一种序批式间歇曝气三相流化床及其污水处理方法与流程

本发明涉及污水处理技术，尤其是涉及一种序批式间歇曝气三相流化床及其污水处理方法。

背景技术：

传统的序批式活性污泥法有SBR(Sequence Batch Reactor)法和SBR法变形形成的周期性活性污泥法CASS(Cyclical Actived Sludge System)。

SBR是序批式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。尤其适用于间歇排放和流量变化较大的场合。目前在国内有广泛的应用。滗水器是该法的一项关键设备。在运行时，在同一反应池(器)中，SBR方法按时间顺序由进水、曝气、沉淀、排水和待机五个基本工序组成。

CASS(Cyclic Activated Sludge System)是周期循环活性污泥法的简称，又称为循环活性污泥工艺CAST(Cyclic Activated Sludge technology)，是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)、间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的10％。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累--再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。

CASS基本结构是：在序批式活性污泥法(SBR)的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。

CASS原理：在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和 有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。

随着污水处理技术的不断进步，也出现了在序批式活性污泥法和周期循环活性污泥法基础上的进一步改进，但是上述改进工艺均存在曝气能耗大、效果差、占地面积大的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种序批式间歇曝气三相流化床及其污水处理方法，解决现有技术中污水处理过程中曝气能耗大、效果差、占地面积大的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种序批式间歇曝气三相流化床，包括，

池体，其包括反应池、沉淀池及隔板，所述沉淀池内置于反应池并与反应池之间形成环状的反应腔体，所述隔板内置于反应腔体并将反应腔体分隔成两个反应区；

分别内置于两个反应区的两个载体分离器组，所述载体分离器组的进水端与所述沉淀池连通、出水端与所述反应区连通；

分别内置于两个反应区的两个滗水器；

与所述沉淀池连通的进水管；

曝气装置，包括曝气风机、与曝气风机的出气端连接的三通阀、分别与三通阀的两个出气端连通的两个曝气管，两个所述曝气管分别内置于两个所述反应区底部。

优选的，所述曝气装置还包括一用于控制所述三通阀交替连通两个曝气管的控制器。

优选的，所述曝气管包括一沿反应区长度方向设置并与所述三通阀连通的曝气主管及均与所述曝气主管连通的多个曝气分管，多个曝气分管沿曝气主管的长度方向均匀排列设置，且每个曝气分管均与所述曝气主管垂直设置。

优选的，序批式间歇曝气三相流化床还包括两个内置于所述沉淀池的回流泵，两个回流泵的进水端分别与两个反应区连通。

优选的，所述载体分离器组包括沿所述沉淀池周向布置的多个载体分离器，每个所述载体分离器均包括：

第一分离筒，所述第一分离筒侧壁上设置有多个第一分离孔；

内置于所述第一分离筒的进水筒，所述进水筒与所述第一分离筒之间形成有分离腔体，所述进水筒一端穿过所述第一分离筒并与所述沉淀池连通、另一端沿所述第一分离筒轴向延伸并与所述第一分离筒端部之间形成有与所述分离腔体连通的间隙。

优选的，所述滗水器包括，

平行设置的两个导杆，两个所述导杆下端均固定于所述反应区底部；

第二分离筒，所述第二分离筒两端分别与两个所述导杆滑动连接并能够相对所述导杆上下滑动，且所述第二分离筒上设置有多个第二分离孔；

与所述第二分离筒的出水端连接的出水软管，所述出水软管的出水端穿过所述反应池侧壁并与一控制阀连接；及

平行设置于所述第二分离筒上方的浮筒，所述浮筒通过连接件与所述第二分离筒连接。

优选的，所述滗水器还包括上下设置的上限位杆和下限位杆，所述上限位杆和下限位杆两端分别与两个导杆连接，所述第二分离筒设置于上限位杆和下限位杆之间。

优选的，所述滗水器包括一连接短管及一限位管，所述连接短管一端与其中一个所述导杆滑动连接、另一端与所述第二分离筒连接，所述限位管与所述沉重管连接成一外套于其中另一个所述导杆的环形管。

同时，本发明还提供一种上述序批式间歇曝气三相流化床的污水处理方法，包括如下步骤，

(1)通过进水管向沉淀池内通入污水，污水由沉淀池底部进入并在沉淀池内进行沉淀；

(2)污水由沉淀池溢流至两个反应区内，然后通过曝气装置进行曝气，并控制三通阀交替与两个曝气管连通并交替对两个反应区分别曝气，使两个反应区内交替进短程硝化反应；

(3)反应区生化反应完成后，静置并通过滗水器出水。

优选的，所述步骤(2)还包括将反应区内污水回流至沉淀池底部。

与现有技术相比，本发明一方面将沉淀池内置于反应池，并通过隔板分隔形成两个反应区，其有利于污水依次进行厌氧、好氧处理，提高了污水处理效率，另一方面通过 控制三通阀交替对两个反应区进行曝气，其有利于两个反应区交替进行短程硝化反应，提高了反应效率、降低了能源消耗。

