專利名稱：一種全自動(dòng)小型厭氧-好氧污水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種全自動(dòng)小型厭氧一好氧污水處理系統(tǒng)，屬于污水處理技術(shù)與膜分離技 術(shù)的交叉領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目甜污水處理技術(shù)通常采用生物處理法，利用微生物在厭氧或好氧條件下的生物降解作 用，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中有機(jī)污染物和氮、磷的有效去除。根據(jù)微生物對(duì)氧的利用率不同可分為厭 氧和好氧兩類不同的處理方法。
厭氧生物處理法是利用厭氧性微生物的代謝特性，在無(wú)需ll^外源能量的條件下，以被還 原有機(jī)物作為受氧體，同時(shí)產(chǎn)生有能源價(jià)值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于進(jìn)水化 學(xué)需氧量(C0D)濃度高達(dá)15000mg/L的高濃度有機(jī)廢水，也可適用于城市廢水等低濃度的有 機(jī)廢水。厭氧生物處理法能耗低，有機(jī)容積負(fù)荷高， 一般為5—10kgC0D/m'， d,最髙可達(dá) 50kgC0D/m'， d。厭氧生物處理法能夠有效地降解數(shù)種有機(jī)微污染物質(zhì)特別是有機(jī)鹵化物、取 代芳香族化合物和偶氮交聯(lián)物，同時(shí)能承受較大的負(fù)荷變化和水質(zhì)變化。特別是生物填料的 廣泛使用，使得水力停留時(shí)間(HRT)與生物固體停留時(shí)間(SRT)相分離，從而提高處理效 率。
好氧生物處理法是在有游離氧(分子氧)存在的條件卜'，好氧微生物利用在廢水中存在的 有機(jī)污染物(以溶解狀與膠體狀的為主)作為營(yíng)養(yǎng)源進(jìn)行好氧代謝，從而降解有機(jī)物，并使 其達(dá)到穩(wěn)定、無(wú)害化效果的處理方法。隨著膜分離技術(shù)的引入，使好氧生物處理法和傳統(tǒng)的 生化處理技術(shù)相結(jié)合，從而大大提高了廢水處理的效率。膜生物反應(yīng)器能夠?qū)⑺械亩?物固 體和大分子污染物同時(shí)截留在反應(yīng)器內(nèi)，從而能夠在較高的污泥濃度下和較K:的污泥停留吋 間內(nèi)實(shí)現(xiàn)污染物的生物降解。采用該方法處理污水反應(yīng)速度快，時(shí)間短，處理構(gòu)筑物容積小， 且處理過(guò)程中散發(fā)的臭氣少。因而目前對(duì)中、低濃度的有機(jī)廢水的處理，基本上采用好氧生 物處理法。與傳統(tǒng)的廢水生物處理工藝相比，該T藝具有出水水質(zhì)好，設(shè)備占地面積小，可 處理污泥濃度高，剩余污泥產(chǎn)量低和便于自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。
目前的污水處理技術(shù)通常將兩種處理方法結(jié)合使用。由于厭氧的負(fù)荷比較髙，同時(shí)可以把 一些大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，因而對(duì)污水先進(jìn)行厭氧處理，但是厭氧的去除率不是很 髙，處理后的水不能直接排放， 一般不單獨(dú)使用，需要再通過(guò)好氧處理才能將有機(jī)物完全分 解。巳有很多大型污水處理廠采用該技術(shù)處理污水，但是對(duì)于小型化的污水處理系統(tǒng)，特別 是水量和負(fù)荷沖擊較大的污水處理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，該技術(shù)還有待提高。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全自動(dòng)小型厭氧一好氧污水處理系 統(tǒng)。