CN104370365B - 一种污水资源化无害处理一体化设备 - Google Patents

Abstract

一种污水资源化无害处理一体化设备，将污水生化处理塔、生物砂滤箱和生物活性炭膨胀床集装于一个承压容器内，借助于椎形、筒形隔板将三者分隔成三个能独立运行的污水生化处理单元，通过管道、潜污泵与射流驱动序批式生化反应器连接，射流驱动序批式生化反应器借助于滗水器与生物接触滤池连接，生物接触滤池通过水泵、射流混气器与污水生化处理塔连接，污水生化处理塔通过污水生化处理塔出水阀与生物砂滤箱连接，生物砂滤箱经砂滤箱集水管、砂滤箱出水管、砂滤箱出水阀与生物活性炭膨胀床连接。采用本发明能够实施污水处理资源化、无害化，实现水资源循环利用，消除了污水对环境的污染，节约了水资源。

Description

一种污水资源化无害处理一体化设备

技术领域

本发明涉及一种污水资源化无害处理设备，具体是一种污水资源化无害处理一体化设备。

背景技术

常用的污水处理设施通常是将污水处理至达到法定排放标准排入环境水体。这种常规处理方式虽能控制水污染的危害，但对于节约用水，缓解水资源紧缺作用不明显，虽然也有中水回用项目推广应用，但只是用于工业冷却水，洗涤水，灌溉用水。因为其净化程度尚未达到使用前原有洁净度，同时还存在常规净水设施占地面积大，耗电多，成本高的不足之处。

2009年公开的ZL.200920158418.X实用新型专利较好的解决了上述问题，实现了污水的资源化、无害化处理，也为缺水地区和企业探寻出一条求生存、图发展的水资源循环之路。但是该技术方案存在以下缺点：一是污水生化处理塔内部设置折流桶存在巨大流体消能作用，弱化了对水体卷吸搅拌功能，降缓了水体动态循环，不利于生化过程传质速率提高。二是结构集成度还存在发掘空间。三是管道、管件所构成流体阻力仍然还有降低余地。四是射流驱动序批式生化反应器和生物滤池曝气充氧设备效率还有较大提升空间。

发明内容

本发明的目的是给出一种污水资源化无害处理一体化设备，它能够将生化反应、生物砂滤、生物活性炭众多生化降解工艺过程集合于一体化设备内，简化了系统流程，降低了流程阻力，提高生化反应效率，节省工程造价。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种污水资源化无害处理一体化设备，包括支座和塔器，塔器竖直固定安装在支座上，支座为圆筒形，上端开口，下端固定在地面上，塔器为在圆筒体的两端焊接封头形成的圆筒形罐体，

所述塔器由锥形隔板分隔成上下两部分互相独立的空间，锥形隔板上方的空间又由筒形隔板分隔成两部分互相独立的空间，筒形隔板内的空间为生物活性炭膨胀床，筒形隔板与塔器壁形成的环形空间为生物砂滤箱，锥形隔板下方的空间为生化处理室；

所述生物活性炭膨胀床的下部设置有炭床承托盘，炭床承托盘与锥形隔板之间的空间为炭床水腔；生物砂滤箱的下部设置有砂滤箱托盘，砂滤箱托盘与锥形隔板之间的空间为砂滤箱水腔；炭床承托盘和砂滤箱托盘均为水流能够穿过又能承托滤料的栅条状或多孔状结构；生化处理室上方设置有上填料架，生化处理室下方设置有下填料架，上填料架与下填料架之间吊装有作为微生物着床物的弹性有机填料；

所述生化处理室中心轴上设置有处理室中心轴出水管，在处理室中心轴出水管的外面，还嵌套安装有两层水管，次外层为炭床进水管，最外层为砂滤箱出水管；处理室中心轴出水管顶端分布有多根集水管，集水管前端为敞开管口，炭床进水管顶端与炭床水腔之间通过多根炭床布水管连接，砂滤箱出水管顶端与砂滤箱水腔之间通过多根砂滤箱集水管连接；

所述处理室中心轴出水管下端穿出塔器的下封头，并通过砂滤箱进水管从塔器外壁连接到安装在生物砂滤箱内部上方的砂滤箱环形布水管；砂滤箱进水管上安装有生化处理室出水阀和砂滤箱进水阀，并在砂滤箱进水管上通过两只三通管分别安装有生化处理室回流阀和砂滤箱反冲排污阀，生化处理室回流阀与塔器之外的生物接触滤池连接，砂滤箱反冲排污阀与塔器之外的射流驱动序批式生化反应器连接；炭床进水管的下端与砂滤箱出水管的下端通过第一连接管道连接，所述第一连接管道上安装有砂滤箱出水阀和炭床进水阀，同时通过三通管在第一连接管道上安装有砂滤箱冲洗进水阀；

所述生物活性炭膨胀床的中心轴上设置有炭床下水管，炭床下水管上端设置了多个导流洞口，炭床下水管上端开口处套装了隔炭网罩，炭床下水管下端与塔器出水总管连接，塔器出水总管上通过三通管分别安装有炭床回流调节阀、塔器总出水阀及气冲洗排污阀；炭床回流调节阀与塔器之外的生物接触滤池连接，塔器总出水阀与再生水塔连接，气冲洗排污阀与泥浆池连接；

所述处理室中心轴出水管下端套装有环形水腔，在环形水腔的上面安装有喷嘴群，喷嘴群的喷射方向与处理室中心轴出水管的夹角为8°～18°，喷嘴群与塔器进水总管连接，塔器进水总管上通过三通管安装有塔器总进水阀和生化处理室排水阀，塔器总进水阀通过射流混气器和水泵与生物接触滤池连接，生化处理室排水阀与泥浆池连接；

