CN1061324C

CN1061324C - 污水净化方法和装置

Info

Publication number: CN1061324C
Application number: CN94102600A
Authority: CN
Inventors: 孙乔良; 孙海凌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 2001-01-31
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: CN1093343A

Abstract

本发明属于污水处理技术领域，系统工作时，将污水送入螺纹旋流器，然后导入导流管，进入高效增氧机组进行一级高效增氧，再进入生物接触氧化塔，氧化塔采用了比表面积巨大的双嵴峭凸膜芯片，流出的混合液导入全封闭的好氧池内，系统设有的生物发泡器能迅速挥发污水中的有害气体，高速排污，并将气固二相物质推送至A2和A1，再经微生物的降解，达到自动净化的目的。本发明体积小、成本低、污水处理量大，能使污水高速净化。

Description

污水净化方法和装置

本发明属于污水处理技术领域，具体是一种可对鱼业废水或普通生活污水作净化处理的方法及装置。

近来，联合国环境规划署根据日益加剧的金球人口增长和污染情况，作出如下坦率而又令人不安的预测：用水问题将同七十年代的能源缺乏问题一样，成为下世纪初世界大部分地区面临的最严峻的自然资源问题。目前许多国家的污染状况恶化，使用水紧张状态进一步加剧，例如我国目前的467个城市中，有300个缺水，50个严重缺水，现年缺水50亿立方米，预计到2000年将缺水700亿立方米之多。因此，今后污水的净化以及要花费多大代价的事情，仍将成为国际议事日程中急需优先考虑的问题。

在近代世界各国的水净化与污水处理技术的演进历程中，曾经广泛地采用了离子交换、活性炭吸附、电渗析、反渗透、O₃氧化、超滤等等工艺作深度净化而获得不同要求的净水或纯水。这些工艺的特点是水的纯洁度可按需所得，但设备的成本费用极高，对大规模用水，则无能为力。在废水和污水的净化技术方面，美国、英国曾广泛地采用二级生物处理流程-即活性污泥法，其优点是处理能力高、处理量大、出水质量基本可达到排放要求，但该法耗能大，运行费用高，管理复杂，还伴有污泥膨胀、上浮、污泥龄d值大，不能有效去除氮、磷与无机营养物质等缺点。

因此，近一、二年世界各国采用最多的污水净化技术是以氧化沟(循环曝气池)及改进后的一体化氧化沟与吸附生物降解法(即AB法为主)，以及进一步发展的A-O工艺及A-A-O工艺流程和生物膜法(ABF)等处理系统。而日本等国正在进行一项研究，希望使用DNA与RNA等生物遗传工程原理来获得某些对水净化作用突出的微生物种群，并使之固定着床，令其富集在浓度极高的大规模生物反应器中，以进行污水的循环净化，但是这些研究还在实验阶段，能否实际应用尚无定论。

就现代技术中的各种污水净化方法而言，它们的共同特点是能对各种污水进行2～3级净化处理，对BOD₅与COD的去除能力较强，但共同的缺点是所用设施占地面积大，如天津一座污水处理厂的日处理量为40万立方米，占地达30公顷之多，需要巨额投资。再者，污水在处理过程中所需的滞留时间长，污泥龄d值也大，制约着污水处理的吞吐量。而且，现有的制取纯水的洁净技术，把对水产鱼业用水极为有用的浮游生物也清理掉，所需成本高昂，净水制取量又很有限。这些对水产鱼业，特别是正向现代工厂化、集约化发展的水产鱼业的用水和排放水，是远远不能适应的。

本发明的目的针对现有技术的不足和该技术领域的空白，提供一种体积小、成本低、能使污水高速净化的小型化、移动式的污水净化方法和装置，以满足污水处理，尤其是水产养殖业污水处理的需要。

本发明的说明书和附图中所用代号的说明：

O-O 富氧、好氧

A或A₁ 厌氧、厌氧工艺

A₂ 缺氧、缺氧池或工艺

BOD₅ 生物化学需氧量(5日量)

COD 化学需氧量

SS 悬浮固体(颗粒)物

TSS 悬浮固体(颗粒)物总量

AB法吸附-生物降解法

A-O (A／O)厌氧好氧工艺法

ABF 生物膜处理法(工艺)

