公布日：2024.02.06
申請日：2023.10.31
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)N;C02F1/463(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/02(2023.01)N;C02F3/00(2023.01)N;
C02F101/30(2006.01)N
摘要
本申請涉及污水處理技術領域，具體公開了ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，其包括依次設置的電解池、厭氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池、電絮池和過濾膜池；電解池內設鐵電極，且鐵電機上加載直流電壓，厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池組成一個A2/O處理單元，A2/O處理單元內設回流系統和爆氣系統。電解對污水中的大分子有機物進行斷鍵、破壁和物化處理，從而將大分子有機物電解為小分子有機物和無機物；其中小分子有機物上浮進入下一步生化處理步驟中，為后續的生化處理提供碳源，從而提高后續A2/O處理單元內生化處理的效率；無機物下沉形成污泥，實現污水脫磷的目的。
權利要求書
1.ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，其特征在于：包括依次設置的電解池、厭氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池、電絮池和過濾膜池；電解池內設鐵電極，加載在鐵電極兩端的電壓12-36V的直流電壓，電解電流控制為3-40A，污水通過管道進入電解池電解后溢流至厭氧池；厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池組成一個A2/O處理單元，污水在A2/O處理單元內能夠執行A2/O法脫氮除磷工藝；所述A2/O處理單元還包括回流系統和爆氣系統，所述回流系統可通過回流泵將好氧池和/或沉淀池底部沉降物泵入厭氧池和/或缺氧池內，與厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池連接的回流管可獨立控制，所述爆氣系統包括設于厭氧池、缺氧池和好氧池底部且可獨立控制的爆氣盤；沉淀池上清液溢流至電絮池，電絮池內設鋁電極，電絮池上清液溢流至過濾膜池；過濾膜池內設不銹鋼精濾組件，不銹鋼精濾組件內層連通清水排管，經過不銹鋼精濾組件過濾后的清水經過清水排管排出。
2.根據權利要求1所述的ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，其特征在于：所述好氧池和沉淀池通過隔板隔開，隔板的下端設置為向沉淀池傾斜的傾斜板，傾斜板下邊緣與沉淀池側壁形成連通沉淀池和好氧池的連通口。
3.根據權利要求1所述的ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，其特征在于：所述好氧池內設硝酸在線傳感器，與厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池連接回流管均設有電磁閥，與設于厭氧池、缺氧池和好氧池底部的爆氣盤連接的管道上設電磁節流閥；硝酸在線傳感器與控制器控制信號輸入端連接，電磁閥和電磁節流閥均與控制器執行信號輸出端連接。
4.根據權利要求1所述的ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，其特征在于：還包括清水池，清水排管連通清水池，清水池連接排水管進行進行排水，排水管和清水池之間設有紫外線消毒設備。
5.根據權利要求4所述的ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，其特征在于：所述清水排管上通過旁通管連接有反沖洗泵，且清水排管上設有與反沖洗泵并聯的截止閥。
6.根據權利要求5所述的ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，其特征在于：還包括排污系統，排污系統包括排污總管和與排污總管連通的排污支管，排污支管分別與電絮池、過濾膜池和電解池的底部連通，排污支管上設有截止閥。
7.根據權利要求6所述的ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，其特征在于：所述電絮池、過濾膜池和電解池的底部設置為漏斗狀。
8.根據權利要求7所述的ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，其特征在于：所述爆氣系統包括至少兩臺可交替工作的氣泵。
