公布日：2023.12.12
申請日：2023.09.28
分類號：C02F3/30(2023.01)I
摘要
本發(fā)明涉及污水處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種豎流式AO污水處理裝置及其處理污水的方法，該裝置包括：罐體，所述罐體內(nèi)部自下而上依次為厭氧區(qū)、兼氧區(qū)以及好氧區(qū)，所述罐體內(nèi)填充有活性污泥，所述厭氧區(qū)及所述好氧區(qū)內(nèi)分別填充有厭氧填料層及好氧填料層；布水器，所述布水器設(shè)置于罐體的底部，所述布水器用于將污水導(dǎo)入所述厭氧區(qū)；旋流曝氣裝置，所述旋流曝氣裝置設(shè)置于所述兼氧區(qū)和所述好氧區(qū)之間，所述旋流曝氣裝置通過進(jìn)氣口連接外部供氣設(shè)備；出水口，所述出水口設(shè)置于所述罐體的頂部。該豎流式AO污水處理裝置將厭氧、兼氧、好氧工藝過程集成在同一個罐體內(nèi)，且每個工藝之間沒有明顯的區(qū)分與界限，巧妙的利用了力學(xué)的原理形成整個系統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)。該裝置適應(yīng)性強(qiáng)，占地小，處理效率高，抗沖擊能力強(qiáng)，負(fù)荷容積大。
權(quán)利要求書
1.一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，包括：罐體(1)，所述罐體(1)內(nèi)部自下而上依次為厭氧區(qū)、兼氧區(qū)以及好氧區(qū)，所述罐體(1)內(nèi)填充有活性污泥，所述厭氧區(qū)、所述好氧區(qū)內(nèi)分別填充有厭氧填料層以及好氧填料層；布水器(2)，所述布水器(2)設(shè)置于罐體(1)的底部，所述布水器(2)用于將污水導(dǎo)入所述厭氧區(qū)；所述布水器(2)具有一環(huán)形進(jìn)水管道，所述環(huán)形進(jìn)水管道的內(nèi)圈均勻分布有多個第一進(jìn)水口，所述多個第一進(jìn)水口的出水方向與所述環(huán)形進(jìn)水管道具有45°夾角，所述環(huán)形進(jìn)水管道的頂部還均布有多個第二進(jìn)水口，所述多個第二進(jìn)水口的出水方向垂直向上；旋流曝氣裝置(3)，所述旋流曝氣裝置(3)設(shè)置于所述兼氧區(qū)和所述好氧區(qū)之間，所述旋流曝氣裝置(3)通過進(jìn)氣口(4)連接外部供氣設(shè)備；出水口(5)，所述出水口(5)設(shè)置于所述罐體(1)的頂部；所述厭氧填料層上附著有具有厭氧氨氧化菌、厭氧甲烷化菌和反硝化菌的生物膜，所述好氧填料層上附著有具有好氧氨氧化菌和硝化細(xì)菌的生物膜，所述活性污泥中含有生物菌群，所述生物菌群是由厭氧氨氧化菌、硝化和反硝化菌、芽孢桿菌三種菌群組合成一個相互制約、相互依存的兼性菌群體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述好氧區(qū)設(shè)置有環(huán)形隔板(6)，所述環(huán)形隔板(6)與所述罐體(1)內(nèi)壁之間為污泥沉淀區(qū)，所述環(huán)形隔板(6)的頂部設(shè)置有過流口(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述環(huán)形隔板(6)的外側(cè)設(shè)置有擋板(8)，所述罐體(1)的中部收窄與所述環(huán)形隔板(6)形成污泥回流縫(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述污泥沉淀區(qū)的頂部設(shè)置有第一環(huán)形集水槽(10)，所述第一環(huán)形集水槽(10)與所述出水口(5)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述罐體(1)下部的外側(cè)設(shè)置有反硝化區(qū)，所述反硝化區(qū)的一側(cè)設(shè)置有反硝化區(qū)進(jìn)水口(11)，所述出水口(5)通過導(dǎo)流管(12)與所述反硝化區(qū)進(jìn)水口(11