一體化的汙水處理設備及處理工藝的製作方法

2023-10-17 10:12:04 2

本發明屬於廢水處理領域，具體涉及一種一體化的汙水處理設備及處理方法。

背景技術：

生活汙水主要是來自日常生活中的廁所、廚房、糞便等汙水，其成分多為無毒的無機鹽類，以氮和磷居多，此外還含有大量的致病細菌。生物膜法與活性汙泥法是處理生活汙水常用的工藝方法，其中生物膜法是使細菌微生物附著在濾料或者某些載體上，並在其上形成膜狀的生物汙泥，以對廢水進行處理。現有技術中，生物膜法處理生活汙水的工藝已經得到了廣泛的普及，但同時也普遍存在著汙水處理效率不高、能耗大、容易散發臭味的問題，由於缺少能夠同時解決上述問題的有效處理設備，因此也極大地限制了生物膜法處理工藝的應用。

技術實現要素：

本發明解決的是現有技術中的生活汙水處理設備會效率低、能耗大、易散發臭味的問題，進而提供一種臭味較少，且可有效提高其汙水處理效率、出水水質穩定、能耗低、實用性好的一體化的汙水處理設備。

本發明解決上述技術問題採用的技術方案如下：

一體化的汙水處理設備，包括反應器殼體，在所述反應器殼體上設置有進水口和出水口，在所述反應器殼體的上部設置有排氣孔，在所述反應器殼體內設置有生物處理區；

所述生物處理區設置有亞硝化-厭氧氨氧化反應區，在所述亞硝化-厭氧氨氧化反應區設置有生物轉盤，所述生物轉盤的中軸橫向設置，所述生物轉盤的盤面為沿所述中軸旋轉環繞設置的螺旋曲面；在所述生物轉盤的盤面上附著有亞硝化-厭氧氨氧化菌；與所述中軸連接設置有驅動裝置，用於驅動所述中軸旋轉；所述生物轉盤的盤面的下部適宜於浸入所述反應器殼體內的廢水中；

所述生物處理區還設置有厭氧反硝化區，在所述厭氧反硝化區設置有厭氧反硝化填料，所述厭氧反硝化區位於所述亞硝化-厭氧氨氧化反應區的下方。

與所述生物轉盤連接設置有升降機構，適宜於帶動所述生物轉盤沿豎直方向進行上下移動。

在所述生物轉盤的盤面上包覆有填料層。

所述生物轉盤的盤面浸入所述廢水中的部分的面積佔所述盤面的全部面積的30-50％。

所述反應器殼體為橫向放置的筒體，所述進水口和出水口分別設置在所述筒體位於橫向上的兩個端部。

所述筒體的底部設置為收縮部；位於所述生物處理區下方的筒體底面在沿上遊至下遊方向上逐漸向下傾斜設置，形成汙泥滑坡。

還設置有除磷加藥區，所述除磷加藥區設置在所述生物轉盤的尾部攪拌區域內。

所述生物轉盤的盤面沿上遊至下遊方向設置有多組，在至少一對相鄰的兩組盤面之間設置有間隔，在間隔處設置有隔板，所述隔板位於所述生物轉盤的中軸的下方；所述隔板的板面垂直於所述生物轉盤的中軸設置。

所述生物轉盤的盤面設置有3組；3組所述盤面在上遊至下遊方向依次排列，盤面面積之比依次為3:2:1；在每2組相鄰的盤面之間設置有所述隔板，將3組所述盤面分別間隔在沿上遊至下遊依次排列的第一隔室、第二隔室和第三隔室內；與所述第二隔室和/或第三隔室連通設置有廢水回流管，所述廢水回流管回流至所述反應器殼體的第一隔室。

在所述反應器殼體內且位於所述生物處理區的下遊設置有沉澱池，在所述沉澱池位於上遊一側的側面底部設置有汙泥入口；與所述沉澱池的底部連接設置有汙泥回流管，所述汙泥回流管與所述生物處理區的上遊部分連通設置；在所述反應器殼體內且位於所述沉澱池的下遊設置有消毒室。

