申请日1995.09.22
公开(公告)日1996.06.12
IPC分类号C02F3/28; C02F11/04
摘要
本实用新型涉及一种无功耗的污水处理装置，主要特征在于该装置由厌氧发酵室、厌氧腐化室、厌氧过滤室和溪流氧化沟等四大部分构成。它利用污水液面落差为动力，不消耗能源。此外本实用新型采用超高比表面悬浮流厌氧生物过滤床和比表面积大，成本低的炼铁炉渣作为溪流氧化沟填料，设计制造出一种净化效率高，成本低，无噪声，寿命长，不需日常维护的无功耗污水处理装置，广泛适用于生活污水和有机工业废水的处理，该装置整体的埋设于地下，不占用土地面积，是全新的有机污水处理技术。
権利要求書
1、一种无功耗有机污水处理装置，由厌氧发酵室(A)、厌氧 腐化室(B)、厌氧过滤室(C)和溪流氧化沟(D)四大部分串接而 成，各部分之间由液面下的溢流通道相通，厌氧发酵室由二个或二个 以上的分室串联成，第一厌氧发酵发室上方有污水进口，污水从第一 厌氧发酵分室通过溢流通道进口流入第二厌氧发酵分室，然后污水通 过溢流通道先后流过厌氧腐化室和厌氧过滤室流动到达溪流氧化沟流 过溪流氧化沟后即作为清水排出，整个装置埋设在地下，其特征在于 污水进口的水平标高低于建筑物污水排放口标高，各厌氧发酵室、厌 氧腐化室、厌氧过滤室及溪流氧化沟的液面依次各有不少于50mm的 落差，溪流氧化沟也顺势向下倾斜：装置中每一个厌氧腐化室和一个 厌氧过滤室构成一个处理循环单元，整个装置中有二个或二个以上的 循环单元：各厌氧室上部设有公共通气道，与高空排气管相通。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征还在于各分室之间的溢 流通道进口一般设在液面下2/3的水深处;第二厌氧发酵分室中的污 水通过溢流通道，从液面下2/3的水深处流到第一循环单元即第一厌 氧腐化分室的上部，第一厌氧腐化分室内的污水通过U形溢流通道， 从液面下流入，绕过第一厌氧过滤分室的上部，到达该室液面下2/3 水深处喇叭状的散水漏斗，然后透过散水漏斗四周壁上的各孔洞上 溢，均匀地穿过第一厌氧过滤分室内设置的生物过滤床单体，到达该 分室的上部，然后，污水以同样的方法流过第二循环单元到达溪流氧 化沟。
3、根据权利要求1所述的装置，其特征还在于厌氧过滤室下部 与U形溢流通道相接的喇叭状散水漏斗，其形状可以是园锥形的，也 可是四棱形的;漏斗四周壁上均匀地开有若干个数水孔;漏斗底部设 有四个高度在200mm以内的固定支撑桩;厌氧过滤床内填装超高比 表面积悬浮生物过滤床单体，过滤床厚度≤1.5M;过滤床上下用多孔 透水隔板固定，隔板上的透水孔直径小于过滤床单体直径。
4、根据权利要求1所述的装置，其特征还在于溪流氧化沟截面 形状可以是矩形的，梯形的或圆形的;沟槽内溪流水深≤100mm;沟 槽宽度在0.5～4m之间，沟槽长度≥20M;沟槽底部每隔1M设一 个固定挡板，挡板的高度为溪流水深的一半;溪流氧化沟底部填装炼 铁炉渣，炉渣颗粒直径一般不超过溪流水深，填装率为沟槽液面以下 容积的60%。
5、根据权利要求1所述的装置，其特征还在于溪流氧化沟上方 的地面每隔3M设置一个可开启的直径不小于200mm的通气口;溪 流氧化沟液面上方与各厌氧室隔断;各厌氧发酵室，厌氧腐化室对应 的上方地面及厌氧过滤室散水漏斗中心上方的地面各设置一个可开启 的紧闭的出污口，其直径不小于300mm。
说明书
无功耗有机污水处理装置
本实用新型涉及无功耗有机污水处理装置。
