一种基于竹纤维填料的一体化污水处理装置的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术，尤其是生活污水处理及生态修复
技术领域：
，具体涉及一种基于竹纤维填料的一体化污水处理装置及其应用方法。
背景技术：
：竹纤维填料，以天然毛竹为原料简易截断制作而成，制成的竹纤维表面粗糙，易挂膜、不易堵塞、无生物毒性、寿命长、无二次污染等特点，适合作为污水处理工艺的填料使用。例如公开号为CN2107464U的中国实用新型专利文献公开了一种刺猬式填料，由装配绳及固定其上的竹杆组成，直接将竹杆用绳装配成刺猬式填料，可提高启动速度、且成本低廉。公开号为CN1429778的中国发明专利文献公开了一种载体填料及其制备方法，直接将成年竹子丝条穿插固定于中心绳上，构成生物填料：竹子丝条穿插固定于中心绳上，构成填料单体；选用生长在水边或低洼潮湿地带、生长时间在三年或三年以上的竹子，将其加工成长度为22～30cm，直径为1mm左右的丝条，将丝条穿插固定在耐腐、高强度的中心绳上，丝条刚柔适度，呈立体均匀排列辐射状态，制成了悬挂式立体填料的单体，填料在有效区域内能立体全方位舒展满布。而一般来说，污水处理项目采用土建方式进行具有用地大、周期长、施工及设备安装复杂等问题，如果采用集成了填料与设备的一体化设备及其组合来替代土建的方式，可大大缩短建设时间以及节省开挖与回填费用等。例如，公开号为CN104609647A的中国发明专利申请文献公开了一种生活污水一体化处理系统，包括有依次相连的MBBR兼氧池、SAF兼氧池和MBR反应池，该MBBR兼氧池中包括池体和投加于池体中用于提高污水处理效率的悬浮填料；该SAF兼氧池包括池体和设置于池体中的 固定填料以及曝气装置；该MBR反应池包括池体、MBR膜生物反应器、抽水装置和回流装置。公开号为CN104973732A的中国发明专利申请文献公开了一种污水治理一体化装置，包括一敞口箱体，箱体包括内部及敞口部，内部分隔成依次并排设置的厌氧区、好氧区、沉淀区及清水储存区，厌氧区内设第一填料，用以对污水进行水解，好氧区内设第二填料，用以对污水进行分解，沉淀区内设第三填料，用以对污水进行泥水分离，并将污泥沉淀于沉淀区内，清水储存区内设第四填料，用以对污水进行过滤，并储存于清水储存区内；敞口部设浮床，浮床浮动设置于好氧区以及沉淀区，浮床用以种植具有根系的适水植物，并且适水植物的根系伸入好氧区及所述沉淀区。但是现有的一体化装置存在制造及运维成本高、挂膜效率低、使用寿命不长、故障检修难、填料更换不便、设备安装不合理、无计量装置及线路集成、功能单一化等缺点，不利于一体化设备技术的发展与推广。技术实现要素：本实用新型专利的目的在于提供一种低成本、低能耗、分区构造、不易堵塞、可供选择工艺多样、脱氮除磷效率高、占地面积小、结构简单、运行管理方便的基于竹纤维填料的污水处理装置。一种基于竹纤维填料的一体化污水处理装置，包括封闭式的外壳，所述外壳内由第一竖直隔板和第二竖直隔板分隔为沿水平向依次排布的：设备安装区，用于安装曝气设备；污水处理区，所述污水处理区内由第一水平网格板和第二水平网格板分隔为由上至下且顺次连通的布水区、填料区和曝气区，所述布水区内设置外接进水管的布水装置，所述填料区内填充竹纤维填料，所述曝气区内铺设外接所述曝气设备的曝气装置；以及与所述曝气区相连通的出水区，所述出水区设置出水管。本实用新型所涉及的一体化污水处理装置可利用不同的污水处理工艺和原理，采用不同的组合方式应用于污水处理厂、城市和农村生活污水处理及低浓度工业废水、垃圾渗滤液处理，也可以用于河道、湖泊以及其它受污染景观水体的异位修复领域。设备安装区与污水处理区不连通，出水区与污水处理区的曝气区相连 通，与进水区和填料区均不连通。