申请日2010.01.28
公开(公告)日2011.07.27
IPC分类号C02F3/30; C02F9/14
摘要
本发明属于环境工程污水处理技术领域，具体涉及一种一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置。该装置将缺氧生物调节池、悬浮填料生物反应池、二沉池、贮泥池等四个功能单元集成一体。圆形竖流式二沉池置于反应器中部，其他三个功能单元呈辐射状围绕中心二沉池分布，整个装置外形为圆筒状结构。农村分散生活污水通过管道均匀布入缺氧生物调节池，经水解、酸化的作用后由污水空气提升器提升进入悬浮填料生物反应池，其中投置填充比为40-50%的球形悬浮填料，通过溢流孔处的拦截网进入中心二沉池，沉淀泥水分离后由三角堰收集经集水槽出水。悬浮填料生物反应池的硝化液通过硝化液空气提升器回流至缺氧生物调节池利用进水有机碳源进行反硝化脱氮。二沉池的沉泥通过污泥空气提升器进入贮泥池，排泥周期长。本发明利用缺氧生物调节池达到去除有机物、脱氮功能;为紧凑的一体化结构，占地面积小;系统设备少，投资、运行费用小;适用于农村分散生活污水处理。
翻译权利要求书
1.一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置，其特征在于该装置呈圆筒状结构，由缺氧生物调节池(15)、悬浮填料生物反应池(17)、二沉池(18)和贮泥池(16)组成，其中，二沉池(18)位于装置中部，缺氧生物调节池(15)、悬浮填料生物反应池(17)和贮泥池(16)围绕二沉池(18)，呈辐射状分布;
缺氧生物调节池(15)包括进水总管(2)、集水管(36)、第一弧形穿孔布水管(7)、污水空气提升器(3)，进水总管(2)位于缺氧生物调节池(15)一侧上部，第一弧形穿孔布水管(7)位于缺氧生物调节池(15)底部，进水总管(2)通过集水管(36)连接第一弧形穿孔布水管(7);污水空气提升器(3)固定在缺氧生物调节池(15)和悬浮填料生物反应池(17)之间的隔墙上，污水空气提升器(3)一端连接位于悬浮填料生物反应池(17)内的进水管(21)，另一端位于污水空气提升器(3)上的污水提升管(25)插入缺氧生物调节池(15)内;
悬浮填料生物反应池(17)包括进水管(21)、第二弧形穿孔布水管(39)、弧形导流板(6)、管式微孔曝气管(13)、溢流孔(11)、硝化液空气提升器(4)和悬浮填料，第二弧形穿孔布水管(39)位于悬浮填料生物反应池(17)底部，进水管(21)连接第二弧形穿孔布水管(39);弧形导流板(6)位于悬浮填料生物反应池(17)中部，将其分为升液区(47)和降液区(48);管式微孔曝气管(13)位于升液区(47)池底，管式微孔曝气管(13)连接曝气进气管(37)，污水与悬浮填料通过提升进入降液区(48)，并围绕弧形导流板(6)形成环流;溢流孔(11)位于降液区(48)上部，降液区(48)的混合液经此处拦截网通过连接管(38)进入二沉池中心筒(10);硝化液空气提升器(4)位于降液区(48)上部，硝化液空气提升器(4)一端通过管道连接缺氧生物调节池(15)，对其进行反硝化脱氮;
二沉池(18)为圆形竖流式沉淀池，包括二沉池中心筒(10)、反射板(8)、三角堰(20)、集水槽(19)、出水管(1)及污泥空气提升器(5)，反射板(8)位于二沉池中心筒(10)底部，三角堰(20)位于二沉池中心筒(10)池壁顶端，出水管(1)位于集水槽(19)一侧;污泥空气提升器(5)固定于二沉池(18)的内壁上，污泥空气提升器(5)一端连接位于贮泥池(16)中的污泥导流筒(14)，污泥空气提升器(5)连接位于二沉池(18)底部的污泥进泥口(24);
贮泥池(16)包括污泥导流筒(14)、上清液溢流口(12)和进泥口(24)，污泥导流筒(14)位于贮泥池(16)中部，上清液溢流口(12)位于缺氧生物调节池(15)和贮泥池(16)隔墙上，其高度略高于进水总管(2)所在的高度，贮泥池(16)上清液通过上清液溢流口(12)回到缺氧生物调节池(15)。
