申请日2016.05.31
公开(公告)日2016.11.02
IPC分类号C02F9/14; C02F1/36
摘要
本发明公开了多频声能发生器、超微声能一体化污水处理系统及处理方法，属于污水处理领域。一种多频声能发生器，包括储水箱体，储水箱体连接有若干个超声波换能器，超声波换能器为若干种频率的换能器交替设置，超微声能一体化污水处理系统，通过管道连接多频声能发生器的进水管，多频声能发生器的出水管与反应池相连接，反应池依次设置有预脱硝生化池、厌氧生化池、不平衡好氧生化池和沉淀过滤池;所述的不平衡好氧生化池中上部设置有高负荷好氧填料，底部与外部的超微溶气发生器进口端连接，超微溶气发生器出口端连接不平衡好氧生化池底部设置的释放器集。它可以实现处理无污染、效率高、噪音小、费用低的效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种多频声能发生器，包括储水箱体(501)，储水箱体(501)连接有出水管(502)和进水管(503)，其特征在于：储水箱体(501)连接有若干个超声波换能器(504)，超声波换能器(504)为若干种频率的换能器交替设置。
2.根据权利要求1所述的一种多频声能发生器，其特征在于：所述的超声波换能器(504)为2种频率的换能器I(5041)和换能器II(5042)设置成，超声波换能器(504)为两排，每一排由换能器I(5041)和换能器II(5042)交替设置，上下两排所在列对应设置为不同频率的换能器I(5041)和换能器II(5042)。
3.超微声能一体化污水处理系统，其特征在于：包括格栅井(1)，格栅井(1)内设置有格栅(2)，格栅井(1)连接调节池(3)，调节池(3)底部设置有调节提升泵(4)，调节提升泵(4)通过管道连接多频声能发生器(5)的进水管(503)，多频声能发生器(5)的出水管(502)与反应池相连接，反应池依次设置有预脱硝生化池(6)、厌氧生化池(7)、不平衡好氧生化池(8)和沉淀过滤池(10);多频声能发生器(5)的出水管(502)连接至预脱硝生化池(6)中，所述的不平衡好氧生化池(8)中上部设置有高负荷好氧填料(9)，底部与外部的超微溶气发生器(13)进口端连接，超微溶气发生器(13)出口端连接不平衡好氧生化池(8)底部设置的释放器集(14);沉淀过滤池(10)与外部排水口相连接。
4.根据权利3所述的超微声能一体化污水处理系统，其特征在于：沉淀过滤池(10)内部设置有升流置换活性生物过滤填料(11)。
5.根据权利3或4所述的超微声能一体化污水处理系统，其特征在于：沉淀过滤池(10)底部设置有污泥沉淀区域，污泥沉淀区域通过自吸管(17)与调节提升泵(4)和多频声能发生器(5)之间的管道连接，自吸管(17)上设置有电动阀门(16)。
6.根据权利3所述的超微声能一体化污水处理系统，其特征在于：所述的沉淀过滤池(10)与外部排水口之间设置有紫外线消毒器(12)。
7.根据权利3所述的超微声能一体化污水处理系统，其特征在于：所述的系统连接有智能控制柜(15)，所述的智能控制柜(15)与系统内的电动阀门(16)和控制设备连接。
8.一种根据权利要求3的超微声能一体化污水处理系统的处理方法，其步骤如下：
步骤1：当污水里漂浮物和大的颗粒沙石杂物进入格栅井(1)后，通过格栅(2)对杂物进行了，去除大的杂物;
步骤2：经过步骤1后的污水自流进入调节池(3)进行均质调匀后，由调节提升泵(4)提升;
