乡镇生活污水厂尾水自养协同除氮磷一体化装置的制作方法

1.本实用新型涉及污水处理领域，具体涉及一种乡镇生活污水厂尾水自养协同除氮磷一体化装置，用于处理乡镇小型生活污水厂处理后的尾水，进水为到达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级a标准的生活污水厂尾水,经过本实用新型一体化装置处理后，可达到《地表水环境质量标准gb3838-2002》ⅲ类水标准（其中总氮＜5mg/l)。


背景技术：

2.目前，绝大多数乡镇生活污水厂执行的标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002），该标准与地表水标准及湖库标准仍有距离，尤其是周边受纳水体径流量小的，容易污染周边水系，造成氮磷超标，引发水华现象，而水华现象的根源是氮磷超标，生活污水厂由于污水排放量大，造成累积效应导致受纳水体氮磷超标。因此，解决乡镇生活污水厂氮磷排放问题是关键。现已有多个省市已提出更加严格的地方标准，随着环保要求的越来越高，未来将会有大量生活污水厂面临提标改造的问题。
3.目前，城镇污水处理厂达到地表水ⅲ类水排放标准的已建、在建项目主要有如下几个：
4.武汉汤逊湖污水处理厂、潜江市城北污水处理厂等采用的是“粉末活性炭+膜生物反应器+大孔树脂脱氮”工艺，经该工艺处理后原有一级a标准达到地表水ⅲ类水，吨水处理成本为0.8元/m
³
。
5.北京翠湖新水源厂、北京上庄新水源厂、云南洱源县新水源厂等采用的“mbr+df双膜”新水源技术，能达到地表水ⅲ类水，其吨水占地面积0.5
㎡
/m
³
、1
㎡
/m
³
、1.2
㎡
/m
³
，吨水处理成本大于0.9元/m
³
。
6.义务佛堂污水处理厂采用“acca活性焦多级流动床吸附塔+除磷一体机”工艺，处理后原有一级a标准达到地表水准ⅲ类水标准(其中总氮＜10mg/l，总磷＜0.2mg/l),吨水处理成本为1.36元/m
³
。
7.还包括达到准ⅳ类水标准的约39家城市污水处理厂，其处理工艺主要采用有四种：
8.①
baf+高效沉淀池+v型滤池+臭氧高级催化氧化+消毒
9.②
高效沉淀池+深床滤池+臭氧氧化工艺+消毒
10.③
mbr+臭氧氧化+消毒
11.④
反硝化生物滤池+臭氧氧化工艺+曝气生物滤池+消毒
12.综上所述，达到ⅲ类水标准的工艺的核心主要有活性炭吸附、膜生物反应器、高程沉淀、臭氧氧化等几种，然后通过与其他辅助工艺进行不同组合。但是上述工艺均存在占地面积大、运行费用高的弊病，活性炭吸附虽然可以提供再生，但其成本依然高昂，同时会产生污泥，造成固废处理成本的增加；膜生物反应器运行操作复杂，维修复杂，同时为了脱除总氮不可避免的需要投加碳源，增加运行成本，而且膜的使用寿命有限，占地较大。


