专利名称：多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备的制作方法
技术领域：
本发明属于污水处理设备技术领域，具体涉及一种曝气生物滤槽污水处理设备。
背景技术：
曝气生物滤池是由浸没式接触氧化与过滤相结合的生物处理工艺。它是一种新型高负荷淹没式三相反应器，兼有活性污泥法和生物膜法两者的优点，并将生化反应与吸附过滤两种处理过程合并在同一构筑物中完成。1)曝气生物滤池典型工艺流程和工作原理曝气生物滤池应用于城市污水处理工程中，可省去二次沉淀池，去除含碳有机物典型工艺流程见图11。污水经过沉砂、初沉后进入曝气生物滤池，在溶解氧存在的条件下，利用滤池中的生物膜降解污水中的污染物质。滤池处理水进入消毒池，经过消毒后排放。随着处理过程的进行，填料表面和内部新产生的生物量越来越多，截留的悬浮物质不断增加，在开始阶段水头损失增加缓慢，当固体物质积累达到一定程度，堵塞滤层的上表面，并且阻止气泡的释放，将会导致水头损失很快达到极限，此时应立即进入反冲洗再生，以去除滤床内过量的生物膜及其他悬浮物，恢复处理能力。反冲洗通常采用气-水联合反冲，即先用气泡，再用气、水联合冲洗，最后再用水漂洗。反冲洗水为经处理后达标水(来自消毒池)，反冲空气来自于底部单独的反冲气管。反冲洗时滤层有轻微的膨胀，在气-水对填料的流体冲刷和填料间相互摩擦下，老化的生物膜和被截留的其他悬浮物与填料分离，冲洗下来的流体冲刷和填料间相互摩擦下，老化的生物膜和被截留的其他悬浮物与填料分离，冲洗下来的生物膜及其他悬浮物在反洗中被冲出滤池，反冲洗污泥回流至初沉池。由于滤池起到了脱落滤膜和其他悬浮物的截留作用，因此曝气生物滤池后不设二沉池。曝气生物滤池根据进水的方向，有升流式和降流式两种。尽管曝气生物滤池工艺类型和操作方式有多种，各具特点，但其基本原理是一致的。就是利用滤池内填料上所附生物膜中微生物氧化分解作用，填料及生物膜的吸附截留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境进行工作。曝气生物滤池根据处理程度不同可分一级碳化(即去除含碳有机物)曝气生物滤池、两段硝化曝气生物滤池和三段(反硝化、除磷)曝气生物滤池。一段曝气生物滤池以碳化为主；二段曝气生物滤池主要对污水中的氨氮进行硝化；三段曝气生物滤池主要为反硝化除氮，同时可以在第二段滤池出水中投加碳源(污水中碳源不足时)和铁盐或铝盐进行反硝化脱氮除磷。2)曝气生物滤池的构造曝气生物滤池主要由滤池池体、滤料、承托层、布水系统、布气系统、反冲洗系统等几部分组成
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备，该设备具有运行成本低、结构简单的特点。为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备，其特征在于它包括两段过滤装置、布水水槽、多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统和支架，两段过滤装置、布水水槽、多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统分别固定支架上，布水水槽位于多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统的上方，两段过滤装置位于布水水槽的上方；两段过滤装置的第一段滤槽、第二段滤槽的底部均设有滤孔，布水水槽的侧面设有布水孔；多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统至少包含一组多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组，所述的多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组至少包含3个异端落水曝气生物滤槽，同一组的所有异端落水曝气生物滤槽沿同一垂直线布置，所有异端落水曝气生物滤槽分别固定在支架上，异端落水曝气生物滤槽上设有落水口，落水口处设有液位定位、充氧曝气装置，相邻的异端落水曝气生物滤槽为异端进水和异端落水；所述的异端落水曝气生物滤槽填充有生物填料(即生物滤料)，异端落水曝气生物滤槽的中部设有导流板， 导流板的下端与异端落水曝气生物滤槽内的底端之间留有间隙；每一组多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组的最上方的异端落水曝气生物滤槽的进水端的上方的布水水槽上设有布水孔；每一组多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组的最下方的异端落水曝气生物滤槽的落水口由出水管与出水总管相连通。