CN117509907A - 一种序批式竖向流的污水处理装置、方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种序批式竖向流的污水处理装置、方法，装置包括：至少一生化反应器；生化反应器包括：竖向折流厌缺氧区，序批曝气沉降区，清水区，多点回流系统以及鼓风机组；竖向折流厌缺氧区，序批曝气沉降区及清水区依序串联；在竖向折流厌缺氧区内设置有隔离折流部件；鼓风机组通过多点回流系统与竖向折流厌缺氧区及序批曝气沉降区相连；在序批曝气沉降区内设置有至少一滗水器，滗水器用于将序批曝气沉降区内的清水滗出至清水区。本申请至少解决了现有技术中的污水处理装置无法保持高活性污泥浓度的问题以及无法实现更高的有机污染物去除效率的问题。

Description

一种序批式竖向流的污水处理装置、方法

技术领域

本申请涉及污水处理技术领域，具体地，涉及一种序批式竖向流的污水处理装置、方法。

背景技术

序批式活性污泥处理法(Sequencing Batch Reactor Activated SludgeProcess，简称SBR)是指在同一反应池(器)中，按时间顺序由进水、曝气、沉淀、排水和待机五个基本工序组成的活性污泥污水处理方法。

SBR工艺已广泛应用于市政污水处理领域以及工业废水处理领域，尤其是在屠宰、化工、石油炼化、煤化工、啤酒、食品加工、制药等工业行业的废水处理方面具有明显效果和优势。总体来看，SBR工艺是一种较为高效、稳定可靠、经济的污水处理技术。

自SBR工艺广泛应用以来，市面上出现了很多改良型SBR工艺，主要有ICEAS(Intermittent Cycle Extended Aeration)、CASS(Cyclic Activated Sludge System)、CAST(Cyclic Activated Sludge Technology)、DAT-IAT(Demand Aeration Tank-Intermittent Aeration Tank)、MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)这些基于SBR工艺的改良工艺。这些改良工艺均在不同时期、不同领域发挥着至关重要的作用。

不论如何对SBR工艺进行改良，按照自主设定的周期规律进行自动运行是SBR及其改良工艺的核心。每个周期内的大致状态有5种，即进水期(部分工艺没有独立的进水状态，即连续进水)、反应期、沉淀期、排水期和闲置期，每个时期的时长可以根据经验、实验数据和实际调试结果进行设定，一般采用4小时或者6小时作为一个周期时长。

SBR工艺是最早发明的序批式污水处理工艺，所以其缺点和不足尤为明显。因采用了间歇进水、间歇出水方式，导致水位变化大，所以其池容空间利用率低，水头落差大，水头损失大。并且，SBR工艺因为单次排水量大导致可能对后续处理设施造成较大的水力冲击，需要设计足够大的缓冲池。另外，SBR工艺的生物除磷效果稍差，没有实现高效生物除磷的手段。

ICEAS工艺和CASS工艺，两者均为连续进水、间歇出水，连续进水导致的水力扰动时常影响出水端的泥水分离效果，导致出水的水质变差。

CAST工艺优化了SBR工艺中进出水的方式，采用了间歇进水、间歇出水方式来避免水力扰动导致微生物流失的问题。但因为其增加了一个独立的进水过程，导致周期内的工序步骤更加复杂，而且在一个周期内总进水量不变的情况下，瞬时进水量会成倍增加，会对水处理系统造成明显的冲击。

DAT-IAT工艺是一种多池组合技术，主要是由连续曝气池(DAT池)和序批反应池(IAT池)组成，IAT池实际上可以理解为一个标准且独立的SBR池，这样的优化变型在一定程度上增加了水处理系统的稳定性，提高了池容利用率。但是，因为DAT池的连续曝气状态，会影响缺氧、厌氧环境的生成，且只能发生在IAT池的沉淀期末期，导致反硝化细菌的活性被抑制，反硝化反应不能充分进行。同时也会导致释磷反应不彻底，脱氮除磷效果较差。

MSBR工艺是最近十年开发出来的一类改良型SBR工艺，其主反应池实质与传统的AO(Anaerobic Oxic)工艺或AAO(Anaerobic-Anoxic-Oxic)工艺基本一致。主反应池可分为预缺氧区、泥水分离区、厌氧区、缺氧区和好氧区，好氧区的出水通过自动阀门或闸门切换交替排入两组或两组以上的序批池。虽然MSBR工艺结合了传统AAO工艺和传统SBR工艺的优点，但不可避免的也继承了传统AAO工艺的不足和缺陷，在实际应用案例中常常出现反应池内局部的流速不均和污泥沉积情况，需要设置数台机械搅拌设备长期运行，这导致整体工艺的运行能耗偏高，巡检修工作量增加。同时整个系统微生物总量不理想，污泥浓度较低，具体体现在脱氮除磷效果不稳定，出水水质容易受到进水水质波动的影响。

