一种一体式微动力生物物理耦合污水处理装置及水处理方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种一体式微动力生物物理耦合污水处理装置及水处理方法。


背景技术：

2.厌氧生物处理技术通常主要包括化粪池、厌氧滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器等，但采用这些技术进行污水处理时，均存在一些缺陷。
3.化粪池主要用于处理来自厕所的粪便废水，或为生活污水的预处理——液固分离处理污泥，及厌氧杀灭寄生虫、病菌。一般化粪池对化学需氧量(codcr)、五日生化需氧量(bod5)、氨氮(nh
3-n)、总氮(tn)、总磷(tp)、动植物油(avo)的去除率范围分别为21％-65％、29％-72％、-12％-2％、4％-12％、7％-21％、34％-62％。其重点用于黑水处理的固液分离，将大分子有机物分解为小分子有机物，不能独立用于生活污水处理工艺。存在污泥量少、易被带出，不及时清洗时容易堵塞等缺点。
4.厌氧滤池又称厌氧固定膜反应器，厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。利用球形悬浮填料时厌氧滤池对cod
cr
、tp和tn的去除率分别在67.16％、11.97％和8.25％上下浮动。厌氧生物滤池存在微生物分布不均匀，当废水中有机物浓度高时，特别是进水悬浮固体浓度和颗粒较大时，进水部位容易发生堵塞等缺点。
5.厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，废水进入完全混合厌氧活性污泥反应器后，在搅拌作用下，与厌氧污泥充分混合同时进行消化反应，处理后的水和厌氧污泥混合液从反应器的上部流出，可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在堵塞问题，且出水水质较好。一般厌氧接触法中cod
cr
、bod5、ss、tp的去除率在80％、95％、78％、54％上下浮动。但厌氧接触法需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备，投入经费高，且存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离等缺点。
6.上流式厌氧污泥床反应器简称uasb反应器。uasb工作时，废水从反应器底部进入，与污泥床层的高浓度颗粒污泥接触，污染物被分解产生沼气。污水、污泥和沼气一起向上流动，进入反应器的上部的三相分离器，完成气、液、固三相的分离。被分离的消化气从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层，出水则从澄清区流出。uasb反应器中cod
cr
、tp、tn的去除率在94％、16％、20％上下浮动。上流式厌氧污泥床反应器存在进水ss要求≤200mg/l防止引起堵塞；在没有颗粒污泥接种的情况下，启动时间长；对水质和负荷突然变化比较敏感等缺点。
7.以上几种厌氧生物处理技术均对氮磷及有机物等污染物质有一定的去除效果，但去除效果不高，需动力消耗以及专业运营技术人员，且对病原菌灭杀效果较低。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种微动力生物物理耦合污水处理装置及水处理方法，以解
决上述现有技术存在的问题，本发明提高了水中污染物质的去除效率，实现了对病原菌的高效杀灭。
9.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
10.本发明提供一种一体式生物物理耦合污水处理装置，所述污水处理装置包括厌氧生物处理单元及紫外灭菌处理单元；所述厌氧生物处理单元与紫外灭菌处理单元连通。
11.进一步地，所述厌氧生物处理单元包括两部分，第一部分和第二部分均填充有聚氨酯海绵悬浮球；
12.所述厌氧生物处理单元第一部分与所述厌氧生物处理单元第二部分连通。
13.进一步地，所述紫外灭菌处理单元设置有紫外灭菌处理装置，所述紫外灭菌处理装置由太阳能板提供能量。
14.进一步地，所述厌氧生物处理单元及紫外灭菌处理单元设置多个重复。
15.本发明还提供上述污水处理装置在污水处理中的应用。
16.进一步地，所述污水为生活污水；优选为农村生活污水。
17.本发明进一步提供一种污水处理方法，采用上述污水处理装置进行处理，包括以下步骤：
18.将生活污水通入所述厌氧生物处理单元第一部分中，利用厌氧生物处理单元进行厌氧处理，然后将处理后的污水通入所述紫外灭菌处理单元，进行紫外灭菌处理，即可。
