CN102690028B - 一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理技术，包括：安装于高层建筑中，高度不小于6米的深水反应器，深水反应器包括外管和套设置于外管中的内管并形成有初级反应腔；用于污水混合液流出的输出管路，输出管路设置于内管中并形成有次级反应腔，其进水端设置于深水反应器的底部；用于提供氧气的进气组件，其出气端设置于深水反应器的内部；设置于外管下侧的布气装置并形成有三级氧化腔，进水端设置与三级氧化腔中；泥水分离装置，其设置于输出管路中。污水于初级反应腔、次级反应腔中进行生化处理，于三级氧化腔中进行深水氧化处理。由于深水反应器较高，氧气行程以及污水行程较长，该结构设计达到了提高氧化效率，净化污水的目的。

Description

一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理设备技术领域，特别涉及一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统。

背景技术

污水处理(sewage treatment\wastewater treatment)是为使污水达到排水要求，对污水进行生化处理的过程。在城市环保节能的要求下，污水处理就显得尤为重要。

一般情况下，城市污水处理采取的方法就是建设污水处理厂，通过城市排水管网将城市污水输送至污水处理厂。现有技术中，污水处理厂的污水处理方法主要有以下两种：1、以普通曝气法、AAO（AAO法又称A2O法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（厌氧-缺氧-好氧法），是一种常用的污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。）或氧化沟为代表的活性污泥法对污水进行处理，其核心主体部分采用3-6米的水深设施，污水底部或表层曝气，该设备具有构成处理池结构复杂、氧气利用率低、占地面积大、臭味难收集，且投资与运行费用高的问题；2、以接触氧化为代表的MBR（MBR又称膜生物反应器Membrane Bio-Reactor，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的水处理技术。）、曝气生物滤池等工艺，虽然占地面积相比于上述方法有所降低，但是同样具有氧气利用率较低、设备复杂、臭味难收集处理、运行与维护难度大的问题存在。

污水处理厂由于其工作性质，导致其占地面积较大，并且臭味较大，严重影响城市规划以及周边环境。为了考虑到城市规划以及环境因素等问题，将污水处理厂建设于远离主城区的地方，将需要铺设大量的用于输送污水或者回水需的管网，造成中水回用投资、运行成本双高的问题。

如果将污水处理厂建设于城镇主城区内，虽然能够降低管网的铺设规模，但是，由于污水处理厂为城市排水管网的终端，同时由于城镇规划以及占地较大等问题，造成污水处理厂一旦建成将难以再次进行搬迁、改造或者扩容。

随着我国对节能减排越来越重视，尤其是国家“十二五”规划对污染的治理提出了更高的要求，特别是污水处理标准的提高，使得大量污水处理厂的新建、改造、扩建、升级更加迫切。同时，由于各地城市建设用地紧张与城市环境要求高，造成二者之间矛盾加大，使得传统的污水处理厂也越来越不应用于现代化城镇的发展。

综上所述，如何提供一种污水处理效率较高、对环境较为友好并且能够与城镇现代化建设相结合的污水处理系统，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，安装于城镇高层建筑中实现与城镇现代化建设相结合的目的，并且，该与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统通过其结构设计，能够对污水进行高效率处理，并且尾气排放对环境污染较小。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，包括：

安装于所述高层建筑中，并且高度不小于6米的深水反应器，所述深水反应器包括外管和套设置于所述外管中的内管，所述外管与所述内管之间形成有用于污水生化处理的初级反应腔；

用于生化处理后的污水混合液流出的输出管路，所述输出管路设置于所述内管中，并与所述内管形成有再次用于污水生化处理的次级反应腔，所述输出管路的进水端设置于所述深水反应器的底部；

