生活污水一体化净化槽的开发
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本研究将开发适合于我国城市郊区、乡 镇以及景区生活污水处理的小型多功能固 定式净化槽，减轻政府在城市排水管道建设 投资的财政压力，达到保护整个水体清洁的 目的。同时也为我国环保产业带来新的商 机。
1 实验部分
1.1 实验装置 实验装置如图 1 所示，是由有机玻璃制
作而成的。 主要由二个厌氧生物膜滤床反应器、一
好氧反应器中的滤床填料挂膜采用校
社，2003
内生活污水，其 BOD 值为 108 mg/L，COD 值 2 Letting G. et al, Anaerobic
为 125mg/L，pH 值为 7.32，浊度值为 116NTU。
treatment of raw domestic sewage at
在一定容器中连续曝气，从实验中可知，一
了 2005 年我国城市生活污水处理率也不过 部分组成。
45%。若将未经处理的生活污水直接排放到
生活区附近的河流，势必会引起水体不同程
进水
度的污染，甚至会影响人们生活用水的供给
气泵 出水
【3】。为此，小型多功能固定式生活污水净化 槽的开发就显得十分重要。
厌
厌
好
高效生活污水净化槽不仅可以弥补现 行条件下政府财政不足，解决公共下水道设 施建设困难，而且还可以对郊外、乡镇短期 内无法建立污水处理系统的地区以及风景 区，进行生活污水即厨房用水、洗澡用水以 及冲厕用水一同连续处理[4]，可使净化后的 排水小于国家二级排放标准(BOD5=20mg/L)， 使水来自于自然，回归于自然。分散式小型 净化槽系统与城市生活污水处理系统的互 补是整个生活污水处理的完整系统，是保护 我国自然水体的发展方向[5]。
中的扩散性，沉淀槽中也能测定到比厌
絮状褐色膜，两周后其絮状生物膜明显增
加，三周后生物膜形成周期性变化，生长与
氧槽浓度低的 KCl。为了更好地了解槽内的 脱落逐渐趋于规律。但是厌氧填料在校内化
流动特性，特选用有机染料作示踪剂观察全 粪二级池中挂膜较慢，两周后还没有明显的
槽分布状态。使用红色有机染料作为示踪 挂膜现象，但是在波纹沟槽内附着一些黑色
Fig 3 The flow characteristic of the fluid after 12min
气法；厌氧滤床填料选择本校内厌氧化粪二
级池，静置于厌氧污水中，定期观察。
2 结果与讨论
2.1 流动状态对流体停留时间的影响
电导率/ 103 s·cm-3
1.8 1.6 1.4 1.2
1 0.8 0.6 0.4 0.2
ambient temperature using a
周后就可看到多孔波纹材料上形成了少量
granular. Biotech. andBioeng,
Vol.15,P.1701-1723,1983 3 田娜，张志毅，相文宁.高效生活污水
处理装置—高性能合并处理净化槽.环 境污染治理技术与设备，2004（5），84 —86
相似文献(4条)
1.期刊论文 王然.王昶.WANG Ran.WANG Chang 生活污水分散处理技术的进展 -生物加工过程2007,5(2)
为了确保我国水体清洁,生活污水除了集中处理之外,分散式的净化槽系统也是不可缺少的.对生活污水分散处理的特点、难点及发展状况进行了论述,探讨了生活污水分散处理技 术在应用中存在的问题及解决方法,指出厌氧和好氧生物膜联合处理的小型一体化生活污水净化槽的发展方向.
