CN107311400A - 一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及农业面源污染控制和治理技术领域，尤其涉及一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备。该设备包括依次连通的格栅井、水解调节池单元、厌氧消化床单元、缺氧固定填料床单元、好氧生物浮动床单元、沉淀单元、和复氧回灌水池。该设备首先除去农业污水中较大的悬浮物，随后依次采用不同的处理单元中的辫带式填料、MBBR填料、悬挂组合式填料和IFAS悬浮填料降解污水中的有机物，并除去污水中的氮和磷。最后，对水进行沉淀和复氧，即可获得纯净的水。该设备具有较强的除磷、脱氮和降解有机物的能力，能够显著提高对农业面源污水的处理质量。
Description
技术领域
本申请涉及农业面源污染控制和治理技术领域，尤其涉及一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备。
背景技术
在农业生产中，农民越来越多的使用化肥、农药以保障农作物的正常生长。但是，化肥溶于水中并随着大量的灌溉流水输入水体时，会带来因氮、磷、钾过量引起的水体富营养化的问题。农药进入水体，会引起有机氯、有机磷、有机砷等污染物，这些有毒污染物结构稳定、不易降解、毒性残留时间长，对生态环境有着很大的危害，如果人们饮用了受此类污染的水，容易导致慢性中毒，还可能致残、致畸，严重威胁农村居民的生存与发展。
目前，参见图1，常用的污水处理设备为一体化处理设备。该污水处理设备设有污水处理筒体，污水处理筒体内自下而上依次设置有初过滤层、生物处理区和消毒区。污水处理筒体的底部的一侧设有污水入口，其顶部另一侧设有出水口。在使用该设备处理污水的过程中，污水从筒体底部的污水入口流入该处理设备内部，并依次经过初过滤层、生物处理区和消毒区处理，将处理后的水排出处理设备的外部。
然而，上述污水处理设备的生物处理区与其余处理区域位于同一个筒体内部，且生物处理区的数量较少，处理方式比较单一，导致污水中的有机物不能被充分分解，降低了污水处理质量。
发明内容
本申请提供了一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备，污水中的有机物不能被充分分解，污水处理质量低的问题。
一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备，包括：依次连通的格栅井、水解调节池单元、厌氧消化床单元、缺氧固定填料床单元、好氧生物浮动床单元、沉淀单元、和复氧回灌水池。
可选的，所述格栅井的侧壁上设有进水管，所述格栅井的内部设置有机械格栅，所述格栅井的底部设置有格栅井排泥管。
可选的，所述水解调节池单元的顶部设置有水解调节池单元排气管；所述水解调节池单元的侧壁设置有水解调节池单元进水折流管；所述水解调节池单元的内部设置有辫带式填料；所述水解调节池单元的底部设置有水解调节池单元排泥管。
可选的，所述厌氧消化床单元的顶部设置有厌氧消化床单元排气管；所述厌氧消化床单元的侧壁设置有厌氧消化床进水折流管，所述厌氧消化床单元的内部设置有悬空的上钢丝网和下钢丝网，所述上钢丝网和下钢丝网之间填充有MBBR填料；所述厌氧消化床单元的底部设置有厌氧消化床单元排泥管。
可选的，所述缺氧固定填料床单元的顶部设置有缺氧固定填料床排气管；所述缺氧固定填料床单元的侧壁设置有缺氧固定填料床单元进水折流管；所述缺氧固定填料床单元的内部设置悬空的上钢筋支架和下钢筋支架，所述上钢筋支架和下钢筋支架之间设置有悬挂组合式填料；所述缺氧固定填料床单元的底部设置有缺氧固定填料床单元排泥管。
可选的，所述好氧生物浮动床单元的侧壁设置有好氧生物浮动床单元进水折流管；所述好氧生物浮动床单元的内部设置有上钢丝网和下钢丝网，所述上钢丝网和下钢丝网之间填充IFAS悬浮填料；所述好氧生物浮动床单元的底部设置有好氧生物浮动床单元排泥管；所述好氧生物浮动床单元的外部设置有曝气机，所述曝气机通过进气管对好氧生物浮动床单元进行曝气。
可选的，所述沉淀单元的侧壁设置有沉淀单元进水管；所述沉淀单元的沉淀单元进水管和散水管连接，所述散水管的中部设置有散水托架，以固定散水管，所述散水管的底部安装有圆锥形铁皮，以对沉淀单元进水进行整流和分配；所述沉淀单元的底部设置有沉淀单元排泥管。
