CN101468846B - 分段进水跌水充氧接触氧化一体化污水处理设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于利用环境工程方法中生物技术处理分散点源污水领域，涉及缺氧/好氧分段进水跌水充氧生物接触氧化一体化设备及操作方法。该设备由两个同心圆筒构成，内圆筒为竖流式沉淀室，外圆筒与内圆筒之间设有隔板，将环形区域分割成3个缺氧区及3个好氧反应区；各反应区均装填球形填料，通过溶解氧控制将该六个反应区交替形成缺氧/好氧单元。污水首先进入缺氧区，每个缺氧区液面与下一好氧反应区保持高度差，缺氧区出水通过穿孔布水槽跌水进入好氧反应区。好氧反应区与下一缺氧区之间用隔板分离，隔板底部与池底留有空隙，最后一个好氧反应区与竖流式沉淀室之间通过管道连接。利用本发明去除污水中的总悬浮固体、有机污染物、总氮等。
Description
分段进水跌水充氧接触氧化一体化污水处理设备及方法
技术领域
[0001] 本发明属于利用环境工程方法中生物技术处理分散点源污水领域，特别涉及一种 适合分散点源污水处理的缺氧/好氧分段进水跌水充氧生物接触氧化一体化设备及方法。
背景技术
[0002] 农村现代化水平不断提高，生活污水的排放量日益增加。许多农村地区要么毗邻 作为城市水源地的湖泊，要么就是重要河流的流经区域，农村污水的任意排放，不仅导致水 源地的水质下降，严重威胁着本来就不富裕的饮用水资源；而且在雨季，雨水形成的地表径 流携带大量的污染物进入水体，容易造成湖泊河流的富营养化。
[0003] 农村污水包括农户生活污水、厕所污水、庭院污（雨）水、家禽牲畜圈舍污水和粪 便等，其特点是分散，用管道收集很困难，且经济上也不合算。从宏观来看，农村污水总量很 大，但就农户个体而言，水量小、日变化系数大，用城镇污水处理厂的技术和运行模式都不 适合。
[0004] 有关农村分散型污水处理的研究，国外已经有二三十年的历史了，而我国目前在 此领域的研究尚处于摸索阶段。目前国内外处理农村分散型污水的方法大致分为两类：一 类是应用广泛的生态处理方法，另一类就是基于传统污水生物处理工艺的相关改进方法。
[0005] (1)生态方法
[0006] 包括：人工复合生态床，稳定塘系统等。这类方法的缺点是占地面积大，抗污染负 荷能力差，到了冬季，植物和微生物新陈代谢缓慢，影响出水水质，另外，南方雨季暴雨高负 荷冲击，对此系统有较大影响。
[0007] (2)生物工艺
[0008] 在日本一种被称做净化槽的污水处理反应器被广泛应用于分散型污水处理，其核 心技术是采用环境工程领域的生物接触氧化法，对分散点源污水有较好的处理效果。但是 净化槽的一次性投资费用和运营成本高，而且，操作维护复杂。
[0009] 缺氧/好氧分段进水活性污泥系统是国外近十几年新开发并广泛研究的污水生 物处理工艺，具有抗冲击负荷能力强、有机污染物去除率高、总氮去除率高等优点。但缺点 是操作维护复杂，易发生污泥膨胀。
发明内容
[0010] 本发明的目的之一是研发一种抗冲击负荷能力强、占地面积小、投资省、运行费用 少、操作维护简单的缺氧/好氧分段进水跌水充氧生物接触氧化一体化设备，为农村分散 型污水提供一种可行的处理途径。
[0011] 本发明的另一目的在于提供一种利用缺氧/好氧分段进水跌水充氧生物接触氧 化一体化设备对污水进行处理的方法。
