CN111777167A - 污水处理塔及污水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种污水处理塔及污水处理方法，污水处理塔包括：塔体，为中空结构；集水池，设置在所述塔体的下方；布水系统，包括布水装置和进水管，所述布水装置设置在所述塔体内部空间的顶部，所述进水管与所述布水装置连接；悬挂载体，所述悬挂载体设置在所述塔体的内部空间，且位于所述布水装置的下方。由于悬挂载体中的载体悬挂设置，使搭载生物膜的载体之间不会相互干涉，有效增加了单位面积内微生物的量，悬挂设置的载体在垂直方向上可以堆叠，从而有效减少了占地面积。悬挂载体内处理完成的水和泥渣在重力作用下自然下落，不会堆积在载体内部，有效减少了载体内堵塞的情况，提高污水处理效率。
Description
技术领域
本申请涉及污水处理技术领域，具体而言，尤其涉及一种污水处理塔及污水处理方法。
背景技术
污水的处理过程主要包括物化处理和生物处理两大类。因为生物处理具有成本低、净化彻底的特点，所以是生活污水处理的主要技术手段。为了实现对污水的生物处理，一般都需要建造相应的生物反应池，因反应停留时间较长，导致池体容积较大。在这种生物反应池中，池内是充满水的，水是连续相，而生化反应所需氧气一般是通过空气泡的形式送入的，因此，在这种生物反应器池中空气是分散相。但如果将水改为分散相，让空气作为连续相，就不会有水压产生，生化反应池的池底地基的加固工程难度就可以减轻，同时池壁也不需要承受较高的水压，因而建造就比较容易了。为此，现有技术中存在一种生物滴滤池，生物滴滤池的池体内装填碎石块或其他人造滤料，污水通过布水装置从生物滴滤池顶部布洒下来，通过生物滴滤池时滤料截留了污水中的悬浮物质使微生物很快繁殖起来在生物滴滤池中，空气是连续相而水是分散相。
但是，现有技术的生物滴滤池滤料本身的体积在生物滴滤池的容积中所占比例太大，这一部分体积是无用体积，因此，总体的单位体积比表面积较小，单位容积滤池的微生物量不高，滤料是乱堆在一起的，不仅造成堆积接触处滤料有效表面的浪费，而且容易造成通道堵塞，形成对污水净化毫无作用的死区，导致污水处理的效率不高。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提供一种污水处理塔及污水处理方法，用以解决现有技术存在的生物滴滤池占地面积大或者处理效率较低的问题。
本申请的第一个方面，提供了一种污水处理塔，包括：
塔体，为中空结构；
集水池，设置在所述塔体的下方；
布水系统，包括布水装置和进水管，所述布水装置设置在所述塔体内部空间的顶部，所述进水管与所述布水装置连接；
悬挂载体，所述悬挂载体设置在所述塔体的内部空间，且位于所述布水装置的下方。
可选的，所述悬挂载体包括若干载体栅架和生物载体，所述生物载体悬挂设置于所述载体栅架内。
可选的，各所述载体栅架在垂直方向上依次设置。
可选的，所述载体栅架包括若干栅杆，所述栅杆之间相互平行，各所述栅杆水平排布，所述栅杆与所述塔体连接。
可选的，所述污水处理塔还包括回送水系统，所述回送水系统包括回送水泵、回送水管和进口管，所述回送水泵通过所述进口管与所述集水池连通，所述回送水管的两端分别连接所述回送水泵的出水口及所述布水装置。
可选的，所述塔体上开设有若干进气口。
可选的，所述所述污水处理塔还包括通风系统，所述通风系统包括设置在所述塔体顶部的密封盖，所述密封盖上开设有出气口，所述出气口通过风管与风机连通。
可选的，所述生物载体包括纤维辫带、纤维绳、无纺布、毛巾条带或毛毡条带。
本申请的第二个方面，提供了一种污水处理方法，采用上述任一项所述的污水处理塔，包括：
通过所述污水处理塔的进水管将污水通入所述污水处理塔的布水装置，利用所述布水装置将污水喷淋至所述污水处理塔的悬挂载体上；
所述污水经过所述悬挂载体进行生物处理后下落并汇集至所述污水处理塔的集水池。
可选的，还包括：
利用所述污水处理塔的回送水系统将所述集水池中的水回送至所述布水装置。
可选的，还包括：
通过所述污水处理塔的风机引导气流由所述出气口排出。
