庭院生活汙水處理與回用系統及處理汙水的方法
2023-05-19 15:48:01 2
專利名稱：庭院生活汙水處理與回用系統及處理汙水的方法
技術領域：
本發明屬於利用環境工程方法中物化與生物技術處理庭院生活汙水的集成技術，
特別涉及一種庭院生活汙水處理與回用系統及處理汙水的方法。
背景技術：
傳統汙水處理往往採用集中式處理方式，即將住戶、商店和工廠等不同來源的汙 水混合在一起，通過排水管網集中輸送到某個較大規模的汙水處理廠進行統一處理。對於 距市政排水管網較遠的庭院汙水，修建排水收集管網的費用較高。另一方面，我國屬水資源 缺乏地區，汙水回用是緩解水資源不足矛盾的經濟有效途徑之一。將庭院生活汙水就地處 理、就近回用，既可使汙水得到綜合利用，也使處理汙水的成本降到最低。
汙水分散型處理模式以其布局靈活、施工簡單和管理方便等特點，已經在世界各 地廣泛推廣應用。目前，國內外汙水分散處理技術在原理上可歸為三類第一類是利用土壤 的過濾、植物吸收和微生物分解的原理，習慣叫生態處理系統。常用的有地下土壤滲濾淨 化系統、溼地處理系統(人工和自然)等，由於佔地面積較大，一般適用於小城鎮以及農村 地區，如文獻《不同深度人工複合生態床處理農村生活汙水的比較[J]》；環境科學.2003， 24(5)。第二類是以三格式化糞池、沼氣池和升流式厭氧汙泥床為代表的厭氧處理系統，主 要用於處理高濃度有機汙水。升流式厭氧汙泥床的缺點是汙泥量大，使汙泥處於流化狀態 需較大水流流速，維護管理要求較高，如文獻《UASB處理豬糞廢水啟動試驗研究[J]》;氣象 與環境學報.2007,23(2) :34-37。第三類是通過動力給汙水充氧的好氧生物處理系統，這 類處理系統設備緊湊、汙染物去除效果好、適用範圍廣，可用於各種不同類型汙水的處理。 並可根據對出水的不同要求，與物化方法組合，使出水達到回用標準，對水資源缺乏地區具 有很好的節水功效。常用的有普通活性汙泥法、AO法、生物轉盤和氧化溝法。
SBR法是典型好氧生物工藝，目前應用廣泛。其特點是運行穩定、出水水質好、對有 機物、氮、磷有較高的去除率，而且反應器結構緊湊、流程簡單、自動化程度高、佔地少。在賓 館飯店以及一些小型居民區的生活汙水處理與回用系統中被廣泛應用。但是其本質上屬於 活性汙泥法，運行不當時易發生汙泥膨脹，對操作人員有較高的專業要求。
發明內容
本發明的目的之一是研發一種抗衝擊負荷能力強、佔地面積小、操作維護簡單的
庭院生活汙水處理與回用系統，為汙水分散處理和回用提供一條經濟簡便的途徑。 本發明的另一目的在於提供一種應用庭院生活汙水處理與回用系統處理汙水的方法。 本發明將隔油式調節池、序批式生物膜反應器、過濾和紫外消毒結合集成為環境 友好型庭院生活汙水處理與回用技術。本發明系統中序批式生物膜反應器屬於生物膜法， 但對填料設置、排水設備和運行方式進行改進，使之產生良好的掛膜效果，同時浮球式潷水 器保證出水水流平穩，上清液得以排出序批式生物膜反應器，間歇式運行方式降低了能耗，
4節省運行費用。 本發明系統中的隔油式調節池去除大部分固體懸浮物，同時將油脂類汙染物與汙 水分離開，並調節水質；利用序批式生物膜反應器內填料上形成的生物膜處理汙水中的有 機汙染物，同時去除氨氮和總懸浮固體；利用過濾罐內濾料的過濾作用，進一步去除汙水中 的固體顆粒，澄清水質；利用紫外消毒器殺滅水中的病源微生物及細菌，深度淨化水質，使 出水滿足不同類型的回用要求。這不僅防止汙水造成環境汙染，而且實現汙水回用，節省了 水資源。 本發明的庭院生活汙水處理與回用系統包括格網、池體類似於儲水池的隔油式調
