CN101357814B - 一种环流多重生化与过滤联动处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环流多重生化与过滤联动处理方法和装置，其是将反应器腔体分隔为反应区和沉淀区，其中反应区由上而下依序分设为好氧区、缺氧区和厌氧区，曝气器设于好氧区内，进水口设于厌氧区底部，通过在好氧区内曝气所形成的密度差使反应器内液体产生环流；同时在反应器内或外设置一过滤区，由一溢流管与沉淀区连通，且置于沉淀区下方；通过在沉淀区上端设置的液位行程开关和控制器，可根据沉淀区水位变化来控制过滤区的过滤过程和反冲洗过程。本发明充分利用了垂直空间结构，可实现污水脱氮除磷和降解有机物的环流多重循环生化联动处理，且具有自动反冲洗、无动力污泥回流、投资少，设备小巧紧凑、占地面积小、便于运行管理之特点。

Description

一种环流多重生化与过滤联动处理方法及装置

技术领域

本发明属于污水净化处理领域，尤其涉及一种通过在腔体内设置不同功能区域，以实现污水的环流多重生化与过滤联动处理的方法及装置。

背景技术

随着现代社会的不断发展，工业化和城市化建设不断提高，随之也带来了水污染和空气污染的日益严重。近几年来，我国城市生活污水排放量速度也逐年递增，由于如此巨大的排污压力，造成了各地污水处理厂长期超负荷运作，甚至未经处理过的污水经常被直接排放到江河湖泊，形成恶性循环。因此，怎样减少占地面积、提高处理效果、快速且低成本地实现污水的净化处理是目前环保科研人员致力研究的课题。

中国专利文献CN200620098389.9公告了“一体化上流式曝气过滤污水处理装置”，其技术方案包括反应池、进水管、排水管、进气管；所述反应池内设有隔板，该隔板将反应池内部分隔为厌氧区、曝气区、过滤沉淀区；其中厌氧区的下部与曝气区的下部连通，曝气区的上部与过滤沉淀区的下部连通；所述曝气区内设有曝气装置，曝气装置由进气管供气；进水管与厌氧区连通，排水管与过滤沉淀区上部连通；过滤沉淀区与厌氧区之间设有污泥回流管，污泥回流管连通过滤沉淀区的下部与厌氧区。

但上述结构在实际运行中具有下列不足之处：(1)该反应池各功能区分界不合理且不明确，导致各功能的实现受到一定的影响，故而难以达到其技术效果；(2)过滤与沉淀同时进行，影响了出水水质的稳定；(3)整个处理系统运行缺乏自动化，实施过程不够方便简洁。

另外，在所有污水处理系统中，反应区、沉淀区与过滤区域之间，大多是需要通过一中间池来连贯，这种设置也无疑增加了处理成本和场地，且处理效果也不理想。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种环流多重生化与过滤联动处理方法，旨在解决现有技术中各功能分区不合理、处理效果不好、水质不佳、运行不便等问题。

本发明实施例是这样实现的：

一种环流多重生化与过滤联动处理方法，其是：

提供一反应器，并将其腔体分隔为反应区、沉淀区和过滤区，其中反应区由上而下依序分设为好氧区、缺氧区和厌氧区，曝气器设于好氧区内，进水口设于厌氧区底部；沉淀区底部与反应区连通，且通过溢流管与过滤区相连，过滤区设置于沉淀区下方；

设置控制器，并于所述沉淀区上端设置一液位行程开关，由所述液位行程开关将沉淀区的最高水位信号和最低水位信号传递给控制器，由控制器根据沉淀区的水位变化和预设的程序来控制过滤区正常过滤与气水反冲洗过程的交替，从而实现污水的多重生化反应与过滤的联动控制。

本发明另一目的在于提供了一种由上述方法设计的装置，其包括一腔体，所述腔体内腔分设成反应区和沉淀区，其中反应区由上而下依序分设为好氧区、缺氧区和厌氧区，与进气管连通的曝气器设于好氧区内，进气管通过三通分别连通好氧区和过滤区底部，其管路上均设有控制阀；所述进水管设于厌氧区底部；所述沉淀区下部设有排泥管；在所述腔体内或腔体之外，还设有一过滤区，所述过滤区内设有滤料，底部设有可由一控制阀控制其启闭之过滤出水管，中上部设有可由一控制阀控制其启闭之反冲洗出水管，过滤区上部通过一溢流管与沉淀区连通，该溢流管上设有一控制阀；在所述沉淀区中上部，设有一反冲洗水管与过滤区底部连通，所述反冲洗水管亦设有控制阀；沉淀区上部还设有液位行程开关所述液位行程开关将沉淀区的最高水位信号和最低水位信号传递给一控制器，由该控制器根据沉淀区的水位变化和预设的程序向上述各管路上之控制阀发出控制信号以控制其启闭。