[0012] 本发明将分段进水工艺与生物接触氧化法藕合，并采用跌水充氧结合鼓风的曝气 方式提供好氧微生物所需的溶氧。不但具有操作维护简便，避免了活性污泥工艺的排泥操作；而且，大大降低了曝气所需的能耗，节约了运行成本。
[0013] 本发明是将分段进水的缺氧/好氧系统首尾相连成环状，并将竖流式沉淀室围在 中心，形成分段进水跌水充氧生物接触氧化一体化设备，其结构可参见图1、图2和图3。
[0014] 本发明的环形缺氧/好氧分段进水跌水充氧生物接触氧化一体化设备包括缺氧 区、好氧反应区、竖流式沉淀室、穿孔布水槽；该设备由两个同心圆筒构成，内圆筒的中心 区域构成一竖流式沉淀室，在内外两个同心圆筒侧壁之间与池底构成的区域中，以竖向隔 板顺序分割成首尾相连成环状的第一缺氧区，第一好氧反应区，第二缺氧区，第二好氧反应 区，第三缺氧区及第三好氧反应区；所述的第一缺氧区与第一好氧反应区之间的隔板、第二 缺氧区与第二好氧反应区之间的隔板及第三缺氧区与第三好氧反应区之间的隔板与池底 固结，并在隔板上开有出水口，且第一缺氧区的出水口与第二缺氧区的出水口，第二缺氧区 的出水口与第三缺氧区的出水口之间具有大于15cm的高度差；
[0015] 所述的隔板的两边与内、外圆筒侧壁固结，所述的第一好氧反应区与第二缺氧区， 及第二好氧反应区与第三缺氧区之间的隔板底部与池底之间有狭缝，以保证两区域的连 通；在第三好氧反应区，即最后一个反应区，在靠近池底部位置的内圆筒的壁上设有出水 口，通过导管与竖流式沉淀室内的中心管相连通，使经过生物接触氧化处理的出水进入沉 淀室，进行固液分离；在竖流式沉淀室的上部安装有出水溢流堰，出水溢流堰与一环形溢流 槽相连接；
[0016] 所述的3个好氧反应区的底部均安装有穿孔板，在穿孔板的上方装填有球形填 料，在穿孔板的下方设有曝气设备，穿孔板的底部与曝气设备顶部留有空隙；
[0017] 所述的3个缺氧区内均装有球形填料，填料区从池底部至近液面下方，所述的3个 缺氧区外圆筒的侧壁靠近底部位置均设有进水口；
[0018] 一水平出水管与竖流沉淀室的环形溢流槽底部等高，穿过内、外圆筒侧壁，与环形 溢流槽相连通。
[0019] 所述竖流式沉淀室结构基于传统竖流沉淀室结构，其中心管通过一条形支架固 定，条形支架的两边与内圆筒的壁固结；三根支架条将反射板与中心管的喇叭口固结成一 体，所述竖流式沉淀室的底部为倒锥体的泥斗，在倒锥体泥斗的底部设有一放空阀。所述的 出水溢流堰为三角溢流堰，出水溢流堰与一环形溢流槽相连接，出水均勻分布于环形溢流 槽中。所述的环形溢流槽其中的一侧壁与内圆筒共为一壁。
[0020] 所述的第三好氧反应区的出水口是位于第三好氧反应区的末端。
[0021] 所述的隔板开有出水口处设有弧形穿孔布水槽。
[0022] 本发明的方法的工艺流程为：通过球形生物膜上附着的微生物的作用，以及缺氧 与好氧交替过程，去除污水中的有机污染物、氨氮、总氮和总悬浮固体。通过竖流沉淀室进 行固液分离，使出水中总悬浮固体被进一步去除。
[0023] 本发明的利用分段进水跌水充氧生物接触氧化一体化设备对污水进行处理的方 法：
