專利名稱：序批式膜強(qiáng)化管網(wǎng)節(jié)能污水凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水凈化的方法，特別是一種序批式膜強(qiáng)化管網(wǎng)節(jié)能污水凈化方法。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，我國城鎮(zhèn)體系和結(jié)構(gòu)有了較大的變化。2007年， 我國共有655個城市，比1978年增長2. 4倍。小城鎮(zhèn)數(shù)量達(dá)19249個，比1978年增長7. 9 倍。其中，200萬以上城鎮(zhèn)人口城市達(dá)36個，增長2. 6倍；100萬-200萬城鎮(zhèn)人口城市達(dá)83 個，增長3. 4倍。各類城市人口 3. 4億，占城鎮(zhèn)總?cè)丝诘?7. 6% ；縣城城鎮(zhèn)人口 1. 2億，占城鎮(zhèn)總?cè)丝诘?0. 3% ；小城鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)人口 1.3億，占城鎮(zhèn)總?cè)丝诘?2. 1%。城鎮(zhèn)人口的增大和生活水平的提高對生活環(huán)境的改善提出了更高的要求，2009年9月，全國設(shè)市城市、縣及部分重點(diǎn)建制鎮(zhèn)累計建成城鎮(zhèn)污水處理廠2389座，全國城鎮(zhèn)污水處理廠污水處理量達(dá)到279 億立方米，城市污水處理率已達(dá)75. 25%，較“十五”末提高了 23個百分點(diǎn)；城鎮(zhèn)污水處理廠平均運(yùn)行負(fù)荷率達(dá)到76.6%，是“十五”末的3倍，因此我國城市利用市政管網(wǎng)收集污水集中處理的工作已經(jīng)全面展開。城市污水凈化廠通過市政管網(wǎng)收集的城鎮(zhèn)污水主要由城鎮(zhèn)居民生活污水和已經(jīng)過各工業(yè)生產(chǎn)單位自建的工業(yè)廢水處理站處理的低濃度工業(yè)廢水組成。主要污染物為COD、氮和磷，水質(zhì)水量因雨季、旱季以及生產(chǎn)單位的生產(chǎn)旺季、淡季而變化，因此對現(xiàn)有城市污水凈化廠的原設(shè)計污水處理能力難以滿足日益增大的污水處理負(fù)荷以及水量負(fù)荷。隨著城市建設(shè)的不斷擴(kuò)大，城市市政管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模也不斷增大，形成一個非常龐大且復(fù)雜的市政管網(wǎng)系統(tǒng)，因此，市政管網(wǎng)管道存在一個巨大的污水容納量，利用城鎮(zhèn)固有的市政管網(wǎng)管道固有污水容納量，并對固有的管網(wǎng)管道進(jìn)行簡單可行且有效的膜強(qiáng)化改造即可在城市污水凈化廠前端形成一個巨大的低能耗、低投入、低運(yùn)行成本城市污水處理系統(tǒng)，對減輕現(xiàn)有城市污水凈化廠的污染處理負(fù)荷和緩沖城市污水水量負(fù)荷沖擊等具有積極意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述問題，將生物膜法及活性污泥法緊密結(jié)合在一個反應(yīng)器內(nèi)，充分利用固有市政管網(wǎng)的管道污水容納量及其必要的重力流，開發(fā)出具有低投入、低能耗、低運(yùn)行成本，具有良好有機(jī)物去除效果并具備一定脫氮除磷效果的序批式膜強(qiáng)化管網(wǎng)節(jié)能污水凈化方法，該方法除可用于廣大具有市政管網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)的城鎮(zhèn)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有去除COD、氮、磷功能的序批式膜強(qiáng)化管網(wǎng)節(jié)能污水凈化方法，使用膜強(qiáng)化技術(shù)對管網(wǎng)污水的能力進(jìn)行提升，充分利用市政管網(wǎng)固有的管道重力流對污水進(jìn)行物理及微生物等有效處理，利用固有市政管網(wǎng)的管道污水容納量為解決城市抗污水水量負(fù)荷沖擊等技術(shù)難題提供一種方法。具體步驟為一、依次設(shè)置低位混合池、高位混合池、膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)，流水經(jīng)過膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)后跌水至低位混合池開始循環(huán)流程；其中低位混合池中設(shè)置溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)，溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)中有曝氣管；污水提升系統(tǒng)將污水提升至高位混合池，并可通過提升污水分流過多流水方式實現(xiàn)低位混合池的充分混合效果，保證碳源供應(yīng)，低位混合池的序批式運(yùn)行能夠啟動固液分離的目的，減少了二沉池的構(gòu)建所帶來的基建及運(yùn)行成本；高位混合池中設(shè)置溶解氧在線監(jiān)測系統(tǒng)，并與底位混合池中的溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