优选地，所述外壳为圆柱体形状，直径范围为40-1000cm，直径与高比值范围在1:1-1:6之间；外壳内壁采用玻璃钢、有机玻璃、HDPE等材质的一种或几种组合；外壳采用PP、PVC、ABS、碳素钢、不锈钢等材料的一种或者几种的组合；外壳的顶面设置一个圆形检查口盖板(直径15-150cm)，作为检修和装填填料用。第一水平网格板和第二水平网格板的开孔数目为4-500目，材质优选不锈钢；第一竖直隔板和第二竖直隔板的材质为玻璃钢、有机玻璃、PP等一种或几种的组合；第一竖直隔板将外壳内壁分割成1:3～5的两部分，第二竖直隔板与第一竖直隔板比例一直，即：所述设备安装区、污水处理区和出水区的体积比为1:(2～4):1；污水处理区内布水区、填料区与曝气区的高度比为1:(6～10):1。进一步优选，外壳内部的设备安装区、污水处理区和出水区的体积比为1:3:1；污水处理区内布水区、填料区与曝气区的高度比为1:8:1。优选地，所述布水装置包括至少两根沿外壳内壁弧线布置的弧形布水支管，所述弧形布水支管上开设若干布水孔。进一步优选，所述布水孔斜向上40～50°开孔，同一弧形布水支管上相邻布水孔之间的间距为5-20cm。更进一步优选，所述布水孔斜向上45°开孔。进一步优选，所述弧形布水支管设置两根，位于同一水平面且对称固定在外壳内壁上。更进一步优选，所述弧形布水支管位于布水区的中间高度处。更进一步优选，所述进水管与所述弧形布水支管位于同一水平面上。进水管通过三通和弯头与所述弧形布水支管一端连接，弧形布水支管的另一端设置堵头。进水管与第一竖直隔板间密封穿孔，进水管的管径为2-200cm，弧形布水支管的管径为1.5-110cm。本实用新型布水装置采用新颖的沿内壁弧线布置方式，节省了空间，有效减少了沿程水头损失，并且解决了传统中间方式布水管网占地大所造成的填料更换不便等问题。为便于装填和更换填料，优选地，第一水平网格板与外壳之间铰接且 中间断开。可由中间向两侧打开，装填材料后可扣住。所述填料区装载一定规格长度的竹纤维，竖向或横向装填切割后的竹子均可，所述竹纤维为本领域常用竹纤维即可。竹纤维填料的表面粗糙，微生物挂膜速度快、不易堵塞、无生物毒性、工程使用寿命长，且无二次污染。优选地，所述曝气装置包括曝气干管和与曝气干管相连通的若干曝气支管，所述曝气干管外接曝气设备，所述曝气支管上均匀开设若干斜向上40～50°开孔的曝气孔。进一步优选，曝气孔斜向上45°开孔。进一步优选，同一曝气支管上相邻曝气孔的间距为5-20cm；所述曝气干管的管径为1-80cm；所述曝气支管的管径为0.8-50cm；连接曝气设备与曝气干管的管路上设置止回阀；所述设备安装区且位于曝气设备上方开设散热孔。所述曝气设备为鼓风机，功率为20w-55kw，曝气量为0.05-25m3/h，鼓风机安装于设备安装区，通过管路与曝气干管相连，连接曝气干管的管路上设置止回阀，通过止回阀防止污水回流至风机，散热孔便于鼓风机的空气交换与散热。优选地，所述出水区内还设有液位浮球系统和潜污泵，潜污泵的出口通过管路连接所述出水管，液位浮球系统通过电磁阀与潜污泵相连；所述出水区内且位于出水管连接处上方设有与出水管相连的流量显示系统。进一步优选地，所述出水区下部还设有与所述潜污泵出口相连的放空管。进一步优选地，所述出水管位于布水区与填料区的界面高度处；放空阀位于曝气区的中心高度处。潜污泵(流量为0.01-500m3/h，扬程为50-5000cm)的出口通过三通分别连接出水管和放空管，放空管用于根据需要定期排泥或者实现污泥回流；出水管一路设置电磁阀，液位浮球系统通过电磁阀连接潜污泵，通过电磁阀控制出水，用于不同高程的动力出水需要出水区的配套设备，即当出水区内的液位低于出水管高度时，通过电磁阀启动动力出水，由潜污泵进行排水，液位高于出水管高度时通过溢流排水；流量显示系统内嵌流量计，与出水管相连，用于监测出水流量。进一步优选地，所述出水区内且位于出水管上方还设有集线槽。集线 槽用于将所有动力设备的线路集中引出接电。