附图说明

图1是本发明的序批式间歇曝气三相流化床的连接结构示意图；

图2是本发明的滗水器的连接结构示意图；

图3是本发明的图2的A部放大图；

图4是本发明的载体分离器的连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1～4，本发明的实施例提供了一种序批式间歇曝气三相流化床，包括，

池体1，其包括反应池11、沉淀池12及隔板13，所述沉淀池12内置于反应池11并与反应池11之间形成环状的反应腔体，所述隔板13内置于反应腔体并将反应腔体分隔成两个反应区；

分别内置于两个反应区的两个载体分离器组，所述载体分离器组的进水端与所述沉淀池12连通、出水端与所述反应区连通；

分别内置于两个反应区的两个滗水器2；

与所述沉淀池12连通的进水管3；

曝气装置4，包括曝气风机41、与曝气风机41的出气端连接的三通阀42、分别与三通阀42的两个出气端连通的两个曝气管43，两个所述曝气管43分别内置于两个所述反应区底部。

本实施例的污水处理系统可采用类似于活性污泥法对污水进行处理，具体为污水首先通过进水管3进入沉淀池12内，由于进水管3的出水端可设置于沉淀池12底部，从而形成底部进水，其促使沉淀池12内形成厌氧环境，进而使沉淀池12内进行硝化反应。沉淀池12内的污水达到一定量后，具体为达到载体分离器组进水端的高度后，污水通过两个载体分离器组分别溢流至两个反应区内，溢流过程中通过曝气装置4对两个反应区进行交替曝气，同时反应区内加入悬浮填料，使反应区内发生氧化反应，经过反应区 处理后的上层澄清水可通过滗水器2排出。其中，载体分离器组可有效避免反应区的悬浮填料进入沉淀区，从而导致悬浮填料的流失。而且，本实施例滗水为在具有悬浮填料的环境下滗水，由于停止进水和曝气时，悬浮填料在静置时形成絮凝沉淀层，其有利于提高出水的澄清度，避免污水中的污泥随滗水器2排出。

其中，反应区内的硝化反应分为氨氮氧化和亚硝酸氨氧化，根据氨氮氧化的不同程度分为短程氧化和全程氧化，由于短程硝化反应后污水具有污泥少、氨氮含量少、节省能力等优点，故其更为得到人们的推崇，而本实施例通过曝气装置4交替对两个反应区进行曝气，并通过控制每个反应区交替曝气的时间控制每个反应区内污水的容氧浓度，进而促进两个反应区内交替进行短程硝化反应，保证反应后的污水中氨氮含量较少，并降低反应产生的污泥含量，也降低了后续的污泥处理成本。

需要说明的是，本实施例曝气装置4对两个反应区交替曝气，保证了曝气装置4的持续性曝气，避免因曝气装置4间隙性曝气导致能量的浪费。而为了便于观察控制反应区的反应，可在反应区顶部设置观察台6。

具体曝气过程中，本实施例设置有一控制器44控制三通阀42使三通阀42的出水端交替与两个曝气管43连通，该控制器44可设置一人机交互模块以便于设置每个反应区内曝气的时间，该控制器控制三通阀42的方式为本领域常规技术，故对其不作详细赘述。

其中，所述曝气管43包括一沿反应区长度方向设置并与所述三通阀42连通的曝气主管431及均与所述曝气主管431连通的多个曝气分管432，多个曝气分管432沿曝气主管431的长度方向均匀排列设置，且每个曝气分管432均与所述曝气主管431垂直设置，本实施例通过曝气分管432对反应区进行均匀曝气。具体设置时，可将反应池11和沉淀池12均设置为圆形，且将反应池11和沉淀池12同轴设置，两个反应区均设置为半圆环状，两个曝气主管431均为与沉淀池12同轴设置的弧形，多个曝气分管432则沿沉淀池12周向均匀排列，且每个曝气分管432均相对沉淀池12径向设置。

为了增加氨氮的除去效率，本实施例所述污水处理系统还包括两个内置于沉淀池12内的回流泵5，两个回流泵5的进水端分别与两个反应区连通，具体为两个反应区内进行氧化反应，通过回流泵5将两个反应区内的污水抽入沉淀池12内进行反硝化反应，从而进一步的消除污水中的氨氮含量，提高污水处理效率。其中，回流泵5优选设置于沉淀池底部，以促进反硝化反应效率。

