一种负荷分配污水处理系统的制作方法

1.本发明属于污水处理领域，特别涉及一种负荷分配污水处理系统。本发明还包括该负荷分配污水处理系统的使用方法。


背景技术：

2.伴随着新农村规划的进行，农村生活污水处理尽管拥有很显著的改变，但还远远地达不上所有乡村涵盖的水平。伴随着农药化肥的大批量应用，村民也缺乏了应用传统式肥料及污水灌溉农作物种植的驱动力。在也并没有污水处理设施和厕所改造的乡村，生活污水处理室外排出的现象常见。
3.目前，农村已经启动了有多种生活污水处理系统和设备，分散式污水处理技术也比较成熟了像活性污泥、a2/o、mbr、mbbr等生物技术，都有不错的实用效果。不过，因为水网的缘故，农村污水的处理中常面临进水水质、水量负荷不稳定的问题，导致污水生物处理系统调试难度大、出水水质不稳定甚至间歇性系统崩溃。尤其是脱氮效果受制于碳源供给不稳定导致的反硝化反应底物不足及异养微生物与自养微生物群落失衡。
4.现有解决办法有增加水力停留时间、按需投加碳源、采用更加适应不稳定进水负荷的生物膜法、膜生物反应器(mbr)法等工艺。但上述做法通常投资较大，且免维护性欠佳，在农村污水处理系统中应用效果不甚理想。
5.因此，目前需要一种能够解决农村污水进水负荷不稳定、保障出水水质稳定且免维护性好的技术方案。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是改善农村污水进水负荷、出水水质的稳定性，实现免维护性好。
7.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种负荷分配污水处理系统。本发明的负荷分配污水处理系统，包括水力调节池、负荷调节池和生物处理设施；
8.所述水力调节池与所述负荷调节池通过溢流管道、水泵管道连接；
9.所述水力调节池与所述生物处理设施通过溢流管道、水泵管道连接；
10.所述负荷调节池与所述生物处理设施通过溢流管道、水泵管道连接；
11.所述水力调节池的液面高度高于所述生物处理设施；
12.所述负荷调节池的液面高度高于所述水力调节池、所述生物处理设施；
13.当常规浓度、常规流量进水时，进水分为二路分别分流至所述水力调节池、所述负荷调节池，所述水力调节池、所述负荷调节池水体溢流至所述生物处理设施；
14.当高浓度、低流量进水时，进水进入所述负荷调节池，所述负荷调节池水体溢流至所述水力调节池，所述水力调节池水体溢流至所述生物处理设施，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池；
15.当低浓度、高流量进水时，进水进入所述水力调节池，所述水力调节池水体溢流至
所述生物处理设施，所述水力调节池水体通过水泵管道泵入所述负荷调节池，所述负荷调节池水体溢流回所述水力调节池，所述生物处理设施的剩余污泥通过水泵管道排入负荷调节池；
16.当低浓度、低流量进水时，进水进入所述负荷调节池，所述负荷调节池水体溢流至所述水力调节池，所述水力调节池水体溢流至所述生物处理设施，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池，所述生物处理设施的剩余污泥通过水泵管道排入负荷调节池。
17.可选的，所述常规浓度指所述生物处理设施的设计进水浓度的70％
‑
130％。
18.可选的，所述常规流量指所述生物处理设施的设计进水流量的70％
‑
130％。
19.可选的，常规浓度、常规流量进水时，进水分流至所述水力调节池的分流比例为40％
‑
60％，进水分流至所述负荷调节池的分流比例为40％
‑
60。
20.可选的，所述高浓度指所述生物处理设施的设计进水浓度的131％
‑
200％；
21.可选的，所述低流量指所述生物处理设施的设计进水流量的10％
‑
69％；
22.当高浓度、低流量进水时，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池的流量为进水流量的100％
‑
200％。
23.可选的，所述低浓度指所述生物处理设施的设计进水浓度的10％
‑
69％。
24.可选的，所述高流量指所述生物处理设施的设计进水流量的131％
‑
200％；
25.当低浓度、高流量进水时，所述水力调节池水体通过水泵管道泵入所述负荷调节池的流量为进水流量的10％
‑
50％。
26.可选的，所述低浓度指所述生物处理设施的设计进水浓度的10％
‑
69％。
27.可选的，所述低流量指所述生物处理设施的设计进水流量的10％
‑
69％。
28.当低浓度、低流量进水时，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池的流量为进水流量的100％
‑
200％。
29.可选的，使用电气控制技术实现负荷分配污水处理系统水流走向的自动化；
30.该系统的进水采用水泵提升，进水水泵主管通过三通分为两路分别与水力调节池、负荷调节池连接，并分别配有电动球阀、流量传感器；