所述第二竖直隔板分隔曝气区与出水区的部分为过水网格板，开孔目数为4-500目，材质为不锈钢。本实用新型的一体化污水处理装置用于污水处理时可单独使用，也可以根据处理水质、水量选择不同的污水处理工艺原理进行串联或者并联组合，以满足不同对象的处理需要。单独使用时可作为采用SBR工艺的处理设备，组合使用时可根据需要组合成A/O、A/A/O等不同工艺。单独使用时，包括如下步骤：(1)污水进入一体化污水处理装置，进水时间为0.5～1.0h；(2)进水完成后开启曝气进入曝气反应阶段，控制池体DO在2-3mg/L范围内，此阶段HRT为3～5h；(3)待曝气阶段完成后污水在一体化污水处理装置内静置0.5～1.5h；(4)静置阶段完成后进入排水阶段，此阶段时间为0.5～1h。进一步优选地，包括如下步骤：(1)污水进入一体化污水处理装置，进水时间为0.5h；(2)进水完成后开启曝气进入曝气反应阶段，控制池体DO在2-3mg/L范围内，此阶段HRT为4h；(3)待曝气阶段完成后污水在一体化污水处理装置内静置1h；(4)静置阶段完成后进入排水阶段，此阶段时间为0.5h。一种优选的组合处理方式，包括如下步骤：(1)污水首先进入一个所述一体化污水处理装置或者由多个所述一体化污水处理装置串连或并联组合而成的预处理单元，预处理单元内不曝气；(2)经过预处理后的污水进入一个所述一体化污水处理装置或者由多个一体化污水处理装置串连或并联组合而成的好氧单元，好氧单元内开启曝气；(3)经过好氧单元处理后的污水进行达标排放。步骤(1)和步骤(2)中的工艺参数均根据实际需要参考常规A/O或A/A/O工艺设置。预处理单元可以只采用一个一体化装置，也可以采用多个一体化装置串联或多个一体化处理装置并联；好氧单元可以采用多个一体化装置串 联，也可以采用多个一体化处理装置并联；一种优选的组合方式，预处理单元采用两个一体化处理装置串联，作为厌氧池和缺氧池；好氧单元采用3-5个一体化处理装置并联，作为好氧池，组合成A/A/O工艺。经过好氧池处理后的污水可根据后续标高要求选择出水提升与否；根据具体工艺效率与出水水质要求可选择通过水泵与放空管往不同池体进行污泥回流，其它参数根据具体处理需求确定。与现有一体化处理设备相比，本实用新型具有如下有益效果：(1)本实用新型中将用于生活污水处理或生态修复的技术集成于一个一体化装置，该装置规格统一便于批量生产和维护管理，可以通过多个装置的模块化串联或并联组合来达到不同的水质处理要求；(2)本实用新型中一体化设备采用竹纤维作为污水处理的填料，具有来源广、挂膜快、比表面积大、耐盐、价格低等特点；且一体化设备对竹纤维的装填和更换方法简易，操作简单。(3)竹纤维填料与本实用新型的一体化装置相结合，具有很好的协同效果：将竹纤维材料与PVC材质球状悬浮材料分别置于上述一体化设备好氧单元中用于微生物挂膜试验(主要参数为：活性污泥SV<10％，PH＝7.69，DO＝4.57mg/L)得知，通过本实用新型方法简单处理的竹纤维材料微生物挂膜性能明显强于悬浮材料(运行16天时，增重分别为9.14％与0.06％)，结果如表1。表1竹纤维材料与悬浮材料微生物挂膜性能比较运行时间竹纤维材料悬浮材料0d005d5.32％0.79％16d9.14％0.06％附图说明图1是本实用新型一体化装置的结构示意图。图2是本实用新型一体化装置的组合使用示意图。图中所示附图标记如下：1-设备安装区2-外壳3-鼓风机4-进水管5-散热孔6-第一竖直隔板7-污水处理区8-第二竖直隔板9-弧形布水支管10-第一水平网格板11-第二水平网格板12-曝气干管13-曝气支管14-放空管15-潜污泵16-出水区17-液位浮球系统18-出水管19-集线槽20-流量显示系统21-止回阀具体实施方式如图1所示，一种污水一体化处理装置，包括外壳2，外壳为圆柱形外壳，外壳为封闭式外壳，顶部设置检修盖板，外壳内由第一竖直隔板6和第二竖直隔板8分隔为依次排布的设备安装区1、污水处理区7和出水区16，污水处理区7内由第一水平网格板10和第二水平网格板11分隔为布水区、填料区和曝气区，布水区、填料区和曝气区由上至下分布且依次连通，设备安装区与污水处理区不连通，污水处理区在曝气区部分与出水区相连通(第二竖直隔板分隔曝气区与出水区的部分为多孔网格板)。