汙水生物過濾處理和回用設備及其方法

2023-10-31 05:46:27

專利名稱：汙水生物過濾處理和回用設備及其方法
技術領域：
本發明涉及一種汙水環保處理設備和方法，尤其是一種用於汙水 生物的過濾與回用的設備和方法。
背景技術：
汙水處理與回用技術實際上是基本分為兩大部分， 一是汙水處理 技術和方法，汙水處理又可分為物理處理技術、物理化學處理技術、 生物化學處理技術和化學處理技術，其中以汙水的生物化學處理技術 最為常用，生化處理技術亦有很多種，主要是根據微生物的生長條件
和供氧方式的不同狀況進行分類；二是汙水回用處理技術，也可稱為 深度處理技術，多採用混凝投藥和過濾技術，在過濾處理單元以給水 處理的典型處理構築物或處理單元為主，能較好的解決水質達標問 題。
城市汙水處理的技術不斷的發展，帶動了整個行業的不斷進步， 使汙水處理的技術和設施不斷改進，並在投資和運行費用方面也不同 程度的得到了改善。為了保證排入水體的水質達到一定標準，保證水 體不被二次汙染，有機汙染物和氮磷的去除率必須提高，但要考慮投 資和運行成本等費用，生物處理是首選的處理技術和方法。生物處理 要達到脫氮除磷目的就必須在反應器的空間或時間上創造厭氧、缺 氧、好氧等區域，以實現不同形式的厭氧一好氧除磷、好氧一缺氧脫
氮，所需的水力停留時間較長，有些工藝達到12小時以上，基建費 用和運行費用均較高。目前國際上普遍使用生物脫氮除磷工藝，常用 的有常規的厭氧/缺氧/好氧工藝(A/A/0工藝)、Barde叩ho、 UCT、 VIP、 SBR、 ICEAS、 CASS、 UNITANK及各種氧化溝工藝。目前隨著處 理技術的研究和發展，相繼出現和正在應用的還有倒置A/A/0工藝、 水解-厭氧-微氧聯合工藝、高負荷活性汙泥工藝、生物曝氣濾池、高 效複合汙水生物處理系統、MBR、 MBBR等處理工藝。
但作為小型的汙水處理與回用設備或者規模較小的處理工程，比 如城市中的居住小區的汙水處理和回用工程或設施，以上有些工藝就 不太適合了，考慮到使用場合和人員的技術水平等，多數採用比較簡 單的、易操作的、管理方便、運行穩定的處理工藝。目前主要處理工 藝有生物接觸氧化法、曝氣生物濾池等，但需要多個池體構築物或設 備進行組合，佔地面積較大，並且運行費用較高。

發明內容
本發明是要解決小規模的汙水處理與回用的技術問題，而提供一
種靈活多變的可普遍適應以生活汙水為主的各種水質和處理與回用
要求的汙水生物過濾處理和回用設備及其方法。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下 一種汙水生物過濾處理和回用設備，由生化處理單元和深度過濾
處理單元組成，它包括進水布水區、生物處理區、過濾區、出水區、
反衝洗氣水管道與配氣和配水區、曝氣系統；
其中生化處理單元中的生物處理區位於設備的內層或者外層，其
內裝有填料，過濾區位於設備的外層或內層，生物處理區上面設有接 汙水進水管的進水布水區，下面設有配水系統，生物處理區內部用曝 氣系統分隔成至少包括一個好氧區的處理區域形成一個整體的生化 處理單元，進水布水區上部設有清水區，清水區內設有連接進水區的
洗砂器，洗砂器進料口接裝有濾料提升器的濾料提升管；生化處理單 元中的生物處理區底部設有生物填料反衝洗管，進水布水區還與反衝 洗廢水管相接。
生化處理單元可按照厭氧、缺氧、好氧的方式運行，根據進水 水質的不同和回用水質的要求通過曝氣系統的不同布置分隔成為厭 氧區、缺氧區、好氧區三層，或為缺氧區和好氧區二層，或僅為好氧 區。
填料為陶粒、輕質懸浮球、懸浮填料中的任意一種。 一種汙水生物過濾處理和回用方法，具體步驟是
1. 汙水進入生物處理區
汙水通過汙水進水管進入設備內的進水布水區，並經過布水區 均勻的灑布在生物處理區的填料頂部，然後沿填料的空隙往下流動；
2. 汙水淨化
在填料中汙水自上而下流動，空氣則自下而上流動，在氣、水 流動過程中，分別與生物膜接觸，空氣穿過水膜逐步進入生物膜中， 為生物提供呼吸需要的氧，同時汙水中的有機物質也進行遷移進入生 物膜系統，被生物膜中的生物降解，分解成較小的無機化合物，使汙 水得到淨化；
