本發(fā)明涉及污水處理，具體涉及一種基于sbr工藝的鄉(xiāng)村生活污水處理裝置，尤其適用于鄉(xiāng)村生活污水處理場景。本發(fā)明還涉及一種利用基于sbr工藝的鄉(xiāng)村生活污水處理裝置實(shí)現(xiàn)污水處理的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，鄉(xiāng)村生活污水排放量逐漸增加，而污水處理設(shè)施建設(shè)相對滯后，導(dǎo)致污水直接排放，嚴(yán)重影響鄉(xiāng)村環(huán)境和居民健康。因此，提高鄉(xiāng)村生活污水治理效果成為當(dāng)前亟待解決的問題。sbr(序批式活性污泥法)工藝作為一種高效、節(jié)能的污水處理技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

2、序批式間歇活性污泥法(sbr)是污水處理過程中一種非常有效的工藝手段。在污染物去除機(jī)理方面，sbr與傳統(tǒng)的活性污泥處理工藝非常相似，但兩者的運(yùn)行方式存在著較大的差別。傳統(tǒng)的活性污泥處理工藝運(yùn)行過程是連續(xù)進(jìn)行的，污水依次流過系統(tǒng)中不同單元，實(shí)現(xiàn)處理過程。而sbr使用的則是間歇性的處理過程，污水在不同時(shí)間段進(jìn)出系統(tǒng)。此時(shí)系統(tǒng)中只存在一個(gè)單元，并在不同時(shí)期承擔(dān)不同的處理任務(wù)。完整的sbr處理過程包括5個(gè)階段，分別為進(jìn)水期、反應(yīng)期、沉淀期、排水期以及閑置期。與傳統(tǒng)的活性污泥處理工藝相比，sbr的結(jié)構(gòu)更加簡化，且設(shè)備占用空間較小，運(yùn)行成本較低。

3、sbr工藝是一種比較成熟的污水處理工藝，現(xiàn)有采用sbr工藝的污水處理設(shè)備通過自然沉降實(shí)現(xiàn)泥水分離，在較短的時(shí)間內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)良好的效果，往往沉淀不充分，出水帶泥，造成污泥流失，出水效果差。

4、序批式活性污泥法(sbr)是由美國irvine在20世紀(jì)70年代初開發(fā)的80年代初出現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水的iceas工藝，隨之goranzy教授開發(fā)了cass和cast工藝90年代比利時(shí)的seghers公司又開發(fā)了unitank系統(tǒng)把經(jīng)典sbr的時(shí)間推流與連續(xù)系統(tǒng)的空間推流結(jié)合了起來。我國也于80年代中期開始對sbr進(jìn)行研究。目前應(yīng)用已比較廣泛。

5、sbr最根本的特點(diǎn)是處理工序不是連續(xù)的而是間歇的、周期性的污水一批一批地順序經(jīng)過進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水然后又周而復(fù)始。最初的sbr工藝進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、排泥都是間歇的后來出現(xiàn)各種改型，有的將進(jìn)水改為連續(xù)，有的將部分曝氣改為連續(xù)，有的將出水改為連續(xù)，但只要還保留著序批處理周期運(yùn)行的特點(diǎn)就應(yīng)屬于sbr工藝的范疇。

6、sbr工藝是一種間歇反應(yīng)器，在sbr工藝設(shè)備內(nèi)曝氣與不曝氣是交替運(yùn)行的，間歇非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，省去傳統(tǒng)常規(guī)工藝的二沉池，生物反應(yīng)和泥水分離在一個(gè)區(qū)完成，故其可節(jié)省占地，構(gòu)筑物數(shù)量少、造價(jià)低。對于sbr工藝本身，就是一種低能環(huán)保且更適用于小水量運(yùn)行的工藝，應(yīng)用在農(nóng)村的過程中，可以得到很好的推廣，尤其農(nóng)村單戶或者幾戶污水項(xiàng)目中小水量運(yùn)行難、站點(diǎn)于分散等問題通過sbr工藝與太陽能發(fā)電的結(jié)合可以更好的解決。

7、采用sbr法以實(shí)際生活污水為研究對象，通過交替缺氧好氧的運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)了短程硝化的快速啟動(dòng)。采用sbr反應(yīng)器處理人工配制的高濃度有機(jī)污水，探究不同爆氣時(shí)間和曝氣量對sbr反應(yīng)器去除高濃度有機(jī)污水cod效率的影響。結(jié)果表明,不同的曝氣時(shí)間和曝氣量均對污水中cod的去除效率產(chǎn)生了較為明顯的影響，當(dāng)曝氣時(shí)間小于10h時(shí)，曝氣時(shí)間越長，cod的去除率越高；在一般情況下，曝氣量越大，cod的去除效果也越好。

