一种废水处理方法及系统与流程

本发明涉及废水处理领域，更具体地说，涉及一种通过曝气及填料组合方式改变水体流态的高效的废水处理方法及系统。

背景技术：

日趋严重的环境污染正威胁着人类赖以生存的水源水体。面对我国水资源现状，国家在出台更为切实可行的治污减排相关措施和法规之外，对于已受污染或者正面临污染的水资源进行修复更是重点。

生物接触氧化法是目前废水处理的常用方法之一，该方法通过在反应池内设置生物填料，经曝气充氧的污染原水以一定的流速流经填料，通过填料上吸附的生物膜的吸附絮凝、氧化分解作用使水中的污染物得以去除。生物接触氧化法处理废水的关键是氧化池中载体上的微生物的生长情况，即载体上生物膜的固着程度和微生物活性，这主要取决于载体材料的性质和生物与载体的结合方式。中国发明专利cn106242039a公开了一种生物膜填料单体及生物膜填料安装结构，所述生物膜填料单体整体呈片状并包括上导流片、下导流片和多个纤维束；其中：所述上导流片和下导流片均横向设置，且该上导流片和下导流片上分别设有竖向的导流槽；所述纤维束为丝状，且每一纤维束的两端分别固定在上导流片和下导流片上的导流槽的端部。通过上、下导流片之间的纤维束，可附着更多的微生物，同时在合理的安装条件下可改变待处理废水流态，加强了废水与微生物的接触，从而到达更好的废水治理效果。

目前大部分废水处理方式及废水处理系统采用均匀曝气的方式，无法让废水在系统内实现一种有序的流态，无法有效的延长废水与曝气池内生物膜的接触、反应时间；相同条件下，目前大部分废水处理方式及废水处理系统的处理能力无法达到最佳处理效果。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对上述的生物填料无法有效的延长废水与曝气池内生物膜的接触、反应时间的问题，提供一种节能高效的废水处理方法及系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种废水处理方法：

使待处理废水从曝气池的入口流向出口且所述曝气池的入口和出口分别位于曝气池的两侧，所述曝气池中具有多个分别由多片生物膜填料单体围合成的空心的柱状体，且所述空心的柱状体垂向设置；

使曝气池底部的多个曝气器向上曝气，以促使曝气池中的流动的水形成竖向对流。

在本发明提供的废水处理方法中，所述曝气池中待处理废水的水流方向为水平方向，与曝气方向垂直。

在本发明提供的废水处理方法中，所述曝气池底部的多个曝气器按曝气量不同间隔布置，形成曝气势差，促使待处理废水在上下对流的同时沿所述柱状体的径向延伸方向流动。

在本发明提供的废水处理方法中，所述柱状体的正下方设置大曝气量的曝气器，相邻柱状体间隙的正下方设置小曝气量的曝气器，所述柱状体顶部的水压大于该顶部的附近区域，所述柱状体底部的水压小于该底部的附近区域。

在本发明提供的废水处理方法中，所述曝气池底部曝气量不同的曝气器在横向、纵向均交替间隔布置，大曝气量的曝气器四周设置小曝气量的曝气器。

本发明还提供一种废水处理系统，包括容纳有废水的曝气池、置于所述曝气池中由多片生物膜填料单体围合成的多个空心的柱状体、布置于所述曝气池底部的多个曝气器；其中，所述空心的柱状体垂向设置，所述多个曝气器向上曝气，以促使曝气池中的流动的水形成竖向对流。

在本发明提供的废水处理系统中，所述曝气池中废水的水流方向为水平方向，与曝气方向垂直。

在本发明提供的废水处理系统中，所述多个曝气器按曝气量不同在曝气池底部间隔布置，以形成曝气势差，促使废水沿所述柱状体的径向延伸方向流动。

在本发明提供的废水处理系统中，所述柱状体的正下方设置大曝气量的曝气器，相邻柱状体间隙的正下方设置小曝气量的曝气器，所述柱状体顶部的水压大于该顶部的附近区域，所述柱状体底部的水压小于该底部的附近区域。

在本发明提供的废水处理系统中，所述曝气池底部曝气量不同的曝气器在横向、纵向均交替间隔布置，大曝气量的曝气器四周设置小曝气量的曝气器。

本发明的高效的废水处理方法及系统，具有以下方面的优点：

1、传质条件好，微生物对有机物的代谢速度比较快，由于空气的搅动，整个系统内的废水在填料之间流动，使生物膜和水流之间产生较大的相对速度，加快了细菌表面的介质更新，增强了传质效果，加快了生物代谢速度，缩短了处理时间。

2、充氧效率高。曝气气体与水流同时存在顺流和逆流的相对流动状态：顺流即系统中水、气同向相对流动；逆流即系统内水、气逆向相对流动；两种相对流动状态的存在，可使系统内气液接触效果更好，同时可有效的增加气水与生物膜的接触时间及接触面积。因此，此方法及系统有增进充氧效果的作用，充氧效率高，则有机物的氧化速度相应提高。

3、无需新增动力设备即可实现废水与生物膜更长时间的接触，高效节能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的根系仿生生物膜填料结构示意图；

图2是本发明实施例提供的废水处理系统结构示意图；

图3是本发明实施例提供的曝气系统平面布置方式示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

中国发明专利cn106242039a为本申请人的在先申请，具体公开了一种生物膜填料单体及生物膜填料安装结构。本申请人以此生物膜填料单体组合出一种根系仿生生物膜填料，图1是本发明实施例提供的根系仿生生物膜填料结构示意图，如图1所示，选用具有前述具有导流效果的生物膜填料单体，并将多片生物膜填料单体围合成多个空心的柱状体置于曝气池，形成柱状体的生物膜填料1，曝气池中废水整体的水流方向4为水平方向，在废水治理过程中，上述生物膜填料1放入水池并悬浮在水中，模拟水生植物根系作为微生物生长的载体(内部生长厌氧菌、外部生长好氧菌)。