圆柱形直径范围为40-1000cm，直径与高比值范围在1:1-1:6之间；外壳内壁采用玻璃钢、有机玻璃、HDPE等材质的一种或几种组合；外壳采用PP、PVC、ABS、碳素钢、不锈钢等材料的一种或者几种的组合；圆形检查口盖板(直径15-150cm)作为检修和装填填料用。第一水平网格板和第二水平网格板的开孔数目为4-500目，材质优选不锈钢；第一竖直隔板和第二竖直隔板的材质为玻璃钢、有机玻璃、PP等一种或几种的组合；第一竖直隔板将外壳内壁分割成1:3～5的两部分，第二竖直隔板与第一竖直隔板比例一直，设备安装区、污水处理区和出水区的体积比为1:(2～4):1；污水处理区内布水区、填料区与曝气区的高度比为1:(6～10):1，优选设置为：外壳内部的设备安装区、污水处理区和出水区的体积比为1:3:1；污水处理区内布水区、填料区与曝气区的高度比为1:8:1。第一水平网格板中间断开，侧边与外壳之间铰接，可由中间向两侧打开，装填材料后可扣住，第一水平网格板上方空间为布水区，布水区内设置布水装置，布水装置包括两根相互对称设置的弧形布水支管9，弧形布水支管固定安装在外壳内壁上，弧形布水支管上设置若干布水孔，布水孔斜向上40～50°(45°)开孔，同一弧形布水支管上相邻布水孔之间的间距为5-20cm，两根弧形布水支管为位于同一水平面且位于布水区的中间 高度处。进水管4与弧形布水支管位于同一水平面上，密封穿孔过第一竖直隔板，通过三通和弯头与两根弧形布水支管一端连接，弧形布水支管的另一端设置堵头。进水管的管径为2-200cm，弧形布水支管的管径为1.5-110cm。第一水平网格板与第二水平网格板之间为填料区，填料区装载一定规格长度的竹纤维，竖向或横向装填切割后的竹子均可，竹纤维为本领域常用竹纤维即可。第二水平网格板下方为曝气区，曝气区内铺设曝气管路，曝气管路包括曝气干管12和与曝气干管相连通的若干曝气支管13，曝气支管上均匀开设若干斜向上40～50°(45°)开孔的曝气孔，同一曝气支管上相邻曝气孔的间距为5-20cm；曝气干管的管径为1-80cm；曝气支管的管径为0.8-50cm。设备安装区1内安装鼓风机3和连接鼓风机与曝气干管的管路，鼓风机安装在一定高度处，通过向下的竖直管路连接曝气干管，连接鼓风机与曝气干管的管路上设置止回阀21，通过止回阀防止污水回流至风机，鼓风机功率为20w-55kw，曝气量为0.05-25m3/h，设备安装区内且位于曝气设备上方设置若干散热孔5。第二竖直隔板位于曝气区部分为过水隔板，高度为填料区与曝气区分界处(如中为使附图清晰需要，过水隔板的高度未至第二水平网格板高度处)，且材质为不锈钢，开孔目数为10目；出水区16内设有流量显示系统20、液位浮球系统17、集线槽19、潜污泵15、出水管18及放空管14；流量显示系统位于出水管上方，内嵌流量计，与出水管连接，用于监测出水流量；潜污泵(流量为600L/H，扬程为80cm)的出口通过三通及连接管路分别固定于出水管内测和连接放空管，出水管的管路上设置电磁阀，电磁阀控制潜污泵进行动力出水，液位浮球系统与电磁阀耦合制动，通过电磁阀连接潜污泵，通过电磁阀控制出水，用于不同高程的动力出水需要，液位浮球系统将检测到的液位信息反馈给电磁阀，当液位低于出水管高度，即不能通高程差重力出水时，启动潜污泵动力出水，通过潜污泵排水；液位高于出水管高度时通过出水管溢流排水；出水管中心高度为布水区与填料区分界处，出水管上还设有手动出水阀，放空管上设置放空阀，放空 管处于常闭状态，可根据需要定期排泥或者实现污泥的回流；集线槽位于出水管上方用于将所有动力设备的线路集中引出接电。