一种一体式同步脱氮除磷系统的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种一体式同步脱氮除磷系统。

背景技术：

污水处理被广泛应用于建筑、农业，交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活，按污水来源分类，污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理。

生活污水是我国水体污染的重要来源之一，对生活污水进行深度处理和回用，既能减小潜在的二次污染，又能缓解我国水资源匮乏的现状，是实现循环经济和发展生态文明行之有效的途径，因此为满足社会发展的需求，对生活污水处理的工艺上作出了不断的改进。

在中国实用新型专利CN201510696581.1中公开了一种A²/O—MBR—生物接触氧化池双污泥高效反硝化除磷装置，A²/O和生物接触氧化池通过 MBR(膜生物反应器)连接，保证很好的双污泥系统环境，更好的保证A²/O 内的活性污泥浓度，避免污泥流失。膜生物反应器的购买和维护成本较高，其设置大大增加污水处理成本，且出水经过生物接触氧化处理后无任何沉淀和过滤措施，出水SS浓度较高，另外单纯靠生物接触氧化很难达到更高污泥浓度，硝化效率不高，其设备的第一曝气区不利于反硝化聚磷菌培养，在处理低碳氮比污水时，脱氮效果不佳。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种即能够满足污水处理要求，又能够降低处理成本的一种一体式同步脱氮除磷系统。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种一体式同步脱氮除磷系统，其特征在于，包括：

一反应箱体，由壁板围构成一封闭的腔室，该腔室内由阻隔板分隔成多个依次上、下折线连通的处理腔室，所述处理腔室包括依次设置的厌氧室、缺氧室、生物选择室、第一沉淀室、生物接触氧化室、第二沉淀室和清水室，所述第一沉淀室、生物接触氧化室和第二沉淀室均由两个处理腔室构成，使得第一、第二沉淀室的进水口和出水口均设于上部；

其中，

所述第一沉淀室的底部借助第一排污管外接有污泥池、借助污泥回流管与厌氧室连通；

所述生物接触氧化室内设有生物填料，其底部设有微纳米气泡发生器，所述生物接触氧化室上的出水口包括择一开启的第一出水口和第二出水口；

所述第二沉淀室的底部借助第二排污管连接污泥池，所述第二沉淀室与生物接触氧化室的第一出水口连通，第一出水口上设有能够将其遮盖封闭的第一封板，所述第一封板连接有能够驱动其打开或关闭第一出水口的第一驱动部；

所述清水室借助硝化液回流管与缺氧室连通，其内腔设有水质监测仪；

所述处理腔室还包括一生物膜反应室，所述生物膜反应室与生物接触氧化室的第二出水口连通，第二出水口上设有能够将其遮盖封闭的第二封板，所述第二封板连接有能够驱动其打开或关闭第二出水口的第二驱动部，所述生物膜反应室与清水室借助产水泵连通；

一控制器，所述控制器的信号输入端连接有水质监测仪，其控制输出端连接有第一驱动部、第二驱动部和产水泵。

进一步的技术方案在于，所述厌氧室和/或缺氧室由多个处理腔室构成。

进一步的技术方案在于，所述第一沉淀室和/或第二沉淀室的底部设有上下倾斜设置的导泥板，所述导泥板的低端朝向排污管连接端口设置。

进一步的技术方案在于，所述导泥板活动设置，于导泥板的底部间隔设置有一高一低且均能够伸缩的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部和第二支撑部均连接控制器的控制输出端。

进一步的技术方案在于，所述微纳米气泡发生器包括依次连通设置的混合腔、破碎腔、缓冲腔和雾化腔，所述破碎腔与缓冲腔之间的侧壁上设有多个节流孔，所述混合腔外连接有混合管体，所述混合管体具有进水端和进气端，所述雾化腔上设有气泡排出口。

进一步的技术方案在于，所述混合腔的上部与破碎腔连通，于混合腔内设有水平且上下间隔设置的多块混合板，相邻的两混合板相对的一端与混合腔的侧壁之间具有过水间隙，使得混合腔内形成折流的混合流道，于混合腔底部设置的一块或多块混合板具有与混合管体连通的腔体，形成喷射腔板，所述喷射腔板由波纹板围构成，且于喷射腔板上布有若干个喷射孔。

