一种一体式污水处理系统的制作方法

1.本实用新型属于废水处理技术领域，具体涉及一种针对成分复杂、种类多的废水进行综合处理的一体式污水处理系统。


背景技术：

2.近年来，随着我国经济的迅速发展，尤其是工业化的不断发展，在生产过程中也伴随着产生了更多的工业废水，而且工业废水的成分和种类更多、更复杂。其中，在当前工业废水造成的污染中主要包括：有机物质污染、化学毒物污染、重金属污染、酸污染以及碱污染等，这些成分种类复杂的工业废水不仅会产生臭味而且有颜色，直接排放的话还会造成水体大面积污染，甚至直接威胁人类的生命和健康。
3.与此同时，医药废水作为医药工业“三废”治理的重中之重。在医药废水中也含有大量有机物，通常会采用以生物处理为主的方式进行处理，但是由于医药生产企业的产品不同，所产生废水的成分非常繁杂，并且其色度也比较高，与工业废水相比，处理困难程度更大。
4.通过对工业废水和医药废水的研究，其处理难度主要集中体现为三个方面：高浓度，高氨氮，难降解。其中，高浓度指的是废水中所含有机物较多，其表征为化学耗氧量(chemical oxygen demand，cod)值较高，对于此类废水如果单纯依赖好氧生物处理是无法完全实现达标排放的；高氨氮是指水中含有的 nh4+含量较高，这对于厌氧产甲烷过程有十分强烈的抑制作用；难降解是指废水中存在较多大分子及环状物质，但是可以直接被微生物利用的成分且较少，生化需氧量与化学需氧量比值(b/c值)较低，不宜采用生化法处理。因此，现有常规的废水处理方式对此类成分复杂且种类多的废水进行处理就会有较大的局限性且处理效果不佳，因此亟需一种更全面高效的废水处理系统，来解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了实现对成分复杂且种类多的废水进行全面高效处理，本实用新型提出了一种一体式污水处理系统。该一体式污水处理系统，包括四个废水处理单元，分别为强化复合水解酸化池、复合厌氧反应器、微氧生物反应器和流离生物反应器，并且所述强化复合水解酸化池、所述复合厌氧反应器、所述微氧生物反应器和所述流离生物反应器沿废水流动方向依次布设并串联连通；其中，所述强化复合水解酸化池处于兼氧状态，以兼氧菌作为优势菌群；所述复合厌氧反应器处于厌氧状态，以厌氧菌为优势菌群；所述微氧生物反应器处于微氧状态，同时存在厌氧菌、好氧菌和兼性菌；所述流离生物反应器保持好氧状态，并且设有球形流离填料。
6.优选的，所述强化复合水解酸化池、所述复合厌氧反应器和所述微氧生物反应器中也均设有球形流离填料。
7.优选的，所述强化复合水解酸化池、所述复合厌氧反应器、所述微氧生物反应器和所述流离生物反应器均采用高位出口设计。
8.优选的，所述复合厌氧反应器的内部温度控制在30℃～38℃，所述微氧生物反应器和所述流离生物反应器的内部温度控制在23℃以上。
9.优选的，该一体式污水处理系统还包括曝气系统，并且所述曝气系统的曝气管分别布设在所述强化复合水解酸化池、所述复合厌氧反应器、所述微氧生物反应器和所述流离生物反应器中。
10.进一步优选的，所述强化复合水解酸化池、所述复合厌氧反应器、所述微氧生物反应器和所述流离生物反应器之间的曝气管并联布设，并且分别设有独立的控制阀门。
11.进一步优选的，位于所述强化复合水解酸化池、所述复合厌氧反应器、所述微氧生物反应器和所述流离生物反应器底部区域的曝气管上设有曝气孔，并且所述曝气孔采用45
°
向下开设。
12.优选的，所述流离生物反应器与所述复合厌氧反应器之间设有回流管道，将所述流离生物反应器中的部分氨氮回流至所述复合厌氧反应器。
13.优选的，所述强化复合水解酸化池的内部分为两个独立的工作腔，并且两个独立的工作腔串联连接。
14.优选的，所述流离生物反应器的内部分为六个独立的工作腔，并且六个独立的工作腔串联连接。
15.与常规的废水处理系统相比较，本实用新型提出的一体式污水处理系统，具有以下有益效果：
16.1、在本实用新型中，通过依次串联布设强化复合水解酸化池(echap)、复合厌氧反应器(haf)、微氧生物反应器(mabr)和流离生物反应器(fsbbr)，可以使待处理废水一次性经过厌氧、微氧以及好氧的综合性处理。这样，不仅可以提高对废水中污染物的全面去除，还可以获得不产生污泥、无二次污染的效果，而且整个系统的占地面积小，无需额外设置沉淀池及污泥处理设备，从而降低整个系统制备费用，同时使用过程中管理方便、自动化程度高，可以实现无人管理，提高废水处理的高效性和自动化。
