一种海绵填料流化床污水处理系统的制作方法

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种海绵填料流化床污水处理系统。

背景技术：

污水处理指为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程，利用物理、化学和生物的方法对废水进行处理，使废水净化，减少污染，以至达到废水回收、复用，充分利用水资源。目前，流化床是应用较广的污水处理工艺。当前流化床无机类载体如砂、沸石、火山岩、珍珠岩、陶瓷具有天然易得、价格便宜、比表面积大及很强的微生物亲和性等优点，但是由于这些载体颗粒小，普遍存在流态化能耗高、孔隙率低、易发生板结和堵塞等缺点，影响了流化床的应用。

海绵填料流化床工艺，结合海绵填料比表面积更大，填料填充率显著降低；微孔和粗孔的发泡体有很强的表面吸附能力和吸水性；易于挂膜，两个小时内微生物就能在载体内繁殖生长；三个星期的时间内出水水质已能保持稳定，而使用其它填料则需要两个月的时间；更加有效地吸收有毒物质和抑制降解的物质，保护生物膜；硝化和反硝化效果更佳，除氮能力更强，具有可调节的密度、沉淀速度、带电负荷以及导电性；和其他填料相比，流化床能耗明显降低。

海绵填料流化床工艺用于污水深度处理，能在原有污水达标排放的基础上，进一步降低cod、nh3-n、浊度等指标，一方面可直接回用，另一方面也可作为ro脱盐处理的预处理工艺，替代原有砂滤、保安过滤、超滤等冗长过滤流程，同时有机物含量的降低大大提高ro膜使用寿命，降低回用水处理成本。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种海绵填料流化床污水处理系统和方法，解决废水处理领域中流态化能耗高、孔隙率低、易发生板结和堵塞等问题，降低流化床能耗、降低污水处理成本、提高系统处理能力。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何降低流态化能耗、增加孔隙率、避免发生板结和堵塞、降低污水处理成本、提高系统处理能力，进而加强流化床在污水处理工艺中的应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种海绵填料流化床污水处理系统，包括厌氧流化床、缺氧流化床、好氧流化床、填料、曝气系统、在线监测系统；所述厌氧流化床、所述缺氧流化床、所述好氧流化床均设置在圆柱形筒体的反应器中；所述填料包括厌氧填料、缺氧填料、好氧填料，所述厌氧流化床布设所述厌氧填料，所述缺氧流化床布设所述缺氧填料，所述好氧流化床布设所述好氧填料；所述曝气系统包括厌氧流化床曝气盘片、缺氧流化床曝气盘片、好氧流化床曝气盘片，所述厌氧流化床曝气盘片、所述缺氧流化床曝气盘片处于封闭罐体内，所述好氧流化床曝气盘片暴露于空气中，为所述好氧流化床提供需要的氧气；所述在线监测系统由在线监测和云端分析反馈组成，所述在线监测包括ph在线监测、ph及orp在线监测、ph及do在线监测、回流氨氮在线监测、氨氮在线监测、cod在线监测、tn在线监测、tp在线监测，所述云端分析反馈为数据既定程序分析与反馈。

进一步地，所述厌氧流化床、所述缺氧流化床、所述好氧流化床的反应器上部设有上限位挡板、下部设有下限位挡板，用于截留固定所述填料的活动空间；所述上限位挡板距所述反应器筒底的距离为筒体高度的15％～25％，所述下限位挡板距所述反应器筒底的距离为筒体高度的10％～15％。

进一步地，所述上限位挡板和所述下限位挡板均布满孔径为5-10mm的圆形孔隙。

进一步地，所述填料包括亲水性的聚氨酯海绵填料，密度为15～35kg/m³；所述填料的体内及表面设有密集微孔，所述微孔直径为1～3mm，孔间距为0.5～1mm；所述填料占所述反应器筒体容积的40％-70％。

进一步地，所述厌氧填料、所述缺氧填料、所述好氧填料的粒径尺寸呈递减趋势；所述厌氧填料和所述缺氧填料粒径偏大，所述好氧填料粒径偏小；所述厌氧流化床的菌群结构完整，抗冲击能力较高，所述缺氧流化床和所述好氧流化床以功能性微生物为主，加强好氧功能，提高降解效率。

进一步地，所述厌氧流化床和所述缺氧流化床采用循环式封闭曝气，所述厌氧流化床的溶解氧浓度小于0.2mg/l，所述缺氧流化床系统溶解氧浓度低于0.5mg/l，好氧流化床溶解氧浓度低于3.0mg/l。

