扬中一体化生活污水处理装置

扬中一体化生活污水处理装置一体化生活污水处理装置及用其处理污水的方法，属于生活污水处理技术领域。本发明在原有的光伏曝气技术基础上，对光伏曝气系统进行改造优化，并结合成熟稳定的农村污水处理技术，将光伏曝气技术与农村污水处理技术进行有机结合、合理优化，通过工程实际效果的验证，为我国农村污水的处理提供一条节能、环保、高效的新途径。

　　1.太阳能一体化生活污水处理装置，其特征在于，包括鼓风装置、污水处理装置和太阳能光伏发电装置;

　　所述污水处理装置包括调节池(1)、水解酸化池(2)、第一接触氧化池(31)、第二接触氧化池(32)、沉淀池(4)和清水池(5);所述调节池(1)、水解酸化池(2)、第一接触氧化池(31)、第二接触氧化池(32)、沉淀池(4)和清水池(5)从作至右依次相邻设置;所述水解酸化池(2)与第一接触氧化池(31)之间的隔板底部有过水孔，第一接触氧化池(31)与第二接触氧化池(32)底部连通，所述第二接触氧化池(32)上部设有出水口，沉淀池(4)上部设有出水堰，清水池(5)上端设有出水口;

　　所述调节池(1)内设有人工筛网(51)和提升泵(52)，所述提升泵(52)一端与水解酸化池(2)连接;

　　所述水解酸化池(2)中设有弹性填料;

　　所述第一接触氧化池(31)、第二接触氧化池(32)中均设有弹性填料，且池底一侧设有曝气器(6)，由鼓风机(11)曝气;

　　所述沉淀池(4)底部设有排泥装置;

　　所述太阳能光伏发电装置包括太阳能电池板(7)、控制器(8)、蓄电池(9)，所述太阳能电池板(7)与所述控制器(8)连接，所述控制器(8)与蓄电池(9)连接。

　　2.根据权利要求1所述的太阳能一体化生活污水处理装置，其特征在于，所述曝气器(6)为微孔曝气器。

　　3.根据权利要求1所述的太阳能一体化生活污水处理装置，其特征在于，所述弹性填料为悬挂式立体弹性填料。

　　4.根据权利要求1所述的太阳能一体化生活污水处理装置，其特征在于，如所述太阳能光伏发电装置输出电源为交流220V或 110V，则还需设置逆变器(10)，所述逆变器(10)与所述控制器(8)连接，所述逆变器(10)分别连接鼓风机(11)和提升泵(52)。

　　5.根据权利要求1所述的太阳能一体化生活污水处理装置，其特征在于，所述太阳能一体化生活污水处理装置同时外接市政用电。

　　6.用权利要求1所述的太阳能一体化生活污水处理装置处理污水的方法，其特征在于，包括如下步骤：

　　步骤一：污水通过人工筛网(51)去除大块的悬浮物和漂浮物，进入调节池(1)，在调节池(1)停留一定时间;

　　步骤二：在太阳能光伏发电装的供电下，污水由提升泵(52)提升至水解酸化池(2)，池中溶氧浓度为0.45~0.5mg/L，优势菌为兼性厌氧菌，在兼性菌的作用下，污水中的大分子有机物被水解酸化为小分子有机物，利于后续好氧菌的作用，同时兼性菌中的反硝化细菌可以将污水中的硝态氮分解为氮气施放到空气中;

　　步骤三：污水由水解酸化池(2)进入接触氧化池，鼓风机在阳能光伏发电装的供电下，通过微孔曝气器进行曝气，池中溶氧浓度为2mg/l以上，优势菌为好氧菌，在好氧菌的作用下，污水中的大量有机污染物被分解为水和二氧化碳从而大幅降解水中的有机污染物;同时好氧菌中的硝化细菌可以将水中的氨态氮转化为硝态氮从而大幅降解氨氮;聚磷菌通过过量摄取磷从而达到生物除磷的效果;

　　步骤四：污水由接触氧化池进入沉淀池(4)，通过重力作用，分离水中的悬浮物及老化脱落的生物膜，出水进入清水池(5)，沉淀池(4)定时排泥;

　　步骤五：沉淀池(4)出水进入清水池(5)，清水池水质达标排放。

　扬中一体化生活污水处理装置

　　在能源日益紧缺的当代，污水处理的高能耗已引起人们的关注，低能耗污水生物处理工艺的开发一直是研究热点之一。然而，从理论上而言，有机物好氧生物降解量与需氧量之间存在一定的比例关系，生物反应器内活性污泥悬浮也是通过鼓风或设备扰动。因此，尽管通过改进充氧设备和生物反应器可以提高充氧效率和氧的利用率，但节能的作用有限，并不能从根本上减少电能的消耗。如果能够利用自然能作为污水处理系统的驱动能源，可以减少对常规电能的需求。