本發明所述的一體化的汙水處理設備，優點在於：本發明所述的一體化的汙水處理設備，在所述生物處理區設置有生物轉盤，所述生物轉盤的盤面為沿中軸旋轉設置的螺旋曲面；螺旋曲面的覆膜面積為普通碟片狀生物轉盤的1.5-2倍，加大了盤面與空氣的接觸面積；此外，螺旋部分隨著轉軸轉動，與汙水水面碰擊，加大了膜與汙水的接觸機率，提高了供氧能力。本發明在生物轉盤表面形成外層好氧、內層厭氧的生物膜，同時在生物轉盤下方設置有厭氧反硝化填料，反應器上部的生物轉盤完成的半硝化-厭氧氨氧化反應的少量副產物硝態氮，在下層反硝化菌和汙水中有機物的作用下，進一步轉化成氮氣，從而同時完成脫氮、去除cod的目的。本發明通過採用生物轉盤的亞硝化-厭氧氨氧化工藝，並設置所述生物轉盤的盤面為螺旋曲面，起到的顯著效果在於：所述螺旋曲面的盤面在旋轉過程中，其通過剪切作用增加了廢水中的溶解氧濃度，使得工藝在啟動和運行階段均無需曝氣，相比於現有技術中的生物轉盤需要設置出氣孔以調節氧濃度，本發明極大地降低了工藝的能耗；本領域公知的是，生物膜的大量脫離會嚴重影響廢水處理的效果，而本發明生物轉盤上生物膜的量以及形式豐富，且生物膜的厚度適中，附著效果好，不會隨盤面的剪切、旋轉而大量脫落，在盤面旋轉增加剪切力和氧濃度的同時還可保持生物膜的穩定，使得出水可穩定達到一級a排放標準，不存在水質波動大的問題。由於本發明中所述一體化設備同步完成了亞硝化-厭氧氨氧化-厭氧反硝化過程，有效節省了空間。根據本發明製作的生物轉盤，佔地面積只是傳統生物轉盤的40-60％，耗電量只是傳統生物轉盤的40％左右，相比傳統的生物轉盤節約電能50％以上，運行費用僅僅為0.48元/噸水。此外，本發明不使用風機曝氣，沒有噪音，臭味較少，且可有效提高其汙水處理效率，實用性好。本發明中的反應器的汙泥產量低；可實現高度自動化、無需專人監管；系統穩定，抗衝擊力強，便攜、適合水質廣。

本發明優選所述生物轉盤的盤面沿所述中軸的上遊至下遊延伸方向設置有3組，所述3組生物轉盤的盤面面積之比依次為3:2:1，在每2個相鄰的兩組盤面之間設置有隔板，將所述3組生物轉盤分別間隔上遊至下遊依次排列的第一隔室、第二隔室和第三隔室內。與第二隔室和/或第三隔室連通設置有廢水回流管，所述廢水回流管與所述反應器殼體的進水口連通設置。這樣設置的優點在於使得生物轉盤的覆膜密度與廢水中的汙染物含量相匹配，降低生物轉盤的重量，從而進一步減少工藝運行的能耗。

進一步地，本發明還在所述反應器殼體內設置有除磷加藥區，所述除磷加藥區優選設置在所述第三隔室內，從而使得脫磷時無需進行額外攪拌，實現了同一生態池的同步脫氮、除磷、除cod，且節省了空間。

本發明在所述反應器殼體內且位於所述除磷加藥區的下遊設置有沉澱池，與所述沉澱池的底部連接設置有汙泥回流管，所述汙泥回流管與所述生物處理區的上遊連通設置；在所述反應器殼體內且位於所述沉澱池的下遊設置有消毒室。在處理過程中，從生物處理區出來的廢水進入除磷加藥池，加入除磷藥劑進行除磷處理。然後廢水再進入沉澱池進行沉澱，沉澱池的出水進入消毒室進行紫外消毒處理，之後排出。

為了使本發明所述的一體化的汙水處理設備的技術方案更加清楚明白，以下結合具體附圖及具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。

