一種用於廢水處理的曝氣氧化生態床的製作方法
2023-12-12 17:53:57
專利名稱：一種用於廢水處理的曝氣氧化生態床的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種廢水處理裝置，特別涉及一種用於廢水處理的曝氣氧化 生態床。
背景技術：
水是人類賴以生存的特殊資源，是有限的，不能替代的，儘管地球表面
的71%覆蓋著水，但淡水只有2. 5%，其中還有近70%凍結在南極和格陵蘭的 冰蓋中，江河、湖泊、水庫及淺層地下水等雖較易開採供人類直接使用，但 其數量不足世界淡水的1%，約佔地球全部水的0.007%。就是這點淡水，其中 僅農業用水就佔了全部淡水資源的70%。我國被聯合國列為世界13個貧水國 之一。然而，水汙染的問題引起了當代世界各國的普遍關注，水汙染已直接 影響著民眾的生活、生存環境。
截至2008年10月，全國設市、縣及部分重點建制鎮共建成汙水處理廠 1459座，日處理能力8553萬噸(36個大城市共建成288座，日處理能力為 3497萬噸)，分別比"十五"末期增加60. 5%和42. 6%，全國設市汙水處理率 已由2005年的52%增加到2007年的63%;在建城鎮汙水處理項目1033個， 設計日處理能力約3595萬噸。2008年1至10月，全國已投入運行的城鎮汙 水處理廠累計處理汙水達190億噸，運行負荷率達到76%,同比分別增長了 21%和約3個百分點。在國際金融危機的背景下，中國採取繼續擴大內需，促 進經濟增長政策，把環境保護放在突出的戰略位置。2008年四季度新增的千 億元中央投資中，投向節能減排和生態建設的資金達120億元。用於重點流域的水汙染防治工程投資及用於城鎮汙水和垃圾處理設施、汙水管網建設提
速的資金高達60億元，前者投資為10億元，後者為50億元。
汙水處理的方法很多，歸納起來可分為物理法、化學法和生物法等。 曝氣生物濾池(BAF)屬於生物膜法工藝，是20世紀80年代末90年代 初在普通生物濾池的基石出上，才逐漸成熟，並得到應用和推廣。1927年美國 德克薩斯州建立了第一座生產性SCA，採用灌木及過濾板作為填料，池內有 空氣擴散裝置，該系統的設計流量為1800mVd。 20世紀30年代，德國開發 了類似濾池，內填粗爐渣。直到20世紀70年代末80年代初。 一種新型的 生物濾池弓l入了反衝洗，通過反衝洗的方式更新生物膜和消除截留的懸浮物。 目前世界範圍內己有幾百座BAF設施，曝氣生物濾池在歐洲、北美及曰 本等國和地區廣泛應用。如20世紀90年代以來，法國OTV公司使用密度比 水輕的聚苯乙烯小球狀濾料(Biostyrene)，開發了具有脫氮功能的Biostyr BAF工藝，應用該工藝的汙水處理廠亦已超過百座；法國Degremont水務公 司開發了 Biofor BAF工藝，該工藝使用特製的、有7種不同類型的膨脹矽 鋁酸鹽顆粒(Biolite)作為濾料，採用升流式、水、氣同向運行方式，根據 廢水水質及處理要求，將這些填料組合使用，可同時實現對有機物、SS和氮、 磷的去除。由於曝氣生物濾池中存在厭氧和兼性微生物，使得反硝化得以進 行。Pujol研究認為，反硝化最好採用外加碳源的辦法,在最佳濾速為10 15m/h時，脫氮能力可達到100%。 Pujol等比較了前置反硝化和後置反硝化 的優劣,認為反硝化過程應採用上向流的進水方式進行。Chen等研究生物過 濾反應器與活性汙泥反應器以及流化床的反硝化特性時，發現在不同水力條 件下，反應器內微生物種群會發生一定的變化，但優勢種群——桿菌屬基本 穩定。Puz肌a等在曝氣生物濾池一體化硝化反硝化方面取得了一定進展，他們通過調整曝氣量將反應器內的溶解氧濃度控制在0. 5 3mg/L，從而控制溶 解氧不擴散到生物膜內部，實現同步硝化反硝化。中試結果表明，通過實時曝 氣,即使將曝氣量降低50%，也可達到同樣的處理效果。顯然，曝氣生物濾池的 硝化，反硝化能力己經得到了很好的實踐證明對去除汙水中氨氮的技術發展 具有一定的推動作用。