相较于现有技术，本申请的有益效果在于：在塔体内设置悬挂载体，利用进水管将污水通入布水装置，布水装置将污水喷淋在悬挂载体上，使污水与悬挂载体中的生物膜充分接触进行生物处理，从而对污水进行净化。由于悬挂载体中的载体悬挂设置，使搭载生物膜的载体之间不会相互干涉，有效增加了单位面积内微生物的量，悬挂设置的载体在垂直方向上可以堆叠，从而有效减少了占地面积。悬挂载体内处理完成的水和泥渣在重力作用下自然下落，不会堆积在载体内部，有效减少了载体内堵塞的情况，提高污水处理效率。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
图1为本申请实施例提供的污水处理塔的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的污水处理塔的结构示意图。
附图标记说明：
1-塔体；
2-集水池；
31-布水装置；32-布水管；
41-载体框架；42-生物载体；
51-回送水泵；52-进口管；53-回送水管；
61-密封盖；62-出气口；63-风管；64-风机；
7-进气口；
8-出水管。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的污水处理塔的结构示意图。
如图1所示，污水处理塔包括塔体1、集水池2、布水系统和悬挂载体，集水池2设置在塔体1下方，集水池2可以和塔体1连接，通过集水池2支撑塔体1，也可以通过支架的方式将塔体1悬空在集水池2的上方。布水系统包括布水装置31和进水管32，布水装置31设置在塔体1内部空间的顶部，进水管32的一端和布水装置31连接，另一端与外界的供水组件(图中未示出)连接，供水组件可以是水泵或者污水池，例如通过水泵将污水经过进水管32引导到布水装置31进行布水，或者通过虹吸原理使污水池中的污水经过进水管32进入布水装置31进行布水。悬挂载体设置在塔体1的内部空间，位于布水装置31的下方，使布水装置31的出水在重力作用下流经悬挂载体。悬挂载体包括载体栅架41和生物载体42，生物载体42上端与载体栅架41连接，悬挂设置于载体栅架41内，申请人在图1中选定一段载体栅架41的图形，剥离掉该段载体栅架41图形外围的生物载体42图形，以更加清楚地展示载体栅架41，但是实际产品中载体栅架41上是悬挂有生物载体42的。
在进行污水处理时，通过水泵等方式将污水从进水管32送入布水装置31，污水通过布水装置31喷淋在悬挂载体的生物载体42上，在重力作用下往下方滴落，并且与生物载体42上滋生的生物膜发生接触，进行污染物的转移和净化，生物载体42上滋生的生物膜直接暴露在空气中，可以从空气中直接吸收氧气，塔体1内部空间的空气在自拔力的作用下不断上升，将产生的二氧化碳等生物气体从塔体1顶部排出，集水池2收集从悬挂载体上滴落下来的水和泥渣，泥渣在集水池2中沉淀，处理后的水在集水池2中汇集，然后将集水池2中汇集的水导出，完成污水的净化过程。
上述实施例一方面通过在在塔体1内设置悬挂载体，利用进水管32将污水通入布水装置31，布水装置31将污水喷淋在悬挂载体上，使污水与悬挂载体中的生物膜充分接触进行生物处理，从而对污水进行净化。由于悬挂载体中的载体悬挂设置，使搭载生物膜的载体之间不会相互干涉，有效增加了单位面积内微生物的量，悬挂设置的载体在垂直方向上可以堆叠，从而有效减少了占地面积。悬挂载体内处理完成的水和泥渣在重力作用下自然下落，不会堆积在载体内部，有效减少了载体内堵塞的情况，提高污水处理效率。
在一些实施方式中，悬挂载体包括若干个载体栅架41和设置在载体栅架41内的生物载体42，当载体栅架41的数量为两个或以上时，各载体栅架41在垂直方向上依次设置，与塔体1内表面连接或通过支柱进行固定。通过垂直设置多个载体栅架41，可以有效减少污水处理塔的占地面积。
在一些实施方式中，生物载体42为利用高分子合成纤维或高分子合成纤维混合天然纤维制成的可悬挂的微生物附着材料，如组合悬挂填料、蓬松纤维辫带、蓬松纤维绳、无纺布、毛巾条带、毛毡条带等，高分子合成纤维应具有或经过改性后具有良好的生物亲和性。
在一些实施方式中，载体栅架41包括若干栅杆(图中未示出)，栅杆与塔体1连接，各栅杆水平排布，栅杆之间相互平行。栅杆为金属直杆，栅杆之间的距离为5至20厘米。
请参阅图2，图2为本申请另一实施例提供的污水处理塔的结构示意图，如图2所示，在一些实施方式中，污水处理塔还包括回送水系统，回送水系统包括回送水泵51、回送水管53和进口管52，回送水泵51的进水口通过进口管52与集水池2连通，回送水泵51的出水口通过回送水管53与布水装置31连通，用于将集水池2中的水回送至布水装置31重新喷淋，再次进行净化。在一些实施方式中，塔体1内部空间的顶部设置有回送水布水装置(图中未示出)，回送水泵51的出水口通过回送水管53与回送水布水装置连通，通过回送水布水装置对由集水池2回送的水进行喷淋。