可选的，所述复氧回灌水池的侧壁设有复氧回灌水池进水管；所述复氧回灌水池的底部设置有回灌水泵，所述回灌水泵的出口设置有回灌水泵输水管。
可选的，所述格栅井排泥管、水解调节池单元排泥管、厌氧消化床单元排泥管、缺氧固定填料床单元排泥管、好氧生物浮动床单元排泥管和沉淀单元排泥管等支管分别通过排泥闸阀与排泥总管连接。
本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：
本申请提供的一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备，设置了依次连通的格栅井、水解调节池单元、厌氧消化床单元、缺氧固定填料床单元、好氧生物浮动床单元、沉淀单元、和复氧回灌水池。该设备首先除去农业污水中较大的悬浮物，随后依次采用不同的处理单元中的辫带式填料、MBBR填料、悬挂组合式填料和IFAS悬浮填料降解污水中的有机物，并除去污水中的氮和磷。最后，对水进行沉淀和复氧，获得纯净的水。该设备具有较强的除磷、脱氮和降解有机物的能力，能够显著提高对农业面源污水的处理质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种一体化污水处理设备。
图2为本申请实施例提供的一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备的俯视图。
图3为本申请实施例提供的一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备的剖视图。
附图标记说明：
1、格栅井；1-1、进水管；1-2、机械格栅；1-3、格栅井排泥管。
2、水解调节池单元；2-1、水解调节池单元进水折流管；2-2、辫带式填料；2-3、水解调节池单元排泥管；2-4、水解调节池单元排气管。
3、厌氧消化床单元；3-1、厌氧消化床单元进水折流管；3-2、MBBR填料；3-3、厌氧消化床单元排泥管；3-4、厌氧消化床单元排气管。
4、缺氧固定填料床单元；4-1、缺氧固定填料床单元进水折流管；4-2、组合式填料；4-3、缺氧固定填料床单元排泥管；4-4、缺氧固定填料床单元排气管；4-5、总排气孔。
5、好氧生物浮动床单元；5-1、好氧生物浮动床单元进水折流管；5-2、IFAS悬浮填料；5-3、好氧生物浮动床单元排泥管；5-4、曝气机；5-5、进气管。
6、沉淀单元；6-1、沉淀单元进水管；6-2、散水管；6-3、圆锥形铁皮；6-4、散水管托架；6-5、沉淀单元排泥管。
7、复氧回灌水池；7-1、回灌水泵；7-2、回灌水泵输水管；7-3、复氧回灌水池进水管。
8、排泥总管。
具体实施方式
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
图2为本申请实施例提供的一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备的俯视图。图3为本申请实施例提供的一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备的剖视图。参见图2和图3，一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备，包括：依次连通的格栅井1、水解调节池单元2、厌氧消化床单元3、缺氧固定填料床单元4、好氧生物浮动床单元5、沉淀单元6、和复氧回灌水池7。
该格栅井1的侧壁上设有进水管1-1，该进水管1-1用于将待处理的污水排入该格栅井1内。该格栅井1的内部设置有机械格栅1-2，该机械格栅1-2与水面的夹角可以为按60°-90°之间任一数值，例如70°。在本申请实施例中，该机械格栅1-2为粗格栅，用于将农业污水中较大的悬浮物去除，如杂草等。该格栅井1的底部设置有格栅井排泥管1-3，农业污水中通常含有大量的泥沙，该污水流经该格栅井1时，格栅井1的底部必然会存在大量泥沙，通过该格栅井排泥管1-3即可将泥沙排出格栅井1外部。
该水解调节池单元2的侧壁设置有水解调节池单元进水折流管2-1，该水解调节池单元进水折流管2-1的一端与格栅井1连通，另一端经过90°向下折弯之后，设置于水解调节池单元2的内部。当格栅井1中的污水水面高于该水解调节池单元进水折流管2-1的入水口时，污水便从格栅井1流入水解调节池单元2内部。
