CN116553710A - 一种新型移动床生物膜污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型移动床生物膜污水处理装置；兼氧区的上部水位通过兼氧区出水管和多功能区的上部水位连通；多功能区底部设有抽吸装置，抽吸装置分别通过至兼氧区回流管和兼氧区下部水位连通，通过好氧区进水管和好氧区下部水位连通；好氧区上部水位通过流道和沉淀区下部水位连通，流道上端封闭有好氧区填料拦截板；好氧区上部水位通过硝化液回流管和多功能区上部水位连通。采用本方案，能利用水泵的动力及气水混合的气泡动力，自底部倾斜向上形成环流，使得污水与填料上的形成的微生物、氧气充分接触，去除污水中的BOD、COD、氨氮等污染物；并利用射流曝气器形成的环流，水力吹脱，使得填料下沉底部，避免了填料不均匀，确保了填料的悬浮性。

Description

一种新型移动床生物膜污水处理装置

技术领域

本发明涉及水环境治理技术领域，具体涉及一种新型移动床生物膜污水处理装置。

背景技术

当前一体化污水处理装置采用的工艺主要有AAO、MBBR、SBR等。为满足不同工艺段的需求，往往配备了种类和数量较多的设备，如搅拌设备、鼓风曝气设备、回流设备等，为保证这些设备的正常运转，往往也需要增加辅助用房的建设。在实际运行中常出现备故障导致出水水质无法稳定达标的情况，同时，较多的设备也增加了初期建设投资和运行维护费用及难度。

上述工艺中，MBBR工艺由于具有容积负荷高、反应效果好、污泥沉降性能好、容积利用率高等优点，是近年来一体化污水处理装置及提标改造的重要工艺之一。而保证填料的悬浮性及均匀性和避免填料在出水口聚集及流失是确保MBBR工艺充分发挥其效能的核心因素。为使得填料具备悬浮性及均匀性，目前常规的做法是采用潜水搅拌器进行搅拌，或通过曝气管/曝气盘进行生化曝气的同时使得填料呈现混合悬浮状态，虽然采取了一些工程措施，但其填料的均匀性，混合度都存在一定问题，流化状态不佳，容易造成填料局部富集，尤其在出水区。在MBBR膜反应器出水处，往往设置栅板、格网或开孔管以避免填料流失，但容易造成堵塞，需要定期进行人工清理，也有设计中采取了设置空气管等反吹装置以防止堵塞，但耗费能量，效果不佳。

生化处理工艺中，曝气和回流系统是重要构成部分。当前常规一体化污水处理装置曝气系统主要采用鼓风机曝气。鼓风机选型一般采用回转式风机、罗茨风机或离心风机。不管选用何种型式的风机，利用鼓风机曝气一般都存在以下问题：①鼓风机一般设置在鼓风机房内，需要额外占地。②鼓风机装机功率高，耗电量大，曝气鼓风机产生的电费约占乡镇污水处理厂运行费用的30～40％，运行费用较高。③鼓风机工作时会产生噪音。当前常规一体化污水处理装置回流系统主要采用回流泵回流或气提回流的方式，其中回流泵回流需要配置专门的回流水泵，造成设备数量增多及能耗增加。气提回流方式需要配置气源设备，空气会通过回流管进入到厌氧区和缺氧区，难以形成厌氧和缺氧的环境，影响脱氮除磷的效果。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，目的在于提供一种新型移动床生物膜污水处理装置，采用本方案，能利用水泵的动力及气水混合的气泡的动力，自底部倾斜向上形成环流，以使得污水与填料上的形成的微生物、氧气充分接触，以去除污水中的BOD、COD、氨氮等污染物；并利用射流曝气器形成的环流，水力吹脱，使得填料下沉底部，避免了填料不均匀，确保了填料的悬浮性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种新型移动床生物膜污水处理装置，包括依次相邻排布的兼氧区、多功能区、沉淀区和好氧区；

所述兼氧区和好氧区内均添加填料；所述兼氧区的上部水位通过兼氧区出水管和多功能区的上部水位连通，所述兼氧区出水管的进口端连接有兼氧区填料拦截管；

所述多功能区底部设有抽吸装置，所述抽吸装置分别通过至兼氧区回流管和兼氧区下部水位连通，以及通过好氧区进水管和好氧区下部水位连通，所述好氧区进水管上还设有第一射流曝气器，所述至兼氧区回流管上还设有第二射流曝气器；