8、sbr廢水治理工藝是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥廢水處理技術(shù),又稱序批式活性污泥法。與傳統(tǒng)廢水處理工藝不同,sbr技術(shù)采用時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式,非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng),靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)沉淀。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作,sbr技術(shù)的核心是sbr反應(yīng)池,該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,無污泥回流系統(tǒng)。

9、sbr的操作模式由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和待機(jī)5個(gè)基本階段組成。從廢水流入開始到待機(jī)時(shí)間結(jié)束算作1個(gè)周期。在1個(gè)周期內(nèi),一切過程都在1個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)池內(nèi)依次進(jìn)行,這種操作周期周而復(fù)始反復(fù)進(jìn)行,以達(dá)到不斷進(jìn)行廢水處理的目的。sbr工藝流程簡單、造價(jià)低。

10、傳統(tǒng)sbr廢水處理工藝對總氮的處理效率在60％-80％之間,當(dāng)廢水中的總氮含量超過250mg/l,經(jīng)過傳統(tǒng)sbr廢水處理后,廢水的總氮含量將超過50mg/l,達(dá)不到廢水排放國家標(biāo)準(zhǔn)gb27631-2011要求。對于在國土開發(fā)密度較高、環(huán)境承載能力開始減弱,或水環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱,容易發(fā)生嚴(yán)重水環(huán)境污染問題而需要采取特別保護(hù)措施的地區(qū),處理后的廢水總氮要求控制在20mg/l以下,傳統(tǒng)sbr廢水處理工藝的局限性被放大,推廣受到嚴(yán)重制約,特別是在大中型城市。

11、針對傳統(tǒng)sbr廢水處理工藝總氮處理效率不高的缺點(diǎn)和不同的使用目的出現(xiàn)了很多變形工藝,如間歇循環(huán)延時(shí)曝氣系統(tǒng)(簡稱iceas工藝)、循環(huán)活性污泥系統(tǒng)(簡稱cass工藝)、循環(huán)活性污泥法(簡稱cast工藝)、dat-iat工藝、unitank工藝等。這些sbr變形工藝一定程度上解決了傳統(tǒng)sbr工藝存在的缺點(diǎn),但是不是初期投入成本過高,就是運(yùn)行費(fèi)用較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于sbr工藝的鄉(xiāng)村生活污水處理裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題：

2、(1)如何改進(jìn)sbr裝置，實(shí)現(xiàn)低能耗、高脫氮除磷效率且運(yùn)行穩(wěn)定，特別適用于分散式鄉(xiāng)村污水處理場景。

3、本發(fā)明的目的在于還提供一種利用基于sbr工藝的鄉(xiāng)村生活污水處理裝置對污水處理的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題：

4、(1)如何通過微生物-植物共生系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)sbr工藝中脫氮除磷效率低、污泥穩(wěn)定性差及能耗高等問題。

5、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

6、一種基于sbr工藝的鄉(xiāng)村生活污水處理裝置；

7、包括外環(huán)反應(yīng)池、污泥桶、排污管、微生物制劑導(dǎo)管、擠壓組件和若干污泥凈化室；

8、所述外環(huán)反應(yīng)池內(nèi)部設(shè)有容納污水的內(nèi)腔，所述外環(huán)反應(yīng)池外壁開有與內(nèi)腔相通的入水口和卸壓口；

9、污泥桶固定在外環(huán)反應(yīng)池中心位置，污泥桶上端設(shè)有開口，排污管一端與污泥桶底部相通，排污管另一端通向外環(huán)反應(yīng)池外側(cè)，微生物制劑導(dǎo)管一端也與污泥桶底部相通；

10、若干污泥凈化室處于內(nèi)腔內(nèi)，若干污泥凈化室固定在污泥桶旁側(cè)，所述污泥凈化室表面設(shè)有與外環(huán)反應(yīng)池的內(nèi)腔相通的間隙，所述污泥凈化室與污泥桶之間還通過連接管連通；

11、所述擠壓組件包括壓餅和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接在外環(huán)反應(yīng)池上側(cè)，壓餅從污泥桶上端開口伸入污泥桶內(nèi)，壓餅外輪廓契合污泥桶內(nèi)腔截面形狀，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)壓餅沿污泥桶的軸向方向往復(fù)移動(dòng)。