技术实现要素：

13.为了提前布局生活污水厂面临的提标改造，解决受场地限制、运行成本高的问题，本实用新型提供了一种设备简单，占地面积小，运行成本低，出水效果好的乡镇生活污水厂尾水自养协同除氮磷一体化装置，采用硫铁矿复合填料中含有的硫化亚铁作为电子供体，在硫自养菌和铁自养菌的协同作用下还原硝酸盐，从中获取能量，最终将硝酸盐转化为氮气，去除污水中的硝酸盐；同时，通过臭氧氧化污水中的微量的有机磷，使有机磷矿化成磷酸盐，然后通过加药将磷酸盐转化为沉淀，保证水中的总磷能够达到湖库标准。
14.为此本实用新型的技术方案为，乡镇生活污水厂尾水自养协同除氮磷一体化装置，其特征在于：包括集水池、脱氮滤池、自养反硝化滤池、清水池、臭氧反应池、高效沉淀池、反冲洗系统、臭氧发生器、加药系统和plc控制系统，其中：
15.集水池的入口与污水厂污水出口相连接，集水池中设置有氨氮在线监测仪、cod在线监测仪；
16.集水池的出水口通过管路分别连接于脱氮滤池和自养反硝化滤池，管路上设有提升泵、并配置对应的电磁阀，
17.脱氮滤池内设置有陶粒填料、与外接气源相连的曝气装置、溶氧仪，脱氮滤池的出水口与自养反硝化滤池的入水口相连接；
18.自养反硝化滤池内设置有硫铁矿复合填料、与外接气源相连的气体反冲洗装置，自养反硝化滤池的出水口与清水池相连接，
19.清水池中设有与脱氮滤池、自养反硝化滤池相连接的反冲洗管路，脱氮滤池、自养反硝化滤池中分别设有与集水池相连接的反冲洗回路，清水池的出水口与臭氧反应池相连接；
20.臭氧反应池与所述臭氧发生器通过管道相连接，臭氧反应池的出水口与高效沉淀池相连接，高效沉淀池中设置有斜管填料、搅拌机、刮渣机、污泥回流泵、并与所述加药系统相连接，加药系统包括pac加药管路、pam加药系统，高效沉淀池的出水口连接于自然水体或城市管网；
21.所述一体化装置的各个环节均通过plc控制系统控制。
22.进一步的，所述集水池至脱氮滤池和自养反硝化滤池的电磁阀启动与停止通过所述氨氮在线监测仪、cod在线监测仪控制，当监测值cod＜30mg/l、氨氮＜1mg/l时，脱氮滤池管路上的电动阀关闭，自养反硝化滤池管道上的电动阀开启，污水不经过脱氮滤池、直接进入自养反硝化滤池。可减少处理步骤、提高效率同时避免资源浪费。
23.对上述技术方案的进一步改进在于：所述清水池的反冲洗管路上设有反冲洗泵，清水池的储水量满足脱氮滤池和自养反硝化滤池的一次反冲洗水量。采用反冲洗泵对填料进行反冲洗，避免填料板结堵塞影响出水水质。
24.对上述技术方案的进一步改进在于：所述pac加药系统、pam加药系统采用计量泵将药剂通过pac加药管路、pam加药管路输送至高效沉淀池内反应区，反应区设置有搅拌机。采用计量泵，保证加药量的准确性；设置搅拌机，目的是快速混合均匀。
25.有益效果：本实用新型可推广应用于生活污水厂面临的提标改造，解决受场地限制、运行成本高的问题。通过设置硫铁矿复合填料、采用自养反硝化进行脱氮，无需额外投加碳源，降低了运行成本；同时采用臭氧氧化仅为了氧化微量的有机磷和杀菌作用，臭氧投
加量小、节省能耗；本技术方案核算吨水处理成本在最不利的情况下可降低至0.6元/m
³
，吨水占地面积为0.2
㎡
/m
³
，无论是吨水占地面积还是运行费用，均明显低于现有技术方案。
26.本实用新型构思合理，占地面积小，运行费用低，处理效果好，操作控制较为简单，能满足高标准水质处理需求。
附图说明
27.图1是本实用新型的结构原理图。
28.图2是本实用新型的平面布置图。
29.图中所示：1、集水池；2、脱氮滤池；3、自养反硝化滤池；4、清水池；5、臭氧反应池；6、高效沉淀池；7、臭氧发生器；8、pac加药系统；9、pam加药系统。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。
31.本实用新型如图1和图2所示：
32.其中，图2为占地面积10200mm*2250 mm、高度为5000mm的本实用新型的平面布置图实施例。