除上文所述内容外，SBR工艺及其改良工艺有以下三点共同的局限性：

第一，生物脱氮效率不足。SBR工艺及其改良工艺的脱氮路线遵循的仍是传统活性污泥法的脱氮思路，即将游离氨NH₄ ⁺氧化成亚硝酸根NO₂ ^-,再氧化成硝酸根NO₃ ^-；起作用的微生物种群分别是亚硝酸菌和硝酸菌，统称为硝化菌。水处理系统通过调整供氧状态使反应器内转变为缺氧环境，再通过反硝化菌的脱氮作用使NO₃ ^-还原为分子态的N₂。

第二，厌、缺、好氧环境的调控手段单一且受到大周期的限制，最终体现在水处理系统无法有效应对来自水质变化的冲击，水处理系统抗风险的能力差。

第三，沉淀期在水处理周期内占据时间过长且冗余，污泥分离时间仅依靠过往经验进行设定，没有行之有效的监测手段来科学、合理的划定沉淀期，往往造成时间浪费。

本部分旨在为权利要求书中陈述的本申请实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本申请提供了一种序批式竖向流的污水处理装置，以至少解决现有技术中的污水处理装置无法保持高活性污泥浓度的问题以及无法实现更高的有机污染物去除效率的问题。

本申请提供的序批式竖向流的污水处理装置，包括：至少一生化反应器；

生化反应器包括：竖向折流厌缺氧区，序批曝气沉降区，清水区，多点回流系统以及鼓风机组；

竖向折流厌缺氧区，序批曝气沉降区及清水区依序串联；

竖向折流厌缺氧区包括若干个竖向折流池，竖向折流池内设置有隔离折流部件，隔离折流部件的两侧边与竖向折流池的内侧壁密封连接；隔离折流部件的底边与竖向折流池的内底面之间开设有允许污泥及水通过的第一过流通道；或者，当隔离折流部件的底边与竖向折流池的内底面密封连接时，在隔离折流部件的底部开设有允许污泥及水通过的第一过流通道；在两个竖向折流池相连的侧壁上部开设有引导污泥及水通过的流入下一个竖向折流池的第二过流通道；

鼓风机组通过多点回流系统与竖向折流厌缺氧区及序批曝气沉降区相连；

在序批曝气沉降区内设置有至少一滗水器，滗水器用于将序批曝气沉降区内的清水滗出至清水区。

在一实施例中，竖向折流厌缺氧区包括厌氧区和缺氧区，厌氧区和缺氧区串联。

在一实施例中，厌氧区和缺氧区都包括至少一竖向折流池，竖向折流池依序串联；

在竖向折流池内设置有至少一隔离折流部件。

在一实施例中，当隔离折流部件的底边与竖向折流厌缺氧区的内底面密封连接时，隔离折流部件的底部开设有第一过流通道。

在一实施例中，当隔离折流部件的底边与竖向折流厌缺氧区的内底面不连接时，隔离折流部件的侧边与竖向折流厌缺氧区的内侧面连接。

在一实施例中，多点回流系统包括若干条气提回流管路。

在一实施例中，至少一条气提回流管路穿过缺氧区的末端并延伸至缺氧区的前端，用于将缺氧区末端的混合液回流至缺氧区的前端；

在一实施例中，至少一条气提回流管路穿过缺氧区的末端并延伸至厌氧区的前端，用于将缺氧区末端的混合液回流至厌氧区的前端；

在一实施例中，至少一条气提回流管路穿过序批曝气沉降区的末端并延伸至缺氧区的前端，用于将序批曝气沉降区末端的混合液回流至缺氧区的前端。

在一实施例中，至少一条气提回流管路穿过序批曝气沉降区的末端并延伸至序批曝气沉降区的前端，用于将序批曝气沉降区末端的混合液回流至序批曝气沉降区的前端。

在一实施例中，在鼓风机组与多点回流系统之间还设置有一智能可变正时配气系统；智能可变正时配气系统的一端连接鼓风机组的出气口，另一端连接多点回流系统中每一条气提回流管路的进气口，用于控制多点回流系统的回流比。

在一实施例中，智能可变正时配气系统包括分气缸、手动调节阀和自动阀；

在每一条提气回流管路的进气口处均设置有一手动调节阀和一自动阀，并且经由同一分气缸与鼓风机组的出风口相连。

在一实施例中，在序批曝气沉降区内的底部设置有一管式曝气膜组件；管式曝气膜组件的进气口与鼓风机的出气口联通。

在一实施例中，当生化反应器的数量为两个及以上时，生化反应器之间采用并联方式连接。

根据本申请的另一方面，还提供了一种序批式竖向流的污水处理方法，该方法使用上述任一实施例中提供的序批式竖向流的污水处理装置，包括：

废水进入生化反应器的厌氧区，垂直向下流入第一个竖向折流池的第一格竖向结构；

废水经竖向折流池中的隔离折流部件底部的第一过水通道进入竖向折流池的第二格竖向结构并从第二过流通道流入下一个竖向折流池，依此重复折流行进直至填满厌氧区和缺氧区的全部竖向折流池；