所述好氧区上部水位通过流道和所述沉淀区下部水位连通，所述沉淀区用于沉淀污泥并收集清水，所述流道上端封闭有好氧区填料拦截板；

所述好氧区上部水位通过硝化液回流管和多功能区上部水位连通，所述硝化液回流管的进口端设有好氧区填料拦截管。

相对于现有技术中，虽然采取了一些工程措施，但其填料的均匀性，混合度都存在一定问题，流化状态不佳，容易造成填料局部富集，尤其在出水区。在MBBR膜反应器出水处，往往设置栅板、格网或开孔管以避免填料流失，但容易造成堵塞，需要定期进行人工清理，也有设计中采取了设置空气管等反吹装置以防止堵塞，但耗费能量，效果不佳等问题，本方案提供了一种新型移动床生物膜污水处理装置，具体方案中，污水处理装置分为兼氧区、多功能区、沉淀区和好氧区，其中兼氧区和好氧区填充填料，强化处理效果；在位于中间的多功能区底部设有抽吸装置，抽吸装置优选为潜污泵，潜污泵通过抽吸前后处理后的污水，并通过至兼氧区回流管以及好氧区进水管分别送至兼氧区和好氧区的下部水位中，在输送过程中，会通过管道上的射流曝气器，第一射流曝气器上连接有第一空气管，第二射流曝气器上连接有第二空气管，通过射流曝气器将需要处理的污水与空气混合，形成气水混合物，再通过至兼氧区回流管以及好氧区进水管进入到MBBR反应池底部，其中好氧区进水管可为两根，对称设置于两侧；三根管道上均安装射流曝气器，通过水泵提供的动力将空气带入到兼氧区和好氧区，用于曝气及填料的悬浮搅拌，即通过利用水泵的动力以及气水混合的气泡的动力，自底部倾斜向上形成环流，充分的与MBBR池中的填料混合，形成气体、固体、液体的充分接触的流化状态，以使得污水与填料上的形成的微生物、氧气充分接触，以去除污水中的BOD、COD、氨氮等污染物。并且，在兼氧区上部水位设置向多功能区输送污水的兼氧区出水管，在好氧区上部水位设置向多功能区输送污水的硝化液回流管，从而通过利用进出口的同侧上下优化设置，使得整个环流动力更强；而好氧区再通过流道和沉淀区的下部水位连通，使好氧区污水一部分通过位于上部的硝化液回流管回流到多功能区，一部分通过重力流进入到沉淀区，通过沉淀区的沉淀从而收集清水；沉淀底部设置穿孔排泥管，排放剩余污泥，最终污水由位于沉淀区清水区的三角堰出水集水槽收集后排出。

另外，上述方案中，在形成环流的出水管上，即兼氧区出水管的进口端、硝化液回流管的进口端以及流道上端分别设有兼氧区填料拦截管、好氧区填料拦截管和好氧区填料拦截板，以此拦截填料，避免填料进入到多功能区和沉淀区；为使得前述射流曝气与MBBR工艺结合更优，系统结合，在射流曝气进水端的上部，液位以下0.5～0.8m设置MBBR工艺出水口及填料拦截板，通过进、出水口位置上下的这种布置加强了射流曝气形成的环向循环流化的效果，同时在上述出水口的位置，设置填料拦截板和填料拦截管，从而有效利用射流曝气形成环向流的冲刷作用，将拦截板和拦截管上的填料吹脱下来，避免堵塞，吹脱的填料，通过底部的进水射流动力，再次混合到反应池中，确保了系统填料的二次均匀。即利用射流曝气器形成的环流，水力吹脱，使得填料下沉底部，通过底部的进水端的射流曝气器再次混合，形成循环的流化状态，避免了填料不均匀，确保了填料的悬浮性。

进一步优化，所述兼氧区上部水位和总进水管连通，所述总进水管的出口位置设有拦渣格栅；外部污水能通过总进水管进入到兼氧区内，并通过拦渣格栅的拦截，避免异物等进入。

进一步优化，所述好氧区进水管的出口端部设有第一扩散器，所述至兼氧区回流管的出口端部设有第二扩散器；在进入MBBR反应池的管道出口设置扩散口，以使得气水混合的污水能够快速，充分混合进入反应池中。

进一步优化，所述至兼氧区回流管上设有第一阀门；通过在进入兼氧区的管道上安装第一阀门，第一阀门位于射流曝气器前，从而通过开度进行分配，控制进入兼氧区和好氧区的流量及曝气量。