12、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

13、進(jìn)一步，若干污泥凈化室沿污泥桶的軸向方向呈三層分布，并且三層污泥凈化室交錯(cuò)布置。

14、進(jìn)一步，每層的若干污泥凈化室沿污泥桶的軸線呈均勻圓周分布。

15、進(jìn)一步，所述擠壓組件還包括伸縮柱，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為減速電機(jī)，污泥桶內(nèi)壁設(shè)有螺紋，壓餅與污泥桶內(nèi)壁之間螺紋配合，減速電機(jī)與壓餅之間通過伸縮柱連接固定。

16、進(jìn)一步，還包括曝氣組件，所述曝氣組件包括曝氣管路、充氣泵和若干曝氣噴口，充氣泵固定連接在外環(huán)反應(yīng)池外側(cè)，曝氣管路主體布置在外環(huán)反應(yīng)池的內(nèi)腔底部，曝氣管路的始端與充氣泵的出氣口連通，若干曝氣噴口分布在曝氣管路上。

17、進(jìn)一步，外環(huán)反應(yīng)池的內(nèi)腔中還栽培藻類有利于微生物擴(kuò)繁作用的植物。

18、采用這樣的結(jié)構(gòu)后，本基于sbr工藝的鄉(xiāng)村生活污水處理裝置主要由進(jìn)水、充泥、“微”“藻”共生等組成。首先，污水從外環(huán)反應(yīng)池的入水口進(jìn)入外環(huán)反應(yīng)池，待充滿外環(huán)反應(yīng)池后，開啟減速電機(jī)，為壓餅提供驅(qū)動(dòng)力，順勢帶動(dòng)伸縮桿將壓餅向下擠壓污泥，壓餅與污泥桶底部螺紋相旋緊，此過程中污泥桶的污水等壓入相應(yīng)的污泥室攪動(dòng)，使其處于持續(xù)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，形成動(dòng)態(tài)的旋轉(zhuǎn)層，極大地增加了污泥與空氣以及處理藥劑等的接觸面積，增加曝氣強(qiáng)度可以確保更多的氧氣溶解到污泥中，滿足微生物的代謝需求。

19、為提高活性污泥的功效，將污泥凈化室分為三層，每層設(shè)有八室，注水時(shí)各層污泥室對齊，便于水的注入。污水與污泥反應(yīng)之時(shí)，每層各室錯(cuò)開，結(jié)合充氣泵增加曝氣作用；在活性污泥需更換時(shí)，即反應(yīng)結(jié)束后。

20、外部檢測單元檢測出污泥室中已經(jīng)發(fā)揮作用的活性污泥，經(jīng)擠壓組件的壓餅擠壓，通過排污管排出，其中一部分通過污泥桶回流至污泥凈化室，進(jìn)行二次利用；同時(shí)本裝置也會(huì)根據(jù)污水bod5、cod等參數(shù)，定期通過微生物制劑導(dǎo)管分別向活性污泥層和污水反應(yīng)區(qū)提供污水凈化所需的微生物，以維持活性污泥的活性以及工作效率。

21、一段時(shí)間后，污水經(jīng)檢測單元檢測達(dá)標(biāo)后，卸壓口閥門打開，再生水排出用于農(nóng)田灌溉等方面。最后廢棄污泥都將輸運(yùn)至污泥處理廠，制成磚塊，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

22、根據(jù)影響微生物生長擴(kuò)繁的主要因素:ph值、溫度、溶解氧、營養(yǎng)液濃度、生長因子、光照、輔助條件等，本基于sbr工藝的鄉(xiāng)村生活污水處理裝置可以通過自動(dòng)對各項(xiàng)指標(biāo)需求進(jìn)行調(diào)控，為微生物和藻類生長與工作環(huán)境提供適宜的溫度；控制微生物ph環(huán)境；充氣泵負(fù)責(zé)為內(nèi)筒提供氧氣和二氧化碳，確保微生物擴(kuò)繁有足夠的溶解氧。在外環(huán)反應(yīng)池的底部設(shè)有類自然濕地的處理，通過栽培藻類等有利于微生物擴(kuò)繁作用的植物，使得二者發(fā)揮共生作用，結(jié)合污泥層的攪拌作用使微生物的擴(kuò)繁速率大大提高。污泥桶可拆卸，便于定期清理與后期維護(hù)工作。