厌氧区中的微生物对废水中的高分子有机物进行水解酸化并且去除废水中的磷；

缺氧区内的微生物对废水进行反硝化处理，将厌氧区释放出的硝酸根离子还原成氮气；

废水经过厌氧区和缺氧区流入序批曝气沉降区进行曝气和沉降处理；

完成曝气和沉降处理后，利用滗水器将清水从序批曝气沉降区滗出至清水区；

多点回流系统将各区末端的废水回流至前端点位以保持前端点位的微生物含量。

本申请所提供的序批式竖向流的污水处理装置与现有的SBR工艺及其改良工艺相比，可以实现并保持厌氧区和缺氧区内更高的活性污泥浓度，并且可以实现更高的有机污染物去除效率。不仅如此，相比于传统的SBR工艺及其改良工艺，本申请提供的序批式竖向流的污水处理装置可以实现更稳定的出水水质并且脱氮效率更高，除磷效果更好，循环运行周期也更短。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请提供的一种序批式竖向流的污水处理装置；

图2为本申请实施例中一种序批式竖向流的污水处理装置；

图3为本申请实施例中竖向折流池及其内部的具体结构图。

图4为本申请实施例中生化反应器的一种并联方式。

附图标号：

1、生化反应器；

2、竖向折流厌缺氧区；

3、厌氧区；

4、缺氧区；

5、序批曝气沉降区；

6、清水区；

7、鼓风机组；

8、自动阀；

9、曝气膜组件；

10、智能可变正时配气系统；

11、分气缸；

12、手动调节阀；

13、自动阀；

14、气提回流管路；

15、气提回流管路；

16、气提回流管路；

17、气提回流管路；

18、滗水器；

19、多点回流系统；

20、折流部件；

20A、第一过流通道；

20B、第二过流通道；

3A、竖向折流池。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。

基于背景技术中的描述，当前，在污水处理标准中，对氮磷物质的有效去除提出了更高的要求，另一方面，随着工业化的进展，工业废水也越来越复杂，对工业废水的处理要求变得更高。市场需求也更加关注污水处理技术的集成化、高效化、高运行稳定性和高耐冲击性，同时要求进一步减小占地面积，降低土地成本以及建设成本。

为了实现上述目标，本申请提供了一种序批式竖向流的污水处理装置，如图1所示，包括：至少一生化反应器1；

生化反应器1包括：竖向折流厌缺氧区2，序批曝气沉降区5，清水区6，多点回流系统19以及鼓风机组7；

竖向折流厌缺氧区2，序批曝气沉降区5及清水区依序串联6；

竖向折流厌缺氧区2包括若干个竖向折流池3A，竖向折流池3A内设置有隔离折流部件20，隔离折流部件20的两侧边与竖向折流池3A的内侧壁密封连接；当隔离折流部件20的底边与竖向折流池3A的内底面密封连接时，在隔离折流部件20的底部开设有第一过流通道20A以使污水通过；或者，隔离折流部件20的底边与竖向折流池3A的内底面之间开设有允许污泥及水通过的第一过流通道20A；两个竖向折流池3A相连的侧壁上开设有第二过流通道20B以使污水经所述第二过流通道20B流入下一个竖向折流池3A；

鼓风机组7通过多点回流系统19与竖向折流厌缺氧区2及序批曝气沉降区5相连；

在序批曝气沉降区5内设置有至少一滗水器18，滗水器18用于将序批曝气沉降区5内的清水滗出至清水区6。

在一具体实施例中，生化反应器1包括依序串联的竖向折流厌缺氧区2，序批曝气沉降区5和清水区6；在竖向折流厌缺氧区2内设置有隔离折流部件20，生化反应器1是将竖向折流厌缺氧区2、序批曝气沉降区5、清水区6通过隔离折流部件20科学、合理且巧妙组合，形成一个完整的结构体，此结构体可以是钢制设备类型，也可以钢砼形式呈现。未经处理的废水进入生化反应器1的竖向折流厌缺氧区2内，在隔离折流部件的影响下，废水在竖向折流厌缺氧区2内竖向折流然后流至序批曝气沉降区5，序批曝气沉降区5对流入的废水实施短时脉冲间歇曝气，期间，对序批曝气沉降区5的ORP数值(ORP，Oxidation-ReductionPotential氧化还原电位，是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化还原性。氧化还原电位越高，氧化性越强，氧化还原电位越低，还原性越强。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则表示溶液显示出一定的还原性。本申请中的ORP数值范围在-1000mv～+1000mv，根据污水污染程度进行变化。ORP数据可以用来体现污水的处理状态，污染越严重，ORP数值越高(根据污染物的类型体现为负值越高或者正值越高))进行实时在线监测，当达到预设的排水标准时，序批曝气沉降区5立即停止曝气，进入泥水分离阶段，泥水分离完成后，由滗水器18从静止的池表面将澄清水滗出至清水区6，滗水过程中不会搅动序批曝气沉降区5内的沉淀物，确保出水的水质澄清。

