一体化的污水处理设备及处理工艺的制作方法

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种一体化的污水处理设备及处理方法。

背景技术：

生活污水主要是来自日常生活中的厕所、厨房、粪便等污水，其成分多为无毒的无机盐类，以氮和磷居多，此外还含有大量的致病细菌。生物膜法与活性污泥法是处理生活污水常用的工艺方法，其中生物膜法是使细菌微生物附着在滤料或者某些载体上，并在其上形成膜状的生物污泥，以对废水进行处理。现有技术中，生物膜法处理生活污水的工艺已经得到了广泛的普及，但同时也普遍存在着污水处理效率不高、能耗大、容易散发臭味的问题，由于缺少能够同时解决上述问题的有效处理设备，因此也极大地限制了生物膜法处理工艺的应用。

技术实现要素：

本发明解决的是现有技术中的生活污水处理设备会效率低、能耗大、易散发臭味的问题，进而提供一种臭味较少，且可有效提高其污水处理效率、出水水质稳定、能耗低、实用性好的一体化的污水处理设备。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一体化的污水处理设备，包括反应器壳体，在所述反应器壳体上设置有进水口和出水口，在所述反应器壳体的上部设置有排气孔，在所述反应器壳体内设置有生物处理区；

所述生物处理区设置有亚硝化-厌氧氨氧化反应区，在所述亚硝化-厌氧氨氧化反应区设置有生物转盘，所述生物转盘的中轴横向设置，所述生物转盘的盘面为沿所述中轴旋转环绕设置的螺旋曲面；在所述生物转盘的盘面上附着有亚硝化-厌氧氨氧化菌；与所述中轴连接设置有驱动装置，用于驱动所述中轴旋转；所述生物转盘的盘面的下部适宜于浸入所述反应器壳体内的废水中；

所述生物处理区还设置有厌氧反硝化区，在所述厌氧反硝化区设置有厌氧反硝化填料，所述厌氧反硝化区位于所述亚硝化-厌氧氨氧化反应区的下方。

与所述生物转盘连接设置有升降机构，适宜于带动所述生物转盘沿竖直方向进行上下移动。

在所述生物转盘的盘面上包覆有填料层。

所述生物转盘的盘面浸入所述废水中的部分的面积占所述盘面的全部面积的30-50％。

所述反应器壳体为横向放置的筒体，所述进水口和出水口分别设置在所述筒体位于横向上的两个端部。

所述筒体的底部设置为收缩部；位于所述生物处理区下方的筒体底面在沿上游至下游方向上逐渐向下倾斜设置，形成污泥滑坡。

还设置有除磷加药区，所述除磷加药区设置在所述生物转盘的尾部搅拌区域内。

所述生物转盘的盘面沿上游至下游方向设置有多组，在至少一对相邻的两组盘面之间设置有间隔，在间隔处设置有隔板，所述隔板位于所述生物转盘的中轴的下方；所述隔板的板面垂直于所述生物转盘的中轴设置。

所述生物转盘的盘面设置有3组；3组所述盘面在上游至下游方向依次排列，盘面面积之比依次为3:2:1；在每2组相邻的盘面之间设置有所述隔板，将3组所述盘面分别间隔在沿上游至下游依次排列的第一隔室、第二隔室和第三隔室内；与所述第二隔室和/或第三隔室连通设置有废水回流管，所述废水回流管回流至所述反应器壳体的第一隔室。

在所述反应器壳体内且位于所述生物处理区的下游设置有沉淀池，在所述沉淀池位于上游一侧的侧面底部设置有污泥入口；与所述沉淀池的底部连接设置有污泥回流管，所述污泥回流管与所述生物处理区的上游部分连通设置；在所述反应器壳体内且位于所述沉淀池的下游设置有消毒室。