2.根据权利要求1所述的一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置，其特征在于所述污水空气提升器(3)由阻挡浮油、浮渣物质的挡管(28)、U型污水进水口(22)、污水提升管(25)、污水出液口(31)、污水空气管(29)及污水喷嘴(32)组成，挡管(28)套在U型污水进水口(22)上部，U型污水进水口(22)和污水提升管(25)之间通过底部U型管相连，污水提升管(25)顶部是污水出液口(31)，污水提升管(25)与污水空气管(29)之间通过位于污水提升管(25)底部的污水喷嘴(32)相连。
3.根据权利要求1所述的一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置，其特征在于所述硝化液空气提升器(4)由直管硝化液进水口(23)、硝化液提升管(26)、硝化液出液口(40)、硝化液空气管(44)及硝化液喷嘴(41)组成，直管硝化液进水口(23)和硝化液提升管(26)之间通过直管相连，硝化液提升管(26)顶部是硝化液出液口(40)，硝化液提升管(26)与硝化液空气管(44)之间通过位于硝化液提升管(26)底部的硝化液喷嘴(41)相连;硝化液提升管(26)的顶部设有排气孔(30)。
4.根据权利要求1所述的一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置，其特征在于所述污泥空气提升器(5)由直管进泥口(24)、污泥提升管(27)、污泥出液口(42)、污泥空气管(45)及污泥喷嘴(43)组成，直管进泥口(24)与污泥提升管(27)之间通过直管相连，污泥提升管(27)顶部是污泥出液口(42)，污泥提升管(27)与污泥空气管(45)之间通过位于污泥提升管(27)底部的污泥喷嘴(43)相连。
5.根据权利要求1所述的一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置，其特征在于污泥空气管(45)、污水空气管(29)及硝化液空气管(44)分别连接鼓风机(35)。
6.根据权利要求1所述的一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置，其特征在于贮泥池(16)内壁上靠近出水管(1)处开总溢流口(46)。
7.根据权利要求1所述的一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置，其特征在于悬浮填料生物反应池(17)中的填充悬浮填料粒径为10mm-100mm，比重为0.9-1.0，比表面为100-3000m2/m3，悬浮填料生物反应池(17)中按40-50%的填充比投置球形悬浮填料。
说明书
一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置。
背景技术
我国共有320.7万个自然村，63.4万个行政村;2.2万个集镇、近2万个建制镇。据统计，目前我国县、镇、村的排水量占全国总排水量的50%左右，然而96%的村镇没有排水渠道和污水处理系统，县城的污水处理率也就11%左右，到乡镇一级不超过1%，大量的生产和生活污水随意排放，造成小城镇及农村地表和地下水源的严重污染，不仅加快河流、湖泊、水库等水体的富营养化进程，而且已严重威胁农村饮用水的安全性。因此，提高村镇污水处理率成为健康、全面建设新农村的重点基础工作内容。然而，我国以往污水控制技术的研究多针对城市污水或工业废水，对农村分散型污水排放特征及适用技术缺乏深入、系统地认识和研究，与发达国家相比，我国在农村分散型污水处理领域的研究工作更是相对滞后。发达国家在处理农村生活处理技术方面进行了积极探索和开发，取得了明显的成效，比较出名的处理技术有：土壤毛细管渗滤净化系统、澳大利亚“FILTER”(非尔脱)污水处理系统、日本的小型净化槽(主要采用厌氧滤池与接触曝气池、生物滤池或移动床接触滤池的结合工艺)、法国的蚯蚓生态滤池、“LIVING MACHINE”生态处理系统、挪威的生物处理结合化学絮凝除磷集成式小型污水净化装置等。国内针对分散式污水处理仍处在起步阶段，如已有的沼气生活污水净化装置、垂直潜流生态滤床技术以及土地渗滤系统等，这些技术建设费用和运行费用虽然较低，但多占地较大，运行稳定性不够高。可见，我国在分散式污水处理技术的稳定性、一体化程度以及智能控制系统等方面与世界发达国家还有一定的差距。因此，如何针对我农村分散型污水水量小、日变化大、间歇排放、地域差距明显等特点，研究和开发适合我国国情的、具有减少和运行费用低，管理简便，效果稳定的农村分散型污水处理系统是十分必要。