在一具体实施例中，在泥水分离阶段，序批曝气沉降区5内的泥水分离界面可以通过泥位计进行持续监测(泥位计为现有技术)，当上清液达到1.5-2米时，或沉淀进程达到设定的时间后，可启动排水系统实现排水，沉淀时间大约为20-30分钟，排水之间约为20-30分钟，具体数值可根据实际项目调试后设定。在排水期间，序批曝气沉降区5保证曝气系统的绝对封闭。

在一实施例中，如图2所示，竖向折流厌缺氧区包括厌氧区3和缺氧区4，厌氧区3和缺氧区4串联。

在一实施例中，厌氧区3和缺氧区4都包括至少一竖向折流池3A，竖向折流池3A依序串联。

在一具体实施例中，竖向折流厌缺氧区2按照微生物生存环境状态，可划分为厌氧区3和缺氧区4，厌氧区3和缺氧区4都是由若干个竖向折流池3A组成的。厌氧区3作为系统特定的厌氧反应功能区，能够有效对进水中的难降解高分子有机物起到水解酸化作用，产生以低级脂肪酸形式为主的次级底物，这种次级底物能够轻松被大多数微生物吸收转化。与此同时发生的聚磷菌释磷过程，聚磷菌会快速主动将小分子酸等酸类物质吸收贮存在自身细胞内，这样能够促进有机物的酸化反应，对提高污水的可生化性，以及增加后续好氧过程的反应速率起到积极作用。

所述缺氧区4与厌氧区3的结构形式基本一致，但本区域被赋予的功能主要以反硝化反应为主。通过多点回流系统19中的气水混合物带入一定量的氧气，从而实现本区达到缺氧环境，反硝化细菌可以利用原水中残留的以及厌氧区3中释放出来的次级底物(泛指以低级脂肪酸形式为主的小分子有机物)，将硝酸根离子(NO₃ ^-)逐步还原成氮气(N₂)。

相较于传统的SBR工艺及其改良工艺，本申请提供的序批式竖向流的污水处理装置可以实现并保持更高的活性污泥浓度。在上述厌氧区3和上述缺氧区4中，水流流态是一种垂直于水平面的上下折流流态，这种垂直流态具有重要意义：可以将来自于原水中比重较大的颗粒污染物和回流液中比重较大的活性污泥颗粒充分混合并保留在这一区域中。同时配合通过精准控制进水水量和回流水量，能够更加稳定的控制泥水混合强度和竖向流区域内的上升推动力，使本区域形成了一种“污泥悬浮床”形态的微生物富集区，大大提高了上述厌氧区3和上述缺氧区4的整体活性污泥浓度(MLVSS，Mixed Liquor VolatileSuspended Solids)。传统SBR及其变型工艺的活性污泥浓度一般在3000～5000mg/L，而通过本申请可以实现整个反应器的综合活性污泥浓度达到7000～9000mg/L。

在一具体实施例中，如图3所示，隔离折流部件20设置在竖向折流池3A内，用于使废水在池内沿竖直方向折流，隔离折流部件20的两条侧边与竖向折流池3A的内侧壁密封连接，其底边与竖向折流池3A的内底面密封连接，其底部开设有一第一过流通道20A，用于使废水从其底部穿过流入竖向折流池的第二格竖向结构并从第二过流通道20B流入下一个竖向折流池，其中第二过流通道20B的高度低于隔离折流部件20的高度；在另一实施例中，隔离折流部件20的底部还可以与竖向折流池的内底之间保持一定间隙，以使废水从其底部穿过。

未经处理的废水进入生化反应器1的竖向折流厌缺氧区2内，垂直向下流经第一个竖向折流池3A的第一格竖向结构，常采用的有效水深在6～7米，自隔离折流部件20底部的第一过流通道20A进入第二格竖向结构并垂直向上流动，直至隔离折流部件20控制的液位高度(即第二过流通道20B处)，自流至第二个竖向折流池3A，依此重复折流行进，完成厌氧区3和缺氧区4的全部竖向结构水池，废水在厌氧区3的停留时间为1～4小时，废水在所述缺氧区4的停留时间为2～6小时。废水经过厌氧区3和缺氧区4后，无需动力提升，可自流至序批曝气沉降区5，液位高度控制在5～6米，有效停留时间为8～12小时，溶解氧(DO，Dissolved Oxygen)控制在0.2～1.5mg/L之间波动。

