申請日2014.01.14
公開(公告)日2014.07.09
IPC分類號C02F9/14
摘要
一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，包括依次連接的預(yù)處理池、程控快濾田和消毒反應(yīng)池，所述的程控快濾田包括第一快濾田主體和第二快濾田主體，設(shè)置在快濾田主體中間的進水進氣機構(gòu)，以及對稱設(shè)置在快濾田主體兩側(cè)的回流機構(gòu);所述進水進氣機構(gòu)上部與回流機構(gòu)上部間設(shè)有互聯(lián)互通的穿孔回流管;快濾田主體內(nèi)填充有多層功能性濾料層，快濾田主體內(nèi)壁上敷設(shè)有防滲PE膜。在曝氣流程中利用水體充氣時產(chǎn)生的氣提效應(yīng)，進水進氣機構(gòu)中的水自動溢流至回流機構(gòu)，無需額外的耗電設(shè)備驅(qū)動水體循環(huán)，進一步降低了系統(tǒng)使用時的能耗成本。
權(quán)利要求書
1.一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，包括依次連接的預(yù)處理池、程控快 濾田和消毒反應(yīng)池，其特征在于：所述的程控快濾田包括第一快濾田主體 和第二快濾田主體，設(shè)置在快濾田主體中央的進水進氣機構(gòu)，以及對稱設(shè) 置在快濾田主體兩側(cè)的回流機構(gòu);所述進水進氣機構(gòu)上部與回流機構(gòu)上部 間設(shè)有互聯(lián)互通的穿孔回流管;快濾田主體內(nèi)填充有多層功能性濾料層， 快濾田主體內(nèi)壁上敷設(shè)有防滲PE膜。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述預(yù)處理池內(nèi)設(shè)有用于篩除固體雜質(zhì)的粗、細格柵，所述粗格柵間隔尺 寸為25～50mm，所述細格柵間隔尺寸為1mm。
3.如權(quán)利要求2所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述預(yù)處理池內(nèi)還設(shè)有分別與第一快濾田和第二快濾田對應(yīng)的第一潛水 泵和第二潛水泵。
4.如權(quán)利要求1所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述進水進氣機構(gòu)為進水進氣井或進水進氣渠。
5.如權(quán)利要求1所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述回流機構(gòu)為回流井或回流渠。
6.如權(quán)利要求4所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述進水進氣機構(gòu)和回流機構(gòu)底部側(cè)壁上均勻開設(shè)有通氣孔。所述通氣孔 環(huán)繞設(shè)置在進水進氣機構(gòu)底部至0.4m高度區(qū)間內(nèi)，所述通氣孔孔徑為 20mm。
7.如權(quán)利要求5所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述回流機構(gòu)底部0.4m至1.0m高度區(qū)間內(nèi)的側(cè)壁上均勻開設(shè)有微孔，所 述微孔孔徑為6mm。
8.如權(quán)利要求1所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述濾料層由上至下依次為粗砂層、細陶粒層、粗陶粒層和燒結(jié)高嶺土顆 粒層,濾料層之間敷設(shè)有無紡布起到阻隔濾料混雜的作用。
9.如權(quán)利要求8所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述細陶粒層的陶粒直徑為8～10mm，所述粗陶粒層的陶粒直徑為20～30mm， 所述燒結(jié)高嶺土顆粒直徑為40～80mm。
10.如權(quán)利要求1所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述快濾田主體上表面敷設(shè)有不高于進水進氣機構(gòu)和回流機構(gòu)上開口的 耕土層。