31.进水端布置有水质监测传感器；
32.水力调节池与负荷调节池通过溢流管道、水泵管道相互连接，溢流管道的布置方向为从负荷调节池至水力调节池；
33.水力调节池中布置有水泵，水泵管道的布置方向为从水力调节池至负荷调节池；
34.生物处理设施通过溢流管道、水泵管道与水力调节池、负荷调节池连接，溢流管道的布置方向为从水力调节池、负荷调节池至生物处理设施；
35.生物处理设施的底部、中部各布置有水泵，水泵管道的布置方向为从生物处理设施底部至负荷调节池、从生物处理设施中部至水力调节池；
36.溢流管道均配有电动球阀，水泵管道均配有电动球阀、流量传感器。
37.可选的，所述负荷调节池中填充有农业废弃物。
38.可选的，所述农业废弃物为秸秆、树枝中的一种或多种。
39.相应的，本发明提供了一种负荷分配污水处理设备，包括水力调节池、负荷调节池和生物处理设施。
40.所述水力调节池与所述负荷调节池通过溢流管道、水泵管道连接。
41.所述水力调节池与所述生物处理设施通过溢流管道、水泵管道连接。
42.所述负荷调节池与所述生物处理设施通过溢流管道、水泵管道连接。
43.所述水力调节池的液面高度高于所述生物处理设施。
44.所述负荷调节池的液面高度高于所述水力调节池、所述生物处理设施。
45.所述水力调节池的容积为所述生物处理设施的容积的200％
‑
300％。
46.所述负荷调节池的容积为所述生物处理设施的容积的50％
‑
150％。
47.所述生物处理设施为采用生物膜法、膜生物反应器法工艺中的一种或多种的生物反应器。
48.可选的，该系统的进水采用水泵提升，进水水泵主管通过三通分为两路分别与水力调节池、负荷调节池连接，并分别配有电动球阀、流量传感器；
49.进水端布置有水质监测传感器；
50.水力调节池与负荷调节池通过溢流管道、水泵管道相互连接，溢流管道的布置方向为从负荷调节池至水力调节池；
51.水力调节池中布置有水泵，水泵管道的布置方向为从水力调节池至负荷调节池；
52.生物处理设施通过溢流管道、水泵管道与水力调节池、负荷调节池连接，溢流管道的布置方向为从水力调节池、负荷调节池至生物处理设施；
53.生物处理设施的底部、中部各布置有水泵，水泵管道的布置方向为从生物处理设施底部至负荷调节池、从生物处理设施中部至水力调节池；
54.上述溢流管道均配有电动球阀，水泵管道均配有电动球阀、流量传感器。
55.可选的，所述负荷调节池中填充有农业废弃物。
56.可选的，所述农业废弃物的填充体积为所述负荷调节池容积的40％
‑
70％。
57.可选的，本发明的提供了一种负荷分配污水处理设备
58.中，所述生物处理设施为采用生物膜法、膜生物反应器(mbr)法工艺中的一种或多种的生物反应器，其为现有技术而不多赘述。
59.本发明还提供了上述技术方案在不同负荷程度的污水进水时的运行流程，具体为：
60.当常规浓度、常规流量进水时，进水分为二路分别分流至所述水力调节池、所述负荷调节池；所述水力调节池、所述负荷调节池水体溢流至所述生物处理设施。如图1所示。
61.进一步地，所述常规浓度指所述生物处理设施的设计进水浓度的70％
‑
130％；
62.进一步地，所述常规流量指所述生物处理设施的设计进水流量的70％
‑
130％；
63.其中，进水分流至所述水力调节池的分流比例为40％
‑
60％；
64.其中，进水分流至所述负荷调节池的分流比例为40％
‑
60％。
65.当高浓度、低流量进水时，进水进入所述负荷调节池，所述负荷调节池水体溢流至所述水力调节池，所述水力调节池水体溢流至所述生物处理设施，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池。如图2所示。
66.进一步地，所述高浓度指所述生物处理设施的设计进水浓度的131％
‑
200％；
67.进一步地，所述低流量指所述生物处理设施的设计进水流量的10％
‑
69％；
68.其中，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池的流量为进
水流量的100％
‑
200％；
69.当低浓度、高流量进水时，进水进入所述水力调节池，所述水力调节池水体溢流至所述生物处理设施；所述水力调节池水体通过水泵管道泵入所述负荷调节池，所述负荷调节池水体溢流回所述水力调节池；所述生物处理设施的剩余污泥通过水泵管道排入负荷调节池。如图3所示。
70.进一步地，所述低浓度指所述生物处理设施的设计进水浓度的10％
‑
69％；
71.进一步地，所述高流量指所述生物处理设施的设计进水流量的131％
‑
200％；
72.其中，所述水力调节池水体通过水泵管道泵入所述负荷调节池的流量为进水流量的10％
‑
50％。
73.当低浓度、低流量进水时，进水进入所述负荷调节池，所述负荷调节池水体溢流至所述水力调节池，所述水力调节池水体溢流至所述生物处理设施，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池，所述生物处理设施的剩余污泥通过水泵管道排入负荷调节池。如图4所示。