節池、主體為一容器的序批式生物膜反應器、過濾罐和紫外消毒器等；可參見圖1。 所述的隔油式調節池中有三角溢流堰、隔板；一可拆卸的隔板將隔油式調節池分
成兩個獨立的前沉澱室和後汙水室，在位於沉澱室一側的隔板上方設有三角溢流堰，在三
角溢流堰處有排油口 ；前沉澱室與後汙水室通過隔板上的開口相通，汙水通過該開口由前
沉澱室進入後汙水室；在沉澱室的壁上開有進水口 ，在汙水室的壁上開有出水口 。 所述的序批式生物膜反應器中有滑道、上填料架、下填料架、浮球式潷水器、穿孔
曝氣管，結構可參見圖2 4。 在序批式生物膜反應器的壁的上部安裝有上填料架，下部安裝有下填料架，上填 料架與下填料架之間的區域為填料區；在填料區的序批式生物膜反應器的壁上開有出水口 (該出水口可根據出水量設置多個)；在上填料架上方的序批式生物膜反應器的壁上開有 溢流口 ；在序批式生物膜反應器的底部與下填料架之間的汙泥區安裝有與序批式生物膜反 應器外部曝氣設備相連的穿孔曝氣管；在穿孔曝氣管與下填料架之間的序批式生物膜反應 器的壁上開有進水口 ，在序批式生物膜反應器的底部設有排泥口 ；所述的滑道固結於上填 料架與下填料架之間的序批式生物膜反應器兩側壁上。 所述的填料區中間有能使浮球式潷水器正常在填料區中移動的空間。 所述的浮球式潷水器的結構可參見圖5、圖6，其構成為在一凹形溢流槽的上方設
有兩個浮球(如塑料浮球)，兩個浮球分別通過連接物(如鐵絲等)與下方的凹形溢流槽連
接，凹形溢流槽下方兩側的支撐柱與凹形溢流槽固定連接，兩側支撐柱的另一端分別嵌入
序批式生物膜反應器兩側壁上的滑道內；凹形溢流槽通過軟管與序批式生物膜反應器壁上
的出水口相連通。 所述的過濾罐中有濾料、穿孔板(帶有小孔)、反衝洗管等；所述的穿孔板將過濾 罐分成上過濾區，下集水區兩個部分，在過濾區中裝有濾料，在過濾區上方的過濾罐壁上設 有進水口和溢流口 ，在下集水區的過濾罐壁上設有出水口 ；與過濾罐外部的反衝洗泵相連 通的反衝洗管位於集水區下方； 格網置於隔油式調節池的沉澱室進水口處；隔油式調節池的汙水室的出水口通過
管路與序批式生物膜反應器的進水口相連通；序批式生物膜反應器的出水口管路與過濾罐
的進水口相連通；過濾罐的出水口通過管路與安裝有紫外消毒器的儲水池相連通。
所述的隔板上的開口位於隔板下方靠近隔油式調節池底部處，開口為一個以上；
在隔板上的開口處可進一步安裝有連通管。 所述的汙水室的壁上開有的出水口位於汙水室的上方。
所述的汙泥區為倒立梯形狀。
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所述的填料區中裝填有辮簾式纖維填料，其上、下邊可分別用鐵棍串聯，並分別固 定於上填料架和下填料架上。 所述的滑道為長條形凹槽，保證浮球式潷水器兩側支撐柱可嵌入凹槽內並滑動順暢， 在浮力的作用下浮球式潷水器沿滑道上下滑動，實現自動排水，並保證排出儘可能少的汙泥。
所述的濾料為石英砂濾料，汙水通過進水口 ，採用跌水方式進入過濾罐。
所述的序批式生物膜反應器頂部設有蓋子，可以滑動並打開，便於檢修。