附圖說明

如圖1所示是本發明所述的一體化的汙水處理設備的結構示意圖；

如圖2所示是本發明所述的一體化的汙水處理設備的截面剖視意圖；

如圖3所示是本發明所述的設置有3組盤面的一體化的汙水處理設備的結構示意圖；

1-生物轉盤；2-厭氧反硝化填料；3-進水口；4-出水口；5-汙泥滑坡；6-隔板；7-消毒室；8-加藥管；9-汙泥入口；10-沉澱池；11-擋流板；12-鋼絲；13-汙泥回流管；14-反應器的筒體；15-收縮部。

具體實施方式

實施例1

本實施例提供的一體化的汙水處理設備，如圖1所示，包括反應器殼體，本實施例中所述反應器殼體為橫向放置的筒體14，所述進水口3和出水口4分別設置在所述筒體14位於橫向上的兩個端面上，其中所述進水口3設置在所述筒體14的下部。

在所述反應器殼體內且位於進水至出水的水流方向的上遊設置有生物處理區；在所述生物處理區設置有亞硝化-厭氧氨氧化反應區，在所述亞硝化-厭氧氨氧化反應區設置有生物轉盤1，所述生物轉盤1的中軸橫向設置，所述生物轉盤1的盤面為沿所述中軸旋轉環繞設置的螺旋曲面，所述螺旋曲面的螺距與外徑的比值為1：10。本實施例中所述盤面為沿所述中軸連續旋轉設置的一個整體曲面。與所述生物轉盤1的中軸連接設置有驅動裝置，用於驅動所述中軸旋轉，進而帶動所述生物轉盤1的盤面旋轉。作為優選的實施方式，本實施例中的一體化汙水處理設備，與所述生物轉盤1的中軸連接設置有升降機構，適宜於帶動所述生物轉盤1沿豎直方向進行上下移動，本實施例中所述升降機構包括與所述生物轉盤1連接設置的鋼絲12，所述生物轉盤1通過鋼絲12懸掛在所述筒體14內。與所述鋼絲12連接設置有電機，適宜於拉動所述鋼絲12，帶動所述生物轉盤1進行豎直方向上的上下移動。所述生物處理區還設置有厭氧反硝化區，在所述厭氧反硝化區設置有厭氧反硝化填料2，所述厭氧反硝化區位於所述亞硝化-厭氧氨氧化反應區的下方，本實施例中所述厭氧反硝化填料2採用無紡布填料，作為可選擇的實施方式，所述厭氧反硝化填料2可採用現有技術中任意的厭氧反硝化填料，諸如bf填料等。為了便於汙泥沉降，位於所述生物處理區下方的所述筒體14的底部設置為收縮部15，如圖2所示，本實施例中所述收縮部15位於所述生物轉盤1的軸向兩側的側壁沿豎直方向由上到下逐漸向內收縮；位於所述生物處理區下方的筒體14底面在沿上遊至下遊方向上逐漸向下傾斜設置，形成汙泥滑坡5。在所述生物轉盤1的下遊設置有廢水回流管，用於將所述生物轉盤1下遊的廢水回流至所述亞硝化-厭氧氨氧化反應區的上遊部分，回流比為1:3，作為可選擇的實施方式，所述回流比可以為1:5-1:3中的任意值。

為了實現同步脫氮除磷，在所述生物轉盤1的尾部攪拌區域內設置有除磷加藥區，可以理解的是，「尾部」是相對於廢水進水至出水的流動方向而言的尾部。本實施例中所述尾部攪拌區域是指位於生物轉盤1尾部的下遊的攪拌區域，攪拌區域指生物轉盤旋轉時產生的擾動區域。實施例在所述除磷加藥區的上方設置有加藥箱和加藥管8，用於向所述除磷加藥區投加除磷藥劑。

在所述反應器殼體內且位於所述生物處理區的下遊設置有沉澱池10，在所述沉澱池10位於上遊一側的側面底部設置有汙泥入口9；與所述沉澱池10的底部連接設置有汙泥回流管13，所述汙泥回流管13與所述生物處理區的上遊部分連通設置；在所述反應器殼體內且位於所述沉澱池10的下遊設置有消毒室7。在所述沉澱池10內設置有多個擋流板11。

