一种曝气生物过滤污水处理装置及污水处理系统的制作方法

本发明涉及污水处理设备领域，具体而言，涉及一种曝气生物过滤污水处理装置及污水处理系统。

背景技术：

水污染是我国面临的主要环境问题之一。随着国家、行业和地方污水排放标准的日益提高，而炼化、煤化工、制药和造纸等行业排放污水水质越来越复杂，现行的生化污水处理工艺如活性污泥法、mbbr等已不能满足直排要求。曝气生物滤池简称baf，是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺，该工艺具有去除ss、cod、bod、硝化、脱氮、除磷、去除aox有害物质的作用。曝气生物滤池集生物氧化和截留悬浮固体一体，节省了后续沉淀池(二沉池)，具有容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好，运行能耗低，运行费用少的特点。但现有的曝气生物滤池却存在着固有的缺点，一是进水cod、氨氮和ss等一般要求较低，当进水水质波动时容易对整个baf系统造成冲击；二是在长时间的使用曝气生物滤池以后，需要大量的清水对曝气生物滤池进行反冲洗，反冲洗的频次较高；三是baf只把氨氮通过好氧硝化反应转化为硝基氮，而不能去除总氮。

鉴于此，特提出本申请。

技术实现要素：

本发明提供了一种曝气生物过滤污水处理装置，旨在改善现有的曝气生物滤池抗冲击能力弱、反冲洗频次高以及不能去除总氮的问题。

本发明提供了一种污水处理系统，其水处理效果好，抗冲击能力强，且节能。

本发明是这样实现的：

一种曝气生物过滤污水处理装置，从外至内依次包括外壳体、隔离筒、内导流筒以及进水管，进水管的一端位于外壳体之外，另一端伸入至内导流筒的下部，且在内导流筒内进水方向朝上，内导流筒的上下两端均与隔离筒连通，隔离筒内位于内导流筒的下方设置有朝向内导流筒的曝气分布器，隔离筒的侧壁的下部位于内导流筒的底端上方的位置沿隔离筒的侧壁的周向设置有多个过水孔，隔离筒内设置有生物悬浮填料，外壳体与隔离筒的侧壁之间设置生物缺氧反应区，生物缺氧反应区位于外壳体内的中部位置处，生物缺氧反应区内设置有生物填料，外壳体的上部设置有与外壳体内部连通的出水管。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，生物缺氧反应区内设置有反冲洗设备。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，反冲洗设备的数量为多个，多个反冲洗设备均匀设置于生物缺氧反应区。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，外壳体的上部，位于外壳体内设置有溢流槽，溢流槽与出水管连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，进水管伸入内导流筒的一端设置有进水分布器。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，生物缺氧反应区的底部具有填料承托层，生物填料设置于填料承托层之上。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，外壳体的顶部设置有帽罩，帽罩的外壁设置有与其连通的尾气收集管，帽罩内设置有用于对隔离筒内的污水进行消泡的消泡机构。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，消泡机构包括喷淋管和多个喷淋头，每个喷淋头均与匀喷淋管连通，且喷淋方向朝下。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，帽罩为拱形，且尾气收集管位于帽罩的拱顶处。

一种污水处理系统，包括上述的曝气生物过滤污水处理装置。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的曝气生物过滤污水处理装置，使用时，由于具体结构设置使得内导流筒内形成生物好氧反应区、该生物好氧反应区内发生好氧生化反应，去除大部分的有机物、同时发生硝化反应，把氨氮转化为硝基氮，同时生物自生长所需，需要消耗磷盐，去除大部分总磷。进水经过好氧反应后进入生物缺氧反应区，在此利用剩余的有机物作为碳源，发生缺氧反硝化反应，把硝基氮转化为氮气，从而去除总氮。同时利用填料的吸附过滤作用，吸附过滤剩余的总磷和好氧污泥。通过生物好氧反应区和生物缺氧反应区的具体设置，使得曝气生物过滤污水处理装置抗冲击能力强、可把废水中的总氮去除、生物缺氧反应区的反冲洗频率低。

本发明通过上述设计得到的污水处理系统，由于其包括本发明提供的曝气生物过滤污水处理装置，故其具有抗冲击能力强、水处理效果好，且更节能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的曝气生物过滤污水处理装置的外部结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的曝气生物过滤污水处理装置的结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的曝气生物过滤污水处理装置污水流向示意图；

