专利名称：淹没式生物膜－活性污泥复合式生物处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及河道、湖泊、池塘、水库污水以及城市污水与工业废水的生物处理领域，具体指一种淹没式生物膜-活性污泥复合式生物处理系统。
技术背景水资源的缺乏越来越严重，中国如同世界上其他国家一样也面临同样的问题，这已经严重影响人们的日常生活和经济发展。城镇生活和生产用水需求量不断增加，相应产生和排放的污水量也不断增加，因而如何对生活污水、工业废水和农业污水进行处理和再利用，引起各方面的重视，也倾注了很多技术人员的心血。一般是将污水收集经过多级处理后再消毒杀菌等多项工序，达到再利用的目的。目前，国内外污水处理主要是以“活性污泥法(AS)”为基础的生物处理技术，但是它存在较多的缺点。现有的活性污泥工艺，在进行硝化和反硝化去除氨氮和总氮的过程中，由于硝化菌在厌氧、缺氧和好氧交替更换的环境中生长而受到影响和限制，致使完成硝化和反硝化的时间相当长，通常约需4～6小时，处理的时效过长，相应地能耗和运行费用昂贵。而在在处理过程中应用淹没式生物膜(SBF)工艺也有其缺点，即不能为污泥(生物膜)创造好氧和厌氧的交替环境，而难以有效地生物除磷。这些都难以确保整个城市或区域污水处理系统的完善并达到环保要求。
实用新型内容本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，而提供一种将淹没式生物膜工艺(SBF)与活性污泥工艺(AS)两者结合起来的复合式生物处理器。
为达到上述目的，本实用新型的方案是构造一种淹没式生物膜-活性污泥复合式生物处理系统，其包括一反应池壳体，分别设于该反应池两端的进水管和出水管，所述反应池内设有两条平行的隔壁，并将该反应池分隔成等距的第一过水廊道、第二过水廊道及第三过水廊道；第一过水廊道顺序设有预缺氧段、厌氧段和第一缺氧段，所述的进水管设于预缺氧段的一端，所述反应池对应该进水管的内壁面设有布水墙；
第二过水廊道内设有与所述第一缺氧段导通的第二缺氧段及连接第二缺氧段的第一好氧段；第三过水廊道为一通畅的第二好氧段，该过水廊道与第一好氧段靠近所述反应池壁体的一端导通；所述的出水管与该过水廊道连接，并设于第三国谁廊道的末端。第一缺氧段、第二过水廊道、第三过水廊道内设有生物膜载体填料。
所述的预缺氧段与厌氧段下分别设有至少一个搅拌机；所述的第三过水廊道内设有至少一个水下推进器。
所述的第一缺氧段、第二过水廊道、第三过水廊道底部各均匀设有多个曝气器，所述缺氧段池底布设的曝气器密度仅为好氧段的1/3-1/4，以使缺氧段水中的溶解氧浓度(D0)＜0.5mg/L。
其中，所述预缺氧段的布水墙前设有一布水槽。
所述第三过水廊道与出水管之间设有一条“U”形横断面的锯齿形溢流堰，也可以设有多条等间距平行排列的“U”型横断面锯齿形溢流堰。
所述第一过水廊道内的预缺氧段、厌氧段和第一缺氧段可等距分布。
所述第三过水廊道在靠近所述出水管的一端与所述第二缺氧段导通。
本实用新型在反应池内设置第一过水廊道、第二过水廊道及第三过水廊道，并依次将过水廊道划分为预缺氧段、厌氧段、缺氧段和好氧段。并在池体设有水下推进器及生物膜载体填料。存在下列明显优点1、应用本实用新型建立的SBF-AS复合式生物处理系统，能比活性污泥工艺短得多的时间内完成化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总氮、氨氮、硝酸盐氮、总磷等的去除，可在2-4小时内完成上述除污染过程，而活性污泥工艺则需要8-10小时。这样可大幅度节约基建投资和运行费用；2、在生物膜载体填料34上的生物膜中生长着多种多样的微生物，具有较长的食物链，如细菌、藻类、原生动物、后生动物，甚至后部好氧段还可以放养鱼、螺等，使之形成更长的食物链，他们能扑食细菌、藻类、原生动物和后生动物，而使剩余污泥量很少，可一个月排放一次污泥，且泥量很少，全部就地利用作绿化带的有机肥料，达到绿色环保、排放污水的要求。因此，将淹没式生物膜工艺(SBF)与活性污泥工艺(AS)两者结合起来，可以克服两者的缺点，而发扬两者的优点，既能大幅度地缩短硝化和反硝化的时间，又能使回流循环污泥发生生物除磷，以及大幅度减少剩余污泥的产量、处理量和处置量，减少污水和污泥对自然环境的污染，满足人们的对生活健康和卫生的需求。
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明
图1为本实用新型的平面结构主视图；图2为本实用新型二个反应池并联使用的状态示意图；图3为本实用新型的较佳实施例；图4为本实用新型的反应池A-A截面示意图；图5为本实用新型的反应池B-B截面示意图；图6为本实用新型的反应池C-C截面示意图。
具体实施方式
图3示出了为本实用新型的较佳实施例，预缺氧-厌氧-缺氧/好氧(A3/O)淹没式生物膜工艺(SBF)-活性污泥工艺(AS)复合式生物处理系统。在本实用新型反应池30的外延还依次连接有格栅10、曝气沉砂池20，反应池30还连接二沉池40，二沉池40还依次与污泥浓缩机50、污泥脱水机60连接。
如
图1所示，A3/O淹没式生物膜-活性污泥复合式生物处理系统的反应池30可用钢筋混凝土结构，但根据处理污水量的不同，也可采用其他结构，如，钢结构、玻璃钢结构。反应池中设置两条平行等距离的横向隔壁01、02，将这个反应池分成三个等距的过水廊道31、32、33，第一过水廊道31的前(左)端设有进水管301，第三过水廊道的末(右)端设有出水管302。第一过水廊道31均匀等距(由左向右)设有预缺氧段311、厌氧段312、第一缺氧段313，其预缺氧段311进水端的进水管301相应内壁面设有布水墙38，在所述预缺氧段311的布水墙38前还设有布水槽381(参阅图4)。当污水从进水管301排进该池内，受布水墙38的的阻隔而流进布水槽381内，再沿布水墙均匀缓慢地流入第一过水廊道31内；第二过水廊道内由右向左设有第二缺氧段322和第一好氧段321，第二缺氧段322与第一缺氧段313导通；第三过水廊道33为一整体第二好氧段，并在在靠近所述出水管302的一端与所述第二缺氧段322导通。其内可以根据需要设置一台或多台水下推进器331，用于加速污水的流动；并该第三过水廊道33与第一好氧段321靠近所述反应池30壁体的一端(左端)导通，所述的出水管302与该过水廊道连接，并设于与所述进水管301相对的一端(右端)。第一缺氧段313、第二过水廊道32、第三过水廊道33内设有生物膜载体填料34而底部还设有多个曝气器35，所述缺氧段313、322池底布设的曝气器密度为所述好氧段321、33的1/3-1/4，以使缺氧段水中的D0＜0.5mg/L(参阅图4、5、6)。这样，由进水管301开始经过反应池内的三条过水廊道31、32、33到出水管302，形成一“折返”式过水通道，以便提供污水充分反应净化的空间。
工程应用时，根据处理污水量，可将多个反应池30并联使用。如图2所示，将二个反应池30并联使用。要被处理的污水，从进水管301流入该反应池30的第一过水廊道31，通过布水槽381和均匀布水墙38依次均匀地流经第一、第二和第三过水廊道31、32、33，最后流入末端从出水管302排出，流入其后的沉淀池中完成固、液分离。并且各个过水廊道相互导通，则少量的污水可再次循环在第二过水廊道32流动净化，也减小了池体内壁的压力。所述的反应池30首尾设有污水进水管301和出水管302，其进水管301与二沉池40之间设有回流污泥管303，以对流入的污水做循环处理。
如
图1、4、5、6所示，设于第一缺氧段313、第二缺氧段322和第一好氧段321以及第二好氧段各段底部的多个曝气器35，从底部排出气体带动污水中的污染物向上和向前流动，并与填料表面上附着生长的生物膜和悬浮的活性污泥接触和反应，以达到快速净化的目的；所述的预缺氧段311与厌氧段312下各置有至少一个水平推进器36，以促进硝化污水回流至第二廊道的前端-第二缺氧段病完成反硝化；并设有“U”形的溢流堰37在第三过水廊道33后端内与出水管302配用，处理完毕的水流汇集在溢流堰37内，从出水管302排出。这种反应池30，要求其前置的预处理设备采用曝气沉砂池20，因其出水含有一定的溶解氧，进入该反应池30的前端后易于形成预缺氧段311，在其中回流活性污泥可以在进行反硝化去除硝酸盐和亚硝酸盐氮的同时，有一些反硝化除磷菌进一步摄取回流污泥中剩余的正磷酸盐；同流污泥与污水一同流入其后的厌氧段312时便会更彻底地释放在好氧段321和第二缺氧段322摄取的磷，同时产生能量摄取有机物，使污水中的COD和BOD5(5日生化需氧量)减少；然后进入第二缺氧段322和好氧段321，聚磷菌在利用摄取的有机碳作能源对其降解所产生的能量用于过量摄取污水中的磷酸盐，而且比其释放的磷量要大的多。这些被摄取的磷酸盐随排放的剩余污泥经污泥浓缩机50、污泥脱水机60的处理，而离开处理系统。这种复合式反应池30能高效地除磷，使出水含磷量从3-5mg/L达到≤0.5mg/L。
复合式生物反应池30，由于含有比活性污泥工艺高得多的生物量，一般固定在生物膜载体填料34上淹没式生物膜量与悬浮的活性污泥量的总和为6000-8000mg/L，而活性污泥工艺仅为1500-3000mg/L，因此，前者可在短得多的水力停留时间内完成有机物的去除，如BOD5和COD可分别在1和2小时内去除并达到排放标准。在处理生活污水或者以生活污水为主的城市污水时，最后出水的BOD5达到5-10mg/L、COD为30-40mg/L。
在反应池30内，有机氮既可在厌氧环境也可在好氧环境中通过氨化细菌转化为氨氮；氨氮有氧条件下在亚硝化菌的作用下首先转化为亚硝酸氮；随后在硝化菌的作用下将亚硝酸盐氮转化为硝酸盐氮；这两种自养细菌大都附着生长在生物膜载体填料34上的生物膜中，具有比活性污泥稳定得多的生活环境，因而具有更大的数量与更大的活性，相应会以比活性污泥工艺短得多的时间内完成硝化和反硝化，如1-2小时，而活性污泥工艺则需要3-4小时。第三过水廊道33出水一部分通过水下推进器331回流到第二过水廊道32的前端的第二缺氧段322，可发生反硝化，；一方面通过有机碳源的摄取使硝酸盐氮还原为氮气，另一方面则使BOD5和COD降低。此外，在生物膜中，从外表到内里，存在着好氧、缺氧和厌氧层，硝酸盐和亚硝酸盐从生物膜的外表向内里渗透以及有机物的往里渗透，在缺氧层中会发生反硝化，形成的N2会从里往外扩散并最后逸入大气中，而从系统中去除。
本实用新型将淹没式生物膜工艺(SBF)与活性污泥工艺(AS)两者结合起来，可以克服两者的缺点，而发扬两者的优点，能短时间内高效地去除有机污染物；既能大大缩短硝化和反硝化的时间，又能使回流循环污泥发生高效生物除磷；还能大幅度地减少剩余污泥的产量，仅为活性污泥工艺的1/10～1/5，从而减少生活污水对环境的污染，满足人们生活和生产的需要。
当然，以上所述实施例仅为本实用新型的最典型的实施例，并不因此而限制本实用新型的保护范围，故凡依本实用新型之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种淹没式生物膜-活性污泥复合式生物处理系统，包括一反应池(30)，分别设于该反应池(30)两端的进水管(301)和出水管(302)，其特征在于所述反应池(30)内设有两条平行的和等间距的隔壁(01、02)，并将该反应池(30)分隔成等宽度的第一过水廊道(31)、第二过水廊道(32)及第三过水廊道(33)；第一过水廊道(31)顺序设有预缺氧段(311)、厌氧段(312)和第一缺氧段(313)，所述的进水管(301)设于预缺氧段(311)的前端，所述反应池(30)对应该进水管的内壁面设有布水墙(38)；第二过水廊道内设有与所述第一缺氧段(313)导通的第二缺氧段(322)，以及连接第二缺氧段的第一好氧段(321)；第三过水廊道(33)为一通畅的第二好氧段，该过水廊道与第一好氧段(321)靠近所述反应池(30)壁体的一端导通；所述的出水管(302)设于该过水廊道的末端，并设于与所述进水管(301)相对的一端；第一缺氧段(313)、第二过水廊道(32)、第三过水廊道(33)内设有生物膜载体填料(34)。
2.根据权利要求1所述的淹没式生物膜-活性污泥复合式生物处理系统，其特征在于所述的预缺氧段(311)与厌氧段(312)下分别设有至少一个搅拌机(36)；所述的第三过水廊道(33)内设有至少一个水下推进器(331)。
3.根据权利要求2所述的淹没式生物膜-活性污泥复合式生物处理系统，其特征在于所述的第一缺氧段(313)、第二过水廊道(32)、第三过水廊道(33)内底部各均匀设有多个曝气器(35)；所述缺氧段(313、322)池底布设的曝气器密度为所述好氧段(321、33)的1/3-1/4。
4.根据权利要求3所述的淹没式生物膜-活性污泥复合式生物处理系统，其特征在于所述预缺氧段(311)的布水墙(38)前设有一布水槽(381)。
5.根据权利要求4所述的淹没式生物膜-活性污泥复合式生物处理系统，其特征在于所述第三过水廊道(33)与出水管(302)之间设有至少一条“U”形横断面呈锯齿形溢流堰(37)。
6.根据权利要求5所述的淹没式生物膜-活性污泥复合式生物处理系统，其特征在于所述第一过水廊道(31)内的预缺氧段(311)、厌氧段(312)和第一缺氧段(313)均等距且均匀分布。
7.根据权利要求1至6任一项所述的淹没式生物膜-活性污泥复合式生物处理系统，其特征在于所述第三过水廊道(33)在靠近所述出水管(302)的一端与所述第二缺氧段(322)导通。
专利摘要一种用于污水处理的淹没式生物膜－活性污泥复合式生物处理系统，其包括一反应池，该池内设有两条平行的隔壁，将该池等距分隔成第一、第二、第三过水廊道。第一过水廊道设有预缺氧段、厌氧段和第一缺氧段，一进水管设于预缺氧段的前端。第二过水廊道内设有与第一缺氧段导通的第二缺氧段、连接第二缺氧段的第一好氧段。第三过水廊道为一通畅的第二好氧段，并与第一好氧段靠近反应池壁体的一端导通，一出水管与该过水廊道连接。第一缺氧段、第二、第三过水廊道内设有生物膜载体填料。淹没式生物膜工艺与活性污泥工艺两者结合，能大幅缩短硝化和反硝化时间，使回流循环污泥发生生物除磷，减少处理后污水对受纳水体的污染。
文档编号C02F3/30GK2887857SQ200620013570
公开日2007年4月11日 申请日期2006年4月13日 优先权日2006年4月13日
发明者王宝贞, 王琳, 王黛, 李高奇, 丁永伟, 刘硕, 黄汉清, 曹向东 申请人:王宝贞