3. 淨化水回用
經生物處理後的水，從生物處理單元的底部流出，進入過濾處 理單元，過濾處理單元中濾料自上而下流動，水自下而上流動，在水 與濾料的流動過程中，濾料進一步截留和吸附水中的雜質，使水得到 了進一步的淨化，最終從過濾區的頂部流出，進行回用；
4. 被汙染的濾料處理
被汙染的濾料則通過底部的提升器進行提升到達設備上部的洗 砂器，利用設備本身處理後的水進行自動清洗，經過清洗後的濾料再 次進入過濾區，進行循環使用，清洗器內的廢水通過洗砂排水管排出 設備，進行處理或者進入汙水處理系統前端的調節池進行再次處理。
上述步驟二中，經過一段時間的運行，填料上的生物膜量會越 來越多，厚度不斷的增加時，採用進氣進行單獨反衝洗4 10分鐘， 然後氣、水同時反衝洗3 6分鐘，最後水單獨反衝洗5 9分鐘，反 衝洗的周期視汙水的性質和填料的性質運行周期為48 72小時， 或者根據水頭損失的大小進行反衝洗，降流式達到2 3米再行反衝 洗。
上述步驟二中，根據進水水質的差異和回用水質的要求，生化處理單 元中通過曝氣系統中的空氣管道系統不同位置的布置，分為厭氧、和 或缺氧、和或好氧區，形成多種處理工藝，如以去除碳為主的處理工 藝，或以去除氮磷為主的處理工藝，或以去除碳一氮為主的處理工藝。 本發明的有益效果是
本發明的優點是處理系統的綜合性和靈活性，較低的投資與運行
費用和成本，自動化程度高；
本發明的處理效果可以達到有關汙水處理回用的水質指標，可回 用於道路澆灑、綠化澆灌、洗車、地面衝涮、工業利用等。


圖1為本發明的設備的剖面示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明。 如圖1所示，本發明的一種汙水生物過濾處理和回用設備，由生 化處理單元和深度過濾處理單元組成，它包括進水布水區2、生物處 理區3、過濾區6、出水區、、曝氣系統。汙水進水管l，填料4，集 配水管5，過濾區6，清水區7，處理後水出水管8，空氣管9，生物 填料反衝洗管IO，配水系統ll，濾料提升器12，濾料提升管13，洗 砂器14,洗砂排水管15，反衝洗廢水管16。
其中生化處理單元中的生物處理區3位於設備的內層或者外 層，其內裝有填料4，生物處理區3上面設有接汙水進水管1的進水 布水區2，旁邊設有過濾區6，下面設有配水系統ll,生物處理區3 內部用曝氣系統分隔成至少包括一個好氧區的處理區域形成一個整 體的生化處理單元，進水區上部設有清水區7，清水區7內設有連接 進水區的洗砂器14，洗砂器14進料口接裝有濾料提升器12的濾料 提升管13;生化處理單元中的生物處理區3底部設有生物填料反衝 洗管10，進水區還與反衝洗廢水管相接16。
在整個生化處理單元內形成一個整體；經生化處理單元處理後的水，進入設備的外層(也可以設計在內層)的過濾處理單元，最終處 理後的水達到汙水回用的標準，可回用於不同的場合。處理設備本身
包括汙水進水區、生物處理區3、過濾區6、出水區、生物處理區3 反衝洗氣水管道10與配氣和配水區、曝氣管道系統、砂濾池中濾料 自動流動與自動衝洗系統等組成；整個系統可採用PLC進行控制。
本發明提出的汙水生物與過濾處理與回用的方法和技術，採用生 化處理單元、流動床過濾處理單元組成的一體化的汙水處理與回用處 理器，其中生化處理單元位於設備的內層(或者外層)裝有填料，填 料可根據汙水的性質不同進行確定，整個生物處理單元為一體，根據 汙水的性質不同，利用不同的曝氣系統的設置和分布對生物處理區3 分為厭氧區、缺氧區、好氧區，各個分區依次相連，無須隔牆分隔， 因此減少了設備的製作費用和難度，在製作材料選擇方面也提供了較 大的空間，可以選用碳鋼材料、玻璃鋼材料等；從工藝運行來看，也 避免了隔牆分區造成的生物菌群不連續的問題，具有較好的生物鏈； 減少了水頭損失，降低了動力費用和運行成本。
本發明的生物處理區3裝有填料4，填料4的選用可以為陶粒、 輕質懸浮球、懸浮填料等，生物處理區3可以根據要處理的汙水的性 質，利用布氣系統分為厭氧、缺氧、好氧等部分，通過控制氣量有以 下運行方式(1)厭氧、缺氧、好氧的運行方式；(2)厭氧、好氧的 運行方式；(3)缺氧、好氧的運行方式；(4)好氧的運行方式；等。 運行方式的不同，決定了處理水質的效果，可以組成以去除碳為主的 處理工藝，或以去除氮磷為主的處理工藝，或以去除碳一氮為主的處