图4是图2中a区域的放大图。

图标：100-曝气生物过滤污水处理装置；110-外壳体；111-出水管；112-溢流槽；120-隔离筒；121-曝气分布器；122-过水孔；130-内导流筒；131-支脚；140-进水管；141-进水分布器；150-生物缺氧反应区；151-生物填料；152-填料承托层；160-反冲洗设备；170-帽罩；171-消泡机构；172-喷淋管；173-喷淋头；174-尾气收集管；181-风机；182-反冲洗进气管；1-生物好氧反应区；2-下降区；10-生物悬浮填料。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1和图2所示，本发明提供了一种曝气生物过滤污水处理装置100，其从外至内依次包括外壳体110、隔离筒120、内导流筒130以及进水管140。

具体地，进水管140的一端位于外壳体110之外，另一端伸入至内导流筒130的下部，且在内导流筒130内进水方向朝上，内导流筒130的上下两端均与隔离筒120连通，隔离筒120内位于内导流筒130的下方设置有朝向内导流筒130的曝气分布器121，曝气分布器121与风机181连通，由风机181提供氧气或空气。隔离筒120的侧壁的下部位于内导流筒130的底端上方的位置沿隔离筒120的侧壁的周向设置有多个过水孔122，隔离筒120内设置有生物悬浮填料10。过水孔122的孔径与及水量根据处理水量和投加的生物悬浮填料10的粒径进行设置，保证处理效率的同时，又能够防止生物悬浮填料10通过。外壳体110与隔离筒120的侧壁之间设置生物缺氧反应区150，生物缺氧反应区150位于外壳体110内的中部位置处，生物缺氧反应区150内设置有生物填料151，生物缺氧反应区150内设置有反冲洗设备160，外壳体110的上部设置有与外壳体110内部连通的出水管111。

如图2和图3所示，使用时，向内导流筒130内投加一定量的生物悬浮填料10。污水从进水管140位于外壳体110的一端进入内导流筒130的下部，进入内导流筒130的污水与生物悬浮填料10在进水管140的水力冲击以及曝气分布器121排出的微气泡的推力作用下，向上流动，导致内导流筒130内部形成气液固三相的上升区，大部分微气泡到达液面以上逸出水面，少部分微气泡随内导流筒130顶部隔离筒120与内导流筒130之间的空间向下折流，在内导流筒130和隔离筒120之间的环隙形成下降区2。在下降区2底部一部分液体和少部分气泡多个过水孔122进入隔离筒120与外壳体110的侧壁之间的生物缺氧反应区150，生物悬浮填料10不能通过过水孔122，下降区2大部分液体和气泡、全部生物悬浮填料10从内导流筒130底部折流进入内导流筒130内部上升区，从而在内导流筒130内，气液固三相形成生物好氧反应区1。生物悬浮填料10上附着生长着生物膜，生物膜与溶解氧发生好氧生化反应把废水里的有机物转化为co2和h2o，把氨氮转化为亚硝基氮和硝基氮，从而达到去除有机物和氨氮的作用。

通过过水孔122进入生物缺氧反应区150内的液体溶解氧很低，处于缺氧状态，由于压力作用，液体会穿过生物缺氧反应区150向上流动，生物填料151上会附着生长大量的兼氧反硝化菌，利用废水中剩余的有机物为碳源，发生反硝化反应，把亚硝基氮和硝基氮转化为无害的n2，彻底去除总氮。同时把废水中的磷吸附到生物膜上，达到同时去除有机物和氮磷的效果。经生物缺氧反应区150处理好的净化水从外壳体110上部的出水管111排出。

更具体地，进水管140是从外壳体110的下部依次穿过外壳体110和隔离筒120伸入内导流筒130内。内导流筒130通过支脚131设置于外壳体110的底面。外壳体110采用钢制成。为使得处理效果更好。隔离筒120的直径和高度分别为外壳体110的直径和高度的0.7～0.8h和0.85～0.95倍，内导流筒130直径和高度分别为隔离筒120直径和高度的0.6～0.8倍和0.7～0.85倍。

优选地，外壳体110、隔离筒120以及内导流筒130均呈圆筒形，且三者同轴设置。上述设置能保证位于各个位置的污水都能被更充分地处理。

进一步地，外壳体110的顶部设置有帽罩170，帽罩170的外壁设置有与其连通的尾气收集管174，帽罩170内设置有用于对隔离筒120内的污水进行消泡的消泡机构171。