有别于现有技术，本发明具有下列技术效果：

1)本发明通过在腔体内腔设置不同的区域，既可集厌氧释磷、好氧硝化、缺氧反硝化、沉淀、过滤处理于一体，同时还可通过沉淀区液面的变化控制各管路上控制阀动作，实现了污水水流的环流多重生化与过滤联动处理；另外通过自动化微动力气液混合进行反冲洗，可保证整个循环过程的正常过滤周期和效果。

2)本发明除具有膜处理所具有的工艺紧凑、占地面积小的特点以外，比膜处理运行费用低，操作管理简单方便，无动力污泥回流、投资少，适合于在建筑小区和离散型工业园区对所产生的局部废水就地回用，便于推广。

3)本发明反应区属于强化活性污泥工艺，属理想全混流状态，并可以保持反应基质的最大推动力。

4)本发明运行方式灵活，处理效果佳，过滤区可根据需要既可以设置于腔体内，也可以设置于腔体之外，设置于腔体内时，可在一个反应器内同一时间上实现厌氧、好氧、缺氧等不同状态，在脱氮除磷和有机物去除方面比传统的过滤工艺更具优势。

5)本发明的装置运行过程中污泥浓度高，耐冲击负荷，处理能力强，在时间上属于推流式，单反应器本身处于完全混合。

6)本发明不仅具有污泥浓度高、处理效率高、放大容易、占地面积小、能耗少、运行成本低等优点，同时在脱氮除磷方面也具有明显的效果，若配合以固定化优势环境微生物菌群的生物填料，在脱氮除磷方面会具有更加突出的优势，加上强化的过滤单元，具有良好的生物富集性能和颗粒过滤性能，可保证出水水质。同时利用压差进行微动力自动气液混合反冲洗，既节省能耗又保证了反冲洗效果，简化了操作管理的复杂性。

附图说明

图1是本发明提供的实施例一结构示意图；

图2是本发明提供的实施例二结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种环流多重生化与过滤联动处理方法，其是首先提供一反应器，然后将所述反应器腔体分隔为反应区和沉淀区，其中反应区由上而下依序分设为好氧区、缺氧区和厌氧区，曝气器设于好氧区内，进水口设于厌氧区底部，通过在好氧区内曝气所形成的密度差，使反应器内液体产生环流，可实现厌氧释磷、好氧硝化、缺氧反硝化的处理。本发明同时在所述反应器内或反应器外设置一过滤区，通过一溢流管与所述沉淀区连通，沉淀区底部与反应区连通，过滤区置于沉淀区下方，使过滤区与沉淀区之间形成一高度差，经沉淀区沉淀后之上清液可通过溢流管流入过滤区内进行过滤处理，经过滤处理后之液体可从过滤区底部设置的出水管排出。同时，为保证整个循环过程的正常过滤周期和效果，本发明在所述沉淀区还连通有反冲洗管路，所述过滤区连通有反冲洗和反冲气处理管路。其中，所述过滤区反冲洗过程采用气水反冲，其所需的反冲洗水取自沉淀区溢流口的下方，所需高压空气取自曝气风机。

本发明为实现对各区域处理过程的控制，还设置有一控制器，在与所述各区域连通的管路上均设置有控制阀，所述控制阀可采用电磁阀或电动阀；在所述沉淀区上端，还设置有一一液位行程开关，可由所述液位行程开关将沉淀区的最高水位信号和最低水位信号传递给所述控制器，由该控制器根据沉淀区的水位变化和预设的程序来控制上述各控制阀的启闭，以控制过滤区正常过滤与气水反冲洗过程的交替，从而实现污水的多重生化反应与过滤的联动控制。根据上述方法，本发明提供了一种集反应、沉淀、过滤于一体且具有自动反冲洗、无动力污泥回流、投资少，设备小巧紧凑、占地面积小、便于运行管理之环流多重生化污水处理装置，充分利用了垂直空间结构，达到了厌氧、好氧、缺氧区域的效果，使硝化、反硝化和释磷、吸磷在同一反应器的不同部位同时进行，且可实现脱氮除磷和降解有机物效果的环流反应，同时还通过在反应器内装填生物填料和设计高性能过滤单元，控制流动参数，使其运行更适合于实现好氧-缺氧-厌氧微环境，充分达到了脱氮除磷效果。