9.根據權利要求8所述的ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，其特征在于：所述電解池和電絮池上部均設有浮沫排出結構，浮沫排出結構包括設于液面以下呈漏斗狀的導流槽及連接在導流槽底部并向外部延伸的浮沫排管，導流槽頂部與液面的距離為3-5mm。
10.根據權利要求9所述的ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，其特征在于：所述電解池、厭氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池、電絮池、過濾膜池和清水池整合在同一立方結構內，所述立方結構劃分為前側區域和后側區域，電解池、厭氧池、缺氧池、好氧池、清水池布置在前側區域，電絮池、過濾膜池布置在后側區域，后側區域還包括設備室，所述回流泵、氣泵、反沖洗泵及控制部件設置在設備室內。
發明內容
本發明的目的在于提供ECOF四微物化膜小型污水處理裝置，以使其可整合多種污水處理技術并適用于分散的小型場所。
包括依次設置的電解池、厭氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池、電絮池和過濾膜池；
電解池內設鐵電極，加載在鐵電極兩端的電壓12-36V的直流電壓，電解電流控制為3-40A，污水通過管道進入電解池電解后溢流至厭氧池；
厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池組成一個A2/O處理單元，污水在A2/O處理單元內能夠執行A2/O法脫氮除磷工藝；
所述A2/O處理單元還包括回流系統和爆氣系統，所述回流系統可通過回流泵將好氧池和/或沉淀池底部沉降物泵入厭氧池和/或缺氧池內，與厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池連接的回流管可獨立控制，所述爆氣系統包括設于厭氧池、缺氧池和好氧池底部且可獨立控制的爆氣盤；
沉淀池上清液溢流至電絮池，電絮池內設鋁電極，電絮池上清液溢流至過濾膜池；
過濾膜池內設不銹鋼精濾組件，不銹鋼精濾組件內層連通清水排管，經過不銹鋼精濾組件過濾后的清水經過清水排管排出。
有益效果：
(1)首先采用鐵電極對污水進行電解，電解對污水中的大分子有機物進行斷鍵、破壁和物化處理，從而將大分子有機物電解為小分子有機物和無機物；其中小分子有機物上浮進入下一步生化處理步驟中，為后續的生化處理提供碳源，從而提高后續A2/O處理單元內生化處理的效率。
(2)電解過程中，鐵電極釋放的鐵離子與污水中的氯離子結合形成鐵鹽，通過發揮鐵鹽絮凝作用，使得電解產生的無機物聚團，加速其下沉在底部形成污泥，排出污泥即實現污水脫磷的目的。
(3)電解過程中，電極將產生熱量，該熱量對水體具有加熱作用；在生化處理階段，溫度低于15℃，生化微生物將處于休眠狀態，而溫度達到25℃左右時，生化微生物活性最高，因此通過電解產生的熱量還可提高污水生化處理階段的效率。
(4)在上述基礎方案中，污水通過管道可持續進入電解池，經過處理后的清水通過清水排管可持續排出，即污水和清水可同進同出，在持續進水和出水的過程中即可對污水進行處理，從而可以更高效的對污水進行處理。
(5)在上述基礎方案中，好氧池、沉淀池和厭氧池、缺氧池之間設置了回流系統，且回流管的通斷可獨立控制；另外厭氧池、缺氧池和好氧池底部的爆氣盤也可獨立控制。
向厭氧池、缺氧池和好氧池內投入微生物載體，微生物載體為多孔結構以供微生物附著繁殖。當污水中氮、磷、COD濃度較低時，厭氧池、缺氧池內爆氣盤關閉，則厭氧池、缺氧池和沉淀池內均進行厭氧反應，好氧池內爆氣盤完全打開執行好氧反應；即污水處理模式為AO模式，在達到污水處理的目的的同時，還可以污水處理耗能。
若污水中氮、磷、COD濃度處于中等水平時，沉淀池污水回流到厭氧池，且厭氧池爆氣盤微開呈微爆氣狀態，從而執行AA0模式；厭氧池底部的爆氣盤關閉，對污水進行厭氧處理以釋放磷并對部分有機物進行氨化；而缺氧池內的爆氣盤通過對爆氣量進行調節，使缺氧池內呈微氧氣狀態，以進行反硝化處理；而好氧池內的爆氣盤則全開，以提供充足的氧氣進行有氧反應，以消耗污水中有機物并進行硝化反應。其次，控制與沉淀池和缺氧池連接回流管導通，通過回流泵將沉淀池底部沉降物回流到缺氧池，以對污水進行充分的硝化反硝化處理，以使有機物充分分解。
若污水中氮、磷、COD濃度較高時，厭氧反應主要在沉淀池進行，而厭氧池內的爆氣盤微開呈微爆氣狀態，而缺氧池內的爆氣盤呈全開狀態，即缺氧池和好氧池內均進行好氧反應，而沉淀池和好氧池內的污水均回流至厭氧池內。該狀態仍為AA0模式，但該狀態下，好氧反應均有更大的反應空間，使得對有機物、氮、磷的去除能力增強。
若污水中氮、磷、COD濃度超高時，厭氧反應仍可在沉淀池進行，而厭氧池的爆氣盤全開進行好氧反應，缺氧池內的爆氣盤微開進行缺氧反應；而沉淀池和好氧池內的污水分流后隨機回流到厭氧池和好氧池內。該狀態為AOAO模式，該模式仍然具有較大的好氧反應空間，并將不同的反應空間進行了分散，有助于提升有機物、氮、磷的去除效率。
從上述可知，通過對厭氧池、缺氧池和好氧池內的爆氣量及污水回流范圍進行控制，可操縱微生物反應動力學平衡，控制有機負荷、氮磷負荷及反應器內DO值，根據污水狀態調整好氧菌、厭氧菌活性，解決污水處理脫氮、除磷問題。