进一步地，所述厌氧流化床进水通过ph在线监测，连锁酸泵和碱泵并指示开停，调节进水ph值；所述厌氧流化床出水通过ph及orp在线监测，反馈厌氧程度并调控进液泵流量；所述缺氧流化床出水通过ph及orp在线监测，反馈反硝化反应结束终点，指示碱泵的开停；所述好氧流化床出水通过ph及do在线监测，反馈硝化反应结束终点，调控所述好氧流化床的曝气量；所述回流氨氮在线监测设在回流管线上，反馈回流泵流量的调控；

进一步地，所述在线监测系统通过云端传输连接所述在线监测和所述云端分析反馈，提供所述厌氧流化床、所述缺氧流化床、所述好氧流化床的实时监测数据和现场操作指令反馈。

进一步地，产水系统通过溢流进入所述污水处理系统的产水槽，在产水管线上与所述好氧流化床液面相平的位置增加旁通气相管线，所述产水管线上采用空气隔断，防止虹吸现象的发生。

进一步地，污水流递依次经过进液槽、所述厌氧流化床、所述缺氧流化床、所述好氧流化床、产水槽，污水回流方向依次为所述好氧流化床至所述缺氧流化床、所述缺氧流化床至所述厌氧流化床。

在本发明的较佳实施方式中，所述污水处理系统可保证均匀布水，能高效降解水中污染物；将海绵填料与流化床结合，利用所述海绵填料表面积大，孔隙率高，所述海绵填料密度与污水相当，因此在污水处理时，所述海绵填料处于悬浮状态，提高了海绵填料上微生物与污水的接触面积和污泥空间分布的均匀性，从而有效增加截留污物能力；所述厌氧流化床和所述缺氧流化床采用封闭式循环曝气系统，加速了泥水接触效果，提高了系统处理能力；相对于传统生化处理工艺，海绵填料流化床工艺结构简单，占地面积小，建设成本小，使用方便。

在本发明的另一较佳实施方式中，针对现有技术的不足，设计提供了在线监测以及云端数据分析反馈功能，可在不排泥的情况下正常运行，极大降低了控制要求，保障了系统的正常稳定连续运行。本发明不仅优化了流化床工艺，还加强了系统的处理能力。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的海绵填料流化床污水处理系统的结构示意图。

其中，1-厌氧流化床，2-缺氧流化床，3-好氧流化床，4-产水槽，5-进液槽，6-碱罐，7-酸罐，8-ph在线监测，9-厌氧ph及orp在线监测，10-缺氧ph及orp在线监测，11-回流氨氮在线监测，12-ph及do在线监测，13-云端分析反馈，14-厌氧流化床曝气盘片，15-缺氧流化床曝气盘片，16-好氧流化床曝气盘片，17-自动调节阀，18-进液泵，19-缺氧流化床回流泵，20-好氧流化床回流泵，21-第一碱泵，22-第二碱泵，23-酸泵，24-厌氧填料，25-缺氧填料，26-好氧填料，27-密封隔绝罐，28-第一鼓风机，29-第二鼓风机，30-cod在线监测，31-氨氮在线监测，32-tn在线监测，33-tp在线监测。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，一种海绵填料流化床污水处理系统，包括厌氧流化床1、缺氧流化床2、好氧流化床3、填料、曝气系统、在线监测系统。厌氧流化床1、缺氧流化床2、好氧流化床3均设置在圆柱形筒体的反应器中；填料包括厌氧填料24、缺氧填料25、好氧填料26，厌氧流化床1布设厌氧填料24，缺氧流化床2布设缺氧填料25，好氧流化床3布设好氧填料26；曝气系统包括厌氧流化床曝气盘片14、缺氧流化床曝气盘片15、好氧流化床曝气盘片16；在线监测系统包括ph在线监测8、厌氧ph及orp在线监测9、缺氧ph及orp在线监测10、回流氨氮在线监测11、ph及do在线监测12、云端分析反馈13，cod在线监测30、氨氮在线监31、tn在线监测32、tp在线监测33。