本發明應用庭院生活汙水處理與回用系統處理汙水的方法 汙水首先經過格網，固體廢棄物被攔截，收集在格網內(定期對格網進行清理)；
汙水然後進入隔油式調節池，經過在隔油式調節池的沉澱室靜置沉澱後，粒徑較大的固體
顆粒得到去除，同時油脂類物質與汙水分離開，油脂類物質經三角溢流堰處的排油口排出，
汙水經過隔板下方的開口進入汙水室；開啟水泵，將汙水室的汙水送入序批式生物膜反應
器中，關閉水泵，開動曝氣設備，通過穿孔曝氣管提供氧氣，利用填料上形成的生物膜(在
有汙水及氧的情況下自己產生)降解汙水中的有機汙染物，同時去除氨氮和總懸浮固體，
停止曝氣，汙水在序批式生物膜反應器內靜置沉澱；開啟電動閥，汙水上清液通過浮球式潷
水器排出序批式生物膜反應器，直至液位到達出水口處，關閉電動閥，排水停止；排出的汙
水在重力作用下跌水進入過濾罐，利用濾料繼續過濾總懸浮固體，汙水得到進一步淨化，開
啟潛水泵，將過濾後的汙水輸送至安裝有紫外消毒器的儲水池，汙水中的病源微生物和細
菌經過紫外消毒後被殺滅，處理後的水可回用。如經過紫外消毒處理後的水可以用來衝廁
和綠化用水。按上面汙水處理方法進行周期性重複操作，對全部汙水進行處理。 過濾罐在用一定時間後，要定期對過濾罐進行反衝洗。反衝洗時關閉進水電動閥
和出水潛水泵，開啟反衝洗泵，將清水沿反衝洗管從穿孔板下方送入過濾區，衝洗濾料，關
閉反衝洗泵，反衝洗過程結束。 本發明的庭院生活汙水處理與回用系統具有以下優點 1、將生物處理技術與物化處理技術組合集成，實現汙水處理與回用相結合；利用
序批式生物膜反應器作為分散型汙水處理的主體，輔以石英砂為濾料的過濾罐，利用紫外
消毒單元進一步處理過濾罐出水，處理後的水可回用於衝廁和綠化用水，節約了水資源。 2、浮球式潷水器利用水的浮力作為動力實現汙水上清液的排放，不僅節省了電
耗，實現排水自動化，而且，保證排出的水是上清液，防止出水將汙泥帶走。 3、採用序批式生物膜法作為生物處理的核心工藝，相對傳統SBR法(活性汙泥
法)，減少了排泥操作，避免了汙泥膨脹現象的發生，使運行操作與維護變得方便、簡單。 4、本發明中的序批式生物膜反應器，採用間歇曝氣的運行方式，出水口位置可以
調節；不僅節約了能耗，降低了運行維護成本低，而且可以與不同處理規模相匹配。 5、本發明的庭院生活汙水處理與回用系統，出水水質好，操作可實現自動化控制，
特別適用於庭院生活汙水的處理與回用，適宜在水資源缺乏地區推廣使用，應用前景廣闊。 下面結合附圖及實施例對本發明的庭院生活汙水處理與回用系統及汙水處理方
法作進一步的說明。
圖1.本發明的庭院生活汙水處理與回用系統示意圖。
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圖2.本發明的庭院生活汙水處理與回用系統中序批式生物膜反應器縱剖面示意 圖。 圖3.本發明的庭院生活汙水處理與回用系統中序批式生物膜反應器側剖面示意 圖。 圖4.本發明的庭院生活汙水處理與回用系統中序批式生物膜反應器平面示意
圖5.本發明的庭院生活汙水處理與回用系統中浮球式潷水器縱剖面示意圖。 圖6.本發明的庭院生活汙水處理與回用系統中浮球式潷水器側剖面示意圖。 附圖標記
II.隔油式調節池 III.序批式生物膜反應器 V.紫外消毒器
5.穿孔曝氣管 8.下填料架 11.蓋子 14.支撐柱