用于为所述初级反应腔以及所述次级反应腔提供氧气的进气组件，所述进气组件的出气端设置于所述深水反应器内的布气装置内；

设置于所述外管下侧的布气装置，所述布气装置与所述外管的底壁之间形成有对污水进行深水深度高压氧化的三级氧化腔，所述进水端设置于布气装置内中；

对深水氧化后的污水混合液进行泥水分离的泥水分离装置，所述泥水分离装置设置于所述输出管路中。

优选地，本发明还包括对所述深水反应器中排出的尾气进行净化的气体净化装置，所述气体净化装置包括气体收集器和与所述气体收集器管路连接的气体净化器，所述气体收集器设置于所述深水反应器的顶端。

优选地，所述布气装置与所述进气组件相连通。

优选地，本发明还包括对空气压缩的空气压缩装置，所述空气压缩装置设置于所述进气组件的进气端。

优选地，所述外管与所述内管均为圆管。

优选地，所述深水反应器的高度为：75-110米，直径为0.5-6米。

优选地，所述外管上安装有用于污水流入的污水输入管，所述污水输入管设置于所述布气装置内。

本发明提供了一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，用于对污水进行深水氧化处理，包括：安装于高层建筑中，并且高度不小于6米的深水反应器，深水反应器包括外管和套设置于外管中的内管，外管与内管之间形成有用于污水生化处理的初级反应腔；用于生化处理后的污水混合液流出的输出管路，输出管路设置于内管中，并与内管形成有再次用于污水生化处理的次级反应腔，输出管路的进水端设置于深水反应器的底部；用于为生化反应腔提供氧气的进气组件，进气组件的出气端设置于深水反应器内的布气装置上；设置于外管下侧的布气装置，布气装置与外管的底壁之间形成有对污水进行深水深度高压氧化的三级氧化腔，进水端设置与三级氧化腔中；对深水氧化后的污水混合液进行泥水分离的泥水分离装置，泥水分离装置设置于输出管路中。

深水反应器为本发明的核心污水氧化处理部件，其高度不小于6米，如此结构设计，能够保证污水在深水反应器中具有较深的氧化处理深度。深水反应器主要由外管和套设于外管中的内管构成，外管与内管之间形成有用于污水氧化处理的初级反应腔。由于整个深水反应器的高度较高，所以使得整个反应器具有较深的深度。因此，在本发明中，初级反应腔的高度也相对较高，该结构使得污水在初级反应腔中具有较深的深度。由于三级氧化腔为富氧、高压状态，污水混合液能够在三级氧化腔中进行高效氧化处理，以保证污水处理效果。泥水分离装置设置于输出管路中，实现泥水分离，即达标外排或回用，能够降低水体中含有的固体颗粒，避免输出管路堵塞的问题出现。

在上述结构中，污水首先进入至初级反应腔中，在高压空气上浮的作用下逐渐向上流动，同时由于次级反应腔的底部设置有输出管路的进水端，输出管路在向外输出氧化降解污染物后的混合液的过程中，结合布气装置的空气向上带动初级反应腔内的液体上升与出水管内液体在部分压缩空气带动上升形成的局部负压，能够为次级反应腔中污水提供向下流动的动力，然后经过生化处理的污水混合液流入至三级氧化腔中进行高效氧化处理。如此，污水在深水反应器中的主要流动方向为：自外管向上流动，然后进入到内管并向下流动，经过二次生化处理的污水混合液进入三级氧化腔，被好氧微生物于深水高压环境下进行高效氧化分解处理，最后，部分氧化处理后的污水混合液于输出管路向外输出，其余部分的污水混合液在循环回外管中进行多次循环生化处理，如此达到提高氧化效率，净化污水的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明第一种实施例中与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统安装于高层建筑上时的结构示意图；

图1中部件名称与附图标记的对应关系为:

深水反应器1；外管11；污水输入管11a；内管12；

输出管路2；

进气组件3；出气端31；

泥水分离装置4；

气体净化装置5；气体收集器51；气体净化器52；

布气装置6；

高层建筑a；初级反应腔b；次级反应腔c。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，能够实现污水处理与城镇现代化建设相结合的目的，并且，该与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统将深水反应器的高度设计为不小于6米，通过该结构设计，本发明实现了对污水进行高效率处理，并且尾气排放对环境污染较小的目的。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明第一种实施例中与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统安装于高层建筑上时的结构示意图

本发明提供了一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，用于对污水进行深水氧化。深水氧化指的是：在污水处理中通过活性污泥法对原水进行好氧处理，一般好氧段水深为3-6米，超过6米水深为深水氧化。本发明能够应用于城市的高层建筑a中，从而实现与城镇现代化建设相结合的目的。

为了能够使得系统正常运行，在本实施例中提出了如下技术方案，一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统包括：一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，包括：安装于所述高层建筑a中，并且高度不小于6米的深水反应器1，所述深水反应器1包括外管11和套设置于所述外管11中的内管12，所述外管11与所述内管12之间形成有用于污水生化处理的初级反应腔b；用于生化处理后的污水混合液流出的输出管路2，所述输出管路2设置于所述内管12中，并与所述内管12形成有再次用于污水生化处理的次级反应腔c，所述输出管路2的进水端设置于所述深水反应器1的底部；用于为所述初级反应腔b以及所述次级反应腔c提供氧气的进气组件3，所述进气组件3的出气端31设置于所述深水反应器1内的布气装置上；设置于所述外管11下侧的布气装置6，所述布气装置6与所述外管11的底壁之间形成有对污水进行深水深度高压氧化的三级氧化腔，所述进水端设置于布气装置中；对深水氧化后的污水混合液进行泥水分离的泥水分离装置4，所述泥水分离装置4设置于所述输出管路2中。

深水反应器1为本发明的核心污水氧化处理部件，其高度不小于6米，如此结构设计，能够保证污水在深水反应器1中具有较深的氧化处理深度。本领域技术人员可知，当氧气于氧化处理装置通过布气装置通入污水中时，由于高压的原因，氧气的溶解度成倍增加，氧气在污水中向上浮起的过程逐渐由一个分裂为多个气泡更易溶于水中，从而提高了氧气的利用效率，保证好氧微生物的氧气需求量。在本实施例中，由深水反应器1的结构设计，使得污水具有较深的氧化处理深度，一方面能够通过增加氧气浮起的行程增加氧气的于水中的溶解比例，提高本系统氧气的利用效率，使得污水处理效果更佳。

深水反应器1主要由外管11和套设于外管11中的内管12构成，外管11与内管12之间形成有用于污水氧化处理的初级反应腔b。上述深水反应器1的高度不小于6米，主要是指深水反应器1的外管11高度不小于6米，而外管11高度直接决定初级反应腔b的高度。在本实施例中，由于整个深水反应器1的高度较高，所以使得整个反应器具有较深的深度。在本发明中，初级反应腔b的高度也相对较高，该结构使得污水在初级反应腔b中具有较深的深度。

输出管路2为用于氧化后的污水混合液流出用的管路系统，由图1可以看出，输出管路2设置于内管12中，并与内管12形成有再次用于污水氧化处理的次级反应腔c，输出管路2的进水端设置于深水反应器1的底部（即三级氧化腔中）。

在上述结构中，初级反应腔b与次级反应腔c相连通，污水首先进入至初级反应腔b中，在在高压空气上浮的作用下逐渐向上流动，由于次级反应腔c的底部设置有输出管路2的进水端，输出管路在向外输出氧化降解污染物后的污水过程中，结合布气装置6的空气向上带动初级反应腔b内的液体上升与出水管内液体在部分压缩空气带动上升形成的局部负压，能够为次级反应腔中污水提供向下流动的动力，然后经过生化处理的污水混合液流入至三级氧化腔中进行高效氧化处理。如此，污水在深水反应器1中的主要流动方向为：自外管11向上流动，然后进入到内管12并向下流动，经过二次生化处理的污水混合液进入三级氧化腔，被好氧微生物于深水高压环境下进行高效氧化分解处理，部分经过深水氧化生化处理的混合液进入至输出管路2向外输出，其余部分的混合液在循环回外管11中进行循环氧化处理，如此达到提高氧化净化的目的。

