高效生化纤维束一体化污水处理设备的制作方法

本实用新型涉及一种污水处理装置，尤其涉及一种高效生化纤维束一体化污水处理设备。

背景技术：

随着污水处理技术的不断发展，污水处理技术日益成熟，目前比较成熟的污水处理工艺有A/O+沉淀工艺和MBR膜工艺，其中，A/O工艺法也叫厌氧好氧工艺法，主要用于水处理方面，A就是厌氧段，主要用于脱氮除磷，O就是好氧段,主要用于去除水中的有机物；MBR又称膜生物反应器，是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术。

另外，随着污水处理水平的进一步发展，出现了一种纤维束过滤器，其采用纤维束作为填料，纤维束填料采用高分子纤维束作为过滤材料，单丝直径可达几十微米到几微米，属于微米级过滤材料(砂滤器属于毫米级)，具有巨大的比表面积，对水中的颗粒的截留和吸附能力有极大的提高。

例如，公告号为CN 101862556 B的中国发明专利公开了《纤维束过滤器》，包括壳体、与第一控制装置连接的活动板、固定板及若干个纤维束滤层，所述壳体上部设有进水管，所述活动板和固定板分别安装于壳体内的上、下部，所述纤维束滤层固定在固定板和活动板之间，所述壳体顶部设有排气管，所述壳体底部设有排污管，其中所述壳体内腔中部设有一滤水腔，所述滤水腔为封闭的空心柱体腔，所述纤维束滤层贴设于滤水腔外表面，与所述纤维束滤层贴合的滤水腔表面设有若干个滤水孔，所述纤维束滤层外侧安装有与纤维束滤层外表面贴合且面积相适应的活动滤板，所述活动滤板上设有若干个滤孔，所述活动滤板与第二控制装置连接，所述滤水腔上设有出水管，所述出水管穿过壳体表面。然而，该发明专利中纤维束只具有吸附过滤作用，并未有生物降解的功能，同时，在纤维束过滤器长时间使用后，纤维束上就会残留大量污染物，从而影响纤维束污水处理的功能，现有纤维束污水处理装置中也并未公开有关能够对纤维束进行定时清理的技术。

例如，公告号为CN 205328695U的中国实用新型专利《一种用于污水处理的纤维束生物反应机构》，包括反应室以及设置在该反应室内的纤维束，其特征在于：所述反应室的上部设有污水口，所述反应室内上下分别布置有第一滤层和第二滤层，所述纤维束的一端与第一滤层连接，所述纤维束的另一端与第二滤层连接，所述纤维束表面附着有用于污水处理的生物菌种，所述反应室上连接有一使得第一滤层和/或第二滤层作上下运动的提升元件，所述第二滤层的下方布置有曝气管网，组成该曝气管网的曝气管上开设有向上开口的曝气孔，所述曝气管网与一曝气机相连接，所述反应室的底部布置有集水反洗管网，组成该集水反洗管网的集水反洗管上开有通孔，所述反应室外还设置有与集水反洗管网相通的清水管和反洗管，该反洗管与一反洗水泵相通，在清水管上设置有产水控制阀，在反洗管上设置有反洗控制阀。然而该发明曝气机离纤维束过远，产生的气泡造成了流失，同时生物反应的即时性也差，具有延时性，没有充分发挥该专利方案的作用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，克服了现在的技术缺陷，提供一种可以充分利用曝气机产生的气泡，反应效率高的的高效生化纤维束一体化污水处理设备。

本实用新型的技术方案是，提供高效生化纤维束一体化污水处理设备，包括反应室以及设置在该反应室内的纤维束，所述反应室的上部设有污水口，所述反应室内设有上下分布的第一滤层和第二滤层，所述纤维束的一端与第一滤层连接，所述纤维束的另一端与第二滤层连接，所述纤维束表面附着有用于污水处理的生物菌种，所述反应室上连接有一使得第一滤层和/或第二滤层作上下运动的提升元件，所述第一滤层的下方布置有曝气管网，所述反应室的底部布置有集水反洗管网，与集水反洗管网相通的清水管和反洗管，在清水管上设置有产水控制阀，在反洗管上设置有反洗控制阀。

本实用新型的有益效果为：曝气管网的曝气作用可快速有效地作用于纤维束，实现了纤维束对污水的过滤吸附以及生物降解的作用，提高了纤维束的污水处理能力。

作为本实用新型的一种改进，所述曝气管网设于第一滤层与第二滤层之间，通过所述改进，可以使曝气管的曝气作用直接作用到纤维束上，并且充分利用了第一滤层与第二滤层之间的空间，减少的整个机构的占用空间。

