实用新型内容
(一)本实用新型所要解决的技术问题
本实用新型解决的技术问题是:如何有效地拦截和回流反应池中的活性污泥。
(二)本实用新型所采用的技术方案
一种HEBR一体化污水处理设备,包括:
第一生化反应区,包括至少一个缺氧池和混合槽,所述混合槽设置于所述缺氧池内,且所述混合槽用于接收污水并将污水导流至所述缺氧池;
第二生化反应区,包括至少一个好氧池、固液分离单元和中心好氧单元,所述中心好氧单元位于所述好氧池的中部,所述固液分离单元位于所述中心好氧单元与所述好氧池的侧壁之间,所述缺氧池处理后的污水排放至所述好氧池的底部,所述中心好氧单元用于接收从所述好氧池的底部上升的泥水混合液并将泥水混合液导流至所述固液分离单元,进入所述固液分离单元的泥水混合液中的污泥在重力作用下与清水分离,污泥在自重作用下自回流至所述好氧池的底部。
优选地,所述集水槽位于所述挡流板和所述好氧池的侧壁之间,且所述挡流板位于所述导流板和所述集水槽之间,所述导流板、所述挡流板、所述集水槽和所述污泥回流板均沿着平行于所述好氧池的侧壁的方向延伸;所述导流板和所述挡流板之间形成导流槽,所述挡流板和所述好氧池的侧壁形成泥水分离区,所述污泥回流板固定于所述好氧池的侧壁并向下倾斜设置,所述导流槽用于将中心好氧单元流出的泥水混合液导流至泥水分离区中,所述集水槽用于收集并排出所述泥水分离区中形成的清水,所述污泥回流板用于收集并回流所述泥水分离区中形成的污泥。
优选地,所述固液分离单元还包括导气板,所述导气板与所述导流板的底端连接,所述导气板与所述污泥回流板间隔形成回流缝隙,所述回流缝隙用于将泥水分离区中污泥在自重作用下回流至所述好氧池的底部。
优选地,所述导气板与所述污泥回流板在所述好氧池的底部的投影部分重叠。
优选地,所述导流板的顶端与所述好氧池的顶壁间隔设置形成导流口,所述挡流板的顶端与所述好氧池的顶壁平齐,所述导流板的底端的高度低于所述挡流板的底端高度,所述导流口用于将所述中心好氧单元中的泥水混合液导流进所述导流槽中。
优选地,所述固液分离单元还包括排气回流管,所述排气回流管沿着所述好氧池的侧壁设置,其中所述排气回流管的一端延伸至所述污泥回流板,另一端延伸至所述混合槽中,所述污泥回流板的固定端上开设有排气孔,所述排气孔与所述排气回流管的进气孔连通,所述污泥回流板的底端与所述好氧池的底部间隔,所述排气回流管用于回流所述污泥回流板下方聚集的气体以及硝化液至所述混合槽中。
优选地,所述第一生化反应区还包括隔板,所述隔板设置于所述缺氧池内形成廊道式通道,所述混合槽中排出的污水沿着所述廊道式通道流动。
优选地,所述第二生化反应区还包括硝化液回流装置,所述硝化液回流装置包括相互连接的硝化液收集管和硝化液回流管,所述硝化液收集管位于所述中心好氧单元,所述硝化液回流管延伸至所述混合槽中。
优选地,所述第一生化反应区还包括厌氧池,所述厌氧池与所述缺氧池连通。
优选地,所述固液分离单元的数量为两组,两组所述固液分离单元对称地设置于所述中心好氧单元两侧。
(三)有益效果
本实用新型公开了一种一体化污水处理设备,相对于现有技术,具有如下技术效果:
(1)一体化污水处理设备的泥水分离区、导流槽与污泥回流缝相互分开,过流方式不会对污泥回流到底部生化区造成干扰。
(2)由于所述污泥回流板的特殊结构形式可累积曝气装置产生的空气气泡,使得三角好氧区内气水混合液密度降低,内外混合液密度差形成的气提作用可将三角好氧区内的硝化液经所述的排气孔由排气回流管回流至所述缺氧池的混合槽内,排气的同时实现了对曝气机构供气的二次利用,降低运行能耗,节约运行成本。
(3)污泥回流板的特殊结构设计实现了硝化液气提回流,气提回流至所述缺氧池的硝化液可实现所述缺氧池廊道式通道过流方向上溶解氧浓度的变化,呈现缺氧池由缺氧功能区向厌氧功能区的过渡。在缺氧功能区利用污水中的有机物与好氧池回流硝化液进行反硝化反应,将回流硝化液中的硝态氮去除,既消除了硝态氮对后续厌氧区除磷的不利影响,也达到了脱氮的作用。
