申请日2012.12.28
公开(公告)日2013.08.07
IPC分类号C02F9/14; C02F1/32; C02F3/30
摘要
本实用新型涉及一种恒定出流变负荷SVBR污水处理器，包括由隔墙依次相连的进水及污泥回流井、厌氧及初沉区、缺氧区、好氧区、后置缺氧及预沉区、二沉及出水区。该污水处理器通过各功能区的优化组合和循环回流设计，允许进水流量、处理器内水位和负荷可以在设计范围内变化，而处理器出水流量始终保持相对恒定和连续，具有占地少、设备少以及运行管理简单等特点，尤其适于小城镇污水处理。
权利要求书
1.一种恒定出流变负荷SVBR污水处理器，其特征在于，包括由隔墙依次相连的进水及 污泥回流井(1)、厌氧及初沉区(2)、缺氧区(3)、好氧区(4)、后置缺氧及预沉区 (5)、二沉及出水区(6)。
2.如权利要求1所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述进水及污泥回流井(1)内 设格栅(8);格栅(8)的一侧为污水进水区，另一侧为泥水混合区。
3.如权利要求2所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述进水及污泥回流井(1)的 泥水混合区内设置2-3台大小搭配使用的提升泵(9);所述进水及污泥回流井(1)和 厌氧及初沉区(2)内设用于自动控制所述提升泵(9)的启停的液位计。
4.如权利要求3所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述进水及污泥回流井(1)与 厌氧及初沉区(2)之间的隔墙位于厌氧及初沉区(2)一侧的墙壁上方设倒梯形变孔 距布水渠(10);所述倒梯形变孔距布水渠(10)底部设有进水布水管(11)。
5.如权利要求4所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述进水布水管(11)的出口 端位于所述厌氧及初沉区(2)的底部。
6.如权利要求1所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述厌氧及初沉区(2)底部设 初沉排泥管(12)，所述初沉排泥管(12)经管线与污泥储池(7)连接，所述初沉排 泥管(12)和污泥储池(7)之间的连接管线上还连接有排泥锥阀(27)。
7.如权利要求1所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述厌氧及初沉区(2)设有用 于排除底部污泥的移动式桥式吸泥机，所述桥式吸泥机经管线与污泥储池(7)连接。
8.如权利要求1所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述厌氧及初沉区(2)和缺氧 区(3)之间的隔墙的中部设过水孔(13)。
9.如权利要求1所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述厌氧区(3)和好氧区(4) 之间的隔墙(16)的底部设有流通通道;所述好氧区(4)底部设有鼓风曝气装置。
10.如权利要求9所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述鼓风曝气装置包括位于所 述好氧区(4)底部的微孔曝气器(14)和位于所述好氧区(4)外的鼓风机(15)。
11.如权利要求10所述的SVBR污水 处理器，其特征在于，所述微孔曝气器(14)为悬挂 链式微孔曝气器或固定式微孔曝气器;所述鼓风机(15)选自罗茨风机。
12.如权利要求9所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述鼓风曝气装置(14)为潜 水曝气机。
13.如权利要求9所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述好氧区(4)和所述后置缺 氧及预沉区(5)之间的隔墙为第一组合隔墙(18);所述第一组合隔墙(18)为由间 隙相隔的两道隔墙;两道隔墙之间的间隙为污水流通通道，两道隔墙底部均设有回流 通道。