基於本實施例所述的一體化的汙水處理設備的處理系統如圖2所示，在所述一體化的汙水處理設備的上遊還設置有格柵處理裝置和調節池。所述處理系統的工藝流程為：

在運行前先啟動所述一體化的汙水處理設備，對生物處理區的微生物進行培養，具體方法為：向所述筒體14內通入廢水，將事先培養好的厭氧氨氧化菌接種至所述生物轉盤1的盤面上，並啟動電機帶動所述生物轉盤1的中軸向下移動至完全被廢水浸沒，此時廢水由外部通入筒體14中後，水中天然的含氧量約6-8mg/l，因此廢水進水無需額外曝氣。生物轉盤1浸入廢水中，盤面上的菌群得到持續培養，由於進水中有一定量溶解氧，厭氧氨氧化菌外表面會附著一層可消耗氧氣的菌群。然後接種事先培養好的半硝化菌，並將中軸的位置調節至碟片下部、佔整個碟片面積30-50％的區域處於水中，旋轉中軸，通過攝取空氣中的氧氣以及與廢水中的溶解氧進行接觸，維持部分亞硝化過程。最後將培養好的異養反硝化菌接種至厭氧反硝化填料2，進一步去除硝態氮以及有機物。

完成上述啟動工作後，開始運行所述處理系統，工藝流程如下：生活汙水經過格柵處理裝置和調節池後進入一體化汙水處理設備，驅動所述生物轉盤1進行旋轉，運行過程中，所述生物轉盤的盤面浸入所述廢水中的部分的面積佔所述盤面的全部面積的30-50％。所述生物轉盤1的盤面在旋轉過程中對廢水進行剪切，控制廢水具有適宜亞硝化-厭氧氨氧化反應的溶解氧環境。所述處理設備的生物轉盤1上面附有內層厭氧氨氧化菌、外層部分亞硝化菌，下部放置附有厭氧反硝化菌的填料。生物處理區是整個汙水處理系統的核心部分，微生物的生命活動主要在這個區域內，消耗分解汙水中的有機物。其中，下部的厭氧反硝化菌可利用生物轉盤1部分產生的副產物硝酸鹽和廢水中的有機物碳源進行反硝化，使no2-、no3-還原成n2達到脫氮作用，在去除有機物的同時降解氨氮值。在脫氮的同時，通過向所述除磷加藥區投加除磷藥劑，實現除磷處理。由於所述除磷加藥區設置在所述生物轉盤1的尾部攪拌區域內，所述生物轉盤1可起到攪拌作用，使得除磷藥劑可均勻與廢水進行混勻。

完成除磷處理後的汙水進入沉澱池10進行沉澱，本實施例通過在沉澱池10內設置擋流板，使得汙水沿曲折路徑流動，有效提高了沉澱效果。所述生物處理區沉降的汙泥通過汙泥滑坡5向下流動，並最終通過沉澱池10前側面上的汙泥入口9進入沉澱池10。沉降在所述沉澱池10底部的汙泥中的一部分通過汙泥回流管13回流至所述生物處理區的上遊部分，回流比為1:3；在沉澱池10的下遊，汙水進入消毒室7，在消毒室7內進行紫外消毒，從而保證了反應器的出水水質。

實施例2

本實施例提供的一體化的汙水處理設備，如圖3所示，包括反應器殼體，本實施例中所述反應器殼體為橫向放置的筒體14，所述進水口3和出水口4分別設置在所述筒體14位於橫向上的兩個端面上，其中所述進水口3設置在所述筒體14的下部。

