一种模块化立式联动生物反应器的制作方法

本发明涉及污水处理设备领域，特别是一种模块化立式联动生物反应器。

背景技术：

随着工农业技术的迅速发展，人们生活水平的提高，对水质量的要求也越来越高，因此对城镇污水处理设备的建设与改造，实现污水的有效处理也越来越重要。监测数据显示，很多江河中（比如我国四川的岷江、沱江），主要污染指标为总磷、氨氮和化学需氧量，其中总磷是影响地表水环境质量达标的首要指标，总氮是目前污水处理难度较大的重要指标。目前建成的污水处理厂普遍采用氧化沟、sbr、a/a/0和baf等工艺处理污水，由于工艺限制，上述处理方法不能有效处理污水中的总磷、氨氮和化学需氧量等，处理后污水会对江河造成污染。

而且现有的污水处理厂针对城镇污水，由于污水收集区域分散、水量水质不稳定等多方面原因，采用土建方式设计建造大型污水处理厂来处理城镇污水具有一定弊端，且能够完全适应各地地形情况、人员配置情况、水质波动情况、排放标准要求的可能性小。

技术实现要素：

为了克服现有污水处理厂不能有效处理污水中总磷、氨氮和化学需氧量，以及现有城镇污水处理因分散、水质不稳定、水量小，土建方式设计建造污水处理厂存在困难的弊端，本发明提供了预先预制成型，能方便组合安装，实现空间节约、尺寸标准化、模块化、可拼接、自由组合，适应水量小、区域分散的城镇、农村污水治理，通过多组模块化立式联动生物反应器组合，可实现对抗季节性水量变化的冲击，并在水量较小时，实现单组使用，达到节能目的，对污水整体工艺进行调整，实现厌氧、兼氧“边界模糊化”（指在不同水质条件下，通过调节池内溶解氧含量，使之实现厌氧、兼氧池体功能交替），加强反硝化脱氮作用，适应不同水质不均衡的区域应用，防止了总氮去除率偏低、碳源投加量大，浪费药剂等问题，由此达到能有效处理污水中总磷、氨氮和化学需氧量的一种模块化立式联动生物反应器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种模块化立式联动生物反应器，包括厌氧池、兼氧池、好氧池、沉淀池、d型滤池、紫外杀毒装置、加药系统、主风机、回流泵、设备室、plc、电磁阀、管道；其特征在于厌氧池、兼氧池、好氧池、沉淀池、d型滤池均预制成筒型，加药系统、主风机、回流泵、plc、电磁阀位于设备室内；所述厌氧池、兼氧池、好氧池、沉淀池、d型滤池安装在地面坑内或者通过支撑架固定；所述厌氧池位于兼氧池内，厌氧池的上端四周侧部间隔一定距离有溢水孔；所述进污水管道中部串联有电磁阀门a、进污水管道进水端和外部污水管固定连接，进污水管道出水端位于厌氧池的上端；所述兼氧池的上端侧部固定安装有排水管a、排水管a的另一端固定安装在好氧池的下端一侧；所述好氧池的下端另一侧固定安装有排水管b，排水管b另一端固定安装在沉淀池的上端一侧；所述沉淀池的上端另一侧和d型滤池的一侧上端之间固定安装有排水管c，d型滤池的另一侧上端和紫外线杀菌装置的进水管经排水管d固定连接在一起，紫外线杀菌装置的出水管排出的水进入河道；所述厌氧池、兼氧池、好氧池、沉淀池、d型滤池的底部一侧均有一根串联有手动阀门的排泥管道，可进行池内污泥排放，厌氧池、兼氧池、好氧池、沉淀池、d型滤池的上端均具有溢流口，溢流口和现场事故调节池经管道连接，极端紧急情况下处理污水速度达不到满负荷时，污水溢流至调节池内，防止污水直接排入江河；所述排水管e一端固定安装在好氧池内中部一侧端，排水管e另一端和回流泵的多个并联的第一个进水管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门b，回流泵的多个并联的第二个进水管和排水管f一端经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门l，排水管f另一端位于兼氧池及厌氧池的上端；所述排水管g一端固定安装在好氧池内中部另一侧端，排水管g一端下侧部为进水口，排水管g一端下部和主风机的多个并联的第一个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门c，排水管g另一端位于兼氧池及厌氧池的上端；所述排水管h一端固定安装在沉淀池底部一侧，排水管h一端下侧部为进水口，排水管h一端下部和主风机的多个并联的第二个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门d，排水管h另一端位于厌氧池的上端；所述排水管i一端固定安装在沉淀池底部另一侧，排水管i一端下侧部为进水口，排水管i一端下部和主风机的多个并联的第三个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门e，排水管i另一端位于外部污泥收集装置上端；所述兼氧池和好氧池底部安装有曝气系统，两套曝气系统的进气管分别和主风机的多个并联的第四个、第五个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门f和g；所述厌氧池和兼氧池的内下端中部各安装有一根搅动风管，两根搅动风管的进气管分别和主风机的多个并联的第六个、第七个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门h和i；所述沉淀池的内中部安装有反冲管，反冲管的进气管和主风机的多个并联的第八个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门j；所述加药装置的出液管位于d型滤池的上端，下侧端进风管和和主风机的多个并联的第九个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门k；所述多只电磁阀门的电源输入端、主风机及回流泵的电源输入端分别和plc的多个电源输出端经导线连接。