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详述。

实施例一：

本发明实施例提供了一种环流多重生化污水处理装置，其包括一腔体，本实施例为矩形腔体结构，污水所有处理过程均在该腔体内完成。如图1所示，所述腔体内腔设有一隔离板21，由该隔离板21将腔体分设成反应区1和沉淀区2，所述反应区10内设有与进气管63连通的曝气器11，所述进气管63管路上设有第六电磁阀56，可由该第六电磁阀56控制其管路的通断。所述腔体的底部设有进水管61，污水由进水管61进入腔体内后，便可由反应区1完成厌氧释磷、好氧硝化、缺氧反硝化过程。上述过程完成后的流体将被导入进入沉淀区2，所述沉淀区2设有一与外界连通的排泥管65，净化后之杂质及污泥，则通过排泥管65排出。

如图1所示，本实施例在所述腔体内腔，还有一过滤区3，置于沉淀区2下方，所述过滤区3包括一筒体，其内腔设有滤料，筒体底部设有过滤出水管67，该过滤出水管67管路上设有第二电磁阀52，可由该第二电磁阀55控制其管路的通断；所述过滤区3上部通过一溢流管65与沉淀区2连通，所述溢流管65由设置于其管路上之第一电磁阀51控制其通断。

本发明实施例还包括一控制器69，可置于反应器腔体之外或设于反应器腔体外壁，与第一电磁阀51、第二电磁阀52、第六电磁阀56电连接；在所述沉淀区2上部，还设有可控制腔体低液位与高液位相距行程之液位开关4，所述液位开关4亦与控制器69电连接，并可与第一电磁阀51、第二电磁阀52、第六电磁阀56之间产生交互信号，可根据腔体内液面状况自动控制上述各电磁阀的启闭。所述液位开关4包含低位液位开关和高位液位开关，低位液位开关被触动时，第一电磁阀51、第二电磁阀52、第六电磁阀56连通，厌氧释磷、好氧硝化、缺氧反硝化反应进行，反应完成后的污水，经沉淀后的上清液可经溢流管65进入该过滤区3内进行下一步的过滤处理，过滤处理后，变成清水向腔体外排出。同时，随着处理过程的不断进行，反应器液面逐渐升高，此时，高位液位开关被触动，第一电磁阀51、第二电磁阀52、第六电磁阀56截止。这样，便完成了整个处理过程。

本发明具体结构中，所述反应区1包括好氧区12、缺氧区13和厌氧区14，所述曝气器11设置于好氧区12内，与所述进气管63连通，进气管63穿越腔体侧壁与曝气器11相连，曝气器11由设置于其管路上之可与控制器69和液位开关4电连接的第五电磁阀55控制，可控制其曝气时间和曝气量，以适应各种不同的污水水量、水质。污水进入好氧区12内后，好氧活性污泥中的微生物，可使污水中有机物得到降解、去除，好氧微生物本身得以增殖，活性污泥得以增长，同时，在亚硝化菌和硝化菌作用下，可将污水中氨氮(NH₄-N)氧化成硝态氮(主要为NO^- ₃-N)，且聚磷菌体内PHB氧化产生大量能量，一部分用于从污水中过量吸收磷酸盐，并以聚磷的形式贮存于体内，一部分供给细菌合成和维持生命。

所述缺氧区13由生物填料131及固设该填料131的构件组成，设于沉淀区2下部，于好氧区12与过滤区3之间。缺氧区13的主要作用是脱氮，回流污泥中反硝化菌以原水中有机物为碳源，以来自好氧区12的硝化液中的硝酸盐为电子受体，将硝态氮(NO^- ₃-N)还原为气态氮(N₂)。所述生物填料131可采用聚丙烯球形悬浮填料，可作为生物膜载体，同时兼具有截留悬浮物的作用，还具有生物附着力强、比表面积大、孔隙率高，化学和生物稳定性好，经久耐用，不溶出有害物，不引起二次污染等特点。

所述厌氧区14设于缺氧区13和好氧区12底部，其底部含有一斗形锥体141，进水管61则置于该锥体141底部。污水进入腔体内后，即进入厌氧区14，该区域主要功能是释磷，回流污泥中聚磷菌分解释放体内聚磷酸盐，同时摄入污水中的有机物，以PHB及糖原等形式储存于细胞内。

