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一种用于污水净化和回用的生物生态组合的方法及装置实施方式

2022/07/13162 作者:佚名
导读:实施例1 (如图1-4所示) 采用该种生物生态污水净化和回用组合的方法处理高浓度污水(主要水质指标见表1),其步骤是: (1)待处理的污水0由污水进水管道1进入格栅/调节池A中。 (2)开启格栅/调节池A的出水阀门8,开启一体式膜生物反应器(SMBR)B的进水阀门9,关闭格栅/调节池A的出水旁路阀门33,使格栅/调节池A中出水进入一体式膜生物反应器(SMBR)B单元中。保持一体式膜生物反应器(SM

  • 实施例1 (如图1-4所示)

采用该种生物生态污水净化和回用组合的方法处理高浓度污水(主要水质指标见表1),其步骤是:

(1)待处理的污水0由污水进水管道1进入格栅/调节池A中。

(2)开启格栅/调节池A的出水阀门8,开启一体式膜生物反应器(SMBR)B的进水阀门9,关闭格栅/调节池A的出水旁路阀门33,使格栅/调节池A中出水进入一体式膜生物反应器(SMBR)B单元中。保持一体式膜生物反应器(SMBR)B单元的基本操作条件为:活性污泥浓度为10.0±0.5克/升,曝气量为6±0.5立方米/小时,曝气/停曝时间为2小时:0.5小时,泵抽吸/暂停时间为4分钟:1分钟,上升流区与下降流区面积比为1.7:1,污泥停留时间为25~30天。要求出水主要指标COD、TP、TN、NH3均达到一级A排放标准。

(3)开启一体式膜生物反应器(SMBR)B的出水阀门21,使一体式膜生物反应器(SMBR)B中出水沿贮水池C的进水口25进入贮水池C中。开启贮水池C的出水阀门28,开启复合垂直流人工湿地(IVCW)D的进水阀门35,关闭贮水池C的出水旁路阀门29,使贮水池出水进入复合垂直流人工湿地(IVCW)D中。保持复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元的基本操作条件为:每天分4次进水,两次进水时间间隔5~6小时。

(4)维持一体式膜生物反应器(SMBR)B、复合垂直流人工湿地(IVCW)D两单元的环境温度在植物生长季节为25~35℃,植物非生长季节为8~12℃。要求复合垂直流人工湿地(IVCW)D处理后的出水COD、TP、NH3、TN均达到地表水环境质量标准V类以上。

(5)关闭与复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水旁路管道连接的阀门49,使复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水全部经出水回用水泵50沿出水回用管道51送至各回用点。

(6)以上操作步骤形成了一体式膜生物反应器(SMBR)B-复合垂直流人工湿地(IVCW)D串联组合模式:即所处理的污水由一体式膜生物反应器(SMBR)B单元处理后全部进入复合垂直流人工湿地(IVCW)D中。

(7)当一体式膜生物反应器(SMBR)B单元出水未能达到指定出水要求时,则开启贮水池出水旁路阀门29和格栅/调节池出水旁路阀门33,未达到出水要求的部分污水则返回一体式膜生物反应器(SMBR)B中继续处理。同样,当复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元出水未能达到回用水质标准时,开启复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水旁路阀门49,返回复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元中继续处理。

污水经过上述A-B-C-D组合系统的详细过程是(如图2):污水0经污水进水管进入格栅/调节池A中,经细格栅3除去粗大颗粒物后由潜污泵4泵入一体式膜生物反应器(SMBR)B的进水管道6中。进入一体式膜生物反应器(SMBR)B中的污水在活性污泥10的作用下降解,并在抽吸泵作用下渗透过膜组件,进入一体式膜生物反应器(SMBR)B的出水管道。曝气泵16通过膜组件11正下方的穿孔曝气管15充氧气16,为活性污泥提供必要的氧气16,同时冲刷膜表面,有效防止膜表面污泥的沉积。气体流量由进气阀门18控制,气体流量计19计量。膜组件11两侧的挡板14将整个反应器分成了包含膜组件11的内侧区和不包含膜组件11的外侧区。一体式膜生物反应器(SMBR)B的出水阀21和液体流量计22分别控制和计量一体式膜生物反应器(SMBR)B的出水量。经过一体式膜生物反应器(SMBR)B单元处理后的污水由贮水池C的进水口25进入贮水池C中,并由贮水池C的出水口26经复合垂直流人工湿地(IVCW)D的进水管道34进入复合垂直流人工湿地(IVCW)D中。贮水池出水流量计27,贮水池出水阀门28、复合垂直流人工湿地(IVCW)D的进水阀门35测量和控制分次进入复合垂直流人工湿地(IVCW)中的水量。进入复合垂直流人工湿地(IVCW)中的污水经进水配水管43均匀分散并渗透过下行流池36中的基质砂层40,并在重力作用下自流过底部连通层38进入上行流池37中,继续渗透过基质砂层40由出水集水管44排入复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水管道45中,得到处理后的回用水。该回用水经出水回用水泵50泵入出水回用管道51中,送至各回用点。当一体式膜生物反应器(SMBR)B单元出水未能达到指定出水要求时,则开启贮水池出水旁路阀门29和格栅/调节池出水旁路阀门33,未达到出水要求的部分污水则返回一体式膜生物反应器(SMBR)B中继续处理。同样,当复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元出水未能达到回用水质标准时,开启与复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水旁路阀门49,返回复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元中继续处理。

