一种餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置和方法与流程

本发明涉及村镇污水处理技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置与方法，主要适用于分散型农村污水处理以及中小型城镇污水处理。

背景技术：

目前，我国村镇污水处理的方法仍以物化联合生物处理的组合工艺为主，而生物污水处理技术在进水碳源难以保证的情况下，其出水水质较难达标。餐厨垃圾是村镇垃圾的重要组成部分，其极大的产量已经给村镇的发展带来了阻碍，而传统的处置方式已经不能满足越来越严格的环境标准。然而，餐厨垃圾发酵产物中含有丰富的有机物组分，能够满足生物污水处理过程中的碳源需求。因此，利用餐厨垃圾发酵产物进行碳源补给不仅有利于固体废物的合理处置，而且能够有效地提高生物污水处理系统的污染物去除性能，进而实现固体废物处置和污水处理相结合的新型污染物控制模式。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置和方法，以解决现有技术村镇废水处理和餐厨垃圾处理难以达标的问题。该餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置和方法主要应用于村镇生活污水的处理。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置，包括：蓄水箱、aao系统、二沉池、发酵罐、发酵混合液回流系统、二级出水引流系统以及污泥引流系统，

所述蓄水箱与所述aao系统连通，所述aao系统与所述二沉池连通；所述二沉池设置有出水口，用于将所述二沉池中的二级出水排出；所述发酵罐中设置有餐厨垃圾预处理罐，用于对餐厨垃圾进行预处理，并将预处理后的餐厨垃圾释放到所述发酵罐中的发酵混合液中进行发酵；

所述二级出水引流系统用于将所述二沉池中的二级出水输送至所述发酵罐中，所述污泥引流系统用于将所述二沉池中的剩余污泥输送至所述发酵罐中，所述发酵混合液回流系统用于将所述发酵罐中的发酵混合液回流至所述aao系统中。

可选地，所述aao系统包括依次连通的厌氧池、缺氧池以及好氧池，所述蓄水箱与所述厌氧池连通，所述好氧池和所述缺氧池之间设置有气提式回流管，所述气提式回流管用于将所述好氧池中的硝化液回流至所述缺氧池中；

所述发酵混合液回流系统的进液口与所述发酵罐连通，所述发酵混合液回流系统的出液口与所述厌氧池连通。

可选地，所述污泥引流系统具有一个进泥口和两个出泥口，所述进泥口与所述二沉池连通，两个所述出泥口分别连通所述发酵罐和所述厌氧池。

可选地，所述餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置还包括：空气压缩机和与所述空气压缩机连通的曝气头，所述曝气头设置在所述好氧池底部。

可选地，所述发酵罐中设置有不锈钢加热气管，所述不锈钢加热气管与所述空气压缩机连通。

可选地，所述餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置还包括：plc自控系统；

所述plc自控系统与所述发酵混合液回流系统电连接，以控制所述发酵混合液回流系统的回流量和回流时段；

所述plc自控系统与所述二级出水引流系统电连接，以控制所述二级出水引流系统的引流量和引流时段；

所述plc自控系统与污泥引流系统电连接，以控制所述污泥引流系统的引流量和引流时段；

所述plc自控系统与所述空气压缩机电连接，以控制所述plc自控系统的供气量。

可选地，所述厌氧池、缺氧池以及发酵罐中均设置有搅拌器。

可选地，所述二沉池中设置有导流管，所述好氧池通过所述导流管与所述二沉池连通。

可选地，所述蓄水箱与所述厌氧池的连通口在所述蓄水箱上部，所述厌氧池和所述缺氧池的连通口在所述厌氧池的下部，所述缺氧池和所述好氧池的连通口在所述缺氧池的上部。

本发明另一方面提供一种餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置的处理方法，包括以下步骤：

s1，启动aao系统：接种活性污泥与所述aao系统中，并控制活性污泥浓度范围在3500-4500mg/l；向蓄水箱中引入生活污水；调节所述aao系统的参数，使出水口的出水达标；

s2，启动发酵罐：接种厌氧发酵性污泥于发酵罐中，并控制活性污泥浓度范围在10000-20000mg/l；定期向所述餐厨垃圾预处理罐中投放餐厨垃圾进行预处理，预处理后的餐厨垃圾定期排入发酵罐中进行发酵；

s3，串联运行aao系统和发酵罐：通过污泥引流系统定期向所述发酵罐中输送污泥，将二沉池中的二级出水按预定的比例输送至所述发酵罐中，发酵罐中的发酵混合液通过发酵混合液回流系统定期向所述aao系统输送。