I.格網 IV.過濾罐 1.進水口 6.滑道 9.排泥管 12.排泥口 15.溢流槽
2、3、4.出水口 7.上填料架 10.溢流口 13.塑料浮球
具體實施例方式
請參見圖l.庭院生活汙水處理與回用系統包括格網I，池體類似於儲水池的隔油
式調節池n，主體為一長方體空箱、底部呈倒立梯形狀的序批式生物膜反應器ni，過濾罐
IV和安裝有紫外消毒器V的儲水池。 —可拆卸的隔板將隔油式調節池分成兩個獨立的前沉澱室和後汙水室，在位於沉 澱室一側的隔板上方設有三角溢流堰，在三角溢流堰處有排油口 ，排油口通過管路可與市 政排水管網相連通；在隔板下方靠近隔油式調節池底部處開有將前沉澱室與後汙水室相通 的開口 ，汙水通過該開口由前沉澱室進入後汙水室；在沉澱室的壁上開有進水口 ，在汙水室 上方的壁上開有出水口。 請參見圖2 4。在頂部設有蓋子11的序批式生物膜反應器的壁的上部安裝有 上填料架7，下部安裝有下填料架8，上填料架與下填料架之間的區域為填料區，在填料區 中裝填有辮簾式纖維填料，其上、下邊可分別用鐵棍串聯，並分別固定於上填料架和下填料 架上，在填料區的序批式生物膜反應器的壁上開有3個出水口 2、3和4 ;在上填料架上方的 序批式生物膜反應器的壁上開有溢流口 10 ;在序批式生物膜反應器的底部與下填料架之 間的倒立梯形狀汙泥區安裝有與序批式生物膜反應器外部曝氣設備相連的兩根穿孔曝氣 管5，每根管各有兩排朝向斜下方的小孔，與水平面成45。角。在穿孔曝氣管與下填料架之 間的序批式生物膜反應器的壁上開有進水口 l，在序批式生物膜反應器的底部設有排泥口 12，並在該排泥口處安裝有排泥管9，該排泥口可通過排泥管9與市政排水管網相連；所述 的滑道6為長條形凹槽，該長條形凹槽滑道固結於上填料架與下填料架之間的序批式生物 膜反應器兩側壁上。 所述的填料區中間有能使浮球式潷水器正常在填料區中移動的空間。 請參見圖5、圖6。所述的浮球式潷水器的構成為在一凹形溢流槽15的上方設有
7兩個塑料浮球13，兩個塑料浮球分別通過鐵絲與下方的凹形溢流槽連接，凹形溢流槽下方 兩側的支撐柱14與凹形溢流槽固定連接，兩側支撐柱的另一端分別嵌入序批式生物膜反 應器兩側壁上的滑道內，保證浮球式潷水器兩側支撐柱可嵌入凹槽內並滑動順暢；凹形溢 流槽通過軟管與序批式生物膜反應器壁上的3個出水口的任意一個相連通(根據要求的出 水量決定連接哪一個出水口)。 所述的過濾罐中帶有小孔的穿孔板將過濾罐分成上過濾區，下集水區兩個部分， 在過濾區中裝有石英砂濾料，在過濾區上方的過濾罐壁上設有進水口和溢流口 ，溢流口通 過管路可與市政排水管網相連，在下集水區的過濾罐壁上設有出水口 ；與過濾罐外部的反 衝洗泵相連通的反衝洗管位於集水區下方。 格網I置於隔油式調節池的沉澱室進水口處；隔油式調節池的汙水室的出水口通 過管路與序批式生物膜反應器的進水口相連通；序批式生物膜反應器的出水口管路與過濾 罐的進水口相連通；過濾罐的出水口通過管路與安裝有紫外消毒器的儲水池相連通。