在所述生物砂滤箱顶端装设有一圈在管上钻有许多小孔的生物砂滤箱余气收集管，生物砂滤箱余气收集管与砂滤箱余气回流管连接，砂滤箱余气回流管上设置有砂滤箱余气回流阀；集聚于生物砂滤箱顶端多余空气通过小孔经由砂滤箱余气回流管、砂滤箱余气回流阀排出至塔器外的生物接触滤池。

所述污水资源化无害处理一体化设备还包括：生物砂滤箱反冲洗系统、生物活性炭膨胀床气力冲洗系统和生化处理室气冲洗系统；

①所述生物砂滤箱反冲洗系统包括：冲洗水进入管路、压缩空气进入管路和泥浆水排出管路；

按照冲洗水的流动方向，冲洗水进入管路连接顺序如下：冲洗水经过砂滤箱冲洗进水阀、砂滤箱出水阀、砂滤箱出水管、砂滤箱集水管以及砂滤箱水腔进入至生物砂滤箱；

按照压缩空气的流动方向，压缩空气进入管路连接顺序如下：压缩空气经过砂滤箱气洗阀、砂滤箱进气管、砂滤箱气洗管进入至生物砂滤箱；所述砂滤箱气洗管为环形，砂滤箱气洗管上均布有气孔，砂滤箱气洗管安装在生物砂滤箱的下部、砂滤箱托盘的上方，砂滤箱气洗管与砂滤箱进气管连接，经由砂滤箱气洗阀连接至塔器外的供气源；

按照清洗之后产生的泥浆水的流动方向，泥浆水排出管路连接顺序如下：泥浆水经过砂滤箱环形布水管、砂滤箱进水管以及砂滤箱反冲排污阀排出至塔器之外的射流驱动序批式生化反应器；

②按照压缩空气的流动方向，所述生物活性炭膨胀床气力冲洗系统连接顺序如下：压缩空气经过炭床气洗阀、炭床进气管、炭床气洗管进入至生物活性炭膨胀床，泥浆水经过炭床下水管、塔器出水总管以及气冲洗排污阀排放至塔器之外的泥浆池；所述炭床气洗管为环形，炭床气洗管上均布有气孔，炭床气洗管位于生物活性炭膨胀床的下部、炭床承托盘的上方，炭床气洗管通过辐向筋固定在炭床下水管上，炭床气洗管与炭床进气管连接，经由炭床气洗阀连接至塔器外的供气源；

③按照空气的流动方向，所述生化处理室气冲洗系统连接顺序如下：压缩空气经过处理室气洗阀、处理室进气管、处理室气洗装置进入至生化处理室，泥浆水经过集水管、中心轴出水管、生化塔气洗排污阀排出至塔器外的泥浆池；所述处理室气洗装置安装在生化处理室中下填料架的下方，处理室气洗装置包括对称独立的两部分，每一部分包括总气管和梳状排列的支气管，总气管与处理室进气管连接，经由处理室气洗阀连接至塔器外的供气源。

所述的污水资源化无害处理一体化设备，还包括：开设在生化处理室壁面上的用于填料安装和检修的上检修孔和下检修孔、穿透过塔器壁面和筒形隔板的用于检修和活性炭出料的炭床检修孔、开设在生物活性炭膨胀床顶面的用于安装检修及活性炭填装的装炭孔、开设在生物砂滤箱顶面的用于安装检修和滤料填装的装滤料填装孔和开设在生物砂滤箱壁面上的用于安装检修和滤料清出的砂滤箱检修孔，支座筒壁上开设有用于罐体下部管道、管件和阀门安装检修的检修口；设置在各个检修孔下的检修孔操作平台。

根据所述的污水资源化无害处理一体化设备用于污水资源化无害化处理的方法，包括如下步骤；

(1)将污水收集于集水池内，将污水注入射流驱动序批式生化反应器，经过射流驱动序批式生化反应器处理后得到初步处理中水；

(2)将初步处理中水输送至生物接触滤池，经过生物接触滤池得到生物过滤水；

(3)将生物过滤水输送至射流混气器，经过射流混气器处理后得到混气水；

(4)将混气水储存于溶气罐中，使气体进一步融入水中，得到溶气水；

(5)将溶气水注入污水资源化无害处理一体化设备中，经污水资源化无害处理一体化设备处理得到的清水，清水输送至再生水塔脱除溶解性气体后供生产车间循环使用。

所述的污水资源化无害处理一体化设备用于污水资源化无害化处理的方法，还包括如下要点：

①将集聚于污水资源化无害处理一体化设备中的生物砂滤箱顶端的多余空气回注于生物接触滤池的水下；

②对污水资源化无害处理一体化设备中的生化处理室进行反冲洗时产生的泥浆水经由塔器进水总管、污水生化处理室排水阀排放至泥浆池；

③对污水资源化无害处理一体化设备中的生物砂滤箱进行反冲洗时，关闭砂滤箱进水阀，泥浆水经由砂滤箱环形布水管、砂滤箱进水管、砂滤箱反冲排污阀、反冲水回收阀回注至射流驱动序批式生化反应器内；

④经过污水资源化无害处理一体化设备中生化处理室处理的部分水流，从生化处理室回流阀和水压能梯度利用射流曝气器回注至生物接触滤池。

本发明的有益效果在于：

开创一种污水处理资源化、无害化处理工艺和方法，实现了水资源循环利用，消除了污水对水环境的污染，节约了水资源。同时在外围的射流驱动序批式生化反应器、生物滤池中设计了一套高效率的水压能梯度利用射流曝气器，利用回流水势能驱动水压能梯度利用射流曝气器给水体注入超饱和溶解氧，进一步加强了生化反应速率。