进一步优化，所述硝化液回流管上设有第二阀门；用于控制好氧区和多功能区，或者沉淀区和多功能区之间的水位差。

进一步优化，所述好氧区填料拦截板倾斜设置，所述好氧区填料拦截板下端朝向所述好氧区的一侧倾斜；用于减少填料的富集。

进一步优化，所述流道从上至下包括依次连接的垂直段和倾斜段，所述倾斜段下端朝所述沉淀区内侧倾斜设置；用于避免气体进入沉淀区，影响固液分离。

进一步优化，所述沉淀区内从下至上依次设有穿孔排泥管、斜管和出水集水槽，所述穿孔排泥管位于所述沉淀区底部；用于促进沉淀区中的泥水高效分离。

进一步优化，所述沉淀区下部水位通过污泥回流管和所述多功能区下部水位连通；所述污泥回流管为短渐缩管，所述污泥回流管靠近所述沉淀区的一端开口大于另一端开口；用于使沉淀区底部储泥区内的污泥回流。

进一步优化，所述沉淀区呈漏斗状；用于提升空间利用率。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

(1)本发明提供的一种新型移动床生物膜污水处理装置，通过优化的工艺流程及布置，提高处理效率，减小处理装置体积。

(2)本发明提供的一种新型移动床生物膜污水处理装置，通过优化管路控制系统及各工艺段间的连接布置方式，减少设备数量，降低投资和运维费用及难度。

(3)本发明提供的一种新型移动床生物膜污水处理装置，采用潜水泵+射流曝气器与MBBR工艺的系统组合，包括采用进水泵为潜水泵、进水与射流曝气器的组合、出水设置扩散口、射流曝气形成的气水混合液对MBBR在矩形池中形成环流的流化状态形式。

(4)本发明提供的一种新型移动床生物膜污水处理装置，在MBBR池中，射流曝气器进水端在底部，在同侧的顶部为出水端的布置形式，这种形式加强了射流曝气器在矩形池中的流化效果，同时利于出水填料的吹脱，无需多余能耗和装置。

(5)本发明提供的一种新型移动床生物膜污水处理装置，基于上述射流曝气与MBBR池的结合，在出水端设置孔板式倾斜填料拦截板，利用与射流曝气器形成环流以及拦截板的倾斜角度(60°)配合，冲刷吹脱拦截的填料，无需额外动力的这种组合模式。

(6)本发明提供的一种新型移动床生物膜污水处理装置，对MBBR工艺集成创新，通过设置兼氧区(MBBR填料区)、多功能区、好氧区(MBBR填料区)和沉淀区，沉淀区位于多功能区与好氧区中间，采用1台水泵及配套管路系统，实现工艺组合的硝化液内回流、污泥外回流、兼氧区与好氧区填料混合搅拌功能。

(7)本发明提供的一种新型移动床生物膜污水处理装置，通过对MBBR工艺的优化，将射流曝气器引入，与上述采用的1台水泵组合，实现对MBBR好氧区曝气充氧，同时使其产生流化状态，省掉了鼓风机及配套设施，简化了污水处理装置管路系统。本装置用电设备仅一台潜污泵，通过创新工艺组合、管路设计，实现一台水泵满足回流、曝气、混合搅拌等功能，最大限度的减少设备数量，降低投资和运维成本。

(8)本发明提供的一种新型移动床生物膜污水处理装置，采用1台泵实现上述活性污泥反应回流的功能方式为，水泵出水管分3路，其中1路主要将污泥及部分硝化液回流至兼氧区(MBBR填料区)，流量为1Q，另外2路管道进入好氧区(MBBR填料区)，流量为3.5Q～6Q，好氧区硝化液回流，通过水泵在多功能区抽吸与好氧区形成的水位差进行回流，流量为2Q～4Q，沉淀区污泥回流，通过水泵在多功能区与沉淀区形成的液位差进行回流，流量为0.5Q～1Q。

(9)本发明提供的一种新型移动床生物膜污水处理装置，上述组合工艺及其组合的生化反应曝气、污泥回流、消化液回流的方式以及管路控制系统及各工艺段间的连接布置方式。

(10)本发明提供的一种新型移动床生物膜污水处理装置，形成沉淀区布置于厌氧区(或缺氧区等功能区)和好氧区之间的一体化污水处理装置形式和结构。

(11)本发明提供的一种新型移动床生物膜污水处理装置，采用一种生化池到沉淀池的流道连接方式，通过倾斜流道布置，对进入沉淀池的混合流体进行固液气三相分离，强化沉淀效果，提升出水水质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。在附图中：

