CN109019889A - 跌水曝气与生物接触氧化一体化的污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种跌水曝气与生物接触氧化一体化的污水处理方法。利用污水处理系统进行污水处理方法为中间进水，周边出水，包括：进水管的进水由配水帽配水依次经第一跌水托盘和第二跌水托盘跌水曝气到生物接触氧化池；污水经两级跌水到生物接触氧化池，通过填料和附着在其上的微生物的共同作用来吸附污水中的有机物、氮、磷和悬浮物；水经生物接触氧化池的配水孔进入到溢流堰，再经溢流堰中设置的三角堰的出水管排出；污泥通过重力作用经污泥孔进入到中央的污泥收集池，通过污泥管排出。该污水处理方法将跌水曝气与生物接触氧化结合在一起，节能实用，曝气效果更理想，污水净化效果更好，简化污水处理工艺。

Description

跌水曝气与生物接触氧化一体化的污水处理方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种跌水曝气与生物接触氧化一体化的污水处理方法。

背景技术

在现在污水生物处理技术上常用的曝气方法主要有：鼓风曝气、机械曝气、射流曝气和跌水曝气。

鼓风曝气是空压机将送出的压缩空气通过一系列的管道系统送到安装在曝气池底部的空气扩散装置(曝气装置)，经过扩散装置，使空气形成不同尺寸的气泡。空气从那里以微小气泡的形式逸出，气泡经过上升和随水循环流动，最后再破裂，从而使气泡中的氧转移到混合液中去。鼓风曝气的优点是充氧效率高，但耗能大。鼓风曝气法包括鼓风机房，配电设施、鼓风管道、布气管道和空气扩散装置。设备非常繁多，且布水管道淹没于水中，腐蚀性较大，不易维修管理。大量的设备还需要有专用的场地，基建投资费用高。

机械曝气又称表面曝气，是利用安装在水面上、下的曝气装置，在动力的驱动下高速转动，通过下列3项作用使空气中的氧转移到污水中去:(1)曝气装置(曝气器)转动，水面上的污水不断地以水幕状由曝气器周边跑向四周，形成水跃，液面呈剧烈的搅动状，使空气卷入；(2)曝气器转动，具有提升液体的作用，使混合液连续地上、下循环流动，气、液接触界面不断更新，不断地使空气中的氧向液体内转移；(3)曝气器转动，其后侧形成负压区，能吸入部分空气。机械曝气没有鼓风曝气那么多繁琐的组成部分，但也需要电动机，减速机，曝气机械等，制造工艺比较复杂。机械曝气的缺点：充氧效率低，耗能大。

射流曝气是一种利用射流曝气器把液流或气液混合流喷射入曝气池，以增加池中氧含量的曝气系统。它是以水泵为动力源，水泵抽吸曝气池中的泥水混合液沿管路射入喷嘴，在喷嘴出口处由于射流和空气之间的粘滞作用，把喷嘴附近空气带走，使喷嘴附近形成真空，在外界大气压的作用下，空气被源源不断的吸入射流器内，三相混合液在喉管中强烈混合搅动，使空气泡粉碎成雾状，继而在扩散管内，由于速头变成压头，微细气泡进一步压缩，氧迅速的转移到混合液中，从而强化氧的转移达到充氧目的。

跌水曝气就是让水体从高处跌落，搅动水面，产生水跃，使液面与空气接触的表面不断更新，把空气中的氧转移到水体里，从而使水体充氧的过程。跌水曝气方式相对于其他三种曝气方式，具有效率较高、无耗能、管理方便等优点。采用分级跌水，增加了氧的转移效率。采用跌水曝气与生物接触氧化相结合的污水处理工艺，制作成一体化处理装置，具有构造简单、占地少、成本低、维护管理方便、节能实用的特点。适用于丘陵或山地城镇污水处理系统。

从几类曝气方法中我们不难看出，跌水曝气无论是从节能方面，还是成本方面都要优于其他三类曝气方法，而跌水曝气也是近几年来实施较多的污水处理方案

目前跌水曝气的处理方法多为梯田式跌水曝气的装置及方法，申请号为201210164956.6的专利公布了一种用于污水处理的跌水曝气生物滤池，该跌水曝气生物滤池，为砖混或钢混结构，由一级生物滤池a、二级生物滤池b、三级生物滤池c依次相连组成，且空间位置的高度随依次递减。

申请号为201410719307.7的专利公布了一种梯田式跌水曝气组件及其装置，梯田式跌水曝气组件由5-10级跌水曝气元件构成，每级跌水曝气元件高差为0.2-0.5m。其中每级跌水曝气元件由多个尺寸均一的跌水曝气单元连续拼接而成，相邻两级跌水曝气元件相互嵌入。

