污水资源化无害处理一体化设备

　　申请日2014.11.21

　　公开(公告)日2015.02.25

　　IPC分类号C02F3/00; C02F3/12

　　摘要

　　一种污水资源化无害处理一体化设备，将污水生化处理塔、生物砂滤箱和生物活性炭膨胀床集装于一个承压容器内，借助于椎形、筒形隔板将三者分隔成三个能独立运行的污水生化处理单元，通过管道、潜污泵与射流驱动序批式生化反应器连接，射流驱动序批式生化反应器借助于滗水器与生物接触滤池连接，生物接触滤池通过水泵、射流混气器与污水生化处理塔连接，污水生化处理塔通过污水生化处理塔出水阀与生物砂滤箱连接，生物砂滤箱经砂滤箱集水管、砂滤箱出水管、砂滤箱出水阀与生物活性炭膨胀床连接。采用本发明能够实施污水处理资源化、无害化，实现水资源循环利用，消除了污水对环境的污染，节约了水资源。

　　权利要求书

　　1.一种污水资源化无害处理一体化设备，包括支座和塔器，塔器竖直固定安装在支座上，支座为圆筒形，上端开口，下端固定在地面上，塔器为在圆筒体的两端焊接封头形成的圆筒形罐体，其特征在于，

　　所述塔器由锥形隔板分隔成上下两部分互相独立的空间，锥形隔板上方的空间又由筒形隔板分隔成两部分互相独立的空间，筒形隔板内的空间为生物活性炭膨胀床，筒形隔板与塔器壁形成的环形空间为生物砂滤箱，锥形隔板下方的空间为生化处理室;

　　所述生物活性炭膨胀床的下部设置有炭床承托盘，炭床承托盘与锥形隔板之间的空间为炭床水腔;生物砂滤箱的下部设置有砂滤箱托盘，砂滤箱托盘与锥形隔板之间的空间为砂滤箱水腔;炭床承托盘和砂滤箱托盘均为水流能够穿过又能承托滤料的栅条状或多孔状结构; 生化处理室上方设置有上填料架，生化处理室下方设置有下填料架，上填料架与下填料架之间吊装有作为微生物着床物的弹性有机填料;

　　所述生化处理室中心轴上设置有处理室中心轴出水管，在处理室中心轴出水管的外面，还嵌套安装有两层水管，次外层为炭床进水管，最外层为砂滤箱出水管;处理室中心轴出水管顶端分布有多根集水管，集水管前端为敞开管口，炭床进水管顶端与炭床水腔之间通过多根炭床布水管连接，砂滤箱出水管顶端与砂滤箱水腔之间通过多根砂滤箱集水管连接;

　　所述处理室中心轴出水管下端穿出塔器的下封头，并通过砂滤箱进水管从塔器外壁连接到安装在生物砂滤箱内部上方的砂滤箱环形布水管;砂滤箱进水管上安装有生化处理室出水阀和砂滤箱进水阀，并在砂滤箱进水管上通过两只三通管分别安装有生化处理室回流阀和砂滤箱反冲排污阀，生化处理室回流阀与塔器之外的生物接触滤池连接，砂滤箱反冲排污阀与塔器之外的射流驱动序批式生化反应器连接;炭床进水管的下端与砂滤箱出水管的下端通过第一连接管道连接，所述第一连接管道上安装有砂滤箱出水阀和炭床进水阀，同时通过三通管在第一连接管道上安装有砂滤箱冲洗进水阀;

　　所述生物活性炭膨胀床的中心轴上设置有碳床下水管，炭床下水管上端设置了多个导流洞口，炭床下水管上端开口处套装了隔炭网罩，碳床下水管下端与塔器出水总管连接，塔器出水总管上通过三通管分别安装有炭床回流调节阀、塔器总出水阀及气冲洗排污阀;炭床回流调节阀与塔器之外的生物接触滤池连接，塔器总出水阀与再生水塔连接，气冲洗排污阀与泥浆池连接;

　　所述处理室中心轴出水管下端套装有环形水腔，在环形水腔的上面安装有喷嘴群，喷嘴群的喷射方向与处理室中心轴出水管的夹角为8°～18°，喷嘴群与塔器进水总管连接，塔器进水总管上通过三通管安装有塔器总进水阀和生化处理室排水阀，塔器总进水阀通过射流混气器和水泵与生物接触滤池连接，生化处理室排水阀与泥浆池连接;

