公布日：2022.09.16
申請日：2022.06.27
分類號：C02F3/30(2006.01)I;C02F3/32(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一體化高效生物富集廢水生態(tài)處理裝置及方法。該裝置遵循“分工合作，物盡其用”的原則，由連續(xù)的多級串聯(lián)的污水生物處理反應器組成，其構建包括環(huán)形厭氧區(qū)、梯級缺氧區(qū)、多級好氧區(qū)、仿生生物填料模塊、植物富集模塊等部分。通過反應區(qū)內(nèi)固定生長在植物根系和人工生物填料上的生物膜及懸浮在反應池內(nèi)的微生物，在合理曝氣的條件下，氧化分解污水中的有機物，并將其轉化為穩(wěn)定的無機物，通過對生物的高度富集形成梯級變化，從而使污水中的污染物得以高效降解去除。本發(fā)明最大限度優(yōu)化處理系統(tǒng)內(nèi)的生物相，通過改變和生物相的差異來逐漸適應不同區(qū)域內(nèi)營養(yǎng)物濃度的變化，實現(xiàn)污染物有針對性的去除和相關微生物優(yōu)勢菌種集中，提高去除效率。
權利要求書
1.一體化高效生物富集的生態(tài)處理裝置，其特征在于，包括環(huán)形厭氧區(qū)、梯級缺氧區(qū)、多級好氧區(qū)，依次通過一個或者多個通水口連通；其中環(huán)形厭氧區(qū)、梯級缺氧區(qū)、多級好氧區(qū)中分別設置仿生生物填料模塊、植物富集模塊中一個或者兩個模塊。
2.如權利要求1所述的一體化高效生物富集的生態(tài)處理裝置，其特征在于，環(huán)形厭氧區(qū)中部通過隔板隔開，沿環(huán)流方向設置2臺低速攪拌機6。
3.如權利要求1所述的一體化高效生物富集的生態(tài)處理裝置，其特征在于，環(huán)流厭氧區(qū)按40％空間比例安裝仿生生物填料模塊和植物富集模塊。
4.如權利要求1所述的一體化高效生物富集的生態(tài)處理裝置，其特征在于，梯級缺氧區(qū)采用L型，前1/4段狹長區(qū)為進水與回流液混合區(qū)，后3/4段為濃度梯度區(qū)。
5.如權利要求1所述的一體化高效生物富集的生態(tài)處理裝置，其特征在于，多級好氧區(qū)為3級好氧區(qū)，多級好氧區(qū)依次通過一個或者多個通水口連通。
6.如權利要求1或5所述的一體化高效生物富集的生態(tài)處理裝置，其特征在于，多級好氧區(qū)采用多段廊道式，按100％空間比例安裝仿生生物填料模塊和植物富集模塊。
7.如權利要求1-6任一項所述的一體化高效生物富集的生態(tài)處理裝置，其特征在于，仿生生物填料模塊由可提升的活動填料支架和仿生生物填料組成，填料支架懸掛于預制梁或鋼構上。
8.如權利要求1-6任一項所述的一體化高效生物富集的生態(tài)處理裝置，其特征在于，仿生生物填料采用氨綸材質(zhì)，填料采取差異化結構：其中，環(huán)形厭氧區(qū)填料采用豎向編織，梯級缺氧區(qū)、多級好氧區(qū)填料采用立體網(wǎng)狀編織。
9.如權利要求1-6任一項所述的一體化高效生物富集的生態(tài)處理裝置，其特征在于，植物富集模塊由吸附基質(zhì)、網(wǎng)格載體、植物和觀察口組成。
10.如權利要求9所述的一體化高效生物富集的生態(tài)處理裝置，其特征在于，網(wǎng)格載體采用不銹鋼格柵和塑料網(wǎng)狀墊片；吸附基質(zhì)采用除臭陶粒；觀察口采用透明亞克力材質(zhì)立方體；用于日常觀測生化系統(tǒng)運行情況。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一體化高效生物富集的生態(tài)處理方法，該裝置遵循“分工合作，物盡其用”的原則，由連續(xù)的多級串聯(lián)的污水生物處理反應器組成，其構建包括環(huán)形厭氧區(qū)、梯級缺氧區(qū)、多級好氧區(qū)、仿生生物填料模塊、植物富集模塊等部分。通過反應區(qū)內(nèi)固定生長在植物根系和人工生物填料上的生物膜及懸浮在反應池內(nèi)的微生物，通過對生物的高度富集形成梯級變化，在合理曝氣的條件下，氧化分解污水中的有機物，并將其轉化為穩(wěn)定的無機物，從而使污水中的污染物得以降解去除。
環(huán)形厭氧區(qū)廢水在廊道內(nèi)循環(huán)流動，使厭氧反應區(qū)廢水與進水充分混合、濃度均分、循環(huán)流態(tài)、穩(wěn)定厭氧降解。
梯級缺氧區(qū)水平流向進入廢水與垂直流向回流液充分混合，運動形成螺旋結構流向，沿流程在缺氧條件下逐級降解形成濃度梯度，最大限度優(yōu)化處理系統(tǒng)內(nèi)的生物相，充分混合同時提高脫氮去除效能。
多級好氧區(qū)采取精細化控制，確保反應過程處于最佳狀態(tài)，采用多級分格生化反應分區(qū)，每格生化反應區(qū)均獨立控制溶氧量，精確控制提高氧利用，降低反應能耗，在反應區(qū)不同位置分別設氨氮與硝態(tài)氮在線分析儀，根據(jù)氨氮與硝態(tài)氮濃度同步調(diào)整硝化液回流量等參數(shù)。