在现有技术中，处理有机污水已有多种方法，如本人 94.5.11日申请的，申请号为94238690.6的“反馈式好氧、 缺氧法污水净化设备”及94.5.12日，申请号为94238698.1的 “间歇式活性污泥法污水净化设备”就是二例。这二种方法及 传统的许多处理方法，都离不开用水泵将污水打入处理设备， 然后用鼓风机或水下爆气机向污水中爆气供氧，不但要消耗大 量能源，且各种机电设备价格都较高，使用寿命较短，不适应 长期连续污水处理的要求，使设备的成本及日常维修成本都据 高不下。
本实用新型的目的在于提供一种无功耗，利用污水水位落 差驱动，成本低，处理效果好，不需日常维护，与建筑物具有 同等使用寿命的有机污水处理装置。
为了达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：参见 图1，整个污水处理装置埋设在地面之下，由厌氧发酵室(A)， (包含A1、A2二个分室串联而成)，厌氧腐化室(B)(包含 B1、B2二个分室)，厌氧过滤室(C)(包含C1、C2二个分 室)和溪流氧化沟(D)四大部分串接而成，各部分之间由液 面下的溢流道相通。第一厌氧发酵分室(A1)上方有污水进口 (2)，进入(A1)分室内的污水通过溢流通道进口(5)流入 (A2)，然后污水通过直筒形溢流通道(6)和U形溢流通道 (7)，先后流过厌氧腐化室(B1、B2)和厌氧过滤室(C1、 C2)到达溪流氧化沟后(D)，污水经过溪流氧化沟后，即作为 清水排出。其特征在于污水进口的水平标高低于待处理建筑物 污水排放口的标高，各厌氧发酵室，厌氧腐化室，厌氧过滤室 及溪流氧化沟也顺势向下倾斜，故污水会自上而下自然流入处 理装置，而不需消耗任何能源。装置中每一个厌氧腐化室和一 个厌氧过滤室构成一个处理循环单元，整个装置中有二个或二 个以上的循环单元。每个厌氧室(A、B、C)上部没有公共 通气道(4)与高空排气管(1)相通，将各厌氧室净化反应中 产生的废臭气排入高空大气。
溢流通道进口(5)一般设置在液面(19)下2/3的水深 处。第二厌氧发酵分室(A2)中的污水通过直筒形溢流通道 (6)，从液面下2/3水深处流到第一循环单元即第一厌氧腐化 分室(B1)的上部，(B1)内的污水通过U形溢流通道(7) 从液面2/3水深处流入，绕过第一厌氧过滤分室(C1)的上 部，到达该室液面下2/3水深处喇叭状的散水漏斗(8)，然后 污水透过散水漏斗四周壁(16)(参见图2)上的散水孔(15) 向上溢出，溢出水流(13)均匀地穿过第一厌氧过滤分(C1) 内设置的生物过滤床单体(11)，到达该分室的上部，然后污水 以同样方法，流过由(B2)、(C2)组成的第二循环单元到达 溪流氧化沟(D)。
厌氧过滤室(C1)或(C2)的下部与U形溢流通道相接 的喇叭状散水漏斗(8)，其形状可以是园锥形，也可是四棱 形。溢流通道截面是园的，也可是方的。漏斗四周壁(16)上 均匀地开有若干个散水孔(15)，漏斗底部没有四个高度在 200mm以内的固定支撑桩(14)，以固定漏斗。厌氧过滤床内 填装有超高比表面积悬浮生物过滤床单体(11)，过滤床厚度为 ≤1.5M。过滤床上下用多孔透水隔板(10)固定，隔板上的 透水孔(17)直径小于过滤床单体直径。