所述一体式膜生物反应器(SMBR)B单元的水位控制步骤是(图3):

1)反应开始时打开进水阀a,当反应器B中水位上升到高水位控制线b(距反应器底部1200毫米处)时,关闭进水阀a;此时由于膜组件底端曝气和膜过滤的作用,形成了包含膜组件的挡板内侧处污泥混合液缓慢向上移动的上升流区c,以及挡板外侧处污泥混合液缓慢向下移动的下降流区d;这种形成的上、下环流有利于氧气的充分传递。

2)水位缓慢下降至挡板顶端e。此时反应器原来形成的上升流区c和下降流区d逐渐消失。

3)水位继续缓慢自然下降至挡板顶端以下150毫米处f。由于挡板内侧的污泥混合液没法穿越挡板,因此形成了挡板内侧的好氧区g;而挡板外侧由于没有曝气设施,污泥混合液流动相对静止,因此形成缺氧区h。这种人为形成的好氧、缺氧区,有利于反硝化作用和生物除磷。

4)开启进水阀a,水位缓慢上升至挡板顶端i。此时反应器中仍保持挡板内侧的好氧区g,挡板外侧的缺氧区h。

5)水位继续缓慢上升至最高水位线j。由于反应器内水位高过挡板,反应器复又形成挡板内侧的上升流区c和挡板外侧的下降流区d。此时整个反应器内均成为好氧区。

6)再次关闭进水阀a,重复1)~5)步骤。两次关闭进水阀a的时间间隔约2~4小时(依据出水水量而变化),每天运行3个周期,其余时间为连续进水。

所述复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元间歇进水的过程是(如图2):贮水池C出水通过贮水池出水阀门28、合垂直流人工湿地(IVCW)D的进水阀门35每天分4次进入复合垂直流人工湿地(IVCW)D中,每两次时间间隔5~6小时。