图1为本发明提供的一种实施例的污水处理装置的流程示意图；

图2为本发明提供的一种实施例的污水处理装置的主视图；

图3为本发明提供的一种实施例的污水处理装置的轴侧图；

图4为本发明提供的一种实施例的污水处理装置的另一方向轴侧图。

附图中标记及对应的零部件名称：

Ⅰ-兼氧区，Ⅱ-多功能区，Ⅲ-好氧区，Ⅳ-沉淀区，1-进水管，2-拦渣格栅，3-兼氧区填料拦截管，4-兼氧区出水管，5-抽吸装置，6-好氧区进水管，7-至兼氧区回流管，8-第一射流曝气器，9-第二射流曝气器，10-第一阀门，11-第一空气管，12-第二空气管，13-第一扩散器，14-第二扩散器，15-好氧区填料拦截管，16-硝化液回流管，17-第二阀门，18-好氧区填料拦截板，19-流道，20-污泥回流管，21-穿孔排泥管，22-第三阀门，23-斜管，24-出水集水槽，25-出水管，26-第四阀门。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例1提供了一种新型移动床生物膜污水处理装置，如图1-图4所示，包括依次相邻排布的兼氧区Ⅰ、多功能区Ⅱ、沉淀区Ⅳ和好氧区Ⅲ；

兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ内均添加填料；兼氧区Ⅰ的上部水位通过兼氧区出水管4和多功能区Ⅱ的上部水位连通，兼氧区出水管4的进口端连接有兼氧区填料拦截管3；

多功能区Ⅱ底部设有抽吸装置5，抽吸装置5分别通过至兼氧区回流管7和兼氧区Ⅰ下部水位连通，以及通过好氧区进水管6和好氧区Ⅲ下部水位连通，好氧区进水管6上还设有第一射流曝气器8，至兼氧区回流管7上还设有第二射流曝气器9；

好氧区Ⅲ上部水位通过流道19和沉淀区Ⅳ下部水位连通，沉淀区Ⅳ用于沉淀污泥并收集清水，流道19上端封闭有好氧区填料拦截板18；

好氧区Ⅲ上部水位通过硝化液回流管16和多功能区Ⅱ上部水位连通，硝化液回流管16的进口端设有好氧区填料拦截管15。

相对于现有技术中，虽然采取了一些工程措施，但其填料的均匀性，混合度都存在一定问题，流化状态不佳，容易造成填料局部富集，尤其在出水区。在MBBR膜反应器出水处，往往设置栅板、格网或开孔管以避免填料流失，但容易造成堵塞，需要定期进行人工清理，也有设计中采取了设置空气管等反吹装置以防止堵塞，但耗费能量，效果不佳等问题，本方案提供了一种新型移动床生物膜污水处理装置，具体方案中，请参阅图1，污水处理装置分为兼氧区Ⅰ、多功能区Ⅱ、沉淀区Ⅳ和好氧区Ⅲ，其中兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ填充填料，强化处理效果；在位于中间的多功能区Ⅱ底部设有抽吸装置5，抽吸装置5优选为潜污泵，潜污泵通过抽吸前后处理后的污水，并通过至兼氧区回流管7以及好氧区进水管6分别送至兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ的下部水位中，在输送过程中，会通过管道上的射流曝气器，第一射流曝气器8上连接有第一空气管11，第二射流曝气器9上连接有第二空气管12，通过射流曝气器将需要处理的污水与空气混合，形成气水混合物，再通过至兼氧区回流管7以及好氧区进水管6进入到MBBR反应池底部，其中好氧区进水管6可为两根，对称设置于两侧；三根管道上均安装射流曝气器，通过水泵提供的动力将空气带入到兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ，用于曝气及填料的悬浮搅拌，即通过利用水泵的动力以及气水混合的气泡的动力，自底部倾斜向上形成环流，充分的与MBBR池中的填料混合，形成气体、固体、液体的充分接触的流化状态，以使得污水与填料上的形成的微生物、氧气充分接触，以去除污水中的BOD、COD、氨氮等污染物。并且，在兼氧区Ⅰ上部水位设置向多功能区Ⅱ输送污水的兼氧区出水管4，在好氧区Ⅲ上部水位设置向多功能区Ⅱ输送污水的硝化液回流管16，从而通过利用进出口的同侧上下优化设置，使得整个环流动力更强；而好氧区Ⅲ再通过流道19和沉淀区Ⅳ的下部水位连通，使好氧区Ⅲ污水一部分通过位于上部的硝化液回流管16回流到多功能区Ⅱ，一部分通过重力流进入到沉淀区Ⅳ，通过沉淀区Ⅳ的沉淀从而收集清水；沉淀底部设置穿孔排泥管21，排放剩余污泥，最终污水由位于沉淀区Ⅳ清水区的三角堰出水集水槽24收集后排出。

