地埋式内嵌载体固化微生物的悬浮床污水处理系统的制作方法

本实用新型涉及一种污水生物处理系统，尤其是地埋式的污水生物处理系统。

背景技术：

地埋式污水处理系统是指将污水处理设施中的主体构筑物埋在地下的污水处理技术，具有对环境影响小，土地利用率高，整体美观，工艺实用等特点。广泛应用于乡镇、学校、医院、风景区、飞机场及工厂等场合的污水处理。

目前，地埋式的污水处理系统按工艺划分主要有生物接触氧化法、膜生物反应器（MBR）、移动床生物膜反应器（MBBR）等。常规地埋式污水处理系统的特征总结如下：

通过表1分析发现，常规地埋式污水处理系统都是基于活性污泥法设计，通过悬浮或附着于填料上的微生物降解污染物，而微生物无一例外都是通过投加接种，都需要进行后续培养驯化，由于接种前后微生物生存环境改变，都需要一段比较长的工艺调试时间；而且微生物菌种来源于污水厂脱水后污泥，微生物种类虽多（高达400~500种），但却无法进行优选，而实际上，这其中只有5%的微生物是最有效的，大量低效能微生物的存在对曝气供氧是极大浪费，并挤占用污水反应空间，造成电费增加、构筑物投资增加。为提高微生物效率，近年来也有通过投加高效微生物，实现微生物增殖的案例，但上述微生物都是直接投放水体，并随排水流出，需不断补充投加，成本高昂。

其次，常规地埋式污水处理系统主体构筑物普遍采用的是钢筋混凝土、碳钢防腐以及玻璃钢三种类型材料，上述材料在实际应用于都存在较多问题：如采用钢筋混凝土池体会面临施工复杂、周期长，废弃后难以拆除的问题；碳钢防腐池体则防腐性能差，寿命很短；而玻璃钢材料较脆，运输及吊装过程很容易造成损坏。近年来也出现了塑料材质的罐体，但都没有针对罐体内部构造进行专业设计，应用于污水处理经常出现内部设备无法安装、无法固定等问题，适用性很差，亟需对各处理单元的罐体内部进行针对性设计。

再者，常规地埋式污水处理系统主体反应单元配置的曝气装置普遍采用的是“风机+管式（或盘式）微孔曝气”、“射流泵+射流器”或液下曝气机等类型曝气方式，分别存在着噪音大、能耗大或者维修困难等不同问题，亟需解决。

最后，常规地埋式污水处理系统主要应用于乡镇、学校、医院等场合，上述单位受客观条件限制，一般不会配备专业的污水处理管理人员，造成很多污水站建成后荒废或达不到处理效果，这已成为很普遍的环境问题。

检索到目前关于地埋式污水处理系统的文献有：

中国专利，1.一种小型污水处理系统 ,申请号：CN201410624613.2 申请人：戴礼礼，摘要：一种小型污水处理系统，主要包括斜板斜管沉淀池和地埋式污水处理装置；所述地埋式污水处理装置主要包括壳体和壳体内依次设置的接触氧化一室、接触氧化二室、混合反应室和沉淀过滤室；所述壳体的下方设有支撑壳体的支撑座；所述壳体外部设有控制器和报警器；与现有技术相比，本发明的有益效果是解决了现有技术中的不足，采用斜板斜管沉淀池进行预处理和二级生物氧化方式，将污水中的杂物、泥沙、COD、BOD、氨氮、磷去除，使出水达到国家标准；该发明中的地埋式污水处理装置可埋没于地表以下，设备上面的地表可绿化。

2.地埋式污水处理系统，申请号： CN201210305699.3 申请人：吕晓娟 摘要：本发明涉及生活污水和工业有机废水处理领域，具体为一种处理效果好，出水水质稳定，占地面积少的地埋式污水处理系统。其包括依次连接的格栅井、调节池、初沉池、动力氧化接触池、澄清池，以及和动力氧化接触池连接的风机房；动力氧化接触池包括反应器主体，设在反应器主体内部且与其连通的反应器内壳，贯穿反应器主体和反应器内壳设置的旋切式搅拌器；反应器内壳内部形成曝气区，反应器内壳外壁与反应器主体内壁之间的空间上方形成排水区，下方形成污泥沉淀区；反应器主体底部设置有曝气管。