[0024] 首先将污水从第一、第二及第三缺氧区外壁的进水口进入一体化设备的三个缺氧 区底部，与附着在球形填料上的生物膜充分接触反应后，经过穿孔布水槽以水滴形式跌水 分别进入与其缺氧区相邻的好氧反应区；好氧反应区以底部鼓风曝气与跌水相结合的方 式进行充氧，污水与好氧反应区中的球形填料充分混合，并与球形填料上的生物膜充分接触反应后，第三好氧反应区中的固液混合液通过管道进入竖流沉淀室的中心管进行固液分 离，进一步净化水质；第一及第二缺氧区的污水通过底部狭缝进入下一缺氧区，直至污水进 入第三好氧反应区，且污水在每个好氧反应区中与球形填料充分混合，并与球形填料上的 生物膜充分接触反应后，固液混合液通过管道进入竖流沉淀室的中心管进行固液分离，进 一步净化水质；分离后的上清液经过出水溢流堰进入环形溢流槽，最后通过出水管排出。本 发明的一体化设备采用生物膜接触氧化，无需污泥回流，故不设污泥回流设备。
[0025] 所述的缺氧区及好氧反应区中的球形填料作为载体起到固定微生物的作用，减少 了排泥操作，避免污泥膨胀，同时污水与生物膜充分接触，去除污水中的总悬浮固体、有机 污染物、氨氮和总氮。
[0026] 本发明的分段进水跌水充氧接触氧化一体化设备具有以下优点：
[0027] 1、系统采用3段式分段进水的环形结构，设备的结构紧凑、抗冲击负荷能力强；
[0028] 2、缺氧、好氧交替进行，反硝化条件充分，总氮的去处效果好；
[0029] 3、采用生物接触氧化作为生物处理的核心工艺，相对传统活性污泥法，减少了排 泥操作，避免了污泥膨胀现象的发生，使运行操作与维护变得十分；方便、简单；
[0030] 4、本发明中的好氧反应区供氧采取跌水结合曝气的充氧方式，而且系统无需污泥 回流设备；不仅节约了一次性投资费用，还具有能耗低、运行维护成本低、出水水质好的的 特点，特别适用于农村分散点源生活污水的处理，适宜在广大农村地区推广使用，适用范围 较大。
[0031] 下面结合附图及实施例对本发明的分段进水跌水充氧接触氧化一体化设备及方 法作进一步的说明。
附图说明 [0032] 图1.本发明的分段进水跌水充氧接触氧化- 一体化设备平面示意图。[0033] 图2.本发明的分段进水跌水充氧接触氧化- 一体化设备侧面展开图。[0034] 图3.本发明的分段进水跌水充氧接触氧化- 一体化设备侧面示意图。[0035] 附图标记 [0036] I.第一缺氧区 II. 第— -好氧反应区 III.第二缺氧区[0037] IV.第二好氧反应区 V. 第三缺氧区 VI.第三好氧反应区[0038] VII.竖流式沉淀室 [0039] 1.内壁 2. 外壁 3、4、5.穿孔布水槽[0040] 6.导管 7. 中心管 8.反射板[0041] 9.喇叭口 10 .出水管 11、12、13.进水口
具体实施方式
[0042] 请参见图1、图2、图3。
[0043] 环形缺氧/好氧分段进水跌水充氧生物接触氧化一体化设备由两个同心圆筒构 成，内圆筒的中心区域构成一竖流式沉淀室VII，在内外两个同心圆筒侧壁之间与池底构成 的区域为环形分段进水跌水充氧接触氧化一体化反应区，以两边与内、外圆筒侧壁固结的 竖向隔板将该区域顺序分割成首尾相连成环状的第一缺氧区I，第一好氧反应区II，第二缺氧区III，第二好氧反应区IV，第三缺氧区V及第三好氧反应区VI ；所述的第一缺氧区与 第一好氧反应区之间的隔板、第二缺氧区与第二好氧反应区之间的隔板及第三缺氧区与第 三好氧反应区之间的隔板与池底固结，使相邻两区完全分离，并在隔板上开有出水口，且第 一缺氧区的出水口与第二缺氧区的出水口，第二缺氧区的出水口与第三缺氧区的出水口之 间具有大于15cm的高度差。
