本發(fā)明涉及一體化XHBF高效除磷小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)備，屬于環(huán)境工程和廢水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國城市化進(jìn)程的加速發(fā)展，小城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)及設(shè)備已成為各界研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。然而大量未經(jīng)處理的小城鎮(zhèn)生活與工業(yè)污水流入江河、湖泊或地下水中，將會(huì)給水體造成嚴(yán)重污染，對(duì)漁業(yè)用水、生活用水等產(chǎn)生影響。因而，小城鎮(zhèn)污水污染已成為制約我國新農(nóng)村建設(shè)的重要因素之一。小城鎮(zhèn)污水一般包括生活污水、養(yǎng)殖廢水和少量鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)廢水，這類水的主要特點(diǎn)是可生化性較好，但同時(shí)氮磷含量也較高。作為水體富營養(yǎng)化的決定性因素，水體中氮、磷的過量積累將會(huì)引起藻類及其它浮游生物迅速繁殖、水體溶解氧下降，進(jìn)而導(dǎo)致水質(zhì)惡化甚至水體黑臭現(xiàn)象。因此控制小城鎮(zhèn)污水中磷的排放濃度尤為重要，我國制定并嚴(yán)格執(zhí)行的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)明確要求，在2006年1月1日以后所有新建、擴(kuò)建的污水處理廠的尾水綜合排放按照一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，即TP≤0.5mg/L，而原先執(zhí)行的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)的TP≤1.0mg/L。

目前，目前我國小城鎮(zhèn)生活污水處理率偏低，一體化污水處理裝置因其建設(shè)和運(yùn)行成本便宜、占地面積小以及運(yùn)行管理簡便，因而在城市排水管網(wǎng)不能到達(dá)的地區(qū)開發(fā)一體化處理工藝及裝置有廣闊的發(fā)展前景和推廣空間。通常，小型城鎮(zhèn)污水處理裝置進(jìn)行就地處理，其工藝主要為接觸氧化法、改進(jìn)型活性污泥法、間歇式活性污泥法和膜生物反應(yīng)器等方法。但由于直接利用這些工藝往往會(huì)造成投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、缺乏管理，這些工藝對(duì)分散型生活污水的針對(duì)性并不強(qiáng)。并且這些工藝一般只注重COD，BOD₅等一類有機(jī)物的去除，不能很好的對(duì)污水進(jìn)行脫氮除磷處理，排出的氮磷等營養(yǎng)元素，會(huì)造成受體水體的富營養(yǎng)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種不僅能去除COD，BOD，SS，TN，而且能高效去除TP的一體化污水處理裝置，并提供了一種污水處理方法。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種一體化污水處理設(shè)備，所述設(shè)備包括厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)、沉淀區(qū)；厭氧區(qū)與缺氧區(qū)采用倒置U型管聯(lián)通；好氧區(qū)和缺氧區(qū)合為一體，上面為好氧區(qū)，下面為缺氧區(qū)，中間用折行板隔開；缺氧區(qū)內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，好氧區(qū)內(nèi)含有曝氣裝置。

在一種實(shí)施方式中，厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)、沉淀區(qū)的組合，稱為功能區(qū)。

在一種實(shí)施方式中，沉淀區(qū)采用斜板沉淀，斜板傾角相對(duì)于水平面傾斜45°。

在一種實(shí)施方式中，所述曝氣裝置為纖維軟管曝氣裝置。

在一種實(shí)施方式中，所述曝氣裝置為可提式纖維軟管曝氣裝置。

在一種實(shí)施方式中，所述一體化污水處理設(shè)備還包括設(shè)置在沉淀區(qū)后端的過濾池。

在一種實(shí)施方式中，所述過濾池中設(shè)有多層濾料。

在一種實(shí)施方式中，所述過濾池中濾料，底層濾料為石英砂和硅酸鈣的混合物，中間層濾料為生物陶粒，頂層濾料為細(xì)沙石。

在一種實(shí)施方式中，所述過濾池中中底層濾料、中間層濾料、頂層濾料的高度比為1:1:1。合理的用量比，能夠更加有效地處理污水。

在一種實(shí)施方式中，所述一體化污水處理設(shè)備，還包括設(shè)置在功能區(qū)前端的格柵、調(diào)節(jié)池、初沉池。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種污水處理方法，是利用本發(fā)明的一體化污水處理設(shè)備。