另外，上述方案中，在形成环流的出水管上，即兼氧区出水管4的进口端、硝化液回流管16的进口端以及流道19上端分别设有兼氧区填料拦截管3、好氧区填料拦截管15和好氧区填料拦截板18，以此拦截填料，避免填料进入到多功能区Ⅱ和沉淀区Ⅳ；为使得前述射流曝气与MBBR工艺结合更优，系统结合，在射流曝气进水端的上部，液位以下0.5～0.8m设置MBBR工艺出水口及填料拦截板，通过进、出水口位置上下的这种布置加强了射流曝气形成的环向循环流化的效果，同时在上述出水口的位置，设置填料拦截板和填料拦截管，从而有效利用射流曝气形成环向流的冲刷作用，将拦截板和拦截管上的填料吹脱下来，避免堵塞，吹脱的填料，通过底部的进水射流动力，再次混合到反应池中，确保了系统填料的二次均匀。即利用射流曝气器形成的环流，水力吹脱，使得填料下沉底部，通过底部的进水端的射流曝气器再次混合，形成循环的流化状态，避免了填料不均匀，确保了填料的悬浮性。

上述方案，旨在实现：该工艺集悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜法的特点于一体，在发挥两种工艺优点的同时，也补足了两种工艺的缺点。其主要原理是利用污水连续流过反应器填料载体后，在载体上形成生物膜，微生物在生物膜上大量繁殖生长的同时降解污水中的有机污染物，从而起到净化污水的作用。其主要特点如下：①容积负荷高，与活性污泥法相比，生物反应器中投加生物填料，可显著提高有效生物量。对比生物膜法，填料流化可显著提高传质效果。②可同步强化脱氮除磷，MBBR工艺可实现同一反应器内不同功能微生物的污泥龄分离。悬浮态生物中已异养微生物为主，污泥龄较短，有利于有机物和磷的去处。附着态生物以自养微生物为主，污泥龄较长，有利于氨氮的硝化。③抗冲击负荷强，该工艺一方面MBBR生物量较大，因此抗冲击负荷强，二是填料不随水流跨区流动，附着微生物长期处于专性条件，生物活性高，反应速率高，有利于抗冲击负荷，三是各反应区新城完全混合区域，污染物进入立刻被稀释，大大削弱了高负荷污染物的冲击，四是流动的填料提高了基质传质速度，增大了反应速率。④适应恶劣条件能力强，MBBR有利于多种微生物的筛选与富集，有利于细菌活性的维系，宏观表现出MBBR工艺在低温、高盐、低基质等恶劣水质条件下，仍有较好的处理效果。⑤污泥沉降性能好，MBBR工艺由于老化脱落的生物膜无机质比例较高，密度大易于沉降，且生物胞外聚合物比活性污泥更多，具有接触絮凝效果，提高污泥聚集性能，提高污泥沉降性能。

请参阅图2，本实施例中，兼氧区Ⅰ上部水位和总进水管1连通，总进水管1的出口位置设有拦渣格栅2；外部污水能通过总进水管1进入到兼氧区Ⅰ内，并通过拦渣格栅2的拦截，避免异物等进入。

请参阅图3，本实施例中，好氧区进水管6的出口端部设有第一扩散器13，至兼氧区回流管7的出口端部设有第二扩散器14；在进入MBBR反应池的管道出口设置扩散口，以使得气水混合的污水能够快速，充分混合进入反应池中。

实施例2

本实施例2在实施例1的基础上进一步优化，能用于调节各个区域之间的液位差。

请参阅图3和图4，作为一种控制进入兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ的流量及曝气量的具体实施方式，设置为：至兼氧区回流管7上设有第一阀门10；本实施例中通过在进入兼氧区Ⅰ的管道上安装第一阀门10，第一阀门10位于射流曝气器前，从而通过开度进行分配，控制进入兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ的流量及曝气量。

请参阅图3和图4，由于好氧区Ⅲ和沉淀区Ⅳ水位基本相同，为控制好氧区Ⅲ和多功能区Ⅱ，或者沉淀区Ⅳ和多功能区Ⅱ之间的水位差，设置为：硝化液回流管16上设有第二阀门17；本实施例中，在硝化液回流管16上设有第二阀门17，控制第二阀门17的开度，即可控制水位差；在沉淀区Ⅳ和多功能形成液位差后，底部污泥会通过污泥回流管20自发的流入到多功能区Ⅱ，根据水力学孔口淹没出流模型，回流流量与液位差之间的关系为：