进一步的技术方案在于，所述破碎腔内的中部竖直设有一根搅拌轴体，所述搅拌轴体的一端连接有驱动其旋转的驱动电机，所述搅拌轴体上设有破碎扇叶，于搅拌轴体两侧设置的两破碎扇叶等高设置，且两破碎扇叶分别向上和向下倾斜设置。

进一步的技术方案在于，所述破碎扇叶包括破碎网片和分割片，所述破碎网片位于竖直面内，其一端与搅拌轴体固定，所述破碎网片的网眼密度小于20孔/平方厘米，所述分割片位于破碎网片旋转的前方并与其垂直固定。

进一步的技术方案在于，所述缓冲腔与雾化腔之间竖直设有隔板，于隔板底部设有使缓冲腔与雾化腔之间连通的过水间隙，于隔板上部设有缺口部，所述缓冲腔的下部设有一水平设置的支撑孔板，所述支撑孔板上设有一处于收缩状态的气囊，所述气囊外接有用于向其内部充气使气囊膨胀、以挤压缓冲腔内部的气泡由缺口部进入雾化腔内的充气机构，所述充气机构连接于控制器的控制输出端。

进一步的技术方案在于，所述雾化腔内于缺口部的下方设有用于促使气泡向外排出的鼓风机构，所述鼓风机构具有下倾斜设置设置的排风面板，于排气机构下方设有雾化器，所述雾化器的出口与鼓风机构上方空间连通，所述雾化腔的顶壁呈波纹板结构且与排风面板平行设置，所述气泡排出口布于雾化腔的顶壁上。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

系统能够在对污水处理过程中，存在两个污泥龄，将硝化过程从A²/O 中分离出去，让污水在生物接触氧化池充分进行硝化反应。A²/O在短泥龄条件下运行，不要求有硝化功能，只进行除磷和反硝化处理；生物接触氧化池在长泥龄条件下运行，更有利于硝化效果的稳定和高效；A²/O的好氧段(即生物选择室)在调试阶段打开，用以培养聚磷菌，在正常运行过程中该段处于关闭状态，即缺氧状态，以驯化培养反硝化聚磷菌；生物接触氧化池回流回来的硝态氮为A²/O的缺氧区提供了充足的电子受体，为反硝化除磷提供了很好的环境，反硝化除磷技术实现了“一碳两用”，污水脱氮除磷效率高，尤其适用于低碳氮比污水。

该系统能够在满足对污水处理效果的前提下，降低处理成本，在该系统中通过第一沉淀沉的设置，使污水进入生物接触氧化池前得到泥水分离处理，并通过泥水回流，以保证A²/O内的活性污泥浓度，避免污泥流失造成生化反应速率降低。

而且，为保证出水质量，该系统还设有备用的生物膜反应室，在清水室内设置有水质监测仪，用于检测处理后水质中的金属离子、pH值和微量元素等指数，一旦检测指标不合格没控制器就会控制污水由生物接触氧化室进入生物膜反应室进行处理，再进入清水池存储。由于生物膜反应室为选择使用，其使用频率降低，所以维护的周前较长，维修费用较低。

生物接触氧化室采用微纳米气泡发生器进行曝气，利用“超溶解释气技术”及“纳米分散技术”协同作用，使水气高度相溶混合，达到迅速充氧的效果，提高充氧效率。

该系统在整体上集中于一体化设备内，结构组成紧密，空间占用小。并且采用折流的连通方式，延长了污水在该系统中的流程，使污水中的底物与微生物充分混合接触。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型所述反应箱体的结构示意图(未示出反应箱体的顶板和前侧板)；

图3是本实用新型所述微纳米气泡发生器的结构示意图；

图4是本实用新型的工作原理示意图；

图5是本实用新型所述导泥板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1～图4所示，一种一体式同步脱氮除磷系统，包括一反应箱体和一控制器10。反应箱体由壁板围构成一封闭的腔室，该腔室内由阻隔板分隔成多个依次上、下折线连通的处理腔室，所述处理腔室包括依次设置的厌氧室1、缺氧室2、生物选择室3、第一沉淀室4、生物接触氧化室5、第二沉淀室6和清水室7，该系统在整体上集中于一集装箱内，结构组成紧密，空间占用小。其中，第一沉淀室4、生物接触氧化室5和第二沉淀室6均由两个处理腔室构成，使得第一、第二沉淀室4、6的进水口和出水口均设于上部，满足沉淀池的进、出水要求，并且能够使厌氧室1、缺氧室2、生物选择室3、第一沉淀室4、生物接触氧化室5、第二沉淀室6和清水室7之间均为上、下折线连通，延长了污水在该系统中的流程，使污水中的底物与微生物充分混合接触。