在一種實(shí)施方式中，所述方法包括控制厭氧區(qū)的水力停留時(shí)間為13～17h；好氧區(qū)的溶解氧控制在3-6mg/L，好氧區(qū)的水力停留時(shí)間在7～9h；

在一種實(shí)施方式中，所述方法中，污泥濃度保持在2.2～4.3g/L，污泥負(fù)荷為0.07～0.12kg·BOD₅/kg·VSS·d。

在一種實(shí)施方式中，所述方法包括在沉淀區(qū)投加吸附劑；所述吸附劑改性硅酸鈣，粒徑小于1μm；含有鈣來源物質(zhì)30％-60％、硅來源物質(zhì)30％-60％、分散劑0.3％-6％、水0％-30％，粒徑為1μm以下；其中，鈣來源物質(zhì)為硝酸鈣、氫氧化鈣或氯化鈣，硅來源物質(zhì)為硅酸鈉、硅酸鉀、正硅酸四乙酯或正硅酸鹽，分散劑為無水乙醇、聚乙二醇、乙二醇或丙三醇，分散劑的添加劑量是鈣源物質(zhì)質(zhì)量的1％-10％，鈣:硅摩爾比為0.5-2:1。

在一種實(shí)施方式中，所述改性硅酸鈣的投加量為0.5-10g/L，吸附反應(yīng)時(shí)間為0.5-2h，絮凝沉降時(shí)間為0.5-2h。

在一種實(shí)施方式中，所述污水中，COD平均濃度為450～550mg/L，進(jìn)水TN平均濃度為70～85mg/L，NH₃-N平均濃度為40～52mg/L，TP濃度為70～90mg/L。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的設(shè)備功能區(qū)由厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)及沉淀區(qū)組成。(1)功能區(qū)最左邊為厭氧區(qū)，水力停留時(shí)間控制在15h，厭氧區(qū)和缺氧區(qū)之間采用到U型管聯(lián)通；好氧區(qū)和缺氧區(qū)合為一體，上面為好氧區(qū)，下面為缺氧區(qū)，中間用折行板隔開，氧氣流通受阻，缺氧環(huán)境更容易形成；缺氧區(qū)內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，混合均勻，提前配合好氧區(qū)脫氮除磷，將大分子有機(jī)顆粒分解成小分子有機(jī)顆粒，提高廢水的可生化性；缺氧區(qū)上面是好氧區(qū)，設(shè)有曝氣裝置，可根據(jù)需要自由調(diào)節(jié)曝氣裝置在水中的深度，且通過控制可提式纖維軟管曝氣裝置氣流量大小，溶解氧控制在3-6mg/l，可大大提高除磷效果；好氧區(qū)和厭氧區(qū)之間用折行板物理性隔開，污水通過折行方式進(jìn)入好氧區(qū)，有效控制水力停留時(shí)間在8h，并且兩者之間可直接進(jìn)行污水處理交換，交換形式及量的大小是依靠攪拌器的控制來實(shí)施，因此節(jié)省能耗。當(dāng)攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，湍流增強(qiáng)，好氧區(qū)與缺氧區(qū)混合程度增強(qiáng)；當(dāng)攪拌器停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，兩區(qū)之間的混合程度較低。(2)功能區(qū)尾端設(shè)有沉淀區(qū)，采用斜板沉淀，斜板傾角相對(duì)于水平面為45°，，沉淀效果最佳；污泥可自滑回流至缺氧區(qū)，一方面提高了功能區(qū)的污泥濃度，提高反應(yīng)效率；另一方面，回流的污泥進(jìn)入功能區(qū)中繼續(xù)消化分解，減少排泥量，可緩解污泥處置問題；另外，沉淀區(qū)投加除磷藥劑改性硅酸鈣，可使出水達(dá)到一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn)。(3)曝氣裝置不是一般的鼓風(fēng)和機(jī)械曝氣，而是采用纖維軟管曝氣，上面的A、B、C、D、E五個(gè)浮子通過浮力將軟管控制在某一水深處，可根據(jù)需要自由調(diào)節(jié)曝氣裝置在水中的深度，需要更換軟管時(shí)，將浮子和拉繩提出水面即可，不需要進(jìn)行拆卸維修。(4)好氧區(qū)與缺氧區(qū)集成一體，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積相對(duì)較少且運(yùn)行操作簡便。(5)PAOs(聚磷菌)在厭氧池有效地利用碳源，充分釋磷，從而提高除磷效率；同時(shí)控制最佳厭氧有效時(shí)間為2到3個(gè)小時(shí)，避免因厭氧時(shí)間過長或者過短都對(duì)PAO釋磷產(chǎn)生一定的負(fù)作用，從而進(jìn)一步提高除磷效果。(6)過濾池中水下往上流通，里面設(shè)有多層濾料，低層濾料為石英砂和硅酸鈣的混合物，中間層濾料為生物陶粒，頂層濾料為細(xì)沙石。過濾池中的濾料一方面通過化學(xué)反應(yīng)，將PO₄^3-沉淀下來；另一方面，濾料具有較大的表面積因?yàn)榫哂休^強(qiáng)的物理吸附能力，可以吸附污水中的COD和SS、氮磷等；第三方面濾料供微生物附著，形成復(fù)雜的微生物生態(tài)系統(tǒng)，可進(jìn)一步提高出水標(biāo)準(zhǔn)。