所述的液位定位、充氧曝气装置包括液位定位筒、半圆形水槽、导流和扰动板、固定防漏脚，液位定位筒的下部外壁上焊接有防漏固定脚，液位定位筒的下端插入异端落水曝气生物滤槽上的落水口中，防漏固定脚由防水胶与异端落水曝气生物滤槽固定连接；液位定位筒的上部开有落水口，液位定位筒内的上部固定有导流和扰动板，导流和扰动板成倾斜状态，导流和扰动板的上端位于落水口的下方，液位定位筒内的上部固定有半圆形水槽，导流和扰动板位于半圆形水槽内，半圆形水槽的底部设有落水孔。所述两段过滤装置包括第一段滤槽、滤料、过渡水沟、液位传感器、第二段滤槽，第一段滤槽与第二段滤槽之间由过渡水沟相连接，过渡水沟内设有液位传感器，液位传感器的信号输出端由信号线与液位报警装置的信号输入端相连；第一段滤槽靠近过渡水沟的一侧面的上部设有第一溢流口，第二段滤槽的上端的高度低于第一溢流口的高度；第一段滤槽、第二段滤槽的底部均设有滤孔，第一段滤槽、第二段滤槽内均填有滤料。多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备的工作原理多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备是普通曝气生物池的改进型，具有与普通生物滤池相同的污水处理效果，其不同的是通过改进，减少了反冲洗系统和机械曝气系统，该设备制造安装简单，操作维护更加方便，直接运行成本更低，每吨污水处理的直接成本仅为0. 05元左右(根据当地电价确定)，对该设备研究的指导思想是充分利用水柱自然注入水中的充氧曝气进行生物膜处理的。通常情况下，水柱打入水体越深，带入水中的水泡与水体接触的越充分，溶解在水中的氧气越多。经过多次试验发现水柱打入水体的深度与两液面落差大小的关系不大，而与水柱的粗细大小有很大关系(落水孔的直径为 4-8mm)，因此，在一定高度范围内，采用多层落水曝气是可行的。在多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组落水过程中采用异端落水的方式能使充有一定溶解氧的污水通过一段生物滤料(多孔陶粒、无烟煤、石英砂、膨胀页岩、轻质塑料等)，起到与曝气生物滤池同样的污水净化作用。在每一层的多层异端落水曝气生物滤槽中，处于上层落水曝气装置充氧附近的污水好氧菌比较丰富，中间段兼氧菌比较丰富，尾部会出现厌氧菌，这样污水经过多次的好氧、兼氧、厌氧环境条件交替作用下得到充分的降解和净化。本发明的特点如下(1)两段过滤装置以及合适的曝气方式免去了反冲洗系统的设置，悬浮物是曝气生物滤池的大敌，前期处理不好很容易造成生物滤池的堵塞，两段过滤装置有效地解决了这一问题。其原理是污水进入第一段滤槽过滤，当一段时间后，悬浮物会堵塞滤料孔隙，使第一段滤槽丧失过滤功能，污水即会漫出第一段滤槽，进入中间的过渡水沟，液位传感器连通液位报警装置进行报警，污水继续漫入第二段滤槽，此时由第二段滤槽承担起过滤作用，第二段滤槽与第一段滤槽具有相同的大小尺寸和结构，对相同流量的污水有相同的更换时间，有了报警装置后，第一段滤槽丧失部分功能也不会把悬浮物直接带入设备中堵塞生物填料。操作人员听到报警后将第一段滤槽中的滤料换掉，开始新一轮的过滤。异端落水曝气生物滤槽中的生物填料(即生物滤料)除对污水中的悬浮物起截留和过滤作用外，最主要的还是挂膜作用。两段过滤装置将容易堵塞生物滤料的悬浮物提前进行了拦截和过滤，因此该装置有效缓解了生物滤料堵塞的弊病。见图2。其次，液位定位、充氧曝气装置在充氧曝气方面不如机械曝气效果好，这既是该装置的缺点，也是该装置的优点，正是因为该装置的充氧曝气不如机械曝气充足，才有效抑制了生物填料中好氧膜的过快增长，因此在滤料中也很少有老化脱落的好氧生物膜堵塞滤料的情况发生，这种情况下此设备中起净化作用的主要是兼氧菌，这就是本设备中没有设计反冲洗系统的原因。(2)液位定位、充氧曝气装置解决了三个方面的问题，一是解决液位定位的问题液位定位是指每一个异端落水曝气生物滤槽无论进水、出水水量如何变化都能使液面保持在一定的高度，这样能满足污水与生物填料充分接触的要求。通过试验得知，如果只是在长形的异端落水曝气生物滤槽的一端的底部开孔落水，会出现很多问题，孔开的太大污水会通过孔隙全部流走，污水不能与长形的异端落水曝气生物滤槽中的生物填料充分接触；孔开的过小，多余的污水到处溢漫，不好控制。液位定位、充氧曝气装置有效地解决了该问题。