一种CAST工艺的生化泥膜法处理系统的制作方法

本实用新型涉及污水处理领域，特别涉及一种CAST工艺的生化泥膜法处理系统。

背景技术：

通常，传统CAST工艺(周期循环活性污泥工艺)分为生物选择器、预反应区、主反应区三段，并主要依靠两部分进行脱氮：一是利用污泥回流进行脱氮；二是通过控制主曝气区反应时段的阶梯DO水平进行脱氮。由于无独立的缺氧区，且污泥回流比较低，一般不足20％，导致系统反硝化脱氮效率整体偏低。虽然通过控制周期内主反应区的DO(溶解氧)，可实现一定程度的同步硝化反硝化(SND)，但DO与风机难以有效联锁控制，尤其是当进水C/N偏低时(一般为≤3)，该系统总体脱氮效率不高，难以满足出水TN(总氮)要求。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种CAST工艺的生化泥膜法处理系统，通过将CAST工艺与填料流化床相结合，实现泥膜双污泥系统协同处理，从时间上、空间上创造出缺氧反应条件，提升脱氮效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型的CAST工艺的生化泥膜法处理系统包括沿水流方向依次布置的生物选择器、预反应区和主反应区，在所述生物选择器和所述预反应区之间、以及所述预反应区和所述主反应区之间，均设有过流孔。在所述生物选择器和所述预反应区均设有搅拌装置。在所述主反应区设有曝气装置、污泥回流装置、剩余污泥排放装置和滗水装置。在所述预反应区设有第一填料流化床，在所述主反应区设有第二填料流化床，所述第一填料流化床贯穿所述预反应区内的整个水流方向，所述第二填料流化床位于所述主反应区内的前端。

作为本实用新型的优选技术方案，在所述主反应区也设有搅拌装置。

作为本实用新型的优选技术方案，在所述预反应区和所述主反应区之间的池壁的靠所述主反应区侧，安装有最大内回流比为150％～250％的穿墙泵作为内回流泵，所述穿墙泵采用变频调节回流量。所述穿墙泵通过连接在泵出口的回流管将混合液回流至所述预反应区首端。

作为本实用新型的优选技术方案，在所述预反应区，还设有外碳源投加装置。

作为本实用新型的优选技术方案，所述第一填料流化床和所述第二填料流化床为立体形状，并分别位于所述预反应区、所述主反应区的高度方向上的中部。

作为本实用新型的优选技术方案，所述第一填料流化床和所述第二填料流化床均形成为规则六面体形状，填料填充高度为有效水深的1/3～1/2，且所述第一填料流化床和所述第二填料流化床的上顶部均低于最低滗水液位；在所述第一填料流化床和所述第二填料流化床的上下两侧和四个侧面，分别设有网孔小于填料直径的上拦截格网、下拦截格网、四个侧面拦截格网和对应的上承托架、下承托架、四个侧面承托架。所述下承托架下部均匀设有支撑所述第一填料流化床、所述第二填料流化床的多个立柱。

作为本实用新型的优选技术方案，所述立柱包括立柱本体和预埋在池底的立柱底座。

作为本实用新型的优选技术方案，在所述上承托架和所述下承托架之间均匀设有多个支撑柱。

作为本实用新型的优选技术方案，所述第一填料流化床和所述第二填料流化床内填充的填料为悬浮填料。

作为本实用新型的优选技术方案，所述生物选择器、所述预反应区、所述主反应区内的搅拌装置均包括2台以上对向安装的搅拌装置。

根据本实用新型提供的CAST工艺的生化泥膜法处理系统，其有益效果至少包括：本实用新型中的CAST工艺的生化泥膜法处理系统，将CAST工艺与填料流化床相结合，实现泥膜双污泥系统协同处理；通过周期反应时序预设置，在主反应区实现多级A(搅拌)－O(曝气)交替反应，从时间上、空间上创造出缺氧反应条件，提升脱氮效率。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本实用新型所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1为示意性示出本实用新型的CAST工艺生化泥膜法处理系统的俯视结构的俯视图。

图2为示意性示出本实用新型的CAST工艺生化泥膜法处理系统内设置的填料流化床的结构示意图。

图3为本实用新型的CAST工艺生化泥膜法处理系统在按周期时序运行时各反应段的参考控制程序示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本实用新型的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本实用新型并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本实用新型的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

如图1所示，本实用新型的CAST工艺的生化泥膜法处理系统包括沿水流方向依次布置的生物选择器1、预反应区2和主反应区3，在生物选择器1与预反应区2之间、预反应区2与主反应区3之间，均设有过流孔。在预反应区2设有第一填料流化床21，在主反应区3设有第二填料流化床31，第一填料流化床21贯穿预反应区2内的整个水流方向，第二填料流化床31可仅位于主反应区3内的前端。本实用新型通过在预反应区2、主反应区3内安装一定容积的悬浮填料，形成流化床(Fluidized Bed，FB)，强化反硝化异氧菌的数量及活性。