一种实现上述用于污水净化和回用的生物生态组合方法的装置,其连接关系是:格栅/调节池A、一体式膜生物反应器(SMBR)B、贮水池C、复合垂直流人工湿地(IVCW)D四个子单元通过管道连接。格栅/调节池A为一立方体水泥池,容积0.2立方米,分为容积相等的格栅单池和调节单池。格栅/调节池A的格栅单池侧壁设置污水进水口2,连接待处理污水0的污水进水管道1,格栅单池上部设置细格栅3,格栅/调节池A的调节单池底部设置潜污泵4,潜污泵4出口通过管道与调节单池上侧壁的格栅/调节池出水口5一侧相连接。格栅/调节池出水口5另一侧连接一体式膜生物反应器(SMBR)B的进水管道6,一体式膜生物反应器(SMBR)B的进水管道6上依次安装格栅/调节池出水流量计7、格栅/调节池出水阀门8和一体式膜生物反应器(SMBR)B的进水阀门9。一体式膜生物反应器(SMBR)B为有效容积为320L的有机玻璃立方体,内部有活性污泥10。一体式膜生物反应器(SMBR)B的正中央悬挂聚偏氟乙烯中空纤维帘式膜组件11,该膜组件11由四片膜片12纵向平行排列、悬垂放置而成,膜片12之间间隔50毫米。膜组件11上下端垂直距离为400毫米,膜组件11的上、下集水管13通过ABS管连接到一体式膜生物反应器(SMBR)B的出水管20,并通过反应器器壁上的卡槽固定于一体式膜生物反应器(SMBR)B正中央(膜组件上端距离反应器顶端400毫米,膜组件下端距离反应器底部400毫米)。膜组件11的两侧等距设置两片挡板14,高700毫米,距反应器底端250毫米,通过侧壁卡槽固定于一体式膜生物反应器(SMBR)B中。膜组件11正下方距一体式膜生物反应器(SMBR)B底端180毫米处设置穿孔曝气管15,通过侧壁卡槽固定,管下部60度斜开孔,孔径5毫米。穿孔曝气管15为活性污泥10提供必需的氧气16,穿孔曝气管15一侧通过软管与曝气泵17出口相连,中间依次连接进气阀门18和气体流量计19。一体式膜生物反应器(SMBR)B的出水管道20与贮水池C的进水口25相接,中间依次安装一体式膜生物反应器(SMBR)B的出水阀门21、一体式膜生物反应器(SMBR)B的出水流量计22、抽吸泵23。贮水池C为0.3立方米的方形水泥池,贮水池出水口26与复合垂直流人工湿地(IVCW)D的进水管道34相接,中间设置贮水池出水流量计27和贮水池C的出水阀门28、复合垂直流人工湿地(IVCW)D的进水阀门35。贮水池C的出水阀门28与复合垂直流人工湿地(IVCW)D的进水阀门35之间的管道上连接贮水池出水旁路管道32,通过格栅/调节池旁路出水阀门33和一体式膜生物反应器(SMBR)B的进水管道6相连。贮水池C的出水旁路管道32上依次设置贮水池C的出水旁路阀门29、贮水池C的出水旁路液体流量计30、贮水池出水旁路管道泵31、通过格栅/调节池A的旁路出水阀门33。复合垂直流人工湿地(IVCW)D由隔墙分隔的下行流池36和上行流池37构成。上行流池37和下行流池36的底部连通形成水流通畅的连通层38,并设置“H”型排空管39。下行流池36填入0-2毫米基质河砂40,砂层厚550毫米,砂层上种植湿地植物美人蕉41。上行流池37也填入0-2毫米基质河砂40,砂层厚450毫米,砂层上种植湿地植物菖蒲42。上行流池37砂层表面埋设进水配水管43,该进水配水管43与复合垂直流人工湿地(IVCW)D的进水管34相接;下行流池36砂层表面埋设“H”型出水收集管44,与复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水管道45相接。复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水管45与出水回用管道51连接,其间安装出水回用水泵50。出水回用管道45上连接复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水旁路管道47,复合垂直流人工湿地(IVCW)D的旁路管道47上依次安装复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水旁路管道泵46、复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水旁路液体流量计48、复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水旁路阀门49,并通过复合垂直流人工湿地(IVCW)D的出水旁路阀门49与复合垂直流人工湿地(IVCW)D的进水管道34连接,形成闭路循环。在出水回用管道51上与贮水池出水阀门28间设置出水回用旁路管道53,该管道上依次设置出水回用旁路管道阀门54、出水回用旁路管道液体流量计55。整个装置的电动PLC自控系统52设置有10个控制点,分别为:一体式膜生物反应器(SMBR)B的进水阀门9、格栅/调节池A的旁路阀门33、一体式膜生物反应器(SMBR)B中液位24、一体式膜生物反应器(SMBR)B的出水抽吸泵23、一体式膜生物反应器(SMBR)B的曝气泵17、贮水池C的出水阀门28、贮水池C的出水旁路管道32上的管道泵31、复合垂直流人工湿地(IVCW)D的进水阀门35、复合垂直流人工湿地的出水旁路管道47上管道泵46、出水回用水泵50。电动PLC自控系统52可独立或联合控制进水阀门9、旁路阀门33、出水阀门28及进水阀门35的开关时间,一体式膜生物反应器(SMBR)中液位24的高度,出水抽吸泵23的流量及抽吸/停止时间,曝气泵17的流量及曝气/停止时间,旁路管道32上管道泵31的流量及开启/停止时间,旁路管道47上管道泵46的流量及开启/停止时间,出水回用泵50的流量及开启停止时间,实现各单元运行条件的独立控制与统一协调,为出水回用、或回流进一步处理提供智能化管理。

实验结果表明:

1)在植物生长季节,当一体式膜生物反应器(SMBR)B单元的水力负荷控制为0.250立方米/平方米·天,复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元的水力负荷为0.375立方米/平方米·天;出水主要指标COD、TP、NH3-N可稳定在地表水III类以内,TN达到地表水V类。

