公布日：2022.09.16
申请日：2022.06.27
分类号：C02F3/30(2006.01)I;C02F3/32(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一体化高效生物富集废水生态处理装置及方法。该装置遵循“分工合作，物尽其用”的原则，由连续的多级串联的污水生物处理反应器组成，其构建包括环形厌氧区、梯级缺氧区、多级好氧区、仿生生物填料模块、植物富集模块等部分。通过反应区内固定生长在植物根系和人工生物填料上的生物膜及悬浮在反应池内的微生物，在合理曝气的条件下，氧化分解污水中的有机物，并将其转化为稳定的无机物，通过对生物的高度富集形成梯级变化，从而使污水中的污染物得以高效降解去除。本发明最大限度优化处理系统内的生物相，通过改变和生物相的差异来逐渐适应不同区域内营养物浓度的变化，实现污染物有针对性的去除和相关微生物优势菌种集中，提高去除效率。
权利要求书
1.一体化高效生物富集的生态处理装置，其特征在于，包括环形厌氧区、梯级缺氧区、多级好氧区，依次通过一个或者多个通水口连通；其中环形厌氧区、梯级缺氧区、多级好氧区中分别设置仿生生物填料模块、植物富集模块中一个或者两个模块。
2.如权利要求1所述的一体化高效生物富集的生态处理装置，其特征在于，环形厌氧区中部通过隔板隔开，沿环流方向设置2台低速搅拌机6。
3.如权利要求1所述的一体化高效生物富集的生态处理装置，其特征在于，环流厌氧区按40％空间比例安装仿生生物填料模块和植物富集模块。
4.如权利要求1所述的一体化高效生物富集的生态处理装置，其特征在于，梯级缺氧区采用L型，前1/4段狭长区为进水与回流液混合区，后3/4段为浓度梯度区。
5.如权利要求1所述的一体化高效生物富集的生态处理装置，其特征在于，多级好氧区为3级好氧区，多级好氧区依次通过一个或者多个通水口连通。
6.如权利要求1或5所述的一体化高效生物富集的生态处理装置，其特征在于，多级好氧区采用多段廊道式，按100％空间比例安装仿生生物填料模块和植物富集模块。
7.如权利要求1-6任一项所述的一体化高效生物富集的生态处理装置，其特征在于，仿生生物填料模块由可提升的活动填料支架和仿生生物填料组成，填料支架悬挂于预制梁或钢构上。
8.如权利要求1-6任一项所述的一体化高效生物富集的生态处理装置，其特征在于，仿生生物填料采用氨纶材质，填料采取差异化结构：其中，环形厌氧区填料采用竖向编织，梯级缺氧区、多级好氧区填料采用立体网状编织。
9.如权利要求1-6任一项所述的一体化高效生物富集的生态处理装置，其特征在于，植物富集模块由吸附基质、网格载体、植物和观察口组成。
10.如权利要求9所述的一体化高效生物富集的生态处理装置，其特征在于，网格载体采用不锈钢格栅和塑料网状垫片；吸附基质采用除臭陶粒；观察口采用透明亚克力材质立方体；用于日常观测生化系统运行情况。
发明内容
本发明提出一体化高效生物富集的生态处理方法，该装置遵循“分工合作，物尽其用”的原则，由连续的多级串联的污水生物处理反应器组成，其构建包括环形厌氧区、梯级缺氧区、多级好氧区、仿生生物填料模块、植物富集模块等部分。通过反应区内固定生长在植物根系和人工生物填料上的生物膜及悬浮在反应池内的微生物，通过对生物的高度富集形成梯级变化，在合理曝气的条件下，氧化分解污水中的有机物，并将其转化为稳定的无机物，从而使污水中的污染物得以降解去除。
环形厌氧区废水在廊道内循环流动，使厌氧反应区废水与进水充分混合、浓度均分、循环流态、稳定厌氧降解。
梯级缺氧区水平流向进入废水与垂直流向回流液充分混合，运动形成螺旋结构流向，沿流程在缺氧条件下逐级降解形成浓度梯度，最大限度优化处理系统内的生物相，充分混合同时提高脱氮去除效能。