(4)运行方式灵活,可根据进水水质及总氮处理要求调整运行方式,在排气回流管气提回流硝化液满足脱氮要求的前提下可无需动力回流硝化液,降低运行能耗。
(5)利用导气板和污泥导流板的部分重叠交错的特殊结构设计能有效拦截曝气机构产生的上升气泡进入泥水分离区内,确保上升气泡不会串入泥水分离区而影响泥水分离效果。
(6)一化污水处理设备可实现污泥在自重作用下自回流入底部生化区,无需动力,运行能大大耗低。
(7)一体化污水处理设备脱氮除磷效果好、处理效率高、耐冲击负荷强,运行维护简单,通过***化的集成设计,可实现方便运输和安装。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
在对本实施例的HEBR一体化污水处理设备进行详细描述之前,对设备整体的功能区进行简单描述,如图1所示,本实施例的一体化污水处理设备包括第一生化反应区100、第二生化反应区200、净化区300和控制区400,其中第一生化反应区100用于收集外部的污水并进行脱氮反硝化反应,第二生化反应区200用于收集第一生化反应区100处理后污水,并且分解污水中的有机污染物以及进行硝化作用,同时实现污泥自回流,净化区300用于对第二生化反应区200排出的清水进一步净化处理,控制区400用于控制曝气***等设备。作为优选实施例,一体化污水处理设备采用封闭式壳体,在壳体内部多个若干挡板,将壳体内部空间划分为上述不同的功能区。其中,HEBR代表High Efficiency three-phase compositeBioreactor,表示高效三相复合生物反应器。
具体地,如图2和图3所示,第一生化反应区100包括至少一个缺氧池101和混合槽102,所述混合槽102设置于缺氧池101内,且混合槽102用于接收污水并将污水导流至缺氧池101。第二生化反应区200包括至少一个好氧池201、固液分离单元202和中心好氧单元203,中心好氧单元203位于好氧池201的中部,固液分离单元202位于中心好氧单元203与好氧池201的侧壁201之间,缺氧池101处理后的污水排放至好氧池201的底部,中心好氧单元203用于接收从好氧池201的底部上升的泥水混合液并将泥水混合液导流至固液分离单元202,固液分离单元202用于将泥水混合液在自身重力作用沉淀之后形成的清水排出以及将形成的污泥回流至好氧池201的底部。通过在好氧池201内部设置固液分离单元,对中心好氧单元203反应之后的泥水混合液实现污泥回流,且仅仅在自身重力作用下就能实现回流,无需额外动力,降低了能耗。
其中,好氧池201的底部设置有入水口,入水口用于接收缺氧池101中的污水以形成泥水混合液。在另一种实施方式中,好氧池201的底部可以设置多根连通管,该连通管与缺氧池101连通,并用于将缺氧池101处理后的污水导入至好氧池201的底部。
作为优选实施例,混合槽102设置于缺氧池101的内壁上,混合槽102的出口高于缺氧池101的有效液位200~500mm,混合槽102的底部距离缺氧池101的底部50-200mm,缺氧池101的内壁上开设有进水口103,进水口与混合槽102连通,污水经进水口进入到混合槽102,并从混合槽102排出至缺氧池101中。
进一步地,第一生化反应区100还包括隔板104,所述隔板104设置于所述缺氧池101内形成廊道式通道105(如箭头所示),混合槽102中排出的污水沿着廊道式通道105流动,可以相对延长水流的流程,避免短流,使得污水与缺氧池中的活性污泥具有更长的接触时间。在其他实施方式中,隔板104的数量可以为多个,间隔设置于缺氧池101内,形成不同长度的廊道式通道105。