17.2、在本实用新型中，通过在强化复合水解酸化池(echap)、复合厌氧反应器(haf)、微氧生物反应器(mabr)和流离生物反应器(fsbbr)中布设球形流离填料。这样，不仅可以利用填料增加各个阶段的微生物量，提高废水的可生化性，而且还可以在各个废水处理阶段中形成流离现象，增加整个废水处理过程中的流离现象，提前对不溶解有机物的处理分解阶段，从而减少后续处理过程中所产生的污泥量，避免废水处理过程中由所产生污泥造成的二次异味污染，同时也可以降低后续废水处理设备的复杂度，降低整个废水处理系统的制造成本和运行费用。
附图说明
18.图1为本实用新型一体式污水处理系统中布水管的立面布设示意图；
19.图2为本实用新型一体式污水处理系统中布水管的平面布设示意图；
20.图3为本实用新型一体式污水处理系统中曝气系统的布设示意图；
21.图4为本实用新型一体式污水处理系统中沿水平布设曝气管的局部示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行详细介绍。
23.结合图1所示，本实施例的一体式污水处理系统包括四个废水处理单元，分别为强化复合水解酸化池(echap)1、复合厌氧反应器(haf)2、微氧生物反应器(mabr)3和流离生物反应器(fsbbr)4，并且强化复合水解酸化池(echap) 1、复合厌氧反应器(haf)2、微氧生物反应器(mabr)3和流离生物反应器(fsbbr) 4依次沿废水流动方向布设并串联连通，即待处理的废水依次经过强化复合水解酸化池(echap)1、复合厌氧反应器(haf)2、微氧生物反应器(mabr)3和流离生物反应器(fsbbr)4的处理。
24.在本实用新型中，强化复合水解酸化池(echap)1保持兼氧状态，以兼氧菌作为优势菌群。这样，利用兼氧菌可以对所流入废水中的大分子且难降解的有机物进行预分解处理，提高废水的可生化性，从而为后续的废水处理减轻负担，使后续各个处理环节达到更好的效果，提高对废水的综合处理效果。
25.复合厌氧反应器(haf)2处于厌氧状态，以厌氧菌为优势菌群。这样，废水中的高分子且难降解有机物就可以在厌氧菌的作用下被快速降解为低分子易降解的物质，实现对废水中高分子、难降解有机物的有效处理。
26.微氧生物反应器(mabr)3保持微氧状态，形成厌氧菌、好氧菌和兼性菌并存的环境效果。这样，在微氧生物反应器(mabr)中就可以同时形成短程硝化和反硝化、硝化与反硝化以及氧化降解等反应，从而达到将一部分氨氮的去除效果，同时，在多种不同微生物的相互协同作用下，可以达到共同降解剩余的具有毒性和难降解性的大分子有机物，进而实现对废水中所含高分子有机物的彻底降解。
27.流离生物反应器(fsbbr)4则保持好氧状态，并且设有球形流离填料。此时，通过流离技术在无压力、只需水体稍微流动的条件下，形成废水在流动中存在球体外流速快，球体内流速慢的状况，从而使废水中的漂浮物集中在流速慢的地方形成流离现象。这样，经过无数次的流离作用，就可以使废水中的固形物和有机物胶体与水体分离，并且使废水中的有机污染物附着在填料表面并且由微生物形成生化分解，转化为h2o、co2、n2等。
28.优选的，在本实用新型一体式污水处理系统的强化复合水解酸化池(echap) 1、复合厌氧反应器(haf)2和微氧生物反应器(mabr)3中同时也设有球形流离填料。这样，不仅可以利用填料增加各个阶段的微生物量，提高对废水的可生化性，而且还可以在各个废水处理阶段中均形成流离现象，增加整个废水处理过程中的流离现象，提前对不溶解有机物的处理分解阶段，从而减少后续处理过程中所产生的污泥量，避免废水处理过程中由所产生污泥造成的二次异味污染，同时也可以降低后续废水处理设备的复杂度，降低整个废水处理系统的制造成本和运行费用。
29.同时，根据不同使用工况，优先将强化复合水解酸化池(echap)1、复合厌氧反应器(haf)2、微氧生物反应器(mabr)3和流离生物反应器(fsbbr)4 中所布设球形流离填料的填充体积比控制在50％～60％。这样，通过准确控制球形流离填料的填充体积比，不仅可以维持废水的正常流动，保证对废水的处理效率，而且还可以达到对废水中有机物的有效处理，从而提高整个废水处理系统抗冲击负荷的能力和废水处理效率，保证整个废水处理系统的稳定可靠运行。