連，通過探頭監(jiān)測進(jìn)水溶解氧含量，當(dāng)高位混合池進(jìn)水溶解氧低于設(shè)置值時開啟曝氣管，當(dāng)溶解氧達(dá)到設(shè)置值時曝氣充氧系統(tǒng)自動關(guān)閉，有效減少曝氣耗能，同時設(shè)置上水緩沖系統(tǒng)，高位混合池通過隔板分隔為緩沖區(qū)和集水區(qū)，兩區(qū)域底部相連，集水區(qū)底部設(shè)置液位觀測管可直接觀察和測量進(jìn)水水位；在高位混合池通向膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)水管接口處設(shè)置流速儀監(jiān)測進(jìn)水流速，從而可以計算出進(jìn)水流量，測量處理時間周期，同時可以控制掛膜強(qiáng)化井掛膜情況。二、膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)主體反應(yīng)區(qū)為等份多節(jié)管道，共拼裝50-60節(jié)，設(shè)置自流坡度；各管道的連接處設(shè)置掛膜強(qiáng)化井，稀疏掛膜載體充填于掛膜強(qiáng)化井下部，其上端固定于掛膜強(qiáng)化井井蓋，稀疏掛膜載體為中空纖維膜/纖維稀疏網(wǎng)狀填充物/稀疏棉絲填充物；跌水井模擬區(qū)設(shè)置于膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)中端，為厭氧跌水模擬；三、膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)主體反應(yīng)區(qū)設(shè)置由活性污泥掛膜即稀疏掛膜載體組成的生物膜處理區(qū)，生物膜的表面是高度活性的、具有巨大的截留和吸附能力，可吸附混合液中的顆粒、膠體物質(zhì)和溶解性物質(zhì)，因而生物膜可自身新陳代謝去除有機(jī)物，自養(yǎng)硝化菌實現(xiàn)生物脫氮，好氧聚磷菌和反硝化聚磷菌實現(xiàn)磷的去除；四、水中的污染物在流經(jīng)上述膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)過程中通過與膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)中稀疏掛膜載體發(fā)生接觸發(fā)生吸附、吸收、釋放、共沉淀，被稀疏掛膜載體及系統(tǒng)混合的活性污泥代謝作用去除；五、上述膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)中掛膜強(qiáng)化井的稀疏掛膜載體對水流有足夠的混合、部分截留作用，從而有效增強(qiáng)原本處于缺氧狀態(tài)管道流的充氧能力，增強(qiáng)對污水有機(jī)物的去除效果。采用發(fā)明方法對主要污染物為有機(jī)物、氮及磷的城鎮(zhèn)生活污水進(jìn)行處理，在取得高效有機(jī)物及氮去除效果外，對磷也有一定的去除效果，同時具有一定的抗水量負(fù)荷沖擊功能，且運(yùn)行過程穩(wěn)定、低能耗和運(yùn)行成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。


附圖為本發(fā)明序批式膜強(qiáng)化管網(wǎng)節(jié)能污水凈化裝置示意圖。圖中標(biāo)記A進(jìn)水口 ；B虹吸出水口 ；1-高位混合池；2-膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)；3-低位混合池；4-支架固定系統(tǒng)；5-污水提升系統(tǒng)；6-溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)；7-曝氣管；8-上水緩沖系統(tǒng)；9-緩沖區(qū)；10-集水區(qū)；11-溶解氧在線監(jiān)測系統(tǒng)；12-高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；13-可調(diào)坡度管道；14-掛膜強(qiáng)化井；15-跌水井模擬區(qū)；16-稀疏掛膜載體；17-掛膜強(qiáng)化井井蓋；18-排空閥門；19-上水管伸縮調(diào)節(jié)系統(tǒng)；20-污水泵；21-鼓風(fēng)曝氣泵；22-液位觀測管；23-隔板；24-流速儀M。
具體實施例方式實施例如圖1所示，設(shè)有高位混合池1、膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)2、低位混合池3以及支架固定系統(tǒng)4四部分組成，其中低位混合池3中設(shè)置污水提升系統(tǒng)5進(jìn)行污水調(diào)配，設(shè)置溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)6對待處理污水進(jìn)行溶解氧調(diào)節(jié)，充氧方式為鼓風(fēng)曝氣，通過曝氣管7對進(jìn)水供氧；溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)6 —端與鼓風(fēng)曝氣泵相連，污水提升系統(tǒng)5下部連接污水泵20。