[0044] 第一好氧反应区II与第二缺氧区III，及第二好氧反应区IV与第三缺氧区V之间 设有竖向隔板，且这两块隔板与底部留有狭缝，使其分别相连通，混合液从第一好氧反应区 II底部狭缝进入第二缺氧区III，从第二好氧反应区IV底部狭缝进入第三缺氧区V。
[0045] 弧形穿孔布水槽3、弧形穿孔布水槽4、弧形穿孔布水槽5分别位于第一好氧反应 区II、第二好氧反应区IV、第三好氧反应区VI上方，且分别与第一缺氧区I、第二缺氧区 III、第三缺氧区V的出水口等高，各布水槽之间保证大于15cm的高度差，混合液以水滴形 式跌水进入各好氧反应区。
[0046] 第三好氧反应区VI末端，距底部水平面较近处的内圆筒壁1上设有出水口，通过 导管6与竖流式沉淀室VII内的中心管7相连通。
[0047] 所述的竖流式沉淀室VII与环形反应区共用内圆筒的内壁1，基于传统竖流沉淀 池的设计原理。中心管7通过一条形支架固定，条形支架的两边与内圆筒的壁固结；其反射 板8用三根支架条与中心管7的喇叭口 9形成一体结构；竖流式沉淀室的底部为倒锥体的 泥斗，在倒锥体泥斗的底部设有一放空阀。在竖流式沉淀室的上部安装有出水溢流堰，出水 溢流堰设有三角锯齿，出水溢流堰与一环形溢流槽相连接，出水均勻分布于环形溢流槽中， 所述的环形溢流槽其中的一侧壁与内圆筒共为一壁。
[0048] 一水平出水管与竖流沉淀室的环形溢流槽底部等高，穿过内、外圆筒侧壁，与环形 溢流槽相连通。
[0049] 进水口 11、12、13分别设置在三个缺氧区外侧壁靠近底部位置。
[0050] 所述各反应区内均装填塑料球形填料。三个好氧反应区内设有穿孔板，各穿孔板 与曝气设备顶部均留有空隙。
[0051] 利用上述的分段进水跌水充氧接触氧化一体化设备对一小区的部分污水进行处理。
[0052] 污水主要是生活污水。水质指标如下：SS ：150〜250mg/L，C0D& ：140〜400mg/L， NH3-N ：30 〜75mg/L，TN ：40 〜80mg/L，TP ：3. ◦〜9. Omg/L。
[0053] 首先将污水从第一、第二及第三缺氧区外壁的进水口进入一体化设备的三个缺氧 区底部，与附着在球形填料上的生物膜充分接触反应后，经过穿孔布水槽以水滴形式跌水 分别进入与其缺氧区相邻的好氧反应区；好氧反应区以底部鼓风曝气与跌水相结合的方式 进行充氧，污水与好氧反应区中的球形填料充分混合，并与球形填料上的生物膜充分接触 反应后，第三好氧反应区VI中的固液混合液通过管道6进入竖流沉淀室的中心管7，根据沉 淀原理进行固液分离，进一步净化水质；第一及第二缺氧区的污水通过底部狭缝进入下一 缺氧区，直至污水进入第三好氧反应区VI，且污水在每个好氧反应区中与球形填料充分混 合，并与球形填料上的生物膜充分接触反应后，固液混合液通过管道6进入竖流沉淀室中 心管7，根据沉淀原理进行固液分离，进一步净化水质；分离后的上清液经过三角溢流堰进 入环形溢流槽，最后通过出水管10排出。沉淀的污泥经倒锥体的泥斗排出。[0054] 处理结果表明，经过本发明的分段进水跌水充氧接触氧化一体化设备处理，在稳 定运行期间，出水中SS在20mg/L以下，C0D& ：维持在50mg/L以下，NH3-N在2mg/L以下，TN 在20〜40mg/L，TP为3. 0〜6. Omg/L左右。处理效果显著。