)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述反硝化區(qū)內(nèi)填充有自養(yǎng)反硝化濾層(17)，所述反硝化區(qū)的頂部設(shè)置有第二環(huán)形集水槽(13)，所述第二環(huán)形集水槽(13)連通有排水口(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述罐體(1)的底部還設(shè)置有排泥管(15)，所述排泥管(15)伸入所述罐體(1)內(nèi)并具有多個支管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述罐體(1)的底部還設(shè)置有排空管(16)。
9.一種采用權(quán)利要求6-8任一項所述的豎流式AO污水處理裝置處理污水的方法，包括：S1、污水通過罐體(1)底部的布水器(2)進(jìn)入到罐體(1)內(nèi)，經(jīng)多個所述第一進(jìn)水口在水平面形成渦旋，同時污水還從所述第二進(jìn)水口垂直向上噴出；所述活性污泥和所述厭氧區(qū)中的生物菌體隨渦旋產(chǎn)生的離心力而聚積在旋流之中，當(dāng)上升到一定高度時由于上升推力小于所述活性污泥和所述厭氧區(qū)中生物菌體的自身重力，所述活性污泥和生物菌體開始沉降，使得生物菌體與水逐漸分離，上清液向上進(jìn)入兼氧區(qū)和好氧區(qū)進(jìn)一步處理；S2、上清液隨著水位的上升進(jìn)入兼氧區(qū)，利用生物菌體的聯(lián)合作用將水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣、亞硝酸鹽和硝酸鹽；在兼氧區(qū)由于重力作用，活性污泥、污水部分下沉再次進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，部分逃逸由旋流曝氣的吸力進(jìn)入好氧區(qū)，好氧區(qū)旋流曝氣會產(chǎn)生上下流動的渦旋，部分活性污泥、污水由于重力作用逃逸至下層兼氧區(qū)；S3、氣體從進(jìn)氣口(4)進(jìn)入旋流曝氣裝置(3)內(nèi)部時，氣流推動旋流曝氣裝置(3)內(nèi)部的槳葉高速旋轉(zhuǎn)，污水從旋流曝氣裝置(3)底部吸入，和進(jìn)入旋流曝氣裝置(3)中的空氣混合，然后由高速旋轉(zhuǎn)的槳葉送入旋流曝氣裝置(3)最上部的剪切刀頭，剪切刀頭對進(jìn)入的物質(zhì)進(jìn)行層層剪切，使氣泡變得越來越細(xì)小，保證氣體中的氧分子充分游離于水體中并被生物菌體利用，維持自身繁殖以及好氧功能的代謝過程；S4、氣流上升后隨著氣壓向水面運動速度慢慢減緩，此時活性污泥、水體中的生物菌體由于重力作用下沉，與上升過程中的污泥和水體形成沖擊，產(chǎn)生垂直方向的渦流；好氧區(qū)中的泥水混合物不斷上升逃逸至水平面，通過所述過流口(7)流入污泥沉淀區(qū)并由于污泥自重下沉實現(xiàn)泥水分離，污泥自污泥回流縫(9)回流至罐體(1)中繼續(xù)好氧循環(huán)，上清液則由水平面溢流出；S5、上清液從出水口(5)流出經(jīng)導(dǎo)流管(12)從反硝化區(qū)進(jìn)水口(11)進(jìn)入反硝化區(qū)，隨著水量的增加自底部緩慢推流上升與自養(yǎng)反硝化濾層(17)中的反硝化菌充分接觸深度脫氮，最后經(jīng)從第二環(huán)形集水槽(13)從排水口(14)溢流排出。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種豎流式AO污水處理裝置及其處理污水的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供如下技術(shù)方案：
一種豎流式AO污水處理裝置，包括：
罐體，所述罐體內(nèi)部自下而上依次為厭氧區(qū)、兼氧區(qū)以及好氧區(qū)，所述罐體內(nèi)填充有活性污泥，所述厭氧區(qū)、所述好氧區(qū)內(nèi)分別填充有厭氧填料層以及好氧填料層；