该水解调节池单元2的内部设置有辫带式填料2-2。该辫带式填料2-2的毛圈长度为8～30mm之间任一数值，辨带宽度为10～30mm之间任一数值，辫带的比表面积为10000～18000㎡/m3之间任一数值，辫带的空隙率为85％-95％之间任一数值。例如，所述辫带式填料2-2的毛圈长度可以为20mm，辨带宽度为20mm，辫带的比表面积为15000㎡/m3，辫带的空隙率可以为90％。该辫带式填料2-2固定悬挂于该水解调节池单元2，形成一排排的挂帘，污水在池中流动过程中，污染物与挂帘上生长的生物膜得到充分的接触。
该水解调节池单元2的顶部设置有水解调节池单元排气管2-4，该排气管用于将污染物降解过程中产生的气体排出设备外部。
该水解调节池单元2的底部设置有水解调节池单元排泥管2-3。由于水解调节池单元2中主要发生的是生物降解，降解水质中的化肥、毒药等有机物，而大份的泥沙等物质仍然存在，因而，在水流经该水解调节池单元2的过程中，仍然会沉淀部分泥沙，通过该水解调节池单元排泥管2-3即可将泥沙排出水解调节池单元2外部。
该水解调节池单元2能够调节和均和水质水量，将农田废水中有毒污染物结构稳定不易降解的含有农药成份的废水进行水解酸化预处理。利用水解、产酸菌活性强、适应能力强的特点将不易降解的农药大分子结构经水解、酸化为可溶性小分子，以提高可生化性的B/C比，为下一阶段生物处理提高对污染物的去除打好基础。
该厌氧消化床单元3的侧壁设置有厌氧消化床单元进水折流管3-1，该厌氧消化床单元进水折流管3-1的一端与水解调节池单元2连通，另一端经过90°向下折弯之后，设置于厌氧消化床单元3的内部。当水解调节池单元2中的污水水面高于该厌氧消化床单元进水折流管3-1的入水口时，污水便从水解调节池单元2流入水解调节池单元2内部。
该厌氧消化床单元3的内部设置有悬空的上钢丝网和下钢丝网，该钢丝网由钢丝网支架支持。该上钢丝网和下钢丝网之间填充有MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor，移动床生物流化床)填料。该MBBR填料3-2的直径为10-20mm之间任一数值，长度为10-15mm之间任一数值，比表面积为300-600㎡/m3之间任一数值，填充率为50-70％之间任一数值。例如，MBBR填料3-2的直径为15mm，长度为12mm，比表面积为500㎡/m3，填充率为60％。
MBBR填料3-2是一种新型生物活性载体，其能够根据污水性质不同，在高分子材料中融合多种有利于微生物快速附着生长的微量元素，经过特殊工艺改性、构造而成，具有比表面积大、亲水性好、生物活性高、挂膜快、处理效果好、使用寿命长等优点。
该厌氧消化床单元3的底部设置有厌氧消化床单元排泥管3-3，顶部设置有厌氧消化床单元排气管3-4；其作用分别与水解调节池单元排泥管2-3和水解调节池单元排气管2-4相同，本申请在此将不再赘述。
该厌氧消化床单元3能够对农田废水进行预处理，有效地降解下一个好氧生物浮动床单元5不能去除的有机物，并对经过发酵使之沉降的有机污泥进行分解。
该缺氧固定填料床单元4的侧壁设置有缺氧固定填料床单元进水折流管4-1。该缺氧固定填料床单元进水折流管4-1的一端与厌氧消化床单元3连通，另一端经过90°向下折弯之后，设置于缺氧固定填料床单元4的内部。当厌氧消化床单元3中的污水水面高于该缺氧固定填料床单元进水折流管4-1的入水口时，污水便从厌氧消化床单元3流入缺氧固定填料床单元4内部。
该缺氧固定填料床单元4的内部设置悬空的上钢筋支架和下钢筋支架，该钢筋直径为10-20mm之间任一数值，所述钢筋间距为100-200mm之间任一数值。例如，该钢筋直径为16mm，钢筋间距为150mm。
该上钢筋支架和下钢筋支架之间设置有悬挂组合式填料4-2，对废水进行脱氮处理。该组合式填料4-2的塑料环片直径为60-80mm之间任一数值，单片填料直径为100-200mm之间任一数值，单片间距为50-70mm之间任一数值，所述组合式填料4-2的比表面积为2000-3000㎡/m3之间任一数值。示例性的，所述钢筋直径可以为16mm，钢筋间距可以为150mm，所述组合式填料4-2的塑料环片直径可以为75mm，单片填料直径可以为150mm，单片间距可以为60mm，所述组合式填料4-2的比表面积可以为2600㎡/m3。
