圍，將優勢好氧除碳菌和優勢好氧硝化菌分隔在兩個好氧池內，形成高、低負荷兩段，提高系統的處理效率和抗負荷衝擊能力。

所述的泥水分離模塊包括配水渠28、預沉沉澱池12、配水區28、精沉澱池區13、出水渠29；預沉區內設有斜板42或斜管沉降器43，預沉區底部設有汙泥濃縮鬥41、氣提吸泥管17和排泥口44，定期對外排放含磷汙泥，實現除磷過程，通過反硝化除磷和好氧吸磷兩個過程除磷以替代傳統的化學除磷過程，除磷效果更高，大大降低噸水處理成本和投資；精沉區內設有斜管沉降器43，精沉區底部設有汙泥濃縮鬥、氣提吸泥管和排泥口，沉澱池的澄清區上部距水面下部50mm的排浮泥漏鬥26，溢流渠設置一與水平呈80°的擋浮泥板27，利用斜板沉降器將汙水內的大絮狀顆粒物質進行預沉澱，同時解決斜板的堵塞或塌陷問題，再利用精沉區內的斜管沉降器對小絮狀顆粒物質進行精沉澱，充分利用斜板沉降器和斜管沉降器的雙重優點，大大提高沉澱池的沉澱效率和出水水質，利用擋浮泥板將上浮汙泥阻擋在擋浮泥板內側，減少隨出水水流流出沉澱池的懸浮汙泥量，再利用排浮泥漏鬥定期排放表面浮泥，增加沉澱池的出水效果。

所述的集成設備間模塊1內包括懸掛設置的風機24、懸掛設置的紫外消毒設備34、立式的中央控制器36、懸掛設置的離心泵23及懸掛設置的其它輔助設備，相對於傳統的平面布置形式，單獨集成設 備間(懸掛擺放)的空間利用率更高。

所述的遠程環境醫藥專家診斷控制系統38根據中央控制器36反饋監測的進水溫度、流量、進水濃度、出水效果等數據進行環境醫藥專家自動診斷判別運行工況，中央控制器36通過接收的遠程環境醫藥專家診斷控制系統發送的診斷信號進而自動控制閥門的開啟度和變頻風機24的頻率，進而自動遠程調控進水流量、氣提汙泥量、硝化液回流量及好氧池溶解氧等運行參數，裝置實現了無人值守的智能化運行。

所述的預脫氧泥膜池4、釋磷泥膜池、反硝化聚磷泥膜區池、好氧泥膜池水力停留時間分別為1.0h、0.5h、0.5h、10.0h，所述的池容尺寸根據水力停留時間進行設計，所述的泥水分離模塊2水力停留時間為0.5h，所述的預沉澱池12與精沉澱池13有效容積比例為1：1。