布水器，所述布水器設(shè)置于罐體的底部，所述布水器用于將污水導(dǎo)入所述厭氧區(qū)；所述布水器具有一環(huán)形進(jìn)水管道，所述環(huán)形進(jìn)水管道的內(nèi)圈均勻分布有多個第一進(jìn)水口，所述多個第一進(jìn)水口的出水方向與所述環(huán)形進(jìn)水管道具有45°夾角，所述環(huán)形進(jìn)水管道的頂部還均布有多個第二進(jìn)水口，所述多個第二進(jìn)水口的出水方向垂直向上；
旋流曝氣裝置，所述旋流曝氣裝置設(shè)置于所述兼氧區(qū)和所述好氧區(qū)之間，所述旋流曝氣裝置通過進(jìn)氣口連接外部供氣設(shè)備；
出水口，所述出水口設(shè)置于所述罐體的頂部；
所述厭氧填料層上附著有具有厭氧氨氧化菌、厭氧甲烷化菌和反硝化菌的生物膜，所述好氧填料層上附著有具有好氧氨氧化菌和硝化細(xì)菌的生物膜，所述活性污泥中含有生物菌群，所述生物菌群是由厭氧氨氧化菌、硝化和反硝化菌、芽孢桿菌三種菌群組合成一個相互制約、相互依存的兼性菌群體。
優(yōu)選地，所述好氧區(qū)設(shè)置有環(huán)形隔板，所述環(huán)形隔板與所述罐體內(nèi)壁之間為污泥沉淀區(qū)，所述環(huán)形隔板的頂部設(shè)置有過流口。
優(yōu)選地，所述環(huán)形隔板的外側(cè)設(shè)置有擋板，所述罐體的中部收窄與所述環(huán)形隔板形成污泥回流縫。
優(yōu)選地，所述污泥沉淀區(qū)的頂部設(shè)置有第一環(huán)形集水槽，所述第一環(huán)形集水槽與所述出水口連通。
優(yōu)選地，所述罐體的外側(cè)設(shè)置有反硝化區(qū)，所述反硝化區(qū)的一側(cè)設(shè)置有反硝化區(qū)進(jìn)水口，所述出水口通過導(dǎo)流管與所述反硝化區(qū)進(jìn)水口連通。
優(yōu)選地，所述反硝化區(qū)內(nèi)填充有自養(yǎng)反硝化濾層，所述反硝化區(qū)的頂部設(shè)置有第二環(huán)形集水槽，所述第二環(huán)形集水槽連通有排水口。
優(yōu)選地，所述罐體的底部還設(shè)置有排泥管，所述排泥管伸入所述罐體內(nèi)并具有多個支管。
優(yōu)選地，所述罐體的底部還設(shè)置有排空管。
本發(fā)明的另一方面提供了一種豎流式AO污水處理裝置處理污水的方法，包括：
S1、污水通過罐體底部的布水器進(jìn)入到罐體內(nèi)，經(jīng)多個所述第一進(jìn)水口在水平面形成渦旋，同時污水還從所述第二進(jìn)水口垂直向上噴出；所述活性污泥和所述厭氧區(qū)中的生物菌體隨渦旋產(chǎn)生的離心力而聚積在旋流之中，當(dāng)上升到一定高度時由于上升推力小于所述活性污泥和所述厭氧區(qū)中生物菌體的自身重力，所述活性污泥和生物菌體開始沉降，使得生物菌體與水逐漸分離，上清液向上進(jìn)入兼氧區(qū)和好氧區(qū)進(jìn)一步處理；
S2、上清液隨著水位的上升進(jìn)入兼氧區(qū)，利用生物菌體的聯(lián)合作用將水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣、亞硝酸鹽和硝酸鹽；在兼氧區(qū)由于重力作用，活性污泥、污水部分下沉再次進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，部分逃逸由旋流曝氣的吸力進(jìn)入好氧區(qū)，好氧區(qū)旋流曝氣會產(chǎn)生上下流動的渦旋，部分活性污泥、污水由于重力作用逃逸至下層兼氧區(qū)；
S3、氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入旋流曝氣裝置內(nèi)部時，氣流推動旋流曝氣裝置內(nèi)部的槳葉高速旋轉(zhuǎn)，污水從旋流曝氣裝置底部吸入，和進(jìn)入旋流曝氣裝置中的空氣混合，然后由高速旋轉(zhuǎn)的槳葉送入旋流曝氣裝置最上部的剪切刀頭，剪切刀頭對進(jìn)入的物質(zhì)進(jìn)行層層剪切，使氣泡變得越來越細(xì)小，保證氣體中的氧分子充分游離于水體中并被生物菌體利用，維持自身繁殖以及好氧功能的代謝過程；