本发明利用在一定压强范围内，水体溶解氧含量与水体压强成正比的原理，将生化反应、生物砂滤、生物活性炭众多生化降解工艺过程集合于一体化承压容器内，污水资源化无害处理一体化设备内高密度填料、超饱和溶氧水，又加上水流不停翻腾、卷吸和循环，营造水体动态循环的内部环境，强化生物回流增殖，加大了生物膜和污物的接触机会，使水体净化能力得到很大提高。后续深度净化由生物砂滤箱和生物活性碳膨胀床来完成，确保出水恢复使用前洁净度。容器设备的简化为流程简化创造了条件，从而降小了流程阻力，节省电能消耗，提高了生化降解效率。

在污水资源化无害化处理系统中，利用生物砂滤箱反冲洗出的废弃生物膜泥浆水，返流至前置射流驱动序批式生化反应器内，回收了大量高浓度菌源的活性污泥，促进了前置净化装置功能的发挥，促使生化反应过程传质速率提升。射流驱动序批式生化反应器、生物接触滤池内安装的水压能梯度利用射流曝气器大幅度提高了水体溶解氧含量。因此能在较短周期、较小的占地面积、较少电能消耗将污水恢复至使用前洁净度。

附图说明

图1为本发明所述的污水资源化无害处理一体化设备主视图。

图2为本发明所述的污水资源化无害化处理系统平面布置图。

图3为本发明所述的射流驱动序批式生化反应器示意图。

图4为本发明所述的A—污水资源化无害处理一体化设备填料架剖面图。

图5为本发明所述的B—污水资源化无害处理一体化设备气洗管装置剖面图。

图6为本发明所述的C-砂滤箱集水管、炭床布水管剖面图。

图7为本发明所述的D-砂滤箱、炭床承托盘剖面图。

图8为本发明所述的E—椎形隔板、加强筋剖面图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

实施例1

一种污水资源化无害处理一体化设备，包括支座和塔器，塔器竖直固定安装在支座上，支座为圆筒形，上端开口，下端固定在地面上，塔器为在圆筒体的两端焊接封头形成的圆筒形罐体，

所述塔器由锥形隔板93分隔成上下两部分互相独立的空间，锥形隔板93上方的空间又由筒形隔板79分隔成两部分互相独立的空间，筒形隔板79内的空间为生物活性炭膨胀床53，筒形隔板79与塔器壁形成的环形空间为生物砂滤箱52，锥形隔板79下方的空间为生化处理室89；

所述生物活性炭膨胀床53的下部设置有炭床承托盘50，炭床承托盘50与锥形隔板79之间的空间为炭床水腔58；生物砂滤箱52的下部设置有砂滤箱托盘49，砂滤箱托盘49与锥形隔板79之间的空间为砂滤箱水腔61；炭床承托盘50和砂滤箱托盘49均为水流能够穿过又能承托滤料的栅条状或多孔状结构；生化处理室89上方设置有上填料架76，生化处理室89下方设置有下填料架51，上填料架76与下填料架51之间吊装有作为微生物着床物的弹性有机填料；

所述生化处理室89中心轴上设置有处理室中心轴出水管37，在处理室中心轴出水管37的外面，还嵌套安装有两层水管，次外层为炭床进水管47，最外层为砂滤箱出水管44；处理室中心轴出水管37顶端分布有多根集水管36，集水管36前端为敞开管口，炭床进水管47顶端与炭床水腔58之间通过多根炭床布水管48连接，砂滤箱出水管44顶端与砂滤箱水腔61之间通过多根砂滤箱集水管43连接；

所述处理室中心轴出水管37下端穿出塔器的下封头，并通过砂滤箱进水管41从塔器外壁连接到安装在生物砂滤箱53内部上方的砂滤箱环形布水管42；砂滤箱进水管41上安装有生化处理室出水阀38和砂滤箱进水阀40，并在砂滤箱进水管41上通过两只三通管分别安装有生化处理室回流阀39和砂滤箱反冲排污阀55，生化处理室回流阀39与塔器之外的生物接触滤池连接，砂滤箱反冲排污阀55与塔器之外的射流驱动序批式生化反应器连接；炭床进水管47的下端与砂滤箱出水管44的下端通过第一连接管道177连接，所述第一连接管道177上安装有砂滤箱出水阀45和炭床进水阀46，同时通过三通管在第一连接管道177上安装有砂滤箱冲洗进水阀54；

所述生物活性炭膨胀床53的中心轴上设置有炭床下水管91，炭床下水管91上端设置了多个导流洞口，炭床下水管91上端开口处套装了隔炭网罩94，炭床下水管91下端与塔器出水总管81连接，塔器出水总管81上通过三通管分别安装有炭床回流调节阀82、塔器总出水阀83及气冲洗排污阀151；炭床回流调节阀82与塔器之外的生物接触滤池连接，塔器总出水阀83与再生水塔连接，气冲洗排污阀151与泥浆池105连接；

所述处理室中心轴出水管37下端套装有环形水腔，在环形水腔的上面安装有喷嘴群35，喷嘴群35的喷射方向与处理室中心轴出水管37的夹角为8°～18°，喷嘴群35与塔器进水总管97连接，塔器进水总管97上通过三通管安装有塔器总进水阀34和生化处理室排水阀56，塔器总进水阀34通过射流混气器和水泵与生物接触滤池连接，生化处理室排水阀56与泥浆池105连接；

在所述生物砂滤箱52顶端装设有一圈在管上钻有许多小孔的生物砂滤箱余气收集管95，生物砂滤箱余气收集管95与砂滤箱余气回流管94连接，砂滤箱余气回流管94上设置有砂滤箱余气回流阀60；集聚于生物砂滤箱52顶端多余空气通过小孔经由砂滤箱余气回流管94、砂滤箱余气回流阀60排出至塔器外的生物接触滤池。

优选的，还包括：生物砂滤箱反冲洗系统、生物活性炭膨胀床气力冲洗系统和生化处理室气冲洗系统；

①所述生物砂滤箱反冲洗系统包括：冲洗水进入管路、压缩空气进入管路和泥浆水排出管路；

按照冲洗水的流动方向，冲洗水进入管路连接顺序如下：冲洗水经过砂滤箱冲洗进水阀54、砂滤箱出水阀45、砂滤箱出水管44、砂滤箱集水管43以及砂滤箱水腔61进入至生物砂滤箱52；