步骤3：污水经提升集中进入多频声能发生器(5)由进水管(503)充满储水箱体(501)在换能器(504)的换能器I(5041)和换能器II(5042)交叉反复经过不同的频率超声波后快速降解污水中有毒有害物质，形成比原有机物毒性小易降解的有机物，有机物转变成CO2、H2O、无机离子;
步骤4：步骤3反应后的污水提升进入预硝化生化池(6)，污水进行预硝化反应和释放;
步骤5：步骤4反应后的污水自流进入厌氧生化池(7)，污水进行反硝化反应;
步骤6：反硝化后的污水自流进入不平衡好氧生化池(8)，不平衡好氧反应池(8)中的污水处在不平衡的溶解氧环境，周期性好氧→厌氧→缺氧环境下，活性污泥絮体内部形成适宜的溶解氧梯度分布，高负荷好氧填料(9)上附着分解菌硝化与反硝化作用处理污水;
步骤7：步骤6处理过的污水自流进入沉淀过滤池(10)经过升流置换活性过滤填料(11)将污水中的固体悬浮物随着水流、过滤吸附在升流置换活性过滤填料(11)上，当底层的填料表面吸附过多过重的污泥就会下沉，等表面的污泥老化脱落后重量减轻，填料又会上浮，又继续进行过滤吸附作用，通过升降去除吸附的污泥自我清理;
步骤8：步骤7处理过的污水自流进入紫外线消毒器(12)，根据处理水量调整消毒时间后达标排放;
步骤9：根据活性污泥法生物菌较易流失的情况，自动定时开启电动阀门(16)利用调节提升泵(4)进水的流速，自吸管(17)回流部分污泥继续担当载体的作用，找回部分流失出去的活性污泥菌落，补充失去的碳源。
9.根据权利要求8所述的超微声能一体化污水处理方法，其特征在于：步骤3多频声能发生器(5)声强范围为0.2～10W/cm2，作用时间大于100s。
10.根据权利要求8所述的超微声能一体化污水处理方法，其特征在于：步骤6中不平衡好氧反应池(8)中的释放器集(14)，释放口在底部间隔设置，对间隔区域进行超微溶气的发生，释放区域溶解氧含量高，间隔区域溶解氧含量低，不平衡好氧反应池(8)中的溶解氧含量循环分布。
说明书
多频声能发生器、超微声能一体化污水处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，更具体地说，涉及多频声能发生器、超微声能一体化污水处理系统及处理方法。
背景技术
随着工农业生产的发展和人口的增加，加之缺乏环境保护意识，大量含有各种有毒有害物质的工业污水和生活污水未经处理或稍加处理就排入水体，造成水体和整个环境的污染。
目前污水处理存在的一些问题：
1、广大农村和城镇化生活小区的小型污水处理站，其一是对污水中的微生物、浮游生物、蚊虫孑孓等拦截的不彻底，特别是温度高季节蚊虫孑孓和寄生水中的其他虫卵等，把生化反应池当成不断大量繁殖的温床，而且不容易杀灭，更容易在污水处理站和设备周围造成蚊、蝇飞舞，对周围环境造成了二次污染;其二是生化池的处理污水体积相对过大;
2、好氧池增氧传统上大部分都是采用曝气风机，曝气头与曝气管联接，进行曝气增氧，超微小、超密度气泡是要努力实现的目标，风机产生的噪声大，曝气孔易堵塞，产生气泡粒径大、溶解氧(DO)效率不高，能耗大;
3、在好氧处理中，都是连续平衡的曝气使好氧池内保持平衡稳定的溶解氧(DO)环境，满足硝化对氧的需求，这样易导致硝化菌长期积累，抑制反硝化作用的发生，不能实现缺氧反硝化，因此，虽能达到一定的氨氮去除效果，但总氮去除效果较差，要想进行反硝化反应，必须增加反硝化液回流泵，这样就增加了设备的能耗和费用;
4、污水处理大都是采用液氯和氯片投放消毒，其特点是液氯成本低、工艺成熟、效果稳定可靠，缺点是会产生氯化消毒副产物，气味较重，存放管理要求严格，对设备钢材的腐蚀较严重，维护保养费用高。