11.如權(quán)利要求1所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述穿孔回流管設(shè)置在耕土層之下的濾料層之間。
12.如權(quán)利要求1所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述進氣進水機構(gòu)底部設(shè)有曝氣頭。
13.如權(quán)利要求1所述的一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，其特征在于： 所述防滲PE膜厚度大于0.75mmd。
14.一種微動力污水生物快濾工藝，其特征在于：所述的污水生物快 濾工藝主要包括以下步驟：
A、經(jīng)預(yù)處理池的粗細格柵隔離雜物以及初沉工序預(yù)處理后的污水經(jīng) 潛污泵通過輸水管輸送至第一快濾田的進水進氣機構(gòu)上部，并從進水進氣 機構(gòu)底部開孔流出，逐漸充滿整個快濾田，直至達到快濾田中水位感應(yīng)器 預(yù)設(shè)的水位高度;
B、快濾田中水位感應(yīng)器將水位訊號發(fā)送至PLC控制器，PLC控制器向 第一潛水泵發(fā)出停機指令，同時向第二潛水泵發(fā)出開機指令，將預(yù)處理池 中的污水繼續(xù)輸送至第二快濾田;
C、待處理的水體在第一快濾田進入水體間停流程，間�！�2小時，;
D、間停流程結(jié)束后，PLC控制器向第一風機發(fā)出開機指令，風機將空 氣輸送至進水進氣機構(gòu)底部的曝氣頭進行1.5～3小時的曝氣流程，進水進 氣機構(gòu)中的水體因曝氣后容重降低從而導(dǎo)致水位升高，高于標準水位的污 水經(jīng)過穿孔回流管一邊溢流到回流機構(gòu)，一邊通過穿孔回流管上的小孔下 滲至濾料層;通過進水進氣機構(gòu)及對稱設(shè)置在其兩側(cè)的回流機構(gòu)利用曝氣 時的氣提效應(yīng)在濾料層中自動形成水循環(huán)，利用水循環(huán)形成的富氧區(qū)、缺 氧區(qū)、厭氧區(qū)，帶來同步的硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)及短程反硝化反應(yīng);
E、曝氣流程結(jié)束后，PLC控制器向風機發(fā)出停機指令，進入水體后停 流程，水體在快濾田中靜止1～2小時，;
F、后停流程結(jié)束后，PLC控制器發(fā)出指令打開排水閥將處理后的達標 污水排放至消毒反應(yīng)池，排水流程持續(xù)1～2小時，然后PLC控制器發(fā)出指 令關(guān)閉排水閥;
G、第一快濾田排水結(jié)束后，若第二快濾田中的污水水位達到水位感 應(yīng)器預(yù)設(shè)高度，則PLC控制器向第二潛水泵發(fā)出停機指令，第二快濾田執(zhí) 行步驟C至F;同時PLC控制器向第一潛水泵發(fā)出開機指令，重新向第一 快濾田輸送污水;
H、循環(huán)交替執(zhí)行步驟A至G，實現(xiàn)整個污水處理過程的不間斷運行。
說明書
一種微動力污水生物快濾系統(tǒng)及工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種生活污水處理系統(tǒng)，尤其是涉及一種低能耗的微動力 污水生物快速過濾系統(tǒng)及工藝，屬于環(huán)境保護和污水處理工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著“新農(nóng)村”建設(shè)和別墅、游樂小區(qū)的迅速發(fā)展，一種新型的分散 式小型生活污水處理設(shè)施，成為了環(huán)保市場的新寵。目前常用的污水處理 工藝，如生物濾池、接觸氧化、SBR、土壤處理均不能很好的滿足這一領(lǐng) 域?qū)τ谖鬯幚碓O(shè)施高標準、低能耗、低投資、免管理、少占地的特殊要 求。
