公布日：2023.12.12
申請日：2023.09.28
分類(lèi)號：C02F3/30(2023.01)I
摘要
本發(fā)明涉及污水處理設備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種豎流式AO污水處理裝置及其處理污水的方法，該裝置包括：罐體，所述罐體內部自下而上依次為厭氧區、兼氧區以及好氧區，所述罐體內填充有活性污泥，所述厭氧區及所述好氧區內分別填充有厭氧填料層及好氧填料層；布水器，所述布水器設置于罐體的底部，所述布水器用于將污水導入所述厭氧區；旋流曝氣裝置，所述旋流曝氣裝置設置于所述兼氧區和所述好氧區之間，所述旋流曝氣裝置通過(guò)進(jìn)氣口連接外部供氣設備；出水口，所述出水口設置于所述罐體的頂部。該豎流式AO污水處理裝置將厭氧、兼氧、好氧工藝過(guò)程集成在同一個(gè)罐體內，且每個(gè)工藝之間沒(méi)有明顯的區分與界限，巧妙的利用了力學(xué)的原理形成整個(gè)系統的循環(huán)系統。該裝置適應性強，占地小，處理效率高，抗沖擊能力強，負荷容積大。
權利要求書(shū)
1.一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，包括：罐體(1)，所述罐體(1)內部自下而上依次為厭氧區、兼氧區以及好氧區，所述罐體(1)內填充有活性污泥，所述厭氧區、所述好氧區內分別填充有厭氧填料層以及好氧填料層；布水器(2)，所述布水器(2)設置于罐體(1)的底部，所述布水器(2)用于將污水導入所述厭氧區；所述布水器(2)具有一環(huán)形進(jìn)水管道，所述環(huán)形進(jìn)水管道的內圈均勻分布有多個(gè)第一進(jìn)水口，所述多個(gè)第一進(jìn)水口的出水方向與所述環(huán)形進(jìn)水管道具有45°夾角，所述環(huán)形進(jìn)水管道的頂部還均布有多個(gè)第二進(jìn)水口，所述多個(gè)第二進(jìn)水口的出水方向垂直向上；旋流曝氣裝置(3)，所述旋流曝氣裝置(3)設置于所述兼氧區和所述好氧區之間，所述旋流曝氣裝置(3)通過(guò)進(jìn)氣口(4)連接外部供氣設備；出水口(5)，所述出水口(5)設置于所述罐體(1)的頂部；所述厭氧填料層上附著(zhù)有具有厭氧氨氧化菌、厭氧甲烷化菌和反硝化菌的生物膜，所述好氧填料層上附著(zhù)有具有好氧氨氧化菌和硝化細菌的生物膜，所述活性污泥中含有生物菌群，所述生物菌群是由厭氧氨氧化菌、硝化和反硝化菌、芽孢桿菌三種菌群組合成一個(gè)相互制約、相互依存的兼性菌群體。
2.根據權利要求1所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述好氧區設置有環(huán)形隔板(6)，所述環(huán)形隔板(6)與所述罐體(1)內壁之間為污泥沉淀區，所述環(huán)形隔板(6)的頂部設置有過(guò)流口(7)。
3.根據權利要求2所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述環(huán)形隔板(6)的外側設置有擋板(8)，所述罐體(1)的中部收窄與所述環(huán)形隔板(6)形成污泥回流縫(9)。
4.根據權利要求3所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述污泥沉淀區的頂部設置有第一環(huán)形集水槽(10)，所述第一環(huán)形集水槽(10)與所述出水口(5)連通。
5.根據權利要求4所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述罐體(1)下部的外側設置有反硝化區，所述反硝化區的一側設置有反硝化區進(jìn)水口(11)，所述出水口(5)通過(guò)導流管(12)與所述反硝化區進(jìn)水口(11)連通。