3.生活污水处理系统，申请号：CN201610062016.4 申请日：2016.01.29 申请人：王道光，摘要：一种生活污水处理系统，其特征是预沉池的一端上方安装污水收集管，另一端上方装有前溢流管，厌氧处理罐内由隔板分为静态处理区和动态处理区，静态处理区内悬挂立体弹性填料，动态处理区内置多面空心球填料，厌氧处理罐动态处理区的上方通过后溢流管与人工湿地连通；人工湿地从上而下依次为砂土层、砂层、卵石砂混合层、卵石层，砂层中埋设水管，后溢流管的出口与水管相接，人工湿地的一侧为集水渠，集水渠底部与卵石层相通，集水渠上端安装出水管。本发明的生活污水处理系统，主要处理设备均为地埋式，污水从收集到处理全部依靠自流，不设置运转设备，不需要化学药剂，不需要动力设备，不存在运行费用，可完全避免污水处理过程中的二次污染。

4.地埋式生活污水处理系统，申请号： CN201510846952.X 申请人：江苏海祥环保工程有限公司；摘要：地埋式生活污水处理系统，所述系统均埋于地表下方，其特征在于包括并列设置的二级调节池、酸化水解池、多级接触氧化池、斜管沉淀池、污泥池、曝气生物滤池以及消毒清水池，结构紧凑、操作维护简单、安装检修方便、使用寿命长。

5.地埋式生活污水处理系统，申请号： CN201410212512.4 申请人：乐山市净源水处理设备有限公司 摘要：一种地埋式生活污水处理系统；包括格栅调节池、生物接触氧化池、混凝反应池、沉淀池、污泥浓缩池、消毒装置、风机、液位控制设备。污水进入化粪池，其大颗粒、可沉固体及漂浮物被拦截，出水进入格栅调节池，由污水泵提升至生物接触氧化池，经过预处理的污水再通过生物接触氧化池进行好氧生物处理，在充氧曝气和生物膜的作用下，有机物降解为二氧化碳和水，出水进入沉淀池泥水分离后，处理水排出，污泥由泥浆泵提升至污泥池，经浓缩后，污泥外运，而上清液返回调节池再处理。

6.一种地埋式一体化污水处理系统，申请号： CN201310612845.1 申请人：西安民生电热技术工程有限责任公司 摘要：一种地埋式一体化污水处理系统，包括沉淀池，沉淀池出水口通过管路和一级曝气池进水口连接，一级曝气池出水口和二级曝气池进水口连接，二级曝气池出水口和净水池入水口连接，净水池出水口和排水管连接，沉淀池、一级曝气池、二级曝气池、净水池、排水管之间均设有水泵，沉淀池、一级曝气池、二级曝气池、净水池的污泥出口和污泥总管连接，并通过污泥泵提升到底面，沉淀池、一级曝气池、二级曝气池、净水池、水泵、污泥总管设置在壳体内，壳体底部设有滚轮，污泥泵安装在壳体外，本发明设置在地下，不占用场地，一体化设置，结构紧凑，同时移动方便。

12.一种污水处理系统 ，申请号： CN201410159311.2 申请日： 2014.04.18 公开号： CN105016560A 公开日： 2015.11.04 申请人：龙岩市绿河环保科技有限公司 摘要：本发明公开了一种污水处理系统，其特征在于：包括污水调节池，污水调节池连通有污水管，所述污水调节池依次连通有PH调节池、气浮设备、ABR厌氧池、竖流沉淀池、生物接触氧化池、竖流沉淀池、中间池和过滤设备，最后通过排水管排除达标的水。本发明设备和设计都是先进实用的，节能性能好，产泥量少，采用地埋式构筑物，保持地面的原状或绿化，同时选用性能稳定可靠的设备，减少日常维修费用，尽量采取自动控制，降低劳动强度。

6.半地埋景观式新农村生活污水处理系统，申请号： CN201310591250.2 申请日： 2013.11.20 申请人： 陕西理工学院 摘要：本发明涉及环保技术领域，尤其是半地埋景观式新农村生活污水处理系统，包括集水管网、混合池、水泵和处理单元，集水管网收集生活污水后，经混合池、水泵进入处理单元，处理单元采用可独立拆卸的预制特型板组装为复合层净化单元，从上到下依次为湿地景观植物栽培层、人工湿地基质层和过水渠，湿地景观植物栽培层上栽植湿地景观植物，人工湿地基质层与生活废水进行物质交换，过水渠内设有用于净化污水的折流板和弹性生物绳。本发明以农村原有排水沟渠为基础，组合为立体复合净化水渠，实现废水达标排放的目的，同时美观、经济，投资少，对COD、氨氮、TN、TP、农药、大肠菌群、沙门氏菌等均有良好的去除效果，尤其适用于农村污水，