中国专利申请，申请号201310288341.9，公开日2013年11月20日，公开了一种超声波协同氧化污水处理设备，由格栅槽、调节池、超声波协同氧化系统、加速氧化反应系统、静置反应沉淀系统、加药设备和控制台组成，相互之间通过进出水管连接，在调节池中有调节提升泵，在超声波协同氧化系统中有PH反应器，前置、后置协同催化氧化发生器，在加速氧化反应系统中的A池反应区、B池反应区和C池反应区上有搅拌机和传感器，在静置反应沉淀系统中的静A反应区、静B反应区和静C反应区上有接线盒、进水电磁、电磁阀、排水泵和曝气管，在出水管上有硫酸加药口，静置后的出水无菌无毒，无味无色，清澈透明，优于国标，可排放或回用，适用于医院污水，生活污水，工业废水，江河湖泊污水净化。但本方案处理能力效率低，设备由于污水原因容易发生堵塞，维修率高。
中国专利申请，申请号CN03113303.7，公开日2003年10月1日，公开了一种曝气协同超声波处理工业废水的方法，它是将要处理的含有挥发性或疏水性物质工业废水输送至发生器，向发生器中的工业废水同时进行曝气和超声波作用，其曝气的气水比为100～1000∶1，超声波的频率范围为10KHz～1MHz，声强范围为0.2～10W/cm2，曝气和超声波协同作用时间为5～90分钟。本方法利用曝气和超声波协同作用的优势，使得一些挥发性或疏水性的物质的去除率有了较大提高。克服了曝气吹脱和超声吹脱单独处理的缺陷，高效低耗，具有更大普适性并且易于工业化，但此主要使用曝气方式进行处理，反应不充分，效率低，噪音大，
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的处理有二次污染、效率低、噪声大、费用高的问题，本发明提供了多频声能发生器、超微声能一体化污水处理系统及处理方法。它可以实现处理无污染、效率高、噪音小、费用低的效果。
2.技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种多频声能发生器，包括储水箱体，储水箱体连接有出水管和进水管，储水箱体连接有若干个超声波换能器，超声波换能器为若干种频率的换能器交替设置。
更进一步的，所述的超声波换能器为2种频率的换能器I和换能器II设置成，超声波换能器为两排，每一排由换能器I和换能器II交替设置，上下两排所在列对应设置为不同频率的换能器I和换能器II。
更进一步的，超微声能一体化污水处理系统包括格栅井，格栅井内设置有格栅，格栅井连接调节池，调节池底部设置有调节提升泵，调节提升泵通过管道连接多频声能发生器的进水管，多频声能发生器的出水管与反应池相连接，反应池依次设置有预脱硝生化池、厌氧生化池、不平衡好氧生化池和沉淀过滤池;多频声能发生器的出水管连接至预脱硝生化池中，所述的不平衡好氧生化池中上部设置有高负荷好氧填料，底部与外部的超微溶气发生器进口端连接，超微溶气发生器出口端连接不平衡好氧生化池底部设置的释放器集;沉淀过滤池与外部排水口相连接。
更进一步的，沉淀过滤池内部设置有升流置换活性生物过滤填料。升流置换活性生物过滤填料使得固体悬浮物随着水流、过滤吸附在升流置换活性过滤填料上，当底层的填料表面吸附过多过重的污泥就会下沉，等表面的污泥老化脱落后重量减轻，填料又会上浮，又继续进行过滤吸附作用，通过升降去除吸附的污泥自我清理。
更进一步的，沉淀过滤池底部设置有污泥沉淀区域，污泥沉淀区域通过自吸管与调节提升泵和多频声能发生器之间的管道连接，自吸管上设置有电动阀门。