VSS 挥发性悬浮物

TC 总碳

DO 溶解氧

d值污泥化所需要的天数，即污泥龄

本发明的污水处理净化方法的工艺步骤及原理如下：

1、将污水或废水送入螺纹旋流器，以增加水流和氧气间的摩擦，混合溶解

2、高速污水被导入导流管，导流管内壁上的导流螺纹使水流成为一条旋转前进的水龙，污水进入高效增氧机组，在增氧机内进行一级高效增氧，即带压曝气，增氧机内的压力为1．5～4公斤／平方厘米。

当水龙行至增氧机组机头Φ值最小的内喉卡区位时，水流的分子密度加大，水体中呈液态的很多有机物质和氧分子等在水中依靠分子间的范德华引力与氢键力发生物理性溶解，同时单位截面上泵的吸引力也成倍地增大，在内径Φ值渐大区位，出现真空，强劲的真空吸引力则把环形气仓内的空气或纯氧由正负压泄气孔35内吸入颗粒状高速运行中水流分子群体中，并在激烈的摩擦、搓扭、分割、互溶中前进，使水、氧分子得到高强度的充分溶解与混合。如果增氧过程中提供的是一种有适当压力的纯氧源(正压)，则将正压气源接于正压气源入口，同时关闭负压气源入口，此时的增氧速度和效率将加大4～5倍，而且使用纯氧作气源，避免了空气中氮系与碳系气源的混入，减少了离子态氨及硝酸与亚硝酸盐类大量产出的危害。为了达到在负压增氧(曝气)条件下，O好氧池的DO值都随时保持在5～15毫克／升或更高的密度内。

3、增氧机流出的污水进入生物接触氧化塔，污水首先被引入气液倒相器中把气态氧变为液相氧，本发明的生物接触氧化塔采用了比表面积巨大的双嵴峭凸膜芯片A、B、C三片叠合具有延时功能装置的增氧装置，在生物接触氧化塔的圆柱体内采用厚度为1～2mm双嵴峭凸膜芯片。

4、采用O-O双好氧串联工艺，即把生物接触氧化塔流出的混合液导入全封闭的好氧池内；

混合液进入好氧池中，为污水中的好氧微生物创造了两段富氧的呼吸过程，即O-O双好氧串联工艺，好氧池的DO值保持在5～15毫克／毫升。使污水中的生物群落强劲而快捷的降解，缩短了降解流程中污水与污泥龄d值，实现高速净化的目的。尤为重要的是，在这个过程中由于许多不动杆菌，假单胞菌属、棒杆菌属等均能在此富氧条件的激发下，会作过量地摄取混合液中的磷，而到达A₁(厌氧层)和A₂(缺氧层)时，则又会将过量吸收了磷释放在污泥中，而达到除磷的效果。另一方面，混合液在好氧池中进行充分的好氧呼吸，达到了增加污泥龄d值的效果，从而使BOD₅、COD、SS、TC等污染物被降解，达到污泥化而排出。

5、生物发泡器将好氧池水气界面的湍流速度由缓慢的平流、对流而变为高速度高能量的射流，并通过靶的制泡作用而制成出成千成亿个的气泡来，这些气泡的内部气源就是好氧池内的生化产物二氧化碳、氮、及硫化氢、氨类等有害气体，而气泡的膜则是由混合液中的胶状物，胶粒悬浮物，酶类等污物组成，本发明通过发泡器能迅速挥发污水中的有害气体，高速排污，并将气固二相物质推送至A₂上缺氧层和A₁厌氧层内，再经微生物的降解，排除大量污染物质，经生物降解后的上清液由引流孔返回到好氧池中，如此循环，达到自动净化的目的。

用于实现本发明的方法的装置包括：活性污泥循环与排除系统，生物限量过滤、反冲排放系统，调温系统，动力与水循环系统，减震、消能、消波、仪表监控装置；并设置有正负压环气仓旋流式高效增氧机，增压生物接触氧化塔，好氧池，缺氧好氧可逆池，厌氧层，生物沉淀池和胶体发泡系统；该装置工作时，污水首先送入螺纹旋流器，螺纹旋流器与增氧机相连通，增氧机与生物接触氧化塔相连通，生物接触氧化塔与全封闭的好氧池相连通，好氧池与生物过滤池相连通生物过滤池连接洁净水出水管。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、系统能使污水高速净化，污水处理量大；