实施例1一种基于竹纤维填料的一体化污水处理装置的应用方法，组合方式如图2所示，其步骤是：(1)污水首先依次进入作为厌氧池A和缺氧池B的一体化污水处理装置，此工艺装置不曝气，厌氧池HRT为2h，缺氧池HRT为2h；(2)经过预处理后的污水分别进入3个并联作为好氧池C的一体化污水处理装置，其HRT为6h；此工艺装置需要根据进水水质与出水要求进行曝气量调控，使得池体DO在2-3mg/L范围内；(3)经过好氧池处理后的污水直接出水；该工艺通过水泵与放空管向厌氧池池内进行污泥回流，回流比为1:1。该实施例中，一体化污水处理装置的相关参数如下：圆柱形外壳直径为40cm，直径与高比值范围为1:2之间，内壁采用有机玻璃材质；外壳采用ABS材料，圆形检查口盖板直径20cm；布水区、填料区和曝气区的高度分别为0.08m、0.64m和0.08m，第一水平网格板和第二水平网格板的开孔为10目；设备安装区、污水处理区和出水区的体积比为1:3:1；进水管管径2cm、弧形布水支管管径1.5cm、弧形布水支管每间隔5cm分别斜向上45°开孔、曝气干管管径为2.5cm、曝气支管管径为1cm、曝气支管每隔5cm分别斜向上45°开孔；鼓风机功率250w，曝气量45m3/h；潜污泵流量为600L/H，扬程为80cm；曝气区与出水区之间网格板为不锈钢，开孔目数为10目。本实施例中采用A2/O工艺将5个一体化污水处理装置进行组合(厌氧池A与缺氧池B串联，再与3个并联的好氧池C串联)，以满足出水达标需要。本实施例中，一体化污水处理装置处理生活污水，处理水量约为48L/h，去除率结果如表2所示。表2一种基于竹纤维填料的一体化污水处理装置污水去除效果(单位：mg/L)项目CODMnTNTP进水213.6835.222.73出水32.1714.570.37去除率(％)84.9458.6386.45实施例2一种基于竹纤维填料的一体化污水处理装置及其应用方法，其步骤是：(1)污水进入一体化污水处理装置，进水时间为0.5h；(2)进水完成后开动一体化污水处理装置的鼓风机进入曝气反应阶段，使得池体DO在2-3mg/L范围内，此阶段HRT为4h；(3)待曝气阶段完成实现污水在一体化污水处理装置内静置1h；(4)静置阶段完成后进入排水阶段，此阶段时间为0.5h。本实施例中采用SBR工艺仅采用1个一体化污水处理装置，通过时间顺序上的交替来进行污水处理，以满足出水达标需要。本实例中，一体化污水处理装置处理生活污水，处理水量约为48L/h，去除率结果如表3所示。该实施例中，一体化污水处理装置的相关参数如下：圆柱形外壳直径为40cm，直径与高比值范围为1:2之间，内壁采用有机玻璃材质；外壳采用ABS材料，圆形检查口盖板直径20cm；布水区、填料区和曝气区的高度分别为0.08m、0.64m和0.08m，第一水平网格板和第二水平网格板的开孔为10目；设备安装区、污水处理区和出水区的体积比为1:3:1；进水管管径2cm、弧形布水支管管径1.5cm、弧形布水支管每间隔5cm分别斜向上45°开孔、曝气干管管径为2.5cm、曝气支管管径为1cm、曝气支管每隔5cm分别斜向上45°开孔；鼓风机功率250w，曝气量45m3/h；潜污泵流量为600L/H，扬程为80cm；曝气区与出水区之间网格板为不锈钢，开孔目数为10目。表3一种基于竹纤维填料的一体化污水处理装置污水去除效果(单位：mg/L)项目CODMnTNTP进水197.8231.892.43出水27.6112.170.44去除率(％)86.0461.8481.89以上所述仅为本实用新型专利的具体实施案例，但本实用新型专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。当前第1页1 2 3