在本发明中，初级反应腔的高度也相对较高，该结构使得污水在初级反应腔中具有较深的深度。由于三级氧化腔为富氧、高压状态，污水混合液能够在三级氧化腔中进行高效氧化处理，以保证污水处理效果明显。

在对处理后的污水混合液进行输出过程中，为了保证出水的质量，本发明还提供了对深水氧化处理后的出水混合液进行泥水分离的泥水分离装置4，泥水分离装置4设置于输出管路2中。通过泥水分离装置4，被处理的污水悬浮物及其它污染物得以去除，泥水分离装置4设置于输出管路2中，实现泥水分离，即达标外排或回用。

具体地，为了进一步降低本发明对环境的污染（此处主要是指污水处理产生的臭味对环境空气造成的污染），在本实施例中，与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统还包括对其排出的尾气进行净化的气体净化装置5，气体净化装置5包括气体收集器51和与气体收集器51管路连接的气体净化器52，气体收集器51设置于深水反应器1的顶端。气体收集器51可以为简单的锥形罩子，罩于深水反应器1的顶部，并与其气密连接。当空气于深水反应器1内的布气装置通入深水反应器中，由于空气无法全部溶解于污水中，因此会从深水反应器1的顶部冒出；此外，由于微生物与污水中的有机杂质进行反应，产生的反应气体多具有异味，并且反应气体也将从深水反应器1的顶部冒出。由于深水反应器1的顶部设置有气体收集器51，能够将未溶解于污水中的空气以及带有异味的反应气体进行收集。气体净化装置5还包括与气体收集器51管路连接的气体净化器52，该气体净化器52的主要作用为对上述的混合气体（未溶解于污水中的氧气以及带有异味的反应气体）过滤净化。作为气体过滤的常用方法，混合气体可以采用生物滤池或活性炭进行净化处理。在本实施例中，通过设计气体净化装置5对深水反应器1中排出的混合气体进行净化过滤，使其臭味降低，减小对周围环境的影响，因此进一步提高了本发明对环境的友好程度。

具体地，本发明还包括布气装置6，布气装置6设置于外管11的底部，并与进气组件3相连通，进气组件3为布气装置6提供空气，空气通过布气装置6均匀地从深水反应器1的底部向水中扩散，如此通过增加氧气与污水混合液之间的接触面积，从而提高氧气的溶水效率，同时起到对反应器内混合液的搅拌推动作用。

在上述的实施例当中，均以氧气作为对好氧微生物氧气补充的气体，需要说明的是，上述氧气指的是氧气浓度较大的气体，具体地可以为压缩空气或者是纯氧气。

如果采用氧气对深水反应器1进行氧气供应，则需要氧气提纯装置，本领域技术人员可知氧气提纯装置造价昂贵并且装置体积较大，设置氧气提纯装置无疑将会造成本系统结构复杂，不易安装。如果采用氧气瓶为深水反应器1供应氧气，其污水处理成本将会明显增加。

因此，在本实施例中，与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统还包括对空气压缩的空气压缩装置，空气压缩装置设置于进气组件3的进气端31。现有技术中提供的空气压缩装置根据功率体积各有不同，但是总体而言，空气压缩装置由于其结构简单，装置体积通常较小。本发明采用空气压缩装置对空气进行压缩，由于空气压缩，其氧气浓度也将增大。空气压缩装置设置于进气组件3的进气端31，能够将压缩后的空气导入至深水反应器1中，为好氧微生物提供氧气。本发明采用空气压缩装置所带来的优势为：第一、空气资源免费，并且可以随意取得，如此采用一次性投资将能够永久为深水反应器1提供氧气资源；第二、空气压缩装置普遍体积较小，使得本发明安装较为容易。