Claims (8)
- 一种分段进水跌水充氧接触氧化一体化设备，包括缺氧区、好氧反应区、竖流式沉淀室、穿孔布水槽；其特征是：该设备由两个同心圆筒构成，内圆筒的中心区域构成一竖流式沉淀室，在内外两个同心圆筒侧壁之间与池底构成的区域中，以竖向隔板顺序分割成首尾相连成环状的第一缺氧区，第一好氧反应区，第二缺氧区，第二好氧反应区，第三缺氧区及第三好氧反应区；所述的第一缺氧区与第一好氧反应区之间的隔板、第二缺氧区与第二好氧反应区之间的隔板及第三缺氧区与第三好氧反应区之间的隔板与池底固结，并在隔板上开有出水口，且第一缺氧区的出水口与第二缺氧区的出水口，第二缺氧区的出水口与第三缺氧区的出水口之间具有大于15cm的高度差；所述的第一好氧反应区与第二缺氧区，及第二好氧反应区与第三缺氧区之间的隔板底部与池底之间有狭缝；在第三好氧反应区的靠近池底部位置的内圆筒的壁上设有出水口，通过导管与竖流式沉淀室内的中心管相连通；在竖流式沉淀室的上部安装有出水溢流堰，出水溢流堰与一环形溢流槽相连接；所述的3个好氧反应区的底部均安装有穿孔板，在穿孔板的下方设有曝气设备，穿孔板的底部与曝气设备顶部留有空隙；所述的3个缺氧区外圆筒的侧壁靠近底部位置均设有进水口；一水平出水管与竖流式沉淀室的环形溢流槽底部等高，穿过内和外圆筒侧壁，与环形溢流槽相连通；所述的隔板上开有出水口处设有弧形穿孔布水槽。
- 2.根据权利要求1所述的设备，其特征是：所述的竖流式沉淀室的底部为倒锥体的泥 斗，在倒锥体泥斗的底部设有一放空阀。
- 3.根据权利要求1所述的设备，其特征是：所述的环形溢流槽其中的一侧壁与内圆筒共为一壁。
- 4.根据权利要求1所述的设备，其特征是：所述的第三好氧反应区的出水口是位于第 三好氧反应区的末端。
- 5.根据权利要求1所述的设备，其特征是：所述的隔板的两边与内和外圆筒侧壁固结。
- 6.根据权利要求1所述的设备，其特征是：所述的穿孔板的上方装填有球形填料。
- 7.根据权利要求1所述的设备，其特征是：所述的缺氧区内均装有球形填料，填料区从 池底部至近液面下方。
- 8. 一种利用权利要求1〜7任一项所述的设备对污水进行处理的方法：首先将污水从第一、第二及第三缺氧区外壁的进水口进入一体化设备的三个缺氧区底 部，与附着在球形填料上的生物膜充分接触反应后，经过穿孔布水槽以水滴形式跌水分别 进入与其缺氧区相邻的好氧反应区；好氧反应区以底部鼓风曝气与跌水相结合的方式进行 充氧，污水与好氧反应区中的球形填料充分混合，并与球形填料上的生物膜充分接触反应 后，第三好氧反应区中的固液混合液通过管道进入竖流式沉淀室的中心管进行固液分离， 进一步净化水质；第一及第二好氧区的污水通过底部狭缝进入下一缺氧区，直至污水进入 第三好氧反应区，且污水在每个好氧反应区中与球形填料充分混合，并与球形填料上的生 物膜充分接触反应后，固液混合液通过管道进入竖流式沉淀室的中心管进行固液分离，进 一步净化水质；分离后的上清液经过出水溢流堰进入环形溢流槽，最后通过出水管排出。
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