生物濾池技術(shù)由于過水時間很短，做不到氨氮的完全硝化，且無法進 行反硝化，使得處理后水體的總氮無法達標;接觸氧化和SBR雖然有氨氮 完全硝化的條件，但污水C/N比先天不足，還是實現(xiàn)不了總氮達標。為了 加強上述污水處理系統(tǒng)的生物過濾凈化能力，通常需附加循環(huán)系統(tǒng)，采用 電力驅(qū)動水體在污水系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動，經(jīng)多次生物過濾以達到污水排放指 標，同時還需大強度的進行鼓風曝氣動作，且鼓風曝氣設(shè)備占據(jù)整個系統(tǒng) 約90%的能源消耗。這種技術(shù)方案耗電量巨大，每噸水耗電約在0.2～0.9kwh 之間，按照每度電0.7元計算，處理一噸水的電費為0.14～0.63元，不算 污水處理設(shè)備的其他損耗，僅電費一項就令起步階段的新城鎮(zhèn)無法承受， 這也是各地農(nóng)村污水處理設(shè)備建立起來又隨之荒廢棄用的重要原因之一。
因此，農(nóng)村仍舊趨向使用傳統(tǒng)的土壤處理技術(shù)。土壤處理雖然可達到 現(xiàn)行的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002的技術(shù)要求，但 其需要水體停留時間很長，占地面積廣，由于污水主要需要經(jīng)土壤滲透進 行處理，土壤處理技術(shù)受氣候影響極大，雨季時土壤吸收大量雨水后處于 飽和狀態(tài)，冬季時土壤表層凍結(jié)，影響水體滲透，同時隔絕了空氣;土壤 中微生物在低溫下活性也會降低，這也導(dǎo)致降低了污水處理效率，但污水 的待處理量是不受氣候變化而改變的，這對于污水處理和排放的管理工作 帶來極大的不便。此外，使用土壤處理技術(shù)時，污水處理場站的建立還需 考慮地下水位的深淺，必須保證污水有足夠深度的土壤進行凈化處理，否 則污水容易污染地下水質(zhì)。
針對于目前“新農(nóng)村”建設(shè)的客觀環(huán)境和技術(shù)要求，急需一種能夠適 應(yīng)當前農(nóng)村發(fā)展狀況的污水處理系統(tǒng)及工藝。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的：旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單，建設(shè)、使用、維護成本低， 占地面積小的微動力污水生物快濾系統(tǒng)及工藝。
這種微動力污水生物快濾系統(tǒng)，包括依次連接的預(yù)處理池、程控快濾 田和消毒反應(yīng)池，其特征在于：所述的程控快濾田包括第一快濾田主體和 第二快濾田主體，設(shè)置在快濾田主體中間的進水進氣機構(gòu)，以及對稱設(shè)置 在快濾田主體兩側(cè)的回流機構(gòu);所述進水進氣機構(gòu)上部與回流機構(gòu)上部間 設(shè)有互聯(lián)互通的穿孔回流管;快濾田主體內(nèi)填充有多層功能性濾料層，快 濾田主體內(nèi)壁上敷設(shè)有防滲PE膜。
所述預(yù)處理池內(nèi)設(shè)有用于篩除固體雜質(zhì)的粗、細格柵，所述粗格柵間 隔尺寸為25～50mm，所述細格柵間隔尺寸為1mm。
所述預(yù)處理池內(nèi)還設(shè)有分別與第一快濾田和第二快濾田對應(yīng)的第一 潛水泵和第二潛水泵。
所述進水進氣機構(gòu)為進水進氣井或進水進氣渠。
所述回流機構(gòu)為回流井或回流渠。
所述進水進氣機構(gòu)和回流機構(gòu)底部側(cè)壁上均勻開設(shè)有通氣孔。所述通 氣孔環(huán)繞設(shè)置在進水進氣機構(gòu)底部至0.4m高度區(qū)間內(nèi)，所述通氣孔孔徑 為20mm。
所述回流機構(gòu)底部0.4m至1.0m高度區(qū)間內(nèi)的側(cè)壁上均勻開設(shè)有微 孔，所述微孔孔徑為6mm。
所述濾料層由上至下依次為粗砂層、細陶粒層、粗陶粒層和燒結(jié)高嶺 土顆粒層,濾料層之間敷設(shè)有無紡布起到阻隔濾料混雜的作用。
所述細陶粒層的陶粒直徑為8～10mm，所述粗陶粒層的陶粒直徑為 20～30mm，所述燒結(jié)高嶺土顆粒直徑為40～80mm。