具体地，在本实施例中，外管11与内管12为圆管，外管11与内管12同轴设置。作为一种常识可知，对于流体而言，随着深度的增加其压强逐渐增加。在本发明中，由于深水反应器1主要是通过增加其长度以使得氧气的溶解率增加以及提高污水处理的效率，但是，该结构设计无疑将会造成深水反应器1需要承受较大的污水压力问题。为了提高深水反应器1的承压能力，在本实施例中，外管11与内管12均采用圆管结构设计，采用圆管结构，能够使得圆管的管壁上承受的污水压力基本保持一致，避免出现污水压力集中的情况出现，从而提高了深水反应器1的承压能力。

基于上述实施例，对圆形结构的外管11和内管12还可以做出进一步的结构优化。外管11（内管12）位于靠近其底部的管段设置加厚层，以使其能够承受加大的污水压力。

外管11与内管12同轴设置，能够使得外管11与内管12之间形成的初级反应腔b结构对称，因此，其污水对外管11的周向侧壁施加的污水压力一致。

具体地，根据建筑物的高度不同，深水反应器1的高度可以设计为：高度75-110米，直径为0.5-6米。其结构设计原则为：深水反应器1的高度尽量低于建筑物的净高，其直径根据污水处理量以及建筑物的规模进行结构设计。

为了便于污水的输入，在本实施例中管上安装有用于污水流入的污水输入管11a，污水输入管11a设置于外管11的底部。

以上对本发明所提供的一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理技术进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，其特征在于，包括：

安装于所述高层建筑（a）中，并且高度不小于6米的深水反应器（1），所述深水反应器（1）包括外管（11）和套设置于所述外管（11）中的内管（12），所述外管（11）与所述内管（12）之间形成有用于污水生化处理的初级反应腔（b）；

用于生化处理后的污水混合液流出的输出管路（2），所述输出管路（2）设置于所述内管（12）中，并与所述内管（12）形成有再次用于污水生化处理的次级反应腔（c），所述输出管路（2）的进水端设置于所述深水反应器（1）的底部；

用于为所述初级反应腔（b）以及所述次级反应腔（c）提供氧气的进气组件（3），所述进气组件（3）的出气端（31）设置于所述深水反应器（1）的内部布气装置内；

设置于所述外管（11）下侧的布气装置（6），所述布气装置（6）与所述外管（11）的底壁之间形成有对污水进行深水深度高压氧化的三级氧化腔，所述进水端设置于布气装置内中；

对深水氧化后的污水混合液进行泥水分离的泥水分离装置（4），所述泥水分离装置（4）设置于所述输出管路（2）中。

2.根据权利要求1所述的与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，其特征在于，还包括对所述深水反应器（1）中排出的尾气进行净化的气体净化装置（5），所述气体净化装置（5）包括气体收集器（51）和与所述气体收集器（51）管路连接的气体净化器（52），所述气体收集器（51）设置于所述深水反应器（1）的顶端。

3.根据权利要求1所述的与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，其特征在于，所述布气装置（6）与所述进气组件（3）相连通。

4.根据权利要求1所述的与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，其特征在于，还包括对空气压缩的空气压缩装置，所述空气压缩装置设置于所述进气组件（3）的进气端。

5.根据权利要求1所述的与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，其特征在于，所述外管（11）与所述内管（12）均为圆管。

6.根据权利要求1至5任一项所述的与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，其特征在于，所述深水反应器（1）的高度为：75-110米，直径为0.5-6米。

7.根据权利要求6所述的与高层建筑一体化的深水氧化污水处理系统，其特征在于，所述外管（11）上安装有用于污水流入的污水输入管（11a），所述污水输入管（11a）设置于所述布气装置（6）内。

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