一种污水处理装置、系统及方法.pdf

本发明公开了一种污水处理装置、系统及方法。所述装置包括反应柱、曝气器、给水器和出水器；所述反应柱竖直设置，其下方设有给水器，底部设有曝气器，其上方设有出水器，所述反应柱内按照水流方向从下到上方向，依次包括活性污泥净水区，生物膜净水区和清水区；所述活性污泥净水区和生物膜净水区之间设有透水隔泥的承托层。所述系统包括多个所述污水处理装置串联。所述方法包括以下步骤：(1)启动阶段：将活性污泥注入所述污水处理系统中各污水处理装置的反应柱活性污泥区，进行闷曝；(2)连续运行阶段：按照如下原则调整：运行时间越长，进水量越大，曝气量越大。本发明负荷能力强，反冲洗周期长，能耗及污泥排放低。

权利要求书
1.  一种污水处理装置，其特征在于，包括反应柱(1)、曝气器(2)、 给水器(3)和出水器(4)；所述反应柱(1)竖直设置，其下方设置有给 水器(3)，底部设置有曝气器(2)，其上方设置有出水器(4)，所述反 应柱(1)内按照水流方向从下到上方向，依次包括活性污泥净水区，生物 膜净水区和清水区；所述活性污泥净水区和生物膜净水区之间设置有透水 隔泥的承托层。

2.  如权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述承托层为多 孔网，用于承托生物膜净水区填料并隔绝活性污泥净水区填料。

3.  如权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述反应柱(1)中 泥净水区占所述反应柱(1)长度25％至30％，所述生物膜净水区占所述反 应柱(1)长度46％至49％，所述反应柱(1)其余部分为清水区。

4.  如权利要求3所述的污水处理装置，其特征在于，所述活性污泥净 水区在250mm至300mm之间。

5.  如权利要求3所述的污水处理装置，其特征在于，所述生物膜净水 区填充的滤料为轻质陶粒滤料，粒径为3～5mm。

6.  如权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述曝气器(2) 包括多个曝气头，所述曝气头呈井字形布设。

7.  如权利要求1至6任意一项所述的污水处理装置，其特征在于，还 包括反冲洗器(5)，所述反冲洗器(5)的进水管连接给水器(3)，所述 反冲洗装置的气管与空气连通。

8.  一种污水处理系统，其特征在于，包括多个如权利要求1至7所述 的污水处理装置，所述多个污水处理装置串联。

9.  如权利要求8所述的污水处理系统，其特征在于，所述多个污水处 理装置包括好氧运行的污水处理装置和缺氧运行的污水处理装置；所述好 氧运行的污水处理装置，其曝气器(2)始终曝气；所述缺氧运行的污水处 理装置，其曝气器(2)只在启动运行时曝气。

10.  一种应用如权利要求8或9所述污水处理系统的污水处理方法， 其特征在于，包括以下步骤：
(1)启动阶段：将活性污泥注入所述污水处理系统中各污水处理装置 的反应柱(1)活性污泥区，进行闷曝；
(2)连续运行阶段：按照如下原则调整：运行时间越长，进水量越大， 曝气量越大。