19.污水处理过程中，控制厌氧生物处理单元各部分中生活污水和填料的体积比为1:1；厌氧生物处理单元第一部分和第二部分的处理时间均为48h，处理温度为13-16℃；紫外灭菌处理的功率为15w，处理时间为2h。
20.污水处理过程中，污水通过装置前的蓄水池通入装置中，蓄水池通入装置的进水管设置于蓄水池底部30cm处，从而使得沉淀物无法随进水进入装置中，避免发生堵塞。
21.本发明公开了以下技术效果：
22.本发明污水处理装置包括厌氧生物处理单元及紫外灭菌处理单元，其中，厌氧生物处理单元包括两部分，第一部分在厌氧条件下通过吸附于填料上的微生物去除水中污染物，第二部分内的微生物即在第一部分微生物的处理基础上对生活污水中剩余的污染物质进行进一步的去除；紫外灭菌处理单元内无悬浮填料，将经处理的生活污水蓄满后进行排放，有效提高了对污染物质的去除效果。所用紫外灭菌技术可高效灭杀生活污水中的病原菌，不投加化学试剂，不产生有毒有害副产物，不会产生二次污染，节电降耗，运行简单，易操作。
23.本发明采用微动力技术，运行能耗极低，投资及运行费用少，可避免造成不必要的能源浪费，且采用太阳能绿色能源，符合环保要求。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明一体式微动力生物物理耦合污水处理装置的结构示意图。
具体实施方式
26.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
27.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
28.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
29.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
30.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
31.图1为本发明一体式微动力生物物理耦合污水处理装置的结构示意图。
32.本发明一体式微动力生物物理耦合污水处理装置耦合了厌氧生物处理、紫外灭菌和太阳能。
33.厌氧生物处理装置为无动力设备，分三格，前两格为厌氧生物处理单元，第三格为紫外灭菌处理单元。前两格利用厌氧条件下吸附于悬浮填料上的厌氧微生物和兼性微生物的新陈代谢将氮磷及有机物等污染物质进行去除，最后一格无悬浮填料，连接紫外灭菌处理装置。
34.紫外灭菌处理装置利用了微动力设备-太阳能发电板，通过吸收太阳光，将太阳能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转化为电能，进而在晚上水力停留期间利用紫外灯照射的紫外光进行杀菌。紫外光会使核苷酸单体之间或核酸之间产生连接，使dna和rna的结构破坏、功能受损，从而有效灭杀病原菌。
35.如图1所示，进行生活污水处理时，将污水进水接入蓄水池中，利用流量计控制流量(100l/h)，进入一体式微动力生物物理耦合污水处理装置中，前两格利用厌氧条件下附着于悬浮填料上的微生物的新陈代谢来进行污染物质的去除，第三格中加有利用太阳能板供电的紫外灭菌处理装置，经生物处理和紫外灭菌后的生活污水在水质检测仪监测后进行下一工序的处理。
36.本发明的污水处理装置可对cod含量在300-400mg/l，tp含量在5-8mg/l，氨氮含量在120-140mg/l，ss含量200-400mg/l；粪大肠菌群含量在1.2
×
108mpn/l-9.2
×
109mpn/l的污水进行处理；处理后的水体cod平均值在130mg/l左右；ss平均值为166mg/l；对氮磷基本不去除，出水用作农田灌溉水，可为植物生长提供养分，减少肥料使用；粪大肠菌群平均值为8.6
×
107mpn/l。
37.实施例1
38.利用本发明图1所示结构的污水处理装置进行污水处理：
39.处理前的污水：cod含量为400mg/l，tp含量为8mg/l，氨氮含量为140mg/l，ss含量为300mg/l；粪大肠菌群含量为3.6
×
108mpn/l；
40.将上述污水从厌氧生物处理单元的第一部分通入(水体流量100l/h)，利用厌氧生物处理单元进行厌氧处理，处理过程控制厌氧生物处理单元第一部分和第二部分中污水与填料的体积比均为1:1，处理时间均为48h，处理温度均为13℃，然后通入紫外灭菌处理单元，在15w的功率下处理时间为2h，完成污水处理。
41.处理后的污水：cod含量为132mg/l；ss含量为168mg/l；对氮磷等营养元素基本不去除，出水保留可作为农田灌溉水的排放；粪大肠菌群为8.6
×
107mpn/l。
42.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。