一种一体式厌氧生物膜反应装置的制作方法

本发明涉及污水处理领域，特别是一种一体式厌氧生物膜反应装置。

背景技术：

农村生活污水处理设施建设是推动形成社会主义生态文明和城乡一体化的一项重要举措，通过铺设管道收集农村地区生活污水，采用集中或分散处理模式，对其中的有害物质和污染环境的成分进行清除、降解，以达到改善农村人居环境的目标。

生物滤池是一种已有百余年发展历史的生物处理技术，生物滤池的运行费用低、能耗低、反应器容积小，对沉淀要求低。

国外已将生物滤池广泛用于渔业回用水、饮用水及工业废水等的处理，而在国内则主要用于废气处理以及作为无动力装置用作处理生活污水等方面，尚未普及推广，不能普及推广的原因主要如下：

1.国内外的大多数生物滤池都需要曝气或充氧装置，这无疑会增加装置能耗，不利于在农村地区推广。

2.如果将生物滤池作为无动力装置，由于无法提供充足的溶解氧，装置只能进行厌氧消化或兼氧生物处理，如想进一步实现脱氮除磷，则工艺流程将变得复杂，而且占地较大，也不宜在农村采用。

因而，针对农村地区住户分散、污水排放日变化系数较大的特点，急需开发一种一体式厌氧生物膜反应装置，以期为控制河网面源污染提供一种可行的方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种一体式厌氧生物膜反应装置，该一体式厌氧生物膜反应装置能处理农村生活污水，且具有能耗低、节约用地、对氮、磷去除效果好的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种一体式厌氧生物膜反应装置，包括从内至外依次同轴设置的缺氧区池体、生物膜分离区池体、沉淀区池体、调节池、进水管、回流管和出水管。

缺氧区池体和生物膜分离区池体等高设置，缺氧区池体和生物膜分离区池体顶部均密封盖设有密封盖板。

缺氧区池体的内腔顶部设置有三角堰布水器，该三角堰布水器的外侧边缘伸入生物膜分离区池体的顶部内腔。

生物膜分离区池体从下至上依次设置有承托层、陶粒填料区和活性污泥挂膜区；其中，承托层与沉淀区池体相连通；位于生物膜分离区池体顶部的密封盖板上设置有若干根拔风管，拔风管底部均指向三角堰布水器的外侧边缘。

沉淀区池体的高度小于生物膜分离区池体的高度，沉淀区池体顶部设有密封盖板。

调节池用于收集农村生活污水，进水管的一端与调节池相连接，进水管的另一端伸入缺氧区池体底部，进水管上设置有进水阀。

出水管的底端伸入沉淀区池体中，邻近底端的出水管与出水提升泵相连接；出水管的顶端具有两个支管，其中一根支管为处理清水出水管，该处理清水出水管上设有出水阀；另一根支管与回流管顶端相连通，回流管底端伸入缺氧区池体底部，回流管上还设置有回流阀。

沉淀区池体内设置有与出水提升泵相连接的液位球阀。

调节池尺寸为2×2×2m³。

缺氧区池体为容积为5.0m³的立方体，生物膜分离区池体为嵌套在缺氧区池体外的容积为2.4m³的立方体，沉淀区池体为嵌套在生物膜分离区池体外的容积为0.78m³的立方体。

拔风管为直径为30cm的钢管。

液位球阀用于检测沉淀区池体中的水位，当沉淀区池体中的水位上升到0.3m时，液位球阀控制出水提升泵开始工作，水位下降到0.25m时，出水提升泵停止工作。

本发明具有如下有益效果：

1、反应装置采用一体组合式设计，节约了大量横向和纵向空间。

2、反应装置中的生物膜分离区池体不需要外加曝气装置，减少了电量的消耗，简化了操作步骤，易于运行维护。

3、反应装置的气密性好，提供的缺氧环境有利于反硝化的进行。

附图说明

图1显示了本发明一种一体式厌氧生物膜反应装置的结构示意图。

图2显示了本发明一种一体式厌氧生物膜反应装置对cod的去除效果示意图。

图3显示了本发明中生物膜分离区池体中氮浓度的沿程变化示意图。

图4显示了本发明一种一体式厌氧生物膜反应装置对总氮的去除效果示意图。

其中1-进水阀；2-进水管；3-缺氧区池体；4-生物膜分离区池体；5-沉淀区池体；6-三角堰布水器；7-液位球阀；8-出水提升泵；9-出水管；10-回流管；11-回流阀；12-出水阀；13-陶粒填料区；14-承托层；15-密封盖板；16-拔风管。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种一体式厌氧生物膜反应装置，包括从内至外依次同轴设置的缺氧区池体3、生物膜分离区池体4、沉淀区池体5、调节池、进水管2、回流管10和出水管9。