并且沉淀室中设有进水端口的一处理腔室的体积较小，起到缓冲作用，避免进水的冲击力扰动污泥沉淀，另一处理腔室的体积较大，起到主沉淀的作用，主沉淀室内污水由下向上反渗，冲击力小，有利于沉淀。

各处理腔室之间还借助管体连接。第一沉淀室4的底部借助第一排污管外接有污泥池8、借助污泥回流管与厌氧室1连通。第二沉淀室6的底部借助第二排污管连接污泥池8，清水室7借助硝化液回流管与缺氧室2连通。

生物接触氧化室5内设有生物填料，其底部设有微纳米气泡发生器51。利用“超溶解释气技术”及“纳米分散技术”协同作用，使水气高度相溶混合，达到迅速充氧的效果。

为保证出水质量，该系统还设有水质监测仪71和一备用的生物膜反应室9。

水质监测仪71设于清水室7内，包括均与控制器10信号连接的金属离子浓度传感器、pH测试仪和微量非金属元素检测器，用于检测处理后水质中的金属离子、pH值和微量元素等指数。通过水质监测仪71的检测结果，选择使用生物膜反应室9或第二沉淀池。

因此生物接触氧化室5上的出水口位于上部，包括择一开启的第一出水口56和第二出水口57。第二沉淀室6与生物接触氧化室5的第一出水口 56连通，第一出水口56上设有能够将其遮盖封闭的第一封板，所述第一封板连接有能够驱动其打开或关闭第一出水口56的第一驱动部58。生物膜反应室9与生物接触氧化室5的第二出水口57连通，第二出水口57上设有能够将其遮盖封闭的第二封板，所述第二封板连接有能够驱动其打开或关闭第二出水口57的第二驱动部59，所述生物膜反应室9与清水室7借助产水泵91连通。

其中，第一、第二驱动部58、59均可采用气缸，利用气缸带动封板上下运动实现，而封板与对应的阻隔板之间可采用凹凸配合的滑道结构，以保证封板平稳的上下运动，以及与出水口的贴合密封，优选的在封板的内侧的四周还可设置密封胶条进行密封。

基于上述结构，控制器10的信号输入端连接有水质监测仪71，其控制输出端连接有第一驱动部58、第二驱动部59和产水泵91。控制器10为基于PLC的可编程逻辑控制器。其中，微纳米气泡发生器51的启动可以通过控制器10控制，也可由工作人员手动控制。

该系统在工作过程中：

(1)生活污水由调节池经进水泵进入厌氧室1，同步进入的还有来自第一沉淀室4底部经污泥回流泵抽回的回流污泥，控制HRT厌氧为2～3h，在厌氧室1内反硝化聚磷菌进行厌氧释磷反应，同时利用该过程产生的能量吸收废水中的溶解性有机质，将其转化为聚β-羟基丁酸并存储在细胞内；

(2)混合液从厌氧室1进入缺氧室2，同时进入的还有来自生物接触氧化室5的硝化液，控制HRT缺氧为3～5h，反硝化聚磷菌利用接触氧化室硝化产生的硝酸盐作为电子受体，氧化存储在细胞内的聚β-羟基丁酸，利用该过程产生的能量完成自身的增殖，同时从污水中过量吸收正磷酸盐并以聚磷的形式存储在细胞内；

(3)混合液从缺氧区进入好氧区，控制HRT好氧为0.5～1.5h，进行好氧吸磷反应；

(4)混合液从生物选择室3进入第一沉淀室4，实现泥水分离，含有氨氮的上清液经水泵回流到生物接触氧化室5，第一沉淀室4的底部排出一定量含磷污泥以达到除磷的目的，其余抽回到厌氧室1，污泥回流比控制在 75％～125％；