　　在所述生物砂滤箱顶端装设有一圈在管上钻有许多小孔的生物砂滤箱余气收集管，生物砂滤箱余气收集管与砂滤箱余气回流管连接，砂滤箱余气回流管上设置有砂滤箱余气回流阀; 集聚于生物砂滤箱顶端多余空气通过小孔经由砂滤箱余气回流管、砂滤箱余气回流阀排出至塔器外的生物接触滤池。

　　2.如权利要求1所述的污水资源化无害处理一体化设备，其特征在于，还包括：生物砂滤箱反冲洗系统、生物活性炭膨胀床气力冲洗系统和生化处理室气冲洗系统;

　　①所述生物砂滤箱反冲洗系统包括：冲洗水进入管路、压缩空气进入管路和泥浆水排出管路;

　　按照冲洗水的流动方向，冲洗水进入管路连接顺序如下：冲洗水经过砂滤箱冲洗进水阀、砂滤箱出水阀、砂滤箱出水管、砂滤箱集水管以及砂滤箱水腔进入至生物砂滤箱;

　　按照压缩空气的流动方向，压缩空气进入管路连接顺序如下：压缩空气经过砂滤箱气洗阀、砂滤箱进气管、砂滤箱气洗管进入至生物砂滤箱;所述砂滤箱气洗管为环形，砂滤箱气洗管上均布有气孔，砂滤箱气洗管安装在生物砂滤箱的下部、砂滤箱托盘的上方，砂滤箱气洗管与砂滤箱进气管连接，经由砂滤箱气洗阀连接至塔器外的供气源;

　　按照清洗之后产生的泥浆水的流动方向，泥浆水排出管路连接顺序如下：泥浆水经过砂滤箱环形布水管、砂滤箱进水管以及砂滤箱反冲排污阀排出至塔器之外的射流驱动序批式生化反应器;

　　②按照压缩空气的流动方向，所述生物活性炭膨胀床气力冲洗系统连接顺序如下：压缩空气经过炭床气洗阀、炭床进气管、炭床气洗管进入至生物活性炭膨胀床，泥浆水经过碳床下水管、塔器出水总管以及气冲排污阀排放至塔器之外的泥浆池;所述炭床气洗管为环形，炭床气洗管上均布有气孔，炭床气洗管位于生物活性炭膨胀床的下部、碳床承托盘的上方，炭床气洗管通过辐向筋固定在碳床下水管上，炭床气洗管与炭床进气管连接，经由炭床气洗阀连接至塔器外的供气源;

　　③按照空气的流动方向，所述生化处理室气冲洗系统连接顺序如下：压缩空气经过处理室气洗阀、处理室进气管、处理室气洗装置进入至生化处理室，泥浆水经过集水管、中心轴出水管、生化塔气洗排污阀排出排出至塔器外的泥浆池;所述处理室气洗装置安装在生化处理室中下填料架的下方，处理室气洗装置包括对称独立的两部分，每一部分包括总气管和梳状排列的支气管，总气管与处理室进气管连接，经由处理室气洗阀连接至塔器外的供气源。

　　3.如权利要求1或权利要求2所述的污水资源化无害处理一体化设备，其特征在于，还包括：开设在生化处理室壁面上的用于填料安装和检修的上检修孔和下检修孔、穿透过塔器壁面和筒形隔板的用于检修和活性炭出料的炭床检修孔、开设在生物活性炭膨胀床顶面的用安装检修及活性炭填装的装炭孔、开设在生物砂滤箱顶面的用于安装检修和滤料填装的装滤料填装孔和开设在生物砂滤箱壁面上的用于安装检修和滤料清出的砂滤箱检修孔，支座筒壁上开设有用于罐体下部管道、管件和阀门安装检修的检修口;设置在各个检修孔下的检修孔操作平台。

　　4.根据权利要求1所述的污水资源化无害处理一体化设备用于污水资源化无害化处理的方法，其特征在于，包括如下步骤;

　　(1)将污水收集于集水池内，将污水注入射流驱动序批式生化反应器，经过射流驱动序批式生化反应器处理后得到初步处理中水;

　　(2)将初步处理中水输送至生物接触滤池，经过生物接触滤池得到生物过滤水;

　　(3)将生物过滤水输送至射流混气器，经过射流混气器处理后得到混气水;

　　(4)将混气水储存于溶气罐中，使气体进一步融入水中，得到溶气水;