7.地埋式一体化污水处理系统。申请号： CN201420802072.3 申请日： 2014.12.18 申请人： 沁阳市扬普实业有限公司 摘要：本实用新型涉及一种地埋式一体化污水处理系统。包括格栅深砂池、调节池、地埋式一体化污水处理设备、砂滤生态池、和风机房，所述的地埋式一体化污水处理设备由A级缺氧池、第一O级的好氧池、第二O级的好氧池、二沉池和消毒池组成；格栅深砂池通过管子和调节池连接，调节池中设置有提升泵和地埋式一体化污水处理设备连接，地埋式一体化污水处理设备中的A级缺氧池、第一O级的好氧池、第二O级的好氧池、二沉池和消毒池均通过管道串联连接。提供一种可以处理有机污水的地埋式一体污水处理系统。

上述文献公开的地埋式一体化污水处理系统也有分成几级，但是对微生物的优选、固定化等均没有涉及，构筑物也普遍采用常规钢筋混凝土或钢结构罐体，建造、养护存在问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种地埋式的污水生物处理系统，能够克服常规地埋式污水处理系统存在的问题。

本发明人针对现有地埋式污水处理系统存在的需要投加并驯化微生物、菌种无法优选、构筑物寿命短、罐体适应性差、运行维护难等问题，提出了一种地埋式内嵌载体固化微生物的悬浮床污水处理系统，该系统采用悬浮床生物膜耦合载体固化微生物技术的处理工艺，高效专性微生物通过内置发生器产生，省却接种和培训驯化过程，微生物种群为经过优选的高效菌群，处理效率大大提高，特别是针对氮磷，超越了目前同类型的处理方法，且构筑物材料选用地埋式强化聚乙烯（PE）罐体，各处理单元罐体构造针对性设计，罐体寿命达20年以上，整套系统集成手机APP管理，远程操作管理。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

地埋式内嵌载体固化微生物的悬浮床污水处理系统，其特征在于：包括提升单元A、水质调整和功能扩展单元B、主体反应单元C和分离单元D，上述各单元由若干个地埋式罐体构成并通过管道连接起来形成污水处理系统；各单元罐体及连接管道采用强化聚乙烯材料。所述的连接可以是依次串联或者根据具体情况互相串联或并联，例如系统设两个主体反应单元或两个分离单元。

所述的提升单元是在罐体内设计有导流管、截留隔网、提篮式格栅和切割水泵；污水进入罐体内经过提篮式格栅和截留隔网，然后由切割水泵提升，再流至水质调整和功能扩展单元的罐体。

所述的主体反应单元是在罐体内安装有载体固化微生物发生器、自动力射流器和悬浮填料，载体固化微生物发生器产生出优质组合微生物，并附着生长于悬浮填料形成高度专性的活性生物膜；主体反应单元的射流供氧装置水流动力来源于水质调整单元和分离单元的水泵，进水和污泥回流的同时即可带入足量氧气，无需额外配置射流泵。

所述的水质调整单元是在罐体内设计有旋流混合器和均质提升泵，旋流混合器由提升单元的水流惯性提升动力，产生旋切式水流；水质调整单元可根据进水条件进行功能扩展，如强化药品投加、预氧化、厌氧等，还可根据进水条件进行功能扩展。

所述的分离单元是在罐体内安装有可提升式斜管模组件、污泥回流泵，将主体反应单元出口带进的少量脱落生物膜沉淀分离出来，保证出水清澈；分离出来的污泥经污泥回流泵送回反应单元，澄清液则达标直接外排或收集回用；

所述的功能扩展单元罐体内设计有旋流混合器和均质提升泵。

以上所述的载体固化微生物发生器将活性污泥中的微生物优势菌种进行驯化选配组合，并通过离子吸附、包埋、交联共价结合等生物工程方法将各种菌群固化在一个多酶体系的载体上，在有氧气和污水的条件下，载体中的微生物将会大量繁殖出来，对水中污染物针对性去除。该载体技术能根据不同污水条件配制不同的微生物组合。