申请号为201410519071.2的专利公布了一种户用生活污水跌水曝气生物强化处理装置，包括用于与化粪池排污口连接的进水阀，与进水阀连接的高位调节池，与高位调节池连接的跌水槽，位于跌水槽下方的集水槽，位于集水槽下方的兼氧反应池，与兼氧反应池连接的出水口；该发明利用水位落差完成生活污水跌水曝气增氧过程和搅拌功能。

但目前大多跌水爆气处理对水体的复氧作用是瞬间的，复氧能力有限、作用时间短，因此污染物的去除效果也有限。因此开发一种，在传统跌水曝气工艺上，如何更进一步的增加曝气效果、增加水体溶氧水平，更好的进行污水处理、降低运行成本成了现在更加需要关注的焦点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种跌水曝气与生物接触氧化一体化的污水处理方法。该污水处理方法将跌水曝气与生物接触氧化结合在一起，节能实用，曝气效果更理想，污水净化效果更好，简化污水处理工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

跌水曝气与生物接触氧化一体化的污水处理方法，污水处理系统包括生物接触氧化池，所述生物接触氧化池中央位置设置竖直向上的进水排泥装置，所述进水排泥装置高度高于所述生物接触氧化池外墙高度，所述进水排泥装置中央位置设置竖直向上的进水管，所述进水管外侧上从上往下设置有第一跌水托盘和第二跌水托盘，所述第一跌水托盘直径小于所述第二跌水托盘，所述进水管的顶端设置配水帽，第二跌水托盘为筛孔托盘；所述生物接触氧化池外围设置溢流堰，所述生物接触氧化池外墙下端设置配水孔连接所述溢流堰，所述溢流堰上端设置三角堰，所述三角堰外墙高度低于所述生物接触氧化池外墙，在所述三角堰内侧设置出水管，所述生物接触氧化池内中上部水平设置不锈钢支架，所述不锈钢支架上悬挂填料，所述生物接触氧化池底部从边缘向中心向下倾斜，所述进水排泥装置墙底设置污泥孔连接所述生物接触氧化池，所述进水排泥装置在低于所述生物接触氧化池底部位置设置污泥管；

利用污水处理系统进行污水处理方法为中间进水，周边出水，包括以下步骤：

1)进水及跌水曝气：进水管的进水由配水帽配水依次经第一跌水托盘和第二跌水托盘跌水曝气到生物接触氧化池；

2)生物接触氧化池的处理：污水经两级跌水到生物接触氧化池，通过填料和附着在其上的微生物的共同作用来吸附污水中的有机物、氮、磷和悬浮物；

3)水和污泥的排出：水经生物接触氧化池的配水孔进入到溢流堰，再经溢流堰中设置的三角堰的出水管排出；污泥通过重力作用经污泥孔进入到中央的污泥收集池，通过污泥管排出。

本发明采用中间进水，周边出水，其中设计为两级跌水，让污水有充分地跌水曝气过程，能根据实际处理场景和需要设计两级以上的跌水装置。

作为一种优选，所述第二跌水托盘的筛孔孔径为5～10mm，间距为100～150mm，增强曝气效果，保证配水均匀性。

作为一种优选，所述第一跌水托盘跌水高度h1为1～1.5m，为第一跌水托盘跌水到第二跌水托盘的高度；所述第二跌水托盘跌水高度h2为2～2.5米。

作为一种优选，所述第一跌水托盘和第二跌水托盘的材料为陶瓷。为保证配水均匀性，同时考虑消除水头，在进水管的顶端设置配水帽，设计为钢制材料(防腐)，内径为进水管管径的1.5倍。

作为一种优选，出水隔墙下端设置的配水孔尺寸为200×200mm。

所述进水排泥装置中间设置检修井，并在所述检修井上配置高分子井盖，优选的高分子井盖；所述检修井内设置爬梯，方便检修时使用。所述溢流堰外壁向外悬挑预留检修维护通道，在所述检修维护通道两侧设置栏杆。便于上到所述溢流堰上方观察检修所述生物接触氧化池和所述溢流堰内情况。