具体设置时，所述回流泵5和滗水器2分别靠近反应区的两端设置，从而避免滗水 器2出水浑浊。对应的，两个载体分离器组分别靠近滗水器2设置。

如图1、图4所示，本实施例所述载体分离器组包括沿所述沉淀池12周向布置的多个载体分离器7，每个所述载体分离器7均包括第一分离筒71和进水筒72，第一分离筒71侧壁上设置有多个第一分离孔711，进水筒72内置于所述第一分离筒71并与所述第一分离筒71之间形成有分离腔体，所述进水筒72一端穿过所述第一分离筒71并与所述沉淀池12连通、另一端沿所述第一分离筒71轴向延伸并与所述第一分离筒71端部之间形成有与所述分离腔体连通的间隙。本实施例载体分离器7可较好的分离反应区内的悬浮填料，避免反应区内悬浮填料进入沉淀池12。其中，每个所述第一分离孔711均为沿所述第一分离筒71周向布置的弧形孔，多个所述第一分离孔711沿所述第一分离筒71轴向均匀布置。

如图2、图3所示，为了增加滗水效果，本实施例的滗水器2包括：平行设置的两个导杆201，两个所述导杆201下端均固定于所述反应区底部；第二分离筒202，所述第二分离筒202两端分别与两个所述导杆201滑动连接并能够相对所述导杆201上下滑动，且所述第二分离筒202上设置有多个第二分离孔202a；与所述第二分离筒202的出水端连接的出水软管203，所述出水软管203的出水端穿过所述反应池11侧壁并与一控制阀204连接；及平行设置于所述第二分离筒202上方的浮筒205，所述浮筒205通过连接件206与所述第二分离筒202连接。

本实施例滗水器2一方面实现了随反应区内的水位上下浮动，保证出水软管203出水为最上层澄清水，另一方面通过第二分离筒202可将反应区内的生物填料分离，减少生物填料的流失。

其中，所述滗水器2还包括上下设置的上限位杆207和下限位杆208，所述上限位杆207和下限位杆208两端分别与两个导杆201连接，所述第二分离筒202设置于上限位杆207和下限位杆208之间，通过上限位杆207和下限位杆208可对第二分离筒202运动范围进行限制，一方面避免反应区内水位过高时第二分离筒202脱离导杆201，另一方面避免第二分离筒202落至反应区底部的污泥中，导致第二分离孔221堵塞。

为了便于第二分离筒202随导杆201上下运动，本实施例所述滗水器2包括一连接短管209及一限位管210，所述连接短管209一端与其中一个所述导杆201滑动连接、另一端与所述第二分离筒202连接，所述限位管210与所述沉重管连接成一外套于其中另一个所述导杆201的环形管，本实施例主要通过连接短管209相对其中一个导杆滑动，限位管210则与配重管配合外套于另一导杆上，其可与上限位杆207和下限位杆208配 合对第二分离筒202进行限位，其可有效避免第二分离筒202上下运动过程中卡死。

实际应用时，为了保证浮筒205和第二分离筒202处于上下位置，避免浮筒205和第二分离筒202上下运动过程中晃动，本实施例所述滗水器2还包括一与所述第二分离筒202连接为一体的沉重管211，其主要用于增加第二分离筒202的重量，以避免浮筒205晃动而导致设备使用寿命缩短。

为了增加第二分离孔221的出水效率，本实施例每个所述第二分离孔202a均为沿所述第二分离筒202周向布置的弧形孔，多个所述第二分离孔202a沿所述第二分离筒202轴向均匀布置。

本实施例污水处理系统的污水处理流程如下：首先通过进水管将污水输入沉淀池内，可在沉淀池内对污水进行初步处理，且污水由沉淀池底部进入易形成厌氧环境，促进沉淀池内的厌氧反应，沉淀池内的水位超过载体分离器组的进水端并通过载体分离器组溢流至两个反应区内，然后加入悬浮填料并通过曝气装置对两个反应区交替曝气，通过控制两个反应区内的曝气时间来控制两个反应区内的溶氧量以促使两个反应区内交替发生短程硝化反应，进而促进反应效率、降低氨氮含量并减少污泥产生量，同时可通过回流泵将两个反应区内硝化反应形成的氨氮回流至沉淀池底部，促使沉淀池内发生反硝化反应以降低氨氮含量；反应完成后，两个反应区内可静置一定时间，然后通过滗水器排水。

与现有技术相比，本发明一方面将沉淀池内置于反应池，并通过隔板分隔形成两个反应区，其有利于污水依次进行厌氧、好氧处理，提高了污水处理效率，另一方面通过控制三通阀交替对两个反应区进行曝气，其有利于两个反应区交替进行短程硝化反应，提高了反应效率、降低了能源消耗。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。