所述的水质调整单元是在罐体内设计有旋流混合器和均质提升泵，旋流混合器由提升单元的水流惯性提升动力，产生旋切式水流；可根据进水条件进行功能扩展；

所述的分离单元是在罐体内安装有可提升式斜管模组件、污泥回流泵，将主体反应单元出口带进的少量脱落生物膜沉淀分离出来，保证出水清澈；分离出来的污泥经污泥回流泵送回反应单元，澄清液则达标直接外排或收集回用；

所述的功能扩展单元罐体内设计有旋流混合器和均质提升泵。

所述地埋式污水处理系统的构筑物采用地埋式强化聚乙烯（PE）罐体，该罐体及连接管道选用强化聚乙烯材料制作，耐腐蚀性能强，寿命可达20年以上，罐壁内设计加强筋，能有效应对土壤侧压力，各处理单元均可由单个或多个内置设备的罐体组成。

主体反应单元的射流供氧装置水流动力来源于水质调整单元和分离单元的水泵，无需额外配置射流泵。

所述的功能扩展单元的强化聚乙烯旋流混合器由提升单元的水流惯性提升动力，产生旋切式水流，水质调整单元可根据进水条件进行功能扩展。

本发明所述的地埋式内嵌载体固化微生物的悬浮床污水处理系统，系统的各单元罐体及连接管道安装有传感器，通过线路或无线装置与中心计算机连接，或者与手机APP远程控制，通过手机可查看各设备运行情况和控制设备启停。

以上所述的提升单元内的切割水泵采用漩涡结构，不轻易被堵，输送流体过程不受杂质影响。

以上所述的水质调整单元内的旋流混合器的结构为文丘里旋流器；

以上所述的水质调整单元内的均质提升泵采用漩涡结构。

以上所述的载体固化微生物发生器将活性污泥中的微生物优势菌种进行驯化选配组合，并通过离子吸附、包埋、交联共价结合等生物工程方法将各种菌群固化在一个多酶体系的载体上，在有氧气和污水的条件下，载体中的微生物将会大量繁殖出来，对水中污染物针对性去除。该载体技术能根据不同污水条件配制不同的微生物组合。该载体技术能根据不同污水条件配制不同的微生物组合。

本发明污水处理系统采用悬浮床生物膜耦合载体固化微生物技术的处理原理：主体反应单元内置载体固化微生物发生器，该发生器原理是将活性污泥中的微生物优势菌种进行驯化选配组合，并通过离子吸附、包埋、交联共价结合等生物工程方法将各种菌群固化在一个多酶体系的载体上，在有氧气和污水的条件下，载体中的微生物将会大量繁殖出来，该载体技术能根据不同污水条件配制不同的微生物组合，特别针对低碳氮比污水和难降解废水能通过强化功能性微生物的存在提高专项污染物去除效率，且主体反应单元投放有悬浮填料，微生物发生器产生的菌群在悬浮填料上形成高度专性的活性生物膜，保障微生物不流失，游离的微生物则被分解，无剩余污泥产生。

本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：

本发明通过采用创新性的处理工艺和罐体技术，克服了常规地埋式污水处理系统的诸多弊端。增加了提升单元、水质调整和功能扩展单元、主体反应单元和分离单元；采用旋流泵、文丘里旋流器、流体输送更顺畅；在主体反应单元中，安装有载体固化微生物发生器、自动力射流器和悬浮填料，免除了繁琐的微生物投加、驯化过程，强化了对污染物（特别是氮磷）的降解能力，减少了处理构筑物容积，不产生剩余污泥，节约了投资和运行成本；罐体构筑物耐腐蚀性能更好，寿命更长，适用性更强；智能APP应用也让偏僻污水厂的远程专业控制成为现实。

附图说明

图1是本实用新型地埋式污水处理系统的工艺流程图。

图2为本实用新型中提升单元的聚乙烯罐体内部构造图。

图3为本实用新型中水质调整（功能扩展）单元的聚乙烯罐体内部构造图。

图4为本实用新型中主体反应单元的聚乙烯罐体内部构造图。

图5为本实用新型中分离单元的聚乙烯罐体内部构造图。

图中1.导流管 ，2. 提篮式格栅，3. 截留隔网，4.切割水泵，5.旋流混合器，6.均质提升泵 ，7. 载体固化微生物发生器 ，8. 自动力射流器，9. 悬浮填料，10. 可提升式斜管模组件，11. 污泥回流泵。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