理工藝，經過對設備的較小的改動就能達到多種處理工藝的組合，運 行方式靈活，並且由於採用了一體化的設計，極大的簡化了管理和操
作，對管理人員的水平也降低到了最低。經過生物處理區3處理後的 水，再進入流動床過濾區進一步的處理，在過濾區濾料可採用石英砂、
陶粒、活性炭、無煙煤等，濾料在體內是流動的，濾料的流動方向 在體內由上往下，在體外經由砂提升器提升由下而上，水在過濾區的 流向與濾料的流向相反，在水與濾料的接觸過程中，水得到了澄清， 上升到出水區，最終排出進行回用；經提升器提升後的被汙染的濾料 進入上部的洗砂器進行清洗，清洗後乾淨的濾料循環進入過濾區，清 洗濾料後被汙染的水被排出體外進行處理。
本發明中，生物處理部分填料是固定的，過濾部分的濾料是流動 的。生物處理部分的濾料需要不定期的進行反衝洗，採用氣水反衝洗， 反衝洗後的廢水排出後再行處理；過來部分的濾料帶有自動清洗功 能，無須增加設備和費用。
本發明的生物處理部分填料4的反衝洗是運行的關鍵。經過一段 時間的運行，填料4上的生物膜量會越來越多，厚度也不斷的增加， 為了獲得較好和穩定的處理效果，需要人工對生物膜進行更新，本發 明採用氣、水反衝洗來實現，首先進氣進行單獨反衝洗，大約4 10 分鐘，然後氣、水同時反衝洗，大約3 6分鐘，最後水單獨反衝洗， 大約5 9分鐘，反衝洗的時間和方式依據不同的濾料，可分為多種， 並可實時的進行控制。反衝洗的周期，視汙水的性質和填料4的性質 不同而差別較大， 一般運行周期為48 72小時，或者根據水頭損失的大小進行反衝洗， 一般降流式可達到2 3米左右再行反衝洗，反 衝洗的效果可以根據經驗調整時間來滿足，或者根據實時檢測的反衝 洗廢水的SS進行控制，實際中多以時間控制。
汙水從汙水進水管進入設備內的布水區2，水經過布水系統均勻 的灑布在填料4的頂部，然後沿填料4的空隙往下流動，填料4的表 面生長著生物膜，填料4的下部或中部裝有曝氣管道系統，在填料4 中汙水自上而下流動，空氣則自下而上流動，在氣、水流動過程中， 分別與生物膜接觸，空氣穿過水膜逐步進入生物膜中，為生物提供呼 吸需要的氧，同時汙水中的有機物質也進行遷移進入生物膜系統，被 生物膜中的生物降解，分解成較小的無機化合物，使汙水得到淨化。 根據布設的空氣管道系統的位置不同，可以形成多種運行方式，如(l) 厭氧、缺氧、好氧的運行方式；(2)厭氧、好氧的運行方式；(3)缺 氧、好氧的運行方式；(4)好氧的運行方式；等。這些運行方式決定 了處理對象的不同和綜合效果，可以組成以去除碳為主的處理工藝， 或以去除氮磷為主的處理工藝，或以去除碳一氮為主的處理工藝，經 過對設備的較小的改動就能達到多種處理工藝的組合，運行方式靈 活，並可以降低運行費用和投資。
經生物處理單元處理後的出水，可以達到國家綜合排放標準的 一級A標準，因此，為了保證處理可以回用，再進入後續的過濾處理 單元進行進一步的降低汙染物的濃度，以滿足回用的水質指標。經生 物處理後的水，從生物處理單元的底部流出，進入過濾處理單元，此 部分中濾料是自上而下流動的，水是自下而上流動的，兩者的流向相
反。在水與濾料的流動過程中，濾料進一步截留和吸附了水中的雜質， 使水得到了進一步的淨化，最終從過濾區的頂部，也是設備的頂部， 流出設備，進行回用。
被汙染的濾料則通過底部的提升器進行提升到達設備上部的洗 砂器，利用設備本身處理後的水進行自動清洗，經過清洗後的濾料再 次進入過濾區，進行循環使用，清洗器內的廢水通過洗砂排水管排出 設備，進行處理或者進入汙水處理系統前端的調節池進行再次處理。
權利要求