在所述反應器殼體內且位於進水至出水的水流方向上的上遊設置有生物處理區；在所述生物處理區設置有亞硝化-厭氧氨氧化反應區，在所述亞硝化-厭氧氨氧化反應區設置有生物轉盤1，所述生物轉盤1的中軸橫向設置。所述生物轉盤1的盤面為沿所述中軸旋轉環繞設置的螺旋曲面，本實施例中所述生物轉盤1的盤面設置有3組，3組所述盤面在上遊至下遊方向依次排列，盤面面積之比依次為3:2:1；在每2個相鄰的盤面之間設置有所述隔板6，所述隔板6位於所述生物轉盤1的中軸的下方，所述隔板6將3組所述盤面分別間隔在沿上遊至下遊依次排列的第一隔室、第二隔室和第三隔室內；本實施例中位於所述第一隔室內的生物轉盤1的盤面的螺距與外徑的比值為1：15；位於所述第二隔室內的生物轉盤1的盤面的螺距與外徑的比值為1:10；位於所述第三隔室內的生物轉盤1的盤面的螺距與外徑的比值為1:5。本實施例中，在每組所述生物轉盤1的盤面上均包覆有填料層，本實施例中所述填料層為無紡布層，作為可選擇的實施方式，所述填料層也可選擇海綿層。與所述第二隔室連通設置有廢水回流管，所述廢水回流管回流至所述反應器殼體的第一隔室，回流比例為1:3。

與所述生物轉盤1的中軸連接設置有驅動裝置，用於驅動所述中軸旋轉，進而帶動所述生物轉盤1的盤面旋轉。作為優選的實施方式，本實施例中的一體化汙水處理設備，與所述生物轉盤1的中軸連接設置有升降機構，適宜於帶動所述生物轉盤1沿豎直方向進行上下移動，本實施例中所述升降機構包括與所述生物轉盤1連接設置的鋼絲12，所述生物轉盤1通過鋼絲12懸掛在所述筒體14內。與所述鋼絲12連接設置有電機，適宜於拉動所述鋼絲12，帶動所述生物轉盤1進行豎直方向上的上下移動。所述生物處理區還設置有厭氧反硝化區，在所述厭氧反硝化區設置有厭氧反硝化填料2，本實施例中所述厭氧反硝化填料2採用無紡布填料，所述厭氧反硝化區位於所述亞硝化-厭氧氨氧化反應區的下方。為了便於汙泥沉降，位於所述生物處理區下方的所述筒體14的底部設置為收縮部15，本實施例中所述收縮部15位於所述生物轉盤1的軸向兩側的側壁沿豎直方向由上到下逐漸向內收縮；位於所述生物處理區下方的筒體底面在沿上遊至下遊方向上逐漸向下傾斜設置，形成汙泥滑坡5。

為了實現同步脫氮除磷，本實施例在所述生物轉盤1的尾部攪拌區域內設置有除磷加藥區，本實施例中所述尾部攪拌區域位於第三隔室內，作為優選的實施方式，所述生物轉盤尾部的軸向長度與所述生物轉盤1的總軸向長度之比小於或者等於1:3。本實施例在所述除磷加藥區的上方設置有加藥箱和加藥管8，用於向所述除磷加藥區投加除磷藥劑。

在所述反應器殼體內且位於所述生物處理區的下遊設置有沉澱池10，在所述沉澱池10位於上遊一側的側面底部設置有汙泥入口9；與所述沉澱池10的底部連接設置有汙泥回流管13，所述汙泥回流管13與所述生物處理區的上遊部分連通設置；在所述反應器殼體內且位於所述沉澱池10的下遊設置有消毒室7。在所述沉澱池10內設置有多個擋流板11。

本實施例中所述一體化汙水處理設備的啟動工藝同實施例1；基於本實施例所述的一體化汙水處理設備的處理系統，在所述一體化汙水處理設備的上遊還設置有格柵處理裝置和調節池。所述處理系統的工藝流程同實施例1。