相较于传统的SBR工艺及其改良工艺，本申请提供的序批式竖向流的污水处理装置可以实现更高的有机污染物去除效率。在传统SBR工艺中，是通过停止曝气来创造厌缺氧环境状态，这使得反应器中的绝大多数微生物沉降于反应器底部，而大部分有机物质则是均匀地分布在废水中。根据生化动力反应学原理，此时的底层微生物对上清液中有机污染物的捕获和吸收将非常困难，从而影响了反应器对有机污染物的去除效率。本申请设有独立的竖向折流厌、缺氧环境，且与曝气区有绝对的物理隔离，可以实现厌氧区和缺氧区持续保持相对恒定的泥水混合状态，整个周期内竖向折流厌缺氧区2都不会受到序批曝气沉降区5的状态影响，微生物与有机污染物质不会出现明显分离现象。这种长时间稳定接触状态会大大促进微生物对水中有机污染物的捕获和吸收，有效提高反应器的有机污染物去除效率。

传统的SBR工艺及其改良工艺的脱氮机理还是沿用完全硝化-反硝化反应这一原理，脱氮路线经历了氨氮氧化成亚硝氮，亚硝氮再进一步氧化成硝态氮，硝态氮经过反硝化反应转化为亚硝氮后，再进一步艰难的实现反硝化反应生成氮气，完成污水处理的脱氮任务。在此期间，需要消耗大量的氧气和碳源，并需要较长的水力停留时间，即更大的反应器池容。本申请中的缺氧区4的各个竖向折流池之间有多次跌水，在不断重复的跌水过程中会被动带入一定量的氧气，带入的氧气含量相对较低，能够可以更好的维持低氧、缺氧环境状态。当需要处理的废水含有较高浓度氨氮时，这样的低氧环境可以更容易控制硝化反应，在氨氮被氧化为亚硝态氮时，随着氧气的消耗殆尽，微生物环境转化为厌缺氧状态，亚硝态氮得以积累，紧接着通过反硝化细菌的生化作用实现短程硝化反硝化反应。相对于传统完全硝化反硝化反应，短程硝化反硝化反应可以有效节省50％的氧气和70％的碳源。

在一实施例中，如图2所示，多点回流系统19包括若干条气提回流管路。

在一实施例中，至少一条气提回流管路14穿过缺氧区4的末端并延伸至缺氧区4的前端，用于将缺氧区4末端的混合液回流至缺氧区4的前端；

在一实施例中，至少一条气提回流管路15穿过缺氧区4的末端并延伸至厌氧区3的前端，用于将缺氧区4末端的混合液回流至厌氧区3的前端；

在一实施例中，至少一条气提回流管路16穿过序批曝气沉降区5的末端并延伸至缺氧区4的前端，用于将序批曝气沉降区5末端的混合液回流至缺氧区4的前端。

在一实施例中，至少一条气提回流管路17穿过序批曝气沉降区5的末端并延伸至序批曝气沉降区5的前端，用于将序批曝气沉降区5末端的混合液回流至序批曝气沉降区5的前端。

在一具体实施例中，鼓风机组7向气提回流管路14中提供氧气，当氧气通往气提回流管路14的底端后，气泡由于浮力作用会上升，并充满整个气提回流管路，管内便是气和水的混合液，管外是废水，管外管内相连通。气提回流管路内的水之所以被提升，是因为水气混合液的密度小于水，在水压作用下，密度小的混合液液面被提高。从水力层面看，因为水流方向以及氮气的升腾托举作用，会使缺氧区4内的比重较轻的活性污泥和游离态的微生物随水流进入下一分格内，结合气提回流管路14的作用，使缺氧区4末端的混合液回流至缺氧区4前端，形成相对独立的缺氧区4内部循环流动状态，这种状态符合“流化床”的定义。这种“流化床”可以促进混合液中的污染物和活性污泥颗粒相互碰撞，具有良好的污染物(也可称为营养物质)的固-液传质效率，特别适用于高浓度废水处理。结合上述缺氧区4内部的小循环“悬浮床”状态，组成了特殊的“悬浮床+流动床”形态。这种“双床”现象能够有效截留住混合液中的污染物质，应对一定程度的进水水质冲击。

同理可知气提回流管路15、16、17在本实施例中的作用。

竖向折流厌缺氧区4是一条由多个分格依次串联的整体，使废水按照规定的通道不断行进，绝对避免废水未经处理出现短流或者超越现象，增加了废水在生化反应器1内的有效行程。一定条件下，废水的有效行程越长，其有机物质浓度梯度变化越平稳。另外，废水与回流混合液在行程的初始位置混合后，沿着反应器的折流通道，污染物质浓度由高到低，微生物对这些物质的利用速率由大到小。多点回流系统19的作用在于将不同区域内末端的部分微生物和活性污泥转移到前端。