附圖說明

圖1：高效除磷一體化設(shè)備圖；1進(jìn)水管、2厭氧區(qū)、3曝氣裝置、4好氧區(qū)、5折行板、6缺氧區(qū)、7攪拌裝置、8沉淀區(qū)、9過濾池、10出水管；

圖2：高效除磷一體化設(shè)備曝氣設(shè)備圖；

圖3：污水處理流程圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，為本發(fā)明的一體化污水處理設(shè)備。

所述設(shè)備包括厭氧區(qū)2、缺氧區(qū)6、好氧區(qū)4、沉淀區(qū)8；厭氧區(qū)2與缺氧區(qū)6采用倒置U型管聯(lián)通；好氧區(qū)4和缺氧區(qū)6合為一體，上面為好氧區(qū)4，下面為缺氧區(qū)6，中間用折行板5隔開；缺氧區(qū)6內(nèi)設(shè)有攪拌裝置7，好氧區(qū)4內(nèi)含有曝氣裝置3。厭氧區(qū)2、缺氧區(qū)6、好氧區(qū)4、沉淀區(qū)8的組合，稱為功能區(qū)。

沉淀區(qū)8采用斜板沉淀，斜板傾角相對(duì)于水平面為45°。

所述曝氣裝置3為可提式纖維軟管曝氣裝置。

所述一體化污水處理設(shè)備還包括設(shè)置在沉淀區(qū)8后端的過濾池9。

所述過濾池9中設(shè)有多層濾料。所述過濾池中濾料，底層濾料為石英砂和聚合氯化鋁的混合物，中間層濾料為生物陶粒，頂層濾料為細(xì)沙石。

實(shí)施例2：

如圖3所示，本發(fā)明提供一種高效除磷污水處理設(shè)備裝置圖，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，試驗(yàn)裝置的有效體積為40L。試驗(yàn)污水為江蘇省某城鎮(zhèn)污水，其進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。在試驗(yàn)期間，反應(yīng)器內(nèi)混合液的溫度隨季節(jié)而變化，基本維持在11～28℃之間。試驗(yàn)初期，處理水量為0.30L/h，然后慢慢增加到6L/h。污泥濃度保持在2.2～4.3g/L，污泥負(fù)荷為0.07～0.12kg·BOD₅/kg·VSS·d。