在環(huán)形厭氧區(qū)、梯級缺氧區(qū)和多級好氧區(qū)池底設置仿生生物填料，仿生生物填料采用氨綸材質(zhì)。厭氧池與好氧池填料結構和密度差異化，厭氧池填料采用豎向編織，缺氧池、好氧池填料采用立體網(wǎng)狀編織。在不同反應區(qū)充分利用仿生生物填料巨大的比表面積，創(chuàng)造有利于微生物生長繁殖的多級適宜生活環(huán)境，強化活性微生物的附著，加速微生物的新陳代謝，有效氧化分解污水中的各種污染物。
在環(huán)形厭氧區(qū)、梯級缺氧區(qū)和多級好氧區(qū)池表面設置植物富集模塊，嵌入挺水植物，構建適宜微生物生長繁殖的生態(tài)系統(tǒng)，即可利用植物生長去除部分有機物，又可利用植物根系構建輔助生物載體，從而達到減少剩余污泥量和凈化污水處理過程所產(chǎn)生的臭味，改善生化單元小氣候和景觀環(huán)境的目的。
具體地，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)：
一體化高效生物富集的生態(tài)處理裝置，包括環(huán)形厭氧區(qū)、梯級缺氧區(qū)、多級好氧區(qū)，依次通過一個或者多個通水口連通；其中環(huán)形厭氧區(qū)、梯級缺氧區(qū)、多級好氧區(qū)中分別設置仿生生物填料模塊、植物富集模塊中一個或者兩個模塊。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，環(huán)形厭氧區(qū)中部通過隔板隔開，沿環(huán)流方向設置2臺低速攪拌機6。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，環(huán)流厭氧區(qū)按40％空間比例安裝仿生生物填料模塊和植物富集模塊，植物采用根系較短的景觀植物。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，梯級缺氧區(qū)采用L型，前1/4段狹長區(qū)為進水與回流液混合區(qū)，后3/4段為濃度梯度區(qū)，前1/4段狹長有利于進水與回流液充分混合，后3/4段沿流程逐級降解形成濃度梯度，提高脫氮去除效能。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，多級好氧區(qū)為3級好氧區(qū)，多級好氧區(qū)依次通過一個或者多個通水口連通。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，多級好氧區(qū)采用多段廊道式，按100％空間比例安裝仿生生物填料模塊和植物富集模塊，在各段充分利用仿生生物填料巨大的比表面積，加上水生植物發(fā)達根系，創(chuàng)造出有利于微生物生長繁殖的多級適宜生活環(huán)境，強化活性微生物的富集。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，仿生生物填料模塊由可提升的活動填料支架和仿生生物填料組成，填料支架懸掛于預制梁或鋼構上，方便填料提起檢修及更換。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，仿生生物填料采用氨綸材質(zhì)，填料采取差異化結構：其中，環(huán)形厭氧區(qū)填料采用豎向編織，梯級缺氧區(qū)、多級好氧區(qū)填料采用立體網(wǎng)狀編織。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，植物富集模塊由吸附基質(zhì)、網(wǎng)格載體、植物和觀察口組成，植物采用根系較短的景觀植物。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，網(wǎng)格載體采用不銹鋼格柵和塑料網(wǎng)狀墊片；吸附基質(zhì)采用除臭陶粒，起到植物栽種支撐及凈化生化池氣味的作用；觀察口采用透明亞克力材質(zhì)立方體，用于日常觀測生化系統(tǒng)運行情況。
綜上所述，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術的有益技術效果包括：
該處理系統(tǒng)由串連多級生物處理反應器組成，有別于常規(guī)的簡單分區(qū)，通過分格、分段、分區(qū)由此形成一系列缺氧和好氧反應器，在每個反應階段有一個特別適應環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)形成，包括營養(yǎng)比、溶解氧、化學需氧量、生化需氧量、氨氮、硝酸鹽、總氮濃度及氧化還原電位等的差異，最大限度優(yōu)化處理系統(tǒng)內(nèi)的生物相，通過在不同的反應器里固定在生物膜上的生態(tài)系統(tǒng)成分的改變和生物相的差異來逐漸適應不同區(qū)域內(nèi)營養(yǎng)物濃度的變化，實現(xiàn)污染物有針對性的去除和相關微生物優(yōu)勢菌種集中，最大程度的分解污染物，提高去除效率。
該技術在生化池上方植入先進的生態(tài)工程技術，通過所嵌入的挺水植物的生長不但可去除部分營養(yǎng)物質(zhì)，同時由于植物根系上生長大量的生物膜，在反應池上部空間增加生物膜反應區(qū)，在提高微生物濃度的同時減少剩余污泥量，污水處理過程中所產(chǎn)生的臭味也得以凈化，改善生化系統(tǒng)的小氣候和景觀環(huán)境。
（發(fā)明人：劉洋;張帆;王偉綿;陳鴻芳;許德超;王小江;林武;韓琦;李芳玲;羅肅霜;曾勇輝;余波平;戴知廣）