在生物选择器1和预反应区2内均可设置搅拌装置。如图1所示，在生物选择器1内设有第一搅拌装置4，在预反应区2内设有第二搅拌装置5。本实用新型中，为了使主反应区3也具备搅拌反应条件，优选的是，在主反应区3内也设置搅拌装置，例如图1所示，在主反应区3内设有第三搅拌装置11。由此，通过在主反应区3内增设搅拌装置，可实现周期反应时段内多级A(搅拌)O(曝气)时序交替运行，从而从时间上、空间上创造出交替缺氧反应条件，提升脱氮效率。生物选择器1、预反应区2和主反应区3内的搅拌装置均优选包含至少两台搅拌装置，搅拌装置可对向固定安装，例如，在设置两台搅拌装置的情况下，该两台搅拌装置沿池长的两侧池壁、呈对角方向安装。搅拌装置可采用潜水搅拌器、潜水推进器、浮筒搅拌器等不同形式的搅拌设备。

此外，在主反应区3内，还设有曝气装置、污泥回流装置、剩余污泥排放装置和滗水装置等。其中，曝气装置可包括风机61和管式曝气器62等；污泥回流装置包括污泥泵7及从反应区3连通至生物选择器1的回流管；剩余污泥排放装置包括排泥泵8等；滗水装置包括滗水器9等。

还优选的是，如图1所示，在预反应区2和主反应区3之间的池壁的靠主反应区3侧，安装有最大内回流比为150％～250％的穿墙泵12，穿墙泵12作为内回流泵，并采用可变频调节回流量。穿墙泵12通过连接在泵出口的回流管121，将混合液回流至预反应区2的首端、或回流至水流进入预反应区2的入流过流孔附近。由此，可实现将混合液回流至预反应区2进行脱氮反应。此外，还优选的是，在预反应区2设有与之连接的外碳源投加装置13，从而可在预反应区2进水内碳源不足时，提供用于脱氮的外碳源。

第一填料流化床21和第二填料流化床31可分别安装在预反应区2、主反应区3的局部区域，具体可局部立体安装，换句话说，可在预反应区2、主反应区3的局部区域，设置立体形状的第一填料流化床21和第二填料流化床31。第一填料流化床21和第二填料流化床31内填充的填料为悬浮填料，具体可为多孔球悬浮填料，当然也可以是其他类的悬浮填料，在高度方向或竖向上，流化床的填料也可以只是局部深度填充。例如如图2所示，在具体实施时，可在填料流化床内充填一定体积的规格的多孔球悬浮填料101。

需要说明的是，就第一填料流化床21和第二填料流化床31的位置而言，可如图1所示分别位于预反应区2、主反应区3的宽度方向的中间位置；也可以分别位于预反应区2、主反应区3的池壁两边或任意位置；可集中布置；也可分散在多个小区域布置。布置时，应错开池体内设备、管道等障碍物，横竖向间隔均大于1m为宜。优选的是，第一填料流化床21和第二填料流化床31分别位于预反应区2、主反应区3的高度方向上的中部。

在本实用新型中，在填料流化床内充填一定体积的多孔球悬浮填料101，形成一定高度的填料流化床空间，填料流化床上下层及四周均设有填料拦截格网层和承托架，从而形成封闭的填料流化床或填料笼，填料流化床至少有一个面与池内壁平行紧贴，以便在池壁侧安装承托架，优选的是，填料流化床形成为规则六面体形状。即，第一填料流化床21和第二填料流化床31均优选形成为规则六面体形状，填料填充高度优选为对应区内有效水深的1/3～1/2。

更具体而言，可如图2所示，第一填料流化床21和第二填料流化床31均形成为长方体形状，填料流化床下部距池底的距离h1约为0.5m～1.0m，填料流化床上部距池体最高液位的距离h3约为1.5m～2.5m，且，第一填料流化床21和第二填填料流化床31的上顶部，均应低于最低滗水液位，以便填料均保持始终浸没于水下，避免填料裸露暴晒，悬浮填料的填充高度h2约为0.5m～2m或池内有效水深的1/3～1/2。在第一填料流化床21和第二填料流化床31的上下两侧和四个侧面，分别设有网孔小于填料直径的上拦截格网103、下拦截格网105、四个侧面拦截格网109，相应地，设有支撑用的上承托架102、下承托架104、四个侧面承托架108。上承托架102支撑上拦截格网103；下承托架104支撑下拦截格网105；四个侧面承托架108分别支撑四个侧面拦截格网109。由于下承托架104还承载全部填料等的重量，因此，优选在下承托架104的下部间隔一定距离设多个立柱106作为支撑，具体实施时，立柱106可包括立柱本体和预埋在池底的立柱底座，更具体而言，立柱本体可为钢架，立柱底座可为钢板。此外，为保证填料流化床的承托架的稳定性，还可在上承托架102和下承托架104之间或者上拦截格网103和下拦截格网105之间的竖向空间处，间隔一定距离均匀设置多个支撑柱107。