进一步地,缺氧池101的底部还设置有穿孔曝气管106,穿孔曝气管106用于进行间隙曝气,可保证污水混合液在曝气混合作用下与缺氧池101内的活性污泥的充分接触,促进反硝化脱氮反应的进行。作为优选实施例,缺氧池内可设置填料,能有效强化反硝化脱氮脱氮效果,所述的缺氧池内可设置填料,能有效强化反硝化脱氮脱氮效果,所述的填料包括组合填料、立体填料、软性填料、半软性填料、悬浮填料等。
在另一实施方式中,第一生化反应区100还包括厌氧池(图未示),厌氧池与缺氧池101连通。其中,厌氧池可设置于缺氧池101的前端或后端,根据处理工艺的要求来确定缺氧池101和厌氧池的位置关系。
进一步地,缺氧池101与好氧池201之间通过连接管连通,即缺氧池101中污水通过连接管流入到好氧池201底部的入水口,从而进入到好氧池201的底部好氧区。
作为优选实施例,如图3和图4所示,固液分离单元202的数量为2组,两组固液分离单元202对称地设置于中心好氧单元203的两侧,两组固液分离单元202的结构完全相同,本实施例仅对其中一组固液分离单元202进行描述。当然,在其他实施方式中,固液分离单元202的数量可以为多组,并不限于两组。
具体地,固液分离单元202包括导流板202a、挡流板202b、集水槽202c和污泥回流板202d,导流板202a、挡流板202b和集水槽202c间隔设置且依次远离中心好氧单元203,即集水槽202c位于挡流板202b和好氧池201的侧壁201a之间,且挡流板202b位于导流板202a和集水槽202c之间,导流板202a、挡流板202b、集水槽202c和污泥回流板202d均沿着平行于好氧池201的侧壁201a的方向延伸。作为优选实施例,导流板202a、挡流板202b、集水槽202c和污泥回流板202d的两端分别固定于好氧池的前挡板201b和后挡板201c上,当然,导流板202a、挡流板202b、集水槽202c和污泥回流板202d的固定方式还可以有其他的,对此并不进行限定。
进一步地,导流板202a和挡流板202b之间形成导流槽202e,挡流板202b和好氧池201的侧壁形成泥水分离区,污泥回流板202d固定于好氧池的侧壁并向下倾斜设置,导流槽202e用于将中心好氧单元203流出的泥水混合液导流至泥水分离区中,集水槽202c用于收集并排出泥水分离区中形成的清水,污泥回流板202d用于收集并回流泥水分离区中形成的污泥。其中,集水槽202c采用三角集水槽堰槽。
作为优选实施例,固液分离单元202还包括导气板202f,导气板202f与所述导流板的底端连接202a,并且导气板202f背离所述中心好氧单元203并向下倾斜,导气板202f与污泥回流板202d间隔形成回流缝隙202g,所述回流缝隙202g用于将泥水分离区中形成的污泥在自重作用下回流至所述好氧池201的底部。污泥回流板202d的底端朝着导气板202f延伸,且与导气板202f间隔形成回流缝隙202g。在另一实施方式中,导气板202f的底端朝着污泥回流板202d延伸,且导气板202f的底端与污泥回流板202d间隔设置以形成回流缝隙202g。
进一步地,导流板202a的顶端与好氧池201的顶壁间隔设置形成导流口,所述挡流板202b的顶端与所述好氧池201的顶壁平齐,所述导流板202a的底端的高度低于所述挡流板202b的底端高度,所述导流口用于将所述中心好氧单元203中的泥水混合液导流进所述导流槽202e中。
进一步地,所述导气板202f与所述污泥回流板202d在所述好氧池的底部的投影部分重叠,且所述导气板202f的底端的高度高于所述污泥回流板202d的底端的高度。
所述固液分离单元202还包括排气回流管202h,所述排气回流管202h位于沿着所述好氧池201的侧壁设置,其中,排气回流管202h的一端延伸至污泥回流板202d,另一端延伸至混合槽102中,所述污泥回流板202d的固定端上开设有排气孔,所述排气孔与所述排气回流管202h的进气孔连通,所述排气回流管202h用于收集所述污泥回流板202d下方聚集的气体以及硝化液至混合槽102中。泥水混合液在升流过程中经过好氧区生化反应之后,污泥回流板底部累积的硝化液可通过气提作用被收集到排气回流管202h,并回流至混合槽102中。