本发明所述的一体化的污水处理设备，优点在于：本发明所述的一体化的污水处理设备，在所述生物处理区设置有生物转盘，所述生物转盘的盘面为沿中轴旋转设置的螺旋曲面；螺旋曲面的覆膜面积为普通盘片状生物转盘的1.5-2倍，加大了盘面与空气的接触面积；此外，螺旋部分随着转轴转动，与污水水面碰击，加大了膜与污水的接触几率，提高了供氧能力。本发明在生物转盘表面形成外层好氧、内层厌氧的生物膜，同时在生物转盘下方设置有厌氧反硝化填料，反应器上部的生物转盘完成的半硝化-厌氧氨氧化反应的少量副产物硝态氮，在下层反硝化菌和污水中有机物的作用下，进一步转化成氮气，从而同时完成脱氮、去除cod的目的。本发明通过采用生物转盘的亚硝化-厌氧氨氧化工艺，并设置所述生物转盘的盘面为螺旋曲面，起到的显著效果在于：所述螺旋曲面的盘面在旋转过程中，其通过剪切作用增加了废水中的溶解氧浓度，使得工艺在启动和运行阶段均无需曝气，相比于现有技术中的生物转盘需要设置出气孔以调节氧浓度，本发明极大地降低了工艺的能耗；本领域公知的是，生物膜的大量脱离会严重影响废水处理的效果，而本发明生物转盘上生物膜的量以及形式丰富，且生物膜的厚度适中，附着效果好，不会随盘面的剪切、旋转而大量脱落，在盘面旋转增加剪切力和氧浓度的同时还可保持生物膜的稳定，使得出水可稳定达到一级a排放标准，不存在水质波动大的问题。由于本发明中所述一体化设备同步完成了亚硝化-厌氧氨氧化-厌氧反硝化过程，有效节省了空间。根据本发明制作的生物转盘，占地面积只是传统生物转盘的40-60％，耗电量只是传统生物转盘的40％左右，相比传统的生物转盘节约电能50％以上，运行费用仅仅为0.48元/吨水。此外，本发明不使用风机曝气，没有噪音，臭味较少，且可有效提高其污水处理效率，实用性好。本发明中的反应器的污泥产量低；可实现高度自动化、无需专人监管；系统稳定，抗冲击力强，便携、适合水质广。

本发明优选所述生物转盘的盘面沿所述中轴的上游至下游延伸方向设置有3组，所述3组生物转盘的盘面面积之比依次为3:2:1，在每2个相邻的两组盘面之间设置有隔板，将所述3组生物转盘分别间隔上游至下游依次排列的第一隔室、第二隔室和第三隔室内。与第二隔室和/或第三隔室连通设置有废水回流管，所述废水回流管与所述反应器壳体的进水口连通设置。这样设置的优点在于使得生物转盘的覆膜密度与废水中的污染物含量相匹配，降低生物转盘的重量，从而进一步减少工艺运行的能耗。

进一步地，本发明还在所述反应器壳体内设置有除磷加药区，所述除磷加药区优选设置在所述第三隔室内，从而使得脱磷时无需进行额外搅拌，实现了同一生态池的同步脱氮、除磷、除cod，且节省了空间。

本发明在所述反应器壳体内且位于所述除磷加药区的下游设置有沉淀池，与所述沉淀池的底部连接设置有污泥回流管，所述污泥回流管与所述生物处理区的上游连通设置；在所述反应器壳体内且位于所述沉淀池的下游设置有消毒室。在处理过程中，从生物处理区出来的废水进入除磷加药池，加入除磷药剂进行除磷处理。然后废水再进入沉淀池进行沉淀，沉淀池的出水进入消毒室进行紫外消毒处理，之后排出。