14.如权利要求1所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述后置缺氧及预沉区(5)设 有组合填料(17);所述组合填料(17)下方为污泥浓缩区。
15.如权利要求2所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述后置缺氧及预沉区(5)的 污泥浓缩区设两根穿孔排泥管(23、25)，所述穿孔排泥管(23、25)分别与进水及 污泥回流井(1)的泥水混合区和污泥储池(7)经管线连接。
16.如权利要求2所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述后置缺氧及预沉区(5)和 二沉及出水区(6)之间的隔墙为第二组合隔墙(22);所述第二组合隔墙(22)为由 间隙相隔的两道隔墙，其中，二沉及出水区(6)一侧的隔墙的底部设有污水流通通 道。
17.如权利要求16所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述二沉及出水区(6)的中 部设有斜管(19)。
18.如权利要求17所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述斜管(19)上方为清水区， 清水区内设低水位限位器(28)，低水位限位器(28)的上方设1-2台浮动式滗水器(20)。
19.如权利要求18所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述浮动式滗水器(20)经管 线与位于所述二沉及出水区(6)外的管式紫外消毒器(21)连接。
20.如权利要求17所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述斜管(19)下方为缓冲区 及污泥浓缩区。
21.如权利要求20所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述二沉及出水区(6)的污 泥浓缩区设两根穿孔排泥管(24、26)，所述穿孔排泥管(24、26)分别与进水及污 泥回流井(1)的泥水混合区和污泥储池(7)经管线连接。
22.如权利要求16所述的SVBR污水处理器，其特征在于，所述二沉及出水区(6)的中 部设有斜板。
说明书
一种恒定出流变负荷SVBR污水处理器
技术领域
本实用新型涉及一种恒定出流变负荷SVBR(Steady outflow Variable load Biological Reactor)污水处理器，属于污水处理技术领域。
背景技术
目前，我国正处于城镇化快速发展时期，据2007年建设部统计公报，截至2006年底， 全国乡镇总数35764个，其中建制镇19369个。随着城镇经济的迅速发展和人口的增加， 城镇的污水排放量不断增长。目前小城镇污水日排放量已经达到约2亿吨，约占全国生活 污水排放总量的70%。然而，小城镇基础设施建设却远远落后于城镇建设的发展，目前95% 以上的小城镇尚未建立污水处理厂，城镇生活污水处理率不足10%。由于缺乏必要的污水 收集和处理设施，生活污水、工业废水未经处理直接排入水体，使得小城镇污水成为区域 水环境污染的重要污染源，直接影响城市或周边城镇的饮水安全。
根据建设部村镇建设办公室的调研统计，我国大部分小城镇镇区人口规模为 2500~10000人，平均镇区人口规模在8300人左右，表明绝大多数建制镇污水处理工程的 建设规模小于10000m3/d，通常每日几千立方米甚至几百立方米，处理规模较小。同时，小 城镇污水处理具有污水水量变化剧烈、水质复杂且波动大、建设和运行资金短缺、运营管 理技术力量薄弱等特点，难以硬性照搬现有城市污水处理工艺技术及建设标准。近年的工 程实践经验也表明，小城镇硬性照搬现有城市污水处理工艺技术及建设标准，不仅投资大， 而且运行成本高，大多数(尤其是中西部)小城镇在污水处理工程项目建设投资和运行费 用方面均难以承受，严重制约了小城镇污水处理工程建设和当地环境保护事业的发展。现 有大多数污水处理技术，尤其是脱氮除磷工艺技术不仅工艺流程长，工艺单元多，运行操 作复杂，而且基建投资和运行费用很高，难以应用于小城镇的实际情况。因此，研究和开 发投资费用少、运行费用低、操作简单、管理方便、适用范围广的小城镇污水处理的工艺 技术具有十分重要的意义。