按照压缩空气的流动方向，压缩空气进入管路连接顺序如下：压缩空气经过砂滤箱气洗阀90、砂滤箱进气管61、砂滤箱气洗管75进入至生物砂滤箱52；所述砂滤箱气洗管75为环形，砂滤箱气洗管75上均布有气孔，砂滤箱气洗管75安装在生物砂滤箱52的下部、砂滤箱托盘49的上方，砂滤箱气洗管75与砂滤箱进气管61连接，经由砂滤箱气洗阀90连接至塔器外的供气源；

按照清洗之后产生的泥浆水的流动方向，泥浆水排出管路连接顺序如下：泥浆水经过砂滤箱环形布水管42、砂滤箱进水管41以及砂滤箱反冲排污阀55排出至塔器之外的射流驱动序批式生化反应器；

②按照压缩空气的流动方向，所述生物活性炭膨胀床气力冲洗系统连接顺序如下：压缩空气经过炭床气洗阀111、炭床进气管62、炭床气洗管74进入至生物活性炭膨胀床53，泥浆水经过炭床下水管91、塔器出水总管81以及气冲排污阀151放至塔器之外的泥浆池105；所述炭床气洗管74为环形，炭床气洗管74上均布有气孔，炭床气洗管74位于生物活性炭膨胀床53的下部、炭床承托盘50的上方，炭床气洗管74通过辐向筋固定在炭床下水管91上，炭床气洗管74与炭床进气管62连接，经由炭床气洗阀111连接至塔器外的供气源；

③按照空气的流动方向，所述生化处理室气冲洗系统连接顺序如下：压缩空气经过处理室气洗阀57、处理室进气管99、处理室气洗装置70进入至生化处理室89，泥浆水经过集水管36、中心轴出水管37、生化塔气洗排污阀152排出至塔器外的泥浆池105；所述处理室气洗装置70安装在生化处理室89中下填料架51的下方，处理室气洗装置70包括对称独立的两部分，每一部分包括总气管112和梳状排列的支气管96，总气管112与处理室进气管99连接，经由处理室气洗阀57连接至塔器外的供气源。

优选的，还包括：开设在生化处理室壁面上的用于填料安装和检修的上检修孔67和下检修孔68、穿透过塔器壁面和筒形隔板的用于检修和活性炭出料的炭床检修孔63、开设在生物活性炭膨胀床顶面的用于安装检修及活性炭填装的装炭孔65、开设在生物砂滤箱顶面的用于安装检修和滤料填装的装滤料填装孔64和开设在生物砂滤箱壁面上的用于安装检修和滤料清出的砂滤箱检修孔66，支座筒壁上开设有用于罐体下部管道、管件和阀门安装检修的检修口69；设置在各个检修孔下的检修孔操作平台73。

根据权利要求1所述的污水资源化无害处理一体化设备用于污水资源化无害化处理的方法，包括如下步骤；

(1)将污水收集于集水池内，将污水注入射流驱动序批式生化反应器，经过射流驱动序批式生化反应器处理后得到初步处理中水；

(2)将初步处理中水输送至生物接触滤池，经过生物接触滤池得到生物过滤水；

(3)将生物过滤水输送至射流混气器，经过射流混气器处理后得到混气水；

(4)将混气水储存于溶气罐中，使气体进一步融入水中，得到溶气水；

(5)将溶气水注入污水资源化无害处理一体化设备中，经污水资源化无害处理一体化设备处理得到的清水，清水输送至再生水塔脱除溶解性气体后供生产车间循环使用。

优选的，

①将集聚于污水资源化无害处理一体化设备150中的生物砂滤箱52顶端的多余空气回注于生物接触滤池19的水下；

②对污水资源化无害处理一体化设备150中的生化处理室89进行反冲洗时产生的泥浆水经由塔器进水总管97、污水生化处理室排水阀56排放至泥浆池105；

③对污水资源化无害处理一体化设备150中的生物砂滤箱52进行反冲洗时，关闭砂滤箱进水阀40，泥浆水经由砂滤箱环形布水管42、砂滤箱进水管41、砂滤箱反冲排污阀55、反冲水回收阀87回注至射流驱动序批式生化反应器8内；