为了使本发明所述的一体化的污水处理设备的技术方案更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

附图说明

如图1所示是本发明所述的一体化的污水处理设备的结构示意图；

如图2所示是本发明所述的一体化的污水处理设备的截面剖视意图；

如图3所示是本发明所述的设置有3组盘面的一体化的污水处理设备的结构示意图；

1-生物转盘；2-厌氧反硝化填料；3-进水口；4-出水口；5-污泥滑坡；6-隔板；7-消毒室；8-加药管；9-污泥入口；10-沉淀池；11-挡流板；12-钢丝；13-污泥回流管；14-反应器的筒体；15-收缩部。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一体化的污水处理设备，如图1所示，包括反应器壳体，本实施例中所述反应器壳体为横向放置的筒体14，所述进水口3和出水口4分别设置在所述筒体14位于横向上的两个端面上，其中所述进水口3设置在所述筒体14的下部。

在所述反应器壳体内且位于进水至出水的水流方向的上游设置有生物处理区；在所述生物处理区设置有亚硝化-厌氧氨氧化反应区，在所述亚硝化-厌氧氨氧化反应区设置有生物转盘1，所述生物转盘1的中轴横向设置，所述生物转盘1的盘面为沿所述中轴旋转环绕设置的螺旋曲面，所述螺旋曲面的螺距与外径的比值为1：10。本实施例中所述盘面为沿所述中轴连续旋转设置的一个整体曲面。与所述生物转盘1的中轴连接设置有驱动装置，用于驱动所述中轴旋转，进而带动所述生物转盘1的盘面旋转。作为优选的实施方式，本实施例中的一体化污水处理设备，与所述生物转盘1的中轴连接设置有升降机构，适宜于带动所述生物转盘1沿竖直方向进行上下移动，本实施例中所述升降机构包括与所述生物转盘1连接设置的钢丝12，所述生物转盘1通过钢丝12悬挂在所述筒体14内。与所述钢丝12连接设置有电机，适宜于拉动所述钢丝12，带动所述生物转盘1进行竖直方向上的上下移动。所述生物处理区还设置有厌氧反硝化区，在所述厌氧反硝化区设置有厌氧反硝化填料2，所述厌氧反硝化区位于所述亚硝化-厌氧氨氧化反应区的下方，本实施例中所述厌氧反硝化填料2采用无纺布填料，作为可选择的实施方式，所述厌氧反硝化填料2可采用现有技术中任意的厌氧反硝化填料，诸如bf填料等。为了便于污泥沉降，位于所述生物处理区下方的所述筒体14的底部设置为收缩部15，如图2所示，本实施例中所述收缩部15位于所述生物转盘1的轴向两侧的侧壁沿竖直方向由上到下逐渐向内收缩；位于所述生物处理区下方的筒体14底面在沿上游至下游方向上逐渐向下倾斜设置，形成污泥滑坡5。在所述生物转盘1的下游设置有废水回流管，用于将所述生物转盘1下游的废水回流至所述亚硝化-厌氧氨氧化反应区的上游部分，回流比为1:3，作为可选择的实施方式，所述回流比可以为1:5-1:3中的任意值。

为了实现同步脱氮除磷，在所述生物转盘1的尾部搅拌区域内设置有除磷加药区，可以理解的是，“尾部”是相对于废水进水至出水的流动方向而言的尾部。本实施例中所述尾部搅拌区域是指位于生物转盘1尾部的下游的搅拌区域，搅拌区域指生物转盘旋转时产生的扰动区域。实施例在所述除磷加药区的上方设置有加药箱和加药管8，用于向所述除磷加药区投加除磷药剂。

在所述反应器壳体内且位于所述生物处理区的下游设置有沉淀池10，在所述沉淀池10位于上游一侧的侧面底部设置有污泥入口9；与所述沉淀池10的底部连接设置有污泥回流管13，所述污泥回流管13与所述生物处理区的上游部分连通设置；在所述反应器壳体内且位于所述沉淀池10的下游设置有消毒室7。在所述沉淀池10内设置有多个挡流板11。