其中，Q—回流污泥量(m³/s)；μ—流量系数，孔口淹没出流情况下取0.62；A—孔口断面面积(m²)；g—重力加速度，取9.8m/s²；H—液位差(m)；

还能通过调节水泵抽吸能力的大小来调节沉淀区Ⅳ与多功能区Ⅱ之间液位差H，从而控制回流污泥量Q。

实施例3

由于在常规一体化污水处理装置中，好氧区Ⅲ的污水(气液固三相混合流体)通常经管道进入到沉淀区Ⅳ，其中的气体不能在进入沉淀区Ⅳ之前及时、有效分离，气体直接进入到沉淀区Ⅳ将会造成污泥上浮等情况，影响沉淀效果，从而影响出水水质和沉淀区Ⅳ的运行效率。

因此本实施例3在实施例2的基础上进一步优化，提供了一种沉淀区Ⅳ前三相分离，通过流道19气体分离，沉淀区Ⅳ内固液分离的具体优化方式。

请参阅图2，作为一种为减少填料的富集的具体实施方式，设置为：好氧区填料拦截板18倾斜设置，好氧区填料拦截板18下端朝向好氧区Ⅲ的一侧倾斜；本实施例中，好氧区填料拦截板18为孔板，封闭流道19上端，其孔径为孔板采用倾斜设置，倾斜角度为60°，以减少填料在孔板处的富集。

请继续参阅图2，作为一种为避免气体进入沉淀区Ⅳ，影响固液分离的具体实施方式，设置为：流道19从上至下包括依次连接的垂直段和倾斜段，倾斜段下端朝沉淀区Ⅳ内侧倾斜设置；本实施例中，具体的气体分离过程为：污水处理装置运行过程中，好氧区Ⅲ中的载体填料被填料拦截板截留，一部分固(污泥)、液(污水)、气(污水曝气形成的气泡)混合流体通过填料拦截板，经由流道19进入到沉淀区Ⅳ。流道19分为垂直段和倾斜段，污水、活性污泥和气体向下流动，其中大部分气体由于具有垂直上升流速且上升流速大于混合流体下降流速，逐渐向上运动并通过填料拦截板中的孔洞逸出。流道19末端延长的挡板可以对三相混合流体中的剩余气体起到进一步的阻挡作用，促使其顺着流道19上界面逸出，进一步避免气体进入沉淀区Ⅳ的储泥区和缓冲区，影响固液分离。在实际运用过程中，选择处理规模为Q＝250m³/d典型装置设计如下：

污水处理反应器的设计流量Q＝250m³/d，反应器宽度W＝3m，流道19宽度d＝0.2m；

计算得流道19截面积S＝W·d＝0.6㎡；

流道19流速V1＝Q·1000/(24·3600·S)＝4.83mm/s；

由斯托克斯公式可知，当气泡直径为0.05～0.01cm时，垂直上升速度为0.173～0.691cm/s,气泡垂直上升流速取v₀＝3mm/s；

流道19倾斜选择角度α＝33.7°(控制在30～45°)；

延伸长度L＝V₁·(S/tan(RADIANSα))/(V₀·cos(RADIANSα))＝0.6m。

请参阅图2-图4，作为一种为促进沉淀区Ⅳ中的泥水高效分离的具体实施方式，沉淀区Ⅳ内从下至上依次设有穿孔排泥管21、斜管23和出水集水槽24，穿孔排泥管21位于沉淀区Ⅳ底部；本实施例中，沉淀区Ⅳ由下至上分为储泥区、缓冲区、斜管沉淀区和清水区，具体的固液分离过程为：