第二生化反应区200还包括曝气单元205,所述曝气单元205设置于好氧池201的底部,且所述曝气单元205用于向好氧池201中输入溶解氧。曝气单元205可采用微孔曝气盘、管式曝气器或穿孔曝气管曝气等形式,提供微生物所需溶解氧的同时,保证好氧池内活性污泥流化状态以及泥水接触效果。
第二生化反应区200还包括硝化液回流装置,所述硝化液回流装置包括相互连接的硝化液收集管206和硝化液回流管207,所述硝化液收集管206位于所述中心好氧单元203,所述硝化液回流管207延伸至所述混合槽102中。
示例性地,泥水混合液由底部好氧区逐渐升流至所述的中心好氧单元203,在升流过程中,污水中的有机污染物可被微生物分解为二氧化碳和水,硝化菌通过硝化作用,将污水中的氨氮转化为硝态氮。其中,硝化液收集管206收集硝化液,并通过硝化液回流管207回流至混合槽102中。硝化液回流装置包含气提回流方式以及动力回流方式,硝化液由硝化液回流装置根据处理要求按比例定量回流至所述的缺氧池101内,完成反硝化作用达到脱氮目的。进一步地,中心好氧单元203可设置生物填料,能有效有机污染的去除效果效果,生物填料可采用组合填料、立体填料、软性填料、半软性填料、悬浮填料等。
进一步地,升流至中心好氧单元203的泥水混合液经导流口进入导流槽202e,并经过导流槽202e进入到泥水分离区,所述导流板202a与挡流板202b间隔平行设置,且与好氧池201的底部垂直。挡流板202b底端高于导流板202a底端50~500mm,这样可对导流槽202e流出的泥水混合液起到缓冲作用,以避免对挡流板202b下层混合液干扰而影响泥水分离效果。
作为优选实施例,污泥导流板202d与好氧池201的内壁的法线的夹角为30°~70°;导气板202f与导流板202a的朝向好氧池底部的延长线的夹角为20°至60°。
污泥导流板202d与好氧池201的侧壁、底部构成三角好氧区,曝气单元205在曝气过程产生的气泡容累积在三角好氧区内,积累的气泡由污泥回流板202d的排气孔排到排气回流管202h中,并经过排气回流管202h回流至缺氧池101的混合槽102内。
进一步地,由于污泥回流板202d的特殊结构形式,使得三角好氧区内气水混合液密度降低,内外混合液密度差形成的气提作用可将三角好氧区内的硝化液通过排气孔进入到排气回流管202h,并通过排气回流管202h回流至缺氧池101的混合槽102内,硝化液与混合槽102内的污水均匀混合后进入缺氧池101,排气的同时实现了对硝化液的回流,对曝气***供气的二次利用能够有效降低硝化液回流量,节约运行能耗,降低运行成本。
进一步地,由于污泥回流板202d的特殊结构实现了硝化液的气提回流,回流至所述缺氧池201的气提硝化液可使得溶解氧浓度在所述缺氧池101内廊道式通道105在流动方向上依次变化,呈现缺氧池101内由缺氧功能区向厌氧功能区的过渡。在缺氧功能区利用污水中的有机物与好氧池回流硝化液进行反硝化反应,将回流硝化液中的硝态氮去除,既消除了硝态氮对后续厌氧功能区除磷的不利影响,也达到了脱氮的作用。在厌氧功能区里,活性污泥厌氧放磷,合成PHB(聚β聚磷丁酸)。在好氧池201中,有机污染物被填料或污泥中微生物分解为二氧化碳和水;PHB好氧分解,聚磷菌增殖吸磷,此阶段中的吸磷量远大于厌氧区中磷的释放量,吸收磷的污泥以剩余污泥的形式排放,以达到除磷的目的;所述好氧池201中的硝化菌通过硝化作用,将污水中的氨氮转化为硝态氮,并通过硝化液回流进入缺氧池101中,利用反硝化菌的反硝化作用转化为氮气去除。
