一种户用污水处理系统和方法与流程

1.本发明属于污水处理技术领域，更具体地，涉及一种户用污水处理系统和方法。


背景技术：

2.目前各地农村主要采用污水集中收集的处理模式，管网投资占比过高，大大拉高了污水处理成本，地方财政难以负担，因而针对户用农污处理方法逐步引起行业内重视。目前农村污水户用装置领域面临着站点分散、单个站点规模小、冲击负荷大、农村地区冬季水温过低、出水难以满足回用要求等问题。mbr技术相比其它固液分离方式，具有更强的分离能力，可维持生物池较高污泥浓度，结构紧凑，占地小，出水稳定，透明度高，易于控制，抗冲击性强等特点。但现有mbr工艺主要采用中空纤维膜，膜清洗周期较短，难以满足户用农污处理装置需求。
3.因此，基于目前的上述技术的发展现状，亟待提出一种具有良好应用前景的户用污水处理系统及方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种户用污水处理系统，该户用污水处理系统通过控制装置提供动力和控制指令，控制预处理装置、生化装置和清水装置的处理进度，通过预处理装置对污水进行过滤调节和水解酸化作用，通过生化装置对污水进行生物降解、硝化反硝化作用，以及通过清水装置对污水进行臭氧消毒等，三者共同作用达到污水高效处理的效果，整体具有抗冲击负荷能力强，出水水质稳定，运行控制简单的优势。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种户用污水处理系统，包括：
6.预处理装置，用于对污水过滤调节和水解酸化处理；
7.生化装置，用于对污水生化处理；
8.清水装置，用于对污水脱色消毒处理；
9.控制装置，用于控制所述预处理装置、所述生化装置和所述清水装置依次处理污水。
10.可选地，所述预处理装置包括：
11.第一壳体，一侧上端设置有第一进水管，另一侧上端设置有第二进水管；
12.隔渣挡板，设置在所述第一壳体内部靠近所述第一进水管的一侧，所述隔渣挡板的上端与所述第一壳体内部的上侧壁连接，所述隔渣挡板的下端靠近所述第一壳体内部的下侧壁；
13.快清洗格栅，所述快清洗格栅上设置在所述隔渣挡板和所述第一壳体靠近所述第一进水管的一侧的内壁之间；
14.第一液位计，设置在所述第一壳体的中部，所述第一液位计设置在所述第一壳体的内部；
15.进水泵，所述第一壳体内部靠近所述第二进水管的一侧的底部设置有斜板，所述进水泵设置在所述斜板上，通过第二进水管与所述生化装置连接；
16.固定悬挂式生物填料，设置所述第一壳体的内部，位于所述第一液位计和所述第一排泥模块之间。
17.可选地，所述生化装置中包括：
18.第二壳体；
19.第二液位计，所述第二液位计设置在所述第二壳体的内部；
20.膜组器，设置在所述第二壳体的内部，所述膜组器通过第三进水管与所述清水装置连接；
21.输液式清洗加药系统，所述输液式清洗加药系统的输出端与所述膜组器连接。
22.可选地，所述清水装置包括：
23.第三壳体和膜产水泵，所述膜产水泵设置在所述第三壳体内部，所述第三进水管的一端穿过所述第三壳体的一侧与所述膜产水泵连接，所述第三壳体的另一侧设置有总出水管，所述总出水管用于所述清水装置溢流；
24.压力计，设置在所述第三进水管上；
25.臭氧曝气器，所述臭氧曝气器的曝气端设置在所述第三壳体的内部；
26.臭氧发生器，通过曝气管路与所述臭氧曝气器连接；
27.回用管和回用泵，所述回用泵设置在所述第三壳体内部，所述回用管的一端与所述回用泵连接，所述回用管的另一端穿过所述第三壳体外露。
28.可选地，所述清水装置还设置有测温模块、加热模块和通风模块。
29.可选地，还包括风机，所述预处理装置和所述生化装置分别设置有第一排泥模块和第二排泥模块；
30.所述第一排泥模块包括第一气提泵，所述第一气提泵的第一排泥管穿过所述第一壳体外露；
31.所述第二排泥模块包括第二气提泵，所述第二气提泵的第二排泥管穿过所述第二壳体外露；
32.所述风机的输出端分别通过曝气管路与所述第一排泥模块、第二排泥模块和所述膜组器连接。