1.一種汙水生物過濾處理和回用設備，由生化處理單元和深度過濾處理單元組成，其特徵在於，它包括進水布水區(2)、生物處理區(3)、過濾區(6)、出水區、反衝洗氣水管道與配氣和配水區、曝氣系統；其中所述生化處理單元中的生物處理區(3)位於設備的內層或者外層，其內裝有填料(4)，過濾區(6)位於設備的外層或內層；生物處理區(3)上面設有與汙水進水管(1)相接的進水布水區(2)，下面設有配水系統(11)，所述生物處理區內部用曝氣系統分隔成至少包括一個好氧區的處理區域形成一個整體的生化處理單元，進水布水區(2)上部設有清水區(7)，清水區(7)內設有連接進水區的洗砂器(14)，洗砂器(14)進料口接裝有濾料提升器(12)的濾料提升管(13)；生化處理單元中的生物處理區(3)底部設有生物填料反衝洗管(10)，進水布水區(2)還與反衝洗廢水管(16)相接。
2. 根據權利要求1所述的汙水生物過濾處理和回用設備，其特徵在 於，所述生化處理單元可按照厭氧、缺氧、好氧的方式運行，根據進 水水質的不同和回用水質的要求通過曝氣系統的不同布置分隔成為 厭氧區、缺氧區、好氧區三層，或為缺氧區和好氧區二層，或僅為好 氧區。
3. 根據權利要求1所述的汙水生物過濾處理和回用設備，其特徵在 於，所述填料(4)為陶粒、輕質懸浮球、懸浮填料中的任意一種。
4. 一種汙水生物過濾處理和回用方法，其特徵在於，具體步驟是 (一) 汙水進入生物處理區汙水通過汙水進水管(1)進入設備內的進水布水區(2)，並經 過布水區(2)均勻的灑布在生物處理區的填料(4)頂部，然後沿填 料(4)的空隙往下流動；(二) 汙水淨化在填料(4)中汙水自上而下流動，空氣則自下而上流動，在氣、 水流動過程中，分別與生物膜接觸，空氣穿過水膜逐步進入生物膜中， 為生物提供呼吸需要的氧，同時汙水中的有機物質也進行遷移進入生 物膜系統，被生物膜中的生物降解，分解成較小的無機化合物，使汙 水得到淨化；(三) 淨化水回用經生物處理後的水，從生物處理單元的底部流出，進入過濾處 理單元，過濾處理單元中濾料自上而下流動，水自下而上流動，在水 與濾料的流動過程中，濾料進一步截留和吸附水中的雜質，使水得到 了進一步的淨化，最終從過濾區(6)的頂部流出，進行回用；(四) 被汙染的濾料處理 被汙染的濾料則通過底部的提升器(12)進行提升到達設備上部的洗砂器(14)，利用設備本身處理後的水進行自動清洗，經過清 洗後的濾料再次進入過濾區(6)，進行循環使用，清洗器內的廢水通 過洗砂排水管(15)排出設備，進行處理或者進入汙水處理系統前端 的調節池進行再次處理。
5.根據權利要求4所求的汙水生物過濾處理和回用方法，其特徵在於，上述步驟二中，經過一段時間的運行，填料(4)上的生物膜量 會越來越多，厚度不斷的增加時，採用進氣進行單獨反衝洗4 10分 鍾，然後氣、水同時反衝洗3 6分鐘，最後水單獨反衝洗5 9分鐘， 反衝洗的周期視汙水的性質和填料(4)的性質運行周期為48 72 小時，或者根據水頭損失的大小進行反衝洗，降流式達到2 3米再 行反衝洗。
6.根據權利要求4所求的汙水生物過濾處理和回用方法，其特徵在 於，上述步驟二中，根據進水水質的差異和回用水質的要求，生化處 理單元中通過曝氣系統中的空氣管道系統不同位置的布置，分為厭 氧、和或缺氧、和或好氧區，形成多種處理工藝，如以去除碳為主的 處理工藝，或以去除氮磷為主的處理工藝，或以去除碳一氮為主的處 理工藝。
全文摘要
本發明涉及一種汙水生物過濾處理和回用設備及其方法，由生化處理單元和深度過濾處理單元組成，生化處理單元中的生物處理區位於設備的內層或者外層，其內裝有填料，過濾區位於設備的外層或內層；生物處理區上面設有接汙水進水管的進水布水區，下面設有配水系統，生物處理區內部用曝氣系統分隔成至少包括一個好氧區的處理區域形成一個整體的生化處理單元，進水布水區上部設有清水區，清水區內設有連接進水區的洗砂器。本發明具有綜合性和靈活性，較低的投資與運行費用和成本，自動化程度高等優點；處理效果可以達到有關汙水處理回用的水質指標，可回用於道路澆灑、綠化澆灌、洗車、地面衝涮、工業利用等。
文檔編號C02F3/12GK101367595SQ20081020049
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月26日 優先權日2008年9月26日
發明者伊學農, 通 何, 李晨光, 韋秋梅, 高玉瓊 申請人:上海理工大學