二是解决充氧过程中气泡不丰富的问题实验发现，静止的污水落水在下层异端落水曝气生物滤槽中产生的气泡非常少，但液面受扰动后，下层异端落水曝气生物滤槽中的充氧气泡非常丰富，因此，在设计液位定位、充氧曝气装置时，采用了两次落水的方式，第一次落水对半圆形水槽中的水产生扰动；第二次落水将对下层异端落水曝气生物滤槽中的水体产生丰富的气泡带入异端落水曝气生物滤槽中。三是解决无压污水流入小孔后，在背面产生水联现象的问题通过实验发现，没有水位压差的水流过多个小孔后，会在背面联成几股水流，出现水联现象，不能形成稳定的水柱，严重影响了充氧效果，半圆形水槽能使一定流量的水维持在一定的液面高度，形成一定的水压，这样有效的防止了在落水孔背面的水联现象产生。液位定位、充氧曝气装置见图 7-10。
(3)多层异端落水工艺，经过多次试验发现水柱打入水体的深度与两液面落差关系不大，而与水柱的粗细大小有很大关系，因此，在一定高度范围内，采用多层落水曝气是可行的。在多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备中采用了多组联合的方法，这样既可为不同污水处理量灵活变换设备大小，也克服了许多生物膜法中的“死角”现象。本设备采用多层多组一定尺寸的长型的异端落水曝气生物滤槽，能使每滴污水随着水流的方向流动均能经过多次充氧曝气和多次与生物膜的充分接触因而使污水得到降解和净化，故本设备能在不采用机械曝气的情况下，达到与曝气生物滤池同等的污水处理效果。在多层的异端落水曝气生物滤槽落水过程中采用异端落水的方式能使充有一定溶解氧的污水在每个异端落水曝气生物滤槽中均能通过一定长度的生物滤料层(多孔陶粒、无烟煤、石英砂、膨胀页岩或轻质塑料等)，因此，本设备对污水的处理具有与曝气生物滤池相同的净化功能与作用，这也是与其它多层落水充氧曝气装置最不同之处。多层异端落水工艺见图6-7。本发明的有益效果是减少了反冲洗系统和机械曝气系统，该设备制造安装简单， 操作维护更加方便，直接运行成本更低，每吨污水处理的直接成本仅为0. 05元左右。
图1是本发明的结构示意图。图2是本发明两段过滤装置的结构示意图。图3是本发明多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统的结构示意图。图4是图3的俯视图。图5是图3的左视图。图6是本发明多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组的异端落水示意图。图7是本发明异端落水曝气生物滤槽的结构示意图。图8是本发明液位定位、充氧曝气装置的结构示意图。图9是图8的俯视图。图10是图8的右视图。图11是现有曝气生物滤池典型工艺流程图。图1-10中1-水泵，2-水管，3-两段过滤装置，4-布水水槽，5-多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统，6-支架，7-第一段滤槽，8-滤料，9-滤孔，10-第一溢流口，11-过渡水沟，12-液位传感器，13-第二段滤槽，14-多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组， 15-出水管，16-出水总管，17-异端落水曝气生物滤槽，18-液位定位、充氧曝气装置，19-导流板，20-生物填料(即生物滤料)，21_液位定位筒，22-半圆形水槽，23-导流和扰动板， 24-落水口，25-防漏固定脚，26-布水孔，27-落水孔，28-第二溢流口。
具体实施例方式如图1所示，多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备，它包括两段过滤装置3、布水水槽4、多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统5和支架6，两段过滤装置3、 布水水槽4、多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统5分别固定支架6上，布水水槽4位于多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统5的上方，两段过滤装置3位于布水水槽4的上方；两段过滤装置3的第一段滤槽7、第二段滤槽13的底部均设有滤孔9，布水水槽4的侧面设有布水孔26 (布水孔为三角形)；如图1、图3、图4、图5、图6、图7所示，多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统 