进一步，所述生物接触氧化池的池底坡度为7％～15％。使得池底污泥能够自然排出。

作为一种优选，所述生物接触氧化池的池底坡度为10％。

进一步，所述生物接触氧化池容积(V)的确定由污水进水量Q(m³/d)及进水BOD负荷确定，BOD＝0.3kg/m³.d，V＝Q/BOD。

进一步，所述生物接触氧化池容积的有效半径的计算公式为：

H₀为生物接触氧化池设计的有效水深(设计水位)，V为所述生物接触氧化池容积。

作为一种优选，生物接触氧化池设计的有效水深(设计水位)H₀为2米。出水方式采用溢流堰，优选不锈钢三角配水堰，配水渠液位为设计水位H₀减去200mm。

进一步，第一跌水托盘半径为第二跌水托盘半径为其中v＝1m/s，t＝2s，适用条件：0.002m³/s≤Q≤0.03m³/s。

进一步，所述进水管的管径根据进水流量计算：

所述污泥管上设置电磁阀门，污泥管的管径的计算公式为：其中Q为进水流量，v为进水速率。

所述污泥管上设置电磁阀门，能有效控制污泥的排出效率。

为了便于收集污泥，生物接触氧化池内墙底部设置0.6米高的污泥孔，间距0.5米。池子中央设圆柱形污泥收集池，收集池池底在生物接触氧化池池底再降低1米，并设置污泥管(兼用放空管)，所述污泥管管材采用防腐钢管。

进一步，所述填料为半软性填料和/或弹性立体填料。

半软性填料具有特殊的结构和水力性能，孔隙率大(大于96％)，流阻小，并且当水流通过填料层时可产生明显的湍流流态，提高水与生物膜的接触效率，增大了去除污染物的能力，该填料有一定的刚性及柔性，具有较强的重新布水、布气能力，具有传质效率高、节能、不易堵塞、耐腐蚀、耐老化等特点。

弹性填料采用高分子聚合物并加入抗氧剂、亲水剂、稳定剂、吸附剂等添加剂，经特殊拉丝而成面带有细小毛刺结构，弹性丝经高温黏合，牢牢固定在塑料粒子上，形成片距式弹性立体填料。该填料耐腐蚀，比表面积大，易挂膜，周期性后脱膜容易，更新快，具有良好的布气、布水性能。

作为一种优选，悬挂在不锈钢支架上的填料层高度为0.8～1.2米，不锈钢支架布置间距以配水渠周长测算，间距为500mm，固定于设计水位下0.5米处。

进一步，所述填料为半软性填料和弹性立体填料相间组成，所述半软性填料为变性聚乙烯塑料，所述弹性立体填料采用聚丙烯酰胺材料并加入包括β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的物质制成。

抗氧剂1076：β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，无污染，耐热和耐水抽出性好。抗氧剂168：三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，为辅助抗氧剂，为低挥发性有机合成抗氧阻聚剂，广泛用于聚丙烯、聚乙烯、ABS、聚碳酸纤维及聚酯树脂等各类塑料的合成与加工，可有效地防止聚丙烯、聚乙烯在基础注塑中的热降解，给聚合物额外的长效保护。本品不着色、不污染、耐挥发性好。两者联用协同效应显著，可有效抑制聚合物的热降解和氧化降解。

进一步，所述聚丙烯酰胺材料与β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的质量比为98：0.1～0.5：0.5～1.0。

作为一种优选，变性聚乙烯塑料单片尺寸为布置竖直间距和水平间距相同；弹性立体填料的规格为或

进一步，所述生物接触氧化池至少布置为两组，在所述进水管前设置分支管多个并联，当进水BOD浓度或出水BOD浓度过大时，所述生物接触氧化池采用多级串联运行，所述出水管与下一级的进水管相连接。

作为一种优选，当进水BOD浓度不小于150mg/L时或出水BOD浓度大于80mg/L时，则设计为2级串联运行。

本发明的有益效果在于：本发明提供的污水处理方法将跌水曝气与生物接触氧化结合在一起，节能实用，设置两级跌水，曝气效果更理想，生物接触氧化池采用中间进水周边出水的方式，使得污水在池内氧化时间更长，污水净化效果更好，池底采用倾斜设计，使得污泥自然排出，跌水曝气与生物氧化一体完成，维护管理方便，简化污水处理工艺，有效降低成本，节约了能源，管理也方便，有很好的社会价值。

附图说明

图1为本发明跌水曝气生物接触氧化一体处理设备剖视图；

图2为本发明跌水曝气生物接触氧化一体处理设备俯视图。

附图标记：

其中1为生物接触氧化池，2为进水排泥装置，3为进水管，4为第一跌水托盘，5为第二跌水托盘，6为配水帽，7为溢流堰，8为三角堰，9为出水管，10为配水孔，11为不锈钢支架，12为填料，13为污泥孔，14为污泥管，15为检修井，16为高分子井盖，17为爬梯，18为检修维护通道，19为栏杆，20为筛孔。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细描述。优选实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1污水处理系统