作为本实用新型的一种改进，组成所述曝气管网的曝气管上设有均布在管壁上的曝气孔，通过所述改进，在节省空间的同时，依旧保证全部纤维束的充分利用，并且气泡多，使去污的效果更好。

作为本实用新型的一种改进，所述第一滤层和第二滤层分别为滤板或者栅网，通过所述改进，可以直接筛除大颗粒的污质，避免大颗粒污质进入纤维束，影响纤维束的工作效果，避免污质在纤维束区域堆积。

作为本实用新型的一种改进，所述反应室内位于第一滤层的上部布置有污水管网，组成该污水管网的污水管上开设有污水孔，所述污水管网与所述污水口相通，通过所述改进，可以将清洗产生的污水进行排除，保证本机构长期有效的工作。

作为本实用新型的一种改进，所述提升元件为一提升机，该提升机设置在反应室的顶部，提升机具有一能够上下升降的提升轴，该提升轴与第一滤层连接，通过所述改进，可以通过第一滤层的上下升降有效的实现纤维束的收缩与伸张，实用清洗及去污的能力。

作为本实用新型的一种改进，所述曝气管网设于靠近第二滤层的一侧，通过所述改进，可以使第一滤层的运动空间更大，纤维束收缩与伸张的幅度更大，效果更好。

作为本实用新型的一种改进，所述曝气管网和集水反洗管网阵列布置，通过所述改进，可以使整个机构更加有序，作用范围更加全面，不会出现遗漏。

作为本实用新型的一种改进，所述纤维束为首尾相连的短纤维束连接而成，通过所述改进，可以避免在纤维束在收缩和伸张的过程中出现缠绕交叉的现象，避免纤维束在作用过程中出现断裂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是本实用新型实施例中整体结构示意图(该纤维束生物反应机构集成于污水处理的一体化设备中)。

图2是本实用新型实施例中曝气管横截面的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型实施例中的纤维束生物反应机构为污水处理的关键部分，当对于污染程度较轻或者水质相对较好的污水，其可以直接使用；对于一般污水，其可以配合一些常规污水处理方式进行污水的预处理。在本实用新型实施例中将纤维束生物反应机构集成于污水处理的一体化处理设备中，在纤维束生物反应机构进行污水处理之前，增设厌氧污水处理工艺和好氧污水处理工艺，同时，在纤维束生物反应机构进行污水处理之后，增设清水储存工艺。现配合图1，对其做详尽的描述。

如图1所示，将纤维束生物反应机构集成于一体化污水处理设备中，该一体化污水处理设备包括一壳体25，壳体25内依次设置有三个分隔板26，该分隔板26将壳体25依次分隔成相互串联的厌氧反应区3、好氧反应区7、纤维束生物反应区22和清水区17，需要处理的原始污水依次通过厌氧反应区3、好氧反应区7和纤维束生物反应区22进入清水区17内。其中，该纤维束生物反应区22即为纤维束生物反应机构处在部分，纤维束生物反应区22即为纤维束生物反应机构的反应室。

其中，好氧反应区7的污水出水口位于所述纤维束生物反应区22的上部形成纤维束生物反应区22的污水口9，纤维束生物反应区22内上下分别布置有第一滤层28和第二滤层29，第一滤层28和第二滤层29分别为滤板或者栅网，其中，滤板可以为在平板上开设多个滤孔的方式制成，栅网可以为钢丝通过相互缠绕形成；在第一滤层28和第二滤层29之间设置有纤维束13，具体地，纤维束13为首尾相连的短纤维束连接而成，纤维束13的一端与第一滤层28连接，纤维束13的另一端与第二滤层29连接，在第一滤层28和第二滤层29之间形成纤维束丛；纤维束生物反应区22上连接有一使得第一滤层28作上下运动的提升元件，具体地，提升元件为一提升机12，该提升机12设置在纤维束生物反应区22的顶部，提升机12具有一能够上下升降的提升轴，该提升轴与第一滤层28连接，第二滤层29固定不动；第一滤层28与第二滤层29的之间布置有曝气管网10，曝气管网10靠近第二滤层的一侧，优选地，该曝气管网10阵列布置，组成该曝气管网10的曝气管上设有均布在管壁上的曝气孔34，同一横截面上有四个曝气孔34，曝气管网10与一气孔33相连接，气孔33处连接有曝气机14；纤维束生物反应区22的底部布置有集水反洗管网11，优选地，该集水反洗管网11阵列布置，集水反洗管网11具有集水和反洗的功能，具体地，在纤维束污水处理过程中，集水反洗管网11具有集水功能，在纤维束反洗过程中，集水反洗管网11具有反洗功能(此处反洗的概念即为对纤维束进行清洗，由于清洗中清水的流向与污水处置过程中污水的流向相反，故形象地称为反洗)，组成该集水反洗管网11的集水反洗管上开有通孔，在清水区17内设置有与集水反洗管网11相通将清水引流至清水区17内的清水管21，集水反洗管网11还相通有一反洗管19，该反洗管19与一反洗水泵16相通，在清水管21上设置有产水控制阀20，在反洗管19上设置有反洗控制阀15。