在顺着流道19向下运动的过程中，混合流体中的活性污泥脱去曝气形成的空气泡后，逐渐发生絮凝、沉降和浓缩，通过该装置形式，比重较大的絮体沉降后沿流道19下界面下滑，直接沉入沉淀区Ⅳ下部的储泥区，减少对中部缓冲区固液分离的影响，同时由于流体下滑速度较慢，不会影响储泥区的污泥沉淀。进入储泥区后，剩余的悬浮固液混合流体向上流动进入缓冲区。在重力作用下，固液逐渐分离，并在缓冲区形成污泥缓冲悬浮层，可以有效絮凝拦截一部分污泥，使其形成大的絮凝体而向下沉降。流体继续向上流动经过斜管沉淀区，在斜管沉淀区进一步沉淀，沉淀后的污泥由缓冲区向下流动返回储泥区，经沉淀后污水最终由位于清水区的出水集水槽24收集后排出。最终，一部分污泥经由污泥回流管20回流至多功能区Ⅱ，一部分污泥通过储泥区底部的穿孔排泥管21排出。以上方案可以保证由好氧区Ⅲ进入沉淀区Ⅳ的混合流体中的气体高效分离、利用三相分离原理，形成的污泥悬浮层，促进沉淀区Ⅳ中的泥水高效分离。

请参阅图3和图4，作为一种为使沉淀区Ⅳ底部储泥区内的污泥回流的具体实施方式，设置为：沉淀区Ⅳ下部水位通过污泥回流管20和多功能区Ⅱ下部水位连通；污泥回流管20为短渐缩管，污泥回流管20靠近沉淀区Ⅳ的一端开口大于另一端开口；本实施例中，在储泥区设置若干污泥回流管20，污泥回流管20和多功能区Ⅱ连通，沉淀区Ⅳ底部回流管一般设置3～5个，采用短渐缩管。池壁侧开孔较大，减轻污泥回流过程中的堵塞；出口开孔较小，增大流速，更利于回流污泥与多功能区Ⅱ中污水的混合；增大流速同时也增加水头损失，更利于形成液位差。

请参阅图2，作为一种为提升空间利用率的具体实施方式，设置为：沉淀区Ⅳ呈漏斗状；本实施例中，污水处理装置根据工艺流程分为兼氧区Ⅰ、多功能区Ⅱ、好氧区Ⅲ和沉淀区Ⅳ，各工艺段呈水平线性布置，通过创新设计将沉淀区Ⅳ设置于多功能区Ⅱ和好氧区Ⅲ之间，沉淀区Ⅳ侧面为漏斗形，该组合方式可使多功能区Ⅱ和好氧区Ⅲ利用沉淀区Ⅳ下部两侧空间，满足沉淀区Ⅳ功能需求的同时提升空间利用率。本工艺对兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ中添加填料，提高处理效率，增加工艺稳定性，减少反应器体积。

工作原理：

一种新型移动床生物膜污水处理装置，包括由各工艺段组成的池体、管路控制系统。本工艺流程依次为兼氧区Ⅰ、多功能区Ⅱ、好氧区Ⅲ和沉淀区Ⅳ。兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ中添加填料，为挂膜提供载体。污水首先通过总进水管1进入兼氧区Ⅰ上部拦渣格栅2，格栅间隙3mm，经拦渣后与从多功能区Ⅱ回流污水混合。至兼氧区Ⅰ回流污水管位于兼氧区Ⅰ下部，端口设置穿孔扩散器，即第二扩散器14，孔径为兼氧区出水管4位于兼氧区Ⅰ上部，设置穿孔管，即兼氧区填料拦截管3拦截填料，孔径为/>兼氧区Ⅰ污水通过兼氧区填料拦截管3后由兼氧区出水管4进入到多功能区Ⅱ。同时，进入到多功能区Ⅱ的流量还包括从好氧区Ⅲ通过硝化液回流管16回流的污水和从沉淀区Ⅳ回流的污泥，位于多功能区Ⅱ底部的潜污泵，即抽吸装置5将污水通过压力流方式送至兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ，潜污泵出水管25路分为三根，一根为至兼氧区回流管7，另外两根为好氧区进水管6，设置于三根管道上的射流曝气器，即第一射流曝气器8和第二射流曝气器9，在出水压力流的作用下，将空气分别带入到兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ，至兼氧区回流管7上设置第一阀门10，可通过调节阀门大小，控制进入到兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ的流量和曝气量。好氧区进水管6位于下部，端口设置穿孔扩散装置，即第一扩散器13，孔径为/>出水端设置于上部，采用孔板，即好氧区填料拦截板18出水，开孔位于整个斜板的上半部，孔径为/>孔板采用倾斜设置，倾斜角度为60°，以减少填料在孔板处的富集。硝化液回流管16位于出水孔板上方，采用穿孔管，即好氧区填料拦截管15拦截填料，孔径为/>硝化液回流管16上设置第二阀门17，用于控制回流量和好氧区Ⅲ水位。兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ在水流和气流的共同作用下，完成曝气的同时，使兼氧区Ⅰ和好氧区Ⅲ分别形成循环流动状态，对填料起到悬浮搅拌的作用，同时对出水端填料起到冲刷作用，避免填料在出口处富集。好氧区Ⅲ进入沉淀区Ⅳ需经过一段斜向下的流道19，可起到一定气液分离的作用，分离的气体可通过出水孔板上方的孔洞逸出，避免形成气堵，气体分离后有利于促进沉淀区Ⅳ的沉淀效果。沉淀区Ⅳ底部设置的特制污泥回流管20在水位差的作用下向多功能区Ⅱ回流污泥。穿孔排泥管21设置于沉淀区Ⅳ储泥斗底部，孔径约为/>配套第三阀门22，用于排放剩余污泥。沉淀区Ⅳ进水从缓冲区向上流动经过斜管23，在重力作用下，固液逐渐分离，在沉淀区Ⅳ上部清水区设置出水集水槽24，用于收集处理后清水，最终通过出水管25排放，出水管25上设置第四阀门26。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型移动床生物膜污水处理装置，其特征在于，包括依次相邻排布的兼氧区(Ⅰ)、多功能区(Ⅱ)、沉淀区(Ⅳ)和好氧区(Ⅲ)；