由于本发明具有双富氧(即O-O式)双缺氧，即A₂-A₂，还有厌氧层A₁的有机结合，使本发明具有较全面的净化功能，一般鱼业或生活污水被引入本系统循环1～5个周期，处理时间为10～30分钟就可达到和超过国标(GB8978-88)的二级污水处理厂出水水质标准，净化吞吐量如仅使用3．5_PH动力机为动力的话，其净化吞吐能力约为50～100立方米／小时，经净化处理后的污水即可用于鱼业养殖，水中氨、氮、磷的含量远远低于鱼业用水的阈值。

2、本发明使膜面设计立体化，有效地缩短了污泥龄；

本发明设计的生物接触氧化塔内具有为数众多的A、B、C双嵴峭凸膜芯片，形成一个巨大的双膜世界，使水体微生物本质性的机能，生物细胞中的线粒体和线粒体中的多种酶、辅酶和细胞色素这三类催化物质得到强化和激发。而线粒体是生物细胞进行有氧呼吸的主要场所，生物呼吸的三个过程——三羧酸的循环，电子传递和转换，氧化磷酸化作用过程都得到有效的加强。膜片A、B、C人为的错位开孔，A、B片设有溢水堰，起到了延长生化时间的作用，从而有利于活性污泥所需的较大的d值。

3、系统体积小，成本低；

本发明把污水引入气液倒相器中，把气态氧变为液相氧，本发明的生物接触氧化塔采用了比表面积巨大的双嵴峭凸膜芯片A、B、C三片叠合具有延时功能装置的增氧装置，在生物接触氧化塔的圆柱体内采用厚度为1～2mm双嵴峭凸膜芯片，比表面积比一般的拉西环、阶梯环、鲍尔环大得多，并形成了气、液、固三相立体的巨大膜面，极有利于内部物质的传质混合、转换等作用，因此，本发明实际上将体积庞大的膜处理、曝气(增氧)，一沉池有机结合于一个小巧的容器中。本发明的好氧池是由五个腔体，三层网板，多菌床的长方形、方形、椭圆形、圆形的结构体，从而有效地缩小了设备的体积与重量。本发明可制成由车、船等运输工具载运的移动式多层池结构体，也可因地制宜的建成占地面积小的污水处理站。本发明使污水处理的成本大大降低。

本发明克服了现有技术的不足，有针对性的设计了增氧机，生物接触氧化塔等专用设备，提供了一套完整的生物全能高速污水自动净化系统，解决了人们一直渴望解决，但尚未获得成功的技术难题。本发明具有广阔的应用前景和巨大的社会、经济、生态等多种效益。

