專利名稱：簡易型交替曝氣塘污水處理裝置及處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種簡易型交替曝氣塘污水處理裝置及處理
工藝。
背景技術(shù)：
通過發(fā)展經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)比較好的鄉(xiāng)鎮(zhèn)帶動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，一直是我國發(fā)展鄉(xiāng)村 經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略之一。鄉(xiāng)鎮(zhèn)泛指較小的市鎮(zhèn)，主要包括集鎮(zhèn)和建制鎮(zhèn)。集鎮(zhèn)是指鄉(xiāng)政府所在 地和由集市發(fā)展而成的非建制鎮(zhèn)，建制鎮(zhèn)是指國家按行政建制設(shè)立的鎮(zhèn)但不含縣城關(guān)鎮(zhèn)。 鄉(xiāng)鎮(zhèn)常常是一定區(qū)域內(nèi)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)、文化和生活服務(wù)中心。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的 《2007年城市、縣城和村鎮(zhèn)建設(shè)統(tǒng)計(jì)公報》，2007年末，全國已有鄉(xiāng)15120個、建制鎮(zhèn)19249 個，平均人口密度分別為4768和5459人/平方公里。按照"國務(wù)院國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第 i^一個五年規(guī)劃綱要"，到2010年末，我國城鎮(zhèn)化率還將從2005年末的43%提高到47%， 社會主義新農(nóng)村建設(shè)將取得明顯成效。 然而，我國在城鎮(zhèn)化加速的同時，鄉(xiāng)鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施普遍沒有同步建設(shè)。2007年 末，全國鄉(xiāng)建成區(qū)的排水管道密度為1. 43公里/平方公里，建制鎮(zhèn)的排水管道密度為3. 08 公里/平方公里。收集率尚且不高，污水處理率可想而知，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污染因此成為面源污染 的重要因素之一。按照國家節(jié)能減排工作的部署，2010年末全國設(shè)市城市和縣城所在的建 制鎮(zhèn)均將規(guī)劃建設(shè)污水集中處理設(shè)施，全國設(shè)市城市的污水處理率將從目前的45%提高到 不低于70%。因此，我國已經(jīng)進(jìn)入鄉(xiāng)鎮(zhèn)水污染治理的快速推進(jìn)期。然而，在推進(jìn)這項(xiàng)工作的 過程中面臨的一個重要難題是，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污染控制不能沿用城市污水集中處理的模式，而 專門針對鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污染控制而研發(fā)的適用技術(shù)還比較少，缺乏具有普遍指導(dǎo)作用的技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)。 2009年3月，中國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部城市建設(shè)司張悅司長在馬尼拉亞太地區(qū)衛(wèi)生 會議上的發(fā)言指出"我國政府正在加大對小城鎮(zhèn)和農(nóng)村污水處理的支持力度，并加強(qiáng)對適 用技術(shù)和工藝的研發(fā)與推廣"，反映了當(dāng)前我國在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村污水治理中面臨的技術(shù)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理特點(diǎn)，提出一種簡易型交替曝氣塘污水處理 裝置及處理工藝。 本發(fā)明提出的簡易型交替曝氣塘污水處理裝置，所述污水處理工藝采用曝氣處理 裝置，該處理裝置由曝氣塘、曝氣器、進(jìn)水管道、出水管道、排泥管道、連通管道和控制閥組 成。第一曝氣塘和第三曝氣塘分別通過連通管與第二曝氣塘相連，第一曝氣塘、第二曝氣塘 和第三曝氣塘底部通過進(jìn)水控制閥連接進(jìn)水管，第一曝氣塘和第三曝氣塘上方通過出流堰 和出水控制閥連接出水管，第二曝氣塘底部通過排泥控制閥連接排泥管。第一曝氣塘、第二 曝氣塘、第三曝氣塘內(nèi)各有1個曝氣器或攪拌器。進(jìn)水控制閥、出水控制閥、排泥控制閥、曝 氣器或攪拌器分別連接PLC控制柜。