基于本实施例所述的一体化的污水处理设备的处理系统如图2所示，在所述一体化的污水处理设备的上游还设置有格栅处理装置和调节池。所述处理系统的工艺流程为：

在运行前先启动所述一体化的污水处理设备，对生物处理区的微生物进行培养，具体方法为：向所述筒体14内通入废水，将事先培养好的厌氧氨氧化菌接种至所述生物转盘1的盘面上，并启动电机带动所述生物转盘1的中轴向下移动至完全被废水浸没，此时废水由外部通入筒体14中后，水中天然的含氧量约6-8mg/l，因此废水进水无需额外曝气。生物转盘1浸入废水中，盘面上的菌群得到持续培养，由于进水中有一定量溶解氧，厌氧氨氧化菌外表面会附着一层可消耗氧气的菌群。然后接种事先培养好的半硝化菌，并将中轴的位置调节至盘片下部、占整个盘片面积30-50％的区域处于水中，旋转中轴，通过摄取空气中的氧气以及与废水中的溶解氧进行接触，维持部分亚硝化过程。最后将培养好的异养反硝化菌接种至厌氧反硝化填料2，进一步去除硝态氮以及有机物。

完成上述启动工作后，开始运行所述处理系统，工艺流程如下：生活污水经过格栅处理装置和调节池后进入一体化污水处理设备，驱动所述生物转盘1进行旋转，运行过程中，所述生物转盘的盘面浸入所述废水中的部分的面积占所述盘面的全部面积的30-50％。所述生物转盘1的盘面在旋转过程中对废水进行剪切，控制废水具有适宜亚硝化-厌氧氨氧化反应的溶解氧环境。所述处理设备的生物转盘1上面附有内层厌氧氨氧化菌、外层部分亚硝化菌，下部放置附有厌氧反硝化菌的填料。生物处理区是整个污水处理系统的核心部分，微生物的生命活动主要在这个区域内，消耗分解污水中的有机物。其中，下部的厌氧反硝化菌可利用生物转盘1部分产生的副产物硝酸盐和废水中的有机物碳源进行反硝化，使no^2-、no^3-还原成n²达到脱氮作用，在去除有机物的同时降解氨氮值。在脱氮的同时，通过向所述除磷加药区投加除磷药剂，实现除磷处理。由于所述除磷加药区设置在所述生物转盘1的尾部搅拌区域内，所述生物转盘1可起到搅拌作用，使得除磷药剂可均匀与废水进行混匀。

完成除磷处理后的污水进入沉淀池10进行沉淀，本实施例通过在沉淀池10内设置挡流板，使得污水沿曲折路径流动，有效提高了沉淀效果。所述生物处理区沉降的污泥通过污泥滑坡5向下流动，并最终通过沉淀池10前侧面上的污泥入口9进入沉淀池10。沉降在所述沉淀池10底部的污泥中的一部分通过污泥回流管13回流至所述生物处理区的上游部分，回流比为1:3；在沉淀池10的下游，污水进入消毒室7，在消毒室7内进行紫外消毒，从而保证了反应器的出水水质。

实施例2

本实施例提供的一体化的污水处理设备，如图3所示，包括反应器壳体，本实施例中所述反应器壳体为横向放置的筒体14，所述进水口3和出水口4分别设置在所述筒体14位于横向上的两个端面上，其中所述进水口3设置在所述筒体14的下部。