溪流氧化沟的截面可以是矩形的、梯形的或园形的。沟槽 内溪流(21)水深≤100mm(参见图3)，沟槽宽度在0.5～4m 之间，沟槽长度≥20m，沟槽底部每隔1M设一个高度为溪流 水深一半的固定挡板(20)。溪流氧化沟底部各档内填装比表 面积约为1000m2的炼铁炉渣(18)，炉渣的颗粒直径一般不超 过溪流水深，填装率为沟槽液面下容积的60%左右。固定挡 板能防止炉渣被溪流冲走。
在溪流氧化沟上方的地面(12)，每隔3M设置一个有开启 盖(23)的直径不小于200mm的通气口(22)，以提供溪流氧化 时充足的氧气。溪流氧化沟液面上方空间与前面各级厌氧室隔 断，以防止前面各厌氧室产生的臭气从通气口(22)中散发出 来。各厌氧发酵室、厌氧腐化室对应的上方地面及厌氧过滤室 散水漏斗中心对应的上方地面各设置一个可开启的密闭出污口 (3)，其直径不小于300mm，它既能防止臭气外散，又能在装 置使用3～5年后，能从出污口(3)中将各厌氧室中的污泥抽 吸清除。
本装置在运用时要具备如下条件：基本上能连续流入有机 污水，环境温度维持在15℃以上，便可以在装置中培养和繁 殖出大量的厌氧菌(一种不需要呼吸氧气便可以生存和繁殖的 细菌)。厌氧菌以污水中的有机污染物为食，吸取能量，大量 世代繁殖。厌氧菌对水中有机物的发酵分解过程分为以下四个 阶段：(1)水解阶段，(2)酸化阶段，(3)退酸阶段， (4)甲烷化阶段。在水解阶段，固体物质被降解为可溶性的 或胶体物质，大分子物质被降解为小分子物质;酸化阶段，碳 水化合物被降解为脂肪酸(有机酸);退酸阶段，有机酸和溶 解的含氮化合物分解成NH3(氨气)、CO2(二氧化碳)、N2(氮气)、H2(氢气)和CH4(甲烷)，以及H2S(硫化氢)、 粪臭素和硫醇，后者是带有异味的气体混合物;甲烷阶段，甲 烷菌将大量的有机酸转化为沼气。装置中的公共通气道，将反 应气体送至高空排放。
本污水处理装置，厌氧部分设计停留时间≤24小时(停 留时间的长短与原污水水质，流量及排水指标有关系)。各室 的停留时间，用其有效容积的大小来控制，A、B、C各室 (包括分室)停留时间按3∶2∶1分配。水解和酸化阶段主要在 A室内进行，退酸和甲烷化阶段主要在B、C室内进行。其 中一些难以降解的有机污染物，需要在B室内进一步腐化降解 后，进入C室，通过漏斗散水孔上溢，均匀地穿过厌氧生物过 滤床，被附在过滤床表面上大量而密集的厌氧菌过滤和分解。 生物过滤床采用本发明者发明的“超高比表面积悬浮生物滤床 单体”填料装填(比表面积为600m2/m3，为早期碎石滤床的6 倍以上，透水率)90%，专利号：93246488.2)实践证明，有 生化处理功能的各室，如用多个分室串联使用，功能不变，但 处理效率将显著提高。
经过厌氧处理后的水进入溪流氧化沟。在地面通气孔充分 供氧的条件下，好氧菌以炉渣为载体，以厌氧系统分解后的残 留有机物为食(绝大部分为不溶性的或胶体状态)，大量世代 繁殖。炉渣比表面积大约在1000m2/m3以上，虽然炉渣在密集 填装时，透水率很低，但在氧化沟中作为填料使用，透水率大 小就无关紧要了。污水中的有机污染物在较长时间厌氧分解的 基础上，又在溪流氧化沟内经过最后的好氧菌分解，至此已经 完成了污水的净化过程。排出的水或者用于灌溉，或者排入江 河湖海，在没有合适的排放场所时，可打一眼旱井，直接注入 地下。
本实用新型与现有技术相比，其优点是显而易见的，全装 置无动力消耗，制造成本低，不占用土地面积，使用寿命长， 污水净化效果好，尤其是用于高浓度污水和污水量大的场合， 更是其他方法所无可比拟的。此外，该装置无运行噪声，不需 要日常维护和管理，无任何运行费用等，也是该装置的独特之 处。