(5)混合液从第一沉淀室4进入生物接触氧化室5，生物接触氧化室 5内的曝气设备采用微纳米气泡发生器51，利用“超溶解释气技术”及“纳米分散技术”协同作用，使水气高度相溶混合，达到迅速充氧的效果。生物接触氧化池中投加生物填料，比表面积为200m2/m3～800m2/m3，填充比为30～45％，通过控制生物接触氧化区的水力停留时间4～6h、溶解氧浓度1.5～2.5mg/L，硝化菌将氨氮氧化为硝酸盐氮，生物接触氧化室5 出水通过硝化液回流泵回流到缺氧室2，硝化液回流比控制在150％～ 350％；

(6)混合液从生物接触氧化室5进入第二沉淀室6再次沉淀；

(7)混合液经第二沉淀区沉淀后进入清水池消毒然后从清水池的排水口排出。

在清水池内，水质监测仪71检测水质中的金属离子、pH值和微量元素等指数。

一旦检测指标不合格，水质监测仪71就会将该信号传输给控制器10，控制器10就会控制第一驱动部58动作，使第一封板关闭第一出水口56，阻断生物接触氧化室5和第二沉淀室6之间的连通，并同时控制第二驱动部59动作，第二封板打开第二出水口57，连通生物接触氧化室5和生物膜反应室9，污水由生物接触氧化室5处理后省略步骤(6)进入生物膜反应室9进行处理，一段时间后，控制器10控制产水泵91工作，生物膜反应室9内的混合液进入清水池消毒然后从清水池的排水口排出。

当检测指标合格，则生物膜反应室9不使用，重复上述步骤(1)-(7)。

厌氧室1和/或缺氧室2由多个处理腔室构成，同样采用上下折流形式，使厌氧缺氧区在同样有效容积下流程最长，在水流的作用下，污水中的底物与微生物充分混合接触。厌氧区、缺氧区设置氧化还原电位(ORP、pH、溶解氧DO)在线监测仪器，监测微生物生长环境。

如图5所示，第一沉淀室4和/或第二沉淀室6的底部设有上下倾斜设置的导泥板41，所述导泥板41的低端朝向排污管连接端口设置，有利于污泥从排污口排出。并且在导泥板41活动设置，于导泥板41的底部间隔设置有一高一低且均能够伸缩的第一支撑部42和第二支撑部43，支撑部可以采用油缸、千斤顶等设备，所述第一支撑部42和第二支撑部43均连接控制器10的控制输出端。在正常情况下，两支撑部一高一低倾斜支撑导泥板 41，当需要向外排泥时，控制器10控制两支撑部交错伸长，两支撑部始终保持一低一高设置，使得导泥板41两端来回上下运动，使得导泥板41上的污泥松动，易排出。

微纳米气泡发生器51包括依次连通设置的混合腔52、破碎腔53、缓冲腔54和雾化腔55，所述破碎腔53与缓冲腔54之间的侧壁上设有多个节流孔534，节流孔534可采用小端朝向缓冲腔54的锥形孔，所述混合腔52 外连接有混合管体523，所述混合管体523具有进水端和进气端，所述雾化腔55上设有气泡排出口。水、气从混合管体523依次进入混合腔52、破碎腔53、缓冲腔54和雾化腔55然后排出。

溶剂(通常为水)经混合管体523进入混合腔52，同时气体(通常可为空气)也经混合管体523进入混合腔52，混合腔52可采用搅拌的形式混合，然后溶剂进入破碎腔53，进一步对溶剂中的气泡进行快速破碎，此时的破碎腔53内具有一定压强，进入缓冲腔54内后，压力降低，气泡被析出，进入雾化腔55后，剩余的溶剂被雾化成微纳米气泡，随析出的微纳米气泡一同经气泡排出口排出。

混合腔52的上部与破碎腔53连通，混合腔52主要采用折流的方式，延长水气的接触时间、流程，使水、气均匀混合。具体的，于混合腔52内设有水平且上下间隔设置的多块混合板521，相邻的两混合板521相对的一端与混合腔52的侧壁之间具有过水间隙，使得混合腔52内形成折流的混合流道，于混合腔52底部设置的一块或多块混合板521具有与混合管体523 连通的腔体，形成喷射腔板522，所述喷射腔板522由波纹板围构成，且于喷射腔板522上布有若干个喷射孔，利用波纹板的形状特征，使得喷射孔的喷射方向朝向各个方向，并且存在喷射方向交汇的情况，提高了水、气混合的均匀性。