在一些实施方式中，污水处理塔的塔体1上开设有若干进气口7，污水处理塔还包括通风系统，通风系统包括设置在塔体1顶部的密封盖61，密封盖61与塔体1连接，密封盖61上开设有出气口62，出气口62通过风管63和风机64连通，在风机64的作用下将塔体1内部的气体由塔体1的顶部抽出，然后通过进气口7补充塔体1内部的空气，实现空气流通，可以有效加强生物载体42上生物膜的氧化作用，提高污水净化效果。在一些实施方式中，进气口7设置有调节装置(图中未视出)，用于调节进气口的进气面积大小，从而调节进气口的进气量，调节装置包括但不限于气阀或折叠百叶帘等。
在一些实施方式中，集水池2的底部开设有排泥口，用于排出集水池2中的污泥，集水池2的侧壁设置有出水管8，用于导出集水池2中的水。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供一种污水处理方法，采用上述任一项污水处理塔，包括：
通过污水处理塔的进水管32将污水通入污水处理塔的布水装置31，利用布水装置31将污水喷淋至污水处理塔的悬挂载体上；
污水经过悬挂载体进行生物处理后下落并汇集至污水处理塔的集水池2。
在一些实施方式中，污水处理方法还包括：
利用污水处理塔的回送水系统将集水池2中的水回送至污水处理塔的布水装置31。
在一些实施方式中，污水处理方法还包括：
通过污水处理塔的风机引导气流由出气口排出。
实施例1
在一些实施方式中，用混凝土浇筑一个内直径3m(米)、深1m的集水池2，在其池壁的合适的方位上距离池底0.5m处安装一个直径150mm(毫米)的出水管8，在其池壁的同一方位上距离池底0.05m处安装一个直径100mm的排泥管(图中未示出)；在集水池2正上方设置采用碳钢制作的塔体1，塔体1壁厚0.8mm、内径3m、高6.5m，在塔体1下端高于集水池2的池壁顶部50mm高度处沿圆周方向等距离开设32个直径100mm的通孔作为进气口7；在集水池2的底部圆心处设置一根支柱(图中未示出)，并通过集水池2的池底的预埋件焊接固定，支柱高7.5m；在支柱顶部与塔体1的内壁之间采用4根槽钢水平连接固定，构成一个十字辐射状平台；在集水池2的池底往上2.7m处、4.2m处、5.7m处和7.2m处，分别将第一层载体栅架41、第二层载体栅架41、第三层载体栅架41和第四层载体栅架41焊接在支柱和塔体1的内壁上；载体栅架41的平面为圆形，其圆周部分采用钢板条制作，圆周内先用小槽钢通过支柱焊接一个十字架，然后按某一方向平行焊接若干个对应长度的直径32mm的钢管作为栅杆，栅杆的间距100mm；所有金属构件都采用环氧树脂进行防腐处理；在各栅杆上通过绑扎悬挂丙纶改性纤维毛毡条作为生物载体42，毛毡条厚度3mm、宽度100mm、垂吊长度1.5m；制作一个具有九排支管的丰字形布水装置31并安装固定在十字辐射状平台上，布水装置31的主管直径80mm、支管直径40mm，支管上总共开有168个直径6mm的出水孔，出水孔的位置按布水平面均匀分布。布水装置31的进水管32通过80mm管道连接污水提升泵，所有管道均采用UPVC(硬聚氯乙烯)管，UPVC管是一种以PVC(Polyvinyl Chloride，聚氯乙烯)树脂为原料，不含增塑剂的塑料管材。最终形成一个横截面为圆形的污水处理塔，该污水处理塔具有较强的硝化功能和一定的反硝化功能，适合于处理可生化有机废水和生活污水。
实施例2
在一些实施方式中，在实施例1制作的污水处理塔的基础上，加装回送水系统。具体如下：在实施例1污水处理塔旁边安装一台扬程10m、流量6.5m3/h的离心水泵作为回送水泵51；按实施例1相同的方案制作一个丰字形布水装置31重叠安装在原有布水装置31之上作为回送水布水装置31(图中未示出)；在集水池2的池壁距离池底0.2m处接出一根直径80mm的UPVC管作为进口管52，连接到回送水泵51的进口，回送水泵51的出口通过采用直径80mm的UPVC管制作的回送水管53连接到回送水布水装置31。本实施例所得污水处理塔可将集水池2中的处理水再次回送至塔顶进行循环处理，从而提高反硝化功能，对总氮具有更好的去除效果。