下面结合附图及附图所示的实施例，对本发明的内容作详细的描述，但本发明的内容不限于附图所示。

图1为本发明的总体结构及工作原理示意图；

图2为本发明的正负压高效增氧机的结构示意图；

图3为本发明的正负压高效增氧机三段式结构原理示意图；

图4为本发明的正负压高效增氧机n通接口示意图；

图5为本发明移动式的机体形状和各组成部分装配示意图；

图6为本发明的增压生物接触氧化塔示意图；

图7为本发明的增压生物接触氧化塔的双嵴峭凸膜芯片示意图；

图8为本发明的双源流靶的式生物胶体发泡器结构示意图；

图9为本发明的生物发泡器的靶的结构示意图；

图10为本发明的生物菌种床，接种包和着床结构示意图。

生活、鱼业污水1，生物接触氧化塔2，增氧机3，螺纹旋流器4，阀门5，逆转装置6，沉淀物出口7，胶体发泡器8，A₁厌氧层9，A₂缺氧层10、12，O好氧池11，生物过滤池13，洁净水出管14，活性污泥管15，污泥处理器16，菌种池17，上清液管18，低能水19，水泵20，纯氧源21，导气管22，空气源23，导气管24，鱼塘25，活鱼库26，导流管27，导流螺纹28，污水流向29，负压气源入口30，正压气源入口31，逆止阀32，Φ值最小区位33，Φ值渐大区位34，正负压泄气孔35，导流胶管接口36，法兰胶垫37，接泵法兰38，环形气仓39，胶垫40，接口倒锥体41，接泵管42，旋塞43，螺栓44，活接45，阀门46，出水口47，法兰48，异形n通49，活接螺纹50，环气仓51，机座52，吊装孔53，层网54，生物滤器55，间隔网板56，SS物质出口57，接生物滤池口58，对流入水口59，供氧器60，排污孔61，填芯料孔62，入孔63，出水管64，增氧管65，隔板66，加力筋67，排污口68，吸污管69，观察孔70，电机71，法兰72，水温仪表73，双嵴峭凸膜芯片74，沉池75，排污阀门76，保温层77，加热器78，流量表79，压力表80，好氧池控温管系81，控温器82，好氧池进水管系83，高能水导入管系84，SS粪物出口85，A₁，A₂导入管系86，O-O管系87，生物滤池88，气液倒相器89，混合仓90，环形管91，开孔92，膜谷93，嵴峭凸94，溢水堰95，上膜片A，中膜片B，下膜片C，导流管96，加压仓97，射流枪98，气液混合流99，混合液100，靶的网101，靶的102，靶芯103，柱形凸体104，B段正方形105，A段圆形106，靶心界线107，A段圆心108，网目109，毛细引水道110，B′段正方形111，B′段插口边112，束管芯料113，床芯球114，菌种包115，活性污泥116，多孔束管芯料117，天然松球118，竹质纤维119，间隔120，雾管系121，回污泥门122，引流孔123。

如图1～图10所示，生活或鱼业污水1首先送入螺纹旋流器4，螺纹旋流器4与增氧机3相连通，增氧机与生物接触氧化塔2相连通，生物接触氧化塔2与全封闭的好氧池11相连通，好氧池11与生物过滤池13相连通，生物滤池连接洁净水出水管14；所述的增氧机是一组设置了多种能分别与国标各型弯头、内接、管件、1-n通、串联或并联的套管式正负压高效增氧机，在增氧机环形气仓39的管道内开设了定向环状的正负压泄气孔35，在增氧机机头的内管壁上设置有定向的导流螺纹28，该导流螺纹为可拆式，分为A、B、C三段，其旋转指向左或指向右；在内套管壁上设置了一道对称的、Φ值逐渐变小后又逐渐变大的环状喉卡B段，并在Φ值的最小区位33设有一个逆止阀32；所述的生物接触氧化塔2内装有双嵴峭凸膜芯片74，该芯片由上膜片A、中膜片B、下膜片C所组成，膜片上设有圆形开孔92，膜谷93，嵴峭凸94，在上膜片和中膜片边缘设有溢水堰95；所述的好氧池11是由五个腔体，三层网板，多菌床的长方形或方形或椭圆形或圆形的移动式多层池结构体，好氧池内设有提供好氧生态环境的供氧器60，在好氧池的顶层和底层分别设有上缺氧层10和下缺氧层12在厌氧层9与上缺氧层10之间装有逆转管系6并填有众多的菌种包115、天然松球或丙烯类制品118，多孔束管芯料117，床芯球114，或竹质纤维组成的芯料，在下缺氧层12的上方设有由引流孔123，逆转管系6，回污泥门122，厌氧层9串联而成的回路；所述的胶体发泡器8由导流管96，加压仓97，射流枪98，靶的网101，靶的102，靶心103组成，靶的102上密布毛细引水道110与柱形凸体104。