破碎腔53内的中部竖直设有一根搅拌轴体531，所述搅拌轴体531的一端连接有驱动其旋转的驱动电机532，所述搅拌轴体531上设有破碎扇叶 533，于搅拌轴体531两侧设置的两破碎扇叶533等高设置，即两破碎扇叶 533的最高点和最低点相同，且两破碎扇叶533分别向上和向下倾斜设置。倾斜设置的破碎扇叶533在旋转过程中受到的阻力较小，且在该结构中，同一高度的两破碎扇叶533在旋转时分别形成一锥体和一倒锥体，保证了破碎腔53内的溶液与破碎扇叶533的全面接触被破碎。在使用时，驱动电机532带动搅拌轴体531高速旋转，破碎扇叶533将大气泡切割成小气泡，利于破碎腔53的气体在高速旋转时，经节流孔534进入缓冲腔54时的高压溶剂的迅速释放，从而使溶剂中的空气转变为小气泡释放出来。

破碎扇叶533包括破碎网片5331和分割片5332，所述破碎网片5331 位于竖直面内，其一端与搅拌轴体531固定，所述破碎网片5331的网眼密度小于20孔/平方厘米，破碎网片5331在高速旋转时由于其表面布设有网眼，从而可进一步对溶剂中的气泡进行快速破碎，使大气泡被切割成小气泡，便于微纳米气泡的产生和形成。所述分割片5332位于破碎网片5331 旋转的前方并与其垂直固定，破碎扇叶533在旋转使，分割片5332先将破碎网片5331前方的溶液分割，以降低破碎网片5331旋转的阻力，并能够保证破碎网片5331与溶液有效的接触面。

缓冲腔54与雾化腔55之间竖直设有隔板，于隔板底部设有使缓冲腔 54与雾化腔55之间连通的过水间隙，于隔板上部设有缺口部541，所述缓冲腔54的下部设有一水平设置的支撑孔板542，所述支撑孔板542上设有一处于收缩状态的气囊543，所述气囊543外接有用于向其内部充气使气囊 543膨胀、以挤压缓冲腔54内部的气泡由缺口部541进入雾化腔55内的充气机构544，所述充气机构544连接于控制器10的控制输出端。旋转流动的溶剂在经过节流孔534时，在离心力的作用下被甩入缓冲腔54内，使高速旋转的溶剂瞬间压力被释放，从而导致溶剂内部的空气迅速析出成为微纳米气泡，当一段时间后，控制器10控制气囊543膨胀，使气囊543挤压缓冲腔54内的空间，此时析出的微纳米气泡就会从隔板上的缺口部541进入雾化腔55，还有一部分液体从底部的过水间隙进入雾化腔55被雾化，剩余的溶剂被雾化成微纳米气泡，随析出的微纳米气泡一同经气泡排出口排出。该结构中，气囊543的膨胀-收缩这一状态的改变是通过控制器10间断的控制充气机构544实现的，即气囊543没间隔一定时间就会膨胀从缓冲腔54内排出气泡一次。

为了增强气泡排出的效率，在雾化腔55内还设有鼓风机构551，有利于加速微纳米气泡的排出。雾化腔55内于缺口部541的下方设有用于促使气泡向外排出的鼓风机构551，所述鼓风机构551具有下倾斜设置设置的排风面板，于排气机构下方设有雾化器552，所述雾化器552的出口与鼓风机构551上方空间连通，排风面板能够承接由缺口部541进入的微纳米气泡，并向雾化腔55内导入，排风板倾斜设置与水平设置相比，其排风方向与雾化器552排出的微纳米气泡上升的方向相交，从而还能够将雾化器552排出的微纳米气泡一并吹出去。所述雾化腔55的顶壁呈波纹板结构且与排风面板平行设置，所述气泡排出口布于雾化腔55的顶壁上。同样利用波纹板的形状特征，使得气泡排出口的排出方向朝向各个方向，能够与生物接触氧化室5内的混合液均匀接触吸附，气泡排出口的直径为1cm。

以上仅是本实用新型的较佳实施例，任何人根据本实用新型的内容对本实用新型作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本实用新型的保护范围。