④经过污水资源化无害处理一体化设备150中生化处理室89处理的部分水流，从生化处理室回流阀39和水压能梯度利用射流曝气器回注至生物接触滤池。

工作原理及过程：

1.集水池和射流驱动序批式生化反应器

①供水。污水由污水渠1流入网滤池2并收集于集水池3内，再经过滤网箱4被潜污泵5从进水阀6抽入射流驱动序批式生化反应器8。

射流驱动序批式生化反应器8的结构为：包括反应容器201、进水管253、潜水泵204、供气装置254、水压能梯度利用射流曝气器、浮力驱动滗水器225和滗水器驱动绞盘241；所述水压能梯度利用射流曝气器包括双气路环形喷嘴一级吸气射流器206、混合液导管216和多喷嘴辐射状二级射流曝气器222；所述双气路环形喷嘴一级吸气射流器206按照流体流动方向分别为射流器气体入口255、抽吸室256、喉管214、扩散管215；环形喷嘴207安装在抽吸室256中，环形喷嘴207与抽吸室256壁面之间的空间为外气道212，环形喷嘴207中设置有内气道213，内气道213壁面之外、环形喷嘴207的上部空间为环形水腔239；环形水腔239上设置有液体入口238；液体入口238、进水管253和潜水泵204通过三通管连接；多喷嘴辐射状二级射流曝气器222安装在反应器201底部中心，多喷嘴辐射状二级射流曝气器222包括内层混合液分配腔体217和外层气腔221，外层气腔221顶面设有曝气器气体入口251，多个外喷嘴219以辐射状环绕安装在外层气腔221环形器壁上，内层混合液分配腔体217底面设有混合液入口252，多个内喷嘴218以辐射状环绕安装在内层混合液分配腔体217环形器壁上，内层混合液分配腔体217嵌套安装在外层气腔221中，各个内喷嘴218的中心轴线与外喷嘴219的中心轴线重合；混合液导管216一端连接扩散管215，另一端连接混合液入口252；供气装置254的气体出口通过第一供气管道220和第二供气管道211分别与曝气器气体入口251和射流器气体入口255连接；浮力驱动滗水器225安装在反应容器201地平线以上器壁上，滗水器驱动绞盘241设置在反应容器201平台234上，驱动绳244一端系在浮力驱动滗水器225的吊环250上，另一端系在滗水器驱动绞盘241的绳辊243上，滗水器驱动绞盘241通过驱动绳244将浮力驱动滗水器225收起或放下。进水管上设置有进水阀202、单向阀203；驱动水泵204与环形喷嘴207的液体入口的连接管道上设置有单向阀205。所述滗水器驱动绞盘241中心设置了绳辊243，通过支柱242固定在平台234上，支柱242上设置有锁孔，锁定杆249插入锁孔时，利用滗水器225自重将驱动绞盘241锁定，驱动绞盘241还设置有维持滗水器升降动程驱动绳244稳定性的定位轮246，所述反应容器201的下半部分填埋在地面下，反应容器201的侧壁设置有排泥管248，当污泥沉降比超过设定值时开启外部排泥阀将污泥水排入泥浆池105。反应容器201的上面平台234外侧设置有环形走道236、安全护栏235和环形走道支撑240。

集水池3中的污水注入射流驱动序批式生化反应器8时，单向阀203开启，第二单向阀205关闭，杜绝潜水泵204反转导致水流直接注入反应器8，而是通过进水口238注入一级吸气射流器206内。供气装置254由动力机8曝气风机209储气罐210组成，通过第一供气管道220和第二供气管道211同时给双气路环形喷嘴一级吸气射流器206和多喷嘴辐射状二级射流曝气器222供气，水流势能驱动双气路环形喷嘴一级吸气射流器206吸入空气，在其内切割成微气泡，水、气混合流体经混合液导管216输送至多喷嘴辐射状二级射流曝气器222内，借助水、气混合流体的动能再度吸入空气，通过水力切割渗混将空压转化为微气泡，经由多喷嘴辐射状二级射流曝气器222的辐向内喷嘴218和外喷嘴219喷射到射流驱动序批式生化反应器8内的水体中。

②循环。当射流驱动序批式生化反应器8内的水位升至设定水位时，利用水位控制器切断潜污泵5的电源，并起动潜水泵204，打开第二单向阀205。潜水泵204驱动双气路环形喷嘴一级吸气射流器206和多喷嘴辐射状二级射流曝气器222继续运行，第一单向阀203的作用是阻止射流驱动序批式生化反应器8中的水倒流回集水池3。

③滗水。经过循环处理，当射流驱动序批式生化反应器8内的水质达到设定的标准后，得到初步处理中水，打开滗水阀233，初步处理中水由浮力驱动滗水器225排出，从输水管17流入生物接触滤池19内，浮力驱动滗水器225在驱动浮箱226浮力作用下伴随水位下降而下降，二侧两根导水管228进行角位移，当射流驱动序批式生化反应器8内的初步处理中水排放至设定水位时，通过滗水器驱动绞盘241、驱动绳244将浮力驱动滗水器225抬升起来。再将集水池3中的污水注入射流驱动序批式生化反应器8进行下一批次的处理。245是定位轮246的支架，229是满水位时导水管228的同物异位表示。223是低位水线，224是高位水线，247是地平线。

2.生物接触滤池

生物接触滤池19中安装了水压能梯度利用射流曝气器，水压能梯度利用射流曝气器包括双气路环形喷嘴一级吸气射流器206、多喷嘴辐射状二级射流曝气器222和混合液导管216，所述混合液导管216一端连接双气路环形喷嘴一级吸气射流器206的扩散管215，另一端连接通过三通管分叉成两路分叉管道；两路分叉管道的末端分别安装有一个多喷嘴辐射状级射流曝气器222。将双气路环形喷嘴一级吸气射流器206安装在生物接触滤池19的水面以下，保持射流器气体入口231的进气管管口高于水面，使得大气中的空气能够被吸入。将多喷嘴辐射状级射流曝气器222按水池形状合理均等安装在生物接触滤池19的底面，同时也保持曝气器气体入口251的进气管管口高于水面，使得大气中的空气能够被吸入。

生物接触滤池19的水有三个来源，第一来源是经过射流驱动序批式生化反应器8处理得到的初步处理中水，第二来源是经过污水资源化无害处理一体化设备150中生化处理室89处理的回流水，第三来源是初次调试时、停用后再启动时或培殖训化微生物时从塔器出水总管排出的水。其中初步处理中水是主要来源，第二来源和第三来源是次要来源。

上述第二来源的循环路径如下：工作时，水流流经塔器总进水管97、喷嘴群35、生化处理室89、集水管36以及处理室中心轴出水管37，此时水流经过了生化处理室89的第一轮处理，从处理室中心轴出水管37的下端流出，再由砂滤箱进水管41从塔器外壁连接到砂滤箱环形布水管42上，将水流布散于生物砂滤箱52内。其中一路经三通管连接了生化处理室回输水管道102、六路回流调节阀18以及水压能梯度利用射流曝气器回注于生物接触滤池19内。借助于生化处理室89回流水的势能驱动水压能梯度利用射流曝气器吸入空气，并通过其喉管内高速切割渗混将空气转化成微气泡，扩散管215末端的分叉管道将气水混合流分成两路，气水混合流驱动两只多喷嘴辐射状级射流曝气器222再度吸气，数倍于常规曝气器曝气充氧量强化了微生的生化代射功能。根据实际需要，通过调节生化处理室出水阀38和生化处理室回流阀39的大小来控制进入生物砂滤箱52进一步处理的水量和回流至生物接触滤池19的重新处理的水量。