33.可选地，所述控制装置包括：
34.第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀分别设置在所述风机与所述第一排泥模块和所述第二排泥模块相连的曝气管路上；
35.供电模块和控制模块，所述供电模块与所述控制模块电连接，所述控制模块用于控制所述风机、所述臭氧发生器、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的启闭。
36.一种户用污水处理方法，上述的户用污水处理系统，包括：
37.使用控制装置控制预处理装置、生化装置和清水装置依次处理污水；
38.使用预处理装置将污水过滤调节和水解酸化；
39.使用生化装置将预处理后的污水中的污染物进行生物降解和硝化反硝化；
40.使用清水装置将生化处理后的污水脱色消毒。
41.可选地，还包括所述生化装置根据水位进行序批式处理，并根据污水位水量设置
周期和每周期运行时长。
42.可选地，还包括根据温度切换冬季模式和夏季模式；
43.若测温模块检测温度低于预设值则切换冬季模式启动加热模块关闭通风模块；
44.若测温模块检测温度高于预设值则切换夏季模式关闭加热模块启动通风模块。
45.本发明提供一种户用污水处理系统，其有益效果在于：
46.1、该户用污水处理系统通过控制装置提供动力和控制指令，控制预处理装置、生化装置和清水装置的处理进度，通过预处理装置对污水进行过滤调节和水解酸化作用，通过生化装置对污水进行生物降解、硝化反硝化作用，以及通过清水装置对污水进行臭氧消毒等，三者共同作用达到污水高效处理的效果，整体具有抗冲击负荷能力强，出水水质稳定，运行控制简单的优势。
47.2、本发明的预处理装置同时具有过滤、隔渣、沉淀、调节、水解酸化的功能。极大节省了占地空间，底部斜板可收集污泥，同时避免进水泵因污泥而堵塞。同时回流的污泥可附着生长在悬挂填料上，实现水解酸化功能，提高系统b/c。
48.3、本发明的生化装置为序批式活性污泥法与mbr超滤膜工艺结合的结果，同时具备sbr工艺灵活多变和mbr工艺出水水质稳定的特点。同时，本发明采用的mbr膜为本公司自研的柔性平板膜、相比市面上常见的中空纤维膜和传统平板膜，具有膜通量高、抗污染能力强、膜清洗操作简便等优点，同时考虑到户用农村污水处理成本较为敏感的问题，预留了手动清洗加药管，可降低投资，同时减少设备故障率。本发明的膜产水泵为潜水式安装，因此本装置通水管路可全部地埋、极大缓解了农村污水冬季低温的困境。
49.4、本发明的清水装置具有臭氧消毒功能，可将产水提高至回用标准，契合污水资源化的思想，同时为农户带来的安全、廉价的回用水。同时，清水装置中还设有电加热棒，在冬季白天光伏充足时利用光伏产生的电能加热清水池中的水，进一步缓解了冬季低温的问题。
50.5、本发明提供了冬季、夏季两种运行模式，冬季白天光伏维持工艺运转、为电池充电的同时还可利用多余电量加热池水，储存热量，电池储备的电能还可为夜间应急防冻提供能量。
51.夏季模式下不再开启电加热系统，改为全天开启强制通风系统，保证了系统安全性。同时开启除蚊灯，为用户带来了便利，可降低推广阻力
52.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
53.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
54.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种户用污水处理系统的流程示意图。
55.附图标记说明：
56.1、预处理装置；2、生化装置；3、清水装置；4、第一进水管；5、快清洗格栅；6、第一液位计；7、固定悬挂式生物填料；8、第一排泥模块；9、进水泵；10、底部斜板；11、第二液位计；12、输液式清洗加药系统；13、膜组器；14、第二排泥模块；15、压力计；16、膜产水泵；17、电加