实施例3
在一些实施方式中，在实施例2制作的污水处理塔的基础上，加装通风系统。在污水处理塔顶部安装一个用PP板制成的锥形密封盖61，密封盖61顶部中央开设一个直径300mm的出气口62，密封盖61的底部周边与塔体1通过螺栓固定和胶粘连接形成密封；在污水处理塔附近地面安装一台风量为1.6m3/min(立方米每分钟)的风机64，利用直径300mm的pp(polypropylene，聚丙烯)管连接风机64的进口和密封盖61的出气口62。构成了一座既可以实现处理水回送，又可以实现通风的污水处理塔，通过通风可进一步提高硝化效果，通过处理水回送可进一步提高反硝化效果，从而极大地提高处理负荷，具有强大的抗冲击能力。
实施例4
在一些实施方式中，用混凝土浇筑一个长1.5m、宽1.5m、深1m的集水池2，在其一侧池壁距离池底0.5m高度上设置一根出水管8，出水管8采用直径100mm的UPVC管制作；在集水池2的4个角上各设置1根支柱，支柱采用槽钢制作，并通过池底的预埋件焊接固定，支柱高6.8m；在支柱顶部四周水平方向上用4根同规格槽钢将4根支柱通过螺栓连接固定，形成顶部框架平台；在池底往上3m处、4.8m处和6.6m处，分别将第一层载体栅架41、第二层载体栅架41和第三层载体栅架41用螺栓固定在4根支柱上；载体栅架41的平面为正方形，采用直径32mm的钢管作为栅杆，栅杆的间距55mm；所有金属构件都采用环氧树脂进行防腐处理；在各栅杆上通过绑扎悬挂丙纶改性纤维制作的蓬松绳作为生物载体42，蓬松绳截面直径5mm、垂吊长度1.8m；制作一个具有5排支管的丰字形布水装置31安装并固定在顶部框架平台上，布水装置31的主管直径60mm、支管直径40mm。支管上总共开有56个直径6mm的出水孔，出水孔的位置按布水平面均匀分布。布水装置31的进水管32通过60mm管道连接污水提升泵，所有管道均采用UPVC管。采用厚度5mm的PP(聚丙烯)板将所有支柱、生物载体42和布水装置31等包围起来，并通过螺栓连接件方式连接固定在支柱上，构成塔体1；在塔体1的最下端与集水池2的池壁顶部之间留出60mm的缝隙作为进气口7；在塔体1顶部安装一个用PP板制成的锥形密封盖61，密封盖61顶部中央焊接一个直径250mm的出气口62，密封盖61的底部周边与塔体1通过热焊连接形成密封；在污水处理塔附近地面安装一台风量为0.5m3/min的引风机64，利用直径250mm的pp管连接引风机64的进口和密封盖61的出气口62。
本实施例最终形成一个横截面为矩形(例如正方形)的污水处理塔，该污水处理塔可实现强制通风，具有较强的硝化功能和一定的反硝化功能，适合于处理各种可生化有机废水和生活污水，具较强的抗冲击负荷的能力。
举例来说，某乡镇生活污水，原水平均水质为：COD(Chemical Oxygen Demand，化学需氧量)215mg/L(毫克每升)，氨氮30mg/L，总氮40mg/L，总磷2.0mg/L，经收集池收集后，采用实施例1制作的污水处理塔进行净化处理。经38天的培养，生物载体42上的生物膜达到成熟，开始满负荷进水运行，以5.3m3/h(立方米每小时)的流速处理该污水，平均出水水质为：COD45mg/L，氨氮1.2mg/L，总氮18mg/L，总磷0.5mg/L，吨水电耗＜0.15kWh(千瓦时)。污水处理塔运行1年以上未出现堵塞现象。
在另一个例子中，某生活小区生活污水，原水平均水质为：COD 180mg/L，氨氮28mg/L，总氮37mg/L，总磷1.9mg/L，经收集池收集后，通过污水泵送至实施例2制作的污水处理塔顶部的布水装置31，进入该污水处理塔进行净化处理。经40天的培养，生物载体42上的生物膜达到成熟，开始满负荷进水运行。污水原水以4.8m3/h的流速送至污水原水进水管32，开启回送水泵51将集水池2的水以4m3/h的流速送至污水处理塔顶部与污水原水混合后一并进入布水装置31，洒落至生物载体42上进行净化处理。稳定运行后，平均出水水质为：COD 35mg/L，氨氮1mg/L，总氮8mg/L，总磷0.5mg/L，吨水电耗＜0.22kWh。污水处理塔运行1年以上未出现堵塞现象。