本發(fā)明污水處理設(shè)備功能區(qū)最左邊為厭氧區(qū)，水力停留時(shí)間控制在15h，厭氧區(qū)和好氧區(qū)之間采用到U型管聯(lián)通；好氧區(qū)和缺氧區(qū)合為一體，上面為好氧區(qū)，下面為缺氧區(qū)，中間用折行板隔開，氧氣流通受阻，缺氧環(huán)境更容易形成；缺氧區(qū)內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，攪拌速度控制在60-200rpm/min，使污水混合均勻，提前配合好氧區(qū)脫氮除磷，將大分子有機(jī)顆粒分解成小分子有機(jī)顆粒，提高了廢水的可生化性；缺氧區(qū)上面是好氧區(qū)，設(shè)有曝氣裝置，且通過控制纖維軟管曝氣，溶解氧控制在3-6mg/l，可大大提高除磷效果；好氧區(qū)和厭氧區(qū)之間用折行板物理性隔開，污水通過折行方式進(jìn)入好氧區(qū)，有效控制水力停留時(shí)間在8h，并且兩者之間可直接進(jìn)行污水處理交換，交換形式及量的大小是依靠攪拌器的控制來實(shí)施，相比一般裝置節(jié)省了約35％的能耗。功能區(qū)尾端設(shè)有沉淀區(qū)，采用斜板沉淀，斜板傾角相對(duì)于水平面為45°，顆粒物能很快沉降下來；污泥可自滑回流至缺氧區(qū)，一方面提高了功能區(qū)的污泥濃度，提高反應(yīng)效率；另一方面，回流的污泥進(jìn)入功能區(qū)中繼續(xù)消化分解，減少排泥量，可緩解污泥處置問題；采用纖維軟管曝氣，上面的A、B、C、D、E五個(gè)浮子通過浮力將軟管控制在水深約0.2m處，溶解氧在4mg/l左右；最佳回流污泥比控制在70％附近；另外，沉淀區(qū)投加除磷藥劑改性硅酸鈣，投加量為0.5-10g/L，吸附反應(yīng)時(shí)間為0.5-2h，絮凝沉降時(shí)間為0.5-2h。過濾池中的水下往上流通，里面設(shè)有三層濾料，底層濾料為石英砂和硅酸鈣的混合物，中間層濾料為生物陶粒，頂層濾料為細(xì)沙石。污水處理流程如圖3所示，污水先進(jìn)入格柵，截留去除污水中較粗大懸浮物和漂浮物；再經(jīng)過調(diào)節(jié)池，用碳酸氫鈉溶液控制pH在7-8；然后經(jīng)過初沉池，去除約40％-55％的SS，同時(shí)去除20％-30％的BOD₅，降低后續(xù)功能區(qū)處理的有機(jī)負(fù)荷；隨后在功能區(qū)進(jìn)行生化反應(yīng)，進(jìn)一步去除COD，BOD，SS，TN，主要是去除大部分的TP；再經(jīng)過沉淀區(qū)、過濾池后直接出水。實(shí)驗(yàn)進(jìn)水中COD平均濃度為500mg/L，COD去除率達(dá)85％以上；進(jìn)水TN平均濃度為78mg/L，去除率達(dá)到92％以上；NH₃-N平均濃度為46mg/L，NH₄-N去除率達(dá)90以上％；進(jìn)水TP濃度為80mg/L，出水TP平均濃度為0.45mg/L左右，TP去除率達(dá)到92％以上。

實(shí)施例3：

污水先進(jìn)入格柵，截留去除污水中較粗大懸浮物和漂浮物；再經(jīng)過調(diào)節(jié)池，用碳酸氫鈉溶液控制pH在7-8；然后經(jīng)過初沉池，再采用實(shí)施例1的裝置進(jìn)行污水處理。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，試驗(yàn)裝置的有效體積為40L。

試驗(yàn)污水為江蘇省某城鎮(zhèn)污水，其進(jìn)水和出水質(zhì)如表1所示。在試驗(yàn)期間，反應(yīng)器內(nèi)混合液的溫度維持在25℃之間。污水處理水量3天內(nèi)由0.30L/h增加到6L/h，污泥濃度保持在3.5g/L左右，污泥負(fù)荷為0.11kg·BOD₅/kg·VSS·d。

在實(shí)驗(yàn)過程中，控制厭氧區(qū)的水力停留時(shí)間為15h，好氧區(qū)的溶解氧控制在5mg/L，好氧區(qū)的水力停留時(shí)間在8h；缺氧區(qū)內(nèi)攪拌裝置的攪拌速度控制在150rpm/min。

沉淀區(qū)投加除磷藥劑改性硅酸鈣，投加量為5g/L，吸附反應(yīng)時(shí)間為2h，絮凝沉降時(shí)間為0.5h。過濾池中的水下往上流通，里面設(shè)有三層濾料，底層濾料為石英砂和硅酸鈣的混合物，中間層濾料為生物陶粒，頂層濾料為細(xì)沙石。

實(shí)驗(yàn)進(jìn)水中COD平均濃度為500mg/L，出水的COD為36mg/L，COD去除率達(dá)92.8％；進(jìn)水TN平均濃度為78mg/L，出水TN濃度為1mg/L左右，去除率達(dá)到98.71％；NH₃-N平均濃度為46mg/L，出水中NH₃-N平均濃度0.8mg/L，NH₄-N去除率達(dá)98.26％；進(jìn)水TP濃度為80mg/L，出水TP平均濃度為0.45mg/L左右，TP去除率達(dá)到99.43％。實(shí)驗(yàn)進(jìn)出水水質(zhì)以及各指標(biāo)去除效率如表1所示。

表1試驗(yàn)進(jìn)水和出水水質(zhì)

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動(dòng)與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。