CN1093343A

CN1093343A - 生物全能高速污水自动净化系统

Info

Publication number: CN1093343A
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: 1994-10-12
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: CN1061324C

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

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生物全能高速自动净化处理的系统及方法。

近来，联合国环境规划署根据日益加剧的全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、出水水质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。

所以，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室阶段，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，把对水产渔业用水极为有用的浮游生物也清除掉，所需成本高昂，净水制取量又很有限。这些对水产渔业，特别是正向现代工厂化、集约化发展的水产渔业的用水和排放水，是远远不能适应的。

本发明的目的是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、移动式的生物全能污水自动净化系统，以满足污水处理，尤其是水产养殖业污水处理的需要。

本发明的技术方案是，生物全能高速污水自动净化系统由正、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，活性污泥循环与排除系统，生物限量过滤、反冲排放系统，胶体发泡系统，调温系统，动力与水循环系统，减震、消能、消波、仪表监控装置所组成。

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法（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

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、渔业污水（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），生物过滤器（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），人孔（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），靶心（103），柱形凸体（104），B段正方形（105），A段园形（106），靶心界线（107），A段园心（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）。

本发明把城市的生活污水或工业化养鱼、养鳗、养虾等产生的污水（1）首先送入螺纹旋流器（4），螺纹旋流器（4）与增氧机（3）连接，增氧机连接生物接触氧化塔（2），生物接触氧化塔（2）连接全封闭的好氧池（11），好氧池中设计有缺氧层A2（10、12），和厌氧层A1（9），好氧池（11）连接生物滤池（13），生物滤器连接洁净水出管（14）。

本发明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（40），在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，其旋转指向可向左或向右。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）。

本发明的生物接触氧化塔（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）。

本发明的好氧池（11）是由五个腔体，三层网板，多菌床的长方形、或者方形、椭园形、园形等可由车、船等运输工具载运的移动式多层池结构体。好氧池内设有可提供富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。

本发明的胶体发泡器（8）是由导流管（96），加压仓（97），射流枪（98），靶的网（101），靶的（102），靶心（103）所组成。发泡器是由射流枪（98）对混合液进行雾化，靶的（102）上密布毛细引水道（110）与柱形凸体（104），靶的是由园形靶心（A），与正方形或长方形的B和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）规格为每平方厘米4-10目，射流枪（121）与靶的之间的距离为500-1000mm。

本发明的工艺过程及原理如下：

1、将废水或污水送入螺纹旋流器（4），以增加水流和氧气间摩擦，混合溶解，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。

当水龙行至增氧机组机头Φ值最小的内喉卡区位（33）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（34），出现真空，强劲的真空吸引力则把环形气仓（39）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（31），同时关闭负压气源入口（30），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值都可随时保持在5-15毫克/毫升或更高的密度内。

2、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，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的双嵴峭凸膜芯片，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，从而有效地缩小了设备的体积与重量。

3、采用0-0双好氧串联工艺，即是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;

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0-0双好氧串联工艺，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，从而使得BOD₅，COD、SS、TC等污染物被降解，达到污泥化而排出。

4、双源流靶的式生物胶体发泡器，将好氧池（11）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出成千成亿个的气泡来，这些气泡的内部气源就是好氧池（11）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（10）和A1厌氧层（9）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（123）返回到好氧池（11）中，如此循环，达到自动净化的目的。

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0-0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，一般渔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（GB 8978-88）的二级污水处理厂出水水质标准，净化吞吐量如仅使用3.5PH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渔业养殖，水中氨、氮、磷的含量远远低于渔业用水的阈值。

2、本发明使膜面设计立体化，有效的缩短了污泥龄。

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，形成了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（89）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的双嵴峭凸膜芯片，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的容器中。本发明的好氧池（11）是由五个腔体，三层网板，多菌床的长方形、或者方形、椭园形、园形的结构体，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。

Claims

1、一种生物全能高速污水自动净化系统，包括活性泥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，其特征是本系统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，净化系统工作时，城市的生活污水或工业化养鱼、养鳗、养虾等产生的污水(1)首先送入螺纹旋流器(4)，螺纹旋流器(4)与增氧机(3)连接，增氧机连接生物接触氧化塔(2)，生物接触氧化塔(2)连接全封闭的好氧池(11)，好氧池(11)连接生物滤池(13)，生物滤器连接洁净水出管(14)。

2、根据权利要求1所述的系统，其特征是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（40），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，其旋转指向可向左或向右。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）。

3、根据权利要求1所述的系统，其特征是生物接触氧化塔（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）。

4、根据权利要求1所述的系统，其特征是好氧池（11）是由五个腔体，三层网板，多菌床的长方形、或者方形、椭园形、园形等可由车、船等运输工具载运的移动式多层池结构体。好氧池内设有可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）天然松球或丙稀类制品（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。

5、根据权利要求1所述的系统，其特征是胶体发泡器（8）是由导流管（96），加压仓（97），射流枪（98），靶的网（101），靶的（102），靶心（103）所组成。靶的（102）上密布毛细引水道（110）与柱形凸体（104），靶的是由园形靶心（A），与正方形或长方形的B和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）规格为每平方厘米4-10目，射流枪（121）与靶的之间的距离为500-1000mm。

6、一种生物全能高速污水自动净化方法，其特征是采用下述工艺步骤：

①将废水或污水送入螺纹旋流器（4），以增加水流和氧气间摩擦，混合溶解，

②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，

④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0-0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，

⑤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0-0双好氧串联工艺，好氧池的DO值保持在5-15毫克/毫升，

⑥系统设计的生物发泡器（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，排除大量污染物质，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。