污水處理系統(tǒng)和污水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種污水處理系統(tǒng)和污水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)的大發(fā)展，水污染問題也日益嚴(yán)重。在我國(guó)，農(nóng)業(yè)人口眾多，基礎(chǔ) 設(shè)施薄弱，污水處理問題越來越多，也逐漸得到人們的關(guān)注。
[0003] 村鎮(zhèn)污水主要由生活污水和農(nóng)業(yè)廢水組成。生活污水成分比較固定，主要含有碳 水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪等有機(jī)物，比較適合于細(xì)菌的生長(zhǎng)，成為細(xì)菌、病毒生存繁 殖的場(chǎng)所；但生活污水一般不含有毒性，且具有一定的肥效，可用來灌溉農(nóng)田。
[0004] 然而現(xiàn)實(shí)卻存在農(nóng)村人口居住點(diǎn)分散，相對(duì)污水量較小，地方政府財(cái)力薄弱、無力 進(jìn)行大型的污水處理廠的建設(shè)等問題，使得污水問題長(zhǎng)期得不到有效的治理。降低污水的 排放量、處理的復(fù)雜程度和處理費(fèi)用，對(duì)保護(hù)人居環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展等 具有重要的意義。
[0005] 鑒于農(nóng)村人口居住點(diǎn)分散的特點(diǎn)，針對(duì)不同的自然村莊的實(shí)際狀況，以新材料研 發(fā)應(yīng)用為切入口，以制造適合于邊緣村鎮(zhèn)的污水處理新技術(shù)、新產(chǎn)品為指導(dǎo)思想，結(jié)合現(xiàn)有 的專利技術(shù)，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種污水處理系統(tǒng)，所述的污水處理系統(tǒng)具有占地面 積小、污水處理速度快、能耗低、便于管理等優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 本發(fā)明的第二目的在于提供一種污水處理的方法，該方法具有污水處理流程短、 效率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
[0009] 一種污水處理系統(tǒng)，包括膜生物反應(yīng)池；所述膜生物反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置有生物轉(zhuǎn)籠，所 述生物轉(zhuǎn)籠裝填有多孔空心生物球，所述多孔空心生物球內(nèi)設(shè)置有生物棉球，所述生物棉 球的表面螯合有鐵離子，所述生物棉球還包覆有用于分離污水中的活性污泥和大分子有機(jī) 物的生物膜。
[0010] 生物轉(zhuǎn)籠在膜生物反應(yīng)池內(nèi)的污水中旋轉(zhuǎn)，生物膜將活性污泥和大分子有機(jī)物分 離，鐵離子在水體內(nèi)產(chǎn)生極高化學(xué)活性的H、Fe2+，使水體中的長(zhǎng)鏈大分子有機(jī)化合物斷鏈向 小分子鏈的中間體轉(zhuǎn)化，有利于微生物分解；向膜生物反應(yīng)池內(nèi)加入好氧微生物、兼性生物 菌群、專性厭氧菌的菌液，微生物將小分子鏈的中間體進(jìn)一步分解掉。
[0011] 生物棉球的表面螯合的鐵離子通過鐵碳、生物棉、酒精互相浸泡而成。所述鐵離子 包括Fe2+和Fe3+。
[0012] 生物膜鑲嵌有蛋白質(zhì)和糖類（統(tǒng)稱糖蛋白）的磷脂雙分子層，起著劃分和分隔細(xì) 胞和細(xì)胞器作用，也是與許多能量轉(zhuǎn)化和細(xì)胞內(nèi)通訊有關(guān)的重要部位，生物膜上還有大量 的酶結(jié)合位點(diǎn)。
[0013] 用生物棉球?yàn)檩d體，在其表面形成生物膜，生物膜表面積大，可為微生物提供較大 的附著表面，有利于加強(qiáng)對(duì)污染物的降解作用。其反應(yīng)過程是：①基質(zhì)（即菌液中含有的各 種菌種）向生物膜表面擴(kuò)散②在生物膜內(nèi)部擴(kuò)散③微生物分泌的酵素與催化劑發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)④代謝生成物排出生物膜。
[0014] 優(yōu)選地，所述污水處理系統(tǒng)還包括用于產(chǎn)生伽馬射線的高能物理氧化反應(yīng)器，所 述高能物理氧化反應(yīng)器設(shè)置在所述膜生物反應(yīng)池的出口。
[0015] 使用產(chǎn)生伽馬射線的高能物理氧化反應(yīng)器，是為了將膜生物反應(yīng)池處理完的水進(jìn) 行進(jìn)一步處理，消毒殺菌，杜絕傳染性疾病病毒隨水體流動(dòng)而擴(kuò)散傳播面，經(jīng)過氧化反應(yīng)器 氧化處理后的水體，病毒細(xì)菌得到充分的殺滅和抑制。