本系統(tǒng)不僅采用厭氧一好氧相結(jié)合的污水處理技術(shù)，向'且采用可編程序控制器(PLC) 控制自吸泵和鼓風(fēng)機(jī)的功率，根據(jù)污水水量和化學(xué)需氧量(COD)負(fù)荷的不同，使用自動(dòng)切 換厭氧/好氧處理方式，有效地降低了污水處理能耗，同時(shí)對(duì)污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的氣體進(jìn)行 回收利用，具有適于小規(guī)模污水處理實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種全自動(dòng)小型厭氧一好氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于，主要包括厭氧反應(yīng)室、U型導(dǎo)流 區(qū)、好氧反應(yīng)室、液位計(jì)、時(shí)間繼電器、可編程序控制器(PLC)和變頻器。底部有布水器，頂部有氣體排出口。
所述好氧反應(yīng)室內(nèi)裝有浸沒(méi)式膜組件，底部有與鼓風(fēng)機(jī)相連的曝氣管，內(nèi)壁上部裝有Lj液 位計(jì)相連的三組水位計(jì)探頭。
所述膜組件采取浸沒(méi)式放置，上端的出水管連接自吸泵，分為兩套，分別由連有時(shí)間繼電 器的電磁閥控制。
所述時(shí)間繼電器同可編程序控制器(PLC)相連。
所述變頻器分別安裝在鼓風(fēng)機(jī)和自吸泵的電機(jī)上，由可編程序控制器(PLC)控制電機(jī)的 轉(zhuǎn)速。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益的效果
(1) 本實(shí)用新型為環(huán)境友好型技術(shù)，不引入新物質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)，不外加任何能源用于膜污染 控制上，也不需要投加任何化學(xué)藥劑，這樣就沒(méi)有新物質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的干擾，有效地控制了膜污 染，減少了膜清洗的費(fèi)用，同時(shí)降低了本實(shí)用新型的運(yùn)行成本。
(2) 厭氧反應(yīng)室可對(duì)難降解物質(zhì)(如十二垸基苯磺酸鈉(LAS)、油類等)和髙濃度污水 進(jìn)行水解，可以提高后段好氧區(qū)進(jìn)水的可生化性，進(jìn)而提高了系統(tǒng)的污水處理水平。厭貧反 應(yīng)室內(nèi)有生物填料，同時(shí)添加兼性厭氧菌和產(chǎn)甲烷菌，有利于促進(jìn)生長(zhǎng)緩慢的厭氣菌的生K 繁殖，且保證厭氧菌不會(huì)在與其他細(xì)菌的競(jìng)爭(zhēng)中被洵汰。生物填料的使用不僅有效地延長(zhǎng)污 泥停留時(shí)間，而且提髙了有機(jī)質(zhì)污水的處理能力和系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷的能力。厭氧反應(yīng)室底部 有布水器，污水自下而上流動(dòng)，使沉降系數(shù)較大的有機(jī)物留在厭氧反應(yīng)室，而小分子有機(jī)物 進(jìn)入好氧反應(yīng)室，并使污水流態(tài)均勻，沒(méi)有死角，動(dòng)力消耗低。
(3〉厭氧反應(yīng)室上部有集氣室和出氣管，有機(jī)質(zhì)降解產(chǎn)生的氣體(以沼氣為主)可以在水 壓的驅(qū)動(dòng)下自行排出。這部分氣體可以提供額外的能源，減少了有機(jī)質(zhì)能的浪費(fèi)，其他的氣 體進(jìn)入U(xiǎn)型導(dǎo)流區(qū)，通過(guò)排氣閥排放。
(4) 經(jīng)過(guò)U型導(dǎo)流區(qū)的污泥經(jīng)隔板的阻擋自然沉降，使得該反應(yīng)區(qū)的污泥保持相3的濃度， 也使系統(tǒng)具有非常好的耐受沖擊負(fù)荷的作用。污泥定期可以排出，從而具有一定的除磷功能， 同時(shí)降低了進(jìn)入好氧曝氣區(qū)污泥的濃度，進(jìn)而減少了膜污染的產(chǎn)生。
(5) 污水的上清液流入好氧曝氣區(qū)，其COD負(fù)荷較低，且氣水比控制在10: 1以下，可以 很好地去除污水中剩余的小分子有機(jī)質(zhì)，不會(huì)損害污泥絮休的結(jié)構(gòu)，使污泥保持較高的活性， 從而降低了曝氣所需要的能耗。