Abstract According to the property of domestic sewage, small-sized integrated purification tank, with anaerobic and aerobic bio-membrane technology, was developed for treatment of domestic sewage. In this system polyethylene Corrugated-plate with hole was chosen for bio-membrane basis material. Flow characteristic of the fluid in each region and characteristic of bio-membrane on the basis material were investigated in-system, which would provide basic operating data for the implementation of the integrated purification tank and efficiently treatment of domestic sewage. Keywords domestic sewage, integrated purification tank, anaerobic and aerobic bio-membrane，integrated purification tank, flow characteristic of the fluid
Development of Integrated Purification Tank for Treatment of Domestic Sewage
WANG Chang WANG Ran JIA Qingzhu XU Jing
(Tianjin University of Science and Technology Department of Environmental Science and Engineering Tianjin 300222)
4 小野洋.净化槽和管理体系的未来模式. 用水和废水（日）.1995,38(7):13-17
5 苏杨，郑中旦.高效生活污水净化槽的 研究.辽宁城乡环境科技，2000，13-18
生活污水一体化净化槽的开发
作者： 作者单位：
王昶， 王然， 贾青竹， 徐敬 天津科技大学环境科学与工程系 天津 300222
生活污水一体化净化槽的开发 王 昶 王 然 贾青竹 徐 敬
（天津科技大学 环境科学与工程系 天津 300222）
摘要：根据家庭生活污水的特点，使用厌氧-好氧生物膜技术，开发小型一体化生活污水净 化槽。选用聚乙烯特制的波纹孔板作为生物膜基材，调查系统中各部分的流体流动特性和基 材挂膜变化特性，为实际推广应用、高效处理生活污水提供基础数据。 关键词：生活污水 厌氧-好氧生物膜 一体化净化槽 流体流动特性
引言
随着开放改革，城市化建设速度飞快， 城乡人民的生活水准有了很大提高，人们对 生活质量的要求也越来越高。大部分新建城
乡都采用水冲洗厕所，改变了家庭生活环境 【1】。但是，由于公共下水道设施以及污水处 理厂建设的相对滞后，特别是城镇和郊区的 公共下水道设施建设在财政上仍然存在很
--------------------------------联系人及第一作者：王昶，男，47，教授。
厌氧与好氧生物反应器中使用的滤材 考虑到净化槽的适应性，生活污水进入净化
是聚乙烯经加工成型的波纹孔板填料。厌氧 槽后以自身的势能自发地由进口流动到出
填料比表面积值为 350m2/m3，空隙率为 0.95， 口，为了避免进口污水断流，由厌氧区进入
堆积重度为 105kg/m3，好氧填料比表面积值 到好氧区采用特殊设计，使二级厌氧区实现
开启水泵，模拟冷模状态，然后将配制好的
示踪剂以一定速度流入净化槽，对于 KCl 示
踪剂，按一定时间间隔分别在不同位置取出
水样，测定电导率。同时利用红色有机染料
作为示踪剂，按照一定时间间隔照相，观察
净化槽各部位的流体颜色变化情况。 滤床填料根据厌氧与好氧的不同，选用
不同的挂膜形式。好氧滤床填料采用连续曝
AQ2010 和 850A 溶氧仪，分别测定污水的 剂，各部位的浓度随时间变化情况如图 2 所
BOD、COD、浊度和溶解氧。
示。从图 2 可知，各部位示踪剂的浓度随时
1.3 实验方法
间的增加而增加，一级厌氧和二级厌氧表现
在连通一体的净化槽中加入去离子水， 出 相 同 的 变 化 规 律 ， 存 在 一 个 急 剧
---------------------------------Corresponding author: Prof. WANG Chang. E-mail; wangc 88@163.com
大困难。因此，生活污水净化处理仍然处于 个好氧生物膜滤床反应器、一个与好氧反应
较低水平【2】。按“十五”规划要求，即使到 器相连的沉淀槽、高位污水槽、小型气泵等
为 250m2/m3，空隙率 0.97，堆积重度 75kg/m3。 平推流模式，减少反混，提高污水处理质量，
利 用 差 压 式 直 读 BOD 测 定 装 置 ， 所以在厌氧区流体从上而下，然后由旁路系
COD-571 型 化 学 需 氧 量 分 析 仪 ， 浊 度 仪 统由下往上进入下一个区域。利用 KCl 示踪
没有机械搅拌，厌氧反应器中的厌氧微生物
提高生物反应器的有效体积，提高
有效浓度很低，不利于生活污水的高效处
生活污水的处理效率。
理。因此，为了增加反应器内的生物有效体
参考文献
积，在净化槽中引入生物滤床技术。
1 杨岳平，徐新华，刘传富.废水处理工
3.2 滤床填料挂膜的影响因素
程及实例分析[M].北京：化学工业出版