上述第三来源的循环路径如下：塔器出水总管81上安装有炭床回流调节阀82，炭床回流调节阀82与管道102连接，初次调试时、停用后再启动时或培殖训化微生物时，由于系统运行尚未稳定，此时从塔器出水总管排出的水还没有达到净化指标，不能导入再生水塔中储存，而要通过管道102回注于生物接触滤池19中参与再次循环。当系统运行稳定后，关闭炭床回流调节阀82，开启塔器总出水阀83，将塔器出水总管排出的清水导入再生水塔106中储存。

3.射流混气器

经生物接触滤池19的处理，得到生物过滤水。生物过滤水流经网滤箱88、吸水管22、吸水集箱23、吸水阀24以及水泵26，再经水泵26注入能量，水流再经单向阀27、检修阀28注入射流混气器29内。空气由空压机32加压，经储气筒31储能、稳压，由进气调节阀33接连不断的压入射流混气器29内，通过射流混气器29喷嘴的高速气水流冲刷切割、空气切割成微小气泡，巨大气水界面促使气体被溶入水体中，溶气罐30的容积空间为气体溶入水体提供时间和空间条件。将生物过滤水输送至射流混气器29，经过射流混气器29处理后得到混气水；将混气水储存于溶气罐30中，使气体进一步融入水中，得到溶气水；将溶气水经管道100和塔器总进水阀34注入污水资源化无害处理一体化设备150内。

4.污水资源化无害处理一体化设备

溶气水由塔器总进水阀34和塔器总进水管97进入，并从喷嘴群35喷口涌流上喷，生化处理室89内产生了如水束示意线92上喷水流，这些水束势能产生了水体的连续不断卷吸、翻腾，促进有机体质与寄生于弹性填料表面生物膜和活性泥渣反复碰撞接触，在富氧的高生化代谢容器内不停的动态循环，使水流夹带有机污物转化为无害稳定的无机物。当水流上升至顶端时，集流于集水管36内，并通过生化处理室出水管37、生化处理室出水阀38、砂滤箱进水阀40、砂滤箱进水管41注入砂滤箱环形布水管42内，由环形布水管42上的布水孔均匀喷洒生物砂滤箱52的滤料上部。

在生物砂滤箱52顶端，装设一圈生物砂滤箱余气收集管95，管上钻有许多小孔，集聚于顶端多余空气通过小孔经由砂滤箱余气回流管94、砂滤箱余气回流阀60、水管101回注于生物接触滤池19的水下。

生物砂滤箱52滤料表面附生着巨大微生物群落，有机质经过滤料及生物膜吸附、降解，洁净度再次提升。水流穿过砂滤箱托盘49流入椎形隔板93上面的砂滤箱水腔61中。在筒形隔板79外侧、生物砂滤箱52底下、椎形隔板93上，均布4根砂滤箱集水管43，将水流引入砂滤箱出水管44，再经砂滤箱出水阀45、炭床进水阀46、炭床进水管47分流到4根均布的炭床布水管48内，并穿越椎形隔板93注入炭床承托盘50下面炭床水腔58中。接着穿过炭床承托盘50往上流动并带动活性炭悬浮膨胀，将所有碳颗粒成为悬浮状态，水体残存有机物及微生物残体又被活性炭所吸附，碳粒上寄生着无数好氧微生物，很快将吸附的有机体降解，转化成无害的水和CO2，因活性碳是在边吸附、边降解、边再生，无需人为酸洗和高温再生。污水经一个周期净化恢复使用前洁净度，得到清水。

清水从隔炭网罩94和炭床下水管91流出，在炭床下水管91与塔器出水总管81连接处的下面封焊了一块出水管隔板80，因而清水只能从塔器出水总管81流出再经塔器总出水阀83至再生水塔106脱除溶解性气体后供生产车间循环使用。

污水资源化无害处理一体化设备150的反冲洗过程和原理简述如下：

(1)生物砂滤箱反冲洗系统：当生物砂滤箱52的砂层表面因污泥的累积量增大、砂层阻力超越设定值时，须关闭炭床进水阀46，开启冲洗进水阀54。冲洗水经砂滤箱出水阀45、砂滤箱出水管44、砂滤箱集水管43以及水腔61进入生物砂滤箱52，冲洗水从滤料底部往上向滤料层反冲洗。

关闭砂滤箱进水阀40，泥浆水经砂滤箱环形布水管42、砂滤箱进水管41、砂滤箱反冲排污阀55、反冲水回收阀87回注至射流驱动序批式生化反应器8内，生物量极大的废弃泥浆用于强化射流驱动序批式生化反应器8的净化功能。

在反冲洗时，开启砂滤箱气洗阀90，压缩空气经砂滤箱进气管61、砂滤箱气洗管75上均布气孔冲出，配合水力反冲洗将砂层中泥浆清洗干净。

(2)生物活性炭膨胀床气力反冲洗系统：开启炭床气洗阀111，储气筒31中的压缩空气经由炭床进气管62、炭床气洗管74的气孔均匀地冲入悬浮状态炭层中，将炭粒表面附泥清洗干净。泥浆水通过排污阀151排入泥浆池105。

(3)生化处理室反冲洗系统：99是生化处理室89的两根气压缩空气管，57是生化处理室89的两只气洗阀，分别控制两套生化处理室气洗装置70，当运行时间超越设定期限，生化处理室89含泥量超过常规值时，须分别交替开启生化处理室气洗阀57对生化处理室89进行气冲洗，交替开启的目的是分别将生化处理室各180°范围内弹性填料上过量活性污泥冲刷清洗，泥浆水从生化处理室中心轴出水管37、生化塔气洗排污阀152排放至泥浆池105。