更进一步的，所述的沉淀过滤池与外部排水口之间设置有紫外线消毒器。根据处理水量调整消毒时间后达标排放，保证了排放水的环保，适用于各种领域，可以调节所需要何时的标准。
更进一步的，所述的系统连接有智能控制柜，所述的智能控制柜与系统内的电动阀门和控制设备连接。通过测定各个反应池内的水质参数和含氧度，通过所设定的阈值，智能控制柜控制各个阀门以及溶气装置，释放器的速度，超声发生器的参数，控制所需要的值，更好的发生反应，获得更好的效果。
一种根据上述的超微声能一体化污水处理系统的处理方法，其步骤如下：
步骤1：当污水里漂浮物和大的颗粒沙石杂物进入格栅井后，通过格栅对杂物进行了，去除大的杂物;
步骤2：经过步骤1后的污水自流进入调节池进行均质调匀后，由调节提升泵提升;
步骤3：污水经提升集中进入多频声能发生器由进水管充满储水箱体501在换能器的换能器I和换能器II交叉反复经过不同的频率超声波后快速降解污水中有毒有害物质，形成比原有机物毒性小易降解的有机物，有机物转变成CO2、H2O、无机离子;
步骤4：步骤3反应后的污水提升进入预硝化生化池，污水进行预硝化反应和释放;
步骤5：步骤4反应后的污水自流进入厌氧生化池，污水进行反硝化反应;
步骤6：反硝化后的污水自流进入不平衡好氧生化池，不平衡好氧反应池中的污水处在不平衡的溶解氧环境，周期性好氧→厌氧→缺氧环境下，活性污泥絮体内部形成适宜的溶解氧梯度分布，高负荷好氧填料上附着分解菌硝化与反硝化作用处理污水;
步骤7：步骤6处理过的污水自流进入沉淀过滤池经过升流置换活性过滤填料将污水中的固体悬浮物随着水流、过滤吸附在升流置换活性过滤填料上，当底层的填料表面吸附过多过重的污泥就会下沉，等表面的污泥老化脱落后重量减轻，填料又会上浮，又继续进行过滤吸附作用，通过升降去除吸附的污泥自我清理;
步骤8：步骤7处理过的污水自流进入紫外线消毒器，根据处理水量调整消毒时间后达标排放;
步骤9：根据活性污泥法生物菌较易流失的情况，自动定时开启电动阀门利用调节提升泵进水的流速，自吸管回流部分污泥继续担当载体的作用，找回部分流失出去的活性污泥菌落，补充失去的碳源。
更进一步的，步骤3多频声能发生器声强范围为0.2～10W/cm2，作用时间大于100s。
更进一步的，步骤6中不平衡好氧反应池中的释放器集，释放口在底部间隔设置，对间隔区域进行超微溶气的发生，释放区域溶解氧含量高，间隔区域溶解氧含量低，不平衡好氧反应池中的溶解氧含量循环分布。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1)本发明使用了含有不同频率的超声发生装置，通过17KHz--40KHz不同频率的超声波之间的协同作用，提高多频声能反应器超声波的辐射面积;通过试验所得，在超声波处理时间60s，功率200w时，制药废水单独经超声波处理，CODCr去除率仅为13%–16%;对好氧反应池中零时刻的混合液澄清水，直接进行好氧反应池8处理，CODCr去除率仅30%左右;而经超声波预处理后再好氧反应池处理CODCr总去除率达到96%以上，色度去除率达99%以上，去除率远远大于现有的设计方案，去除率好;
2)本发明通过对不平衡好氧生化池结构和释放器集进行合理科学的分布设计，与平衡溶解氧(DO)环境相比，不平衡的溶解氧(DO)环境不仅使细菌微生物能够适应好氧/缺氧的环境，而且能够大大提高活性污泥中细菌的数量，从而增强细菌自身的氧化和代谢能力，降低剩余污泥量。生活污水可以实现基本无剩余污泥处理的费用;