高位混合池 1設(shè)置上水緩沖系統(tǒng)8保證進(jìn)水緩和穩(wěn)定，隔板將高位混合池1分為緩沖區(qū)9和集水區(qū)10， 同時設(shè)有溶解氧在線監(jiān)測系統(tǒng)11，與低位混合池3中溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)6相連；集水區(qū)10底部設(shè)置液位觀測管22可直接觀察和測量進(jìn)水水位；在高位混合池1通向膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng) 2進(jìn)水管接口處設(shè)置流速儀M監(jiān)測進(jìn)水流速，從而可以計算出進(jìn)水流量，測量處理時間周期，同時可以控制掛膜強(qiáng)化井掛膜情況。支架固定系統(tǒng)4設(shè)置高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)12控制膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)2坡度調(diào)節(jié)設(shè)置。膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)2為本凈水裝置的主體，由可調(diào)坡度管道13、掛膜強(qiáng)化井14及跌水井模擬區(qū)15組成，通過支架固定系統(tǒng)4將各區(qū)域固定以及實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置。其中可調(diào)坡度管道13分為等份多節(jié)管道拼接而成，連接處設(shè)置掛膜強(qiáng)化井14，其中設(shè)置稀疏掛膜載體16，稀疏掛膜載體16布于道管下半部，上端固定于掛膜強(qiáng)化井井蓋17 ；跌水井設(shè)置于一周期管道循環(huán)的中端，為厭氧跌水模擬。低位混合池3尺寸長X寬X高=120cmX IOOcmX 70cm,設(shè)計有效容積600L， 其中設(shè)置污水提升系統(tǒng)，提升能力為25m3/h，污水溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)，鼓風(fēng)曝氣泵曝氣量為 320L/h，調(diào)節(jié)溶解氧為(1. 5 2. 5)mg/L，待處理污水混合液懸浮固體濃度為(1 2) g/L ； 高位混合池1尺寸長X寬X高=IOOcmX IOOcmX 50cm，設(shè)計有效容積150L，其中隔板將緩沖區(qū)與集水區(qū)分隔為3 2，即緩沖區(qū)尺寸為長X寬X高=60cmX IOOcmX 50cm，集水區(qū)尺寸為長X寬X高=40cmX IOOcmX 50cm，兩區(qū)域底部連通高度為10cm。膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)2主體反應(yīng)區(qū)為直徑IlOmm的等份多節(jié)管道，每節(jié)管道長度為100cm，共拼裝60節(jié)。 每個連接處均設(shè)置一個掛膜強(qiáng)化井14，選擇纖維稀疏網(wǎng)狀填充物作為稀疏掛膜載體16，充填于掛膜強(qiáng)化井14下部，其上端固定于掛膜強(qiáng)化井井蓋17，通過高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)12實現(xiàn)可調(diào)坡度管道13的坡度i = 0. 003。污水凈化過程如下首先對設(shè)備進(jìn)行污泥掛膜處理，將污泥打入設(shè)備管道，對膜強(qiáng)化井14中的稀疏掛膜載體16進(jìn)行掛膜處理，設(shè)備即完成啟動。污水進(jìn)入低位調(diào)節(jié)池3與部分污泥進(jìn)行配比，之后經(jīng)污水提升系統(tǒng)上水至高位混合池1，后通過重力流方式進(jìn)入膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)2，并在無耗能狀態(tài)中在膜強(qiáng)化井14處于已掛膜之填料進(jìn)行接觸，實現(xiàn)有機(jī)物的去除、脫氮除磷效果；經(jīng)多次重力流循環(huán)通過膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)2，停止低位混合池3的污水提升系統(tǒng)后，污水可自流回低位混合池3進(jìn)行重力靜沉實現(xiàn)固液分離，分離出的上清液可排出系統(tǒng)；分離出的活性污泥直接作為下一批待處理污水所需啟動污泥。低位混合池3 設(shè)置排空閥門，便于設(shè)備檢修與清潔。利用序批式膜強(qiáng)化管網(wǎng)節(jié)能污水凈化方法處理城鎮(zhèn)生活污水，采用序批式進(jìn)水方式，經(jīng)為期五個月的啟動運(yùn)行，原水水質(zhì)和經(jīng)過本方法處理后的出水水質(zhì)中各污染物平均濃度見表1。表1 進(jìn)出水水質(zhì)表
權(quán)利要求