该缺氧固定填料床单元4的底部设置有缺氧固定填料床单元排泥管4-3，该缺氧固定填料床单元4的顶部设置有缺氧固定填料床排气管，其作用分别与水解调节池单元排泥管2-3和水解调节池单元排气管2-4相同，本申请在此将不再赘述。
该好氧生物浮动床单元5的侧壁设置有好氧生物浮动床单元进水折流管5-1。该好氧生物浮动床单元进水折流管5-1的一端与缺氧固定填料床单元4连通，另一端经过90°向下折弯之后，设置于好氧生物浮动床单元5的内部。当缺氧固定填料床单元4中的污水水面高于该好氧生物浮动床单元进水折流管5-1的入水口时，污水便从缺氧固定填料床单元4流入好氧生物浮动床单元5单元内部。
该好氧生物浮动床单元5的内部设置有上钢丝网和下钢丝网，所述钢丝网由钢丝网支架支撑。该上钢丝网和下钢丝网之间填充IFAS(Integrated fixed activatedsludge，集成固定活性污泥)悬浮填料。该IFAS悬浮填料5-2的材料为聚氨酯泡沫载体，载体孔隙率为90～95％之间任一数值，载体规格尺寸30-50mm立方体之间任一数值，所述载体的表面积3000-4000㎡/m3之间任一数值，所述载体的填充率为50-70之间任一数值％。例如，载体孔隙率为95％，载体规格尺寸40mm立方体，载体表面积3600㎡/m3，填充率为60％。
该好氧生物浮动床单元5的底部设置有好氧生物浮动床单元排泥管5-3，用于将泥沙排出该好氧生物浮动床单元5的外部。该好氧生物浮动床单元5的外部设置有曝气机5-4，该曝气机5-4通过进气管5-5对好氧生物浮动床单元5进行曝气。
该好氧生物浮动床单元5能够对经过厌氧消化床单元3和缺氧固定填料床单元4处理后的废水进一步的进行好氧生物处理。好氧微生物能够利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢，清楚污水中的污染物。
该沉淀单元6的侧壁设置有沉淀单元进水管6-1。该沉淀单元6进水折流管的一端与好氧生物浮动床单元5连通，另一端经过90°向下折弯之后，设置于沉淀单元6的内部。当好氧生物浮动床单元5中的污水水面高于该沉淀单元6进水折流管的入水口时，污水便从好氧生物浮动床单元5流入沉淀单元进水管6-1内部。
该沉淀单元6的沉淀单元进水管6-1和散水管6-2连接，该散水管6-2的中部设置有散水托架，以固定散水管6-2，该散水管6-2端部安装有圆锥形铁皮6-3，以对沉淀单元6进水进行整流和分配，防止水流集中在一起流入沉淀单元6，导致泥沙在散水管6-2下方堆积。该沉淀单元6的底部设置有沉淀单元排泥管6-5，用于将沉淀单元6中的污水排出外部。
该复氧回灌水池7的侧壁上设有复氧回灌水池进水管7-3，当沉淀单元6中的水面高于该复氧回灌水池进水管7-3的入水口时，进过前述处理和沉淀处理获得的清洁的水便从沉淀单元6流入复氧回灌水池进水管7-3内部。
该复氧回灌水池7的底部设置有回灌水泵7-1，该回灌水泵7-1的出口设置有回灌水泵输水管7-2，对处理过的废水进行复氧和贮存回灌水。
可选的，该格栅井排泥管1-3、水解调节池单元排泥管2-3、厌氧消化床单元排泥管3-3、缺氧固定填料床单元排泥管4-3、好氧生物浮动床单元排泥管5-3和沉淀单元排泥管6-5等支管分别通过排泥闸阀与排泥总管8连接。
可选的，水解调节池单元排气管2-4、厌氧消化床单元排气管3-4和缺氧固定填料床单元排气管4-4均与总排气管连通，该总排气管将各个分支排气管的气体汇聚之后，集中排出。
另外，该集成式设备用钢板制造，设备主体可埋置于地下，也可置于地上，随动性较大。设备埋置于地下，受低温天气影响较小，而且可绿化美化环境。
本申请提供的一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备，能够实现水解调节+厌氧消化床+缺氧固定填料床+好氧生物浮动床+沉淀池的处理工艺，具有抗冲击能力强、能耗低、活性污泥产量少，对CODcr、NH3-N、总磷的去除效果好等优点。