第一方面，本发明提供一种高效节能的废水处理系统，图2是本发明实施例提供的废水处理系统结构示意图，如图2所示，包括：容纳有废水的曝气池、置于曝气池中由多片生物膜填料单体围合成的多个空心的柱状体生物膜填料1、布置于所述曝气池底部向上曝气的多个曝气器2和3。其中，所述空心的柱状体垂向设置，径向延伸方向与曝气方向平行；所述多个曝气器具有不同曝气量，且该多个曝气器按曝气量不同间隔布置。

本实施例的废水处理系统，曝气池中废水的水流方向4为水平方向，与曝气方向垂直。填料系统选用对水流具有导流效果的根系仿生生物膜填料，改变曝气器的组合形式，在保证池内无曝气死区出现的前提下，通过将不同曝气通量(例如：和)的曝气器间隔布置(填料底部安装曝气量大的曝气器，填料间隙安装曝气量小的曝气器)，达到形成曝气势差的目的，改变水体流态，促使废水沿柱状体的径向延伸方向流动；根系仿生生物膜填料与上述曝气方式的有效结合，可完全实现废水在系统内的流化状态，提高系统的处理效果。

本实施例中，如果柱状体的正下方设置大曝气量的曝气器3，相邻柱状体间隙的正下方设置小曝气量的曝气器2，则柱状体顶部的水压大于该顶部的附近区域，柱状体底部的水压小于该底部的附近区域。根系仿生生物膜填料1正下方(即曝气量大的区域)的区域废水由下向上流至根系仿生生物膜填料1顶部，顶部根系仿生生物膜填料1间隙(即曝气量小的区域)的区域附近水压降低，顶部根系仿生生物膜填料1上方区域(即曝气量大的区域)中的废水向相邻顶部根系仿生生物膜填料1间隙(即曝气量小的区域)的区域进行补充，进而使底部根系仿生生物膜填料1间隙(即曝气量小的区域)的区域的废水向底部根系仿生生物膜填料1正下方(即曝气量大的区域)的区域进行补充，从而形成如图2的水流水平和垂直方向的内螺旋。废水在根系仿生生物膜填料1内部由下向上流，根系仿生生物膜填料1内的导流方向也为由下向上。

第二方面，本发明提供一种废水处理方法，包括以下步骤：

使待处理废水从曝气池的一侧流入曝气池，所述曝气池中具有多个分别由多片生物膜填料单体围合成的空心的柱状体，且所述空心的柱状体垂向设置；

使曝气池底部的多个曝气器向上曝气，所述多个曝气器具有不同曝气量，且该多个曝气器按曝气量不同间隔布置。

本实施例的废水处理方法，具体包括：

a、选用具有导流效果的根系仿生生物膜填料单体，且所述多片生物膜填料单体围合成多个空心的柱状体，形成柱状体的生物膜填料1，起到对废水的导流作用，引导水体流向，改变水体流态；

b、对曝气系统进行优化调整设计；采用曝气量不同的曝气器2、3，并间隔布置，产生曝气势差，形成内螺旋流态；

c、对曝气系统和根系仿生生物膜填料1按照特定的组合方式进行设计安装，无需新增动力设备，通过a和b的有效结合，使废水在系统内的导流效果达到最佳，使废水在反应器内形成内螺旋的流动状态，强化对流传质，达到最佳的处理效果。

具体的，本发明选用的根系仿生生物膜填料单体可附着更多的微生物，柱状体的生物膜填料1可改变废水水流流态，加强了废水与微生物的接触，从而到达更好的废水治理效果。曝气池底部间隔布置曝气量不同的曝气器2、3，达到形成曝气势差的目的，促使废水沿柱状体1的径向延伸方向流动。

当柱状体的生物膜填料1与优化调整设计的曝气系统组合时，柱状体生物膜填料1的径向延伸方向与曝气方向平行，这样曝气器2、3喷出的空气沿着柱状体1空心区域向上升，在废水处理过程中能够有效调整水流状态，使得废水与生物膜有足够的接触、反应时间，处理效果好。这种流态是通过在反应器底部形成一定的曝气势差来实现的，让废水始终沿着根系仿生生物膜填料1的导流方向处于一种有序的流态。

优选的，本实施例中曝气池中废水整体的水流方向4为水平方向，即曝气池的进水口与出水口大体上水平设置，废水中的污染物在流动过程中与微生物接触氧化。布置于曝气池底部的曝气器的曝气方向为垂直方向，由于曝气方向与柱状体1的径向延伸方向一致，曝气池中废水的水流方向4与曝气方向、柱状体1的径向延伸方向都垂直。由于曝气势差的作用使得废水在柱状体1的径向延伸方向，即根系仿生生物膜填料1的导流方向上有一种有序的流态，这样曝气池中废水除了整体的水平流向还在柱状体的生物膜填料1内部形成内螺旋流态，使得废水与生物膜有足够的接触、反应时间，处理效果更好。

需要特别说明的是，本发明提供的废水处理系统可以适用于本发明提供的废水处理方法。

图3是本发明实施例提供的曝气系统平面布置方式示意图，如图3所示，为保证曝气系统无死区，池底全部布置微孔曝气器。曝气池底部曝气量不同的曝气器在横向、纵向均交替间隔布置，大曝气量的曝气器3四周设置小曝气量的曝气器2，小曝气量的曝气器2四周设置大曝气量的曝气器3，保证系统内部形成较完整的内螺旋。通过实现系统内部的内螺旋，延长废水与生物膜的接触时间，使系统的处理效果得到有效提高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。