悬浮填料床是将悬浮生长的活性污泥法与附着生长的流化床技术(生物膜法)相结合的一种工艺，其原理是通过向活性污泥法的曝气池中投加一定数量的悬浮载体，以强化固定世代期长的微生物(比如硝化菌)，并强化传质效果，进一步提升处理效果。但是针对农村分散生活污水处理，相关悬浮填料床专利则存在一些不足：①一体化、集约化程度不高，占地面大、加工或建设材料浪费大。而且，预处理系统及污泥处理系统游离于主体处理系统，比如公开号为CN1843981A的一种集成的污水悬浮载体处理工艺;②涉及的电器设备多，公开号为CN1673120A的一种城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法就涉及污水提升泵、剩余污泥泵、回流泵、鼓风机、搅拌机、刮吸泥机、配投药系统，导致系统投资大，运行和过程控制复杂;③使用泵提升，容易堵塞，需要液位控制，维护过程复杂。同时，小流量的提升泵选型困难;④没有考虑污泥的处理，污泥管理麻烦。上述问题限制了悬浮填料床工艺在农村分散污水处理中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合农村分散型污水处理的一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置。
本发明提出的一种一体化气升环流悬浮填料分散污水生物处理装置，该装置呈圆筒状结构，由缺氧生物调节池15、悬浮填料生物反应池17、二沉池18和贮泥池16组成，其中，二沉池18位于装置中部，缺氧生物调节池15、悬浮填料生物反应池17和贮泥池16围绕二沉池18，呈辐射状分布;
缺氧生物调节池15包括进水总管2、集水管36、第一弧形穿孔布水管7、污水空气提升器3，进水总管2位于缺氧生物调节池15一侧上部，第一弧形穿孔布水管7位于缺氧生物调节池15底部，进水总管2通过集水管36连接第一弧形穿孔布水管7;污水空气提升器3固定在缺氧生物调节池15和悬浮填料生物反应池17之间的隔墙上，污水空气提升器3一端连接位于悬浮填料生物反应池17内的进水管21，另一端位于污水空气提升器3上的污水提升管25插入缺氧生物调节池15内;
悬浮填料生物反应池17包括进水管21、第二弧形穿孔布水管39、弧形导流板6、管式微孔曝气管13、溢流孔11、硝化液空气提升器4和悬浮填料，第二弧形穿孔布水管39位于悬浮填料生物反应池17底部，进水管21连接第二弧形穿孔布水管39;弧形导流板6位于悬浮填料生物反应池17中部，将其分为升液区47和降液区48;管式微孔曝气管13位于升液区47池底，管式微孔曝气管13连接曝气进气管37，污水与球形悬浮填料(含生物膜)通过提升进入降液区48，并围绕弧形导流板6形成环流;溢流孔11位于降液区48上部，降液区48的混合液经此处拦截网通过连接管38进入二沉池中心筒10;硝化液空气提升器4位于降液区48上部，硝化液空气提升器4一端通过管道连接缺氧生物调节池15，对其进行反硝化脱氮;
二沉池18为圆形竖流式沉淀池，包括二沉池中心筒10、反射板8、三角堰20、集水槽19、出水管1及污泥空气提升器5，反射板8位于二沉池中心筒10底部，三角堰20位于二沉池中心筒10池壁顶端，出水管1位于集水槽19一侧;污泥空气提升器5固定于二沉池18的内壁上，污泥空气提升器5一端连接位于贮泥池16中的污泥导流筒14，污泥空气提升器5另一端连接位于二沉池18底部的污泥进泥口24;
贮泥池16包括污泥导流筒14、上清液溢流口12、进泥口24，污泥导流筒14位于贮泥池16中部，上清液溢流口12位于缺氧生物调节池15和贮泥池16隔墙上，其高度略高于进水总管2所在的高度，贮泥池16上清液通过上清液溢流口12回到缺氧生物调节池15。