如图1所示，曝气系统包括第一鼓风机28、第二鼓风机29、密封隔绝罐27、厌氧流化床曝气盘片14、缺氧流化床曝气盘片15、好氧流化床曝气盘片16。第一鼓风机28置于密封隔绝罐27内，隔绝氧气引入厌氧流化床1和缺氧流化床2，使厌氧流化床曝气盘片14、缺氧流化床曝气盘片15处于封闭罐体内，保障绝对的厌氧和缺氧环境，实现厌氧流化床1的溶解氧浓度小于0.2mg/l，缺氧流化床2的溶解氧浓度低于0.5mg/l；同时，使好氧流化床曝气盘片16暴露于空气中，为好氧流化床3提供需要的氧气，实现好氧流化床3的溶解氧浓度低于3.0mg/l。

如图1所示，产水槽4通过重力自流式，污水由好氧流化床3自流进入产水槽4，自流管线最高点与好氧流化床3液面相平，采用空气隔绝措施防止虹吸现象的发生。厌氧流化床1和缺氧流化床2通过密封隔绝罐27以及第一鼓风机28，实现封闭循环式曝气搅拌作用，代替以往搅拌混合通过循环泵及布置配水管线。污水流递方向依次经过进液槽5、进液泵18、ph在线监测8、厌氧流化床1、厌氧ph及orp在线监测9、缺氧流化床2、缺氧ph及orp在线监测10、好氧流化床3、ph及do在线监测12、产水槽4、cod在线监测30、氨氮在线监测31、tn在线监测32、tp在线监测33。回流流递方向依次经过好氧流化床3、好氧流化床回流泵20、回流氨氮在线监测11、缺氧流化床2、缺氧流化床回流泵19、厌氧流化床1。

如图1所示，厌氧流化床1、缺氧流化床2、好氧流化床3的反应器设有上下限位挡板，用于截留固定厌氧填料24、缺氧填料25、好氧填料26的活动空间。上下限位挡板均布满孔径为5-10mm的圆形孔隙；上限位挡板距反应器筒底的距离为筒体高度的15％～25％，下限位挡板距所述反应器筒底的距离为筒体高度的10％～15％。厌氧填料24、缺氧填料25、好氧填料26采用的亲水性的聚氨酯海绵填料，密度为15～35kg/m³；厌氧填料24、缺氧填料25、好氧填料26的体内及表面设有密集微孔，微孔直径为1～3mm，孔间距为0.5～1mm；厌氧填料24的粒径尺寸为30mm*30mm*30mm，占厌氧流化床1反应器筒体容积的60％-70％；缺氧填料25的粒径尺寸为20mm*20mm*20mm，占缺氧流化床2反应器筒体容积的60％-70％；好氧填料26的粒径尺寸6mm*6mm*6mm，占好氧流化床3反应器筒体容积的60％-70％。

如图1所示，厌氧流化床1进水通过ph在线监测8，连锁酸泵23和第二碱泵22并指示开停，调节厌氧流化床1进水的ph值；厌氧流化床1出水通过厌氧ph及orp在线监测9，反馈厌氧流化床1的厌氧程度，并通过连锁调控进液泵18变频，调节进液流量，控制水力停留时间提升厌氧程度；缺氧流化床2出水通过缺氧ph及orp在线监测10，反馈反硝化反应结束终点并连锁调控缺氧流化床回流泵19，指示第一碱泵21的开停；好氧流化床3出水通过ph及do在线监测12，反馈硝化反应结束终点并连锁控制自动调节阀17的开度，调控好氧流化床3的曝气量；好氧流化床3至缺氧流化床2的回流管线上设有回流氨氮在线监测11，依据好氧流化床3氨氮含量连锁调控好氧流化床回流泵20变频，控制回流流量。ph在线监测8、厌氧ph及orp在线监测9、缺氧ph及orp在线监测10、回流氨氮在线监测11、ph及do在线监测12通过云端分析反馈13，通过设定程序反馈，提供厌氧流化床1、缺氧流化床2、好氧流化床3的实时监测数据和现场操作指令反馈，保障系统连续稳定的正常运行。

实施例1

如图1所示，本发明的系统规模为100t/d。本发明的海绵填料流化床为一体化设备，厌氧流化床1、缺氧流化床2共用一条曝气管路、第一鼓风机28和密封隔绝罐27，好氧流化床3布设有独立的曝气管路和第二鼓风机29。微生物以海绵填料作为载体，好氧流化床3回流至缺氧流化床2、缺氧流化床2回流至厌氧流化床1，实现了污泥的减量化，在不排泥运行的情况下，保障了系统的正常稳定连续运行。根据现场反馈数据归纳总结：cod的平均去除率为91％，氨氮的平均去除率为82％，tn的平均去除率为79％，tp的平均去除率为97％。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。