通过上述技术方案，使生活污水处理和餐厨垃圾处理相结合，实现了村镇地区生活污水和餐厨垃圾的同时去除，为村镇生活污水和餐厨垃圾的无害化、减量化和资源化提供一种新型的途径，进一步获取较大的经济效益；与此同时，通过发酵与污水处理工艺特点的优化组合实现了农村污水少占地的高效集约化处理。

附图说明

图1是本发明一实施方式中餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置的示意图。

附图标记：

10：蓄水箱；11-生活污水入口；12-排渣口；

20-aao系统；21-厌氧池；22-缺氧池；23-好氧池；231-气提式回流管；

30-二沉池；31-出水口；32-导流管；

40-发酵罐；41-餐厨垃圾预处理罐；42-不锈钢加热气管；43-剩余污泥排放口；

51-发酵混合液回流系统；52-二级出水引流系统；53-污泥引流系统；

60-空气压缩机；61-曝气头；

70-plc自控系统；

81、82、83-搅拌器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，本实施方式提供一种餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置，包括：蓄水箱10、aao(anaerobic-anoxic-oxic)系统20、二沉池30、发酵罐40、发酵混合液回流系统51、二级出水引流系统52以及污泥引流系统53；其中，所述蓄水箱10与所述aao系统20连通，所述aao系统20与所述二沉池30连通；所述二沉池30设置有出水口31，用于将所述二沉池30中的二级出水排出；所述发酵罐40中设置有餐厨垃圾预处理罐41，用于对餐厨垃圾进行预处理，并将预处理后的餐厨垃圾释放到所述发酵罐40中的发酵混合液中进行发酵；所述二级出水引流系统52用于将所述二沉池30中的二级出水输送至所述发酵罐40中，所述污泥引流系统53用于将所述二沉池30中的剩余污泥输送至所述发酵罐40中，所述发酵混合液回流系统51用于将所述发酵罐40中的发酵混合液回流至所述aao系统20中。通过上述技术方案，使生活污水处理和餐厨垃圾处理相结合，实现了村镇地区生活污水和餐厨垃圾的同时去除，为村镇生活污水和餐厨垃圾的无害化、减量化和资源化提供一种新型的途径，进一步获取较大的经济效益；实现了农村污水少占地的高效集约化处理。该餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置主要应用于村镇生活污水的处理。

上述方案中，aao系统20是一种用于污水处理工艺的装置，可用于二级污水处理或三级污水处理，具有良好的脱氮除磷效果。蓄水箱10具有生活污水入口11和排渣口12，生活污水从生活污水入口11进入蓄水箱10，蓄水箱10中的杂物可通过排渣口12排出。

对于aao系统20，具体包括依次连通的厌氧池21、缺氧池22以及好氧池23，所述蓄水箱10与所述厌氧池21连通，所述好氧池23和所述缺氧池22之间设置有气提式回流管231，所述气提式回流管231用于将所述好氧池23中的硝化液回流至所述缺氧池22中，硝化液用于脱氮；所述发酵混合液回流系统51的进液口与所述发酵罐40连通，所述发酵混合液回流系统51的出液口与所述厌氧池21连通。其中，厌氧池21、缺氧池22以及好氧池23采取上下交错的水流孔连通，从而保证流态；具体地：所述蓄水箱10与所述厌氧池21的连通口在所述蓄水箱10上部，所述厌氧池21和所述缺氧池22的连通口在所述厌氧池21的下部，所述缺氧池22和所述好氧池23的连通口在所述缺氧池22的上部。在厌氧池21中设置有搅拌器81，用于搅拌厌氧池21中的污泥，在缺氧池22中设置有搅拌器82，用于搅拌缺氧池22中的污泥。发酵罐40中也设置有搅拌器83，用于搅拌发酵罐40中的污泥，搅拌主要起到促进微生物分解的作用。

进一步，所述污泥引流系统53具有一个进泥口和两个出泥口，所述进泥口与所述二沉池30连通，两个所述出泥口分别连通所述发酵罐40和所述厌氧池21，从而二沉池30中的剩余污泥可排进发酵罐40中，也可以根据需求排进厌氧池21中，从而提高了二沉池30中污泥的利用率，减少了污泥排放。

进一步，所述餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置还包括：空气压缩机60和与所述空气压缩机60连通的曝气头61，所述曝气头61设置在所述好氧池23底部。通过空气压缩机60和曝气头61可持续地向所述好氧池23中输送空气，以提高好氧池23中的氧气含量。