1. 一種污水凈化方法，其特征在于具體步驟為一、依次設(shè)置低位混合池(3)、高位混合池C3)和膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)O)，流水經(jīng)過膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)( 后跌水至低位混合池( 開始循環(huán)流程；其中低位混合池(3)中設(shè)置溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)(6)，溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)(6)中有曝氣管(7)；溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)(6) —端與鼓風(fēng)曝氣泵相連，污水提升系統(tǒng)( 下部連接污水泵OO)；污水提升系統(tǒng)( 將污水提升至高位混合池(1)，并可通過提升污水分流過多流水方式實現(xiàn)低位混合池(3)的充分混合效果，保證碳源供應(yīng)，低位混合池(3)的序批式運(yùn)行能夠啟動固液分離的目的，減少了二沉池的構(gòu)建所帶來的基建及運(yùn)行成本；高位混合池(1)中設(shè)置溶解氧在線監(jiān)測系統(tǒng)(11)，并與底位混合池( 中的溶解氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)(6)相連，通過探頭監(jiān)測進(jìn)水溶解氧含量，當(dāng)高位混合池(1)進(jìn)水溶解氧低于設(shè)置值時開啟曝氣管(7)，當(dāng)溶解氧達(dá)到設(shè)置值時曝氣充氧系統(tǒng)自動關(guān)閉，有效減少曝氣耗能，同時設(shè)置上水緩沖系統(tǒng)(8)，將高位混合池(1)通過隔板03) 分隔為緩沖區(qū)(9)和集水區(qū)(10)，兩區(qū)域底部相連，集水區(qū)(10)底部設(shè)置液位觀測管02) 可直接觀察和測量進(jìn)水水位；在高位混合池(1)通向膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)( 進(jìn)水管接口處設(shè)置流速儀04)監(jiān)測進(jìn)水流速，從而可以計算出進(jìn)水流量，測量處理時間周期，同時可以控制掛膜強(qiáng)化井掛膜情況；二、膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)( 主體反應(yīng)區(qū)為等份多節(jié)管道，共拼裝50-60節(jié)，設(shè)置自流坡度； 各管道的連接處設(shè)置掛膜強(qiáng)化井(14)，稀疏掛膜載體(16)充填于掛膜強(qiáng)化井(14)下部，其上端固定于掛膜強(qiáng)化井井蓋(17)，稀疏掛膜載體(16)為中空纖維膜/纖維稀疏網(wǎng)狀填充物 /稀疏棉絲填充物；跌水井模擬區(qū)(15)設(shè)置于膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)(2)中端，為厭氧跌水模擬；三、膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)( 主體反應(yīng)區(qū)設(shè)置由活性污泥掛膜即稀疏掛膜載體(16)組成的生物膜處理區(qū)，生物膜的表面是高度活性的、具有巨大的截留和吸附能力，可吸附混合液中的顆粒、膠體物質(zhì)和溶解性物質(zhì)，因而生物膜可自身新陳代謝去除有機(jī)物，自養(yǎng)硝化菌實現(xiàn)生物脫氮，好氧聚磷菌和反硝化聚磷菌實現(xiàn)磷的去除；四、水中的污染物在流經(jīng)上述膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)( 過程中通過與膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)(2) 中稀疏掛膜載體(16)發(fā)生接觸發(fā)生吸附、吸收、釋放、共沉淀，被稀疏掛膜載體(16)及系統(tǒng)混合的活性污泥代謝作用去除；五、上述膜強(qiáng)化管網(wǎng)系統(tǒng)O)中掛膜強(qiáng)化井(14)的稀疏掛膜載體(16)對水流有足夠的混合、部分截留作用，從而有效增強(qiáng)原本處于缺氧狀態(tài)管道流的充氧能力，增強(qiáng)對污水有機(jī)物的去除效果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種序批式膜強(qiáng)化管網(wǎng)節(jié)能污水凈化方法。設(shè)置污水管網(wǎng)的全程模擬并進(jìn)行膜強(qiáng)化處理，充分模擬利用污水管網(wǎng)流動的重力流無耗能優(yōu)勢，通過物理和微生物等作用使水體得到凈化。采用本發(fā)明方法對主要污染物為有機(jī)物、氮及磷的城鎮(zhèn)生活污水進(jìn)行處理，在取得高效有機(jī)物及氮去除效果外，對磷也有一定的去除效果，同時具有一定的抗水量負(fù)荷沖擊功能，且具有運(yùn)行過程穩(wěn)定、低能耗和運(yùn)行成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C02F9/14GK102225824SQ20111010948
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者唐玉芳, 曾鴻鵠, 朱宗強(qiáng), 李艷紅, 梁延鵬, 王保亮, 藍(lán)克遙, 黃威 申請人:桂林理工大學(xué)