在一实施例中，在鼓风机组与多点回流系统之间还设置有一智能可变正时配气系统；智能可变正时配气系统的一端连接鼓风机组的出气口，另一端连接多点回流系统中每一条气提回流管路的进气口，用于控制多点回流系统的回流比。

在一实施例中，智能可变正时配气系统包括分气缸、手动调节阀和自动阀；

在每一条提气回流管路的进气口处均设置有一手动调节阀和一自动阀，并且经由同一分气缸与鼓风机组的出风口相连。

在一实施例中，在序批曝气沉降区内的底部设置有一管式曝气膜组件9；管式曝气膜组件9的进气口与鼓风机的出气口联通。

在一具体实施例中，序批式竖向流的污水处理装置拥有初始回流参数，初始回流参数及其他相关参数可以通过智能可变正时配气系统10进行调整，智能可变正时配气系统10是由分气缸11、手动调节阀12和自动阀13组成。例如：进水期间的气提回流管路14、气提回流管路15回流比控制在100％～150％之间，停止进水后回流比控制在200％～250％，通过精准的液位传感器进行联合调控，以保证竖向折流厌缺氧区内上升流速基本恒定，使区域内的污泥仍处于悬浮态。

在一实施例中，当生化反应器的数量为两个及以上时，生化反应器之间采用并联方式连接。

在一具体实施例中，如图4所示，为两个生化反应器并联后的俯视图，在时间进程上，各组生化反应器的状态均匀交错，以保证整个系统的水力有足够的稳定性，确保最终的排水水质可控。各组生化反应器采用并联排布的方式可以进一步减小占地面积，降低土地使用成本以及污水处理装置的建设成本。

相较于传统SBR工艺及其改良工艺，本申请的除磷效果更好。聚磷菌也可以成为摄磷细菌，这类细菌是活性污泥法中的特殊微生物菌种，它可以在厌氧条件下释放磷，并在好氧条件下将污水中的磷大量地摄入细菌细胞内，使体内所含的磷含量远超其他种类细菌的几倍，因此被广泛用于生物除磷。生物除磷的影响因素较多，其中最主要的因素是交替出现的溶氧环境。传统SBR工艺中，一个周期内只有简单的曝气(进水、反应)、停止曝气(沉淀、出水、闲置)一次循环，同时因为没有独立的厌缺氧区，使得无法长时间形成严格的厌氧环境，厌氧菌对大分子有机物的的水解、酸化作用就会在在一定程度上受到抑制，同时也会因为氧气的存在而消耗一定量的低级脂肪酸形式为主的次级底物。聚磷细菌的释磷机理是通过吸收VFA(Volatile Fatty Acid)等次级底物，在细胞内同化成碳能量储存物质(PHB,Poly-hydroxybutrate)，再通过细胞内糖的酵解，从而释放出磷酸盐。所以可以认为在传统SBR工艺中，是弱化了聚磷菌的代谢反应，这体现在传统SBR工艺所产生的剩余污泥中含磷量约为2.1％～7.1％，与传统的AAO工艺相比还略有不如。而本申请补足了这一缺点，具体是通过设置独立的、具有高浓度活性污泥的厌氧区和缺氧区，以及在序批曝气沉降区5的曝气阶段实施低氧间歇曝气，使得大分子有机物在厌氧区和缺氧区能够被充分水解，释放足够的有机酸等次级底物，在供应其他微生物代谢的同时，为尽可能多的聚磷菌吸收，充分发生释磷反应。同时本申请因维持了较高浓度的活性污泥，其中聚磷菌数量和密集程度非常高，所驯化培养出的污泥中含磷量可达到9.5％～14.6％。在进水的磷含量相对合理的情况下，本申请可以通过超量吸收磷的作用，实现磷的超低排放。

本申请的循环运行周期更短。传统SBR工艺及其改良工艺的周期一般是按照经验进行设定。以传统SBR工艺为例，大多情况按照4小时或者6小时进行设计，其中进水阶段约1～1.5小时，曝气反应阶段约1.5～2.5小时，沉淀静置阶段约1小时，出水阶段约0.5～1小时。本申请中的周期最短可以设定为3小时，具体周期时长分布如下：进水阶段约1小时，序批曝气沉降区5的间歇曝气反应阶段在进水阶段即可开启，时长约2小时，沉淀静置阶段约0.5小时，出水阶段约0.5小时。上述内容提到，本申请能够培养出浓度更高、活性更优的污泥，这使得本申请技术具有更高效的去除率，能够加快生化反应速率，减少约30分钟的生化反应时间。另一个原因是因为在所述的序批曝气沉降区5中的活性污泥长期处于不断交替曝气、停曝状态这种变化之中，因曝气带来的搅动能够对活性污泥造成连续不断的上升又下降现象，不断碰撞、摩擦、结合、抱团、黏合，逐步形成结构致密的颗粒化污泥，使颗粒污泥成为生化系统中的主要形态，达到抑制丝状菌的生长和繁殖，有效避免污泥膨胀事故，从而提高了本区域的稳定性，为接下来的泥水分离提供了良好的条件。活性污泥抱团、颗粒化后，其整体的比重会明显增大，沉降速率也会大大增加，沉降时长可以缩短到30分钟。