33.乡镇生活污水厂尾水自养协同除氮磷一体化装置，包括集水池1、脱氮滤池2、自养反硝化滤池3、清水池4、臭氧反应池5、高效沉淀池6、反冲洗系统、臭氧发生器7、加药系统和plc控制系统，其中：
34.集水池1的入口与污水厂污水出口相连接，集水池中设置有氨氮在线监测仪、cod在线监测仪；
35.集水池的出水口通过管路l分别连接于脱氮滤池2和自养反硝化滤池3，管路上设有提升泵、并配置对应的电磁阀，
36.脱氮滤池2内设置有陶粒填料、与外接气源相连的曝气装置、溶氧仪，脱氮滤池的出水口与自养反硝化滤池的入水口相连接；
37.自养反硝化滤池3内设置有硫铁矿复合填料、与外接气源相连的气体反冲洗装置，自养反硝化滤池的出水口与清水池相连接，
38.清水池4中设有与脱氮滤池、自养反硝化滤池相连接的反冲洗管路l1，脱氮滤池、自养反硝化滤池中分别设有与集水池相连接的反冲洗回路l2，清水池的出水口与臭氧反应池相连接；
39.臭氧反应池5与所述臭氧发生器7通过管道相连接，臭氧反应池的出水口与高效沉淀池相连接，高效沉淀池中设置有斜管填料、搅拌机、刮渣机、污泥回流泵、并与所述加药系统相连接，加药系统包括pac加药系统8、pam加药系统9，高效沉淀池的出水口连接于自然水体或城市管网；
40.所述一体化装置的各个环节均通过plc控制系统控制。
41.所述集水池1至脱氮滤池2和自养反硝化滤池3的电磁阀启动与停止通过所述氨氮在线监测仪、cod在线监测仪控制，当监测值cod＜30mg/l、氨氮＜1mg/l时，脱氮滤池管路上的电动阀关闭，自养反硝化滤池管道上的电动阀开启，污水不经过脱氮滤池、直接进入自养
反硝化滤池。可减少处理步骤、提高效率同时避免资源浪费。
42.所述清水池4的反冲洗管路上设有反冲洗泵，清水池的储水量满足脱氮滤池和自养反硝化滤池的一次反冲洗水量。采用反冲洗泵对填料进行反冲洗，避免填料板结堵塞影响出水水质。
43.所述pac加药系统、pam加药系统采用计量泵将药剂通过pac加药管路、pam加药管路输送至高效沉淀池内反应区，反应区设置有搅拌机。采用计量泵，保证加药量的准确性；设置搅拌机，目的是快速混合均匀。
44.本实用新型的工作原理：
45.（1）污水通过提升泵提升至脱氮滤池，脱氮滤池出水通过泵压至自养反硝化滤池；脱氮滤池溶解氧浓度控制为0.2-0.7mg/l，方便对数据进行监测，保证反应处于兼氧状态，硝化反应和反硝化反应可同时进行，主要去除氨氮，通过反硝化反应少量的去除总氮和cod，降低后续反应负荷；脱氮滤池和自养反硝化滤池的空床停留时间为30-60分钟，硝酸盐容积负荷控制在0.2-0.5kgno
3-n/m
³
d，水力负荷控制在5-8m
³
/
㎡
*h，确保反硝化反应和硝化反应的反应时间充足。
46.（2）自养反硝化滤池出水自流进入清水池，清水池设置反冲洗泵，根据需要对脱氮滤池和自养反硝化滤池进行反冲洗，防止堵塞和填料板结；反冲洗的强度控制在4-6l/
㎡
*s，反冲洗频次为1-2日一次。
47.（3）清水池出水自流至臭氧反应池，臭氧反应出内设置释放器，臭氧发生器产生的臭氧通过释放器从水中释放，与污水混合，氧化水中的有机磷，使磷元素转化为磷酸盐，使磷元素能够通过加药去除，同时杀菌消毒，杀灭其中的致病微生物；臭氧反应池反应时间控制在20-40分钟、臭氧用量为7-12mg/l。
48.（4）臭氧反应池出水自流进入高效沉淀池，投加pac、pam絮凝剂发生絮凝反应，出去ss和磷酸盐；高效沉淀池表面负荷控制在4-8m
³
/
㎡
*h、高效沉淀池反应时间控制在20-40分钟、刮渣机转速设置为3-5转/分。
49.（5）高效沉淀池出水达到排放标准后排出。
50.本说明书中未作详细说明之处，为本领域公知的技术。
51.通过上述结构的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本实用新型不局限于上述的具体实施方式，在本实用新型基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本实用新型的保护范围，应由各权利要求限定之。