在所述反应器壳体内且位于进水至出水的水流方向上的上游设置有生物处理区；在所述生物处理区设置有亚硝化-厌氧氨氧化反应区，在所述亚硝化-厌氧氨氧化反应区设置有生物转盘1，所述生物转盘1的中轴横向设置。所述生物转盘1的盘面为沿所述中轴旋转环绕设置的螺旋曲面，本实施例中所述生物转盘1的盘面设置有3组，3组所述盘面在上游至下游方向依次排列，盘面面积之比依次为3:2:1；在每2个相邻的盘面之间设置有所述隔板6，所述隔板6位于所述生物转盘1的中轴的下方，所述隔板6将3组所述盘面分别间隔在沿上游至下游依次排列的第一隔室、第二隔室和第三隔室内；本实施例中位于所述第一隔室内的生物转盘1的盘面的螺距与外径的比值为1：15；位于所述第二隔室内的生物转盘1的盘面的螺距与外径的比值为1:10；位于所述第三隔室内的生物转盘1的盘面的螺距与外径的比值为1:5。本实施例中，在每组所述生物转盘1的盘面上均包覆有填料层，本实施例中所述填料层为无纺布层，作为可选择的实施方式，所述填料层也可选择海绵层。与所述第二隔室连通设置有废水回流管，所述废水回流管回流至所述反应器壳体的第一隔室，回流比例为1:3。

与所述生物转盘1的中轴连接设置有驱动装置，用于驱动所述中轴旋转，进而带动所述生物转盘1的盘面旋转。作为优选的实施方式，本实施例中的一体化污水处理设备，与所述生物转盘1的中轴连接设置有升降机构，适宜于带动所述生物转盘1沿竖直方向进行上下移动，本实施例中所述升降机构包括与所述生物转盘1连接设置的钢丝12，所述生物转盘1通过钢丝12悬挂在所述筒体14内。与所述钢丝12连接设置有电机，适宜于拉动所述钢丝12，带动所述生物转盘1进行竖直方向上的上下移动。所述生物处理区还设置有厌氧反硝化区，在所述厌氧反硝化区设置有厌氧反硝化填料2，本实施例中所述厌氧反硝化填料2采用无纺布填料，所述厌氧反硝化区位于所述亚硝化-厌氧氨氧化反应区的下方。为了便于污泥沉降，位于所述生物处理区下方的所述筒体14的底部设置为收缩部15，本实施例中所述收缩部15位于所述生物转盘1的轴向两侧的侧壁沿竖直方向由上到下逐渐向内收缩；位于所述生物处理区下方的筒体底面在沿上游至下游方向上逐渐向下倾斜设置，形成污泥滑坡5。

为了实现同步脱氮除磷，本实施例在所述生物转盘1的尾部搅拌区域内设置有除磷加药区，本实施例中所述尾部搅拌区域位于第三隔室内，作为优选的实施方式，所述生物转盘尾部的轴向长度与所述生物转盘1的总轴向长度之比小于或者等于1:3。本实施例在所述除磷加药区的上方设置有加药箱和加药管8，用于向所述除磷加药区投加除磷药剂。

在所述反应器壳体内且位于所述生物处理区的下游设置有沉淀池10，在所述沉淀池10位于上游一侧的侧面底部设置有污泥入口9；与所述沉淀池10的底部连接设置有污泥回流管13，所述污泥回流管13与所述生物处理区的上游部分连通设置；在所述反应器壳体内且位于所述沉淀池10的下游设置有消毒室7。在所述沉淀池10内设置有多个挡流板11。

本实施例中所述一体化污水处理设备的启动工艺同实施例1；基于本实施例所述的一体化污水处理设备的处理系统，在所述一体化污水处理设备的上游还设置有格栅处理装置和调节池。所述处理系统的工艺流程同实施例1。