所述主风机是离心风机或罗茨风机，主风机及回流水泵采用变频控制。

所述曝气系统氧转移效率不低于35%,曝气系统可“丰”字形或通长布置，包括多个和净水管道并联的空气扩散装置，空气扩散装置采用管式微孔曝气器或穿孔曝气管，气水比为1-10。

所述沉淀池的下端填充斜板、斜板组合填料为锥形，填料切面净距为φ50-100，填料倾角为45-70°，填料斜长0.8-1.5m，填料采用乙丙共聚物、pp、pvc或不锈钢材质，沉淀池内中部上方设有溢流堰集水槽，集水槽溢流堰板可采用三角堰、矩形堰或穿孔堰，堰口距斜板斜管组合填料顶部0.4-2.0m,，集水槽可通长、平行于短边或“丰”字形布置，反冲管中部位于集水槽中部。

本发明有益效果是：本发明应用中，污水从厌氧池、兼氧池、好氧池、沉淀池、d型滤池、紫外杀毒装置逐级流出并得到处理。本发明采用主风机、回流泵联动系统，将风机与回流泵联动，回流泵多点回流，与风机汽提回流联动，实现常规条件下运行时，主风机兼具曝气、搅动、反冲洗、加药、回流等五大功能，最大限度节约动力成本，采用风机汽提加药方式，合理计量除磷剂用量，实现保证除磷效率前提下，节约药剂用量的功能。本发明预先预制成型，能方便组合安装，实现空间节约、尺寸标准化、模块化、可拼接、自由组合，适应水量小、区域分散的城镇、农村污水治理，通过多组模块化立式联动生物反应器组合，可实现对抗季节性水量变化的冲击，并在水量较小时，实现单组使用，达到节能目的，对污水整体工艺进行调整，实现厌氧、兼氧“边界模糊化”（指在不同水质条件下，通过调节池内溶解氧含量，使之实现厌氧、兼氧池体功能交替），加强反硝化脱氮作用，适应不同水质不均衡的区域应用，防止了总氮去除率偏低、碳源投加量大，浪费药剂等问题，由此达到能有效处理污水中总磷、氨氮和化学需氧量。基于上述，本发明具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明曝气系统结构示意图。