为形成循环水流，进一步延长污水在腔体内的处理时间，保证其处理效果，如图1所示，本发明实施例在所述好氧区12内还有两平行设置的导流板121、122，可将好氧区12分隔为升流区123及位于该升流区123两侧的降流区124，所述曝气器11置于升流区123的底部。进入好氧区12之污水将先进入两导流板121、122围成的区域内，经好氧硝化处理后，其顶部水流可向两导流板121、122外侧向下流动，重新进入厌氧区14和好氧区12，形成多重循环流动生化处理结构，可提高污水净化处理品质。

如图1所示，所述沉淀区2用于将已经过各类反应和处理的污水再进行沉淀处理，使污泥和清水分离，其包括设于其中部的多个平行排列的沉淀斜管23，污水经过该沉淀斜管23时，可延缓和阻滞水流的速度，便于污泥和杂质的分离。所述沉淀区2底部由隔离板21底部弯折后形成一斜向的折流板24构成锥体状，排泥管22一端设于该锥体底部，另一端伸出于腔体外。汇集于沉淀区2锥体底部的污泥和杂质可经排泥管22向外排出。

在所述隔离板21底部，还开设有与反应区1连通的污水回流缝26，其位于所述沉淀斜管23下方。经过沉淀处理后的一部分水流可经污水回流缝26再次进入缺氧区13、厌氧区14和好氧区12，亦形成多重环流，另一部分水流从沉淀区2底部出口25流出亦进入缺氧区13。

如图1所示，本发明实施例所述过滤区3筒体内腔有一滤料承托层33，滤料31布设于滤料承托层33上，可选用纤维球滤料、陶粒滤料、石英砂滤料、沸石滤料、磁铁矿滤料、锰砂滤料、果壳滤料、无烟煤滤料等品种，污水经过过滤区3后，可将水中较大颗粒的悬浮状颗粒截留在滤层的颗粒空隙之间，同时，这些颗粒滤料可吸附有机物和微生物，起到吸附架桥作用，悬浮颗粒及胶体粒子粘结在一起，形成细小絮体，通过接触絮凝作用而被去除。通过该过滤区3，可去除水中多数杂质、氯、重金属、二价铁、硫化氢、抑制细菌繁殖、减少悬浮物等物质，在所述过滤区3底部，设有一锥体32，过滤出水管67位于该锥体32底部。经过滤处理后之污水便可从该过滤出水管67流出，进入下一处理工序。

由于沉淀区2、过滤区3是本发明污水处理的关键部分，对整个装置的处理效果起着非常重要的作用，其运行工况直接影响出水的质量。为提高滤层截污能力的恢复效果，本发明实施例在所述沉淀区2中部位置，还连通有一反冲洗水管68，该反冲洗水管68上，设有可由液位开关4控制的第三电磁阀53，设置反冲洗水管68，可使沉淀区2内所沉积的污物能有效的被剥离和冲洗排出其内。同时，在所述过滤区3腔体上部侧壁，还连通有反冲洗排水管66，腔体锥体32侧壁设有与进气管63连通的反冲洗气管64。其中反冲洗排水管66由第四电磁阀54控制其启闭，反冲洗气管64由第五电磁阀55控制其启闭。高压状态下的气液混合可使滤层内的污物能有效的被剥离和冲洗排出滤池，以保证后续的正常过滤周期和过滤效果。

本发明实施例中，所述过滤区3反冲洗过程采用气水反冲方式，其所需的反冲洗水取自沉淀区2溢流口的下方，所需高压空气取自曝气风机。

同样地，上述各电磁阀亦与控制器69和液位开关4电连接，其中第三电磁阀53、第四电磁阀54、第五电磁阀55之通断，由液位开关4控制，当液面处于高液位时，高位液位开关被触动，第一电磁阀51、第二电磁阀52、第六电磁阀56截止，第三电磁阀53、第四电磁阀54、第五电磁阀55导通，沉淀区2的反冲洗及过滤区3之反冲洗和反冲气过程进行；当液面处于低液位时，低位液位开关被触动，第三电磁阀53、第四电磁阀54、第五电磁阀55截止，第一电磁阀51、第二电磁阀52、第六电磁阀56导通，正常的反应、沉淀、过滤过程进行。