热装置；18、回用泵；19、第一排泥管；20、第二进水管；21、第二排泥管；22、第三进水管；23、总出水管；24、回用管；25、光伏系统；26、臭氧发生器；27、电磁风机；28、第一电磁阀；29、第二电磁阀；30、温度计；31、第一手动阀门；32、第二手动阀门；33、控制装置；34、隔渣挡板。
具体实施方式
57.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
58.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种户用污水处理系统的流程示意图。
59.如图1所示，一种户用污水处理系统，包括：
60.预处理装置1，用于对污水过滤调节和水解酸化处理；
61.生化装置2，用于对污水生化处理；
62.清水装置3，用于对污水脱色消毒处理；
63.控制装置，用于控制预处理装置1、生化装置2和清水装置3依次处理污水。
64.具体的，通过控制装置提供动力和控制指令，控制预处理装置1、生化装置2和清水装置3的处理进度，通过预处理装置1对污水进行过滤调节和水解酸化作用，通过生化装置2对污水进行生物降解、硝化反硝化作用，以及通过清水装置3对污水进行臭氧消毒等，三者共同作用达到污水高效处理的效果，整体具有抗冲击负荷能力强，出水水质稳定，运行控制简单的优势。
65.在本实施例中，预处理装置包括：
66.第一壳体，一侧上端设置有第一进水管4，另一侧上端设置有第二进水管20；
67.隔渣挡板34，设置在第一壳体内部靠近第一进水管4的一侧，隔渣挡板34的上端与第一壳体内部的上侧壁连接，隔渣挡板34的下端靠近第一壳体内部的下侧壁；
68.快清洗格栅5，快清洗格栅5上设置在隔渣挡板34和第一壳体靠近第一进水管4的一侧的内壁之间；
69.进水泵9，第一壳体内部靠近第二进水管的一侧的底部设置有斜板10，进水泵9设置在斜板10上，通过第二进水管20与生化装置2连接；
70.固定悬挂式生物填料7和第一液位计6，固定悬挂式生物填料7和第一液位计6设置第一壳体的内部。
71.具体的，污水从第一进水管4进入预处理装置1，在快清洗格栅5的过滤作用下，除去了部分悬浮物，而后污水中的浮渣和浮油被预处理装置1中设置的隔渣挡板拦截，污水由隔渣挡板下方进入池体内部，余下悬浮物在预处理装置1处沉淀，同时由于预处理装置1的调节作用，污水实现了均质均量化，有效降低了冲击负荷。固定悬挂式生物填料7上的生物膜使预处理装置1具备了水解酸化功能，使得预处理装置1的出水b/c提高15-25％，出水tn降低10～15％，同时进水泵9设置在底部斜板10上，可以避免进水泵9深入污泥层，处理后的污水经第二进水管20输出至生化装置2。
72.进一步，固定悬挂式生物填料7能够利用生化装置2的剩余污泥形成生物膜，通过预处理装置1接收来自生化装置2的剩余污泥，部分剩余污泥在此沉淀下来，部分剩余污泥
附着生长在固定悬挂式生物填料7上，形成生物膜。
73.在本实施例中，生化装置2中包括：
74.第二壳体；
75.第二液位计11，第二液位计11设置在第二壳体的内部；
76.膜组器13，设置在第二壳体的内部，膜组器13通过第三进水管22与清水装置3连接；
77.输液式清洗加药系统12，设置在第二壳体上，输液式清洗加药系统12的输出端与膜组器13连接。
78.具体的，膜组器13采用柔性平板膜，清洗加药系统12为手动输液式清洗加药结构，通过膜组器13对污水进行生物降解、硝化反硝化作用，同时输液式清洗加药系统12定期清理膜组器13，使用时污水经第二进水管20进入生化装置2中，生化装置2常规日进水时长约8h，产水时长约2h，若第一液位计6显示预处理装置1中液位达到高液位，则生化装置2强制进入工作状态。经曝气，污水在生化装置2中与活性污泥充分混合，在硝化、反硝化作用下，污水中除粪大肠菌群数外的各项主要指标均达到回用要求。
79.进一步，生化装置2间歇期内风机27开启，对膜组器13进行保护曝气。
80.在本实施例中，清水装置3包括：