6.根據權利要求5所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述反硝化區內填充有自養反硝化濾層(17)，所述反硝化區的頂部設置有第二環(huán)形集水槽(13)，所述第二環(huán)形集水槽(13)連通有排水口(14)。
7.根據權利要求6所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述罐體(1)的底部還設置有排泥管(15)，所述排泥管(15)伸入所述罐體(1)內并具有多個(gè)支管。
8.根據權利要求7所述的一種豎流式AO污水處理裝置，其特征在于，所述罐體(1)的底部還設置有排空管(16)。
9.一種采用權利要求6-8任一項所述的豎流式AO污水處理裝置處理污水的方法，包括：S1、污水通過(guò)罐體(1)底部的布水器(2)進(jìn)入到罐體(1)內，經(jīng)多個(gè)所述第一進(jìn)水口在水平面形成渦旋，同時(shí)污水還從所述第二進(jìn)水口垂直向上噴出；所述活性污泥和所述厭氧區中的生物菌體隨渦旋產(chǎn)生的離心力而聚積在旋流之中，當上升到一定高度時(shí)由于上升推力小于所述活性污泥和所述厭氧區中生物菌體的自身重力，所述活性污泥和生物菌體開(kāi)始沉降，使得生物菌體與水逐漸分離，上清液向上進(jìn)入兼氧區和好氧區進(jìn)一步處理；S2、上清液隨著(zhù)水位的上升進(jìn)入兼氧區，利用生物菌體的聯(lián)合作用將水中的氨氮轉化為氮氣、亞硝酸鹽和硝酸鹽；在兼氧區由于重力作用，活性污泥、污水部分下沉再次進(jìn)入厭氧區，部分逃逸由旋流曝氣的吸力進(jìn)入好氧區，好氧區旋流曝氣會(huì )產(chǎn)生上下流動(dòng)的渦旋，部分活性污泥、污水由于重力作用逃逸至下層兼氧區；S3、氣體從進(jìn)氣口(4)進(jìn)入旋流曝氣裝置(3)內部時(shí)，氣流推動(dòng)旋流曝氣裝置(3)內部的槳葉高速旋轉，污水從旋流曝氣裝置(3)底部吸入，和進(jìn)入旋流曝氣裝置(3)中的空氣混合，然后由高速旋轉的槳葉送入旋流曝氣裝置(3)最上部的剪切刀頭，剪切刀頭對進(jìn)入的物質(zhì)進(jìn)行層層剪切，使氣泡變得越來(lái)越細小，保證氣體中的氧分子充分游離于水體中并被生物菌體利用，維持自身繁殖以及好氧功能的代謝過(guò)程；S4、氣流上升后隨著(zhù)氣壓向水面運動(dòng)速度慢慢減緩，此時(shí)活性污泥、水體中的生物菌體由于重力作用下沉，與上升過(guò)程中的污泥和水體形成沖擊，產(chǎn)生垂直方向的渦流；好氧區中的泥水混合物不斷上升逃逸至水平面，通過(guò)所述過(guò)流口(7)流入污泥沉淀區并由于污泥自重下沉實(shí)現泥水分離，污泥自污泥回流縫(9)回流至罐體(1)中繼續好氧循環(huán)，上清液則由水平面溢流出；S5、上清液從出水口(5)流出經(jīng)導流管(12)從反硝化區進(jìn)水口(11)進(jìn)入反硝化區，隨著(zhù)水量的增加自底部緩慢推流上升與自養反硝化濾層(17)中的反硝化菌充分接觸深度脫氮，最后經(jīng)從第二環(huán)形集水槽(13)從排水口(14)溢流排出。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種豎流式AO污水處理裝置及其處理污水的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。
為實(shí)現上述目的，本發(fā)明的一方面提供如下技術(shù)方案：
一種豎流式AO污水處理裝置，包括：
罐體，所述罐體內部自下而上依次為厭氧區、兼氧區以及好氧區，所述罐體內填充有活性污泥，所述厭氧區、所述好氧區內分別填充有厭氧填料層以及好氧填料層；