5至少包含一组多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组14 ( 一般采用1-100组，具体组数根据污水处理量大小确定，本实施例中采用12组)，所述的多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组至少包含3个异端落水曝气生物滤槽17 ( 一般采用3-100个异端落水曝气生物滤槽，具体个数根据需要确定，本实施例中采用15个)，同一组的所有异端落水曝气生物滤槽 17沿同一垂直线布置(垂直于地面的线，呈上下位置布置)，所有异端落水曝气生物滤槽17 分别固定在支架6上，异端落水曝气生物滤槽17上设有落水口，落水口处设有液位定位、充氧曝气装置18 (液位定位、充氧曝气装置18与异端落水曝气生物滤槽17固定)，相邻的异端落水曝气生物滤槽17为异端进水和异端落水(如该层的上一层是左端进水、右端出水， 则该层是右端进水、左端出水，如图6所示)；所述的异端落水曝气生物滤槽17填充有生物填料(即生物滤料)20，异端落水曝气生物滤槽17的中部设有导流板19，导流板19的下端与异端落水曝气生物滤槽17内的底端之间留有间隙；每一组多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组14的最上方的异端落水曝气生物滤槽17的进水端的上方的布水水槽4上设有布水孔26 (布水水槽4中的水从布水孔沈落入每一组多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组14的最上方的异端落水曝气生物滤槽17的进水端)；每一组多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组14的最下方的异端落水曝气生物滤槽17的落水口由出水管15与出水总管16相连通。水管2的输出端位于两段过滤装置3的第一段滤槽7的上方，水管2上设有水泵 1，水管2的输入端接待处理的污水(经沉淀、调节后的污水)。如图7、图8、图9、图10所示，所述的液位定位、充氧曝气装置18包括液位定位筒 21、半圆形水槽22、导流和扰动板23、固定防漏脚25，液位定位筒(为方形)21的下部外壁上焊接有防漏固定脚25，液位定位筒21的下端插入异端落水曝气生物滤槽17上的落水口中，防漏固定脚25由防水胶与异端落水曝气生物滤槽17固定连接；液位定位筒21的上部开有落水口 24，液位定位筒21内的上部固定有导流和扰动板23，导流和扰动板23成倾斜状态[倾斜角度为10-45° (与水平面之间的平角)]，导流和扰动板的上端位于落水口的下方，液位定位筒21内的上部固定有半圆形水槽(或称半圆形水槽体)22，导流和扰动板 23位于半圆形水槽22内，半圆形水槽22的底部设有落水孔27 (落水孔27的直径为4_8mm， 落水孔27的个数为1-20个，本实施例采用6个落水孔27 ；异端落水曝气生物滤槽17内水的高度由落水口 M的高度决定，异端落水曝气生物滤槽17内的水从落水口 M溢流进入导流和扰动板23，然后落入半圆形水槽22，再从落水孔27落下)。如图1、图2所示，两段过滤装置3包括第一段滤槽7、滤料8、过渡水沟11、液位传感器12、第二段滤槽13，第一段滤槽7与第二段滤槽13之间由过渡水沟11相连接，过渡水沟11内设有液位传感器12，液位传感器12的信号输出端由信号线与液位报警装置的信号输入端相连；第一段滤槽7靠近过渡水沟11的一侧面的上部设有第一溢流口 10，第二段滤槽13的上端的高度低于第一溢流口 10的高度；第一段滤槽7、第二段滤槽13的底部均设有滤孔9，第一段滤槽7、第二段滤槽13内均填有滤料(如采用石英砂或滤布)8。
权利要求
1.多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备，其特征在于它包括两段过滤装置 (3)、布水水槽G)、多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统( 和支架(6)，两段过滤装置(3)、布水水槽G)、多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统( 分别固定支架(6)上， 布水水槽(4)位于多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统( 的上方，两段过滤装置(3) 位于布水水槽的上方；两段过滤装置(3)的第一段滤槽(7)、第二段滤槽(1 