外壳体110内的污水在处理过程中会产生气体，产生的气体则统一由尾气收集管174排出，避免直接排出尾气对环境造成污染，而由于曝气装置的设置，使得装置运行时间较长后内导流筒130的上部水面产生较多泡沫，而设置的消泡机构171则能用于去除泡沫。

具体地，消泡机构171包括喷淋管172和多个喷淋头173，每个喷淋头173均与喷淋管172连通，且喷淋方向朝下。喷淋管172内的水来自消防水或污水处理后的回用水。

进一步地，帽罩170为拱形，且尾气收集管174位于帽罩170的拱顶处。由于气产生后向上运动，将尾气收集管174设置在最高位置处有利于气体排出，减小装置内部的压力。

进一步地，外壳体110的上部，位于外壳体110内设置有溢流槽112，溢流槽112与出水管111连通。溢流槽112能够拦截随洁净水带至上部的填料，其设置能使得排出的洁净水水质更好。

如图2和图4所示，进一步地，生物缺氧反应区150内设置有反冲洗设备160。具体地，反冲洗设备160通过反冲洗进气管182与风机181连通。

设置反冲洗设备160的目的是：当生物缺氧反应区150发生堵塞时，反冲洗设备160通过曝气进行反冲洗，反冲洗出的泥水混合物通过出水管111输送到污泥干化设备进行进一步处理。反冲洗频率根据实际运行情况确定。

进一步地，反冲洗设备160的数量为多个，多个反冲洗设备160均匀设置于生物缺氧反应区150。多个反冲洗设备160的均匀分布能够保证填料的充分冲洗。

本发明提供的曝气生物过滤污水处理装置100具有以下优点：

(1)本发明在装置内形成了生物好氧反应区1，待处理废水首先进入生物好氧反应区1的内部上升区，与原有处于内部流化状态的气液固三相充分混合，把废水中的污染物浓度充分稀释。当进水的污染物浓度变高时，通过快速稀释，不易给整个生化系统造成冲击。生物好氧反应区1内气液固处于内循环流化状态，加速了气液固之间的传质，废水中的污染物很快被生物悬浮填料10上附着的生物膜反应转化，把有机物转化为co2和h2o，氨氮转化为亚硝基氮和硝基氮。从而提高了整个装置系统的抗冲击能力。

(2)在生物好氧反应区1内，通过好氧生化处理，已经去除废水中大部分的污染物。所以通过过水孔122流入生物缺氧反应区150的废水所含污染物浓度已经很低，当废水流经生物缺氧反应区150时，生物填料151上只需要较少数量的微生物即可把污染物去除。微生物数量少，生化反应产生的排泄物就会少，即产生的剩余污泥量少，不易对生物缺氧反应区150造成堵塞。所以对生物缺氧反应区150进行反冲洗的频率降低，减少了人工和用清水成本。

(3)传统曝气生物滤池整个池体处于曝气状态，在好氧条件下，好氧菌把有机物转化为co2和h2o，硝化菌把氨氮转化为亚硝基氮和硝基氮，而没有彻底去除总氮。现在污水排放标准对总氮指标有了新的要求，亚硝基氮和硝基氮的去除需要在缺氧条件下，通过兼氧反硝化菌的反硝化作用转化为n2去除。而本发明设计的生物缺氧反应区150处于缺氧状态，生物缺氧反应区150中可富集大量的缺氧反硝化微生物，可把废水中的总氮去除。

(4)本发明设计中帽罩170的设置使得的污水处理设备实现装置化、密闭化，避免废水中污染物泄漏造成土壤污染，尾气泄漏造成大气污染，从而避免了二次污染的发生。

综上所述，本发明提供的曝气生物过滤污水处理装置，由于外壳体、隔离筒、内导流筒、进水管过水孔、生物缺氧反应区等结构的具体设置，使得曝气生物过滤污水处理装置抗冲击能力强、可把废水中的总氮去除、生物缺氧反应区的反冲洗频率低。

本发明还提供了一种污水处理系统，其包括本发明提供的曝气生物过滤污水处理装置，由于其包括本发明提供的曝气生物过滤污水处理装置，故其具有抗冲击能力强、水处理效果好，且更节能的优点。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。