30.结合图1和图2所示，在本实用新型的一体式污水处理系统中，强化复合水解酸化
池(echap)1、复合厌氧反应器(haf)2、微氧生物反应器(mabr)3 和流离生物反应器(fsbbr)4之间依次通过内部管道51、内部管道52和内部管道53进行依次连接，并且采用高位出口设计。此时，待处理的废水通过进口管道54流入强化复合水解酸化池(echap)1后，强化复合水解酸化池(echap) 1内的废水再通过内部管道51流入复合厌氧反应器(haf)2，复合厌氧反应器 (haf)2内的废水再通过内部管道52流入微氧生物反应器(mabr)3，微氧生物反应器(mabr)3内的废水则通过内部管道53流入流离生物反应器(fsbbr) 4中，最后经过流离生物反应器(fsbbr)4处理的污水通过出口管道55流出。
31.这样，通过对强化复合水解酸化池(echap)1、复合厌氧反应器(haf)2、微氧生物反应器(mabr)3和流离生物反应器(fsbbr)4采用高位出口设计，就可以直接由对应管道的布设位置控制相应单元中的废水有效高度，从而实现对不同单元待处理废水量实现自动控制，保证各个单元对废水的高效、有效处理，简化整个系统对废水处理的控制操作，提高操作的便捷性。
32.此外，在本实用新型中，将复合厌氧反应器(haf)2的内部温度控制在30℃～ 38℃，将微氧生物反应器(mabr)3和流离生物反应器(fsbbr)4的内部温度控制在23℃以上。这样，可以使各个单元中的微生物处于最佳生长环境中，保证微生物的活性，提高微生物对废水处理的效率和效果。
33.结合图3所示，在本实用新型的一体式污水处理系统中，还设有一套曝气系统6，并且曝气管作为曝气系统的曝气终端同时布设在强化复合水解酸化池 (echap)1、复合厌氧反应器(haf)2、微氧生物反应器(mabr)3和流离生物反应器(fsbbr)4的底部区域，从而形成对各个单元的曝气处理。这样，借助曝气系统就可以对各个单元进行氧气供养，保证各个单元对氧气容量的要求，保证各个单元对废水处理的正常进行和效果。
34.进一步，在本实用新型中，位于不同单元中的曝气系统的曝气终端采用并联布设，并且各自通过一个独立的控制阀门，进行对应单元中的曝气操作。此时，就可以实现由一套曝气系统对整个废水处理系统的曝气操作，并且通过控制对应控制阀门的开启情况，对不同单元中的氧含量进行精准控制，达到对不同单元中氧环境的精准控制。这样，不仅可以减少曝气系统的布设成本，降低整个废水处理系统的制造成本，而且还可以实现对不同单元中氧含量的精准控制，保证废水处理效果。
35.同样，根据具体情况，也可以设置两套曝气系统，并且将一套曝气系统作为冗余系统，从而提高整个曝气系统的可靠运行，保证整个废水处理系统可以连续可靠的稳定工作，提高其使用效果和运行可靠性。
36.结合图4所示，在本实施例的曝气系统中，在位于所述强化复合水解酸化池、复合厌氧反应器、微氧生物反应器和流离生物反应器中底部区域水平设置的曝气管61上沿其长度方向均布有多个曝气孔611，并且曝气孔611采用45
°
向下开设。这样，不仅可以避免废水处理过程中所产生污泥对曝气孔的堵塞，保证曝气操作的正常进行，提高曝气的控制精度，而且还可以对周围水体形成均匀规律的扰流效果，提高废水流动性，提升对废水的处理效果。
37.此外，在本实用新型的流离生物反应器(fsbbr)4和复合厌氧反应器(haf) 2之间还设有一个回流管道，通过回流管道可以将流离生物反应器(fsbbr)4 中的部分氨氮回流至复合厌氧反应器(haf)2，从而对废水中残留的氨氮进行再次去除处理，保证最终的排放
达标。其中，根据该废水处理系统安装使用的具体环境情况，可以采用内部管道的结构形式作为回流管道，也可以采用外接管道的结构形式作为回流管道。
38.结合图1和图2所示，在本实用新型的一体式污水处理系统中，还进一步将强化复合水解酸化池(echap)1和流离生物反应器(fsbbr)4设计为多腔室结构，其中，将强化复合水解酸化池(echap)1设计为由两个相互独立且通过内部管道54a进行连通的工作腔结构形式，将流离生物反应器(fsbbr)4设计为由六个相互独立且通过内部管道53a、内部管道53b、内部管道53c、内部管道53d和内部管道53e依次串联连通的工作腔结构形式。此时，通过对一个整体单元进行分格划室，不仅可以提高配水的均匀性，提高废水处理的效果和效率，而且还可以在废水连续处理的过程中对设备进行在线维护和检修，从而保证整个废水处理系统的连续工作。