的底部均设有滤孔(9)，布水水槽的侧面设有布水孔06)；多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统( 至少包含一组多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组(14)，所述的多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组至少包含3个异端落水曝气生物滤槽(17)，同一组的所有异端落水曝气生物滤槽(17)沿同一垂直线布置，所有异端落水曝气生物滤槽(17)分别固定在支架(6)上，异端落水曝气生物滤槽(17)上设有落水口，落水口处设有液位定位、充氧曝气装置(18)，相邻的异端落水曝气生物滤槽(17) 为异端进水和异端落水；所述的异端落水曝气生物滤槽(17)填充有生物填料(20)，异端落水曝气生物滤槽(17)的中部设有导流板(19)，导流板(19)的下端与异端落水曝气生物滤槽(17)内的底端之间留有间隙；每一组多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组(14)的最上方的异端落水曝气生物滤槽(17)的进水端的上方的布水水槽(4)上设有布水孔06)； 每一组多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组(14)的最下方的异端落水曝气生物滤槽 (17)的落水口由出水管(15)与出水总管(16)相连通。
2.根据权利要求1所述的多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备，其特征在于所述的液位定位、充氧曝气装置(18)包括液位定位筒、半圆形水槽0 、导流和扰动板(23)、固定防漏脚(25)，液位定位筒的下部外壁上焊接有防漏固定脚(25)，液位定位筒的下端插入异端落水曝气生物滤槽(17)上的落水口中，防漏固定脚0 由防水胶与异端落水曝气生物滤槽(17)固定连接；液位定位筒的上部开有落水口(M)， 液位定位筒内的上部固定有导流和扰动板(23)，导流和扰动板成倾斜状态，导流和扰动板的上端位于落水口的下方，液位定位筒内的上部固定有半圆形水槽(22)，导流和扰动板位于半圆形水槽0 内，半圆形水槽0 的底部设有落水孔07)。
3.根据权利要求1所述的多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备，其特征在于所述两段过滤装置C3)包括第一段滤槽(7)、滤料(8)、过渡水沟(11)、液位传感器 (12)、第二段滤槽(13)，第一段滤槽(7)与第二段滤槽(1 之间由过渡水沟(11)相连接， 过渡水沟(11)内设有液位传感器(12)，液位传感器(1 的信号输出端由信号线与液位报警装置的信号输入端相连；第一段滤槽(7)靠近过渡水沟(11)的一侧面的上部设有第一溢流口(10)，第二段滤槽(1 的上端的高度低于第一溢流口(10)的高度；第一段滤槽(7)、第二段滤槽(1 的底部均设有滤孔(9)，第一段滤槽(7)、第二段滤槽(1 内均填有滤料 ⑶。
4.根据权利要求1所述的多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备，其特征在于布水孔06)为三角形。
全文摘要
本发明属于污水处理设备技术领域，具体涉及一种曝气生物滤槽污水处理设备。多层异端落水曝气生物滤槽污水处理一体化设备，其特征在于它包括两段过滤装置、布水水槽、多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统和支架；两段过滤装置、布水水槽、多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统分别固定支架上，布水水槽位于多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统的上方，两段过滤装置位于布水水槽的上方；多层异端落水曝气生物滤槽污水处理系统至少包含一组多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组，所述的多层异端落水曝气生物滤槽污水处理组至少包含3个异端落水曝气生物滤槽，相邻的异端落水曝气生物滤槽为异端进水和异端落水。该设备具有运行成本低、结构简单的特点。
文档编号C02F9/14GK102276104SQ201110127669
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者王发军 申请人:湖北威能环保工程有限公司