81.第三壳体和膜产水泵16，膜产水泵16设置在第三壳体内部，第三进水管22的一端穿过第三壳体的一侧与膜产水泵16连接，第三壳体的另一侧设置有总出水管23，总出水管23用于清水装置溢流；
82.压力计15，设置在第三进水管上；
83.臭氧曝气器，臭氧曝气器的曝气端设置在第三壳体的内部；
84.臭氧发生器26，通过曝气管路与臭氧曝气器连接；
85.回用管24和回用泵18，回用泵18设置在第三壳体内部，回用管24的一端与回用泵18连接，回用管24的另一端穿过第三壳体外露。
86.具体的，膜产水泵16采用潜水安装，第三进水管22上设置的压力计15用于反馈膜组器13的跨膜压差，指示膜污染程度，并在跨膜压差超出设定值的时候发送预警信息。膜产水泵16区别于市面上普遍采用自吸泵作为膜产水泵的做法，选用潜水泵，可使系统所有水力管路实现地埋，减少了管路防冻的压力。污水进入清水装置3后，臭氧发生器26启动，通过臭氧曝气器向清水装置3中输送臭氧，在膜产水泵16停止工作1h后，臭氧发生器26方才停止工作，以满足必要的接触时间，保证污水消毒效果，此时污水粪大肠菌群数满足回用水标准。
87.进一步地，清水装置3有两种出水方式，其一是回用泵18的手动开启，将产水回用，其二是通过总出水管23溢流排水。
88.在本实施例中，清水装置还设置有测温模块、加热模块和通风模块。
89.具体的，测温模块为温度计30，加热模块为电加热装置17，通风模块包括通风机和吸气管路，吸气管路与预处理装置1、生化装置2和清水装置3连通，保障运行安全，使用时通过电加热装置17在冬季运行下，应对夜间低温，且温度计30反馈夜间温度低于设定温度限时，电加热装置17强制开启，根据温度计30反馈的温度选择不同运行模式，提供夏季/冬季两种运行模式。
90.在本实施例中，还包括风机，预处理装置1和生化装置2分别设置有第一排泥模块8和第二排泥模块9；
91.第一排泥模块8包括第一气提泵，第一气提泵的第一排泥管穿过第一壳体外露；
92.第二排泥模块9包括第二气提泵，第二气提泵的第二排泥管穿过第二壳体外露；
93.风机的输出端分别通过曝气管路与第一排泥模块8、第二排泥模块9和膜组器13连接。
94.具体的，第一气提泵设置在第一壳体内部靠近第二进水管的一侧，第二气提泵设置在第二壳体内部远离第二进水管的一侧，通过第一气提泵和第二气提泵排出预处理装置1和生化装置2的淤积污泥。
95.在本实施例中，控制装置包括：
96.第一电磁阀28和第二电磁阀29，第一电磁阀28和第二电磁阀29分别设置在风机与第一排泥模块8和第二排泥模块9相连的曝气管路上；
97.供电模块和控制模块，供电模块与控制模块电连接，控制模块用于控制风机、臭氧发生器26、第一电磁阀28和第二电磁阀29的启闭。
98.具体的，风机为电磁风机27，通过电磁风机27提供动力支持第一气提泵和第二气提泵运作，同时便于膜组器13曝气，通过臭氧发生器26产生臭氧，使用时预处理装置1及生化装置2需根据设定排泥周期和排泥时间实现排泥，排泥时自动打开第一电磁阀28和第二电磁阀29，向升液管中曝气，进行气提排泥，也可使用其他形式排泥装置。
99.进一步，控制模块设有嵌入式网络控制器，控制系统自动、安全运行，存储运行数据，通过wifi与局域网连接，或通过sim卡与移动网络连接，实现远程监控与故障报警，所有系统电压均采用直流12～36v；
100.供电模块为光伏系统25，包括光伏板、光伏控制器和储能电池。
101.更进一步，输液式清洗加药系统12和膜组器13之间设置有第一手动阀门31，第三进水管22靠近膜产水泵16端设置有第二手动阀门32，使用时膜组器13需定期清洗，正常运行时第一手动阀门31保持常闭状态，清水装置3第二手动阀门32保持常开状态；在压力计15反馈膜压力异常或达到清洗周期时，手动关闭第二手动阀门32，打开第一手动阀门31，输液式清洗加药系统中的药液靠重力进入膜组器13，浸泡一定时间后恢复运行。
102.一种户用污水处理方法，上述的户用污水处理系统，包括：
103.使用控制装置控制预处理装置1、生化装置2和清水装置3依次处理污水；