39.接下来，采用本实用新型所提出的方案对某制药公司产生的废水进行处理试验。其中，待处理废水的水质情况如表1所示，制药公司要求废水处理后的排放要求如表2所示。
40.表1
[0041][0042]
表2
[0043]
指标cod
cr
(mg/l)nh4‑
n(mg/l)ss(mg/l)ph浓度≤120≤5≤506.0～9.0
[0044]
根据制药公司的要求，先将一体式污水处理系统的外形总尺寸控制为6.0m
ꢀ×
2.0m
×
3.0m。其中，强化复合水解酸化池(echap)采用两个腔室串联的结构形式，总尺寸为1.5m
×
2.0m
×
3.0m，有效容积为5.2m3，内部填充有固定的新型高效球形fsb流离填料，当量直径为100mm，填充体积比为50％；复合厌氧反应器(haf)采用独立腔室结构，尺寸为1.0m
×
2.0m
×
3.0m，有效容积为4.8m3，内部填充有固定的新型高效球形fsb流离填料，当量直径为100mm，填充体积比为60％；微氧生物反应器(mabr)同样采用独立腔室，其尺寸为1.0m
×
2.0m
×ꢀ
3.0m，有效容积为4.4m3，内部填充固定的新型高效球形fsb流离填料，当量直径为100mm，填充体积比为50％；流离生物反应器(fsbbr)采用六个腔室串联的结构形式，总体尺寸为2.5m
×
2.0m
×
3.0m，有效容积为4.0m3，内部同样填充有固定的新型高效球形fsb流离填料，当量直径为100mm，填充体积比为50％。
[0045]
接下来，将待处理的废水通入强化复合水解酸化池(echap)，并依次通过复合厌氧反应器(haf)、微氧生物反应器(mabr)和流离生物反应器(fsbbr) 完成对废水的处理。其中，在废水的处理过程中，将强化复合水解酸化池 (echap)、微氧生物反应器(mabr)和流离生物反应器(fsbbr)的温度控制在25～30℃，将复合厌氧反应器(haf)的温度控制在30～35℃，同时控制废水在不同单元中的停留时间，其中强化复合水解酸化池(echap)中的停留时间为12h，复合厌氧反应器(haf)中的停留时间为40h，微氧生物反应器(mabr) 的停留时间为12h以及流离生物反应器(fsbbr)中的停留时间为67h。
[0046]
最后，经过上述一体式污水处理系统对废水的综合性处理后，对处理后的水质进行检测，水质结果如表3所示。
[0047]
表3
[0048]
指标出水去除率cod
cr
(mg/l)16097.33％～98％nh4‑
n(mg/l)4.588.75％ph6.0～9.0 [0049]
结合表1、表2和表3所示数据可知，本实施例的一体化污水处理系统对于高难度的有机物以及氨氮有显著的去除效率。在整个处理过程中，由于待处理的废水偏酸性，可生化性较差，并且含有大量大分子及环状等难降解物质，因此首先借助强化复合水解酸化池(echap)处理，达到均化水质、调节水量，提高生化需氧量与化学需氧量比值(b/c值)，由此为后续的废水处理提供一个相对良好的条件。接下来，废水再进入复合厌氧反应器(haf)之后，通过厌氧微生物的作用，就可以快速直接去除一定量的化学耗氧量(chemical oxygen demand，cod)。废水再由复合厌氧反应器(haf)出来后进入微氧生物反应器 (mabr)进行曝气处理，可以再进一步去除一定量的化学耗氧量(chemicaloxygen demand，cod)。废水最后由微氧生物反应器(mabr)进入流离生物反应器(fsbbr)之后，就可以由流离生物反应器(fsbbr)完成对化学耗氧量 (chemical oxygen demand，cod)的大量且高效地去除。与此同时，考虑到废水中氨氮的去除情况，其中一部分在微氧生物反应器(mabr)中被直接去除，另一部分则采用流离生物反应器(fsbbr)400％回流，回流至前面的复合厌氧反应器(haf)进行二次去除处理，进而保证最终出水水质。
[0050]
此外，为了确保好氧反应后废水达标，还可以根据情况在生物处理后再加入臭氧或生物活性炭工艺，从而对残留的少部分难降解有机物及污水中的ss进而再次去除处理，提高最终出水的水质质量。