23、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供如下技術(shù)方案：

24、一種利用上述的基于sbr工藝的鄉(xiāng)村生活污水處理裝置對污水處理的方法，包括以下步驟：

25、將未凈化的鄉(xiāng)村生活污水通過外環(huán)反應(yīng)池的入水口輸入外環(huán)反應(yīng)池的內(nèi)腔內(nèi)，未凈化的鄉(xiāng)村生活污水依次經(jīng)過內(nèi)腔、污泥凈化室、連接管、污泥桶，直至未凈化的鄉(xiāng)村生活污水注滿內(nèi)腔、污泥凈化室、連接管、污泥桶，靜置一個(gè)小時(shí)后，通過微生物制劑導(dǎo)管向污水桶內(nèi)輸送供污水凈化所需的微生物溶液，在五個(gè)小時(shí)后從排污管排出；此過程中，曝氣組件充氣泵將外部空氣經(jīng)過曝氣管路和曝氣噴口輸送至外環(huán)反應(yīng)池的內(nèi)腔內(nèi)；

26、其中，在每次注入通過微生物制劑導(dǎo)管向污水桶內(nèi)輸送供污水凈化所需的微生物溶液的一個(gè)小時(shí)后，檢測微生物制劑導(dǎo)管始端的微生物溶液濃度，如果檢測微生物溶液的濃度仍然大于等于注入微生物溶液10分鐘后測定濃度的一半時(shí)，啟動(dòng)擠壓組件，擠壓組件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)壓餅下污泥桶底部移動(dòng)，壓餅不僅將污泥桶內(nèi)污泥擠壓并從排污管排出，而且壓餅的移動(dòng)軌跡帶動(dòng)污泥凈化室內(nèi)的水流擾動(dòng)，防止污泥及異物堵塞污泥凈化室表面的間隙。

27、本方法中的活性污泥利用自身的微生物代謝作用來去除污水中的有機(jī)污染物，如細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物的生物凝聚、吸附和氧化作用，其中活性污泥的含水率很高，具有良好的自身凝聚和沉降性能，有助于將凈化后的水和廢棄污泥分離。

28、污水與污泥反應(yīng)之時(shí)，每層污泥凈化室錯(cuò)開，各室的錯(cuò)開排列。結(jié)合充氣泵增加曝氣作用；在活性污泥需更換時(shí)，即反應(yīng)結(jié)束后。

29、擠壓組件的減速電機(jī)為壓餅提供推力，壓餅上移，檢測單元檢測出污泥凈化室中已經(jīng)發(fā)揮作用的活性污泥并自動(dòng)輸出至污泥桶內(nèi)，通過下方右側(cè)污泥排污口排出，其中一部分通過污泥桶回流至污泥層，進(jìn)行二次利用。

30、本利用上述的基于sbr工藝的鄉(xiāng)村生活污水處理裝置對污水處理的方法有益技術(shù)效果如下：

31、(1)、動(dòng)態(tài)接觸提升：針對污水處理過程中處理效率低的情況，本裝置通過旋轉(zhuǎn)裝置使污泥處于持續(xù)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，形成動(dòng)態(tài)的旋轉(zhuǎn)層。這種動(dòng)態(tài)的污泥層極大地增加了污泥與空氣以及處理藥劑等的接觸面積。

32、(2)、優(yōu)化微生物環(huán)境：本裝置改善了微生物生活環(huán)境，旋轉(zhuǎn)污泥層為微生物的生長和繁殖創(chuàng)造了更為有利的環(huán)境。微生物在動(dòng)態(tài)的污泥層中能夠更好地分布，避免了局部過度生長或生長不足的情況。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)帶來的混合作用使微生物能夠接觸到更多的營養(yǎng)物質(zhì)和底物，提高其代謝活性，從而增強(qiáng)污泥處理的效果。

33、(3)、氧氣供應(yīng)保障：針對微生物對氧氣的需求問題，本裝置在污泥處理過程中，通過增加曝氣強(qiáng)度確保更多的氧氣溶解到污泥中，滿足微生物的代謝需求。

34、(4)、植微共生：類自然濕地植物能發(fā)揮重要作用。它們的根系可以吸附和吸收污水中的有害物質(zhì)，像氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，能夠有效減少水體富營養(yǎng)化。而且植物還可以為微生物提供棲息場所。

35、(5)、氣體攪拌作用：為避免處理過程中污泥的沉積等問題，本裝置設(shè)計(jì)在曝氣過程中產(chǎn)生的氣泡在上升過程中對污泥起到攪拌作用。這種攪拌作用可以使污泥更加均勻地分布，避免局部濃度過高或過低的情況。同時(shí)，氣泡的攪拌還能促進(jìn)污泥內(nèi)部的物質(zhì)傳遞和熱量傳遞，使整個(gè)處理系統(tǒng)更加穩(wěn)定和高效。