布水器，所述布水器設置于罐體的底部，所述布水器用于將污水導入所述厭氧區；所述布水器具有一環(huán)形進(jìn)水管道，所述環(huán)形進(jìn)水管道的內圈均勻分布有多個(gè)第一進(jìn)水口，所述多個(gè)第一進(jìn)水口的出水方向與所述環(huán)形進(jìn)水管道具有45°夾角，所述環(huán)形進(jìn)水管道的頂部還均布有多個(gè)第二進(jìn)水口，所述多個(gè)第二進(jìn)水口的出水方向垂直向上；
旋流曝氣裝置，所述旋流曝氣裝置設置于所述兼氧區和所述好氧區之間，所述旋流曝氣裝置通過(guò)進(jìn)氣口連接外部供氣設備；
出水口，所述出水口設置于所述罐體的頂部；
所述厭氧填料層上附著(zhù)有具有厭氧氨氧化菌、厭氧甲烷化菌和反硝化菌的生物膜，所述好氧填料層上附著(zhù)有具有好氧氨氧化菌和硝化細菌的生物膜，所述活性污泥中含有生物菌群，所述生物菌群是由厭氧氨氧化菌、硝化和反硝化菌、芽孢桿菌三種菌群組合成一個(gè)相互制約、相互依存的兼性菌群體。
優(yōu)選地，所述好氧區設置有環(huán)形隔板，所述環(huán)形隔板與所述罐體內壁之間為污泥沉淀區，所述環(huán)形隔板的頂部設置有過(guò)流口。
優(yōu)選地，所述環(huán)形隔板的外側設置有擋板，所述罐體的中部收窄與所述環(huán)形隔板形成污泥回流縫。
優(yōu)選地，所述污泥沉淀區的頂部設置有第一環(huán)形集水槽，所述第一環(huán)形集水槽與所述出水口連通。
優(yōu)選地，所述罐體的外側設置有反硝化區，所述反硝化區的一側設置有反硝化區進(jìn)水口，所述出水口通過(guò)導流管與所述反硝化區進(jìn)水口連通。
優(yōu)選地，所述反硝化區內填充有自養反硝化濾層，所述反硝化區的頂部設置有第二環(huán)形集水槽，所述第二環(huán)形集水槽連通有排水口。
優(yōu)選地，所述罐體的底部還設置有排泥管，所述排泥管伸入所述罐體內并具有多個(gè)支管。
優(yōu)選地，所述罐體的底部還設置有排空管。
本發(fā)明的另一方面提供了一種豎流式AO污水處理裝置處理污水的方法，包括：
S1、污水通過(guò)罐體底部的布水器進(jìn)入到罐體內，經(jīng)多個(gè)所述第一進(jìn)水口在水平面形成渦旋，同時(shí)污水還從所述第二進(jìn)水口垂直向上噴出；所述活性污泥和所述厭氧區中的生物菌體隨渦旋產(chǎn)生的離心力而聚積在旋流之中，當上升到一定高度時(shí)由于上升推力小于所述活性污泥和所述厭氧區中生物菌體的自身重力，所述活性污泥和生物菌體開(kāi)始沉降，使得生物菌體與水逐漸分離，上清液向上進(jìn)入兼氧區和好氧區進(jìn)一步處理；
S2、上清液隨著(zhù)水位的上升進(jìn)入兼氧區，利用生物菌體的聯(lián)合作用將水中的氨氮轉化為氮氣、亞硝酸鹽和硝酸鹽；在兼氧區由于重力作用，活性污泥、污水部分下沉再次進(jìn)入厭氧區，部分逃逸由旋流曝氣的吸力進(jìn)入好氧區，好氧區旋流曝氣會(huì )產(chǎn)生上下流動(dòng)的渦旋，部分活性污泥、污水由于重力作用逃逸至下層兼氧區；
S3、氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入旋流曝氣裝置內部時(shí)，氣流推動(dòng)旋流曝氣裝置內部的槳葉高速旋轉，污水從旋流曝氣裝置底部吸入，和進(jìn)入旋流曝氣裝置中的空氣混合，然后由高速旋轉的槳葉送入旋流曝氣裝置最上部的剪切刀頭，剪切刀頭對進(jìn)入的物質(zhì)進(jìn)行層層剪切，使氣泡變得越來(lái)越細小，保證氣體中的氧分子充分游離于水體中并被生物菌體利用，維持自身繁殖以及好氧功能的代謝過(guò)程；
S4、氣流上升后隨著(zhù)氣壓向水面運動(dòng)速率慢慢減緩，此時(shí)活性污泥、水體中的生物菌體由于重力作用下沉，與上升過(guò)程中的污泥和水體形成沖擊，產(chǎn)生垂直方向的渦流；好氧區中的泥水混合物不斷上升逃逸至水平面，通過(guò)所述過(guò)流口流入污泥沉淀區并由于污泥自重下沉實(shí)現泥水分離，污泥自污泥回流縫回流至罐體中繼續好氧循環(huán)，上清液則由水平面溢流出；