其中，上述提升机12为一螺杆升降机，属于SY系列蜗轮丝杠升降机，它是一种基础起重部件，符合JB/T8809—2010(原JB/T8809—1998、JB/ZQ4391—86)标准，其承载能力2.5～120T，具有结构紧凑、体积小、重量轻、动力源广泛、噪音小、安装方便、使用灵活、功能多、配套形式多、可靠性高、使用寿命长、提升行程可调节等优点，非常适合用来调节高效纤维束的疏密度。

为了实现污水能够均匀缓慢地散向第一滤层28上，保证各个纤维束13能够均匀地接触污水，所述纤维束生物反应区22内位于第一滤层28的上部布置有污水管网30，组成该污水管网30的污水管上开设有污水孔，所述污水管网30与所述污水口9相通。

另外，纤维束生物反应区22还包括一反洗排水管2，该反洗排水管2一端与纤维束生物反应区22的上部相通，另一端引出壳体25外，通过设置反洗排水管2，在纤维束生物反应区22内纤维束反洗产生的污水流经反洗排水管2，从而将反洗产生的污水排出纤维束生物反应区22。

进一步地，厌氧反应区3选用ABR反应器，所谓ABR反应器，即反应器内置折流板，将反应器分隔成几个串联的反应室。具体地，在本实用新型实施例中，原始污水进水口位于ABR反应器的上侧部，ABR反应器包括有A区和B区，在A区和B区分别设置有第一填料31，优选地，第一填料31选用弹性填料，A区和B区之间通过折流板26分隔中间形成折流通道27，原始污水从A区顶部进入，流经A区第一填料31，从A区底部流出，经折流通道27，从B区的顶部进入B区。原始污水进入ABR反应器，第一填料31中的厌氧微生物将污水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，极大地提高污水可生化性能。

进一步地，好氧反应区7内设置第二填料32，优选地，第二填料32选用组合填料，在第二填料32的底部布置有微孔曝气管网23，在微孔曝气管网23上布置有微孔曝气头，采用微孔曝气方式具有氧利用率高、低污泥负荷对污染物去除效率高等优点，该微孔曝气管网23通过一引气管6与所述曝气机14相通，在引气管6上设置有微孔曝气控制阀8。在污水处理过程中，微孔曝气控制阀8打开，曝气机14同时为好氧反应区7和纤维束生物反应区22进行曝气，当需要对纤维束进行清理时，微孔曝气控制阀8关闭，曝气机14产生的空气全部进入曝气管网10，从而大大提高了在反洗过程中曝气管网10空气的流量。

此外，厌氧反应区3与好氧反应区7之间的引流方式采用弯管4引流，弯管4架设于厌氧反应区3与好氧反应区7之间的分隔板24上，弯管4一端开口位于厌氧反应区B区的第一填料下部，弯管4另一端开口位于好氧反应区7的第二填料下部。厌氧反应区B区底部的污水需要引流至好氧反应区7，当厌氧反应区B区的液面高于好氧反应区7的液面时，在大气压的作用下，污水从厌氧反应区B区底部向上流经弯管4，流入好氧反应区7的底部，由于污水中含有颗粒等污染物，其在流经弯管4过程中，颗粒等污染物能够沉淀于厌氧反应区3内，防止其进入好氧反应区7中，故，弯管4的设置相对于在厌氧反应区3与好氧反应区7之间的分隔板24底部开设通孔，能够大大提高进入好氧反应区7内污水的纯净度。

本实用新型一体化污水处理设备的工作原理为：

原始污水从ABR反应器上侧部的进水口进入ABR反应器，原始污水从A区顶部进入后，流经A区第一填料，从A区底部流出，经折流通道27，从B区的顶部进入B区，经B区第一填料，流至B区第一填料的底部，完成原始污水的厌氧反应处理，第一填料中的厌氧微生物将污水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，极大地提高污水可生化性能。

当B区的液面高于好氧反应区液面时，位于B区第一填料底部的污水向上流经弯管4，流入好氧反应区7的底部，污水在好氧反应区7汇集，液面逐渐上升，淹没第二填料32，直至液面达到与B区液面相同的高度，同时，布置在好氧反应区7底部的微孔曝气管网23实现曝气，好氧微生物以第二填料32为载体，在第二填料32上大量繁殖，在第二填料32上面培养出生物膜，该生物膜聚集大量卫生物，卫生物快速高效地降解了污水中的有机污染物，有力地去除污水中的COD和氨氮，使水质达到下一处理工艺的要求。