调节池用于收集农村生活污水，调节池尺寸优选为2×2×2m3。调节池的设置，能够调节进入生物膜分离区池体的流量，从而能适应农村地区住户分散、污水排放日变化系数较大的特点，进而维持反应装置的稳定运行。

进水管的一端与调节池相连接，进水管的另一端伸入缺氧区池体底部，进水管上设置有进水阀1。

缺氧区池体优选为容积为5.0m³的立方体水箱结构，生物膜分离区池体优选为嵌套在缺氧区池体外的容积为2.4m³的立方体水箱结构，沉淀区池体优选为嵌套在生物膜分离区池体外的容积为0.78m³的立方体水箱结构。

缺氧区池体和生物膜分离区池体等高设置，缺氧区池体和生物膜分离区池体顶部均密封盖设有密封盖板15，密封盖板优选为混凝土材质。

缺氧区池体的内腔顶部设置有三角堰布水器6，该三角堰布水器的外侧边缘伸入生物膜分离区池体的顶部内腔。

生物膜分离区池体从下至上依次设置有承托层14、陶粒填料区13和活性污泥挂膜区。

其中，承托层与沉淀区池体相连通，也即沉淀区池体与生物膜分离区池体相接触且与承托层位置相对应的侧壁上设置有通水孔，从而使得承托层与沉淀区池体相连通。

位于生物膜分离区池体顶部的密封盖板上设置有若干根拔风管16，拔风管底部均指向三角堰布水器的外侧边缘。拔风管优选为直径为30cm的钢管。

沉淀区池体的高度小于生物膜分离区池体的高度，沉淀区池体顶部设有密封盖板。

出水管的底端伸入沉淀区池体中，邻近底端的出水管与出水提升泵8相连接，出水提升泵8的额定电压为220v。

出水管的顶端具有两个支管，其中一根支管为处理清水出水管，该处理清水出水管上设有出水阀12；另一根支管与回流管顶端相连通，回流管底端伸入缺氧区池体底部，回流管上还设置有回流阀11，回流阀11用于控制回流到缺氧区池体3的流量。

沉淀区池体内优选设置有与出水提升泵相连接的液位球阀7，液位球阀7根据沉淀区池体5中的水位控制出水提升泵8的工作情况。

液位球阀用于检测沉淀区池体中的水位，当沉淀区池体中的水位上升到0.3m时，液位球阀控制出水提升泵开始工作，水位下降到0.25m时，出水提升泵停止工作。

上述进水管、出水管和回流管均优选为直径为30cm的pvc塑料管。

上述生物膜分离区池体4和沉淀区池体5不设曝气装置，通过拔风和溅水效果来强化充氧；陶瓷填料区采用的陶粒填料以浸没式置于生物膜分离区池体4中；生物膜分离区池体的出水经承托层自流到沉淀区池体5。

污水经由调节池进入缺氧区池体，后进入生物膜分离区池体，最后进入沉淀区池体，回流水由沉淀区池体回流至缺氧区池体。

本发明工作时，要先对生物膜分离区池体进行微生物的挂膜驯化。挂膜驯化方法优选为：取一定量浓缩后的活性污泥注入生物膜分离区池体，利用潜污泵将沉淀池内的活性污泥回流至生物膜分离区池体上部。进水流量由低逐渐升至设计流量，连续运行7天，当对cod的去除率达到65%，对氨氮的去除率平均为65%，对tn和tp的去除率均达到了20%左右，可认为挂膜成功。

测量挂膜成功后的反应装置的出水情况，得到装置对cod的去除效果，如附图2所示。从图2可以看出，出水cod浓度相对较稳定，平均为56.6mg/l，平均去除率为63.1%。使用分光光度法测得生物膜分离区池体沿程的氮浓度，得到氮浓度随沿程的变化情况，得到如附图3。从图3可以看出，硝化反应主要发生在陶瓷填料区，沿陶瓷填料层高度分段进行碳氧化及硝化反应。

从图4可以看出，当回流比为3时，对tn的去除率为66%，虽然当回流比为4时，对tn的去除率升至68%，但是较高的回流比意味着要消耗更多的能量，因此从经济上考虑，在tn去除率相差不大的情况下，宜选择回流比为3。

处理污水实例：

反应装置结构如图1所示，在上述接种驯化流程结束后，稳定运行阶段的进、出水流量采用设计流量，回流比为3。对cod的平均去除率为63.1%，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918—2002)的一级b标准。nh4+-n平均仅为1.91mg/l，tn平均为9.60mg/l，去除率为68.6%，均达到了gb18918—2002标准的一级a标准。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。