如图1和图2所示，污水处理系统，包括生物接触氧化池1，所述生物接触氧化池1中央位置设置竖直向上的进水排泥装置2，所述进水排泥装置2高度高于所述生物接触氧化池1外墙高度，所述进水排泥装置2中央位置设置竖直向上的进水管3，所述进水管3外侧上从上往下设置有第一跌水托盘4和第二跌水托盘5，所述第一跌水托盘4直径小于所述第二跌水托盘5，所述进水管3的顶端设置配水帽6，第二跌水托盘5为筛孔托盘；所述生物接触氧化池1外围设置溢流堰7，所述生物接触氧化池1外墙下端设置配水孔10连接所述溢流堰7，所述溢流堰7上端设置三角堰8，所述三角堰8外墙高度低于所述生物接触氧化池1外墙，在所述三角堰8内侧设置出水管9，所述生物接触氧化池1内中上部水平设置不锈钢支架11，所述不锈钢支架11上悬挂填料12，所述生物接触氧化池1底部从边缘向中心向下倾斜，所述进水排泥装置2墙底设置污泥孔13连接所述生物接触氧化池1，所述进水排泥装置2在低于所述生物接触氧化池1底部位置设置污泥管14，污泥通过重力作用经污泥孔进入到中央的污泥收集池，通过污泥管排出。

本发明中设计为两级跌水，能根据实际处理场景和需要设计两级以上的跌水装置。

作为优选，所述第一跌水托盘4和所述第二跌水托盘5采用陶瓷预制或，所述第二跌水托盘5采用筛孔托盘，筛孔20的孔径d为5～10mm，间距为100～150mm，增强曝气效果，保证配水均匀性。

作为优选，所述第一跌水托盘4跌水高度h1为1～1.5m，所述第二跌水托盘5跌水高度h2为2～2.5米，让污水有充分地跌水曝气过程。

作为优选，所述进水管3的顶端设置配水帽6，内径为进水管3管径的1.5倍，为保证配水均匀性，同时考虑消除水头，所述配水帽6选用防腐钢材材料制成。

作为优选，所述生物接触氧化池1底部构造坡度为10％，使得池底污泥能够自然排出。

作为优选，所述污泥管14管材采用防腐钢管，并在所述污泥管14上设置电磁阀门，有效控制污泥的排出效率。

作为优选，所述进水排泥装置2中间设置检修井15，并在所述检修井15上配置高分子井盖16，所述检修井15内设置爬梯17，方便检修时使用。

作为优选，所述溢流堰7外壁向外悬挑预留检修维护通道18，在所述检修维护通道18两侧设置栏杆19，便于上到所述溢流堰7上方观察检修所述生物接触氧化池1和所述溢流堰7内情况。

作为优选，所述生物接触氧化池1至少布置为两组，可在所述进水管3前设置分支管多个并联，当进水BOD浓度或出水BOD浓度过大时，所述生物接触氧化池1采用多级串联运行，所述出水管9与下一级的进水管3相连接。

本发明的污水处理系统，整体结构合理，运用设备少，节能实用，设置两级跌水，曝气效果更理想，生物接触氧化池采用中间进水周边出水的方式，使得污水在池内氧化时间更长，污水净化效果更好，池底采用倾斜设计，使得污泥自然排出，跌水曝气与生物氧化一体完成，维护管理方便，简化污水处理工艺，有效降低成本。

实施例2跌水曝气与生物接触氧化一体化的污水处理方法

利用污水处理系统进行污水处理方法为中间进水，周边出水，包括以下步骤：

1)进水及跌水曝气：进水管的进水由配水帽配水依次经第一跌水托盘和第二跌水托盘跌水曝气到生物接触氧化池；

2)生物接触氧化池的处理：污水经两级跌水到生物接触氧化池，通过填料和附着在其上的微生物的共同作用来吸附污水中的有机物、氮、磷和悬浮物；悬挂在不锈钢支架上的填料层高度为0.8～1.2米，不锈钢支架布置间距以配水渠周长测算，间距为500mm，固定于设计水位下0.5米处；所述填料为半软性填料和弹性立体填料相间组成，所述半软性填料为变性聚乙烯塑料，所述弹性立体填料采用聚丙烯酰胺材料并加入包括β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的物质制成，聚丙烯酰胺材料与β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的质量比为90～96：0.1～0.5：0.5～0.5；其中变性聚乙烯塑料单片尺寸为布置竖直间距和水平间距相同；弹性立体填料的规格为或