S4、氣流上升后隨著氣壓向水面運動速率慢慢減緩，此時活性污泥、水體中的生物菌體由于重力作用下沉，與上升過程中的污泥和水體形成沖擊，產(chǎn)生垂直方向的渦流；好氧區(qū)中的泥水混合物不斷上升逃逸至水平面，通過所述過流口流入污泥沉淀區(qū)并由于污泥自重下沉實現(xiàn)泥水分離，污泥自污泥回流縫回流至罐體中繼續(xù)好氧循環(huán)，上清液則由水平面溢流出；
S5、上清液從出水口流出經(jīng)導(dǎo)流管從反硝化區(qū)進(jìn)水口進(jìn)入反硝化區(qū)，隨著水量的增加自底部緩慢推流上升與自養(yǎng)反硝化濾層中的反硝化菌充分接觸深度脫氮，最后經(jīng)從第二環(huán)形集水槽從排水口溢流排出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明的實施方式提供的一種豎流式AO污水處理裝置，將厭氧、兼氧、好氧工藝過程集中在同一個罐體內(nèi)，罐體內(nèi)填充有活性污泥，所述活性污泥中含有生物菌群，其是通過將厭氧氨氧化菌、硝化和反硝化菌、芽孢桿菌三種不同類型的菌群組合成一個相互制約、相互依存的兼性菌群體，即在好氧環(huán)境下可以進(jìn)行好氧代謝，在厭氧環(huán)境時也不會死亡，能夠完成其自身在缺氧環(huán)境下的消解、代謝以及協(xié)同耦合作用，去除COD和營養(yǎng)氮組分。此外，在好氧區(qū)的上部與第一環(huán)形集水槽交接區(qū)域設(shè)置有鋸齒形堰口，含有生物菌體的泥水混合物從鋸齒形堰口進(jìn)入沉降區(qū)，達(dá)到泥水分離、菌種和水分離，菌體和污泥由重力再次進(jìn)入兼氧區(qū)，又可以在系統(tǒng)內(nèi)完成整個循環(huán)。
(2)本發(fā)明的實施方式提供的一種豎流式AO污水處理裝置，污水自豎流式AO系統(tǒng)的底部由分散式布水器進(jìn)入罐體，進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)微循環(huán)，隨著水位的上升進(jìn)入兼氧區(qū)，在兼氧區(qū)由于重力的作用，部分污泥、污水下沉再次進(jìn)入?yún)捬酰糠治勰�、污水逃逸由旋流曝氣的吸力進(jìn)入好氧區(qū)，好氧區(qū)旋流曝氣會產(chǎn)生上下流動的渦旋，在重力的作用下也會有部分污泥、污水逃逸至下層兼氧區(qū)，由此完成整個大內(nèi)循環(huán)。該裝置通過更加簡潔的工藝，在一個統(tǒng)一結(jié)構(gòu)中通過物理手段，結(jié)合了重力、氣舉、吸力等力學(xué)作用，巧妙的利用了旋流曝氣產(chǎn)生的強(qiáng)大的推力和吸引力，完成了厭氧、兼氧、好氧三個區(qū)域中污水、污泥、生物菌體在三個不同的環(huán)境中的交換和轉(zhuǎn)換，同時也保證了污水、污泥、生物菌體在各個區(qū)域內(nèi)的自循環(huán)，因此無需內(nèi)回流泵，減少了能量的消耗和設(shè)備的投入。
(3)本發(fā)明的實施方式提供的一種豎流式AO污水處理裝置，設(shè)置有一個特殊的布水器，該所述布水器用于將污水導(dǎo)入所述厭氧區(qū)；所述布水器具有一環(huán)形進(jìn)水管道，所述環(huán)形進(jìn)水管道的內(nèi)圈均勻分布有多個第一進(jìn)水口，所述多個第一進(jìn)水口的出水方向與所述環(huán)形進(jìn)水管道具有45°夾角，污水從出水口噴射出來時會在水平方向形成水平的旋流；所述環(huán)形進(jìn)水管道的頂部還均布有多個第二進(jìn)水口，所述多個第二進(jìn)水口的出水方向垂直向上；污水從出水口垂直向上噴出，可以有效維持厭氧區(qū)域的動力平衡。
(4)本發(fā)明的實施方式提供的一種豎流式AO污水處理裝置，將厭氧、兼氧、好氧工藝過程集中在同一個罐體內(nèi)，且每個工藝之間沒有明顯的區(qū)分與界限，通過一個中置的旋流曝氣裝置，完成厭氧、兼氧、好氧的過程，將氨氧化、甲烷化與反硝化三者有機(jī)的耦合在一個罐體的不同區(qū)域中。同時在整個罐體內(nèi)通過生物菌體在系統(tǒng)內(nèi)高速運行，提高對污水的處理能力，基于以上技術(shù)結(jié)合固定化生物酶技術(shù)和無動力式內(nèi)循環(huán)技術(shù)，提高能量利用率及菌種與污水接觸效率，大大提高了生化裝置的容積負(fù)荷。
（發(fā)明人：周莉;王本洋;張鵬）