图3为本发明风机、加药装置、d型滤池之间结构示意图。

图4为本发明沉淀池结构示意图。

图5为本发明厌氧池、兼氧池、好氧池、沉淀池结构示意图。

图6为本发明厌氧池、兼氧池结构示意图。

具体实施方式

图1、2、3、4、5、6中所示，一种模块化立式联动生物反应器，包括厌氧池1、兼氧池2、好氧池3、沉淀池4、d型滤池5、紫外杀毒装置6、加药系统7、主风机8（开采用一用一备）、回流泵9、设备室10、plc11、电磁阀、管道；厌氧池1、兼氧池2、好氧池3、沉淀池4、d型滤池5均预制成筒型，加药系统7、主风机8、回流泵9、plc11、电磁阀位于设备室10内；所述厌氧池1、兼氧池2、好氧池3、沉淀池4、d型滤池5安装在地面坑内或者通过支撑架固定；所述厌氧池1位于兼氧池2内，厌氧池1的上端四周侧部间隔一定距离有溢水孔（厌氧池1内水满后溢流到兼氧池2内）；所述进污水管道12中部串联有电磁阀门a、进污水管道12进水端和外部污水管固定连接，进污水管道12出水端位于厌氧池1的上端（plc控制电磁阀门a得电阀芯打开后，外部污水流入厌氧池1内）；所述兼氧池2的上端侧部固定安装有排水管a13、排水管a13的另一端固定安装在好氧池3的下端一侧（兼氧池2内的水满后流入好氧池3内）；所述好氧池3的下端另一侧固定安装有排水管b14，排水管b14另一端固定安装在沉淀池4的上端一侧；所述沉淀池4的上端另一侧和d型滤池5的一侧上端之间固定安装有排水管c15（沉淀池4内的水满后流入d型滤池5内），d型滤池5的另一侧上端和紫外线杀菌装置6的进水管经排水管d16固定连接在一起，紫外线杀菌装置6的出水管排出的水进入河道（d型滤池5内的水满后通过紫外线杀菌装置6处理后排出）；所述厌氧池1、兼氧池2、好氧池3、沉淀池4、d型滤池5的底部一侧均有一根串联有手动阀门的排泥管道（打开阀门后可分别排出厌氧池1、兼氧池2、好氧池3、沉淀池4、d型滤池5的底部污泥），可进行池内污泥排放，厌氧池1、兼氧池2、好氧池3、沉淀池4、d型滤池5的上端均具有溢流口，溢流口和现场事故调节池经管道连接，极端紧急情况下处理污水速度达不到满负荷时，污水溢流至调节池内，防止污水直接排入江河；所述排水管e17一端固定安装在好氧池3内中部一侧端，排水管e17另一端和回流泵9的第一个进水管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门b，回流泵9的多个并联的第二个进水管和排水管f18一端经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门l，排水管18f另一端位于兼氧池2及厌氧池1的上端（plc控制回流泵9得电工作后，电磁阀门b、l得电阀芯打开后，好氧池3内的硝化液也就是硝化后污水会进入兼氧池2及厌氧池1内）；所述排水管g19一端固定安装在好氧池3内中部另一侧端，排水管g19一端下侧部为进水口，排水管g19一端下部和主风机的第一个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门c，排水管g19另一端位于兼氧池2及厌氧池1的上端（plc控制主风机8得电工作后，电磁阀门c得电阀芯打开后，好氧池3内的硝化液也就是硝化后污水会进入兼氧池2及厌氧池1内，具体作用原理是风机输出的流速较快空气经排水管g18一端下部进入、并流出至兼氧池2及厌氧池1内，由于在排水管g19内流速较快，排水管g19内会产生负压，这样，好氧池3内的硝化液就会进入排水管g19内，并进入至兼氧池2及厌氧池1内）；所述排水管h20一端固定安装在沉淀池4底部一侧，排水管h20一端下侧部为进水口，排水管h20一端下部和主风机的第二个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门d，排水管h120另一端位于厌氧池1的上端（plc控制主风机8得电工作后，电磁阀门d得电阀芯打开后，沉淀池4底部污泥水混合物会进入厌氧池1内，具体作用原理是风机输出的流速较快空气经排水管h20一端下部进入、并流出至厌氧池1内，由于在排水管h20内流速较快，排水管h20内会产生负压，这样，沉淀池4底部污泥水混合物就会进入排水管h20内，并进入至厌氧池1内）；所述排水管i21一端固定安装在沉淀池4底部另一侧，排水管i21一端下侧部为进水口，排水管i21一端下部和主风机8的第三个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门e，排水管i21另一端位于外部污泥收集装置上端（plc控制主风机8得电工作后，电磁阀门e得电阀芯打开后，沉淀池4底部污泥水混合物会进入外部污泥收集装置内，具体作用原理是风机输出的流速较快空气经排水管i21端下部进入、并流出至外部污泥收集装置内，由于在排水管i21流速较快，排水管i21会产生负压，这样，沉淀池4底部污泥水混合物就会进入外部污泥收集装置内）；所述兼氧池2和好氧池3底部安装有曝气系统22两套曝气系统22进气管分别和主风机8的第四个、第五个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门f和g（plc控制主风机8得电工作后，电磁阀门f和g得电阀芯打开后，主风机8输出的较快流速空气会从曝气系统22式微孔曝气器上端开孔较快速度流出，对兼氧池2和好氧池3底部起到曝气作用）；所述厌氧池1和兼氧池2的内下端中部各安装有一根搅动风管23，两根搅动风管23的进气管分别和主风机8的第六个、第七个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门h和i（plc控制主风机8得电工作后，电磁阀门h和i得电阀芯打开后，主风机8输出的较快流速空气会从两根搅动风管23上端开孔较快速度流入，对厌氧池1和兼氧池2内中部气流冲击，起到搅动作用）；所述沉淀池4的内中部安装有反冲管24，反冲管24的进气管和主风机8的第八个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门j（平时进入沉淀池4内的污水杂质经沉淀池内中部上方设有的溢流堰集水槽41、沉淀在沉淀池4内下部，时间久后，污泥有堵住溢流堰集水槽41中部开孔几率，因此，plc控制主风机8得电工作后，电磁阀门j得电阀芯打开后，主风机8输出的较快流速空气会从反冲管23下较快速度流出，进而，沉淀池4内下部的水流在气压作用下冲击，对堵住溢流堰集水槽41中部开孔的污泥，起到反冲洗疏通作用）；所述加药装置7的出液管71位于d型滤池5的上端，下侧端进风管和和主风机8的第九个出风管经管道固定连接、且两者之间串联有电磁阀门k（plc控制主风机8得电工作后，电磁阀门k得电阀芯打开后，主风机8输出的较快流速空气会经进风管进入、并通过出液管71流出至d型滤池5内，由于在出液管71内流速较快，出液管71内会产生负压，这样，加药装置7的出液管7流出的需要量药液就会进入d型滤池5内，plc控制主风机8和电磁阀门k的工作时间，进而能控制进入d型滤池5内的药量）；所述十二只电磁阀门的电源输入端、主风机8及回流泵9的电源输入端分别和plc的十四个电源输出端经导线连接。主风机8是离心风机或罗茨风机，主风机及回流水泵采用变频控制。plc通过编程或者管理人员手动设置操作可实现分别控制十二只电磁阀门、主风机8或水泵9工作或不工作。

图1、2、3、4、5、6中所示，曝气系统22氧转移效率不低于35%,曝气系统22可“丰”字形或通长布置，包括多个和净水管道并联的空气扩散装置221，空气扩散装置221采用管式微孔曝气器或穿孔曝气管，气水比为1-10。沉淀池4的下端填充斜板、斜板组合填料为锥形，填料切面42净距为φ50-100，填料倾角为45-70°，填料斜长0.8-1.5m，填料采用乙丙共聚物、pp、pvc或不锈钢材质，沉淀池4内中部上方设有溢流堰集水槽41，集水槽溢流堰板41可采用三角堰、矩形堰或穿孔堰，堰口距斜板斜管组合填料顶部0.4-2.0m,，集水槽41可通长、平行于短边或“丰”字形布置，反冲管中部位于集水槽41中部。

图1、2、3、4、5中所示，本发明应用中，污水从厌氧池1、兼氧池2、好氧池3、沉淀池4、d型滤池5、紫外杀毒装置6逐级流出并得到处理。本发明将主要功能整合至厌氧池1、兼氧池2、好氧池3、沉淀池4三个立式罐体（厌氧池1、兼氧池为一个），大幅度节约了用地空间。厌氧池1为圆柱体“内嵌”于兼氧池2内，兼氧池2与厌氧池1容积比设置在2.5-3.5之间，好氧池3容积为厌氧池1、兼氧池2之和；沉淀池4具有沉淀功能，罐体体积与好氧池3相同。本发明中，厌氧池1、兼氧池2、好氧池3、沉淀池4三个罐体同等尺寸下，可以多组拼接，自由组合，应用中，根据特殊地区水质波动，可以分段开启设备，便于调节水量，实现节能降耗。本发明的主风机8作为核心设备，可实现五大功能，（1）：实现兼氧池2、好氧池3曝气充氧功能，好氧池3底部均布高效曝气系统22，曝气系统22氧转移效率不低于35%，曝气系统可“丰”字形或通长布置；（2）实现厌氧池1及兼氧池2内搅动功能，空气的推流搅动扩散装置221，扩散装置221采用管式微孔曝气器或穿孔曝气管；（3）实现沉淀池4的反冲洗功能，沉淀池4的沉淀区以主风机8汽提作为回流污泥的动力设备，污泥回流比为50%-300%；（4）实现污泥外回流以及硝化液内回流汽提动力功能，污泥外回流比控制范围：50%-300%，硝化液内回流比控制范围，100%-400%；（5）实现加药装置7的汽提动力功能。回流泵9应用中能实现硝化液多点内回流功能，经好氧池3回流至厌氧池1内；经好氧池3回流至兼氧池2内。本发明的曝气、回流系统为独有创新的联动系统，工作时，主风机8、回流泵9联动，实现厌氧池1、兼氧池2边际模糊调节，通过联动，可以调节兼氧池do含量，调节回流比，在适应不同水质时，可通过联动调节，将厌氧池调整为“缓冲池”和“预脱硝”池，整体放大兼氧池功能，加强反硝化作用，充分解决tn处理难点的问题，并始终保证氧化池3曝气量稳定。

图1、2、3、4、5、6中所示，本发明的脱氮除磷工艺（脱氮除磷是指整个系统工艺实现脱除含氮化合物，和含磷化合物的过程，污水处理工艺就包含脱氮除磷）实现原理是：聚磷菌（聚磷菌是自然生长在污水中的微生物）在厌氧池1内近似绝氧的条件下充分释放磷，保证了反应器稳定的除磷效果；沉淀池4内斜板斜管组合填料利用浅池沉淀理论，大大提升了泥水分离效率；剩余污泥从好氧池3的末端和沉淀池4的起端排出反应器，剩余污泥中的含磷量更高，污泥更稳定；厌氧池1出水和好氧池3回流混合液从兼氧池2起端进入，兼氧池2起端设有汽提搅拌装置用于混合污水和硝化液回流混合液，以及引导水流按照内循环方向流动，达到了充分利用污水碳源脱氮的目的；好氧池3底部设有的高效曝气系统，采用低溶解氧控制理论，污泥絮凝体颗粒较传统活性污泥法更为细小密实，减小了污染物的传质助力，使得污染物降解效率更高，系统采用较高的污泥龄，污泥产量较传统活性污泥法低，污泥稳定性更好，减少了后续污泥处理的难度，对溶解氧的精准控制让短程硝化反硝化在反应器内得以实现，减少了脱氮对碳源的需求程度。