(6〉膜組件單元為硬聚氯乙烯(PVC)支撐骨架，及利用膜的分離作用可以有效地?cái)r截細(xì) 菌和污泥，從而出水水質(zhì)可以達(dá)到直接回用的標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)膜污染減輕 使膜一直保持較高的通量，從而降低了自吸泵的能耗，很少或不需要進(jìn)行膜清洗。
(7)由PLC控制的變頻泵和變頻曝氣可以根據(jù)水量的不同調(diào)整運(yùn)行頻率，進(jìn)水采用間歇式 進(jìn)水，無(wú)污水進(jìn)入時(shí)自吸泵停止T作。曝氣采用間隔曝氣的模式，正常間隔進(jìn)水時(shí)，自吸泵 和鼓風(fēng)機(jī)低頻運(yùn)行，此時(shí)的污水處理以厭氧處理為主，好氧處理為輔；3大量污水持續(xù)進(jìn)入 時(shí)，自吸泵和鼓風(fēng)機(jī)髙頻運(yùn)行，此時(shí)的污水處理以好氧處理為主，厭氧處理為輔。
結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并考慮我國(guó)污水處理的實(shí)際需求，丌發(fā)了本實(shí)用新型，實(shí)現(xiàn)了同 時(shí)去除有機(jī)污染物(如難降解物質(zhì))和氮、磷等的目的。本實(shí)用新型Bj靈活搬運(yùn)，其操作可 實(shí)現(xiàn)無(wú)人化管理，節(jié)省了能耗，特別適用于臨時(shí)居住安置點(diǎn)、小型淀粉加工廠及需處理高濃 度有機(jī)質(zhì)污水的發(fā)酵廠。

附圖為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖中各個(gè)標(biāo)記的說(shuō)明
1~#環(huán)泵；2—厭氧反應(yīng)拿；3—布水器；4一生物填料層；5—U型導(dǎo)流區(qū)；6—膜組件； 7—曝氣管；8—好氧反應(yīng)室9"自吸泵；IO"鼓風(fēng)機(jī)；ll一流量計(jì)；12—壓力表；13—時(shí)間
繼電器；14—水位計(jì)探頭l; 15—水位計(jì)探頭2: 16—水位計(jì)探頭3: 17—排氣閥；18—?dú)怏w 收集管；19~集氣室；20~氣體反射板；21—可編程序控制器(PLC); 22—液位計(jì)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。 實(shí)施例l
如圖所示 一種全自動(dòng)小型厭氧一好氧污水處理系統(tǒng)，包括厭氧反應(yīng)室2、U型導(dǎo)流區(qū)5、 好氧反應(yīng)室8、液位計(jì)22、時(shí)間繼電器13、可編程序控制器(PLC) 21和變頻器。厭氧反應(yīng) 室2通過(guò)底部的布水器3與循環(huán)泵1相連，內(nèi)部有生物填料層4，頂部有氣體排出n。好氧 反應(yīng)室8通過(guò)U型導(dǎo)流區(qū)5與厭氧反應(yīng)室2相通，內(nèi)置有通過(guò)出水管與壓力表12、流量計(jì) 11和自吸泵9相連的膜組件6，底部有與鼓風(fēng)機(jī)10連接的曝氣管7，內(nèi)壁上部裝有與液位計(jì) 22相連的水位計(jì)探頭1、水位計(jì)探頭2和水位計(jì)探頭3?？删幊绦蚩刂破?PLC) 21與液位 計(jì)22、時(shí)間繼電器13、循環(huán)泵1、鼓風(fēng)機(jī)10、自吸泵9相連接。變頻器分別安裝在鼓風(fēng)機(jī) 10和自吸泵9的電機(jī)上，由可編程序控制器(PLC) 21控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
液位計(jì)22輸出的液位高低信號(hào)傳入可編程序控制器(PLC)21，由可編程序控制器(PLC) 21控制自吸泵9的輸出功率，以調(diào)整待處理水的進(jìn)水流量。運(yùn)行時(shí)，膜組件6采用負(fù)壓出水 方式，兩套膜組件分別處于抽吸和停歇兩個(gè)不同的工作階段，并由時(shí)間繼電器13和可編程序 控制器(PLC) 21來(lái)控制膜出水的抽吸和停歇時(shí)間，其中可編程序控制器(PLC) 21通過(guò)控 制變頻器調(diào)整曝氣泵的曝氣量，進(jìn)而改變曝氣強(qiáng)度。
本實(shí)用新型的工作^如下
污水經(jīng)由循環(huán)泵1加壓后進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)室2，通過(guò)布水器3均勻分布后，向上流過(guò)由球 狀生物填料層4組成的厭氧反應(yīng)區(qū)。污水與兼性厭氧菌和產(chǎn)甲烷菌相接觸發(fā)生厭氧反應(yīng)，產(chǎn) 生沼氣，從而引起生物填料層4的擾動(dòng)。在填料層中產(chǎn)生的氣體一部分附著在顆粒狀污泥上， 游離氣體和附著在顆粒狀污泥上的氣體上升至厭氧反應(yīng)室2的頂部。部分顆粒上升撞擊氣體 反射板20，引起附著的氣泡破裂，脫離氣體的污泥顆粒沉淀回到填料層，從而使因水流把部 分顆粒狀污泥帶入到U型導(dǎo)流區(qū)5的數(shù)量得以減少。反應(yīng)產(chǎn)生的氣體則被收集在厭氧反應(yīng)室 2頂部的集氣室19內(nèi)，其它的氣體進(jìn)入到U型導(dǎo)流區(qū)5，通過(guò)排氣閥17排放。
經(jīng)過(guò)厭氧處理后，含有小分子有機(jī)物和生物顆粒的污水進(jìn)入到U型導(dǎo)流區(qū)5。由于水流 平緩，沉降系數(shù)較大的污泥會(huì)從混合液中分離到U型導(dǎo)流區(qū)5的底部，通過(guò)污泥排放口排出， 而經(jīng)過(guò)泥水分離的上清液則進(jìn)入好氧反應(yīng)室8，通過(guò)曝氣處理去除可生物氧化的小分子有機(jī) 物，最后經(jīng)膜組件6實(shí)現(xiàn)固液分離，處理后的水經(jīng)自吸泵9排出即可作為中水進(jìn)行回用。自 吸呆9通過(guò)時(shí)間繼電器13控制的電磁閩進(jìn)行間歇式運(yùn)行，其周期可為開(kāi)9分鐘停3分鐘。 實(shí)施例2
各部件的連接方式與實(shí)施例1中的連接方式相同。 當(dāng)污水量較少時(shí)，系統(tǒng)以厭氧處理為主的處理過(guò)程如下
污水量較少時(shí)循環(huán)泵1以間歇方式運(yùn)行，污水在厭氧反應(yīng)室2內(nèi)停留的時(shí)間較長(zhǎng)，在厭 氧反應(yīng)室2內(nèi)經(jīng)過(guò)與兼性厭氧菌和產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行充分反應(yīng)，大部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可燃性氣體進(jìn)入集氣室19而被回收利用，小部分有機(jī)物變成可降解的小分子有機(jī)物隨污水流入好氧反應(yīng) 室8,在好氧反應(yīng)室8內(nèi)被曝氣后降解。當(dāng)好氧反應(yīng)室8的污水水位達(dá)到水位計(jì)探頭15時(shí)， 在可編程序控制器(PLC) 21的控制下自吸泵9以較低的頻率運(yùn)行，此時(shí)膜絲的運(yùn)行壓力在 0.01MPa 0.02MPa之間，同時(shí)鼓風(fēng)機(jī)10也處于低頻運(yùn)行狀態(tài)，有利于形成顆粒狀活性污泥， 并減少膜絲表面的污染。當(dāng)好氧反應(yīng)室8的污水水位低于水位計(jì)探頭14時(shí)，自吸泵9停止工 作，但鼓風(fēng)機(jī)10仍然以低頻進(jìn)行曝氣。 實(shí)施例3
各部件的連接方式與實(shí)施例1中的連接方式相同。 當(dāng)污水量較多時(shí)，系統(tǒng)以好氧處理為主的處理過(guò)程如下
污水量較多時(shí)循環(huán)泵1以短間隔或者連續(xù)方式運(yùn)行，污水被送入?yún)捬醴磻?yīng)室2后停留時(shí) 間較短，大部分有機(jī)物不能被完全降解，而是被分解成小分子有機(jī)物隨污水進(jìn)入好氧反應(yīng)室 8，在好氧反應(yīng)室8內(nèi)被曝氣后降解。當(dāng)好氧反應(yīng)室8的污水水位達(dá)到水位計(jì)探頭16時(shí)，在 可編程序控制器(PLC) 21的控制下自吸泵9高頻運(yùn)行，此時(shí)膜絲的運(yùn)行壓力在0.03MPa 0.05MPa之間，同時(shí)鼓風(fēng)機(jī)10也在可編程序控制器(PLC) 21的控制下高頻運(yùn)行，從而增加 曝氣量，使氣體對(duì)膜絲進(jìn)行有效清洗并減少膜污染。當(dāng)污水水位達(dá)到水位計(jì)探頭16時(shí)，循環(huán) 泵l停止進(jìn)水，以防止污水溢出。當(dāng)好氧反應(yīng)室8的水位達(dá)到水位計(jì)探頭15時(shí)，可編程序控 制器(PLC) 21控制自吸泵9，使其轉(zhuǎn)換為低頻運(yùn)行，同時(shí)鼓風(fēng)機(jī)10也處于低頻運(yùn)行狀態(tài)以 減少運(yùn)行能耗。