2)在植物非生长季节,当一体式膜生物反应器(SMBR)B、复合垂直流人工湿地(IVCW)D两单元的水力负荷均控制为0.250立方米/平方米·天时,出水主要指标COD、TP、NH3-N可稳定在地表水III类以内,TN≤3毫克/升。

3)一体式膜生物反应器(SMBR)B单元膜面积与复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元占地面积最佳比例在植物生长季节为1.5:1,在植物非生长季节为1:1。

4)在此组合模式下,一体式膜生物反应器(SMBR)B作为二级处理单元以降解有机物、硝化脱氨为主,可将出水降至一级A排放标准;复合垂直流人工湿地(IVCW)D作为深度处理单元,以脱硝除磷为主,进一步将出水水质提高到地表水III~V类。

5)在此组合模式下,该生物-生态型污水净化和回用系统(按照发明内容中一体式膜生物反应器(SMBR)B、复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元的尺寸大小)可处理污水量为1吨/天。

  • 实施例2 (如图1-图4所示)

采用该种生物生态污水净化和回用组合的方法处理中浓度污水(主要水质指标见表1),其步骤与实施例1相同。

实验结果表明:

1)在植物生长季节,控制一体式膜生物反应器(SMBR)B单元的水力负荷为0.250立方米/平方米·天,复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元的水力负荷为0.500立方米/平方米·天;出水主要指标COD、TP、NH3-N可稳定在地表水III类以内,TN达IV类;

2)在植物非生长季节,一体式膜生物反应器(SMBR)B、复合垂直流人工湿地(IVCW)D两单元的水力负荷分别控制为0.250立方米/平方米·天,0.375立方米/平方米·天时,出水主要指标COD、TP、NH3-N可稳定在地表水III类以内,TN达V类。

3)一体式膜生物反应器(SMBR)B单元膜面积与复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元占地面积最佳比例在植物生长季节为2:1,在植物非生长季节为1.5:1。

4)在此组合模式下,该生物-生态型污水净化及回用系统(按照发明内容中一体式膜生物反应器(SMBR)B、复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元的尺寸大小)可处理污水量为1吨/天。

  • 实施例3 (如图5所示)

采用该种生物生态污水净化和回用组合的方法处理低浓度污水(主要水质指标见表1),其步骤是:

(1)待处理的污水0由污水进水管道1进入格栅/调节池A中。

(2)开启格栅/调节池出水阀门8,开启一体式膜生物反应器(SMBR)进水阀门9,关闭格栅/调节池出水旁路阀门33,使格栅/调节池A中出全部进入一体式膜生物反应器(SMBR)B单元中。保持一体式膜生物反应器(SMBR)B单元的基本操作条件为:活性污泥浓度为10.0±0.5克/升,曝气量为6±0.5立方米/小时,曝气/停曝时间为2小时:0.5小时,泵抽吸/暂停时间为4分钟:1分钟,上升流区与下降流区面积比为1.7:1,污泥停留时间为25~30天。出水主要指标COD、TP、TN、NH3均达到一级A排放标准。

(3)开启一体式膜生物反应器(SMBR)出水阀门21,使一体式膜生物反应器(SMBR)B中出水沿贮水池进水口25进入贮水池C中。

(4)开启贮水池出水阀门28,开启复合垂直流人工湿地(IVCW)进水阀门35,关闭贮水池出水旁路阀门29,开启复合垂直流人工湿地(IVCW)出水旁路阀门49,使贮水池出水一部分进入复合垂直流人工湿地(IVCW)D中,另一部分直接流入回用管道51中。保持复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元的基本操作条件为:每天分4次进水,两次进水时间间隔5~6小时。

(5)维持一体式膜生物反应器(SMBR)B、复合垂直流人工湿地(IVCW)D两单元的环境温度在植物生长季节为25~35℃,植物非生长季节为8~12℃。复合垂直流人工湿地(IVCW)D处理后的出水COD、TP、NH3、TN均达到地表水环境质量标准V类。

(6)复合垂直流人工湿地(IVCW)D出水经出水回用水泵50沿出水回用管道51送至各回用点。

(7)以上操作步骤形成了一体式膜生物反应器(SMBR)B-复合垂直流人工湿地(IVCW)D分流组合模式:即所处理的污水由一体式膜生物反应器(SMBR)B单元处理后一部分进入复合垂直流人工湿地(IVCW)D中,另一部分直接流入回用管道51。