实施例1：

参照图1，地埋式内嵌载体固化微生物的悬浮床污水处理系统包括提升单元A、水质调整和功能扩展单元B、主体反应单元C和分离单元D串联组成，每个单元包含一个或多个PE罐体。其中主体反应单元内置载体固化微生物反应器和悬浮填料，是整套系统的核心部件。上述罐体埋于地表以下，上部可以进行绿化。

参照图2，提升单元罐体内置导流管（1）、提篮式格栅（2）、截留隔网（3）和切割水泵（4）。罐体停留时间为0.1-0.2h；导流管与进水口连接，根据水量调节出口角度，确保水流进入提篮式格栅；提篮式格栅置于罐体底部，设计间隙5-10mm，通过斜拉式导轨提升；截留隔网固定于罐体底部插槽，间隙10~15mm。

切割水泵（4）采用漩涡结构，能有效应对各类污水中的杂质。

参照图3，水质调整单元罐体内置旋流混合器（5）和均质提升泵（6）。罐体停留时间为2~6h；旋流混合器置于罐体底部，与提升单元水泵出口管连接，进水的同时产生旋切水流。

所述的水质调整单元内的旋流混合器的结构为文丘里旋流器；

参照图4，主体反应单元罐体内置载体固化微生物发生器（7）、自动力射流器（8）和悬浮填料（9）。罐体停留时间为4-10h；载体固化微生物发生器置于罐体中部，产生优势微生物包括：分解氨氮的微生物、防止硫化氢合成达到去除臭味的微生物、分解污泥的微生物、在水中聚集氧气的微生物、分解高分子碳氢化合物的微生物、以及其它10多种微生物。自动力射流器置于罐体底部，进水部与水质调整单元和分离单元的水泵出口管连接，进气部与气管连接，伸出水面30~50cm。悬浮填料投加比例为罐体容积的1/5~1/3。

载体固化微生物发生器将活性污泥中的微生物优势菌种进行驯化选配组合，并通过离子吸附、包埋、交联共价结合等生物工程方法将各种菌群固化在一个多酶体系的载体上，在有氧气和污水的条件下，载体中的微生物将会大量繁殖出来，对水中污染物针对性去除。该载体技术能根据不同污水条件配制不同的微生物组合。

参照图5，分离单元罐体内置可提升式斜管模组件（10）和污泥回流泵（11）。罐体停留时间为2~4h，底部成锥底；可提升式斜管模组件孔径Φ80~150，位于罐体中上部，模组件为可提升式，模块宽度≤700mm，能自由进出罐体检修口。

具体处理流程：首先污水通过排污管自流进入提升单元，由于自流管埋深一般较大，污水经导流管调整入流角度，进入提篮式格栅进行除渣后，再由切割水泵提升高程，避免后续单元不断加大埋深。

污水随后进入水质调整单元，该单元主要起调节水量和水质作用，旋流混合器产生的旋切水流可使各时间段污水充分混匀，再泵送进入后续单元，进水持续稳定。

均质后的污水进入主体反应单元，该单元是整个处理系统的核心部件。罐体内部设计有载体固化微生物发生器，能长期源源不断的产生出优质组合微生物，并附着生长于悬浮填料形成高度专性的活性生物膜，污水中的污染物在微生物作用下有效降解。系统供氧由自动力射流器提供，该射流器水流动力来源于水质调整单元和分离单元的水泵。

污水经主体反应单元后，绝大部分污染物被去除，进入分离单元是将少量脱落生物膜沉淀分离出来，保证出水清澈。分离出来的污泥经污泥回流泵送回反应单元，澄清液则达标直接外排或收集回用。

考虑到污水站运行管理方便，本污水处理系统集成手机APP远程控制，可通过手机查看各设备运行情况和控制设备启停，实现污水站长期无人值守。

上述污水处理系统经过在小城镇污水厂实际验证，效果显著。以日处理500m³/d生活污水的乡镇污水厂为例：地点：广西龙州县某乡镇。

设计进水参数：COD_cr≤300mg/L，BOD₅≤140mg/L，SS≤200mg/L，NH₃-N≤30mg/L，TN≤40mg/L，TP≤4mg/L

应用本实用新型污水处理系统与常规处理系统对比如下：

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。