进一步地，所述过滤区3内腔壁上部，还设有加料孔34，可位于反冲洗排水管66与溢流管65之间，可根据不同的污水品质选择添加不同的滤料31层数及数量。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，所不同的是，本实施例过滤区3设置于腔体之外，其余结构及与腔体中各区域的连接及关联关系与实施例一相同。这种结构，过滤区3可根据需要与腔体脱离和连接，第一，可便于整个装置的加工、安装及维修；第二，可便于整个污水处理装置的移动和运输；第三，可根据需要改变过滤区3筒体的大小，以适应不同品质的污水，而且，还便于滤料31的更换或加料，使整个装置处理更为简便。

本发明工作过程：

(1)污水从反应区1底部进入反应区1的斗形锥体141，由于厌氧区14位于斗形锥体141区域，污水首先进行厌氧释磷反应；

(2)释磷后的污水向上继续进入反应区1，此时，好氧区12下部的曝气器12对流体进行曝气，由于好氧区12中液体存在着密度差而形成循环流动，污染物便可在此得到好氧硝化；

(3)循环曝气后的污水在向上流动的同时进入缺氧区13，可在缺氧区13进行反硝化反应，达到深度脱氮的指标；

(4)经过厌氧、缺氧和好氧生物反应后的流体继续向上流动进入沉淀区2，在沉淀区2经过沉淀斜管23沉淀后，活性污泥可经污水回流缝26返回反应区1，上清液则经溢流管65进入过滤区3进行过滤；

(5)过滤后的清水可经过滤出水管67排出；

(6)剩余污泥经过排泥管22不定期排出；

(7)正常过滤时，沉淀区2处于低液位，第一电磁阀51、第二电磁阀52、第六电磁阀56导通，第三电磁阀53、第四电磁阀54、第五电磁阀55截止。当滤料31被污染时，沉淀区2处于高液位，当高位液位开关被触动时，第三电磁阀53、第四电磁阀54、第五电磁阀55导通，第一电磁阀51、第二电磁阀52、第六电磁阀56截止，进行气液混合反冲洗，冲洗水从沉淀区2经反冲洗水管68从过滤区3底部进入，反冲洗气经反冲洗气管64从过滤区3下部的侧面进入，反冲洗气液经过砂滤料31过滤，反冲洗后的污水经反冲洗出水管66排出；

(8)反冲洗完成后，低位液位开关被触动，第一电磁阀51、第二电磁阀52、第六电磁阀56导通，第三电磁阀53、第四电磁阀54、第五电磁阀55截止，进行正常过滤，如此反复循环，便完成污水处理过程。

以上所述仅为本发明两个较佳的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种环流多重生化与过滤联动处理方法，其特征在于：

提供一反应器，并将其腔体分隔为反应区、沉淀区和过滤区，其中所述反应区由上而下依序分设为好氧区、缺氧区和厌氧区，曝气器设于所述好氧区内且与进气管连通，进水口设于所述厌氧区的底部，所述进气管通过三通分别连通所述好氧区和所述过滤区的底部，其管路上均设有控制阀，进水管设于所述厌氧区的底部；所述沉淀区的底部与所述反应区连通，下部设排泥管；所述过滤区设于所述腔体内或腔体之外，并位于所述沉淀区的下方，所述过滤区内设有滤料；在所述过滤区的底部设置由一控制阀控制其启闭之过滤出水管，中上部设置由一控制阀控制其启闭之反冲洗出水管，所述过滤区的上部通过一溢流管与所述沉淀区连通，该溢流管上设有一控制阀；在所述沉淀区的中上部，设置一反冲洗水管与所述过滤区的底部连通，所述反冲洗水管上亦设置控制阀；

设置控制器，并于所述沉淀区的上端设置一液位行程开关，由所述液位行程开关将所述沉淀区的最高水位信号和最低水位信号传递给控制器，由控制器根据所述沉淀区的水位变化和预设的程序来控制所述过滤区正常过滤与气水反冲洗过程的交替，从而实现污水的多重生化反应与过滤的联动控制。

2.如权利要求1所述的一种环流多重生化与过滤联动处理方法，其特征在于：所述过滤区反冲洗过程采用气水反冲，其所需的反冲洗水取自沉淀区溢流口的下方，所需高压空气取自曝气风机。

3.如权利要求1或2所述的一种环流多重生化与过滤联动处理方法，其特征在于：所述控制器通过控制与所述各区连通的管路上设置的控制阀的启闭，来实现过滤区正常过滤和气水反冲洗过程的交替。

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