目前常规的污水处理工艺技术，概括来说主要分为自然生物净化和人工生物净化两种。
自然生物净化处理，主要利用土壤中的微生物和植物根系或水塘中的微生物作用使水 中的污染物浓度降低。主要有氧化塘土地处理、快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流土地处理 及人工湿地系统等。该种生物净化方法优点是:可以结合地方有利地形条件进行就地处理， 投资低、运行费低、管理简单、需要的操作人员少，可以单独使用，也可相互组成联合处 理系统。缺点是负荷率低，污水的停留时间长，占地面积很大，处理效果容易受气候等因 素的影响。因此单纯的自然生物净化类处理工艺在我国除部分有条件的地方外，很难大面 积推广应用。
人工生物处理方法主要是人为地创造微生物的生长环境，使微生物大量繁殖，利用微 生物的新陈代谢作用有效地降解污水中的有机污染物，使污水得到净化，是国内外对生活 污水二级处理广泛采用的主体工艺。主要有：普通活性污泥法;A2/O、UCT、MUCT等; 氧化沟工艺(如DE型氧化沟、Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟、T型氧化沟、一体化氧化 沟);SBR工艺(如DAT-IAT、UNITANK、MSBR、ICEAS、CASS);BIOLAK工艺;生 物膜法(如生物接触氧化工艺、生物转盘、曝气生物滤池等)。
传统的普通活性污泥法对污水中氮磷的去除率比较低，随着我国对除磷脱氮要求日益 提高，传统活性污泥法已经逐渐被具有同步除磷脱氮功能的污水处理工艺所替代，对于水 污染状况已经较为严重的城镇来说，此工艺一般情况下不适合采用。
A2/O、UCT、MUCT等工艺适用于大型污水处理厂，构筑物多，设备复杂，运行管理 要求较高，投资较大，对于资金短缺及运行管理水平相对落后的小城镇来说，一般情况下 不适合采用;
氧化沟工艺属于活性污泥工艺的一种变形，在欧美各国得到了广泛的重视，国内也得 到了大规模的应用，具有流程简单、耐冲击负荷、脱氮效果好、污泥稳定等优点，但也存 在设备数量多、除磷效果不佳、占地面积大等缺点。
SBR及其变形工艺在运行操作上形成了曝气和沉淀相结合的特点，流程简单、占地省、 有一定的脱氮除磷功能、建设和运行费用较低，比较适合小城镇污水处理。但是对于小规 模的城镇污水，采用间歇周期运行的SBR反应器也存在需要较大的调节池、进水和排水的 阀门切换频繁、对自控水平要求较高、设备闲置率高、容积利用率低等缺点。
BIOLAK工艺曝气池采用土池结构，因此投资低，并能极好地适应现场的地形，在某 些特殊的地质条件下，如地震多发区、土质疏松地区，其优点得到更充分的体现，且维修 简单，占地省，但也存在脱氮效果不稳定，沉淀效果不佳等缺点;
生物接触氧化工艺能抗冲击负荷，能耗低，污泥产量少，占地省，运行维护简单，它 的这些特点比较符合小城镇的污水处理要求，但也存在氧化池的构造较为复杂，曝气设备 的安装和维护不易，填料易堵塞且更换困难，脱氮除磷效率低等缺点。
总之，现有的城镇污水处理工艺技术在应用于小城镇污水处理时都存在一定的局限， 有的工艺处理效果虽好但流程长、设备及工艺单元多、运行操作复杂，建设和运行费用高; 有的工艺流程虽短，构筑物结构简单，但对自控或运营的水平要求较高，且出水水质难以 满足较高标准的要求。因此，移植和借鉴现有城镇污水处理不同工艺的优点，开发适合于 小城镇污水处理的高效、节能、经济和简便易行的水污染控制技术是当务之急。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高效、节能、经济和简便易行的适用于小城镇污水处 理的恒定出流变负荷SVBR(Steady outflow Variable load Biological Reactor)污水处理器， 利用现有多种污水处理工艺和技术的高效融合，通过多种功能单元的合理合并或组合，实 现在一个结构简单的反应器内完成污水处理全部必要的过程，以解决现有工艺和技术用于 小城镇污水处理所带来的投资大、运行成本高、处理效果不佳及自动控制复杂等问题。其 特点是系统出水流量保持相对恒定和连续，而允许进水是间歇或者连续且流量可以在设计 范围内波动，反应器内水位和负荷可以在设计允许的范围内变化，处理过程是一个连续的 非稳态过程。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种恒定出流变负荷SVBR污水处理器，包括由隔墙依次相连的进水及污泥回流井、 厌氧及初沉区、缺氧区、好氧区、后置缺氧及预沉区、二沉及出水区。