多级好氧区采取精细化控制，确保反应过程处于最佳状态，采用多级分格生化反应分区，每格生化反应区均独立控制溶氧量，精确控制提高氧利用，降低反应能耗，在反应区不同位置分别设氨氮与硝态氮在线分析仪，根据氨氮与硝态氮浓度同步调整硝化液回流量等参数。
在环形厌氧区、梯级缺氧区和多级好氧区池底设置仿生生物填料，仿生生物填料采用氨纶材质。厌氧池与好氧池填料结构和密度差异化，厌氧池填料采用竖向编织，缺氧池、好氧池填料采用立体网状编织。在不同反应区充分利用仿生生物填料巨大的比表面积，创造有利于微生物生长繁殖的多级适宜生活环境，强化活性微生物的附着，加速微生物的新陈代谢，有效氧化分解污水中的各种污染物。
在环形厌氧区、梯级缺氧区和多级好氧区池表面设置植物富集模块，嵌入挺水植物，构建适宜微生物生长繁殖的生态系统，即可利用植物生长去除部分有机物，又可利用植物根系构建辅助生物载体，从而达到减少剩余污泥量和净化污水处理过程所产生的臭味，改善生化单元小气候和景观环境的目的。
具体地，本发明通过以下技术方案来实现：
一体化高效生物富集的生态处理装置，包括环形厌氧区、梯级缺氧区、多级好氧区，依次通过一个或者多个通水口连通；其中环形厌氧区、梯级缺氧区、多级好氧区中分别设置仿生生物填料模块、植物富集模块中一个或者两个模块。
作为本发明的一种优选技术方案，环形厌氧区中部通过隔板隔开，沿环流方向设置2台低速搅拌机6。
作为本发明的一种优选技术方案，环流厌氧区按40％空间比例安装仿生生物填料模块和植物富集模块，植物采用根系较短的景观植物。
作为本发明的一种优选技术方案，梯级缺氧区采用L型，前1/4段狭长区为进水与回流液混合区，后3/4段为浓度梯度区，前1/4段狭长有利于进水与回流液充分混合，后3/4段沿流程逐级降解形成浓度梯度，提高脱氮去除效能。
作为本发明的一种优选技术方案，多级好氧区为3级好氧区，多级好氧区依次通过一个或者多个通水口连通。
作为本发明的一种优选技术方案，多级好氧区采用多段廊道式，按100％空间比例安装仿生生物填料模块和植物富集模块，在各段充分利用仿生生物填料巨大的比表面积，加上水生植物发达根系，创造出有利于微生物生长繁殖的多级适宜生活环境，强化活性微生物的富集。
作为本发明的一种优选技术方案，仿生生物填料模块由可提升的活动填料支架和仿生生物填料组成，填料支架悬挂于预制梁或钢构上，方便填料提起检修及更换。
作为本发明的一种优选技术方案，仿生生物填料采用氨纶材质，填料采取差异化结构：其中，环形厌氧区填料采用竖向编织，梯级缺氧区、多级好氧区填料采用立体网状编织。
作为本发明的一种优选技术方案，植物富集模块由吸附基质、网格载体、植物和观察口组成，植物采用根系较短的景观植物。
作为本发明的一种优选技术方案，网格载体采用不锈钢格栅和塑料网状垫片；吸附基质采用除臭陶粒，起到植物栽种支撑及净化生化池气味的作用；观察口采用透明亚克力材质立方体，用于日常观测生化系统运行情况。
综上所述，本发明相对于现有技术的有益技术效果包括：
该处理系统由串连多级生物处理反应器组成，有别于常规的简单分区，通过分格、分段、分区由此形成一系列缺氧和好氧反应器，在每个反应阶段有一个特别适应环境的生态系统形成，包括营养比、溶解氧、化学需氧量、生化需氧量、氨氮、硝酸盐、总氮浓度及氧化还原电位等的差异，最大限度优化处理系统内的生物相，通过在不同的反应器里固定在生物膜上的生态系统成分的改变和生物相的差异来逐渐适应不同区域内营养物浓度的变化，实现污染物有针对性的去除和相关微生物优势菌种集中，最大程度的分解污染物，提高去除效率。
该技术在生化池上方植入先进的生态工程技术，通过所嵌入的挺水植物的生长不但可去除部分营养物质，同时由于植物根系上生长大量的生物膜，在反应池上部空间增加生物膜反应区，在提高微生物浓度的同时减少剩余污泥量，污水处理过程中所产生的臭味也得以净化，改善生化系统的小气候和景观环境。
（发明人：刘洋;张帆;王伟绵;陈鸿芳;许德超;王小江;林武;韩琦;李芳玲;罗肃霜;曾勇辉;余波平;戴知广）