此外，本申请提供的各处理单元之间采用折流管连接，延长了废水处理时间，进一步保证了处理效果。设备整体结构钢板设备化，可工厂化生产，基建投资省，施工简单，施工周期短、施工费用低；占地面积小，不易堵塞，管理方便；具有除磷、脱氮和降解有机物的能力；水力负荷大，抗冲击能力强，无潜在生态安全隐患，且能够全年运行。经过一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备处理过的农田废水能达到或优于《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)的标准。
需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (9)
1.一种农业面源污染农田废水处理的集成式设备，其特征在于，所述设备包括：依次连通的格栅井(1)、水解调节池单元(2)、厌氧消化床单元(3)、缺氧固定填料床单元(4)、好氧生物浮动床单元(5)、沉淀单元(6)、和复氧回灌水池(7)。
2.根据权利要求1所述的农业面源污染农田废水处理的集成式设备，其特征在于，
所述格栅井(1)的侧壁设有进水管(1-1)；
所述格栅井(1)的内部设置有机械格栅(1-2)；
所述格栅井(1)的底部设置有格栅井排泥管(1-3)。
3.根据权利要求1所述的农业面源污染农田废水处理的集成式设备，其特征在于，
所述水解调节池单元(2)的顶部设置有水解调节池单元排气管(2-4)；
所述水解调节池单元(2)的侧壁设置有水解调节池单元进水折流管(2-1)；
所述水解调节池单元(2)的内部设置有辫带式填料(2-2)；
所述水解调节池单元(2)的底部设置有水解调节池单元排泥管(2-3)。
4.根据权利要求1所述的农业面源污染农田废水处理的集成式设备，其特征在于，
所述厌氧消化床单元(3)的顶部设置有厌氧消化床单元排气管(3-4)；
所述厌氧消化床单元(3)的侧壁设置有厌氧消化床进水折流管(3-1)；
所述厌氧消化床单元(3)的内部设置有悬空的上钢丝网和下钢丝网，所述上钢丝网和下钢丝网之间填充有MBBR填料(3-2)；
所述厌氧消化床单元(3)的底部设置有厌氧消化床单元排泥管(3-3)。
5.根据权利要求1所述的农业面源污染农田废水处理的集成式设备，其特征在于，
所述缺氧固定填料床单元(4)的顶部设置有缺氧固定填料床排气管(4-4)；
所述缺氧固定填料床单元(4)的侧壁设置有缺氧固定填料床单元进水折流管(4-1)；
所述缺氧固定填料床单元(4)的内部设置悬空的上钢筋支架和下钢筋支架，所述上钢筋支架和下钢筋支架之间设置有悬挂组合式填料(4-2)；
所述缺氧固定填料床单元(4)的底部设置有缺氧固定填料床单元排泥管(4-3)。
6.根据权利要求1所述的农业面源污染农田废水处理的集成式设备，其特征在于，
所述好氧生物浮动床单元(5)的侧壁设置有好氧生物浮动床单元进水折流管(5-1)；
所述好氧生物浮动床单元(5)的内部设置有上钢丝网和下钢丝网，所述上钢丝网和下钢丝网之间填充IFAS悬浮填料(5-2)；
所述好氧生物浮动床单元(5)的底部设置有好氧生物浮动床单元排泥管(5-3)；
所述好氧生物浮动床单元(5)的外部设置有曝气机5-4)，所述曝气机5-4(5-4)通过进气管(5-5)对好氧生物浮动床单元(5)进行曝气。
7.根据权利要求1所述的农业面源污染农田废水处理的集成式设备，其特征在于，
所述沉淀单元(6)的侧壁设置有沉淀单元进水管(6-1)；所述沉淀单元(6)的沉淀单元进水管(6-1)和散水管(6-2)连接；
所述散水管(6-2)的中部设置有散水托架(6-4)，以固定散水管(6-2)，所述散水管(6-2)的底部安装有圆锥形铁皮(6-3)，以对沉淀单元(6)的进水进行整流和分配；
所述沉淀单元(6)的底部设置有沉淀单元排泥管(6-5)。
8.根据权利要求1所述的农业面源污染农田废水处理的集成式设备，其特征在于，
所述复氧回灌水池(7)的侧壁设有复氧回灌水池进水管(7-3)；
所述复氧回灌水池(7)的底部设置有回灌水泵(7-1)，所述回灌水泵(7-1)的出口设置有回灌水泵输水管(7-2)。
9.根据权利要求2-7任一项所述的农业面源污染农田废水处理的集成式设备，其特征在于，
所述格栅井排泥管(1-3)、水解调节池单元排泥管(2-3)、厌氧消化床单元排泥管(3-3)、缺氧固定填料床单元排泥管(4-3)、好氧生物浮动床单元排泥管(5-3)和沉淀单元排泥管(6-5)分别通过排泥闸阀与排泥总管(8)连接。
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