(8)当一体式膜生物反应器(SMBR)B单元出水未能达到指定出水要求时,则开启贮水池出水旁路阀门29和格栅/调节池出水旁路阀门33,未达到出水要求的部分污水则返回一体式膜生物反应器(SMBR)B中继续处理。

实验结果表明:

1)在植物生长季节,控制一体式膜生物反应器(SMBR)B单元的水力负荷为0.375立方米/平方米·天,复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元的水力负荷为0.500立方米/平方米·天;出水主要指标COD、TP、NH3-N、TN可稳定在地表水III类以内;

2)在植物非生长季节,一体式膜生物反应器(SMBR)B、复合垂直流人工湿地(IVCW)D两单元的水力负荷分别控制为0.250立方米/平方米·天,0.500立方米/平方米·天时,出水主要指标COD、TP、NH3-N可稳定在地表水III类以内,TN达IV类。

3)一体式膜生物反应器(SMBR)B单元膜面积与复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元占地面积最佳比例在植物生长季节控制为1.3:1,在植物非生长季节为2:1。

4)在此种组合模式下,复合垂直流人工湿地(IVCW)D仍作为深度处理单元,而一体式膜生物反应器(SMBR)B单元同时作为二级和深度处理单元。

5)在此组合模式下,该生物-生态型污水净化及回用系统(按照发明内容中一体式膜生物反应器(SMBR)B、IVCW单元的尺寸大小)可处理污水量为1.5吨/天,其中一体式膜生物反应器(SMBR)B单元可承担全部的污水量1.5吨/天,而复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元最多可分担1吨/天的处理量,另0.5吨/天的污水经由一体式膜生物反应器(SMBR)B单元达标后可直接回用。

  • 实施例4 (如图6所示)

采用该种生物生态污水净化和回用组合的方法处理低浓度污水(主要水质指标见表1),而且短期内处理水量较大时,尤其在梅雨时节或暴雨时节,其步骤是:

(1)待处理的污水0由污水进水管道1进入格栅/调节池A中。

(2)开启格栅/调节池出水阀门8,开启一体式膜生物反应器(SMBR)B的进水阀门9,开启格栅/调节池A的出水旁路阀门33,开启体式膜生物反应器(SMBR)B的出水旁路阀门29,开启贮水池C的出水阀门28、开启复合垂直流人工湿地(IVCW)D的进水阀门35、开启回用管道旁路阀门55。使整个系统形成一体式膜生物反应器(SMBR)B-复合垂直流人工湿地(IVCW)D并联组合模式:即所处理的污水一部分经一体式膜生物反应器(SMBR)B单元处理后流入回用管道51中;另一部分直接进入复合垂直流人工湿地(IVCW)D中处理后流入回用管道51中。

(3)保持一体式膜生物反应器(SMBR)B单元的基本操作条件为:活性污泥浓度为10.0±0.5克/升,曝气量为6±0.5立方米/小时,曝气/停曝时间为2小时:0.5小时,泵抽吸/暂停时间为4分钟:1分钟,上升流区与下降流区面积比为1.7:1,污泥停留时间为25~30天。

(4)保持复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元的基本操作条件为:每天分4次进水,两次进水时间间隔5~6小时。

(5)维持一体式膜生物反应器(SMBR)B、复合垂直流人工湿地(IVCW)D两单元的环境温度在植物生长季节为25~35℃,植物非生长季节为8~12℃。

实验结果表明:

1)在梅雨或暴雨时节,当一体式膜生物反应器(SMBR)B单元的水力负荷控制为0.375立方米/平方米·天,复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元的水力负荷为0.500立方米/平方米·天;出水主要指标COD、TP、NH3-N、TN可稳定在地表水III类以内。

2)一体式膜生物反应器(SMBR)B单元膜面积与复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元占地面积最佳比例为2:1。

3)在此组合模式下,一体式膜生物反应器(SMBR)B和复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元均作为二级(或深度)处理单元。

4)在此组合模式下,该生物-生态型污水净化和回用系统(按照发明内容中一体式膜生物反应器(SMBR)B、复合垂直流人工湿地(IVCW)D单元的尺寸大小)可处理污水量为2.5吨/天,其中一体式膜生物反应器(SMBR)B单元可分担污水量1.5吨/天,而复合垂直流人工湿地(IVCW)单元可分担1吨/天的处理量。

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