一种生物膜多级反应设备的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种生物膜多级反应设备。

背景技术：

随着我国农村经济的快速增长和农村居民生活水平的逐步提高，农村地区的生活污水量显著提高，据测算，全国农村生活污水年排放量约为80亿吨～90亿吨，县、镇、村的排水量占全国总排水量的50％左右。相比日益增长的污水量来讲，农村污水处理率却严重滞后，据统计，农村地区的污水处理率只有8％，96％的村庄没有排水渠道和污水处理系统，大部分污水直接就地势排入周边水体及土壤，造成河流、水塘等水环境污染以及土壤环境的污染，给农村生态环境带来了严重损害，直接威胁农民群众的身体健康，阻碍农村经济发展。

重视与加强农村地区的污水排放收集和处理设施建设工作，避免因污水未经处理直接排放而对农村地区的水体、土地等自然环境产生污染影响，确保农村水源安全和农民身体健康，既是新农村建设中加强基础设施建设，推进村庄整治工作的一项重要内容，同时也是当前农村人居环境改善工作中所要解决的最急需、最迫切、最突出的问题，具有重要的现实意义。

技术实现要素：

经过分析，我国农村污水具有规模小、面广、分散、水质水量变化大、可生化性好等特点，且农村地区人口居住密度低，经济发展落后，大部分没有排水管网，污水集中收集处理难度较大，因此不宜照搬传统的城市污水处理工艺技术及处理模式，需根据农村的特点，结合地形地貌，因地制宜地选用适合农村的污水处理技术及模式，才能有效地解决农村污水治理问题。

基于上述需要，本实用新型的目的在于提供一种适用于小处理量、浓度变化范围较大的多样化的地表农村生活污水处理的生物膜多级反应设备。

具体的技术解决方案如下：

一种生物膜多级反应设备，包括综合一体化装置和立式多级生化装置；所述立式多级生化装置包括沉淀罐和一个或多个生化罐；污水依次进入所述综合一体化装置、所述一个或多个生化罐、和所述沉淀罐；所述一个或多个生化罐并联或串联接入所述综合一体化装置和所述沉淀罐之间。

作为优选，所述综合一体化装置的罐体为卧式圆柱筒状结构，且所述罐体的圆柱侧面开有多个活动人孔，所述初级污水进水管口设于所述罐体的圆柱底面的上部；

所述综合一体化装置内部从所述初级污水进水管口侧依次分为过滤区、调节区和污泥存储区；所述过滤区内设有过滤装置、溢流装置和第一活动人孔，所述过滤装置包括设于初级污水进水管口附近的格栅及其格栅架；溢流装置包括设于第一活动人孔侧壁的中间位置并与所述第一活动人孔相连通的外接管口；

所述调节区设有生化装置、曝气装置、提升装置、污水回流装置和第二活动人孔；所述生化装置设于格栅及第二活动人孔之间，包括填料及其填料框架；所述提升装置包括提升管、置于所述提升管最下部的潜污泵及置于所述提升管上部的逆流阀，所述提升管的出水管通过第二活动人孔连接立式多级生化装置的生化罐；所述曝气装置包括穿孔曝气管路和分气管路；所述生化装置填料的下方均匀排布有穿孔曝气管路；所述分气管路经过所述第一活动人孔，且一端连接所述穿孔曝气管路，另一端连接曝气装置的鼓风机；所述分气管路也分别连接所述生化罐和沉淀罐内的穿孔曝气管路；所述污水回流装置包括与所述提升装置的出水管相连通的污水回流管以及设于所述污水回流管上的截止阀，所述污水回流管的出水管口位于所述生化装置前。

作为优选，所述生化罐和所述沉淀罐均包括圆柱形罐体、长方形的顶部框架和梯台式顶罩。

作为优选，所述提升装置的出水管通过一截止阀连接所述生化罐的进水管。

作为优选，所述生化罐的圆柱形罐体由上至下依次分为给水排水区、生化区和曝气区，所述给水排水区被一隔板分为给水区和排水区，所述隔板向下延伸将所述生化区分为好氧区域和缺氧区域，所述好氧区域和缺氧区域均设有填料及其填料框架，所述好氧区域下方的曝气区均匀排布有穿孔曝气管路，所述好氧区域的截面面积大于缺氧区域，所述好氧区域的填料长度大于缺氧区域；所述缺氧区域下方的曝气区设有倾斜的玻璃钢隔板，所述玻璃钢隔板的表面朝向所述好氧区域下方的填料，所述给水区位于所述好氧区域的上方，所述排水区位于所述缺氧区域的上方；所述生化罐的进水管的出水管口位于好氧区域上方的给水区，所述生化罐的出水管的进水管口位于所述缺氧区域上方的排水区，所述生化罐的出水管接入所述沉淀罐或所述其他生化罐。