接着，当好氧反应区7的液面高于纤维束生物反应区22的污水口9时，污水经污水管网30，均匀地洒向纤维束13，此时，提升机12将第一滤层28移向第二滤层29，纤维束13被压缩形成过滤填料，由于进入纤维束生物反应区22的污水中含有生物菌种，同时，在曝气管网10的曝气作用下，纤维束13表面生长出大量生物膜，当污水流经纤维束13时，纤维束13上所附生物膜中高浓度的活性微生物产生强氧化分解作用，实现生物降解功能，同时，纤维束13具有过滤层的作用，从而实现了生物降解与吸附过滤的两种处理方式的同时进行，之后，污水通过集水反洗管网11上的通孔汇集于清水管21，产水控制阀20打开，清水储存于清水区17内。

另外，在纤维束反应区22使用一段时间后，纤维束13上就会附着有大量的污泥等污染物，故需要对纤维束反应区22进行清理。具体地，关闭曝气控制阀8，提升机12动作，第一滤层28上移，将纤维束13拉直，关闭产水控制阀20，打开反洗控制阀15，反洗水泵16从清水区17内进水，将清水输送至集水反洗管网11，清水从集水反洗管网11的通孔配射出来，在曝气机14的作用下，曝气管网10上通过曝气孔34喷射出大量的空气，这些空气将集水反洗管网11上配射出来的清水射向纤维束13，实现了对纤维束13的水气混合洗涤，混合洗后产生的洗涤污水在曝气管网10的喷气作用下，洗涤污水送至反洗排水管2开口处，通过反洗排水管2引出至一体化污水处理设备外。

由于纤维束13(又名膨化丝)是一种新型的软填料纤维滤元，其滤料直径可达几十微米至几微米，解决了粒状滤料的过滤精度受滤料颗粒直径限制的问题，是石英砂的颗粒状滤料过滤器的更新换代产品，高效的纤维束具有过滤精度高、过滤速度快、截污面积大、占地面积小、吨水造价低、自耗水量低、性能持久和易反洗等特点。本实用新型实施例通过厌氧反应区3和好氧反应区7实现对原始污水的预处理，再将污水送入纤维束生物反应区22进行处理，使得本实用新型实施例取得如下有益效果：

1、在纤维束生物反应区22内形成的纤维束填料，其物理吸附和过滤截留作用以及生物膜的生物氧化作用决定了污水中SS和有机物的高效去除的效果,BOD5和SS去除率均大于97％，而COD去除率在70％～85％之间；

2、纤维束生物反应区22将较短的水力停留时间与长的污泥龄有机统一起来,有利于硝化细菌这类世代期较长的细菌生长，对氨氮具有较高的去除效率，纤维束生物反应区的氨氮去除率始终保持在85％～100％；

3、纤维束生物反应区22除磷率可达75％，利用曝气生物滤池反硝化脱氮时，如利用水解污泥或水解固体废物做外加碳源，可同时去除比微生物生长需要量高3倍的磷。

综上，原始污水经过厌氧反应区3和好氧反应区7的预处理后，进入纤维束生物反应区22内进行纤维束13的污水处理，最终，清水通过集水反洗管网11汇集，进入清水区17内，从而实现了原始污水的一体化处理；另外，原始污水在流经厌氧反应区3和好氧反应区7后，进入纤维束生物反应区22内的污水中自身即含有活性菌种，或者，在纤维束13表面附着有用于污水处理的生物菌种，在第一滤层28和第二滤层29相互靠拢，纤维束13被压缩形成过滤填料，同时活性菌种在纤维束13表面生产生物膜，在曝气管网10的曝气作用，实现了纤维束13对污水的过滤吸附以及生物降解的作用，提高了纤维束13的污水处理能力；另外，纤维束污水处理一段时间后，当需要对纤维束13进行清理时，第一滤层28和第二滤层29相互分开，纤维束13被拉直，此时，产水控制阀20关闭，反洗控制阀15打开，在反洗水泵16的作用下，集水反洗管网11向上喷射清水，同时，曝气机14工作，曝气管网10的曝气孔34上配射出大量的空气，这些空气推送集水反洗管网11产生的水冲洗纤维束13，实现了对纤维束13的水气混合洗，大大提高了清洗效果，清洗后产生的污水，在空气流的作用下，从纤维束生物反应区22的上部排污口(污水口或者进入反洗排水管2的入口)排出，保证了纤维束生物反应区22底部的清洁，同时保证了纤维束13长效的污水处理功能。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。