利用本發明的庭院生活汙水處理與回用系統對一單位的汙水進行處理與回用，出 水用於衝廁，設計流量為lmVd。 汙水主要是單位辦公人員雜用水和食堂汙水。水質性質如下SS :30 80mg/L， CODcr :50 100mg/L， NH4+_N :15 30mg/L。 汙水首先經過格網I，固體廢棄物被攔截，收集在格網內；汙水然後進入隔油式調 節池II，經過在隔油式調節池的沉澱室靜置沉澱後，粒徑較大的固體顆粒得到去除，同時 油脂類物質與汙水分離開，油脂類物質經三角溢流堰處的排油口排出，並通過排油管進入 市政排水管網，汙水經過隔板下方的開口進入汙水室；早上，開啟水泵，將汙水室的汙水送 入序批式生物膜反應器III中，關閉水泵，開動曝氣設備，通過穿孔曝氣管提供氧氣，利用 辮簾式塑料纖維填料上形成的生物膜降解汙水中的有機汙染物，同時去除氨氮和總懸浮固 體；白天採取間歇曝氣操作，節約電耗，晚上電價便宜，採用連續曝氣；停止曝氣，汙水在序 批式生物膜反應器內靜置沉澱；開啟電動閥，汙水上清液通過浮球式潷水器排出序批式生 物膜反應器，直至液位到達出水口處，關閉電動閥，排水停止；排出的汙水在重力作用下跌 水進入過濾罐IV，利用石英砂濾料繼續過濾總懸浮固體，汙水得到進一步淨化，開啟潛水 泵，將過濾後的汙水輸送至安裝有紫外消毒器V的儲水池，到達一定液位後關閉潛水泵，汙 水中的病源微生物和細菌經過紫外消毒後被殺滅，處理後的水可回用。 過濾罐IV在使用一定時間後，對過濾罐進行反衝洗。反衝洗時關閉進水電動閥和 出水潛水泵，開啟反衝洗泵，將清水沿反衝洗管從穿孔板下方送入過濾區，衝洗濾料，反衝 洗水通過溢流管排入市政排水管網，關閉反衝洗泵，反衝洗過程結束。 處理結果表明出水水質符合《城市汙水再生利用城市雜用水水質》GB/ T18920-2002中有關出水回用於衝廁的規定，處理效果顯著。
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權利要求
一種庭院生活汙水處理與回用系統，包括格網、隔油式調節池、序批式生物膜反應器、過濾罐和紫外消毒器；其特徵是所述的隔油式調節池中有三角溢流堰、隔板；一可拆卸的隔板將隔油式調節池分成兩個獨立的前沉澱室和後汙水室，在位於沉澱室一側的隔板上方設有三角溢流堰，在三角溢流堰處有排油口；前沉澱室與後汙水室通過隔板上的開口相通，在沉澱室的壁上開有進水口，在汙水室的壁上開有出水口；所述的序批式生物膜反應器中有滑道、上填料架、下填料架、浮球式潷水器、穿孔曝氣管；在序批式生物膜反應器的壁的上部安裝有上填料架，下部安裝有下填料架，上填料架與下填料架之間的區域為填料區；在填料區的序批式生物膜反應器的壁上開有出水口；在上填料架上方的序批式生物膜反應器的壁上開有溢流口；在序批式生物膜反應器的底部與下填料架之間的汙泥區安裝有與序批式生物膜反應器外部曝氣設備相連的穿孔曝氣管；在穿孔曝氣管與下填料架之間的序批式生物膜反應器的壁上開有進水口，在序批式生物膜反應器的底部設有排泥口；所述的滑道固結於上填料架與下填料架之間的序批式生物膜反應器兩側壁上；所述的填料區中間有能使浮球式潷水器正常在填料區中移動的空間；所述的浮球式潷水器的構成為在一凹形溢流槽的上方設有兩個浮球，兩個浮球分別通過連接物與下方的凹形溢流槽連接，凹形溢流槽下方兩側的支撐柱與凹形溢流槽固定連接，兩側支撐柱的另一端分別嵌入序批式生物膜反應器兩側壁上的滑道內；凹形溢流槽通過軟管與序批式生物膜反應器壁上的出水口相連通；所述的過濾罐中有濾料、穿孔板、反衝洗管；所述的穿孔板將過濾罐分成上過濾區，下集水區兩個部分，在過濾區中裝有濾料，在過濾區上方的過濾罐壁上設有進水口和溢流口，在下集水區的過濾罐壁上設有出水口；與過濾罐外部的反衝洗泵相連通的反衝洗管位於集水區下方；格網置於隔油式調節池的沉澱室進水口處；隔油式調節池的汙水室的出水口通過管路與序批式生物膜反應器的進水口相連通；序批式生物膜反應器的出水口管路與過濾罐的進水口相連通；過濾罐的出水口通過管路與安裝有紫外消毒器的儲水池相連通。