作为优选，所述沉淀罐的圆柱形罐体被一隔板分为曝气反应区和沉淀区，所述沉淀区从上至下依次分为清水区、过滤区和污泥区，所述曝气反应区和过滤区均设有填料及其填料框架，所述沉淀罐的进水管口设于所述曝气反应区填料的上方，所述曝气反应区的填料下方均匀排布有穿孔曝气管路；所述过滤区填料的横截面面积大于所述曝气反应区填料的横截面面积，所述过滤区填料长度小于所述曝气反应区的填料长度；在所述清水区，设有一端开口朝上的自流出水管，所述自流出水管的另一端穿过所述清水区的罐体连接最终清水管路。

作为优选，所述提升装置包括两个潜污泵，采用一用一备间歇提升模式保证设备连续运行。

作为优选，所述生化装置的填料及其填料框架为帘式结构辫带式螺旋填料及其长方体型填料框架。

作为优选，所述污泥存储区与所述第二人孔之间设有用于放置超声波液位计的第三活动人孔，所述污泥存储区与所述第三活动人孔之间通过分隔板隔离开来，所述污泥存储区设有第四活动人孔及位于有第四活动人孔的吸泥管，所述分隔板的上部设有上清液回流通道。

作为优选，所述生化罐的填料为帘式结构辫带式螺旋填料。

作为优选，所述生化罐的好氧区域填料的横截面积是缺氧区域填料的横截面面积的2.5-4倍。

作为优选，所述生化罐的好氧区域填料长度是缺氧区域的填料的长度的1.5-3倍。

作为优选，所述生化罐的好氧区域填料长度是缺氧区域的填料的长度的2倍。

作为优选，所述沉淀罐的过滤区填料为斜管填料，所述沉淀罐的曝气反应区的填料为悬挂帘式结构辫带式填料。

作为优选，所述沉淀罐的过滤区填料的横截面面积是所述曝气反应区填料横截面面积的2.5-4倍。

作为优选，所述沉淀罐的曝气反应区的填料长度是过滤区填料长度的2-3倍。

作为优选，所述曝气装置的鼓风机设于所述沉淀罐的顶罩中，并通过分气管路分别连接生化装置、生化罐好氧区域和沉淀罐生化曝气区域的穿孔曝气管路。

作为优选，所述沉淀罐的过滤区的下部设有倾斜的污泥斗。

作为优选，所述沉淀罐还包括排泥装置，所述排泥装置包括位于所述污泥区的无堵塞排泥泵及其排泥管道，所述排泥管道连接所述综合一体化装置的吸泥管。

作为优选，所述穿孔曝气管路上设有出气孔，所述出气孔在所述穿孔曝气管路双侧交错开孔，开孔角度为水平方向斜向下45°。

作为优选，所述穿孔曝气管路的高度可调。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果有：

1、本实用新型所述的生物膜多级反应装置是村镇或其他地区对黑臭水体进行高效处理的小型污水处理装置的核心设备，通过在所述综合一体化装置和所述沉淀罐之间接入一个或多个生化罐实现黑臭水体的多级生化反应。

当多个生化罐串联接入综合一体化装置和所述沉淀罐之间，对不同的生化罐按照污水处理要求依次装入相同或不同的填料，可以对污水进行多次反复的有氧和缺氧处理，实现多级硝化反硝化交替循环，大大提高了系统的脱氮效率，可以使最终排出的污水达到一级B、一级A等国家标准，当多个生化罐并联接入时，可以同时处理大量的污水，极大的提高污水的处理规模和效率。本实用新型所述的生物膜多级反应装置尤其在出水水质要求较高，用地受限的区域，具有广阔的使用前景。

2、本实用新型所述的生物膜多级反应装置，其综合一体化装置在污水处理量较少且污水种类单一时可单独使用，并通过所述提升装置和污水回流装置实现污水的多次生化处理，节省污水处理成本。且由于合理的水流设计和曝气装置设置，使得所述综合一体化装置的过滤区和调节区并不存积污泥。

3、本实用新型所述的生物膜多级反应装置，其生化罐的进水管和出水管分别设于所述好氧区域和缺氧区域的上方，并合理设置好氧区域与缺氧区域的面积比率，使生化罐的罐体内的污水具有类似推流式流型，增加了污水的行走长度，避免了短路，极大地提高了污水的处理效率；同时通过上升流速的计算，合理设置隔板与生化罐的罐体之间的缺氧区域的形状结构，使得污泥和水的混合物顺利进入下一级污水处理装置，并在所述好氧区域下方设穿孔曝气管路、缺氧区域下方设倾斜的玻璃钢隔板，使得生化罐中污泥产量极低、甚至实现无污泥堆积，从而就不存在污泥膨胀的问题。