S5、上清液從出水口流出經(jīng)導流管從反硝化區進(jìn)水口進(jìn)入反硝化區，隨著(zhù)水量的增加自底部緩慢推流上升與自養反硝化濾層中的反硝化菌充分接觸深度脫氮，最后經(jīng)從第二環(huán)形集水槽從排水口溢流排出。
與現有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明的實(shí)施方式提供的一種豎流式AO污水處理裝置，將厭氧、兼氧、好氧工藝過(guò)程集中在同一個(gè)罐體內，罐體內填充有活性污泥，所述活性污泥中含有生物菌群，其是通過(guò)將厭氧氨氧化菌、硝化和反硝化菌、芽孢桿菌三種不同類(lèi)型的菌群組合成一個(gè)相互制約、相互依存的兼性菌群體，即在好氧環(huán)境下可以進(jìn)行好氧代謝，在厭氧環(huán)境時(shí)也不會(huì )死亡，能夠完成其自身在缺氧環(huán)境下的消解、代謝以及協(xié)同耦合作用，去除COD和營(yíng)養氮組分。此外，在好氧區的上部與第一環(huán)形集水槽交接區域設置有鋸齒形堰口，含有生物菌體的泥水混合物從鋸齒形堰口進(jìn)入沉降區，達到泥水分離、菌種和水分離，菌體和污泥由重力再次進(jìn)入兼氧區，又可以在系統內完成整個(gè)循環(huán)。
(2)本發(fā)明的實(shí)施方式提供的一種豎流式AO污水處理裝置，污水自豎流式AO系統的底部由分散式布水器進(jìn)入罐體，進(jìn)入厭氧區微循環(huán)，隨著(zhù)水位的上升進(jìn)入兼氧區，在兼氧區由于重力的作用，部分污泥、污水下沉再次進(jìn)入厭氧，部分污泥、污水逃逸由旋流曝氣的吸力進(jìn)入好氧區，好氧區旋流曝氣會(huì )產(chǎn)生上下流動(dòng)的渦旋，在重力的作用下也會(huì )有部分污泥、污水逃逸至下層兼氧區，由此完成整個(gè)大內循環(huán)。該裝置通過(guò)更加簡(jiǎn)潔的工藝，在一個(gè)統一結構中通過(guò)物理手段，結合了重力、氣舉、吸力等力學(xué)作用，巧妙的利用了旋流曝氣產(chǎn)生的強大的推力和吸引力，完成了厭氧、兼氧、好氧三個(gè)區域中污水、污泥、生物菌體在三個(gè)不同的環(huán)境中的交換和轉換，同時(shí)也保證了污水、污泥、生物菌體在各個(gè)區域內的自循環(huán)，因此無(wú)需內回流泵，減少了能量的消耗和設備的投入。
(3)本發(fā)明的實(shí)施方式提供的一種豎流式AO污水處理裝置，設置有一個(gè)特殊的布水器，該所述布水器用于將污水導入所述厭氧區；所述布水器具有一環(huán)形進(jìn)水管道，所述環(huán)形進(jìn)水管道的內圈均勻分布有多個(gè)第一進(jìn)水口，所述多個(gè)第一進(jìn)水口的出水方向與所述環(huán)形進(jìn)水管道具有45°夾角，污水從出水口噴射出來(lái)時(shí)會(huì )在水平方向形成水平的旋流；所述環(huán)形進(jìn)水管道的頂部還均布有多個(gè)第二進(jìn)水口，所述多個(gè)第二進(jìn)水口的出水方向垂直向上；污水從出水口垂直向上噴出，可以有效維持厭氧區域的動(dòng)力平衡。
(4)本發(fā)明的實(shí)施方式提供的一種豎流式AO污水處理裝置，將厭氧、兼氧、好氧工藝過(guò)程集中在同一個(gè)罐體內，且每個(gè)工藝之間沒(méi)有明顯的區分與界限，通過(guò)一個(gè)中置的旋流曝氣裝置，完成厭氧、兼氧、好氧的過(guò)程，將氨氧化、甲烷化與反硝化三者有機的耦合在一個(gè)罐體的不同區域中。同時(shí)在整個(gè)罐體內通過(guò)生物菌體在系統內高速運行，提高對污水的處理能力，基于以上技術(shù)結合固定化生物酶技術(shù)和無(wú)動(dòng)力式內循環(huán)技術(shù)，提高能量利用率及菌種與污水接觸效率，大大提高了生化裝置的容積負荷。
（發(fā)明人：周莉;王本洋;張鵬）