[0016] 高能物理氧化反應(yīng)器的主要原理為：高能粒子直接氧化技術(shù)是在電化學(xué)的基礎(chǔ) 上，對(duì)金屬電極進(jìn)行改性，在外接電場(chǎng)下，陽極涂層內(nèi)電子開始迀移，帶動(dòng)粒子、離子運(yùn)動(dòng)。 帶電荷的粒子被積聚，在誘導(dǎo)激發(fā)下，成束對(duì)水溶液進(jìn)行轟擊、排序，獲得新生態(tài)勢(shì)的氧化 性自由基物，氯離子激發(fā)成次氯酸。這些強(qiáng)氧化性物質(zhì)對(duì)水體中的污染物氧化分解。外加 電場(chǎng)狀態(tài)下電子向陰極迀移，陰極釋放氫原子對(duì)水體中的污染物氧化還原反應(yīng)。
[0017] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述污水處理系統(tǒng)還包括儲(chǔ)水池，所述儲(chǔ)水池的入口與所述膜生 物反應(yīng)池的出口連通。
[0018] 儲(chǔ)水池的設(shè)置實(shí)際上是為水產(chǎn)養(yǎng)殖而準(zhǔn)備的。處理達(dá)標(biāo)的水體可以直接排入現(xiàn)有 的水系中。在條件具備后，可以添加儲(chǔ)水池作為魚塘或是蟹池等養(yǎng)殖基地，提高當(dāng)?shù)鼐用竦?經(jīng)濟(jì)收入。
[0019] 更加優(yōu)選地，所述儲(chǔ)水池內(nèi)設(shè)置有控制所述高能物理氧化反應(yīng)器開閉的儲(chǔ)水池液 位控制器。
[0020] 儲(chǔ)水池液位控制器的設(shè)置主要是為了控制高能物理氧化反應(yīng)器的工作時(shí)間，降低 系統(tǒng)自身的能耗。
[0021] 優(yōu)選地，所述污水處理系統(tǒng)還包括調(diào)節(jié)池和提升水泵；所述調(diào)節(jié)池用于儲(chǔ)存污水， 所述提升水泵將所述調(diào)節(jié)池內(nèi)的污水輸送入所述膜生物反應(yīng)池。
[0022] 廢水通過收集進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)停留一段時(shí)間，經(jīng)過水解、沉淀的初步處理 后，不但提高了水體可生化性，也減少了懸浮物含量。
[0023] 更加優(yōu)選地，所述膜生物反應(yīng)池底部設(shè)置有集泥斗，所述集泥斗與所述調(diào)節(jié)池連 通。
[0024] 集泥斗將膜生物反應(yīng)池中的沉積物收集后返回到調(diào)節(jié)池中，能夠?qū)⒛ど锓磻?yīng)池 內(nèi)的部分微生物（主要是厭氧水解所需微生物）補(bǔ)充到調(diào)節(jié)池內(nèi)。
[0025] 更加優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置有用于控制所述提升水泵開閉的調(diào)節(jié)池液位控制 器，所述調(diào)節(jié)池液位控制器的控制行程為10-80cm。
[0026] 之所以用調(diào)節(jié)池液位控制器控制提升水泵，并將其控制行程限制為10-80cm，是為 了將調(diào)節(jié)池內(nèi)的上層清液輸入膜生物反應(yīng)池中，避免雜質(zhì)進(jìn)入膜生物反應(yīng)池中。
[0027] 可選地，所述調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置有回廊式水流通道。
[0028] 回廊式水流通道可以有效地、充分地對(duì)污水進(jìn)行水解、沉淀等初步處理。
[0029] 本申請(qǐng)還提供一種處理污水的方法，所述方法包括以下步驟：
[0030] 將污水收集進(jìn)入調(diào)節(jié)池，進(jìn)行初步處理后輸送至膜生物反應(yīng)池，開啟生物轉(zhuǎn)籠使 多孔空心生物球在污水中旋轉(zhuǎn)；
[0031] 包覆在生物棉球上的生物膜將污水中活性污泥和大分子有機(jī)物分離；
[0032] 加入含有好氧微生物、兼性生物菌群、專性厭氧菌的菌液對(duì)所述小分子鏈的中間 體進(jìn)行氧化分解；生物棉球表面螯合的鐵離子在水體內(nèi)產(chǎn)生極高化學(xué)活性的H、Fe2+，使水 體中的長(zhǎng)鏈有機(jī)化合物斷鏈向小分子鏈的中間體轉(zhuǎn)化；
[0033] 高能物理氧化反應(yīng)器產(chǎn)生伽馬射線充分殺滅病毒細(xì)菌，檢測(cè)水體達(dá)標(biāo)后排放。
[0034] 初步處理后的污水的水體的可生化性增強(qiáng)，也減少了懸浮物含量。膜生物反應(yīng)池 內(nèi)實(shí)際上發(fā)生了四個(gè)階段的處理：
[0035] 第一個(gè)階段一好氧生物處理：依靠生物轉(zhuǎn)籠轉(zhuǎn)動(dòng)，使浮出水面的多孔空心生物球 中的生物膜上的好氧微生物吸收自然空氣中的氧份，維持新陳代謝作用，達(dá)到氧化分解的 目的。在這階段反應(yīng)中，對(duì)于污水中的氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、硫化氰等有害物質(zhì)都將得到 去除。