采用本實(shí)用新型處理生活污水、發(fā)酵工業(yè)廢水和食品工業(yè)廢水，處理后的水的水質(zhì)良好， 可達(dá)到國(guó)家規(guī)定的中水回用標(biāo)準(zhǔn)；生物降解效率髙，能耗低；膜組件操作維護(hù)方便，使用壽 命長(zhǎng)；產(chǎn)生可回收的沼氣作為二次能源使用。本實(shí)用新型可集成化生產(chǎn)，體積小便于移動(dòng)， 特別適合于在污水負(fù)荷和流量頻率變化較大的情況下使用。
權(quán)利要求1、一種全自動(dòng)小型厭氧-好氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)主要包括兩個(gè)反應(yīng)室，一個(gè)厭氧反應(yīng)室和一個(gè)好氧反應(yīng)室，兩個(gè)反應(yīng)室通過(guò)U型導(dǎo)流區(qū)相連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)小型厭氧一好氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的厭 氧反應(yīng)室內(nèi)有生物填料，底部有布水器，頂部有氣體排出口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)小型厭氧一好氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的好 氧反應(yīng)室內(nèi)裝有浸沒(méi)式膜組件，底部有與變頻鼓風(fēng)機(jī)相連的曝氣管，內(nèi)壁上部裝有與液位計(jì) 相連的三組水位計(jì)探頭。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的全自動(dòng)小型厭氧一好氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的膜 組件采取浸沒(méi)式放置，上端的出水管連接變頻自吸泵，分為兩套，分別由連有時(shí)間繼電器的 電磁閥控制。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的全自動(dòng)小型厭氧一好氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的時(shí) 間繼電器同可編程序控制器相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的全自動(dòng)小型厭氧^好氧污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述 的變頻鼓風(fēng)機(jī)和變頻自吸泵的變頻器同可編程序控制器相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種全自動(dòng)小型厭氧—好氧污水處理系統(tǒng)，屬于污水處理技術(shù)與膜分離技術(shù)的交叉領(lǐng)域。本實(shí)用新型降低了傳統(tǒng)厭氧—好氧污水處理技術(shù)的能耗，通過(guò)可編程序控制器(PLC)控制自吸泵和鼓風(fēng)機(jī)的功率，根據(jù)污水水量和化學(xué)需氧量(COD)負(fù)荷的不同，自動(dòng)切換成厭氧/好氧的方式運(yùn)行，從而有效地降低污水處理能耗，降低運(yùn)行成本。本實(shí)用新型可同時(shí)去除有機(jī)污染物和氮、磷等，搬運(yùn)靈活，操作可實(shí)現(xiàn)無(wú)人化管理，具有適于小規(guī)模污水處理實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F3/30GK201372232SQ200820124189
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者王珂征, 馬玉杰, 馬玉濤 申請(qǐng)人:北方利德(北京)化工科技有限責(zé)任公司