进一步，所述发酵罐40中设置有不锈钢加热气管42，所述不锈钢加热气管42与所述空气压缩机60连通。空气压缩机60产生的热能通过不锈钢加热气管42传递到发酵罐40中，保证了发酵罐40中的发酵温度。由此，空气压缩机60既可以用于为好氧池23输送空气，又可用于对发酵罐40加热。发酵罐40的底部还设置有剩余污泥排放口43，用于排放剩余污泥。

为了便于控制发酵混合液回流系统51、二级出水引流系统52、污泥引流系统53以及空气压缩机60，所述餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置还设置了plc自控系统70；控制发酵混合液回流系统51、二级出水引流系统52、污泥引流系统53以及空气压缩机60均与所述plc自控系统70电连接，所述plc自控系统70可以控制所述发酵混合液回流系统51的回流量和回流时段，所述二级出水引流系统52的引流量和引流时段、所述污泥引流系统53的引流量和引流时段，以及所述空气压缩机60的供气量。

所述二沉池30中设置有导流管32，所述好氧池23通过所述导流管32与所述二沉池30连通。

基于上述餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置的介绍，本实施方式还提供了上述餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置的处理方法，包括以下步骤：

s1，启动aao系统20：接种活性污泥与所述aao系统20中，并控制活性污泥浓度范围在3500-4500mg/l；向蓄水箱10中引入生活污水；调节所述aao系统20的各参数，使出水口31的出水达标；其中，活性污泥中含有脱氮除磷的微生物即可，例如：可接种城市污水处理厂回流的活性污泥。

具体地，接种城市污水处理厂回流的活性污泥于aao系统20中，保持厌氧池21、缺氧池22、好氧池23中的污泥浓度范围在3500-4500mg/l，同时，向蓄水箱10中引入生活污水；调节所述aao系统20的各参数的过程包括：启动搅拌器81、搅拌器82和空气压缩机60，分别将硝化液回流比和剩余污泥回流比控制在300％和100％左右；厌氧池21体积:缺氧池22体积:好氧池23体积＝1:2:4，通过调节进水流量将aao系统20的水力停留时间控制为11-16h；好氧池23中溶解氧浓度通过转子流量计一直控制在1.5-2.5mg/l；通过调节剩余污泥排放量将aao系统20的污泥龄控制在20-30天。aao系统20启动成功的标志是系统出水cod＜50mg/l，nh4⁺-n＜5mg/l，tn＜15mg/l，tp＜1mg/l。其中，cod表示化学需氧量；nh4+-n表示氨氮量；tn表示总氮量；tp表示总磷量。

s2，启动发酵罐40：接种厌氧发酵性污泥于发酵罐40中，并控制活性污泥浓度范围在10000-20000mg/l；这些厌氧发酵性污泥只要满足厌氧发酵的要求即可，通常可接种城市污水处理厂浓缩污泥；然后，定期向所述餐厨垃圾预处理罐41中投放餐厨垃圾进行预处理，预处理后的餐厨垃圾定期排入发酵罐40中进行发酵；

具体地，接种城市污水处理厂浓缩污泥于发酵罐40中，保持其中的污泥浓度为10000-20000mg/l，随后启动搅拌器83在厌氧条件下进行搅拌；每天定期收集一定量的餐厨垃圾于餐厨垃圾预处理罐41中，预处理后的餐厨垃圾定期通过喂料口排入发酵罐40中；待aao系统20稳定后将其产生的剩余污泥也排入其中，发酵罐40中的污泥总量不得超过发酵罐体积的三分之一；控制发酵罐40中污泥龄为7-10d，发酵温度在25-35℃，搅拌器83的转速调节为80r/min；发酵罐40启动成功的标志为预处理后的餐厨垃圾颗粒粒径＜5mm；剩余污泥发酵液中的scod(溶解性有机物)和scfas(挥发性脂肪酸)浓度保持稳定，发酵罐40中剩余污泥自消解速率＞0.3kgtss/d；scod和scfas浓度的波动范围在200mg/l以内即可视为稳定。

s3，串联运行aao系统20和发酵罐40：通过污泥引流系统53定期向所述发酵罐40中输送污泥，将二沉池30中的二级出水按预定的比例输送至所述发酵罐40中，发酵罐40中的发酵混合液通过发酵混合液回流系统51定期向所述aao系统20输送。