Fig 1 The integrated purification tank for treatment of domestic sewage 第一级生物膜滤床不仅对生活污水悬 浮颗粒物起到过滤作用，防止 BOD 较高的悬 浮物进入第二级生物膜反应器，不仅提高第 一级厌氧降解能力，降低基质浓度，而且还 提高了反应器中的微生物浓度，即反应器的 有效体积。第二级生物膜滤床的设计是为了 进一步厌氧降解有机物，降低污水中的 BOD， 同时也具有一定的过滤作用。整个过程中， 两个厌氧反应器不需外加任何动力，可操作 性强，整个过程只需一个与好氧生物膜滤床 反应器相匹配的小型气泵，能耗低，提高了 过程的经济性和适应性。这个装置结构紧 凑，占用空间小。 1.2 实验用滤床材料以及测试仪器 为了测定净化槽中的流体力学，掌握各 部分污水的停留时间，分别用低浓度 KCl 水 溶液和有机涂料作示踪剂。KCl 水溶液浓度 用电导仪测定，有机染料溶液使用照相对比 法进行评价。
本实验开发的净化槽中沉淀区与好氧
性强。
反应器的连通处有一倾斜角，使沉淀区中的 （3） 厌氧生物反应器是近似的平推流
活性污泥在重力的作用下进入到好氧反应
反应器，好氧生物反应器是全混流
器底部，在气泵曝气作用下进入好氧区。整
反应器，沉淀池受好氧反应器的返
个过程除好氧区的气泵耗能外，没有其他动
混作用较小。
力，过程的能耗小。然而，由于二级厌氧区 （4） 多孔波纹板用作生物膜基材可以
应器时具有相同的停留时间，降解相对稳 3 结论
定，具有较好的抗冲击性。好氧反应器具有
针Leabharlann Baidu开发的小型一体化生活污水净化
完全混合特征，可使污水浓度保持在一定范 槽的冷模实验，得到一下结论：
围，使好氧微生物分布均匀，进一步增强了 （1） 净化槽的结构紧凑，所占空间小。
抗冲击性。
（2） 流体流动不需外力，能耗低，适应
0
0
一级厌氧槽中部 二级厌氧槽中部 好氧槽中部 沉淀槽中部
20 40 60 80 100 120 140 160 180 时间/min
Fig 2 The relationship between the region conductivity and time variation
Fig 4 The flow characteristic of the fluid after 150min 跳跃拐点，表现出平推流的流体流动形态所 具有的特征。好氧槽和沉淀槽不存在剧烈的 跳跃区域，示踪剂的浓度随时间平缓增加， 表明好氧槽的全混流的特性。由于 KCl 在水
剂，不同时间净化槽中流体的流动情况如图 厌氧泥。这说明厌氧微生物产生的污泥亲水
3 和图 4 所示。从图中可以清楚看到，一级 性较差，不易分离，不易在滤床多孔波纹材
厌氧反应器和二级厌氧反应器具有良好的 料上成膜，其挂膜机理与好氧完全不同，需
平推流模式，反混较少，使污水进入厌氧反 进一步观察和深入研究。
1 实验部分
1.1 实验装置 实验装置如图 1 所示，是由有机玻璃制
作而成的。 主要由二个厌氧生物膜滤床反应器、一
好氧反应器中的滤床填料挂膜采用校
社，2003
内生活污水，其 BOD 值为 108 mg/L，COD 值 2 Letting G. et al, Anaerobic
为 125mg/L，pH 值为 7.32，浊度值为 116NTU。
treatment of raw domestic sewage at
在一定容器中连续曝气，从实验中可知，一
了 2005 年我国城市生活污水处理率也不过 部分组成。
45%。若将未经处理的生活污水直接排放到
生活区附近的河流，势必会引起水体不同程
进水
度的污染，甚至会影响人们生活用水的供给
气泵 出水
【3】。为此，小型多功能固定式生活污水净化 槽的开发就显得十分重要。
厌
厌
好
高效生活污水净化槽不仅可以弥补现 行条件下政府财政不足，解决公共下水道设 施建设困难，而且还可以对郊外、乡镇短期 内无法建立污水处理系统的地区以及风景 区，进行生活污水即厨房用水、洗澡用水以 及冲厕用水一同连续处理[4]，可使净化后的 排水小于国家二级排放标准(BOD5=20mg/L)， 使水来自于自然，回归于自然。分散式小型 净化槽系统与城市生活污水处理系统的互 补是整个生活污水处理的完整系统，是保护 我国自然水体的发展方向[5]。
中的扩散性，沉淀槽中也能测定到比厌
絮状褐色膜，两周后其絮状生物膜明显增
加，三周后生物膜形成周期性变化，生长与
氧槽浓度低的 KCl。为了更好地了解槽内的 脱落逐渐趋于规律。但是厌氧填料在校内化
流动特性，特选用有机染料作示踪剂观察全 粪二级池中挂膜较慢，两周后还没有明显的
槽分布状态。使用红色有机染料作为示踪 挂膜现象，但是在波纹沟槽内附着一些黑色
Fig 3 The flow characteristic of the fluid after 12min
气法；厌氧滤床填料选择本校内厌氧化粪二
级池，静置于厌氧污水中，定期观察。
2 结果与讨论
2.1 流动状态对流体停留时间的影响
电导率/ 103 s·cm-3
1.8 1.6 1.4 1.2
1 0.8 0.6 0.4 0.2
ambient temperature using a
周后就可看到多孔波纹材料上形成了少量
granular. Biotech. andBioeng,
Vol.15,P.1701-1723,1983 3 田娜，张志毅，相文宁.高效生活污水
处理装置—高性能合并处理净化槽.环 境污染治理技术与设备，2004（5），84 —86
相似文献(4条)
1.期刊论文 王然.王昶.WANG Ran.WANG Chang 生活污水分散处理技术的进展 -生物加工过程2007,5(2)
为了确保我国水体清洁,生活污水除了集中处理之外,分散式的净化槽系统也是不可缺少的.对生活污水分散处理的特点、难点及发展状况进行了论述,探讨了生活污水分散处理技 术在应用中存在的问题及解决方法,指出厌氧和好氧生物膜联合处理的小型一体化生活污水净化槽的发展方向.