附图说明：

图1为生物膜多级反应设备的一种实施例的整体布局效果图；

图2为综合一体化装置的一种实施例的主视剖视图；

图3为综合一体化装置的一种实施例的俯视透视图；

图4为综合一体化装置的一种实施例的A-A向视图；

图5为生化罐的一种实施例的俯视图；

图6为生化罐的一种实施例的B-B向视图；

图7为生化罐的一种实施例的C-C向视图；

图8为生化罐的一种实施例的D-D向视图；

图9为沉淀罐的一种实施例的俯视图(去顶罩)；

图10为沉淀罐的一种实施例的a-a向视图；

图11为沉淀罐的一种实施例的b-b向视图；

图12为沉淀罐的一种实施例的c-c向视图。

图中各标号为：

1-综合一体化装置，11-过滤区，111-过滤装置，111a-格栅，111b-格栅架，112-溢流装置，112a-外接管口，113-第一活动人孔，12-调节区，121-生化装置，121a-生化装置填料，121b-生化装置填料框架，122-曝气装置，122a-穿孔曝气管路，122b-分气管路，122c-穿孔曝气架，123-提升装置，123a-第一潜污泵，123b-第一逆流阀，123c-第二潜污泵，123d-第二逆流阀，124-污水回流装置，124a-污水回流管，125-第二活动人孔，126-超声波液位计，127-第三活动人孔，13-污泥存储区，131-第四活动人孔，132-吸泥管，133-上清液回流通道14-肋板，15-分隔板；

2-第一生化罐，2’-第二生化罐，21-生化罐罐体，211-给水排水区，212-生化区，212a-生化罐隔板，212b-好氧区域，212c-缺氧区域，213-曝气区，213a-穿孔曝气管路，22-生化罐顶部框架，23-生化罐顶罩，24-填料，25-填料框架，26-倾斜的玻璃钢隔板，27-生化罐的进水管27，28-生化罐的出水管；

3-沉淀罐，31-沉淀罐罐体，31a-沉淀罐隔板，31b-曝气反应区，31c-沉淀区，311-清水区，312-过滤区，313-污泥区，32-沉淀罐顶部框架，33-沉淀罐顶罩，331-通气帽，34-自流出水管，35-填料，351-斜管填料，352-悬挂帘式结构辫带式填料，36-穿孔曝气管路，37-污泥斗，38-排泥装置，381-无堵塞排泥泵，382-排泥管道，39-沉淀罐的进水管口；

4-初级污水进水管口；

具体实施方式

如图1-12所示，一种生物膜多级反应设备，包括综合一体化装置1和立式多级生化装置；所述立式多级生化装置包括两个串联连接的第一生化罐2、第二生化罐2’和沉淀罐3；污水通过外围输水管道依次进入所述综合一体化装置1，第一生化罐2、第二生化罐2’和沉淀罐3；按照排水标准或污水处理量或其他因素，可设置一个或多个生化罐串联或并联接入所述综合一体化装置和所述沉淀罐之间，当多个生化罐串联接入所述综合一体化装置和所述沉淀罐之间时，对不同的生化罐按照污水处理要求依次装入不同的填料，可以对污水进行多次反复的有氧和缺氧处理，可以使最终排出的污水达到一级B、一级A等国家标准，当多个生化罐并联接入时，可以同时处理大量的污水，极大的提高污水的处理规模和效率。

所述综合一体化装置1的罐体为卧式圆柱筒状结构，且所述罐体的圆柱侧面开有多个活动人孔，所述初级污水进水管口4设于所述罐体的圆柱底面的上部；所述综合一体化装置1、一个或多个生化罐、沉淀罐3均通过玻璃钢机械缠绕夹砂成型技术生产。

作为优选的方案，如图2-4所示，所述所述综合一体化装置1的罐体内设有多个肋板14，并通过夹砂可以极大地增加玻璃钢罐体的刚度。本实用新型所述的生物膜多级反应设备可做成地埋式，所述活动人孔可以满足各种进水管网埋深。