胶体发泡器的靶的102，是由圆形靶心A，与正方形或长方形的B或B′组成的不锈钢或塑料制品。

毛细引水道110之间的距离为1～2mm，靶的间的网目109的规格为每平方厘米4～10目，射流枪与靶的之间的距离为500～1000mm。

Claims

1、一种污水净化的方法，该方法包括下列步骤：

a．将污水或废水送入螺纹旋流器(4)；

b．高速污水首先被导入导流管(27)，导流管内壁上的导流螺纹(28)使水流成为一条旋转前进的水龙，污水进入高效增氧机组(3)，在增氧机内进行一级高效增氧，即带压曝气，增氧机内的压力为1．5～4公斤／平方厘米；

c．增氧机流出的污水进入生物接触氧化塔(2)，污水首先被引入气液倒相器(89)中，把气态氧变为液相氧，生物接触氧化塔采用了比表面积巨大的双嵴峭凸膜芯片，凸膜芯片的厚度为1～2mm，采用O-O双好氧串联工艺，即把生物接触氧化塔流出的混合液导入全封闭的好氧池(11)内；

d．混合液进入好氧池中，为污水中的好氧微生物创造了两段富氧的呼吸过程，即O-O双好氧串联工艺，好氧池的D0值保持在5～15毫克／毫升；

e．系统设计的胶体发泡器(8)能迅速挥发污水中的有害气体，高速排污，并将气固二相物质推送至A₂上缺氧层(10)和A₁厌氧层(9)内，再经微生物的降解，排出大量污染物质，经生物降解后的上清液由引流孔(123)返回到好氧池(11)中，如此循环，达到自动净化的目的。

2、一种用于实现权利要求1的方法的装置，包括活性污泥循环与排除系统，生物限量过滤、反冲排放系统，调温系统，动力与水循环系统，减震、消能、消波、仪表监控装置，其特征在于设置有正负压环气仓旋流式高效增氧机，增压生物接触氧化塔，好氧池，缺氧好氧可逆池，厌氧层，生物沉淀池和胶体发泡系统；该装置工作时，污水(1)首先送入螺纹旋流器(4)，螺纹旋流器(4)与增氧机(3)相连通，增氧机与生物接触氧化塔(2)相连通，生物接触氧化塔(2)与全封闭的好氧池(11)相连通，好氧池(11)与生物过滤池(13)相连通，生物过滤池接洁净水出水管(14)；所述的增氧机是一组设置了多种能分别与国标各型弯头、内接、管件、1-n通、串联或并联的套管式正负压高效增氧机，在增氧机环形气仓(39)的管道内开设了定向环状的正负压泄气孔(35)，在增氧机机头的内管壁上设置有定向的导流螺纹(28)，该导流螺纹为可拆式，分为A、B、C三段，其旋转指向左或指向右；在内套管壁上设置了一道对称的、Φ值逐渐变小后又逐渐变大的环状喉卡B段，并在Φ值的最小区位(33)设有一个逆止阀(32)；所述的生物接触氧化塔(2)内装有双嵴峭凸膜芯片(74)，该芯片由上膜片(A)、中膜片(B)、下膜片(C)所组成，膜片上设有圆形开孔(92)，膜谷(93)，嵴峭凸(94)，在上膜片和中膜片边缘设有溢水堰(95)；所述的好氧池(11)是由五个腔体，三层网板，多菌床的长方形或方形或椭圆形或圆形的移动式多层池结构体，好氧池内设有提供好氧生态环境的供氧器(60)，在好氧池的顶层和底层分别设有上缺氧层(10)和下缺氧层(12)，在厌氧层(9)与上缺氧层(10)之间装有逆转管系(6)并填有众多的菌种包(115)、天然松球或丙烯类制品(118)，多孔束管芯料(117)，床芯球(114)，或竹质纤维组成的芯料，在下缺氧层(12)的上方设有由引流孔(123)，逆转管系(6)，回污泥门(122)，厌氧层(9)串联而成的回路；所述的胶体发泡器(8)由导流管(96)，加压仓(97)，射流枪(98)，靶的网(101)，靶的(102)，靶心(103)组成，靶的(102)上密布毛细引水道(110)与柱形凸体(104)。

3、按照权利要求2的装置，其特征在于所述的胶体发泡器的靶的(102)是由圆形靶心(A)，与正方形或长方形的B或B′组成的不锈钢或塑料制品。

4、按照权利要求2的装置，其特征在于所述的毛细引水道(110)之间的距离为1～2mm，靶的间的网目(109)规格为每平方厘米4～10目，射流枪与靶的之间的距离为500～1000mm。