(4)塔器出水总管81上安装有炭床回流调节阀82，炭床回流调节阀82与管道102连接，初次调试时、停用后再启动时或培殖训化微生物时，由于系统运行尚未稳定，此时从塔器出水总管排出的水还没有达到净化指标，不能导入再生水塔中储存，而要通过管道102回注于生物接触滤池19中参与再次循环。当系统运行稳定后，关闭炭床回流调节阀82，开启塔器总出水阀83，将塔器出水总管排出的清水导入再生水塔中储存。

另外，污水资源化无害处理一体化设备150其他辅助部件和作用简述如下：67、68是生化处理室检修孔、用于填料安装和检修时使用。69是裙座检修孔，用于管道、管件、阀门安装检修。63是炭床检修孔，用于检修和活性炭出料。65为装炭孔，用安装检修及活性炭填装。64为装滤料填装孔，用于安装检修和滤料填装。66为砂滤箱检修孔，用于安装检修和滤料清出。73为检修孔操作平台，72是防滑圈，71是吊环，77是炭床承托盘支撑杆25软接头，方便于安装、检修，59是机房。84为炭床隔板辐向筋，86为砂滤箱隔板辐向筋，85为隔板顶盖环筋。图7是椎形隔板93剖面图，砂滤箱隔板辐筋86、炭床辐筋84、隔板顶盖78的环筋85设置是为了加强椎形隔板强度。

污水资源化无害处理一体化设备150的水流方向：塔器总进水阀34、塔器进水总管97，喷嘴群35，生化处理室89，集水管36，处理室中心轴出水管37，砂滤箱环形布水管42，生物砂滤箱52，砂滤箱水腔61，砂滤箱集水管43，砂滤箱出水管44，第一连接管177，炭床进水管47，炭床布水管48，炭床水腔58，生物活性炭膨胀床53，隔炭网罩94，炭床下水管91，塔器出水总管81，塔器总出水阀83。

实施要点：

1、塔器制造下料前须用喷砂、喷丸或人工砂轮打磨，去除内层氧化皮，铁锈，组装完工，再彻底除锈，涂上树脂防腐层；常用阀门、泵体前后须加装胶体伸缩节，以便维修更换。

2、砂滤箱承托盘49和炭床承托盘50栅条上须铺设多层不同规格丝网，周围用合适块石填塞大缝，将丝网固定，再按顺序填装卵石、粗砂、最后填装石英砂滤层和活性碳。

3、气洗管开孔以下方两侧45°布置为好，并须用丝网保护，以防止砂粒回流至气管内将孔堵死。

4、生化处理室89上下部位设置有填料架76和51，两者之间吊带有机弹性填料，供微生物着床繁殖。

Claims (5)

1.一种污水资源化无害处理一体化设备，包括支座和塔器，塔器竖直固定安装在支座上，支座为圆筒形，上端开口，下端固定在地面上，塔器为在圆筒体的两端焊接封头形成的圆筒形罐体，其特征在于，

所述塔器由锥形隔板分隔成上下两部分互相独立的空间，锥形隔板上方的空间又由筒形隔板分隔成两部分互相独立的空间，筒形隔板内的空间为生物活性炭膨胀床，筒形隔板与塔器壁形成的环形空间为生物砂滤箱，锥形隔板下方的空间为生化处理室；

所述生物活性炭膨胀床的下部设置有炭床承托盘，炭床承托盘与锥形隔板之间的空间为炭床水腔；生物砂滤箱的下部设置有砂滤箱托盘，砂滤箱托盘与锥形隔板之间的空间为砂滤箱水腔；炭床承托盘和砂滤箱托盘均为水流能够穿过又能承托滤料的栅条状或多孔状结构；生化处理室上方设置有上填料架，生化处理室下方设置有下填料架，上填料架与下填料架之间吊装有作为微生物着床物的弹性有机填料；

所述生化处理室中心轴上设置有处理室中心轴出水管，在处理室中心轴出水管的外面，还嵌套安装有两层水管，次外层为炭床进水管，最外层为砂滤箱出水管；处理室中心轴出水管顶端分布有多根集水管，集水管前端为敞开管口，炭床进水管顶端与炭床水腔之间通过多根炭床布水管连接，砂滤箱出水管顶端与砂滤箱水腔之间通过多根砂滤箱集水管连接；

所述处理室中心轴出水管下端穿出塔器的下封头，并通过砂滤箱进水管从塔器外壁连接到安装在生物砂滤箱内部上方的砂滤箱环形布水管；砂滤箱进水管上安装有生化处理室出水阀和砂滤箱进水阀，并在砂滤箱进水管上通过两只三通管分别安装有生化处理室回流阀和砂滤箱反冲排污阀，生化处理室回流阀与塔器之外的生物接触滤池连接，砂滤箱反冲排污阀与塔器之外的射流驱动序批式生化反应器连接；炭床进水管的下端与砂滤箱出水管的下端通过第一连接管道连接，所述第一连接管道上安装有砂滤箱出水阀和炭床进水阀，同时通过三通管在第一连接管道上安装有砂滤箱冲洗进水阀；

所述生物活性炭膨胀床的中心轴上设置有炭床下水管，炭床下水管上端设置了多个导流洞口，炭床下水管上端开口处套装了隔炭网罩，炭床下水管下端与塔器出水总管连接，塔器出水总管上通过三通管分别安装有炭床回流调节阀、塔器总出水阀及气冲洗排污阀；炭床回流调节阀与塔器之外的生物接触滤池连接，塔器总出水阀与再生水塔连接，气冲洗排污阀与泥浆池连接；