具体地，保持aao系统20产生的剩余污泥定期排入发酵罐40中进行剩余污泥厌氧水解酸化；根据当地村民的生活习惯，定期收集村民产生的生活污水及餐厨垃圾，将生活污水引入蓄水箱10中进行水质和水量的调节，将餐厨垃圾倒入餐厨垃圾预处理罐41中预处理，随后联合剩余污泥进行厌氧发酵；处理生活污水后的二级出水按一定比例进入发酵罐40中与餐厨垃圾和剩余污泥发酵液进行混合，发酵混合液通过发酵混合液回流系统51定期回流至aao系统20的厌氧池21中，通过发酵混合液中丰富的理想碳源增强其脱氮除磷的性能；其中，发酵混合液满足以下条件：c/n≥5，c/p≥30，tn＜60mg/l，tp＜10mg/l。

上述餐厨垃圾联合剩余污泥共发酵一体化村镇污水处理的装置的处理方法，与现有技术相比，具有以下优点：

1、通过利用餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置，实现了村镇地区生活污水和餐厨垃圾的同时去除，为村镇生活污水和餐厨垃圾的无害化、减量化和资源化提供一种新型的途径，进一步获取较大的经济效益；

2、通过与剩余污泥共发酵的途径将餐厨垃圾中丰富的有机组分转化为生物污水处理工艺所需的理想碳源，通过回用这部分理想碳源可实现生物污水处理设备的污染物去除性能，保证出水水质稳定达标；

3、通过将aao系统处理工艺(生物脱氮除磷工艺)及发酵罐处理工艺(污泥厌氧发酵工艺)特点的优化组合，实现了农村污水少占地的高效集约化处理。

在一个具体的实施例中，

餐厨垃圾联合剩余污泥共发酵一体化村镇污水处理装置的有效容积为18.3m³，其中蓄水箱5m³，aao系统6.3m³(厌氧池体积:缺氧池体积:好氧池体积＝1:2:4)，二沉池2m³，发酵罐5m³，餐厨垃圾预处理罐1m³，装置由厚10mm的不锈钢钢板焊接制成。

试验期间进水具体水质如下表：

具体操作如下：

1)接种城市污水处理厂回流污泥于aao系统中，保持厌氧池21、缺氧池22、好氧池23中的污泥浓度3500-4500mg/l，同时，每天向蓄水箱10中引入村镇生活污水进行水质、水量的调节；随后启动搅拌器81和搅拌器82和空气压缩机60，分别将硝化液回流比和剩余污泥回流比控制于300％和100％左右；厌氧池21体积:缺氧池22体积:好氧池23体积＝1:2:4，将进水流量控制为0.5±0.1m³/h，aao系统的水力停留时间控制为11-16h；好氧池23中溶解氧浓度通过转子流量计一直控制在1.5-2.5mg/l；控制剩余污泥排放量为0.4±0.1m³/d，aao系统污泥龄控制在20-30d。

2)接种1-2m³城市污水处理厂浓缩污泥于发酵罐40中，保持其中的污泥浓度为10000-20000mg/l，随后启动搅拌器83在厌氧条件下进行搅拌；待aao系统稳定后将其产生的剩余污泥也定期排入发酵罐40中，发酵罐40中的污泥总量不超过其体积的三分之一；控制发酵罐污泥龄为7-10d，发酵温度在25-35℃，搅拌器83的转速调节为80r/min；定期收集附近居民的餐厨垃圾(300kg/d)于餐厨垃圾预处理罐41中进行预处理，搅拌2h后将其排入发酵罐40中进行厌氧发酵。

3)将aao系统处理生活污水后的二级出水通过二级出水引流系统52以一定的流量(3m³/d)流入发酵罐40中与餐厨垃圾和剩余污泥的发酵液混合，其余二级出水通过水位势能作用全部由出水口31排出；待发酵罐40中的液位高于指定高度，通过液位计控制打开发酵混合液回流系统51，将发酵混合液引入厌氧池21中为aao系统提供理想碳源，控制发酵混合液的流量为0.1±0.05m³/h；餐厨垃圾和剩余污泥发酵液经与二级出水混合稀释后，其发酵混合液的c/n＝9-11，c/p＝37-42，tn＝45.6-57.8mg/l，tp＝6.0-9.7mg/l。

试验结果表明：系统稳定运行120天后，aao系统的出水cod＝38.2-45.4mg/l，nh4⁺-n＝0.1-0.7mg/l，tn＝7.1-10.6mg/l，tp＝0.1-0.6mg/l；发酵罐40的产酸量为700-800mgscod/l，剩余污泥自消解速率为0.31kgtss/d。上述参数均满足排放要求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。