　　(5)将溶气水注入污水资源化无害处理一体化设备中，经污水资源化无害处理一体化设备处理得到的清水，清水输送至再生水塔脱除溶解性气体后供生产车间循环使用。

　　5.如权利要求4所述的污水资源化无害处理一体化设备用于污水资源化无害化处理的方法，其特征在于，

　　①将集聚于污水资源化无害处理一体化设备中的生物砂滤箱顶端的多余空气回注于生物接触滤池的水下;

　　②对污水资源化无害处理一体化设备中的生化处理室进行反冲洗时产生的泥浆水经由塔器进水总管、污水生化处理室排水阀排放至泥浆池;

　　③对污水资源化无害处理一体化设备中的生物砂滤箱进行反冲洗时，关闭砂滤箱进水阀，泥浆水经由砂滤箱环形布水管、砂滤箱进水管、砂滤箱反冲排污阀、反冲水回收阀回注至射流驱动序批式生化反应器内;

　　④经过污水资源化无害处理一体化设备中生化处理室处理的部分水流，从生化处理室回流阀和水压能梯度利用射流曝气器回注至生物接触滤池。

　　说明书

　　污水资源化无害处理一体化设备

　　技术领域

　　本发明涉及一种污水资源化无害处理设备，具体是一种污水资源化无害处理一体化设备。

　　背景技术

　　常用的污水处理设施通常是将污水处理至达到法定排放标准排入环境水体。这种常规处理方式虽能控制水污染的危害，但对于节约用水，缓解水资源紧缺作用不明显，虽然也有中水回用项目推广应用，但只是用于工业冷却水，洗涤水，灌溉用水。因为其净化程度尚未达到使用前原有洁净度，同时还存在常规净水设施占地面积大，耗电多，成本高的不足之处。

　　2009年公开的ZL.200920158418.X实用新型专利较好的解决了上述问题，实现了污水的资源化、无害化处理，也为缺水地区和企业探寻出一条求生存、图发展的水资源循环之路。但是该技术方案存在以下缺点：一是污水生化处理塔内部设置折流桶存在巨大流体消能作用，弱化了对水体卷吸搅拌功能，降缓了水体动态循环，不利于生化过程传质速率提高。二是结构集成度还存在发掘空间。三是管道、管件所构成流体阻力仍然还有降低余地。四是射流驱动序批式生化反应器和生物滤池曝气充氧设备效率还有较大提升空间。

　　发明内容

　　本发明的目的是给出一种污水资源化无害处理一体化设备，它能够将生化反应、生物砂滤、生物活性炭众多生化降解工艺过程集合于一体化设备内，简化了系统流程，降低了流程阻力，提高生化反应效率，节省工程造价。

　　本发明解决上述技术问题的技术方案是：

　　一种污水资源化无害处理一体化设备，包括支座和塔器，塔器竖直固定安装在支座上，支座为圆筒形，上端开口，下端固定在地面上，塔器为在圆筒体的两端焊接封头形成的圆筒形罐体，

　　所述生物活性炭膨胀床的下部设置有炭床承托盘，炭床承托盘与锥形隔板之间的空间为炭床水腔;生物砂滤箱的下部设置有砂滤箱托盘，砂滤箱托盘与锥形隔板之间的空间为砂滤箱水腔;炭床承托盘和砂滤箱托盘均为水流能够穿过又能承托滤料的栅条状或多孔状结构;生化处理室上方设置有上填料架，生化处理室下方设置有下填料架，上填料架与下填料架之间吊装有作为微生物着床物的弹性有机填料;

　　在所述生物砂滤箱顶端装设有一圈在管上钻有许多小孔的生物砂滤箱余气收集管，生物砂滤箱余气收集管与砂滤箱余气回流管连接，砂滤箱余气回流管上设置有砂滤箱余气回流阀;集聚于生物砂滤箱顶端多余空气通过小孔经由砂滤箱余气回流管、砂滤箱余气回流阀排出至塔器外的生物接触滤池。

　　所述污水资源化无害处理一体化设备还包括：生物砂滤箱反冲洗系统、生物活性炭膨胀床气力冲洗系统和生化处理室气冲洗系统;

　　①所述生物砂滤箱反冲洗系统包括：冲洗水进入管路、压缩空气进入管路和泥浆水排出管路;