　　农村生活污水处理系统的主要运行成本是水泵和曝气设备电耗，如能合理利用自然能源，并结合当地地形，利用地势高低落差排水和跌水曝气，即可节省此项成本。

　　近年来，国内外均在开发新能源，太阳能是**有前途的新能源之一。光伏发电是当今太阳能发电的主流，一般由太阳能电池板、控制器、蓄电池组、逆变器等部件组成，其系统组成如图1所示。

　　与其他能源相比，利用光伏发电有许多*的优点：

　　(1)太阳能资源极其丰富，取之不尽，照射到地球的太阳辐射能量是人类消耗总能量的6000倍左右。光伏发电安全可靠，不会遭受能源危机和燃料市场不稳定的冲击和限制;

　　(2)太阳能发电不用燃料，发电成本小;

　　(3)太阳能不受地理条件的限制，几乎随处可得，可就近供电，不必长距离输送，因而避免了像市政供电在输电线路的电能损耗;

　　(4)太阳能发电系统几乎不含运动部件，不易损坏，使用寿命长，维护简单;

　　(5)太阳能发电不产生任何废弃物、污染和噪声等公害，对环境无不良影响，是一种理想的可再生清洁能源;

　　(6)光伏发电系统的建设时间短，适合模块化安装，而且可以根据负荷的变化任意增减光伏组件的容量，既方便灵活，又避免了浪费。

　　将太阳能发电与污水生物处理技术相结合，形成利用太阳能驱动的污水生物处理系统是降低常规电能消耗的有效途径之一。同时，将污水处理过程中需氧特征与太阳能的昼夜变化规律相融合，可以降低利用太阳能的成本。光伏曝气代替常规曝气应用于中小型农村污水处理设施上具有广阔的发展前景。

　　发明内容

　　本发明的目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种太阳能一体化生活污水处理装置及用其处理污水的方法，该装置可为我国农村污水的处理提供一条节能、环保、高效的新途径。

　　本发明采用如下技术方案：

　　本发明提供一种太阳能一体化生活污水处理装置，包括鼓风装置、污水处理装置和太阳能光伏发电装置;

　　所述污水处理装置包括调节池、水解酸化池、第一接触氧化池、第二接触氧化池、沉淀池和清水池;所述调节池、水解酸化池、第一接触氧化池、第二接触氧化池、沉淀池和清水池从作至右依次相邻设置;所述水解酸化池与第一接触氧化池之间的隔板底部有过水孔，第一接触氧化池与第二接触氧化池底部连通，所述第二接触氧化池上部设有出水口，沉淀池上部设有出水堰，清水池上端设有出水口;

　　所述调节池内设有人工筛网和提升泵，所述提升泵一端与水解酸化池连接;

　　所述水解酸化池中设有弹性填料;

　　所述第一接触氧化池、第二接触氧化池中均设有弹性填料，且池底一侧设有曝气器，由鼓风机曝气;

　　所述沉淀池底部设有排泥装置;

　　所述太阳能光伏发电装置包括太阳能电池板、控制器、蓄电池，所述太阳能电池板与所述控制器连接，所述控制器与蓄电池连接。

　　其中一些实施例中，所述曝气器为微孔曝气器。

　　其中一些实施例中，所述弹性填料为悬挂式立体弹性填料。

　　其中一些实施例中，如所述太阳能光伏发电装置输出电源为交流220V或110V，则还需设置逆变器，所述逆变器与所述控制器连接，所述逆变器分别连接鼓风机和提升泵。

　　其中一些实施例中，所述太阳能一体化生活污水处理装置同时外接市政用电。

　　本发明还提供一种用所述的太阳能一体化生活污水处理装置处理污水的方法，包括如下步骤：

　　步骤一：污水通过人工筛网去除大块的悬浮物和漂浮物，进入调节池，在调节池停留一定时间;

　　步骤二：在太阳能光伏发电装的供电下，污水由提升泵提升至水解酸化池，池中溶氧浓度为0.45～0.5mg/L，优势菌为兼性厌氧菌，在兼性菌的作用下，污水中的大分子有机物被水解酸化为小分子有机物，利于后续好氧菌的作用，同时兼性菌中的反硝化细菌可以将污水中的硝态氮分解为氮气施放到空气中;