3)水和污泥的排出：水经生物接触氧化池的配水孔进入到溢流堰，再经溢流堰中设置的三角堰的出水管排出；为了便于收集污泥，生物接触氧化池内墙底部设置0.6米高的污泥孔，间距0.5米，池子中央设圆柱形污泥收集池，收集池池底在生物接触氧化池池底再降低1米，并设置污泥管(兼用放空管)，所述污泥管管材采用防腐钢管；污泥通过重力作用经污泥孔进入到中央的污泥收集池，通过污泥管排出。

所述生物接触氧化池容积(V)的确定由污水进水量Q(m³/d)及进水BOD负荷确定，BOD＝0.3kg/m³.d，V＝Q/BOD。

所述生物接触氧化池容积的有效半径的计算公式为：

H₀为生物接触氧化池设计的有效水深(设计水位)，V为所述生物接触氧化池容积。生物接触氧化池设计的有效水深(设计水位)H₀为2米。出水方式采用溢流堰，优选不锈钢三角配水堰，配水渠液位为设计水位减去200mm。

其中，第一跌水托盘半径为第二跌水托盘半径为其中v＝1m/s，t＝2s，适用条件：0.002m³/s≤Q≤0.03m³/s；

进水管的管径根据进水流量计算：

所述污泥管上设置电磁阀门，污泥管的管径的计算公式为：其中Q为进水流量，v为进水速率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.跌水曝气与生物接触氧化一体化的污水处理方法，其特征在于，污水处理系统包括生物接触氧化池，所述生物接触氧化池中央位置设置竖直向上的进水排泥装置，所述进水排泥装置高度高于所述生物接触氧化池外墙高度，所述进水排泥装置中央位置设置竖直向上的进水管，所述进水管外侧上从上往下设置有第一跌水托盘和第二跌水托盘，所述第一跌水托盘直径小于所述第二跌水托盘，所述进水管的顶端设置配水帽，第二跌水托盘为筛孔托盘；所述生物接触氧化池外围设置溢流堰，所述生物接触氧化池外墙下端设置配水孔连接所述溢流堰，所述溢流堰上端设置三角堰，所述三角堰外墙高度低于所述生物接触氧化池外墙，在所述三角堰内侧设置出水管，所述生物接触氧化池内中上部水平设置不锈钢支架，所述不锈钢支架上悬挂填料，所述生物接触氧化池底部从边缘向中心向下倾斜，所述进水排泥装置墙底设置污泥孔连接所述生物接触氧化池，所述进水排泥装置在低于所述生物接触氧化池底部位置设置污泥管；利用污水处理系统进行污水处理方法为中间进水，周边出水，包括以下步骤：

1)进水及跌水曝气：进水管的进水由配水帽配水依次经第一跌水托盘和第二跌水托盘跌水曝气到生物接触氧化池；

2)生物接触氧化池的处理：污水经两级跌水到生物接触氧化池，通过填料和附着在其上的微生物的共同作用来吸附污水中的有机物、氮、磷和悬浮物；

3)水和污泥的排出：水经生物接触氧化池的配水孔进入到溢流堰，再经溢流堰中设置的三角堰的出水管排出；污泥通过重力作用经污泥孔进入到中央的污泥收集池，通过污泥管排出。

2.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述生物接触氧化池的池底坡度为7％～15％。

3.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述生物接触氧化池容积(V)的确定由污水进水量Q(m³/d)及进水BOD负荷确定，BOD＝0.3kg/m³.d，V＝Q/BOD。

4.根据权利要求3所述的污水处理方法，其特征在于，所述生物接触氧化池容积的有效半径的计算公式为：

H₀为生物接触氧化池设计的有效水深(设计水位)，V为所述生物接触氧化池容积。

5.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，第一跌水托盘半径为第二跌水托盘半径为其中v＝1m/s，t＝2s，适用条件：0.002m³/s≤Q≤0.03m³/s。

6.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述进水管的管径根据进水流量计算：

所述污泥管上设置电磁阀门，污泥管的管径的计算公式为：其中Q为进水流量，v为进水速率。

7.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述填料为半软性填料和/或弹性立体填料。

8.根据权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，所述填料为半软性填料和弹性立体填料相间组成，所述半软性填料为变性聚乙烯塑料，所述弹性立体填料采用聚丙烯酰胺材料并加入包括β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的物质制成。

9.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺材料与β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的质量比为98：0.1～0.5：0.5～1.0。

10.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述生物接触氧化池至少布置为两组，在所述进水管前设置分支管多个并联，当进水BOD浓度或出水BOD浓度过大时，所述生物接触氧化池采用多级串联运行，所述出水管与下一级的进水管相连接。