我國是在20世紀70年代開始研究曝氣生物濾池工藝的，80年代開始在 工程中推廣應用，到目前為止，曝氣生物濾池己在國內多個行業的水處理工 程中得以成功應用。2001年，鄭俊等人採用上向流曝氣生物濾池進行了生活 汙水處理的實驗研究。劉建廣也採用曝氣生物濾池進行了印染廢水的處理研 究。目前，國內在工業廢水方面應用曝氣生物濾池的實例還有哈爾濱工業大 學李玉華等人，採用氣浮十曝氣生物濾池工藝對哈爾濱某棉紡廠的生產車間 排水進行處理，處理後出水達到國家《汙水綜合排放標準》的二級標準。隨 著國內中水回用工程的應用，曝氣生物濾池工藝得到大力推廣，尤其在以城 市生活汙水為中水水源的中水回用工程中，以其處理效果好、運行費用低、 佔地面積小、易於維護等優勢佔有主導地位，適用於各種出水標準要求的BAF 工藝被研究開發，具有同時除碳、脫氮、除磷功能的工藝成為研究熱點，尤 其在硝化、反硝化的研究上更加活躍。另外，曝氣生物濾池獨特的空間梯度 分布特徵及運行特點使其具備了一定的短程硝化反硝化能力，曝氣生物濾池 釆用粒狀顆粒作為過濾和生物氧化的介質和載體，在整體上和每一單元填料 表面所附著生物膜中都存在著基質和溶解氧的濃度梯度分布，這為各種不同 生態類型的微生物在生物膜內不同部位佔據優勢生態位提供了條件。
人工溼地是為了人類的利用和利益，通過模擬自然溼地，人為設計與建 造的由飽和基質、挺水植物與沉水植物、動物和水體組成的複合體。人工溼地汙水處理系統具有低投資、低運行費、低能耗、不需要複雜的維護、汙染 物質去除率較高等特點。
人工溼地處理汙水技術於20世紀80、 90年代在歐洲、美國、加拿大、 日本等地得到了廣泛的應用。人工溼地主要由人工基質、填料和水生植物組 成，目前對人工溼地的處理機理己經取得了基本一致的認識利用系統中基 質-水生植物-微生物的物理、化學、生物的三重協同作用，通過基質過濾、 吸附、沉澱、離子交換和微生物分解來實現對汙水的高效淨化。關於溼地中 的基質、植物和微生物對有機物、N、 P、 SS、重金屬、病原體等詳細的處理 作用，國內外己經有眾多學者進行了詳細的闡述。
我國在"七五"期間開始對人工溼地進行研究。首例採用人工溼地處理 汙水的研究工作始於1987年，由天津市環境保護研究所建成了盧華溼地工 程。基於人工溼地獨特的優勢，深圳市洪湖公園的人工溼地l皮國家環境保護 總局列為2002年12項國家重點環境保護實用技術示範工程之一。2005年， 北京興建了用地約1135公頃的奧林匹克公園北部森林公園溼地，該溼地除滿 足奧運會比賽和綠色生態帶的需要外，還將作為一個汙水處理系統，使清河 再生水廠提供的中水達到森林公園用水的標準。
夏孟婧介紹了用於處理造紙廢水的蘆葦人工溼地的構造工藝、特點及類 型，分析了不同構造工藝，不同類型的蘆葦人工溼地的特徵，並通過實例說明 了蘆葦人工溼地處理造紙廢水的效果，提出了蘆華人工溼地處理造紙廢水的 優勢以及存在的問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種具有美化環境功能的用於廢水處理的曝氣氧 化生態床。為達到上述目的，本發明採用的技術方案是包括開設有進水口和出水 口的床體，所述的床體包括相互連通的進水調節池、曝氣氧化腔和出水沉澱 池，進水調節池一側開設有進水口，另一側開設有若干排與曝氣氧化腔相連 通的進水布水孔，出水沉澱池一側開設有出水口，另一側開設有與若干排與 曝氣氧化腔相連通的出水孔，且在曝氣氧化腔內自下而上依次設置有好氧生 物膜法曝氣層、隔離層和植被層，在床體的底部開設有若干與曝氣氧化腔相 連通的曝氣孔，在隔離層和植被層上設置有若干組與好氧生物膜法曝氣層相 連通的排氣孔。
本發明的好氧生物膜法曝氣層採用比表面積較大的粒徑為2 8cm的沸 石、球形陶粒、無煙煤或人工合成的專用多孔濾料；隔離層採用粒徑為0. 2 lcm的碎石或沙子；植被層由土壤和植物組成；曝氣孔採用底層均勻曝氣的方式。
本發明是一種可用於廢水處理的曝氣氧化生態床，是一種全新的廢水處 理技術。它是在曝氣氧化床的上面設置隔離層，並在隔離層上面鋪上土壤， 構建植被層。它匯集了微生物、植物、浮遊動物(在處理廢水的時候，啟動 曝氣氧化生態床以後，會產生微生物和浮遊動物)對汙染物的處理功能，整 個床體可以看作是一個較為完整的生態系統。曝氣氧化生態床不同於現有的 廢水處理系統，它可以看作是是一個具有廢水處理功能的綠化區，是一種具 有美化環境功能的廢水處理系統。