所述快濾田主體上表面敷設(shè)有不高于進水進氣機構(gòu)和回流機構(gòu)上開 口的耕土層。
所述穿孔回流管設(shè)置在耕土層之下的濾料層之間。
所述進氣進水機構(gòu)底部設(shè)有曝氣頭。
所述防滲PE膜厚度大于0.75mmd。
所述的污水生物快濾工藝主要包括以下步驟：
A、經(jīng)預(yù)處理池的粗細格柵隔離雜物以及初沉工序預(yù)處理后的污水經(jīng) 潛污泵通過輸水管輸送至第一快濾田的進水進氣機構(gòu)上部，并從進水進氣 機構(gòu)底部開孔流出，逐漸充滿整個快濾田，直至達到快濾田中水位感應(yīng)器 預(yù)設(shè)的水位高度;
B、快濾田中水位感應(yīng)器將水位訊號發(fā)送至PLC控制器，PLC控制器向 第一潛水泵發(fā)出停機指令，同時向第二潛水泵發(fā)出開機指令，將預(yù)處理池 中的污水繼續(xù)輸送至第二快濾田;
C、待處理的水體在第一快濾田進入水體間停流程，間�！�2小時，;
D、間停流程結(jié)束后，PLC控制器向第一風機發(fā)出開機指令，風機將空 氣輸送至進水進氣機構(gòu)底部的曝氣頭進行1.5～3小時的曝氣流程，進水進 氣機構(gòu)中的水體因曝氣后容重降低從而導(dǎo)致水位升高，高于標準水位的污 水經(jīng)過穿孔回流管一邊溢流到回流機構(gòu)，一邊通過穿孔回流管上的小孔下 滲至濾料層;通過進水進氣機構(gòu)及對稱設(shè)置在其兩側(cè)的回流機構(gòu)利用曝氣 時的氣提效應(yīng)在濾料層中自動形成水循環(huán)，利用水循環(huán)形成的富氧區(qū)、缺 氧區(qū)、厭氧區(qū)，帶來同步的硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)及短程反硝化反應(yīng);
E、曝氣流程結(jié)束后，PLC控制器向風機發(fā)出停機指令，進入水體后停 流程，水體在快濾田中靜止1～2小時，;
F、后停流程結(jié)束后，PLC控制器發(fā)出指令打開排水閥將處理后的達標 污水排放至消毒反應(yīng)池，排水流程持續(xù)1～2小時，然后PLC控制器發(fā)出指 令關(guān)閉排水閥;
G、第一快濾田排水結(jié)束后，若第二快濾田中的污水水位達到水位感 應(yīng)器預(yù)設(shè)高度，則PLC控制器向第二潛水泵發(fā)出停機指令，第二快濾田執(zhí) 行步驟C至F;同時PLC控制器向第一潛水泵發(fā)出開機指令，重新向第一 快濾田輸送污水;
H、重復(fù)步驟A至G，循環(huán)整個污水處理流程。各程序的運行時間可根 據(jù)實際情況調(diào)整。
這種微動力污水生物快濾系統(tǒng)及工藝只有當過濾田中水體達到預(yù)設(shè) 水位后，才啟動曝氣及后續(xù)污水處理流程，這種間斷性運行方式比不論污 水量大小均連續(xù)運行的工作方式相比較有效減少了系統(tǒng)能耗。在曝氣流程 中利用水體充氣時產(chǎn)生的氣提效應(yīng)，進水進氣機構(gòu)中的水自動溢流至回流 機構(gòu)，無需額外的耗電設(shè)備驅(qū)動水體循環(huán)，進一步降低了系統(tǒng)使用時的能 耗成本。在功能性填料充滿快濾田的條件下，限制性曝氣，以及氣提效應(yīng) 形成的富氧、缺氧、厭氧區(qū)，帶來同步硝化、反硝化及短程反硝化效應(yīng)， 相當于在缺氧條件下，去掉了污水中50%～60%的有機碳負荷，從而大幅度 降低了好氧生化除碳所需的大量氧氣需求，降低了鼓風曝氣時所需的能量 消耗。
此外，快濾田頂層敷設(shè)有一層耕土，根據(jù)快濾田所處地域的氣候特點， 可適當增減厚薄，保證快濾系統(tǒng)不受溫度的影響，使快濾田中的微生物保 持活性。同時，在耕土層還可進行農(nóng)作物和景觀植物的種植，不會占用寶 貴的耕地資源，也美化了環(huán)境。及時將本系統(tǒng)設(shè)置在居民的密集居住區(qū)， 也不會和普通水處理站點一樣唐突，造成居民的反感。在快濾田內(nèi)側(cè)敷設(shè) 的防滲膜，可保證快濾田內(nèi)的污水不會污染地下水，使得這種污水生物快 濾系統(tǒng)的建設(shè)不受地下水位的影響。