如图2-4所示，所述综合一体化装置1内部从所述初级污水进水管口4侧依次分为过滤区11、调节区12和污泥存储区13；所述过滤区11内设有过滤装置111、溢流装置112和第一活动人孔113，所述过滤装置111包括设于初级污水进水管口4附近的格栅111a及其格栅架111b；过滤装置111的结构简单，且能够去除污水中的大块固体物质，保证后续的各个装置正常运行。溢流装置112包括设于第一活动人孔113侧壁的中间位置并与所述第一活动人孔113相连通的外接管口112a；所述外接管口112a为PE外接管口，可以通过地埋管路循环回初级污水进水管口4或溢流池，一旦出现溢流现象，溢流装置112便可对设备监控室进行报警，不但对整个设备起到保障作用，并且还可以使污水循环利用，减少水损。所述调节区12设有生化装置121、曝气装置122、提升装置123、污水回流装置124和第二活动人孔125；所述生化装置121设于格栅111a及第二活动人孔125之间，包括填料121a及其填料框架121b；所述提升装置123包括第一提升管、置于第一提升管最下部的第一潜污泵123a及置于所述第一提升管上部的第一逆流阀123b，第二提升管、置于第二提升管最下部的第二潜污泵123c及置于所述第一提升管上部的第二逆流阀123d；所述第一潜污泵123a及所述第二潜污泵123c采用一用一备间歇提升模式保证设备可连续运行。

所述提升装置123的出水管设于第二活动人孔125，并通过设于第二活动人孔125连接立式多级生化装置的第一生化罐2；所述曝气装置122包括穿孔曝气管路122a和分气管路122b(122b的位置和122a和122b的连接关系，需要写一下)；所述生化装置填料121a的下方均匀排布有穿孔曝气管路122a，并通过多个穿孔曝气架122c支撑。

所述分气管路122b经过第一活动人孔113一端连接所述穿孔曝气管路122a，另一端连接曝气装置122的鼓风机。并且所述分气管路122b也连接所述生化罐2(2’)和沉淀罐3内的穿孔曝气管路。

所述污水回流装置124包括与所述提升装置123的出水管相连的污水回流管124a以及设于所述污水回流管124a上的截止阀，所述第一提升管、第二提升管的上端相互连通且所述截止阀打开时，与所述污水回流管124a相连通，并最终连通所述提升装置123的出水管，所述污水回流管124a经所述填料框架121b的上方，将污水回流至所述生化装置121前；使污水可以在所述综合一体化装置1的生化区多次回流反应，提高污水的净化率。

所述污泥存储区13与所述第二活动人孔125之间设有用于放置超声波液位计126的第三活动人孔127；以实时监控罐体内的液位连续时间内高度变化。所述污泥存储区13与所述第三活动人孔127之间通过分隔板15隔离开来，所述污泥存储区13设有第四活动人孔131及位于第四活动人孔131的吸泥管132，所述吸泥管132连接位于所述沉淀罐3的无堵塞排泥泵381及其排泥管道382，将生物膜多级反应设备中产生的污泥存储于所述污泥存储区13，并通过所述第四活动人孔131定期清理污泥。所述分隔板15上方设有上清液回流通道133。所述吸泥管132采用耐压PE的管材，上清液回流通道133在合适的高度保证了罐体内的水体的循环使用。所述综合一体化装置、一个或多个生化罐、沉淀罐均可通过设置不同的进水管位置实现多点进水。

作为优选的方案，生化罐的填料及其填料框架为帘式结构辫带式螺旋填料及其长方体型填料框架。帘式结构辫带式螺旋填料是由具有强亲水性和良好污泥附着性能的特种纤维经机械加工织造而成，形状呈螺旋状，并且将多挂填料并联形成窗帘结构，其填料框架上结构简单，安装方便，大大降低了安装成本与时间。

作为优选的方案，如图5-9所示，第一生化罐2包括圆柱形罐体21、长方形的顶部框架22和梯台式顶罩23，所述梯台式顶罩23可以在外部打开和闭合，方便设备维护和检修，所述长方形的顶部框架22方便布置各个水管、分气管路和泥管。

作为优选的方案，所述提升装置123的出水管通过一截止阀连接位于所述生化罐2的生化罐进水管27，当水量较少或污水水质不太糟糕的情况下，可以关闭截止阀，使污水仅在综合一体化装置1内部循环净化并通过排水管路排放到指定地点。

作为优选的方案，如图5-8所示，所述生化罐2的圆柱形罐体21由上至下依次分为给水排水区211、生化区212和曝气区213，所述给水排水区211被一隔板212a分为给水区和排水区，所述隔板212a向下延伸将所述生化区212分为好氧区域212b和缺氧区域212c，所述好氧区域212b和缺氧区域212c均设有填料24及其填料框架25，所述生化罐的填料24为帘式结构辫带式螺旋结构，帘式结构辫带式螺旋填料是由具有强亲水性和良好污泥附着性能的特种纤维经机械加工织造而成，形状呈螺旋状，并且将多挂填料并联形成窗帘结构，其填料框架上结构简单，安装方便，大大降低了安装成本与时间。