3)本发明克服了现有技术存在的不足，使污水通过多频声能发生器中，即可杀灭污水中的蚊虫孑孓和虫卵等，这样就不会有蚊蝇的二次污染。另外一个作用就是降解高浓度污水中COD和减少有毒有害物质的效果非常好，在相同的处理污水条件下，可以提高生化池的处理能力30%-40%，相同处理效果的处理池体积减小了，成本降低;
4)采用超微溶气发生器增氧，设备安装维护简单，释放器集气孔不易堵塞，清理简单，不容易损坏，利用超微气泡过程释放的冲力，对不平衡好氧反应池的污水污泥进行旋转搅动，并利用其产生的超微小气泡，与污水污泥充分接触更加混合均匀，外观上污水变成乳白色，增氧和氧在液体中的传递效率高。例如直径1mm的大气泡分散成直径10μm的气泡，其表面积增大100000倍，由此可以看出气泡越微小，就可以大大提高水体中的溶解氧(DO)。并且无噪声能耗低;
5)本发明克服了上述现有技术存在的不足，通过对不平衡好氧生化池结构和释放器集进行科学合理的分布设计，使好氧反应池在不平衡溶解氧(DO)环境里，周期性处在好氧→厌氧→缺氧的状态，可使活性污泥絮体内部形成适宜的溶解氧(DO)梯度分布，在溶解氧(DO)浓度较高的时段或区域，硝化细菌将氨态氮氧化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，而在溶解氧(DO)浓度较低的时段或区域，好氧反应池内处于缺氧状态，微生物利用有机物为氢供体使硝态氮反硝化，还原成N2或NxOy后排入大气，从而达到脱氮目的，同时在缺氧阶段NO3--N以及NO2--N能够代替分子O2作电子受体，继续氧化污水中的有机污染物，进而能够降低好氧阶段的有机负荷，采用不平衡的溶解氧(DO)曝气方式，当溶解氧(DO)从3.5～5.0mg/L降低到0.5～1.2mg/L时，系统的脱氮率可以达到94.9%，且无需外加碳源，这是由于反硝化程度取决于缺氧阶段有机碳的供给程度，不平衡溶解氧(DO)环境有利于节省碳源消耗，使更多的碳源用于反硝化脱氮，从而提高了系统整体脱氮效率。此环境可以营造良好的好氧硝化/缺氧反硝化交替过程，在显著节能的同时还可提高系统去除有机物及脱氮的效果。因此不需要增加反硝化回流泵，节约了能耗和费用;
6)采用紫外线消毒它具有较高的杀菌效率，运行安全可靠，紫外线消毒仅需几秒钟即可达到同样的灭活效果，且由于不投加化学药剂，不会对水体和周围环境造成二次污染;不产生有毒有害产物，不会产生对人体有害的副产物;对隐孢子虫和贾第虫有特效消毒效果，常规的氯消毒工艺对隐孢子虫和贾第虫的灭活效果很低，并且在较高的氯投加量下会产生大量的消毒副产物，而紫外线消毒在较低的紫外线剂量下对隐孢子虫和贾第虫就可以达到较高的灭活效果;能降低臭味和降低微量有机物;占地面积小，不需要对药品单独管理，不会腐蚀设备，运行维护简单、费用低;消毒效果受水温、PH值影响小;
7)本发明利用超声波技术是一种高频机械波，具有简便、高效、无污染或少污染的优点;波长较短，能量集中，沿直线传播;在处理微污染水、高浓度难降解的有机污水方面，与紫外线、热、压力、化学等处理方法相比，超声波对污水污染物的处理更直接，对设备的要求更低;
8)本发明设计科学，结构简单，自动化程度高，操作简单，管理和维护方便，可实现全自动化，无人值守，远程智能监控。具有对污水污染物去除效率高、能耗低、占地面积小、结构紧凑、集成一体化、安装方便快速、去除了曝气风机、无噪声、维护方便、具有普适性并且易于工业化生产，由于本发明集成一体化能耗低与太阳能发电结合，可以在广大偏远农村推广使用。