优选的，所述进水及污泥回流井内设格栅，格栅的一侧为污水进水区，另一侧为泥水 混合区。
优选的，所述进水及污泥回流井的泥水混合区内设至2-3台大小搭配使用的提升泵;所 述进水及污泥回流井和厌氧及初沉区内设用于自动控制调节所述提升泵的启停的液位计。
优选的，所述进水及污泥回流井与厌氧及初沉区之间的隔墙位于厌氧及初沉区一侧的 墙壁上方设倒梯形变孔距布水渠;所述倒梯形变孔距布水渠底部设有进水布水管。
优选的，所述进水布水管的出口端位于所述厌氧及初沉区的底部。
优选的，所述厌氧及初沉区底部设初沉排泥管，所述初沉排泥管经管线与污泥储池连 接，所述初沉排泥管和污泥储池之间的连接管线上还连接有排泥锥阀。
优选的，所述厌氧及初沉区设有用于排除底部污泥的移动式桥式吸泥机，所述桥式吸 泥机经管线与污泥储池连接。
所述厌氧及初沉区具有以下功能：其一是具有沉砂及初次沉淀的功能，可以将原污水 中的大颗粒悬浮物及砂粒沉淀下来，去除部分悬浮态有机物，降低后续生化处理的负荷; 其二是兼具厌氧区的功能，回流的富含聚磷菌的生化污泥，与原污水混合后经过提升泵送 至厌氧及初沉区，在厌氧条件下，聚磷菌通过菌种间的协作，将原污水中大量易降解有机 物转化为挥发酸，借助水解聚磷释放的能量将之吸收到体内，并以聚β羟基丁酸(PHB) 形式贮存，提供后续好氧条件下过量摄磷和自身增殖所需的能量，从而强化了系统的除磷 功能;其三是具有水解酸化功能，进水通过进水布水管从厌氧及初沉区底部附近向上穿过 污泥层，在污泥中的兼性菌的作用下，大分子有机物被水解为小分子有机物，使原污水的 可生化性得以提高，从而减少生化反应的时间和处理的能耗。
优选的，所述厌氧及初沉区和缺氧区之间的隔墙的中部设过水孔。
优选的，所述厌氧区和好氧区之间的隔墙的底部设有流通通道;所述好氧区底部设有 鼓风曝气装置。
优选的，所述鼓风曝气装置包括位于所述好氧区底部的微孔曝气器和位于好氧区外的 鼓风机。
优选的，所述微孔曝气器为悬挂链式微孔曝气器或固定式微孔曝气器。
优选的，所述鼓风机选自罗茨风机。
优选的，所述鼓风曝气装置为潜水曝气机。
通过鼓风曝气形成的气水混合物由于密度差及隔墙的协同作用形成的环流完成混合液 内回流过程：所述好氧区内含有硝酸盐的混合液越过隔墙环流至缺氧区，与来自厌氧及初 沉区含有易降解碳源的出水在缺氧区内混合进行反硝化脱氮。
优选的，所述好氧区和所述后置缺氧及预沉区之间的隔墙为第一组合隔墙;所述第一 组合隔墙为由间隙相隔的两道隔墙;两道隔墙之间的间隙为污水流通通道，两道隔墙底部 设有回流通道。
利用好氧区鼓风曝气形成的气水混合物由于密度差及第一组合隔墙的协同作用形成的 环流完成污泥外回流过程：好氧区泥水混合物通过隔墙中间的间隙形成的流通通道垂直流 下从后置缺氧及预沉区底部通入，后置缺氧及预沉区底部的浓缩的生化污泥则通过所述第 一组合隔墙底部的回流通道回流至好氧区，以维持好氧区和缺氧区内一定的污泥浓度。
优选的，所述后置缺氧及预沉区设有组合填料;所述组合填料下方为污泥浓缩区。
所述组合填料的作用是切割因反硝化脱氮而附着在污泥絮体上的氮气而致上浮的污 泥，有助于污泥中的氮气与污泥絮体分离，使污泥中的氮气与污泥絮体分离，并将上浮污 泥截留在缺氧及预沉区中，以降低二沉及出水区的固体通量，保证出水悬浮物达标排放。 同时，由于污泥在缺氧及预沉区内停留时间较长，污泥中及填料上附着的微生物处于内源 呼吸阶段，通过消耗自身的原生质和水中未完全降解的有机物对污水中残留的硝酸盐进行 反硝化，从而进一步提高有机物降解和脱氮效率。
优选的，所述后置缺氧及预沉区的污泥浓缩区设两根穿孔排泥管，所述穿孔排泥管分 别与进水及污泥回流井的泥水混合区和污泥储池经管线连接。