进一步地,经所述底部好氧区充分接触反应后的泥水混合液逐渐升流至所述的中心好氧单元203,泥水混合液由导流槽202e进入泥水分离区,进入泥水分离区的活性污泥在重力作用下下降,实现污泥与水分离,污泥通过回流缝隙202g回流入好氧池210的底部好氧区内,泥水分离区可实现泥水分离和污泥自回流,以维持所述生化反应区内的污泥浓度,节省污泥回流装置和运行能耗。
其中,泥水分离区可有多种不同实现形式,包括普通沉淀分离形式,仅靠污泥自身重力回流实现固液分离;也可以在泥水分离区内设置滤料填料,强化泥水分离效果,滤料填料包括纤维球软性滤料、活性炭改性海绵滤料、斜管及斜板填料中的至少一种。
具体地,本实施例的净化区300包括絮凝反应单元301和沉淀分离单元302,固液分离单元202排出的清水依次经过絮凝反应单元301和沉淀分离单元302。絮凝反应单元301与沉淀分离单元302并列设置,中间设置隔板,且与第二生化反应区200共壁连接。具体地,集水槽202c收集的清水通过集水管收集之后进入絮凝反应单元301,絮凝反应单元301中设置有穿孔曝气管,通过空气扰动以保证清水与絮凝剂充分搅拌反应形成矾花。经絮凝反应单元301反应后出水进入沉淀分离单元302。其中,沉淀分离单元包括可有多种形式,包括竖流沉淀池、砂滤池以及竖流气浮池等至少一种形式。示例性地,本实施例的沉淀分离单元302采用砂滤池形式;特别的,需配置反冲洗泵401定期进行反冲以去除滤料表层截留的污染物,反冲洗废水由溢流口排出,砂滤池采用单层或多层石英砂滤料,经砂滤池过滤后的清水蓄积于清水池内,以提供砂滤池反冲洗用水。
控制区400内设置有紫外杀菌器402,沉淀分离单元302沉淀后的水经过紫外杀菌器402处理之后达标排放。反冲洗泵401设置于控制区400,并且控制区400中还设置有回转风机403和控制柜404,回转风机403用于向穿孔曝气管106、曝气单元205、硝化液回流装置通气;控制柜404用于控制回转风机403、紫外杀菌器402和反冲洗泵401等设备。
进一步地,为了便于理解本实施例的一体化污水处理设备的工作过程,如图5所示,结合各个结构对污水处理进行描述:过程一、污水由提升泵提升至缺氧池的混合槽,由混合槽导流至缺氧池底部,同时好氧池所收集的硝化液经硝化液回流装置输送至缺氧池底部;过程二、缺氧池内设置穿孔曝气管,污水和硝化液在曝气混合作用下与缺氧区污水与污泥的充分接触,有利于脱氮反硝化反应;过程三、缺氧池处理后的泥水混合液经连接管导流至好氧池底部并均匀混合扩散,在好氧池内,有机污染物可被微生物分解为二氧化碳和水,硝化菌通过硝化作用,将污水中的氨氮转化为硝态氮,并通过硝化液回流装置回流至缺氧池,通过反硝化菌的反硝化作用转化为氮气达到脱氮目的;过程四、好氧池内泥水混合液逐渐上升至固液分离单元,进入泥水分离区的活性污泥在重力作用下与被净化污水分离,并重力自回流至好氧区内,分离后的清水经出水槽收集后再经出水口外排;过程五、固液分离单元存集的气体经排气管导流至缺氧池混合槽排出;过程六、硝化液经硝化液回流装置输送至缺氧池,与污水均匀混合后完成反硝化作用达到脱氮目的。过程七:经出水槽收集的清水进入絮凝反应单元,通过投加絮凝剂,絮凝反应形成较大的矾花,经所述的沉淀分离单元分离后进一步去除TP及悬浮物,分离后的清水进入所述的清水池经所述的紫外杀菌设备处理后达标排放。
为了证明本实施例的污水处理设备的净化效果,对本实施例的污水处理设备的污水进水和出水的水质数据进行了检测,结果如下表1所示。
表1
从上表1可以看出,实施例的污水处理工艺处理后的清水可满足并优于一级A标准,可以直接排放。
上面对本实用新型的具体实施方式进行了详细描述,虽然已表示和描述了一些实施例,但本领域技术人员应该理解,在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下,可以对这些实施例进行修改和完善,这些修改和完善也应在本实用新型的保护范围内。