2. 根據權利要求1所述的庭院生活汙水處理與回用系統，其特徵是所述的隔板上的 開口位於隔板下方靠近隔油式調節池底部處。
3. 根據權利要求1所述的庭院生活汙水處理與回用系統，其特徵是所述的汙水室的 壁上開有的出水口位於汙水室的上方。
4. 根據權利要求1所述的庭院生活汙水處理與回用系統，其特徵是所述的汙泥區為 倒立梯形狀。
5. 根據權利要求1所述的庭院生活汙水處理與回用系統，其特徵是所述的填料區中 裝填有辮簾式纖維填料，其上、下邊分別固定於上填料架和下填料架上。
6. 根據權利要求1所述的庭院生活汙水處理與回用系統，其特徵是所述的滑道為長 條形凹槽，浮球式潷水器兩側支撐柱滑動嵌入凹槽內。
7. 根據權利要求1所述的庭院生活汙水處理與回用系統，其特徵是所述的濾料為石 英砂濾料。
8. —種應用權利要求1 7任一項所述的庭院生活汙水處理與回用系統處理汙水的方法，其特徵是汙水首先經過格網，然後進入隔油式調節池，去除固體顆粒及使油脂類物質與汙水分 離開，油脂類物質經三角溢流堰處的排油口排出，汙水經過隔板下方的開口進入汙水室；開 啟水泵，將汙水室的汙水送入序批式生物膜反應器中，關閉水泵，開動曝氣設備，通過穿孔 曝氣管提供氧氣，利用填料上形成的生物膜降解汙水中的有機汙染物，同時去除氨氮和總 懸浮固體，停止曝氣，汙水在序批式生物膜反應器內靜置沉澱；開啟電動閥，汙水上清液通 過浮球式潷水器排出序批式生物膜反應器，直至液位到達出水口處，關閉電動閥，排水停 止；排出的汙水在重力作用下跌水進入過濾罐，利用濾料繼續過濾總懸浮固體，汙水得到進 一步淨化，開啟潛水泵，將過濾後的汙水輸送至安裝有紫外消毒器的儲水池，汙水中的病源 微生物和細菌經過紫外消毒後被殺滅，處理後的水可回用。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特徵是在對過濾罐進行反衝洗時，關閉進水電動閥 和出水潛水泵，開啟反衝洗泵，將清水沿反衝洗管從穿孔板下方送入過濾區，衝洗濾料。
全文摘要
本發明涉及庭院生活汙水處理與回用系統及處理汙水的方法。系統包括格網、隔油式調節池、序批式生物膜反應器、過濾罐和紫外消毒器。格網置於隔油式調節池的沉澱室進水口處；隔油式調節池的汙水室的出水口通過管路與序批式生物膜反應器的進水口相連通；序批式生物膜反應器的出水口管路與過濾罐的進水口相連通；過濾罐的出水口通過管路與安裝有紫外消毒器的儲水池相連通。格網攔截固體廢棄物；隔油式調節池將油脂類汙染物從水中分離；序批式生物膜反應器可以有效去除汙水中的有機汙染物、氨氮、總懸浮固體等；紫外消毒器進一步去除水中的各種細菌。本發明系統設有浮球式潷水器，實現穩態出水。
文檔編號C02F1/40GK101746922SQ200810239878
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月22日 優先權日2008年12月22日
發明者劉俊新, 梁瀚文, 郭雪松 申請人:中國科學院生態環境研究中心