Abstract According to the property of domestic sewage, small-sized integrated purification tank, with anaerobic and aerobic bio-membrane technology, was developed for treatment of domestic sewage. In this system polyethylene Corrugated-plate with hole was chosen for bio-membrane basis material. Flow characteristic of the fluid in each region and characteristic of bio-membrane on the basis material were investigated in-system, which would provide basic operating data for the implementation of the integrated purification tank and efficiently treatment of domestic sewage. Keywords domestic sewage, integrated purification tank, anaerobic and aerobic bio-membrane，integrated purification tank, flow characteristic of the fluid
Development of Integrated Purification Tank for Treatment of Domestic Sewage
WANG Chang WANG Ran JIA Qingzhu XU Jing
(Tianjin University of Science and Technology Department of Environmental Science and Engineering Tianjin 300222)
4 小野洋.净化槽和管理体系的未来模式. 用水和废水（日）.1995,38(7):13-17
5 苏杨，郑中旦.高效生活污水净化槽的 研究.辽宁城乡环境科技，2000，13-18
生活污水一体化净化槽的开发
作者： 作者单位：
王昶， 王然， 贾青竹， 徐敬 天津科技大学环境科学与工程系 天津 300222
生活污水一体化净化槽的开发 王 昶 王 然 贾青竹 徐 敬
（天津科技大学 环境科学与工程系 天津 300222）
摘要：根据家庭生活污水的特点，使用厌氧-好氧生物膜技术，开发小型一体化生活污水净 化槽。选用聚乙烯特制的波纹孔板作为生物膜基材，调查系统中各部分的流体流动特性和基 材挂膜变化特性，为实际推广应用、高效处理生活污水提供基础数据。 关键词：生活污水 厌氧-好氧生物膜 一体化净化槽 流体流动特性
引言
随着开放改革，城市化建设速度飞快， 城乡人民的生活水准有了很大提高，人们对 生活质量的要求也越来越高。大部分新建城
乡都采用水冲洗厕所，改变了家庭生活环境 【1】。但是，由于公共下水道设施以及污水处 理厂建设的相对滞后，特别是城镇和郊区的 公共下水道设施建设在财政上仍然存在很
--------------------------------联系人及第一作者：王昶，男，47，教授。
厌氧与好氧生物反应器中使用的滤材 考虑到净化槽的适应性，生活污水进入净化
是聚乙烯经加工成型的波纹孔板填料。厌氧 槽后以自身的势能自发地由进口流动到出
填料比表面积值为 350m2/m3，空隙率为 0.95， 口，为了避免进口污水断流，由厌氧区进入
堆积重度为 105kg/m3，好氧填料比表面积值 到好氧区采用特殊设计，使二级厌氧区实现
开启水泵，模拟冷模状态，然后将配制好的
示踪剂以一定速度流入净化槽，对于 KCl 示
踪剂，按一定时间间隔分别在不同位置取出
水样，测定电导率。同时利用红色有机染料
作为示踪剂，按照一定时间间隔照相，观察
净化槽各部位的流体颜色变化情况。 滤床填料根据厌氧与好氧的不同，选用
不同的挂膜形式。好氧滤床填料采用连续曝
AQ2010 和 850A 溶氧仪，分别测定污水的 剂，各部位的浓度随时间变化情况如图 2 所