104.使用预处理装置1将污水过滤调节和水解酸化；
105.使用生化装置2将预处理后的污水中的污染物进行生物降解和硝化反硝化；
106.使用清水装置3将生化处理后的污水脱色消毒。
107.在本实施例中，还包括生化装置2根据水位进行序批式处理，并根据污水位水量设置周期和每周期运行时长。
108.具体的，生化装置2采取序批式处理方式，按周期变水位运行，根据来水每日处理预定周期，每周期运行时间随季节自动调整，每周期产水时间不超过预定时长。
109.在本实施例中，还包括根据温度切换冬季模式和夏季模式；
110.若测温模块检测温度低于预设值则切换冬季模式启动加热模块关闭通风模块；
111.若测温模块检测温度高于预设值则切换夏季模式关闭加热模块启动通风模块。
112.具体的，设置不同温度环境的两种运行模式，保证系统运行稳定，测温模块为温度计30，加热模块为电加热装置17，通风模块包括通风机和吸气管路，吸气管路与预处理装置1、生化装置2和清水装置3连通，保障运行安全，使用时通过电加热装置17在冬季运行下，应对夜间低温，且温度计30反馈夜间温度低于设定温度限时，电加热装置17强制开启，根据温度计30反馈的温度选择不同运行模式，提供夏季/冬季两种运行模式。
113.本实施例户用污水处理系统使用时，以户用污水处理使用为例，
114.某农户生活污水是一类排放水量小和冲击负荷大的分散式生活污水，其典型水质特征为：cod＝300mg/l、bod5＝150mg/l、nh
4 -n＝45mg/l、tn＝50mg/l、ss＝200mg/l。
115.s1：启动户用污水处理系统，污水通过第一进水管4流入预处理装置1，经快清洗格栅5过滤和预处理沉淀，经进水泵9抽升进入生化装置2；
116.s2：污水进入生化装置2经一段时间反应后通过mbr膜过滤后被产水泵16抽送至清水装置3；
117.s3：污水进入清水装置3后经臭氧消毒，被回用泵18抽升回用，或经总出水管23重力排出。
118.其中，生化装置2采取序批式处理方式，按周期变水位运行，根据来水每日处理5～6周期，每周期3h，随季节自动调整，每周期产水时间不超过48min；
119.预处理装置1及生化装置2需根据设定排泥周期和排泥时间实现排泥，排泥时自动打开第一电磁阀28和第二电磁阀29，向升液管中曝气，进行气提排泥，或使用其他形式排泥装置；
120.膜组器13需定期清洗，正常运行时第一手动阀门31保持常闭状态，清水装置3第二手动阀门32保持常开状态；在压力计15反馈膜压力异常或达到清洗周期时，手动关闭第二手动阀门32，打开第一手动阀门31，输液式清洗加药系统中的药液靠重力进入膜组器13，浸泡2h后恢复运行；
121.臭氧发生器26随产水泵16的启动而启动，待产水泵16停止工作1h后，臭氧发生器26停止工作；
122.户用污水处理系统具有两种运行模式，根据温度计30反馈的温度自行切换冬季夏季模式；
123.冬季模式下，光伏系统25储能电池充电完成后，启动电加热装置17，直至光伏板停止发电；
124.夏季模式下，电加热装置17不启动，全天开启强制通风系统和灭蚊灯。
125.户用污水处理系统的运行周期包括的进水-反应-曝气-产水-消毒五个时序，其中进水-反应-曝气-产水时序所对应的阶段即为步骤s2，各时序时长设置为60min，排水比40％左右。
126.户用污水处理系统的出水水质：bod平均值9mg/l，平均去除率94％，nh4 -n均值为6mg/l，平均去除率87％，tn平均值12mg/l，平均去除率76％，户用污水处理系统的出水除污染物冲击负荷外，可稳定达到北京地方标准(db11/1612-2019)中二级标准、国家标准(gb20922-2007)表一标准、中华人民共和国水利行业标准(sl368-2006)中表4.0.4中限值。
127.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技
术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。