优选的，所述后置缺氧及预沉区和二沉及出水区之间的隔墙为第二组合隔墙;所述第 二组合隔墙为由间隙相隔的两道隔墙，其中，二沉及出水区一侧的隔墙的底部设有污水流 通通道。
所述缺氧及预沉区的出水经所述第二组合隔墙之间的间隙垂直流下通入二沉及出水区 的底部。
优选的，所述二沉及出水区的中部设置有斜管;通过斜管沉淀进行最终的泥水分离。
另一优选的，所述二沉及出水区的中部设置有斜板;通过斜板沉淀进行最终的泥水分 离。
优选的，所述斜管上方为清水区，清水区内设低水位限位器，低水位限位器的上方设 1-2台浮动式滗水器。
优选的，所述浮动式滗水器经管线与位于所述二沉及出水区外的管式紫外消毒器连接。
所述清水区的澄清水通过浮动式滗水器排出，再经管式紫外消毒器消毒后排放。
优选的，所述浮动式滗水器为重力式;随水位升降可以上下自由浮动，其出水流量保 持相对恒定，并可根据需要通过改变滗水器的配重而进行适当调整。
当所述SVBR污水处理器进水量小于浮动滗水器的排水量而导致水位逐渐下降至设定 的最低水位时，浮动滗水器出水量自动逐渐减小直至停止出水;当进水量大于浮动滗水器 的排水量时，二沉及出水区内水位会逐渐上升，若因非预期的原因增加的水量超过所述 SVBR污水处理器的调节容积致使水位达到最高水位时，则停止进水。
优选的，所述斜管下方为缓冲区及污泥浓缩区。
优选的，所述二沉及出水区的污泥浓缩区设两根穿孔排泥管，所述穿孔排泥管分别与 进水及污泥回流井的泥水混合区和污泥储池经管线连接。
本实用新型的技术效果及优点在于：
1.首次提出适合于小城镇污水处理的恒定出流变负荷污水处理新工艺(SVBR)。 SVBR工艺的核心思想是：使系统出水保持相对恒定，而允许系统进水可以在一定 范围内变化，它摒弃了现有工艺和设计方法在针对水量变化大的小城镇污水处理要 做到连续进水、连续出水时，必须在系统前端设置较大容积的调节池的常规作法， 而是将所需要的调节容积叠加到反应器必须的容积之上。这种作法的好处是显著提 高了反应器的容积利用率，而且避免了污水从调节池到反应池的二次提升。这种作 法的更大的好处在于简化了系统的流程和结构，使以下更多的创新作法能够得以完 美实现。
2.SVBR实现了多种功能单元的完美合并。SVBR小城镇污水处理工艺及装置将进水 井与污泥回流井合并;沉砂池、初沉池与厌氧区合并;后置缺氧区与预沉池合并; 调节池与反应器整体合并。多种功能单元的合并，并未弱化反应器应有的功能，却 大大缩短了流程，简化了反应器结构，显著降低了土建、设备和运行等费用，方便 了运行维护管理。
3.SVBR实现了多种现有污水处理工艺和技术的高效融合。SVBR小城镇污水处理工 艺及装置创造性地将矩形周进周出沉淀池、斜管沉淀池、缺氧选择器、上流式厌氧 污泥床水解反应器、卡鲁塞尔2000型氧化沟水力循环内回流、A2/O工艺、SBR 反应器、BIOLAK工艺的悬链曝气等工艺和技术的优点融合在一起，真正做到了博 采众长，显著提高污水处理效率，改善出水水质，为小城镇污水处理提供了一种切 实高效、节能、经济和简便易行的水污染控制技术和装置。
4.采用管道式紫外线消毒器对出水进行消毒处理。SVBR的出水为相对恒定的出流， 为出水的后续处理创造了有利条件。针对小城镇污水处理系统，SVBR采用管道式 紫外线消毒器，与其它杀菌方法相比，具有体积小、重量轻、耗电少、寿命长、成 本低等显著优点，避免了需要建设大容积的消毒池和复杂的消毒剂制备系统等缺 点。
此外，相对于现有技术，有以下显著优点：
1.占地省。SVBR将多种功能单元高度集成于一个构筑物内，缩短了流程，简化了系 统结构，提高了容积利用效率，节省了占地面积，降低了土建和征地费用。
2.设备少。设备种类和数量大大减少，整个水处理系统仅需水泵和风机两种常规动力 设备，大大节省了设备采购和运行维护费用。
3.运行管理简单。SVBR集提升、调节均化、初沉、生物降解、二沉、污泥回流等功 能于一池，所有的处理过程都在一个池子内完成，没有复杂的管路系统，设备种类 和数量都很少，大大简化了运行操作。与SBR工艺不同，SVBR对自控水平的要 求非常低，但若配以必要的仪表如超声波液位计、DO仪、MLSS浓度计、电磁流 量计及PLC等亦可实现完全自动化控制。