BOD、COD、浊度和溶解氧。
示。从图 2 可知，各部位示踪剂的浓度随时
1.3 实验方法
间的增加而增加，一级厌氧和二级厌氧表现
在连通一体的净化槽中加入去离子水， 出 相 同 的 变 化 规 律 ， 存 在 一 个 急 剧
---------------------------------Corresponding author: Prof. WANG Chang. E-mail; wangc 88@163.com
大困难。因此，生活污水净化处理仍然处于 个好氧生物膜滤床反应器、一个与好氧反应
较低水平【2】。按“十五”规划要求，即使到 器相连的沉淀槽、高位污水槽、小型气泵等
为 250m2/m3，空隙率 0.97，堆积重度 75kg/m3。 平推流模式，减少反混，提高污水处理质量，
利 用 差 压 式 直 读 BOD 测 定 装 置 ， 所以在厌氧区流体从上而下，然后由旁路系
COD-571 型 化 学 需 氧 量 分 析 仪 ， 浊 度 仪 统由下往上进入下一个区域。利用 KCl 示踪
没有机械搅拌，厌氧反应器中的厌氧微生物
提高生物反应器的有效体积，提高
有效浓度很低，不利于生活污水的高效处
生活污水的处理效率。
理。因此，为了增加反应器内的生物有效体
参考文献
积，在净化槽中引入生物滤床技术。
1 杨岳平，徐新华，刘传富.废水处理工
3.2 滤床填料挂膜的影响因素
程及实例分析[M].北京：化学工业出版
Fig 1 The integrated purification tank for treatment of domestic sewage 第一级生物膜滤床不仅对生活污水悬 浮颗粒物起到过滤作用，防止 BOD 较高的悬 浮物进入第二级生物膜反应器，不仅提高第 一级厌氧降解能力，降低基质浓度，而且还 提高了反应器中的微生物浓度，即反应器的 有效体积。第二级生物膜滤床的设计是为了 进一步厌氧降解有机物，降低污水中的 BOD， 同时也具有一定的过滤作用。整个过程中， 两个厌氧反应器不需外加任何动力，可操作 性强，整个过程只需一个与好氧生物膜滤床 反应器相匹配的小型气泵，能耗低，提高了 过程的经济性和适应性。这个装置结构紧 凑，占用空间小。 1.2 实验用滤床材料以及测试仪器 为了测定净化槽中的流体力学，掌握各 部分污水的停留时间，分别用低浓度 KCl 水 溶液和有机涂料作示踪剂。KCl 水溶液浓度 用电导仪测定，有机染料溶液使用照相对比 法进行评价。
本实验开发的净化槽中沉淀区与好氧
性强。
反应器的连通处有一倾斜角，使沉淀区中的 （3） 厌氧生物反应器是近似的平推流
活性污泥在重力的作用下进入到好氧反应
反应器，好氧生物反应器是全混流
器底部，在气泵曝气作用下进入好氧区。整
反应器，沉淀池受好氧反应器的返
个过程除好氧区的气泵耗能外，没有其他动
混作用较小。
力，过程的能耗小。然而，由于二级厌氧区 （4） 多孔波纹板用作生物膜基材可以
应器时具有相同的停留时间，降解相对稳 3 结论
定，具有较好的抗冲击性。好氧反应器具有
针Leabharlann Baidu开发的小型一体化生活污水净化
完全混合特征，可使污水浓度保持在一定范 槽的冷模实验，得到一下结论：
围，使好氧微生物分布均匀，进一步增强了 （1） 净化槽的结构紧凑，所占空间小。
抗冲击性。
（2） 流体流动不需外力，能耗低，适应
0
0
一级厌氧槽中部 二级厌氧槽中部 好氧槽中部 沉淀槽中部
20 40 60 80 100 120 140 160 180 时间/min
Fig 2 The relationship between the region conductivity and time variation
Fig 4 The flow characteristic of the fluid after 150min 跳跃拐点，表现出平推流的流体流动形态所 具有的特征。好氧槽和沉淀槽不存在剧烈的 跳跃区域，示踪剂的浓度随时间平缓增加， 表明好氧槽的全混流的特性。由于 KCl 在水
剂，不同时间净化槽中流体的流动情况如图 厌氧泥。这说明厌氧微生物产生的污泥亲水
3 和图 4 所示。从图中可以清楚看到，一级 性较差，不易分离，不易在滤床多孔波纹材
厌氧反应器和二级厌氧反应器具有良好的 料上成膜，其挂膜机理与好氧完全不同，需
平推流模式，反混较少，使污水进入厌氧反 进一步观察和深入研究。