本申请在SBR工艺基础上，与上下竖向流态结构相结合，这种组合结构形式是本申请所独创的，包括竖向流态结构与传统SBR工艺、ICEAS工艺、CASS工艺、CAST工艺、DAT-IAT工艺、MSBR工艺等已公开的序批式水处理技术。所述上下竖向流态结构不限任何制造出这种上下竖向流、折返流态的形式，包括折板形式、钢筋混凝土形式等。并且本装置采用了多点回流系统。传统回流多采用外回流，例如AO工艺的二沉池污泥回流至生化池；也有传统内回流，例如AAO工艺的曝气池泥水混合物回流至缺氧池。本装置采用的多点回流系统，是重要的组成部分，也是结合本申请的结构和功能进行的特殊设计。

通过上述手段，本申请拥有更多、更丰富的强化功能型环境分区(空间控制手段)，以及可人工调控的环境状态(时间控制手段)，可以更轻松地控制系统内各类微生物的空间分布、浓度、生物活性、生化反应进程等，以这些手段和运行方式能够快速实现污水中的各类生化指标污染物质能够有针对性的、高效率、低成本去除，实现环保。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种序批式竖向流的污水处理方法，使用本申请提供的序批式竖向流的污水处理装置，包括：

废水进入生化反应器的厌氧区，垂直向下流入第一个竖向折流池的第一格竖向结构；

废水经竖向折流池中的隔离折流部件底部的第一过水通道进入竖向折流池的第二格竖向结构并从第二过流通道流入下一个竖向折流池，依此重复折流行进直至填满厌氧区和缺氧区的全部竖向折流池；

厌氧区中的微生物对废水中的高分子有机物进行水解酸化并且去除废水中的磷；

缺氧区内的微生物对废水进行反硝化处理，将厌氧区释放出的硝酸根离子还原成氮气；

废水经过厌氧区和缺氧区流入序批曝气沉降区进行曝气和沉降处理；

完成曝气和沉降处理后，利用滗水器将清水从序批曝气沉降区滗出至清水区；

多点回流系统将不同区域内末端的水中部分微生物和活性污泥转移到前端。

在一具体实施例中，未经处理的废水进入生化反应器1的竖向折流厌缺氧区2内，垂直向下流经第一个竖向折流池3A的第一格竖向结构，常采用的有效水深在6～7米，自隔离折流部件20底部的第一过流通道20A进入第二格竖向结构并垂直向上流动，直至隔离折流部件20控制的液位高度(即第二过流通道20B处)，自流至第二个竖向折流池3A，依此重复折流行进，完成厌氧区3和缺氧区4的全部竖向结构水池，废水在所述厌氧区3的停留时间为1～4小时，废水在所述缺氧区4的停留时间为2～6小时。废水经过厌氧区3和缺氧区4后，无需动力提升，可自流至序批曝气沉降区5，液位高度控制在5～6米，有效停留时间为8～12小时，溶解氧(DO)控制在0.2～1.5mg/L之间波动。厌氧区3作为系统特定的厌氧反应功能区，能够有效对进水中的难降解高分子有机物起到水解酸化作用，产生以低级脂肪酸形式为主的次级底物，这种次级底物能够轻松被大多数微生物吸收转化。与此同时发生的聚磷菌释磷过程，聚磷菌会快速主动将小分子酸等酸类物质吸收贮存在自身细胞内，这样能够促进有机物的酸化反应，对提高污水的可生化性，以及增加后续好氧过程的反应速率起到积极作用。

缺氧区4被赋予的功能主要以反硝化反应为主。通过多点回流系统19中的气水混合物带入一定量的氧气，从而实现本区达到缺氧环境，反硝化细菌可以利用原水中残留的以及厌氧区3中释放出来的次级底物，将硝酸根离子(NO₃ ^-)逐步还原成氮气(N₂)。缺氧区4的水流入序批曝气沉降区5，序批曝气沉降区5集合了好氧、缺氧和沉淀功能，沉淀和缺氧、好氧反应交替进行。当序批曝气沉降区5的水质达到排水水平时，即可通过关闭自动阀8，停止本区的曝气状态，进入泥水自然分离的沉淀期。水质在线监测采用的是氧化还原电位(ORP)监测仪。系统达到预先设定的沉淀时间或者污泥层下降至设定高度，即可启动滗水器18，通过缓慢均匀的推动滗水器18的高度，避免对底层造成扰动，使表层水以层流状态排入清水区6。清水区6可作为精密过滤器池或消毒反应池，进一步净化水质，达到更高出水标准。在排水标准趋严的未来，本区域的作用可以进一步开发利用。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种序批式竖向流的污水处理装置，其特征在于，包括：至少一生化反应器；