说明书一种污水处理装置、系统及方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，更具体地，涉及一种污水处理装置、系统 及方法。
背景技术
随着城市的迅速扩张，原先位于城市郊区的污水处理厂逐渐被新发展 起来的城区包围。另外，新排放标准的实施提高了对氮磷等污染物的排放 要求，大多数城镇污水处理厂需进行升级改造。由于用地的限制，以及“节 能减排”口号的提出，污水处理厂的扩建或改造必须寻求占地小、效率高、 节能优的新工艺和新技术。
目前污水处理主要采用曝气生物滤池和活性污泥处理。曝气生物滤池 由于占地面积小、高效的脱氮优势，在污水的常规处理和深度处理方面受 到青睐。然而，其抗负荷能力差、反冲洗频繁复杂、曝气耗能高等缺点，制 约了其广泛应用。而活性污泥处理污水，处理后的水质较差，切不可避免 的排放剩余污泥，造成环境污染。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种污水处理装 置、系统及方法，其目的在于提高抗污染物负荷能力，延长反冲洗周期， 降低能耗，达到污泥减排，甚至零排放，由此解决污泥处置难、反冲洗周 期短和能量消耗大的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种污水处理装置， 包括反应柱、曝气器、给水器和出水器；所述反应柱竖直设置，其下方设 置有给水器，底部设置有曝气器，其上方设置有出水器，所述反应柱内按 照水流方向从下到上方向，依次包括活性污泥净水区，生物膜净水区和清 水区；所述活性污泥净水区和生物膜净水区之间设置有透水隔泥的承托层。
优选地，所述污水处理装置，其承托层为多孔网，用于承托生物膜净 水区填料并隔绝活性污泥净水区填料。
优选地，所述污水处理装置，其反应柱中活性污泥净水区占所述反应 柱长度25％至30％，所述生物膜净水区占所述反应柱长度46％至49％，所 述反应柱其余部分为清水区。
优选地，所述污水处理装置，其活性污泥净水区在250mm至300mm 之间。
优选地，所述污水处理装置，其生物膜净水区填充的滤料为轻质陶粒 滤料，粒径为3～5mm。
优选地，所述污水处理装置，其曝气器包括多个曝气头，所述曝气头 呈井字形布设。
优选地，所述污水处理装置，还包括反冲洗器，所述反冲洗器的进水 管连接给水器，所述反冲洗装置的气管与空气连通。
按照本发明的另一方面，提供了一种污水处理系统，包括多个所述的 污水处理装置，所述多个污水处理装置串联。
优选地，所述污水处理系统，其多个污水处理装置包括好氧运行的污 水处理装置和缺氧运行的污水处理装置；所述好氧运行的污水处理装置， 其曝气器始终曝气；所述缺氧运行的污水处理装置，其曝气器只在启动运 行时曝气。
按照本发明的另一方面，提供了一种污水处理方法，其特征在于，包 括以下步骤：
(1)启动阶段：将活性污泥注入所述污水处理系统中各污水处理装置 的反应柱活性污泥区，进行闷曝；
(2)连续运行阶段：按照如下原则调整：运行时间越长，进水量越大， 曝气量越大。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够 取得下列有益效果：
(1)本发明提供的污水处理装置，结合了活性污泥净水法和生物膜净 水法，并通过设置承托层，根据使用环境按照特定比例形成活性污泥净水 区和生物膜净水区，在提高抗污染物复合能力的同时保证净水效果，延长 了反冲洗周期，降低能耗，达到污泥减排，甚至零排放。
(2)本发明提供的污水处理装置，合理安排活性污泥净水区和生物膜 净水区的顺序，活性污泥净水区同时起到了配水的作用，省去了配水器， 进一步降低能耗。
(3)本发明提供的污水处理系统，将多个所述污水处理装置串联起来， 结合好氧运行和缺氧运行，污水处理效率更高，能在短时间内达到回用水 标准。
(4)本发明提供的污水处理方法，启动阶段进行闷曝，运行72小时 左右即可达到平衡，连续运行阶段，根据出水标准，调整曝气量，保证净 水效果。该方法，反冲洗周期长，能耗低，污泥排放少。
附图说明
图1是实施例1的污水处理装置结构图；
图2是实施例2的污水处理系统结构图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1 为反应柱，2为曝气器，3为给水器，4为出水器，5为反冲洗器，X为活 性污泥净水区，Y为生物膜净水区，Z为清水区。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的 本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可 以相互组合。
以下为实施例：
实施例1
一种污水处理装置，如图1所示，包括反应柱1、曝气器2、给水器3、 出水器4和反冲洗器5。
所述反应柱1竖直设置，其下方设置有给水器3，底部设置有曝气器2， 其上方设置有出水器4，所述反冲洗器5的进水管连接给水器3，所述反冲 洗装置的气管与空气连通。
所述反应柱1内按照水流方向从下到上方向，依次包括活性污泥净水 区，生物膜净水区和清水区；所述活性污泥净水区占所述反应柱1长度的 25％至30％，所述生物膜净水区占所述反应柱1长度46％至49％，所述反 应柱1其余部分为清水区。所述活性污泥净水区和生物膜净水区之间设置 有透水隔泥的承托层。所述承托层为多孔网，用于承托生物膜净水区填料 并隔绝活性污泥净水区填料。所述活性污泥净水区中污泥填充高度在 250mm至300mm之间；所述生物膜净水区中滤料填充高度在460mm至 500mm之间；所述滤料优选为轻质陶粒滤料，粒径为3～5mm。优选轻质陶 粒滤料性质如下表：