[0036] 第二個(gè)階段一兼氧生物處理：兼氧生物處理實(shí)際上是依據(jù)水解酸化的生物分解機(jī) 理，通過培養(yǎng)的兼性生物菌群對(duì)污水中的難降解的有機(jī)物及發(fā)色基團(tuán)進(jìn)行分解、解體，提高 可生化性。
[0037] 第三個(gè)階段一厭氧生物處理：污水在第二個(gè)階段已經(jīng)培養(yǎng)出了兼性生物菌群，這 些有機(jī)化合物作為電子受體，同時(shí)被作為電子供體的生物降解過程，有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成以揮 發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物。酸化過程是依靠大量的、多種多樣的發(fā)酵細(xì)菌來完成，細(xì)菌中 大部分是專性厭氧菌和兼性厭氧菌，兼性菌在反應(yīng)器受到氧氣的沖擊時(shí)，能迅速消耗掉氧 氣，保持污水的低氧化還原電位，維護(hù)產(chǎn)甲烷菌的運(yùn)行條件，對(duì)污水進(jìn)行深度氧化降解。
[0038] 第四個(gè)階段一生物微電解氧化：生物微電解是依靠鰲合在生物載體表面的鐵離子 在水體的酸化階段產(chǎn)生新生態(tài)的具有極高化學(xué)活性的H、Fe2+，使水體中的長(zhǎng)鏈有機(jī)化合物 斷鏈向小分子鏈的中間體轉(zhuǎn)化，提高水體的可生化性。
[0039] 優(yōu)選地，加入好氧微生物對(duì)污水進(jìn)行氧化分解時(shí)，所述膜生物反應(yīng)池內(nèi)的溶解氧 濃度為l-3mg/L。
[0040] 在這處理階段，水體中的剩余溶解氧控制在l_3mg/L，溶解氧濃度主要通過轉(zhuǎn)籠的 轉(zhuǎn)速來控制。該濃度范圍下，氧化處理效果最好、效率最高。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0042] (1)將活性污泥與生物接觸氧化、生物好氧與生物厭氧、生物氧化降解與電化學(xué)、 水質(zhì)凈化與污泥處理的四位一體化的創(chuàng)新處理工藝，使污水處理具有流程短、效率高、能耗 低、便于管理的特點(diǎn)，整個(gè)裝置無需專業(yè)人員看管；
[0043] (2)占地面積小，適合處理需求小的地區(qū)使用；
[0044] (3)投入小，適于農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0045] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。
[0046] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例1提供的污水處理系統(tǒng)的示意圖。
[0047] 圖中標(biāo)號(hào)：1.調(diào)節(jié)池；2.膜生物反應(yīng)池；3.高能物理氧化反應(yīng)器；4.調(diào)節(jié)池液位 控制器；5.提升水泵；6.集泥斗；7.生物轉(zhuǎn)籠。
【具體實(shí)施方式】
[0048]下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì) 理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體 條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為 可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0049] 本申請(qǐng)?zhí)峁┑奈鬯幚硐到y(tǒng)和污水處理方法，主要通過將生物膜、鰲合在生物棉 球表面的鐵離子以及微生物相結(jié)合，然后在高能物理氧化反應(yīng)器激發(fā)的高能粒子作用下進(jìn) 行殺菌消毒，進(jìn)而在多重作用下對(duì)污水進(jìn)行處理。
[0050] 實(shí)施例1
[0051] 如圖1所示，一種污水處理系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)池1、膜生物反應(yīng)池2和高能物理氧化反 應(yīng)器3。
[0052] 調(diào)節(jié)池1設(shè)置有兩個(gè)，調(diào)節(jié)池為混凝土結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)池結(jié)構(gòu)方式為回廊式水流通道。 調(diào)節(jié)池埋入地下，上覆土植被綠化。
[0053] 調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)池液位控制器4和提升水泵5連鎖工作，控制行程80cm。提升 水泵5為自吸型污水泵，有效揚(yáng)程8m，最大流量5m3/h。提升水泵5受連鎖的調(diào)節(jié)池液位控 制器4控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟閉，