专利名称：多重同心环形廊道复合生物处理池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及污水、废水处理设施，尤其涉及一种用于城市污水和工业废水的生物 处理，能经济和高效地去除污水中的有机污染物(包括难降解有机化合物)和营养物的复 合生物处理设施。
背景技术：
现在采用的外表形式最接近的污水生物处理池是奥贝尔(Orbal)氧化沟，这种氧化沟 大都采用转碟式曝气装置。无论是转碟还是转刷曝气装置，其氧气利用率都偏低，约为10 15%，比微孔曝气系统能达到的氧气利用率20 25% (水深4 5m)有很大的差距。为了 使氧化沟中的活性污泥处于悬浮状态，转碟必须以较大功率快速转动以使沟中的污水保持 流速〉0.25m/s(通常为0.3 0.5m/s)。这样电耗必然较大，其比微孔曝气系统的电耗大30% 左右。这种氧化沟能有效地去除COD、 BOD5、 NH3-N禾QTN，但是除磷效率较低。这是因 为在曝气装置的外环廊道中，转碟快速的转动使污水较高速度流动，难以形成厌氧段，回 流污泥难以实现厌氧释放磷一好氧过量摄取磷，加之其污泥龄较长等因素，通过剩余活性 污泥排出系统而除磷的效率较低，致使出水的总磷浓度难以达标。
此外，这种形式的氧化沟难以应付超负荷(包括水力、有机物和营养物等超负荷)的 运行。我国已建成的Orbal氧化沟污水处理厂，在正常负荷下运行，出水水质大部分指标 可达到GB18918-2002 (国家城镇污水处理厂污染物排放标准)的1B，但是在超负荷运行 时，则大多数水质指标达不到1B标准。
发明内容
本实用新型为了解决上述技术问题，提出一种高效、低能耗的多重同心环形廊道复合 生物处理池。
本实用新型提出的多重同心环形廊道复合生物处理池，其包括至少外、中、内三重同 心的环形廊道。所述外环廊道中，每隔一定距离设有水平推流器和搅拌机，而除水平推流 器和搅拌机周围留出一定的空间外，外环廊道中全部装填有固定式软性填料；中环和内环 廊道中，均间隔地设有水平推流器和沿廊道半底宽布设的微孔曝气器以及装填有活动的悬 浮填料；外环廊道一半为厌氧段，另一半为缺氧段，外环廊道厌氧段的前端设有进水口和 回流污泥进泥口，外环廊道至中环廊道设有过水口，中环廊道至内环廊道设有带孔过水口； 内环廊道通过管道与外环廊道的缺氧段前端连接，中环廊道通过排水管道与外部连接。
本实用新型的优选方案，所述排水管道与后沉池中心的进水一均匀布水管连接，而后沉池底部的污泥沉积坑通过一污泥管道与外环廊道厌氧段前端连接。
所述水平推流器和搅拌机周围留出2m的空间，固定式软性填料为比表面积大的辫帘 式软性填料。
所述的活动的悬浮填料为多面体圆球形、多面体圆柱形聚乙烯的活动填料以及不降解
泡沫塑料的小方块或圆球体中的至少一种。
所述的外环廊道至中环廊道的过水口为完全开口的过水口。 所述中环廊道至内环廊道的带孔过水口为其过水口外侧安装的不锈钢格栅。 所述内环廊道中的管道段以及中环廊道中的排水管道为穿孔管，或者在其出口处安装
比其管径大2倍的圆弧形不锈钢格栅，以防止活动填料随出水流失。
本实用新型与现有的Orbal氧化沟相比，其内容及工作原理则完全不同。其主要不同
点和特点、优点成述如下
1、 高效、低能耗的先进二级生物污水处理系统
由于采用水平推流器、搅拌机和微孔曝气系统联合作用取代转碟，可以使廊道中被处 理的污水以低的流速(S0.05m/s)使活性污泥维持悬浮状态，由此节省能耗30%左右。
2、 在外环廊道的厌氧-缺氧池中，全部装填固定式软性填料，在其表面上附着生长丰 满的厌氧或缺氧生物膜，在COD300-500mg/L和BOD5 150-200mg/L的进水浓度下，厌氧 和缺氧生物膜的生物量为活性污泥量的2-3倍，由于其耗氧能力比活性污泥强，致使形成 真正的厌氧段和缺氧段，能高效地实现生物除磷和反硝化去除总氮；同时能够高效地去除 超负荷COD禾nBODs、总氮(TN)和总磷(TP)。
3、 在中环和内环2条廊道(第1和第2好氧池)中，装填多面体圆球形、多面体圆 柱形聚乙烯活动填料，或者不降解泡沫塑料小方块或圆球，在水平推流器和半底宽间隔地 布设微孔曝气系统的联合作用下形成螺旋推流水力流态。使附着生长的生物膜的活动填 料、活性污泥和细小的空气泡在廊道水体中横向旋转地上下翻腾运动，使空气泡中的氧与 生物膜和活性污泥充分接触反应，从而能高效地降解污水中的有机物和使氨氮发生硝化并 使聚磷菌过量摄取磷。从而能高效地去除氨氮和总磷、磷酸盐等。
4、 外廊道至中廊道的过水口是完全开口的，不设置过水格栅；中廊道至内廊道的过 水口，为了防止其中的活动填料从中廊道进入内廊道，需要在过水口外侧设置不锈钢格栅， 其栅隙要小于球形或方块状等填料的尺寸。
5、 跟Orbal氧化沟活性污泥系统不同，本申报专利技术-多环同心椭圆(或同心圆) 形跑道式廊道复合生物处理池，是附着生长在固定和活动填料表面上的生物膜与悬浮的活 性污泥共存的复合生物处理系统，其总生物量(6-15g/L)约为单一的活性污泥系统的生物 量(2.5-3g/L)的2-5倍(进水COD^1000mg/L时)，具有高的抗冲击负荷(包括水力负荷、 有机负荷和营养物负荷)能力，能在超负荷(5200%超负荷)下高效处理污水并使出水达 标(1B标准)。
6、 在中环和内环廊道中，亦即第1好氧池和第2好氧池(硝化池)中装填活动填料，是因为便于硝化菌生长和增殖，而不利于扑食它的后生动物颤蚓和线虫等的生长和繁殖。 这样可使世代时间长的硝化菌正常生长和繁殖并达到足够的数量来进行完全硝化和高效 地去除氨氮(NH3-N)。
7、 在上述中环廊道和内环廊道2个好氧池中，微孔曝气器并不布满全部池底，而是 每隔一定距离间断地布设曝气器，而且仅布设在半宽度池底上。这样被处理污水与微细空 气泡的混合液体在廊道水体的横断面上形成上下翻腾旋转的环形旋流，并且在水力推流器 的推动下，污水-微细气泡-活动填料混合体形成向前呈螺旋形推流的水力流态。在没有安 装曝气器的池段，被处理污水的溶解氧(DO)较低，有的部分DO50.5mg/L，形成缺氧段， 于是在各好氧池中形成多个好氧/缺氧/好氧/缺氧(0/A-0/A-0/A).....段。可反复多次进行硝 化/反硝化—硝化/反硝化—硝化/反硝化(N/DN—N/DN—N/DN)...过程；再加上内环廊道
(第2好氧池-硝化池)经管道通至外廊道缺氧段的硝化污水发生反硝化的共同作用，能高 效地实现完全硝化和高效去除氨氮。
8、 从内环廊道(第二好氧池-硝化池)通至外廊道缺氧段，从中环廊道通至后沉池的 管道，为了防止活动填料球或方块随水流失，在内环和中环廊道中的管段分别穿孔，形成 穿孔进水管。
以下结合附图和是实施例对本实用新型做详细的说明，其中
图1为本实用新型较佳实施例的平面示意图； 图2至图4分别为
图1中A—A向、B—B向和C~C向的剖视图； 图5、图6分别为
图1中D—D向和E—E向的剖视图。
具体实施方式
图1示出了本实用新型较佳实施例的平面图，所述的多重同心环形廊道复合生物处理 池，包括外、中、内三重同心的椭圆环形廊道。外环廊道l中，间隔地设有水平推流器2 和立式搅拌机3，而除水平推流器和立式搅拌机周围留出2m的空间外，外环廊道l中全 部装填有比表面积大的辫帘式固定软性填料4 (参阅图2)。中环廊道5 (第一好氧池)和 内环廊道6 (第二好氧池-硝化池)中，均间隔地设有水平推流器和沿廊道半底宽布设的微 孔曝气器7以及装填有活动的悬浮填料8 (参阅图3、图4)。而活动的悬浮填料可以采用 多面体圆球形、多面体圆柱形聚乙烯的活动填料以及不降解泡沫塑料的小方块或圆球提中 的至少一种。外环廊道1左半环为厌氧段10，右半环为缺氧段ll。外环廊道厌氧段10的 前端设有进水口和回流污泥进泥口 9，外环廊道至中环廊道设有完全开口的过水口 17，中 环廊道1至内环廊道6装有带孔过水口 12—即在中环廊道过水口外侧安装的不锈钢格栅。 内环廊道通过管道13与外环廊道的缺氧段11前端连接，中环廊道通过排水管道14与一后 沉池15的中心的进水一均匀布水管连接，而后沉池底部的污泥沉积坑通过一污泥管道16 与外环廊道厌氧段10前端连接。从内环廊道6通至外环廊道缺氧段11前端的管道13以及 从中环廊道6通至后沉池15的排水管道14,为了防止活动悬浮填料8流失，在内环和中环廊道中的管段分别穿孔，形成穿孔进水管道，或者在其出口处安装比其管径大2倍的圆 弧形不锈钢格栅，以防止活动填料随出水流失。所述的外、中、内三重环形廊道除了采用 椭圆形廊道结构，也可以采用其他的环形廊道结构，如，圆形廊道结构。根据需要还可以 采用大于三重同心的环形廊道的结构。
如
图1所示，本实用新型中的水流大致是这样循环流动的污水通过进水口9进入外 环形廊道l，在水平推流器2的推动下作逆时针流动，再通过完全开口的过水口 17进入中 环廊道5中，经过其中水平推流器2的推动，作逆时针流动，然后通过带孔过水口 12进 入内环廊道6，作逆时针流动。内环廊道中的水体通过管道13流入外环廊道的缺氧段11 前端；中环廊道6中的水体通过排水管道14排入后沉池15。
本实用新型的外环形廊道1中装填有比表面积大的辫帘式软性固定填料8,在其表面 上附着生长和增殖丰满的生物膜，其生物量要比厌氧和缺氧活性污泥的生物量大数倍。在 处理高浓度有机污水时，如COD^1000mg/L， BOD^500mg/L, TN 80-100 mg/L， NH3-N 60-80mg/L， TP10-15mg/L，固定软性填料上的生物膜量约为活性污泥量的3-5倍。因此具 有更强的厌氧和缺氧降解和转化有机物与营养物的能力。具有很强的抗冲击负荷的能力。 即使在超负荷下运行，也能高效地去除进水(沉沙池出水)的大部分有机负荷，如COD 50-60%， BOD5 40-506/。。在正常负荷下，COD去除40-50%， BOD5 30-40%。(由于污水中 有部分难降解有机化合物厌氧和缺氧(兼性菌)降解成易降解的有机物，致使BODs减少 率低于COD)。
参阅图5和图6，在中环廊道5 (第一好氧池)和内环廊道6 (第二好氧池)中投放 聚乙烯多面体圆球形和/或圆筒形，或者不降解泡沫塑料小方块、圆球体等活动悬浮填料8， 在其表面上最适宜硝化菌生长和繁殖，而不利于扑食它的后生动物生长和繁殖，通过水平 推流器2和沿半宽度池底间隔布设的微孔曝气器7的联合作用，形成螺旋式推流水力流态， 使污水-空气泡-活动填料块混合体在旋流中上下翻腾互相混合接触，能得到充分的生物氧 化降解、转化和同化等作用。在这种混合体旋转推流地流经曝气段和非曝气段时，分别发 生好氧硝化和缺氧反硝化。同时能高效地去除氨氮、总氮和有机物(COD、 BOD5)。
内环廊道6 (第二好氧池)为硝化池，其中的硝化污水通过管道13送入外环廊道的 缺氧段11的前端，实现了最后和完全的反硝化。
后沉池15底部的沉淀污泥经污泥管道16回流进入外环廊道厌氧段前端10，与流入 的预处理污水混合接触，发生厌氧释放磷，随后随处理污水进入中环廊道5的第一好氧池， 在其中进行好氧过量摄取磷，并以排除剩余活性污泥的方式实现生物除磷。当生物除磷效 率不高时，可附加化学沉淀和过滤除磷，为此往后沉池进水中投加铁盐、铝盐或硅藻精土， 使生物-化学联合处理出水TP达标。
本实用新型是一种完全不同于现在应用的Orbal氧化沟和其他型式的氧化沟，其不采 用能耗大的转碟或转刷曝气装置，而采用水平推流器、搅拌机和微孔曝气器组合系统。现 有的氧化沟借助转碟大功率高速转动使环形廊道中的污水流速高达0.3 0.5m/s,使硝化污水的对比于预处理污水进水流量的内回流比高达数十倍之多，接近于完全混合式活性污泥 系统，致使不能形成真正的厌氧段和缺氧段，相应地难以实现厌氧-好氧交替除磷，也难以 高效地进行缺氧反硝化去除总氮，而且能耗大。
而本实用新型采用水平推流器、搅拌机和半宽度池底微孔曝气器组合系统，比氧化沟 曝气能耗节省30 40% (处理每m3污水的电耗为^U5KWhvs20.20KWh),而且具有更 好的水力流态-:其水平流速小得多(50.05m/s)，保持内回流比为2 3倍，从而能形成真 正的厌氧段和缺氧段;加以在外环廊道(厌氧/缺氧池)装填固定式软性填料，使其表面上 附着生长丰满厚实的生物膜，其生物量比活性污泥大几倍，能在高负荷下高效地处理污水， 显著提高有机物的(厌氧和缺氧)降解率和去除率，以及营养物的转化率和去除率(如有 机氮、TN、硝酸盐、TP等)。
在中环和内环2个廊道(即第一好氧池和第二好氧池)中，通过水平推进器和间隔式 半宽度池底曝气系统的联合作用，能使被处理污水-微小气泡-活动填料球(或块)在廊道 中呈螺旋推流流动，使污水、空气泡和活动填料球(或块)作横向旋转流动和上下翻腾运 动(参阅图5和图6)，并实现多次反复相互接触反应，能进行高效地好氧和缺氧生物降解， 以及在依次流经布设曝气器段和无曝气器段时形成好氧段和缺氧段，相应地能多次进行消 化-反硝化过程，从而能高效地去除氨氮、总氮、以及COD、 BODs等。
内环廊道(好氧硝化池)能使被处理污水最后完成完全硝化(氨氮达到或接近100% 的转化为硝酸盐和亚硝酸盐氮)，全硝化污水通过管道送入外廊道缺氧段的起端，流经整 个缺氧段后可实现全部或大部反硝化。
中环廊道(第一好氧池)通过管道将高效去除了 COD、 BOD5、 TN、 NH3-N和TP的 处理污水送入后沉池，其上清液通过顶部溢流装置流入出水汇集槽中，水质可达到1B标 准可排入附近受纳水体；如果要回收再用，则送入后续的深度处理系统，使最后出水达到 1A排放标准，甚至达到地表水环境质量标准(3838-2002)的4类标准，可作工业用水、 地表水体生态景观补给水、回注地下水等。
后沉池沉淀污泥，大部分回流至外环廊道的厌氧段起端，进行聚磷菌的厌氧释放磷， 然后流入中环廊道好氧池，进行聚磷菌的过量摄取磷，最后以剩余污泥排放实现磷的去除。
本实用新型适宜于处理5-20万吨/日的污水处理厂。建议采用如下处理流程和系统
粗、细格栅曝气沉沙池
双层滤料滤池或多级净化塘—出水(1A标准)至受纳水体座生态和景观补给水(
权利要求1、一种多重同心环形廊道复合生物处理池，包括至少外、中、内同心的环形廊道，其特征在于，所述外环廊道中，间隔地设有水平推流器和搅拌机，而除水平推流器和搅拌机周围留出一定的空间外，外环廊道中全部装填有固定式软性填料；中环和内环廊道中，均间隔地设有水平推流器和沿廊道半底宽布设的微孔曝气器以及装填有活动的悬浮填料；外环廊道一半为厌氧段，另一半为缺氧段，外环廊道厌氧段的前端设有进水口和回流污泥进口，外环廊道至中环廊道设有过水口，中环廊道至内环廊道设有带孔过水口；内环廊道通过管道与外环廊道的缺氧段前端连接，中环廊道通过排水管道与外部连接。
2、 如权利要求1所述的多重同心环形廊道复合生物处理池，其特征在于，所述的排水管道与一后沉池中心的进水一均匀布水管连接，而后沉池底部的污泥沉积坑通过一污泥管道与外环廊道厌氧段前端连接。
3、 如权利要求2所述的多重同心环形廊道复合生物处理池，其特征在于，所述水平推流器和搅拌机周围留出2m的空间，固定式软性填料为比表面积大的辫帘式软性填料。
4、 如权利要求3所述的多重同心环形廊道复合生物处理池，其特征在于，所述的活动的悬浮填料为多面体圆球形、多面体圆柱形聚乙烯的活动填料以及不降解泡沫塑料的小方块或圆球体中的至少一种。
5、 如权利要求4所述的多重同心环形廊道复合生物处理池，其特征在于，所述的外环廊道至中环廊道的过水口为完全开口的过水口 。
6、 如权利要求5所述的多重同心环形廊道复合生物处理池，其特征在于，所述中环廊道至内环廊道的带孔过水口为其过水口外侧安装的不锈钢格栅。
7、 如权利要求6所述的多重同心环形廊道复合生物处理池，其特征在于，所述的内环廊道中的管道段以及中环廊道中的排水管道端为穿孔进水管道。
8、 如权利要求7所述的多重同心环形廊道复合生物处理池，其特征在于，所述的环形廊道为椭圆形廊道或圆形廊道。
专利摘要一种多重同心环形廊道复合生物处理池，包括至少外、中、内同心的环形廊道。外环廊道中间隔地设有水平推流器和搅拌机，而除水平推流器和搅拌机周围留出一定的空间外，外环廊道中全部装填有固定式软性填料；中环和内环廊道中，均间隔地设有水平推流器和沿廊道半底宽布设的微孔曝气器以及装填有活动的悬浮填料；外环廊道一半为厌氧段，另一半为缺氧段，外环廊道厌氧段的前端设有进水口，外环廊道至中环廊道设有过水口，中环廊道至内环廊道设有带孔过水口；内环廊道通过管道与外环廊道的缺氧段前端连接，中环廊道通过排水管道与外部连接。本实用新型能够高效除磷，致使出水的总磷浓度达到标准。适应于超负荷下运行，出水水质指标可达国家标准，并且节能。
文档编号C02F9/14GK201424420SQ200920131590
公开日2010年3月17日 申请日期2009年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者曹向东, 黛 王, 王宝贞, 王淑梅, 娟 邹 申请人:王宝贞