所述曝气器2包括多个曝气头，所述曝气头呈井字形布设。所述曝气 器2用于提供好氧区必须的氧气，以及反冲洗对水流的挠动。其通过空气 流量计和管道系统中阀门对曝气量的控制。
所述给水器3，用于提供反应器所需的水量。其进水泵可以调节进水流 量，从而实现对流速的控制，使得污泥不被过高的流速冲出污泥层，实现 活性污泥区与生物膜区的共存。
所述出水器4，用于清除反应器处理后的清水。
所述反冲洗器5，用于提供足够量的清水和空气用以冲洗反应器中的滤 料。反冲洗器5由水反冲洗部件和气反冲洗部件组成。其中水反冲洗部件 由水反冲洗泵、流量计和水反冲洗管道系统组成，其通过流量计和阀门对 反冲洗水量的控制。气反冲洗部件由气反冲洗泵、空气流量计和气反冲洗 管道系统组成，其通过空气流量计和管道系统中阀门对反冲洗曝气量的控 制。
所述的污水处理装置在曝气生物滤池的基础上，取消曝气生物滤池配 水区，改为污泥区，并改变承托层为网孔结构，网孔大小远小于滤料大小， 使其具有透水隔泥的作用，同时具有均匀配水的作用。通过对进水流量以 及管道系统中阀门的调节，使得活性污泥与生物膜共存。
实施例2
一种污水处理系统，如图2所示，包括两个所述污水处理装置，即一 级、二级污水处理装置，所述多个污水处理装置串联。所述一级污水处理 装置为好氧运行的污水处理装置，所述二级污水处理装置为缺氧运行的污 水处理装置；所述一级污水处理装置，其曝气器2始终曝气实现反应柱1 进水与反应柱1污泥的混合以及维持好氧环境；所述二级污水处理装置， 其曝气器2只在启动运行时曝气。
所述一级污水处理装置，其反应柱1高度为1000mm，活性污泥净水区 高度为300mm，其生物膜净水区高度为460mm，清水区高度为240mm； 所述二级污水处理装置，其反应柱1高度为950mm，活性污泥净水区高度 为250mm，其生物膜净水区高度为460mm，清水区高度为240mm。所述 一级、二级污水处理装置的曝气头呈井字形布设。
X区在下，Y区在上，污水先经过活性污泥净水区，活性污泥净水区 曝气头会驱动污泥循环，使污水均匀分布，有配水的作用；滤料区曝气头 不能带动滤料循环，如果先经过滤料区，则需增加配水层，达不到去除SS 的目的。另一个方面，污泥区抗负荷能力强，滤料区抗负荷能力较弱，污 水先后经过污泥区和滤料区，能取得较好的处理效果。
实施例3
应用实施例2中污水处理系统的污水处理方法，包括以下步骤：
(1)启动阶段：向两个反应柱添加直径为3～5mm陶粒滤料，分别布 满两个滤料区，然后注入由污泥浓缩池取来的活性污泥，要求污泥高度没 过滤料层最高高度，最后启动空气泵，对两个反应柱分别曝气。曝气每隔 24小时，向两个反应柱内投加一定量的甲醇，继续曝气。
(2)连续运行阶段：当曝气72小时后，连接两个反应柱，启动进水 泵，进水由一级反应柱底部进水，一级反应柱的出水为二级反应柱的进水， 并且二级反应柱也为底部进水，二级反应柱出水为最终出水。启动进水泵 的同时关闭二级反应柱的空气泵，降低一级反应柱的曝气量，从而使之连 续运行，运行时间越长，进水量越大，曝气量越大，使得出水氨氮稳定小 于1mg/L。完全满足中水回用水的标准。
本发明中的污水处理装置，结合了活性污泥的抗负荷能力，较长时间 才需要进行反冲洗操作，曝气耗能较低。实施例3中的方法，在一周之内， 就使污水达到回用水标准，相对于现有的活性污泥法和曝气生物滤池，污 水处理时间大大缩短。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等 同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。