所述生化反应器包括：竖向折流厌缺氧区，序批曝气沉降区，清水区，多点回流系统以及鼓风机组；

所述竖向折流厌缺氧区，所述序批曝气沉降区及所述清水区依序串联；

所述竖向折流厌缺氧区包括若干个竖向折流池，所述竖向折流池内设置有隔离折流部件，所述隔离折流部件的两侧边与所述竖向折流池的内侧壁密封连接；所述隔离折流部件的底边与所述竖向折流池的内底面之间开设有允许污泥及水通过的第一过流通道；或者，当所述隔离折流部件的底边与所述竖向折流池的内底面密封连接时，在所述隔离折流部件的底部开设有允许污泥及水通过的第一过流通道；在两个竖向折流池相连的侧壁上部开设有引导污泥及水通过的流入下一个竖向折流池的第二过流通道；

所述鼓风机组通过所述多点回流系统与所述竖向折流厌缺氧区及所述序批曝气沉降区相连；

在所述序批曝气沉降区内设置有至少一滗水器，所述滗水器用于将所述序批曝气沉降区内的清水滗出至所述清水区。

2.根据权利要求1所述的序批式竖向流的污水处理装置，其特征在于，所述竖向折流厌缺氧区包括厌氧区和缺氧区，所述厌氧区和所述缺氧区串联；所述厌氧区和所述缺氧区都包括至少一竖向折流池。

3.根据权利要求1所述的序批式竖向流的污水处理装置，其特征在于，所述多点回流系统包括若干条气提回流管路；至少一条所述气提回流管路穿过缺氧区的末端并延伸至缺氧区的前端，用于将缺氧区末端的混合液回流至缺氧区的前端。

4.根据权利要求3所述的序批式竖向流的污水处理装置，其特征在于，至少一条所述气提回流管路穿过缺氧区的末端并延伸至厌氧区的前端，用于将缺氧区末端的混合液回流至厌氧区的前端。

5.根据权利要求3所述的序批式竖向流的污水处理装置，其特征在于，至少一条所述气提回流管路穿过所述序批曝气沉降区的末端并延伸至缺氧区的前端，用于将序批曝气沉降区末端的混合液回流至缺氧区的前端。

6.根据权利要求3所述的序批式竖向流的污水处理装置，其特征在于，至少一条所述气提回流管路穿过所述序批曝气沉降区的末端并延伸至所述序批曝气沉降区的前端，用于将所述序批曝气沉降区末端的混合液回流至所述序批曝气沉降区的前端。

7.根据权利要求1所述的序批式竖向流的污水处理装置，其特征在于，在所述鼓风机组与所述多点回流系统之间还设置有一智能可变正时配气系统；所述智能可变正时配气系统的一端连接所述鼓风机组的出气口，另一端连接所述多点回流系统中每一条气提回流管路的进气口，用于控制所述多点回流系统的回流比；所述智能可变正时配气系统包括分气缸、手动调节阀和自动阀；

在每一条提气回流管路的进气口处均设置有一手动调节阀和一自动阀，并且经由同一分气缸与鼓风机组的出风口相连。

8.根据权利要求1所述的序批式竖向流的污水处理装置，其特征在于，在所述序批曝气沉降区内的底部设置有一管式曝气膜组件；所述管式曝气膜组件的进气口与所述鼓风机的出气口联通。

9.根据权利要求1所述的序批式竖向流的污水处理装置，其特征在于，当所述生化反应器的数量为两个及以上时，所述生化反应器之间采用并联方式连接。

10.一种序批式竖向流的污水处理方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任一项所述的序批式竖向流的污水处理装置，包括：

废水进入生化反应器的厌氧区，垂直向下流入第一个竖向折流池的第一格竖向结构；

废水经竖向折流池中的隔离折流部件底部的第一过水通道进入竖向折流池的第二格竖向结构并从第二过流通道流入下一个竖向折流池，依此重复折流行进直至填满厌氧区和缺氧区的全部竖向折流池；

厌氧区中的微生物对废水中的高分子有机物进行水解酸化并且去除废水中的磷；

缺氧区内的微生物对废水进行反硝化处理，将厌氧区释放出的硝酸根离子还原成氮气；

废水经过厌氧区和缺氧区流入序批曝气沉降区进行曝气和沉降处理；

完成曝气和沉降处理后，利用滗水器将清水从序批曝气沉降区滗出至清水区；

多点回流系统将不同区域内末端的水中部分微生物和活性污泥转移到前端。