所述处理室中心轴出水管下端套装有环形水腔，在环形水腔的上面安装有喷嘴群，喷嘴群的喷射方向与处理室中心轴出水管的夹角为8°～18°，喷嘴群与塔器进水总管连接，塔器进水总管上通过三通管安装有塔器总进水阀和生化处理室排水阀，塔器总进水阀通过射流混气器和水泵与生物接触滤池连接，生化处理室排水阀与泥浆池连接；

在所述生物砂滤箱顶端装设有一圈在管上钻有许多小孔的生物砂滤箱余气收集管，生物砂滤箱余气收集管与砂滤箱余气回流管连接，砂滤箱余气回流管上设置有砂滤箱余气回流阀；集聚于生物砂滤箱顶端多余空气通过小孔经由砂滤箱余气回流管、砂滤箱余气回流阀排出至塔器外的生物接触滤池。

2.如权利要求1所述的污水资源化无害处理一体化设备，其特征在于，还包括：生物砂滤箱反冲洗系统、生物活性炭膨胀床气力冲洗系统和生化处理室气冲洗系统；

①所述生物砂滤箱反冲洗系统包括：冲洗水进入管路、压缩空气进入管路和泥浆水排出管路；

按照冲洗水的流动方向，冲洗水进入管路连接顺序如下：冲洗水经过砂滤箱冲洗进水阀、砂滤箱出水阀、砂滤箱出水管、砂滤箱集水管以及砂滤箱水腔进入至生物砂滤箱；

按照压缩空气的流动方向，压缩空气进入管路连接顺序如下：压缩空气经过砂滤箱气洗阀、砂滤箱进气管、砂滤箱气洗管进入至生物砂滤箱；所述砂滤箱气洗管为环形，砂滤箱气洗管上均布有气孔，砂滤箱气洗管安装在生物砂滤箱的下部、砂滤箱托盘的上方，砂滤箱气洗管与砂滤箱进气管连接，经由砂滤箱气洗阀连接至塔器外的供气源；

按照清洗之后产生的泥浆水的流动方向，泥浆水排出管路连接顺序如下：泥浆水经过砂滤箱环形布水管、砂滤箱进水管以及砂滤箱反冲排污阀排出至塔器之外的射流驱动序批式生化反应器；

②按照压缩空气的流动方向，所述生物活性炭膨胀床气力冲洗系统连接顺序如下：压缩空气经过炭床气洗阀、炭床进气管、炭床气洗管进入至生物活性炭膨胀床，泥浆水经过炭床下水管、塔器出水总管以及气冲排污阀排放至塔器之外的泥浆池；所述炭床气洗管为环形，炭床气洗管上均布有气孔，炭床气洗管位于生物活性炭膨胀床的下部、炭床承托盘的上方，炭床气洗管通过辐向筋固定在炭床下水管上，炭床气洗管与炭床进气管连接，经由炭床气洗阀连接至塔器外的供气源；

③按照空气的流动方向，所述生化处理室气冲洗系统连接顺序如下：压缩空气经过处理室气洗阀、处理室进气管、处理室气洗装置进入至生化处理室，泥浆水经过集水管、中心轴出水管、生化塔气洗排污阀排出至塔器外的泥浆池；所述处理室气洗装置安装在生化处理室中下填料架的下方，处理室气洗装置包括对称独立的两部分，每一部分包括总气管和梳状排列的支气管，总气管与处理室进气管连接，经由处理室气洗阀连接至塔器外的供气源。

3.如权利要求1或权利要求2所述的污水资源化无害处理一体化设备，其特征在于，还包括：开设在生化处理室壁面上的用于填料安装和检修的上检修孔和下检修孔、穿透过塔器壁面和筒形隔板的用于检修和活性炭出料的炭床检修孔、开设在生物活性炭膨胀床顶面的用于安装检修及活性炭填装的装炭孔、开设在生物砂滤箱顶面的用于安装检修和滤料填装的装滤料填装孔和开设在生物砂滤箱壁面上的用于安装检修和滤料清出的砂滤箱检修孔，支座筒壁上开设有用于罐体下部管道、管件和阀门安装检修的检修口；设置在各个检修孔下的检修孔操作平台。

4.根据权利要求1所述的污水资源化无害处理一体化设备用于污水资源化无害化处理的方法，其特征在于，包括如下步骤；

(1)将污水收集于集水池内，将污水注入射流驱动序批式生化反应器，经过射流驱动序批式生化反应器处理后得到初步处理中水；

(2)将初步处理中水输送至生物接触滤池，经过生物接触滤池得到生物过滤水；

(3)将生物过滤水输送至射流混气器，经过射流混气器处理后得到混气水；

(4)将混气水储存于溶气罐中，使气体进一步融入水中，得到溶气水；

(5)将溶气水注入污水资源化无害处理一体化设备中，经污水资源化无害处理一体化设备处理得到的清水，清水输送至再生水塔脱除溶解性气体后供生产车间循环使用。

5.如权利要求4所述的污水资源化无害处理一体化设备用于污水资源化无害化处理的方法，其特征在于，

①将集聚于污水资源化无害处理一体化设备中的生物砂滤箱顶端的多余空气回注于生物接触滤池的水下；

②对污水资源化无害处理一体化设备中的生化处理室进行反冲洗时产生的泥浆水经由塔器进水总管、污水生化处理室排水阀排放至泥浆池；

③对污水资源化无害处理一体化设备中的生物砂滤箱进行反冲洗时，关闭砂滤箱进水阀，泥浆水经由砂滤箱环形布水管、砂滤箱进水管、砂滤箱反冲排污阀、反冲水回收阀回注至射流驱动序批式生化反应器内；

④经过污水资源化无害处理一体化设备中生化处理室处理的部分水流，从生化处理室回流阀和水压能梯度利用射流曝气器回注至生物接触滤池。