圖1是本發明的整體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。參見圖l，本發明包括開設有進水口 l和出水口6的床體13，所述的床 體13包括相互連通的進水調節池2、曝氣氧化腔14和出水沉澱池5，進水調 節池2—側開設有進水口 1，另一側開設有若干排與曝氣氧化腔14相連通的 進水布水孔3，出水沉澱池5—側開設有出水口6，另一側開設有與若干排與 曝氣氧化腔14相連通的出水孔4，且在曝氣氧化腔14內自下而上依次設置 有好氧生物膜法曝氣層8、隔離層9和植被層10，在床體13的底部開設有若 幹與曝氣氧化腔14相連通的曝氣孔7，在隔離層9和植被層10上設置有若 幹組與好氧生物膜法曝氣層8相連通的排氣孔12。
好氧生物膜法曝氣層由比表面積較大的濾料填充而成，填料可選擇沸石、 球形陶粒、無煙煤和各種人工合成的專用多孔濾料，濾料粒經為2 8cm;隔 離層由顆粒較小的填料填充而成，主要防止植被層的土壤進入好氧生物膜法 曝氣層，填料可選擇碎石和沙子，填料粒經為0.2 lcm;植被層由土壤和植 物11組成，植物可選則水竹、千屈菜、美人蕉、蘆蘋、蕹菜等品種。
曝氣系統採用底層均勻曝氣的方式，可選則列管式曝氣器，空氣從底部 由列管式曝氣器經曝氣孔7進入好氧生物膜法曝氣層8，由插入植被層10和 隔離層9的排氣孔12排出；進水出水系統採用平推流的方式進水，在好氧生 物膜法曝氣層8的一端設置多個進水布水孔3，使廢水均勻進入並流經整個 好氧生物膜法曝氣層8，最後從好氧生物膜法曝氣層另一端流出。在整個過 程中，部分廢水會滲入隔離層和植被層。
曝氣氧化生態床匯集了微生物、植物、浮遊動物對廢水中汙染物的處理 功能，整個床體可以看作是一個較為完整的生態系統。
權利要求
1、一種用於廢水處理的曝氣氧化生態床，包括開設有進水口(1)和出水口(6)的床體(13)，其特徵在於所述的床體(13)包括相互連通的進水調節池(2)、曝氣氧化腔(14)和出水沉澱池(5)，進水調節池(2)一側開設有進水口(1)，另一側開設有若干排與曝氣氧化腔(14)相連通的進水布水孔(3)，出水沉澱池(5)一側開設有出水口(6)，另一側開設有與若干排與曝氣氧化腔(14)相連通的出水孔(4)，且在曝氣氧化腔(14)內自下而上依次設置有好氧生物膜法曝氣層(8)、隔離層(9)和植被層(10)，在床體(13)的底部開設有若干與曝氣氧化腔(14)相連通的曝氣孔(7)，在隔離層(9)和植被層(10)上設置有若干組與好氧生物膜法曝氣層(8)相連通的排氣孔(12)。
2、 根據權利要求1所述的用於廢水處理的曝氣氧化生態床，其特徵在於 所述的好氧生物膜法曝氣層(8)採用比表面積較大的粒徑為2 8cm的沸石、 球形陶粒、無煙煤或人工合成的專用多孔濾料。
3、 根據權利要求1所述的用於廢水處理的曝氣氧化生態床，其特徵在於 所述的隔離層(9)採用粒徑為0. 2 lcm的碎石或沙子。
4、 根據權利要求1所述的用於廢水處理的曝氣氧化生態床，其特徵在於 所述的植被層(10)由土壤和植物(11)組成。
5、 根據權利要求1所述的用於廢水處理的曝氣氧化生態床，其特徵在於 所述的曝氣孔(7)採用底層均勻曝氣的方式。
全文摘要
一種用於廢水處理的曝氣氧化生態床，它是在曝氣氧化床的上面設置隔離層，並在隔離層上面鋪上土壤，構建植被層。它匯集了微生物、植物、浮遊動物對汙染物的處理功能，整個床體可以看作是一個較為完整的生態系統。曝氣氧化生態床完全不同於現有的廢水處理系統，它可以看作是是一個具有廢水處理功能的綠化區，是一種具有美化環境功能的廢水處理系統。這種全新的廢水處理技術，可用於城市廢水處理、景觀水區的淨化和以有機物汙染為主的工業廢水的處理。曝氣氧化生態床的結構示意圖見上圖。
文檔編號C02F9/14GK101638281SQ200910023679
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月25日 優先權日2009年8月25日
發明者俞從正, 牛豔芳, 瑞 王, 馬興元 申請人:陝西科技大學