所述兼氧区(Ⅰ)和好氧区(Ⅲ)内均添加填料；所述兼氧区(Ⅰ)的上部水位通过兼氧区出水管(4)和多功能区(Ⅱ)的上部水位连通，所述兼氧区出水管(4)的进口端连接有兼氧区填料拦截管(3)；

所述多功能区(Ⅱ)底部设有抽吸装置(5)，所述抽吸装置(5)分别通过至兼氧区回流管(7)和兼氧区(Ⅰ)下部水位连通，以及通过好氧区进水管(6)和好氧区(Ⅲ)下部水位连通，所述好氧区进水管(6)上还设有第一射流曝气器(8)，所述至兼氧区回流管(7)上还设有第二射流曝气器(9)；

所述好氧区(Ⅲ)上部水位通过流道(19)和所述沉淀区(Ⅳ)下部水位连通，所述沉淀区(Ⅳ)用于沉淀污泥并收集清水，所述流道(19)上端封闭有好氧区填料拦截板(18)；

所述好氧区(Ⅲ)上部水位通过硝化液回流管(16)和多功能区(Ⅱ)上部水位连通，所述硝化液回流管(16)的进口端设有好氧区填料拦截管(15)。

2.根据权利要求1所述的一种新型移动床生物膜污水处理装置，其特征在于，所述兼氧区(Ⅰ)上部水位和总进水管(1)连通，所述总进水管(1)的出口位置设有拦渣格栅(2)。

3.根据权利要求1所述的一种新型移动床生物膜污水处理装置，其特征在于，所述好氧区进水管(6)的出口端部设有第一扩散器(13)，所述至兼氧区回流管(7)的出口端部设有第二扩散器(14)。

4.根据权利要求1所述的一种新型移动床生物膜污水处理装置，其特征在于，所述至兼氧区回流管(7)上设有第一阀门(10)。

5.根据权利要求1所述的一种新型移动床生物膜污水处理装置，其特征在于，所述硝化液回流管(16)上设有第二阀门(17)。

6.根据权利要求1所述的一种新型移动床生物膜污水处理装置，其特征在于，所述好氧区填料拦截板(18)倾斜设置，所述好氧区填料拦截板(18)下端朝向所述好氧区(Ⅲ)的一侧倾斜。

7.根据权利要求1所述的一种新型移动床生物膜污水处理装置，其特征在于，所述流道(19)从上至下包括依次连接的垂直段和倾斜段，所述倾斜段下端朝所述沉淀区(Ⅳ)内侧倾斜设置。

8.根据权利要求1所述的一种新型移动床生物膜污水处理装置，其特征在于，所述沉淀区(Ⅳ)内从下至上依次设有穿孔排泥管(21)、斜管(23)和出水集水槽(24)，所述穿孔排泥管(21)位于所述沉淀区(Ⅳ)底部。

9.根据权利要求1所述的一种新型移动床生物膜污水处理装置，其特征在于，所述沉淀区(Ⅳ)下部水位通过污泥回流管(20)和所述多功能区(Ⅱ)下部水位连通；所述污泥回流管(20)为短渐缩管，所述污泥回流管(20)靠近所述沉淀区(Ⅳ)的一端开口大于另一端开口。

10.根据权利要求1所述的一种新型移动床生物膜污水处理装置，其特征在于，所述沉淀区(Ⅳ)呈漏斗状。