實施例3

本實施例提供的一體化的汙水處理設備，包括反應器殼體，本實施例中所述反應器殼體為橫向放置的筒體14，所述進水口3和出水口4分別設置在所述筒體14位於橫向上的兩個端面上，其中所述進水口3設置在所述筒體14的下部。在所述反應器殼體內且位於進水至出水的水流方向上的上遊設置有生物處理區；在所述生物處理區設置有亞硝化-厭氧氨氧化反應區，在所述亞硝化-厭氧氨氧化反應區設置有生物轉盤1，所述生物轉盤1的中軸橫向設置。所述生物轉盤1的盤面為沿所述中軸旋轉環繞設置的螺旋曲面，本實施例中所述生物轉盤的盤面設置有3組，3組所述盤面在上遊至下遊方向依次排列；在每2個相鄰的盤面之間設置有所述隔板6，所述隔板6位於所述生物轉盤1的中軸的下方，將3組所述盤面分別間隔在沿上遊至下遊依次排列的第一隔室、第二隔室和第三隔室內，本實施例中，在每組所述生物轉盤1的盤面上均包覆有填料層，本實施例中所述填料層為無紡布層；本實施例中位於所述第一隔室、第二隔室和第三隔室內的生物轉盤的盤面的螺距與外徑的比值均為1：10。所述第一隔室、第二隔室、第三隔室的長度相同，其中位於所述第一隔室內的盤面為三螺旋結構，位於所述第二隔室內的盤面為雙螺旋結構，位於所述第一隔室內的盤面為單螺旋結構，從而使得第一隔室、第二隔室、第三隔室內的盤面的面積之比依次為3:2:1。與所述第二隔室連通設置有廢水回流管，所述廢水回流管回流至所述反應器殼體的第一隔室。

與所述生物轉盤的中軸連接設置有驅動裝置，用於驅動所述中軸旋轉，進而帶動所述生物轉盤的盤面旋轉。作為優選的實施方式，本實施例中的一體化汙水處理設備，與所述生物轉盤的中軸連接設置有升降機構，適宜於帶動所述生物轉盤沿豎直方向進行上下移動，本實施例中所述升降機構包括與所述生物轉盤連接設置的鋼絲12，所述生物轉盤通過鋼絲12懸掛在所述筒體14內。與所述鋼絲12連接設置有電機，適宜於拉動所述鋼絲12，帶動所述生物轉盤進行豎直方向上的上下移動。所述生物處理區還設置有厭氧反硝化區，在所述厭氧反硝化區設置有厭氧反硝化填料2，本實施例中所述厭氧反硝化填料2採用無紡布填料，所述厭氧反硝化區位於所述亞硝化-厭氧氨氧化反應區的下方。為了便於汙泥沉降，位於所述生物處理區下方的所述筒體14的底部設置為收縮部15，本實施例中所述收縮部15位於所述生物轉盤1的軸向兩側的側壁沿豎直方向由上到下逐漸向內收縮；位於所述生物處理區下方的筒體底面在沿上遊至下遊方向上逐漸向下傾斜設置，形成汙泥滑坡5。

為了實現同步脫氮除磷，本實施例在所述生物轉盤的尾部攪拌區域內設置有除磷加藥區，本實施例中所述尾部攪拌區域位於第三隔室內。本實施例在所述除磷加藥區的上方設置有加藥箱和加藥管8，用於向所述除磷加藥區投加除磷藥劑。

在所述反應器殼體內且位於所述生物處理區的下遊設置有沉澱池10，在所述沉澱池10位於上遊一側的側面底部設置有汙泥入口9；與所述沉澱池10的底部連接設置有汙泥回流管13，所述汙泥回流管13與所述生物處理區的上遊部分連通設置；在所述反應器殼體內且位於所述沉澱池10的下遊設置有消毒室7。在所述沉澱池10內設置有多個擋流板11。

基於本實施例所述的一體化汙水處理設備的處理系統，在所述一體化汙水處理設備的上遊還設置有格柵處理裝置和調節池。本實施例中所述一體化汙水處理設備的啟動工藝同實施例1，所述處理系統的工藝流程同實施例1。

作為可選擇的實施方式，本發明中所述的生物轉盤的盤面的螺距與外徑之比可設置為1.5:1至1:15之間的任意值。作為優選的實施方式，當所述生物轉盤的盤面的螺距與外徑之比大於或者等於1:5時，可將所述盤面設置為雙螺旋或者多螺旋結構，節省生物轉盤的空間；作為優選的實施方式，在工藝運行過程中，所述生物轉盤的轉速適宜設置為4-10轉/分鐘。

本發明實施例1-3處理工藝處理前後的廢水指標如下表所示：

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以權利要求為準。