图1、2、3、4、5、6中所示，本发明中，除磷效果及实现途径如下：剩余污泥从好氧池3的末端、沉淀池4的沉淀区起端排出本发明构成的反应器（排到指定的污泥储存池待处置，本系统不负责污泥后处置），剩余污泥可采用潜水排污泵或气提污泥泵抽排（排到指定的污泥储存池待处置）；应用中，污水分段从厌氧池1+兼氧池2进入，回流污泥在厌氧池1内利用污水中的碳源进行反硝化反应以耗尽回流污泥中的溶解氧，同时污泥中的特性微生物在厌氧池1、兼氧池2内得以选育和增强；厌氧池1、兼氧池2“边界模糊化”的功能保证了厌氧池1、兼氧池2的近似绝氧状态到全部兼氧状态过渡，回流污泥中的聚磷菌在次得以充分的释放磷，结合好氧池3末端除磷剂的投加，保证了反应器具有更彻底的除磷效果。本发明脱氮加强的效果及实现途径如下：本发明厌氧池1的缺氧区和好氧池3的好氧区之间的第一循环（脱氮循环)回流比为100%-400%；厌氧池1的厌氧区和沉淀池4沉淀区之间的第二循环（污泥回流)的回流比为50%-300%。由于主风机8、回流泵9联动技术，回流比调节完全不影响好氧池3曝气效率，并能稳定调节各池体溶解氧浓度稳定在所需范围内；污水从厌氧池1的厌氧区、缺氧区的起端进入，实现了前置反硝化脱氮目的，充分利用污水中的碳源进行脱氮，尽量避免外加碳源；同时主风机8、回流泵9联动技术，实现厌氧池1、兼氧池2“边界模糊化”的功能保证了厌氧池1、兼氧池2的近似绝氧状态到全部兼氧状态过渡，实现低溶解氧控制理论，反应器稳定运行后控制厌氧区、兼氧区溶解氧为0.1-1.omg/l，结合脱氮循环高回流比，实现短程硝化反硝化，大大节省了曝气能耗和减少脱氮对碳源的需求，使得反应器具有极高的脱氮效率。

图1、2、3、4、5、6中所示，本发明氧化作用去除cod稳定效果及实现途径如下：本发明供气采用离心风机或罗茨风机，鼓风机采用变频控制，所述好氧区底部均布高效曝气系统22，曝气系统22氧转移效率不低于35%,曝气系统22可“丰”字形或通长布置。曝气系统22的空气推流区中下部设置空气扩散装置221，空气扩散装置221采用管式微孔曝气器或穿孔曝气管，气水比为1-10。本发明沉淀效果及实现途径如下：沉淀区风机汽提作为回流污泥的动力设备，污泥回流比为50%-300%，处理后水从沉淀区排出反应器，斜板斜管组合填料利用浅池沉淀理论，大大提升了泥水分离效率。

图1、2、3、4、5、6中所示，本发明采用主风机、回流泵联动系统，将风机与回流泵联动，回流泵多点回流，与风机汽提回流联动，实现常规条件下运行时主，风机兼具曝气、搅动、反冲洗、加药、回流等五大功能，最大限度节约动力成本，采用风机汽提加药方式，合理计量除磷剂用量，实现除磷效率保证前提下，节约药剂用量的功能。本发明预先预制成型，能方便组合安装，实现空间节约、尺寸标准化、模块化、可拼接、自由组合，适应水量小、区域分散的城镇、农村污水治理，通过多组模块化立式联动生物反应器组合，可实现对抗季节性水量变化的冲击，并在水量较小时，实现单组使用，达到节能目的，对污水整体工艺进行调整，实现厌氧、兼氧“边界模糊化”（指在不同水质条件下，通过调节池内溶解氧含量，使之实现厌氧、兼氧池体功能交替），加强反硝化脱氮作用，适应不同水质不均衡的区域应用，防止了总氮去除率偏低、碳源投加量大，浪费药剂等问题，由此达到能有效处理污水目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。