優選方案一：作為對基礎方案的進一步優化，所述好氧池和沉淀池通過隔板隔開，隔板的下端設置為向沉淀池傾斜的傾斜板，傾斜板下邊緣與沉淀池側壁形成連通沉淀池和好氧池的連通口。
在好氧池14內處于爆氣的狀態下，沉淀池15內的水體處于靜置狀態，從而水體中的塵埃及顆粒物向下沉降形成污泥，在傾斜板的導流作用下，污泥再滑入好氧池14內，并在爆氣的影響下再次隨著水體流動進行生化反應，從而使其得生物載體上可持續進行厭氧、缺氧、好氧反應。
優選方案二：作為對基礎方案的進一步優化，所述好氧池內設硝酸在線傳感器，與厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池連接回流管均設有電磁閥，與設于厭氧池、缺氧池和好氧池底部的爆氣盤連接的管道上設電磁節流閥；硝酸在線傳感器與控制器控制信號輸入端連接，電磁閥和電磁節流閥均與控制器執行信號輸出端連接。
通過硝酸在線傳感器對好氧池內污水的氮含量進行檢測，控制器通過傳感器反饋值控制污水回流范圍及爆氣量，從而根據污水進水情況進行A2O、AO與AOAO等不同處理方式的動態轉換，以使污水處于最佳處理效率同時保證污水處理質量。
優選方案三：作為對基礎方案的進一步優化，還包括清水池，清水排管連通清水池，清水池連接排水管進行進行排水，排水管和清水池之間設有紫外線消毒設備。
采用化學藥劑消毒，存在采購、貯存、運輸、添加等復雜程序；二氧化氯發生器在運行過程會產生氫氣，有爆炸的隱患，沒有專職人員操作無法及時補充藥劑，存在不便于長期貯存等難題。在排水管上設紫外線消毒設備，紫外線可對排水進行全方位殺毒，且紫外線響度實施過程簡單。
優選方案四：作為對基礎方案的進一步優化，所述清水排管上通過旁通管連接有反沖洗泵，且清水排管上設有與反沖洗泵并聯的截止閥。
隨著對污水進行持續處理，不銹鋼精濾組件上附著顆粒物將導致過濾效率降低，導致單位時間內的出水量降低；在此情況下，關閉清水排管上的截止閥，啟動反沖洗泵，反沖洗泵將清水池內的清水泵入不銹鋼精濾組件的內層再通過濾孔排出，可清除附著在不銹鋼精濾組件上的附著物。
優選方案五：作為對優選方案四的進一步優化，還包括排污系統，排污系統包括排污總管和與排污總管連通的排污支管，排污支管分別與電絮池和過濾膜池的底部連通，排污支管上設有截止閥。
隨著污水處理的持續進行，電絮池和過濾膜池底部的沉積物逐漸增多；通過打開排污支管上的截止閥可對應的排除對應的電絮池或過濾膜池底部的沉積物。
優選方案六：作為對優選方案五的進一步優化，所述電絮池和過濾膜池的底部設置為漏斗狀。以便于沉積物聚集在底部并有利于沉積物排出。
優選方案七：作為對優選方案六的進一步優化，所述爆氣系統包括至少兩臺可交替工作的氣泵。氣泵長時間持續工作將產生大量的熱，從而增加了氣泵故障的風險；因此采用多個氣泵交替工作，可以延長氣泵壽命，降低氣泵故障概率，保證污水處理裝置持續工作。
優選方案八：作為對優選方案七的進一步優化，所述電解池和電絮池上部均設有浮沫排出結構，浮沫排出結構包括設于液面以下呈漏斗狀的導流槽及連接在導流槽底部并向外部延伸的浮沫排管，導流槽頂部與液面的距離為3-5mm。
由于污水中雜質成分復雜，在電解和電絮凝過程在都將產生大量浮沫，浮沫排出機構的導流槽略低于液面，在水的張力作用下，水不會瞬間大量涌入填滿導流槽，而是沿導流槽側壁緩慢向下流動從而在水流的作用下將浮沫帶出，達到去除浮沫的目的。
優選方案九：作為對優選方案八的進一步優化，所述電解池、厭氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池、電絮池、過濾膜池和清水池整合在同一立方結構內，所述立方結構劃分為前側區域和后側區域，電解池、厭氧池、缺氧池、好氧池、清水池布置在前側區域，電絮池、過濾膜池布置在后側區域，后側區域還包括設備室，所述回流泵、氣泵、反沖洗泵及控制部件設置在設備室內。
通過將各池體及設備室整合為立方結構，使得裝置占地小，與周邊環境協調、安裝靈活，適用于服務區、收費站、農村、鄉鎮、城市、企業的零星、散點、小型污水處理。其次，電器設備、控制閥件等設備統一整合安裝在設備室內，便于設備維護、檢修及操作。
優選方案十：作為對優選方案二的進一步優化，所述缺氧池、好氧池內還設有設于爆氣盤上方的浮沉網板，在爆氣盤微開狀態下，氣泡無法迅速從浮沉網板逃逸聚集在浮沉網板上，使浮沉網板排開水的體積增大而上浮，浮沉網板上浮使氣體從浮沉網板上逃逸，浮沉網板下沉；浮沉網板上設有液位傳感器，所述電磁閥和液位傳感器均電連接控制器，通過液位傳感器檢測浮沉網板上浮到設定高度后，控制器通過液位傳感器的高度反饋，控制器才可控制電磁閥開啟。
在微爆氣的過程中，浮沉網板將反復上下浮沉，從而對污水具有攪拌作用；厭氧池或缺氧池在執行缺氧反應時，污水回流至實際發生缺氧反應的池體采用周期性間歇回流，以便控制實際發生缺氧反應的池體內呈缺氧狀態。
（發明人：楊軍;齊飛;張杰;黃夢云;黃壬鵬;賀瑞霞;張坤;雷銓;劉建發;韓志虎;劉祥榆;劉學志;代定明;蒲帥;韋家茗;李偉豪;楊冬）