实施例3

本实施例提供的一体化的污水处理设备，包括反应器壳体，本实施例中所述反应器壳体为横向放置的筒体14，所述进水口3和出水口4分别设置在所述筒体14位于横向上的两个端面上，其中所述进水口3设置在所述筒体14的下部。在所述反应器壳体内且位于进水至出水的水流方向上的上游设置有生物处理区；在所述生物处理区设置有亚硝化-厌氧氨氧化反应区，在所述亚硝化-厌氧氨氧化反应区设置有生物转盘1，所述生物转盘1的中轴横向设置。所述生物转盘1的盘面为沿所述中轴旋转环绕设置的螺旋曲面，本实施例中所述生物转盘的盘面设置有3组，3组所述盘面在上游至下游方向依次排列；在每2个相邻的盘面之间设置有所述隔板6，所述隔板6位于所述生物转盘1的中轴的下方，将3组所述盘面分别间隔在沿上游至下游依次排列的第一隔室、第二隔室和第三隔室内，本实施例中，在每组所述生物转盘1的盘面上均包覆有填料层，本实施例中所述填料层为无纺布层；本实施例中位于所述第一隔室、第二隔室和第三隔室内的生物转盘的盘面的螺距与外径的比值均为1：10。所述第一隔室、第二隔室、第三隔室的长度相同，其中位于所述第一隔室内的盘面为三螺旋结构，位于所述第二隔室内的盘面为双螺旋结构，位于所述第一隔室内的盘面为单螺旋结构，从而使得第一隔室、第二隔室、第三隔室内的盘面的面积之比依次为3:2:1。与所述第二隔室连通设置有废水回流管，所述废水回流管回流至所述反应器壳体的第一隔室。

与所述生物转盘的中轴连接设置有驱动装置，用于驱动所述中轴旋转，进而带动所述生物转盘的盘面旋转。作为优选的实施方式，本实施例中的一体化污水处理设备，与所述生物转盘的中轴连接设置有升降机构，适宜于带动所述生物转盘沿竖直方向进行上下移动，本实施例中所述升降机构包括与所述生物转盘连接设置的钢丝12，所述生物转盘通过钢丝12悬挂在所述筒体14内。与所述钢丝12连接设置有电机，适宜于拉动所述钢丝12，带动所述生物转盘进行竖直方向上的上下移动。所述生物处理区还设置有厌氧反硝化区，在所述厌氧反硝化区设置有厌氧反硝化填料2，本实施例中所述厌氧反硝化填料2采用无纺布填料，所述厌氧反硝化区位于所述亚硝化-厌氧氨氧化反应区的下方。为了便于污泥沉降，位于所述生物处理区下方的所述筒体14的底部设置为收缩部15，本实施例中所述收缩部15位于所述生物转盘1的轴向两侧的侧壁沿竖直方向由上到下逐渐向内收缩；位于所述生物处理区下方的筒体底面在沿上游至下游方向上逐渐向下倾斜设置，形成污泥滑坡5。

为了实现同步脱氮除磷，本实施例在所述生物转盘的尾部搅拌区域内设置有除磷加药区，本实施例中所述尾部搅拌区域位于第三隔室内。本实施例在所述除磷加药区的上方设置有加药箱和加药管8，用于向所述除磷加药区投加除磷药剂。

在所述反应器壳体内且位于所述生物处理区的下游设置有沉淀池10，在所述沉淀池10位于上游一侧的侧面底部设置有污泥入口9；与所述沉淀池10的底部连接设置有污泥回流管13，所述污泥回流管13与所述生物处理区的上游部分连通设置；在所述反应器壳体内且位于所述沉淀池10的下游设置有消毒室7。在所述沉淀池10内设置有多个挡流板11。

基于本实施例所述的一体化污水处理设备的处理系统，在所述一体化污水处理设备的上游还设置有格栅处理装置和调节池。本实施例中所述一体化污水处理设备的启动工艺同实施例1，所述处理系统的工艺流程同实施例1。

作为可选择的实施方式，本发明中所述的生物转盘的盘面的螺距与外径之比可设置为1.5:1至1:15之间的任意值。作为优选的实施方式，当所述生物转盘的盘面的螺距与外径之比大于或者等于1:5时，可将所述盘面设置为双螺旋或者多螺旋结构，节省生物转盘的空间；作为优选的实施方式，在工艺运行过程中，所述生物转盘的转速适宜设置为4-10转/分钟。

本发明实施例1-3处理工艺处理前后的废水指标如下表所示：

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。