本發(fā)明中，所述進(jìn)水控制閥、出水控制閥和排泥閥分別采用氣動閥或電動閥。
本發(fā)明中，所述曝氣器需采用倒傘型表面曝氣器。 本發(fā)明提出的簡易型交替曝氣塘污水處理工藝，具體體步驟如下選擇位于鄉(xiāng)鎮(zhèn) 建成區(qū)下風(fēng)向的天然池塘或平整場地，通過開挖和堆土形成可容納水深2 3m的第一曝 氣塘、第二曝氣塘和第三曝氣塘；在第一曝氣塘、第二曝氣塘和第三曝氣塘的四周鋪設(shè)防滲 膜，安裝連通管道、進(jìn)水管、出水管和排泥管后，在防滲膜上砌磚，水泥砂漿抹面，即可完成 第一曝氣塘、第二曝氣塘和第三曝氣塘的塘體施工；之后，安裝曝氣器或攪拌器、控制進(jìn)水 控制閥、出水控制閥、排泥控制閥和PLC控制柜，即可使用；通過周期性的厭氧/缺氧/好氧 反應(yīng)和沉淀同時去除水中有機(jī)物和氮、磷營養(yǎng)鹽，第一曝氣塘和第三曝氣塘的運(yùn)行過程包 括反應(yīng)和沉淀階段，第二曝氣塘一直進(jìn)行生化反應(yīng)；控制模式采用固定時間時序控制模式 (Fix-time control,FTC)或采用在線反饋實(shí)時控制模式(real-timecontrol，RTC)中任一 種。 本發(fā)明中，進(jìn)水是連續(xù)的，按設(shè)定的運(yùn)行程序分別有序地進(jìn)入三個塘。凈化水交替 從第一曝氣塘和二曝氣塘連續(xù)排出。微生物污泥在塘內(nèi)完成消化穩(wěn)定，少量的剩余污泥根 據(jù)運(yùn)行情況不定期從第二曝氣塘排出。 本發(fā)明中，固定時間時序控制模式周期開始時，污水從第一曝氣塘進(jìn)入并在其中 進(jìn)行生物代謝反應(yīng)，混合液流向第二曝氣塘，第二曝氣塘始終進(jìn)行生化反應(yīng)使有機(jī)物進(jìn)一 步降解；然后，污水改由第二曝氣塘進(jìn)入，第一曝氣塘則繼續(xù)反應(yīng)使其本底濃度降低。最后， 經(jīng)過一段時間的沉淀分離，第一曝氣塘可作為沉淀塘運(yùn)行。在上述過程中，第三曝氣塘始終 作為沉淀塘運(yùn)行，進(jìn)行固液分離過程，上清液經(jīng)第三曝氣塘流堰外排。上述階段完成后，污 水切換進(jìn)入第三曝氣塘，第二曝氣塘仍然是反應(yīng)塘，第一曝氣塘改作沉淀塘，沉淀上清液經(jīng) 第一曝氣塘出流堰外排。 采用固定時間時序控制模式時，對于不同的處理水量(最小日、平均日和最大日) 時，切換周期不變，采用不同的曝氣周期。 本發(fā)明中，也可以采用實(shí)時在線反饋實(shí)時控制模式，具體步驟如下 第一步，反硝化反應(yīng)階段開啟進(jìn)水，關(guān)閉出水；開啟攪拌，停止曝氣。系統(tǒng)內(nèi)
D0<0.2mg/L、 ^1<0且^>0，當(dāng)^2^ = 0且鵬=0時，可認(rèn)為反硝化反應(yīng)進(jìn)
A df df
行完全，進(jìn)入下一個過程。
第二步，硝化反應(yīng)階段關(guān)閉進(jìn)水，關(guān)閉出水；停止攪拌，開啟曝氣。系統(tǒng)內(nèi)DO >
2mg/L、^1 〉0且^) <0，當(dāng)^2^ = 0且《 = o時，可認(rèn)為硝化反應(yīng)進(jìn)行完全，進(jìn)入 A A d d
下一個過程。 第三步，澄清階段關(guān)閉進(jìn)水，關(guān)閉出水；停止攪拌，停止曝氣。完成澄清后，進(jìn)入 下一個過程。
第四步，沉淀階段關(guān)閉進(jìn)水，開啟出水；停止攪拌，停止曝氣。直至另一個邊格的 澄清階段結(jié)束時，重新回到第一步的反硝化階段。