本发明中，所述污水空气提升器3由阻挡浮油、浮渣等物质的挡管28、U型污水进水口22、污水提升管25、污水出液口31、污水空气管29及污水喷嘴32组成，挡管28套在U型污水进水口22上部，U型污水进水口22和污水提升管25之间通过底部U型管相连，污水提升管25顶部是污水出液口31，污水提升管25与污水空气管29之间通过位于污水提升管25底部的污水喷嘴32相连。
本发明中，所述硝化液空气提升器4由直管硝化液进水口23、硝化液提升管26、硝化液出液口40、硝化液空气管44及硝化液喷嘴41组成，直管硝化液进水口23和硝化液提升管26之间通过直管相连，硝化液提升管26顶部是硝化液出液口40，硝化液提升管26与硝化液空气管44之间通过位于硝化液提升管26底部的硝化液喷嘴41相连，压力空气亦来自鼓风机35;硝化液提升管26的顶部设有排气孔30，用于释放气体。
本发明中，所述污泥空气提升器5由直管进泥口24、污泥提升管27、污泥出液口42、污泥空气管45及污泥喷嘴43组成，直管进泥口24与污泥提升管27之间通过直管相连，污泥提升管27顶部是污泥出液口42，污泥提升管27与污泥空气管45之间通过位于污泥提升管27底部的污泥喷嘴43相连。
本发明中，污泥空气管45、污水空气管29及硝化液空气管44分别连接鼓风机35。
本发明中，贮泥池16内壁上靠近出水管1处开总溢流口46，满足雨季时大流量雨污水超越出处理系统，以防雨季系统进水量过大而影响处理效果及系统正常运行。
本发明中，悬浮填料生物反应池17中的填充悬浮填料粒径为10mm-100mm，比重为0.9-1.0，比表面为100-3000m2/m3，悬浮填料生物反应池17中按40-50%的填充比投置球形悬浮填料，运行时通过曝气及进水双重作用处于流化状态，气水比为11∶1左右;弧形穿孔布水管7、弧形导流板6均与二沉池18同心圆弧。
本发明中，装置内的物流通过空气提升器来实现和控制，即缺氧生物调节池15污水提升、硝化液的回流及二沉池18的沉泥排放这三个过程均由自主设计的空气提升器实现。空气提升器是利用气水混合液与处理池中的混合液的比重差产生上升动力，使混合液通过提升管得到提升。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1集成一体化程度高。本发明将缺氧生物调节池、气升环流悬浮填料生物反应池、二沉池、贮泥池四个功能单元集成一体，具有去除有机物、除氮、污泥管理等功能。其中，二沉池置于反应器中部，其他三个功能单元呈辐射状围绕中心二沉池，整个装置主体为圆柱体，处理单元间更加紧凑，占地面积更小，可大量节省建设材料并有利于基建与运行成本的降低。
2装置的主体为气升环流悬浮填料生物反应池，结合了气升环流反应器、生物流化床等技术特点，具有：①通过气升环流实现推流和完全混合的双重流态;②填料为比重接近于水的悬浮填料，无需大的曝气强度和进水流速即可实现填料的良好流化，提升和流化的动力消耗小;③生物量有保证，亦可固定截留世代周期长的微生物(如硝化菌)。因此，具有传质效果好，处理效果高的优点。
3本发明不设置初沉池和缺氧池，缺氧生物调节池同时起到调节水量水质、水解酸化和缺氧池的作用。通过底泥对进水有机物进行水解酸化，提高污水的可生化性。悬浮填料生物反应池中的硝化液回流至缺氧生物调节池利用进水有机物为碳源进行反硝化，不需外加碳源。缺氧生物调节池不额外设置搅拌装置，而是通过底部弧形穿孔布水管起到水力搅拌的作用。
4用气提装置替代提升泵实现物流(污水、混合液、污泥)调动和流量控制，不仅造价成本低廉，还避免泵的堵塞，不存在烧泵的问题，不用液位控制，因此，节省了设备成本并简化了运行操作。同时，本发明的气提装置可根据不同场合提升流量及提升高度需求灵活设计，并可以根据不同的提升要求，而分别具有气体释放、避免浮油浮渣被提升等功能。
5本发明可根据使用对象的规模和特点加以调整设计加工，亦可形成成套定型产品，方便加工和现场安装。
6本发明一体化气升环流悬浮填料分散污水生物反应装置基建投资低，处理效果好，操作运行简单，适合于农村分散污水处理。