所述好氧区域212b下方的曝气区213均匀排布有穿孔曝气管路213a，所述好氧区域212b的横截面面积大于缺氧区域212c的横截面面积，所述好氧区域212b的填料长度大于缺氧区域212c的填料长度；所述缺氧区域212c下方的曝气区213设有倾斜的玻璃钢隔板26，玻璃钢隔板26的表面朝向好氧区域212b下方的填料，用于减缓污泥的堆积并使污泥缓慢进入曝气区；所述给水区位于所述好氧区域212b上方，所述排水区位于所述缺氧区域212c上方；所述生化罐2的进水管27的出水管口位于所述好氧区域212b上方的给水区，第一生化罐2的出水管28的进水管口位于缺氧区域212c上方的排水区，第一生化罐2的出水管28接入沉淀罐3或其他生化罐。好氧区域212b和缺氧区域212c采用合理的体积分隔，使得生化罐中污泥产量极低、甚至实现无污泥堆积，从而就不存在污泥膨胀的问题。并运用好氧进水，缺氧出水的原理，使污水在生化罐2中充分进行生化反应。

作为优选的方案，所述生化罐2的圆柱形罐体21内，好氧区域212b填料的横截面面积是缺氧区域212c填料的横截面面积的2.5-4倍。

作为优选的方案，所述生化罐2的好氧区域212b填料24的长度是缺氧区域212c的填料的长度的1.5-3倍。

作为优选的方案，所述生化罐2的好氧区域212b填料24的长度是缺氧区域212c的填料的长度的2倍。对好氧区域212b和缺氧区域212c采用合理的体积分割，并设计合理的填料长度，不仅加工方便，也使生化罐内的污水具有推流式流型，增加了污水的行走长度，避免了短路，极大地提高了污水的处理效率；同时可以使得污泥和水的混合物顺利进入下一级污水处理装置。

作为优选的方案，如图9-12所示，所述沉淀罐3包括圆柱形罐体31、长方形的顶部框架32和梯台式顶罩33，所述梯台式顶罩33上设有通气帽331，并且所述梯台式顶罩33上可以在外部打开和闭合，方便设备维护和检修，所述长方形的顶部框架32方便布置各个水管、分气管路和泥管。

所述沉淀罐3的圆柱形罐体31被一隔板31a分为曝气反应区31b和沉淀区31c，所述沉淀区31c从上至下依次分为清水区311、过滤区312和污泥区313，所述曝气反应区31b和过滤区312均设有填料及其填料框架，所述生化罐2的出水管28连接所述沉淀罐3的进水管，所述沉淀罐3的进水管口39设于所述曝气反应区31b的填料的上方，所述曝气反应区31b的填料35下方均匀排布有穿孔曝气管路36；所述过滤区312填料的横截面面积大于所述曝气反应区31b填料的横截面面积，所述过滤区312填料长度小于所述曝气反应区31b填料长度，在所述清水区311，设有一端开口朝上的自流出水管34，所述自流出水管34的另一端穿过所述清水区的罐体连接最终清水管路。

作为优选的方案，所述沉淀罐3的过滤区312的填料为斜管填料351，实现泥与水的分割，所述沉淀罐的曝气反应区31b的填料为悬挂帘式结构辫带式填料352。

作为优选的方案，所述曝气装置122的鼓风机设于所述沉淀罐3的顶罩33中，并通过分气管路122b分别连接综合一体化装置1的穿孔曝气管路122a、生化罐2的穿孔曝气管路213a和沉淀罐的穿孔曝气管路36。

作为优选的方案，所述过滤区312的下部设有倾斜的污泥斗37。

作为优选的方案，所述沉淀罐3还包括排泥装置38，所述排泥装置38包括位于所述污泥区的无堵塞排泥泵381及其排泥管道382，所述排泥管道382连接所述综合一体化装置1的吸泥管132。

作为优选的方案，所述综合一体化装置1的穿孔曝气管路122a、生化罐2的穿孔曝气管路213a、沉淀罐3的穿孔曝气管路36上均设有出气孔，所述出气孔在所述穿孔曝气管路双侧交错开孔，开孔角度为水平方向斜向下45°。出气孔使用合理的直径保证填料附着微生物需氧量。

作为优选的方案，上述的穿孔曝气管路的高度可调。便于使穿孔曝气管路的出气孔调整到合适的高度，以降低底部污泥堆积。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。