74.进一步地，所述低浓度指所述生物处理设施的设计进水浓度的10％
‑
69％；
75.进一步地，所述低流量指所述生物处理设施的设计进水流量的10％
‑
69％；
76.其中，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池的流量为进水流量的100％
‑
200％。
77.本发明的所述负荷分配污水处理系统用于农村污水处理系统，在进水负荷不稳定的情况下相对稳定运行，保障出水水质稳定。
78.可选的，使用电气控制技术实现负荷分配污水处理系统水量调节的自动化，提升负荷分配污水处理系统的免维护性。
79.由于采用了上述技术方案，本发明获得的有益效果包括：
80.本发明的工艺流程中，水力调节池能够储存较多体积的水体，从而在低流量进水时起到维持生物处理设施运行所需水力负荷的作用。负荷调节池能够起到在高浓度及常规浓度进水时将水体中的一部分污染物与低浓度进水时将因饥饿老化的剩余污泥分解产生的污染物以有机质、微生物细胞的形式吸附于其填充的农业废弃物中，并在低浓度进水时以溶解释放至水体的作用，从而起到在低浓度进水时，负荷调节池水体溢流至水力调节池能够补偿浓度负荷，维持生物处理设施运行所需浓度负荷的作用。
81.本发明能够做到使得农村污水处理系统在进水负荷不稳定的情况下相对稳定运行，保障出水水质稳定；除此之外，本发明的运行流程能够通过现有电气控制技术做到自动化，从而做到免维护性好。
附图说明
82.图1为本发明在常规浓度、常规流量进水时运行的工艺流程图；
83.图2为本发明在高浓度、低流量进水时运行的工艺流程图；
84.图3为本发明在低浓度、高流量进水时运行的工艺流程图；
85.图4为本发明在低浓度、低流量进水时运行的工艺流程图。
具体实施方式
86.以下结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
87.实施例1
88.现构建一设计进水流量为20m3/d、设计进水cod(化学需氧量，全文同)为300mg/l的本发明提供的负荷分配污水处理系统的中试系统。其由水力调节池、负荷调节池、生物处理设施组成。
89.其中，生物处理设施采用市购预制生物接触氧化反应池(属于生物膜法)，其内尺寸为长4m、宽2m、高1.4m，其进、出水口位于高1.2m处，故其容积为9.6m3。
90.其中，水力调节池修建为长4m、宽4m、高1.6m，其出水口布置于高1.4m处，故其容积为22.4m3，为上述生物处理设施容积的233.3％。
91.其中，负荷调节池修建为长2m、宽2m、高2m，其出水口布置于高1.8m处，故其容积为7.2m3，为上述生物处理设施容积的75％。负荷调节池中填充3.6m3树枝，并使用格栅板覆盖负荷调节池上方以确保树枝浸没，树枝的填充量为负荷调节池容积的50％。
92.该系统的进水采用水泵提升，进水水泵主管通过三通分为两路分别与水力调节池、负荷调节池连接，并分别配有电动球阀、流量传感器。除此之外，进水端布置有水质监测传感器。
93.水力调节池与负荷调节池通过溢流管道、水泵管道相互连接，溢流管道的布置方向为从负荷调节池至水力调节池；水力调节池中布置有水泵，水泵管道的布置方向为从水力调节池至负荷调节池。生物处理设施通过溢流管道、水泵管道与水力调节池、负荷调节池连接，溢流管道的布置方向为从水力调节池、负荷调节池至生物处理设施；生物处理设施的底部、中部各布置有水泵，水泵管道的布置方向为从生物处理设施底部至负荷调节池、从生物处理设施中部至水力调节池。上述溢流管道均配有电动球阀，水泵管道均配有电动球阀、流量传感器。
94.实施例2
95.对实施例1的系统中进行改造，设计进水流量为40m3/d、设计进水cod为300mg/l的本发明提供的负荷分配污水处理系统的中试系统。其中，生物处理设施采用市购预制生物接触氧化反应池，其内尺寸为长6m、宽2m、高2m，其进、出水口位于高(请填充)1.8m处，故其容积为21.6m3。
96.其中，水力调节池修建为长6m、宽4m、高2.2m，其出水口布置于高2m处，故其容积为8m3，为上述生物处理设施容积的222.2％。
97.其中，负荷调节池修建为长6m、宽2m、高2.4m，其出水口布置于高2.2m处，故其容积为26.4m3，为上述生物处理设施容积的123.4％。负荷调节池中填充13.2m3树枝，并使用格栅板覆盖负荷调节池上方以确保树枝浸没，树枝的填充量为负荷调节池容积的50％。
98.实施例3
99.水泵、电动球阀、流量传感器与自动控制系统连接，通过自动控制程序实现以下运行流程：
100.当进水cod为210
‑
390mg/l，进水流量为14
‑
26m3/d时，进水分为二路分别分流至所述水力调节池、所述负荷调节池；所述水力调节池、所述负荷调节池水体溢流至所述生物处理设施。如图1所示。其中，进水分流至所述水力调节池、所述负荷调节池的分流比例均为
50％。
101.实施例4
102.当进水cod为393
‑
600mg/l，进水流量为2