就上拦截格网103、下拦截格网105、四个侧面拦截格网109而言，均可由多个小拦截格网构成，例如，通过用紧固扣件将多个小拦截格网彼此相扣拼接成一个整体，从而分别形成上拦截格网103、下拦截格网105、四个侧面拦截格网109，单个小拦截格网单边长例如可以为1m～2m，格网间隙或孔隙小于单个填料直径，拦截格网可采用玻璃钢材质。上拦截格网103、下拦截格网105、四个侧面拦截格网109可采用特殊扣件分别紧固在对应的上承托架102、下承托架104、四个侧面承托架108上。此外，上承托架102、下承托架104、侧面承托架108均可采用横纵搭焊接，相邻平行支架的间距例如可为2m～4m。上承托架102、下承托架104、侧面承托架108、支撑柱107等可采用经过防腐处理的角钢、槽钢、方钢或工字钢等钢结构。

接下来，对本实用新型的生化泥膜法处理系统的工艺过程进行说明。

本实用新型的CAST工艺的生化泥膜法处理系统中，生物选择器1、预反应区2、主反应区3采用周期时段运行，单个CAST池采用间歇流进出水，CAST池组通过自控实现连续流进出水。一般地，周期总时长可设置4h～8h，每日3～6个周期。工艺的周期时段包括反应时段和非反应时段，反应时段的过程为“进水、生物选择器1及预反应区2搅拌、主反应区3搅拌、主反应区3曝气、主反应区3污泥回流、主反应区3内回流”，非反应时段的过程为“沉淀、滗水、闲置、排泥”，各时段可通过自控程序预设周期时长。

下面，参照图3对单个周期运行程序中的各时段简要进行说明。

进水时段：单池进水量通过自控预设的周期进水时间、达到设定的最高液位HL，即进水时间和进水液位进行双联锁控制进水起止。

反应时段：

1)生物选择器1及预反应区2搅拌的第一搅拌装置4、第二搅拌装置5在进水及反应阶段均开启；

2)通过自控对主反应区3预设周期内A1(第1搅拌阶段)/O1(第1曝气阶段)/A2(第2搅拌阶段)/O2(第2曝气阶段)的反应时长。一般地，在自控程序界面最大可预设第1～第4搅拌阶段、以及第1～第4曝气阶段(即可以预设A1～A4和O1～O4，形成A1-O1-A2-O2-A3-O3-A4-O4的多级AO)。在A1/A2时长内：第三搅拌装置11开启运行，对应风机61停运。在O1/O2时长内：风机61开启运行，对应第三搅拌装置11停运；

3)污泥泵7、穿墙泵12在反应时段均开启运行(穿墙泵12设有变频调节)。

沉淀时段：设备均停运。

滗水时段：滗水器9开启运行，达到设定的最低液位LL，控制滗水结束，滗水设备关闭。

排泥时段：排泥泵8开启运行。

闲置时段：待机，等待下一周期循环。

当进水碳源不足时，可以在反应时段启动运行外碳源投加装置13。

本实用新型的CAST工艺的生化泥膜法处理系统通过将CAST工艺与填料流化床相结合，在预反应区、主反应区内安装多孔球悬浮填料或其他形式悬浮填料，形成流化床，强化反硝化异氧菌的数量及活性，实现泥膜双污泥系统协同处理；通过在主反应区增加搅拌装置，实现周期反应时段内主反应区多级A(搅拌)-O(曝气)时序交替运行，从而从时间上、空间上创造出缺氧反应条件，并通过增加内回流装置，提高硝化液回流比，通过外碳源的辅助投加，提高反硝化碳源电子供体及受体，进一步提升脱氮效率。

以上对本实用新型的优选实施方式进行了说明，当然本实用新型并不限于此，也可采用其他方式来实现。此外，本实用新型的CAST工艺的生化泥膜法处理系统主要用于污水处理领域，但是对本领域技术人员来说，不难想到本实用新型也可以用于其他相关领域。

结合这里披露的本实用新型的说明和实践，本实用新型的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本实用新型的真正范围和主旨均由权利要求所限定。