在另一个例子中，某乡镇生活污水，原水平均水质为：COD 215mg/L，氨氮30mg/L，总氮40mg/L，总磷2.0mg/L，经收集池收集后，采用实施例3制作的污水处理塔进行净化处理。经35天的培养，生物载体42上的生物膜达到成熟，开始满负荷进水运行，以5m3/h的流速将该污水送至污水处理塔的布水装置31，开启引风机64以0.9m3/min的风速强制通风，同时开启回送水泵51将集水池2的水以4.2m3/h的流速送至污水处理塔顶部回送水布水装置31。达到稳定运行后，平均出水水质为：COD 26mg/L，氨氮0.2mg/L，总氮10mg/L，总磷0.3mg/L，吨水电耗＜0.25kWh。污水处理塔运行1年以上未出现堵塞现象。
在另一个例子中，某高速公路服务区生活污水，原水水质为：COD 280mg/L，氨氮60mg/L，总氮80mg/L，总磷4.0mg/L，采用实施例4制作的污水处理塔进行净化处理。经45天的培养，生物载体42上的生物膜达到成熟。污水原水以0.5m3/h的流速送至污水原水进水管32，开启引风机64以0.16m3/min的风速强制通风。稳定运行后，平均出水水质为：COD 46mg/L，氨氮0.2mg/L，总氮18mg/L，总磷0.8mg/L，吨水电耗0.35kWh。污水处理塔运行1年多未出现堵塞现象。
需要说明的是，本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施例，但是，本申请可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本申请内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本申请说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。
Claims (11)
1.一种污水处理塔，其特征在于，包括：
塔体(1)，为中空结构；
集水池(2)，设置在所述塔体(1)的下方；
布水系统，包括布水装置(31)和进水管(1)，所述布水装置(31)设置在所述塔体(1)内部空间的顶部，所述进水管(32)与所述布水装置(31)连接；
悬挂载体，所述悬挂载体设置在所述塔体(1)的内部空间，且位于所述布水装置(31)的下方。
2.根据权利要求1所述的污水处理塔，其特征在于，所述悬挂载体包括若干载体栅架(41)和生物载体(42)，所述生物载体(42)悬挂设置于所述载体栅架(41)内。
3.根据权利要求2所述的污水处理塔，其特征在于，各所述载体栅架(41)在垂直方向上依次设置。
4.根据权利要求2所述的污水处理塔，其特征在于，所述载体栅架(41)包括若干栅杆，所述栅杆之间相互平行，各所述栅杆水平排布，所述栅杆与所述塔体(1)连接。
5.根据权利要求1所述的污水处理塔，其特征在于，所述污水处理塔还包括回送水系统，所述回送水系统包括回送水泵(51)、回送水管(53)和进口管(52)，所述回送水泵(51)通过所述进口管(52)与所述集水池(2)连通，所述回送水管(53)的两端分别连接所述回送水泵(51)的出水口及所述布水装置(31)。
6.根据权利要求1所述的污水处理塔，其特征在于，所述塔体(1)上开设有若干进气口(7)。
7.根据权利要求1所述的污水处理塔，其特征在于，所述污水处理塔还包括通风系统，所述通风系统包括设置在所述塔体(1)顶部的密封盖(61)，所述密封盖(61)上开设有出气口(62)，所述出气口(62)通过风管(63)与风机(64)连通。
8.根据权利要求2所述的污水处理塔，其特征在于，所述生物载体(41)包括纤维辫带、纤维绳、无纺布、毛巾条带或毛毡条带。
9.一种污水处理方法，采用如权利要求1至8中任一项所述的污水处理塔，其特征在于，包括：
通过所述污水处理塔的进水管(32)将污水通入所述污水处理塔的布水装置(31)，利用所述布水装置(31)将污水喷淋至所述污水处理塔的悬挂载体上；
所述污水经过所述悬挂载体进行生物处理后下落并汇集至所述污水处理塔的集水池(2)。
10.根据权利要求9所述的一种污水处理方法，其特征在于，还包括：
利用所述污水处理塔的回送水系统将汇集至所述集水池(2)中的水回送至所述布水装置(31)。
11.根据权利要求9的一种污水处理方法，其特征在于，还包括：
通过所述污水处理塔的风机引导气流由所述出气口排出。
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