‑
13.8m3/d时，进水进入所述负荷调节池，所述负荷调节池水体溢流至所述水力调节池，所述水力调节池水体溢流至所述生物处理设施，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池。如图2所示。其中，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池的流量为进水流量的150％。
103.实施例5
104.当进水cod为30
‑
207mg/l，进水流量为26.2
‑
40m3/d时，进水进入所述水力调节池，所述水力调节池水体溢流至所述生物处理设施；所述水力调节池水体通过水泵管道泵入所述负荷调节池，所述负荷调节池水体溢流回所述水力调节池；所述生物处理设施的剩余污泥通过水泵管道排入负荷调节池。如图3所示。其中，所述水力调节池水体通过水泵管道泵入所述负荷调节池的流量为进水流量的30％。
105.实施例6
106.当进水cod为30
‑
207mg/l，进水流量为2
‑
13.8m3/d时，进水进入所述负荷调节池，所述负荷调节池水体溢流至所述水力调节池，所述水力调节池水体溢流至所述生物处理设施，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池，所述生物处理设施的剩余污泥通过水泵管道排入负荷调节池。如图4所示。其中，所述生物处理设施末端水通过水泵管道回流至所述水力调节池的流量为进水流量的100％。
107.实施例7
108.对实施例1所构建的本发明提供的负荷分配污水处理系统的中试系统进行为期100d的运行调试，结果表明其能够在进水水质、水量不稳定的情况下保持出水稳定。表1为运行调试第60
‑
72d的进、出水水质及进水量数据。
109.表1 运行调试第60
‑
72d的进出水水质及进水量
110.时间123456日进水总量13.2011.613.514.815.6进水cod297 322245277219出水cod24 17182216进水氨氮16.5 19.017.817.310.4出水氨氮1.1 1.91.61.60.8进水总氮39.4 44.136.739.540.6出水总氮16.2 12.116.813.014.2进水总磷2.3 2.22.12.22.0出水总磷0.5 0.40.50.60.4时间789101112日进水总量05.445.642.819.214.4进水cod 339104186215238出水cod 20891416进水氨氮 17.911.011.415.612.5出水氨氮 1.10.91.01.31.2
进水总氮 42.632.035.435.439.3出水总氮 11.516.212.013.314.2进水总磷 2.21.61.92.02.1出水总磷 0.30.40.40.50.4
111.*日进水总量单位为m3/d，其余单位为mg/l；当日进水总量为0时，不对进、出水水质进行测定
112.单采用实施例1中的市购预制生物接触氧化反应池，以同进水水源进行运行调试对比试验，表2为运行调试第60
‑
72d的进、出水水质及进水量数据。
113.表2 单采用市购预制生物接触氧化反应池运行调试第60
‑
72d的进出水水质及进水量
114.时间123456日进水总量18.516.316.57.639.30进水cod233304311192256 出水cod1625281419 进水氨氮22.523.619.419.128.2 出水氨氮1.61.51.71.12.0 进水总氮58.457.642.735.362.0 出水总氮35.039.228.825.144.0 进水总磷2.22.52.12.01.8 出水总磷0.60.70.60.50.6 时间789101112日进水总量011.615.44.83.114.2进水cod 31827521098216出水cod 1841221612进水氨氮 24.523.221.48.815.4出水氨氮 1.51.21.20.60.9进水总氮 45.344.238.419.832.3出水总氮 32.628.323.410.319.7进水总磷 2.02.12.42.32.1出水总磷 0.80.70.70.60.5
115.*日进水总量单位为m3/d，其余单位为mg/l；当日进水总量为0时，不对进、出水水质进行测定
116.表1、表2数据对比可看出，实施例1所构建的本发明提供的负荷分配污水处理系统的中试系统在进水水质、水量不稳定的情况下出水水质更加稳定，且对总氮去除效果更佳。
117.上述相关说明以及对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些内容做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述相关说明以及对实施例的描述，本领域的技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。