　　步骤三：污水由水解酸化池进入接触氧化池，鼓风机在阳能光伏发电装的供电下，通过微孔曝气器进行曝气，池中溶氧浓度为2mg/l以上，优势菌为好氧菌，在好氧菌的作用下，污水中的大量有机污染物被分解为水和二氧化碳从而大幅降解水中的有机污染物;同时好氧菌中的硝化细菌可以将水中的氨态氮转化为硝态氮从而大幅降解氨氮;聚磷菌通过过量摄取磷从而达到生物除磷的效果;

　　步骤四：污水由接触氧化池进入沉淀池，通过重力作用，分离水中的悬浮物及老化脱落的生物膜，出水进入清水池，沉淀池定时排泥;

　　步骤五：沉淀池出水进入清水池，清水池水质达标排放。

　　农村居民点生活污水，具有建设规模小，污染程度轻，可生化性好等特点。基于这些特点，结合实际情况，本着从经济效益，社会效益和环境效益的观点出发，本发明采用“水解酸化—生物接触氧化"为主体工艺的一体化设备处理。

　　水解酸化中的水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物质在大量水解—产酸菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质;同时，生物滤池反冲洗时排出的剩余污泥(剩余微生物膜)菌体外多糖粘质层发生水解，使细胞壁打开，污泥液态化，重新回到污水处理系统中被好氧菌代谢，达到剩余污泥减容化的目的。由于水解酸化的污泥龄较长，所以在本发明中，采用水解酸化池代替常规的初沉池，除达到截留污水中悬浮物的目的外，还具有部分生化处理和污泥减容稳定的功能。

　　生物接触氧化是由浸没在污水中的填料和人工曝气系统构成的生物处理工艺。在有氧的条件下，污水与填料表面的生物膜反复接触，使污水获得净化。生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，主要由曝气鼓风机和专用曝气器组成，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。生物接触氧化法具有以下特点：生物接触氧化池具有较高的容积负荷;对水质水量的骤变有较强的适应能力;剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。

　　光伏发电(Photovoltaic，PV)是指利用半导体材料制成的太阳能电池在吸收太阳光后产生光伏效应，将光能转化为电能的过程。太阳能光伏发电系统一般分为并网系统、独立系统和混合系统。光伏并网发电系统是目前发达国家地区和商业的光伏系统。并网发电系统与地方电网联接，逆变器将光伏系统发出的直流电转换为交流电，将白天太阳辐射较强时发出的富余电量出售给市政电网;到夜间太阳辐射值较低时，则可向地方电网买电。独立光伏系统是没有与地方电网相连，光伏发电系统通过充电控制器与太阳能蓄电池连接，产生的富余电量可蓄存在蓄电池中，当太阳辐射强度低时(夜间或阴雨天)使用。典型的离网光伏系统主要用于通讯中继站以及偏远农村地区供电。混合型光伏系统是利用光伏系统与其它生物质能源发电系统、柴油发电系统或风力发电系统等其他发电系统结合，以保证对用电设备供应持续的电力。混合系统既可以采取并网同样也可以采用离网的形式。

　　本发明主要针对重庆农村地区分散污水处理，考虑到农村地区的经济条件和地理环境，与常规电网并网受局限，因此采用的是独立型的光伏系统。

　　本发明将光伏发电系统与鼓风机及污水泵相连接，在太阳能供应充足时直接利用光伏发电系统进行污水曝气及污水提升;当太阳能辐射强度低时，由蓄电池继续供电，污水处理系统同时外接市政电源作为备用电源，以维持污水处理系统的正常运转。

　　本发明与现有技术相比，其有益效果为：

　　(1)本发明针对农村居民点生活污水具有建设规模小、污染程度轻、可生化性好等特点，结合实际情况，本着从经济效益，社会效益和环境效益的观点出发，采用“水解酸化—生物接触氧化"为主体工艺的一体化处理技术，可有效处理农村污水，满足排放要求;

　　(2)本发明引入光伏发电装置，充分利用太阳能，以光伏发电产生的电能为鼓风机及污水提升泵提供动力，保证一体化污水处理系统正常运行，使水处理达到预期效果，降低了用电损耗，减少了污染物排放;

　　(3)由太阳能光伏电板、控制器、蓄电池、逆变器组成的光伏发电系统，针对60m3/d水量处理、承担1.5KW的荷载、每天运行10小时的要求，发电系统每日负载耗电量312.5AH，电池板功率2495.4W，蓄电池容量为892.9AH即可满足设计要求;

　　(4)光伏发电系统临时发电不足或无法发电的情况下，可先由蓄电池供电维持系统的运行;如蓄电池放电结束而光伏系统发电量仍不能满足荷载要求时则启动市政用电的备用电源，可保证污水处理系统稳定运转。