如此往復(fù)，循環(huán)運(yùn)行。 本發(fā)明的基礎(chǔ)是傳統(tǒng)曝氣塘和UNITANK、三溝式氧化溝工藝。曝氣塘工藝實(shí)際上是在塘面上安裝有人工曝氣設(shè)備的穩(wěn)定塘，通常需要連接一個沉淀塘來去除水中懸浮固體， 微生物在塘內(nèi)厭氧消化穩(wěn)定。曝氣塘具有基建投資低、運(yùn)行管理簡單的優(yōu)點(diǎn)。但是，曝氣塘 主要以去除COD和NH4+-N為主，對TN和TP的去除率不高；曝氣塘內(nèi)無污泥回流(SRT和 HRT相同)，MLVSS濃度低，使反應(yīng)速率低，水力停留時間一般超過3天，占地面積大。在某 些鄉(xiāng)鎮(zhèn)建成區(qū)，找不到足夠的土地來建設(shè)曝氣塘。 UNITANK和三溝式氧化溝是成熟的城鎮(zhèn)污水處理工藝，具有反應(yīng)沉淀一體化、處理 效率高、占地面積小、可實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的優(yōu)點(diǎn)。但是，處理系統(tǒng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，所需的 基建投資往往超出鄉(xiāng)鎮(zhèn)的承受水平。 本發(fā)明按照UNITANK的工作原理來改造常規(guī)曝氣塘，提出一種簡易型交替曝氣塘 污水處理工藝，使其能綜合上述兩類工藝的優(yōu)點(diǎn)，并提出了配套的運(yùn)行控制程序。實(shí)施案例 的應(yīng)用效果表明，該發(fā)明具有基建投資低、建設(shè)周期短、運(yùn)行過程自動化、排水水質(zhì)達(dá)到國 家規(guī)定一級B排放標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為簡易型交替曝氣塘污水處理裝置示意圖。
圖2為設(shè)計(jì)平均目的固定時間控制模式。 圖中標(biāo)號1、2、3分別為第一進(jìn)水閥、第二進(jìn)水閥、第三進(jìn)水閥，4、5分別為第一出 水閥、第二出水閥，6為排泥閥，7、8和9分別為第一曝氣器、第二曝氣器、第三曝氣器，10、 11、12分別為第一曝氣塘、第二曝氣塘和第三曝氣塘，13為進(jìn)水管，14為出水管，15為排泥 管，16、17分別為第一出流堰、第二出流堰。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。 實(shí)施例1 :如圖1所示，選擇位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)建成區(qū)下風(fēng)向的天然池塘或平整場地，通過 開挖和堆土形成可容納水深2 3m的交替的三個曝氣塘，分別為第一曝氣塘10、第二曝氣 塘11和第三曝氣塘13;在交替的三個曝氣塘的四周鋪設(shè)防滲膜，安裝連通管道、進(jìn)水管、出 水管和排泥管后，第一曝氣塘10和第三曝氣塘12分別通過連通管與第二曝氣塘11相連， 第一曝氣塘10、第二曝氣塘11和第三曝氣塘12底部分別通過第一進(jìn)水閥1、第二進(jìn)水閥2 和第三進(jìn)水閥3連接進(jìn)水管13，第一曝氣塘10上方通過第一出流堰16、第一出水閥4連接 出水管14，第三曝氣塘12上方通過第二出流堰17和第二出水閥5連接出水管14，第二曝 氣塘11底部通過排泥控制閥連接排泥管15。在防滲膜上砌磚，水泥砂漿抹面，即可完成塘 體施工；之后，安裝曝氣器、控制進(jìn)出水與排泥的電動/氣動閥和PLC控制柜后，便可交付使 用。第一曝氣塘、第二曝氣塘、第三曝氣塘內(nèi)各有第一曝氣器7、第二曝氣器8和第三曝氣器 9 ;進(jìn)水控制閥、出水控制閥和排泥控制閥分別連接PLC控制柜。 將本簡易型交替式曝氣塘處理工藝用于某地區(qū)污水處理站建成通水。設(shè)計(jì)平均日 處理規(guī)模250mVd，曝氣塘占地面積300m2。建設(shè)簡易型交替曝氣塘涉及的土建工程和曝氣 器、電氣及管道安裝工程，折算噸水投資僅為660元。采用固定時間控制模式自動運(yùn)行，幾 乎不需人工日常維護(hù)。平均處理水量為160mVd，出水達(dá)到了一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，平均處理成 本為0. 35元/噸。
設(shè)計(jì)水量最小日HRT = 30h，固定時間控制模式為交替反應(yīng)周期6h，半周期3h。 周期開始的120min，污水從第一曝氣塘連續(xù)進(jìn)入，第一曝氣塘在前60min曝氣2min-沉淀 18min，之后澄清20min-曝氣20min_澄清20分鐘。接下來的60min里，污水改由第二曝氣 塘進(jìn)入，第一曝氣塘曝氣30min，預(yù)澄清30min。第二曝氣塘始終處于曝氣10min-停曝20min 的間歇曝氣反應(yīng)中，第三曝氣塘則是沉淀塘。3小時后，切換第一曝氣塘和第三曝氣塘進(jìn)入 下半周期，其控制模式與上半周期對稱。 設(shè)計(jì)水量平均日HRT = 20h，固定時間控制模式為交替反應(yīng)周期6h，半周期3h。 周期開始的120min，污水從第一曝氣塘連續(xù)進(jìn)入，第一曝氣塘在前60min曝氣2min-沉淀 18min，之后澄清15min-曝氣30min-澄清15分鐘。接下來的60min里，污水改由第二曝氣 塘進(jìn)入，第一曝氣塘曝氣30min，預(yù)澄清30min。第二曝氣塘始終處于曝氣20min-停曝10min 的間歇曝氣反應(yīng)中，第三曝氣塘則是沉淀塘。3小時后，切換第一曝氣塘和第三曝氣塘進(jìn)入 下半周期，其控制模式與上半周期對稱。 設(shè)計(jì)水量最大日HRT = 10h，固定時間控制模式為交替反應(yīng)周期6h，半周期3h。 周期開始的120min，污水從第一曝氣塘連續(xù)進(jìn)入，第一曝氣塘在前60min曝氣2min-沉淀 18min，之后澄清15min-曝氣30min-澄清15分鐘。接下來的60min里，污水改由第二曝氣 塘進(jìn)入，第一曝氣塘曝氣30min，預(yù)澄清30min。第二曝氣塘始終處于連續(xù)曝氣反應(yīng)中，第三 曝氣塘則是沉淀塘。3小時后，切換第一曝氣塘和第三曝氣塘兩池進(jìn)入下半周期，其控制模 式與上半周期對稱。 實(shí)施例2 :采用在線反饋實(shí)時控制模式 實(shí)施例1中的工程也可以采用在線反饋實(shí)時控制模式運(yùn)行。不分設(shè)計(jì)最小日、 設(shè)計(jì)平均日和設(shè)計(jì)最大日，實(shí)時運(yùn)行控制模式為運(yùn)行周期分為上、下兩個階段，上半周 期開始時，污水從第一曝氣塘連續(xù)進(jìn)入，啟動攪拌器，第一曝氣塘內(nèi)ORP下降，pH上升；當(dāng)
= 0且，=0時，污水改從第二曝氣塘進(jìn)入，關(guān)閉第一曝氣塘攪拌器，啟動第一曝氣
器，第一曝氣唐內(nèi)ORP上升，pH下降；當(dāng)出現(xiàn)^^ = 0且^^ = 0，關(guān)閉第一曝氣器沉淀
45min，進(jìn)入下半周期。在上述過程中，第二曝氣塘內(nèi)當(dāng)DO < 1開啟第二曝氣器，DO > 3關(guān) 閉第二曝氣器；第三曝氣塘一直作為沉淀塘，混合液在此完成固液分離，上清液經(jīng)第二出流 堰排出。下半周期開始后，污水從第一曝氣塘進(jìn)入，重復(fù)上述運(yùn)行過程，第一曝氣塘切換為 沉淀塘，上清液經(jīng)第一出流堰排出。
權(quán)利要求
一種簡易型交替曝氣塘污水處理裝置，所述污水處理工藝采用曝氣處理裝置，該處理裝置由曝氣塘、曝氣器、進(jìn)水管道、出水管道、排泥管道、連通管道和控制閥組成，其特征在于第一曝氣塘和第三曝氣塘分別通過連通管與第二曝氣塘相連，第一曝氣塘、第二曝氣塘和第三曝氣塘底部通過進(jìn)水控制閥連接進(jìn)水管道，第一曝氣塘和第三曝氣塘上方通過出流堰和出水控制閥連接出水管道，第二曝氣塘底部通過排泥控制閥連接排泥管道。第一曝氣塘、第二曝氣塘、第三曝氣塘內(nèi)各有1個曝氣器或攪拌器；進(jìn)水控制閥、出水控制閥和排泥控制閥分別連接PLC控制柜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簡易型交替曝氣塘污水處理裝置，其特征在于所述進(jìn)水控制 閥、出水控制閥和排泥閥分別采用氣動閥或電動閥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簡易型交替曝氣塘污水處理裝置，其特征在于所述曝氣器采 用倒傘型表面曝氣器。
4. 一種如權(quán)利要求1所述的簡易型交替曝氣塘污水處理工藝，其特征在于具體步驟如 下選擇位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)建成區(qū)下風(fēng)向的天然池塘或平整場地，通過開挖和堆土形成可容納水深 2 3m的第一曝氣塘、第二曝氣塘和第三曝氣塘；在第一曝氣塘、第二曝氣塘和第三曝氣塘 的四周鋪設(shè)防滲膜，安裝連通管道、進(jìn)水管、出水管和排泥管后，在防滲膜上砌磚，水泥砂漿 抹面，即可完成第一曝氣塘、第二曝氣塘和第三曝氣塘的塘體施工；之后，安裝曝氣器或攪 拌器、控制進(jìn)水控制閥、出水控制閥、排泥控制閥和PLC控制柜，即可使用；通過周期性的厭 氧/缺氧/好氧反應(yīng)和沉淀同時去除水中有機(jī)物和氮、磷營養(yǎng)鹽，第一曝氣塘和第三曝氣塘 的運(yùn)行過程包括反應(yīng)和沉淀階段，第二曝氣塘一直進(jìn)行生化反應(yīng)；控制模式采用固定時間 時序控制模式或在線反饋實(shí)時控制模式中任一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的簡易型交替曝氣塘污水處理工藝，其特征在于采用固定時間 時序控制模式，周期開始時，污水從第一曝氣塘進(jìn)入并在其中進(jìn)行生物代謝反應(yīng)，混合液流 向第二曝氣塘，第二曝氣塘始終進(jìn)行生化反應(yīng)使有機(jī)物進(jìn)一步降解；然后，污水改由第二曝 氣塘進(jìn)入，第一曝氣塘則繼續(xù)反應(yīng)使其本底濃度降低；最后，經(jīng)過一段時間的沉淀分離，第 一曝氣塘可作為沉淀塘運(yùn)行；在上述過程中，第三曝氣塘始終作為沉淀塘運(yùn)行，進(jìn)行固液分 離過程，上清液經(jīng)第三曝氣塘流堰外排；上述階段完成后，污水切換進(jìn)入第三曝氣塘，第二 曝氣塘仍然是反應(yīng)塘，第一曝氣塘改作沉淀塘，沉淀上清液經(jīng)第一曝氣塘出流堰外排。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的簡易型交替曝氣塘污水處理工藝，其特征在于采用實(shí)時在線 反饋實(shí)時控制模式，具體步驟如下第一步，反硝化反應(yīng)階段開啟進(jìn)水，關(guān)閉出水；開啟攪拌，停止曝氣。系統(tǒng)內(nèi)D0< 0. 2mg/L、， <0且，>0，當(dāng)，=o且，=0時，可認(rèn)為反硝化反應(yīng)進(jìn)行完 & tft df d,全，進(jìn)入下一個過程；第二步，硝化反應(yīng)階段關(guān)閉進(jìn)水，關(guān)閉出水；停止攪拌，開啟曝氣；系統(tǒng)內(nèi)DO > 2mg/L、^) >0且^) <0，當(dāng)^1 = o且皿=0時，可認(rèn)為硝化反應(yīng)進(jìn)行完全，進(jìn)入下一 & cfr df df個過程；第三步，澄清階段關(guān)閉進(jìn)水，關(guān)閉出水；停止攪拌，停止曝氣；完成澄清后，進(jìn)入下一 個過程；第四步，沉淀階段關(guān)閉進(jìn)水，開啟出水；停止攪拌，停止曝氣；直至另一個邊格的澄清 階段結(jié)束時，重新回到第一步的反硝化階段； 如此往復(fù)，循環(huán)運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種簡易型交替曝氣塘污水處理裝置及處理工藝。該處理裝置由曝氣塘、曝氣器、進(jìn)水管道、出水管道、排泥管道、連通管道和控制閥組成。實(shí)施時，選擇位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)建成區(qū)下風(fēng)向的天然池塘或平整場地，通過開挖和堆土形成交替曝氣塘；在交替曝氣塘的四周鋪設(shè)防滲膜，安裝連通管道、進(jìn)水管、出水管和排泥管后，在防滲膜上砌磚，水泥砂漿抹面，即可完成塘體施工；之后，安裝曝氣器或攪拌器、控制進(jìn)出水與排泥的電動/氣動閥和控制系統(tǒng)后，便可交付使用。該處理裝置采用固定時間時序控制模式或采用在線反饋實(shí)時控制模式進(jìn)行污水處理。本發(fā)明處理效率高、占地面積??；與UNITANK和三溝交替式氧化溝相比，基建投資低、建設(shè)周期短；通過配套的固定時間或?qū)崟r控制運(yùn)行，系統(tǒng)可以適應(yīng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水水質(zhì)水量的波動，運(yùn)行過程自動化。
文檔編號C02F3/30GK101693582SQ20091019753
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者徐祖信, 李懷正, 楊彬彬, 王晟 申請人:同濟(jì)大學(xué);