　　②按照压缩空气的流动方向，所述生物活性炭膨胀床气力冲洗系统连接顺序如下：压缩空气经过炭床气洗阀、炭床进气管、炭床气洗管进入至生物活性炭膨胀床，泥浆水经过碳床下水管、塔器出水总管以及气冲洗排污阀排放至塔器之外的泥浆池;所述炭床气洗管为环形，炭床气洗管上均布有气孔，炭床气洗管位于生物活性炭膨胀床的下部、碳床承托盘的上方，炭床气洗管通过辐向筋固定在碳床下水管上，炭床气洗管与炭床进气管连接，经由炭床气洗阀连接至塔器外的供气源;

　　③按照空气的流动方向，所述生化处理室气冲洗系统连接顺序如下：压缩空气经过处理室气洗阀、处理室进气管、处理室气洗装置进入至生化处理室，泥浆水经过集水管、中心轴出水管、生化塔气洗排污阀排出至塔器外的泥浆池;所述处理室气洗装置安装在生化处理室中下填料架的下方，处理室气洗装置包括对称独立的两部分，每一部分包括总气管和梳状排列的支气管，总气管与处理室进气管连接，经由处理室气洗阀连接至塔器外的供气源。

　　所述的污水资源化无害处理一体化设备，还包括：开设在生化处理室壁面上的用于填料安装和检修的上检修孔和下检修孔、穿透过塔器壁面和筒形隔板的用于检修和活性炭出料的炭床检修孔、开设在生物活性炭膨胀床顶面的用安装检修及活性炭填装的装炭孔、开设在生物砂滤箱顶面的用于安装检修和滤料填装的装滤料填装孔和开设在生物砂滤箱壁面上的用于安装检修和滤料清出的砂滤箱检修孔，支座筒壁上开设有用于罐体下部管道、管件和阀门安装检修的检修口;设置在各个检修孔下的检修孔操作平台。

　　根据所述的污水资源化无害处理一体化设备用于污水资源化无害化处理的方法，包括如下步骤;

　　(1)将污水收集于集水池内，将污水注入射流驱动序批式生化反应器，经过射流驱动序批式生化反应器处理后得到初步处理中水;

　　(2)将初步处理中水输送至生物接触滤池，经过生物接触滤池得到生物过滤水;

　　(3)将生物过滤水输送至射流混气器，经过射流混气器处理后得到混气水;

　　(4)将混气水储存于溶气罐中，使气体进一步融入水中，得到溶气水;

　　所述的污水资源化无害处理一体化设备用于污水资源化无害化处理的方法，还包括如下要点：

　　①将集聚于污水资源化无害处理一体化设备中的生物砂滤箱顶端的多余空气回注于生物接触滤池的水下;

　　②对污水资源化无害处理一体化设备中的生化处理室进行反冲洗时产生的泥浆水经由塔器进水总管、污水生化处理室排水阀排放至泥浆池;

　　④经过污水资源化无害处理一体化设备中生化处理室处理的部分水流，从生化处理室回流阀和水压能梯度利用射流曝气器回注至生物接触滤池。

　　本发明的有益效果在于：

　　开创一种污水处理资源化、无害化处理工艺和方法，实现了水资源循环利用，消除了污水对水环境的污染，节约了水资源。同时在外围的射流驱动序批式生化反应器、生物滤池中设计了一套高效率的水压能梯度利用射流曝气器，利用回流水势能驱动水压能梯度利用射流曝气器给水体注入超饱和溶解氧，进一步加强了生化反应速率。

　　本发明利用在一定压强范围内，水体溶解氧含量与水体压强成正比的原理，将生化反应、生物砂滤、生物活性炭众多生化降解工艺过程集合于一体化承压容器内，污水资源化无害处理一体化设备内高密度填料、超饱和溶氧水，又加上水流不停翻腾、卷吸和循环，营造水体动态循环的内部环境，强化生物回流增殖，加大了生物膜和污物的接触机会，使水体净化能力得到很大提高。后续深度净化由生物砂滤箱和生物活性碳膨胀床来完成，确保出水恢复使用前洁净度。容器设备的简化为流程简化创造了条件，从而降小了流程阻力，节省电能消耗，提高了生化降解效率。

　　在污水资源化无害化处理系统中，利用生物砂滤箱反冲洗出的废弃生物膜泥浆水，返流至前置射流驱动序批式生化反应器内，回收了大量高浓度菌源的活性污泥，促进了前置净化装置功能的发挥，促使生化反应过程传质速率提升。射流驱动序批式生化反应器、生物接触滤池内安装的水压能梯度利用射流曝气器大幅度提高了水体溶解氧含量。因此能在较短周期、较小的占地面积、较少电能消耗将污水恢复至使用前洁净度。