公布日：2023.10.17
申请日：2023.08.21
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了无动力内循环的一体化污水处理设备及污水处理方法，主要涉及污水处理领域。包括包括处理池(1)，所述处理池(1)侧边设有出水槽(2)，且所述处理池(1)包括爆气区(3)、导流区(4)和沉淀区(5)；所述爆气区(3)的中部位置设置曝气器(8)，在爆气区(3)形成气提作用；所述池底设有进水管(9)，所述进水管(9)的垂直位置位于第二隔板(7)下方处的导流区(4)内，进水管(9)在池底多点水平进水，且进水方向朝向曝气区。本发明的有益效果在于：它是一种自动内循环的一体化污水处理设备，在保留曝气沉淀池优点的同时，增加了生物脱氮除磷功能。
权利要求书
1.无动力内循环的一体化污水处理设备，包括处理池(1)，所述处理池(1)侧边设有出水槽(2)，且所述处理池(1)包括爆气区(3)、导流区(4)和沉淀区(5)；所述爆气区(3)、导流区(4)之间通过第一隔板(6)隔开，所述导流区(4)和沉淀区(5)之前通过第二隔板(7)隔开，所述第一隔板(6)最顶部位于液面以下，所述第二隔板(7)最顶部位于液面以上；其特征在于：所述爆气区(3)的中部位置设置曝气器(8)，在爆气区(3)形成气提作用；所述池底设有进水管(9)，所述进水管(9)的垂直位置位于第二隔板(7)下方处的导流区(4)内，进水管(9)在池底多点水平进水，且进水方向朝向曝气区。
2.根据权利要求1所述无动力内循环的一体化污水处理设备，其特征在于：所述第二隔板(7)上设有进水口(10)。
3.根据权利要求2所述无动力内循环的一体化污水处理设备，其特征在于：所述沉淀区(5)下方设有朝向导流区(4)倾斜的污泥倒流斜板(11)，所述污泥倒流斜板(11)最下方靠近进水管(9)。
4.根据权利要求3所述无动力内循环的一体化污水处理设备，其特征在于：所述进水管(9)通过大阻力配水系统间歇进水的方式进水。
5.根据权利要求4所述无动力内循环的一体化污水处理设备，其特征在于：所述曝气器(8)以下的爆气区(3)区域和曝气器(8)以下的导流区(4)区域设置填料。
6.根据权利要求1-5任意一项所述无动力内循环的一体化污水处理设备的污水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：S1,从池底进水管(9)进水，进水管(9)在池底多点水平进水，且进水方向朝向曝气区；S2,S1进的水和污泥混合液从曝气区自下而上涌动，经过爆气区(3)的中部位置的曝气器(8)，曝气器(8)产生的气泡能在爆气区(3)形成气提作用；S3,从曝气器(8)处上涌的气体、污泥、水的混合液涌到曝气区上区方域然后再流向导流区(4)上方区域，在曝气的作用下使曝气区上方区域、导流区(4)上方区域溶解氧浓度高，处于好氧环境，形成好氧区；S4,由于进水管(9)在池底多点水平进水，且进水方向朝向曝气区；所以在池底形成射流器，根据射流原理，导流区(4)的水、污泥混合液会从上往下流动，但是导流区(4)上部的曝气气体不会向下流动，从而使导流区(4)的下部区域溶解氧浓度大大降低，处于缺氧环境，形成缺氧区；S5,导流区(4)的水、污泥混合液从上往下流动过程中，混合液由第二隔板(7)上的进水口(10)自流入沉淀区(5)，进行泥水分离；S6,泥水分离后，沉淀污泥则通过第二隔板(7)下方与污泥倒流斜板(11)之间的回流缝(12)回流到导流区(4)下方的缺氧区，上清液由出水槽(2)排出；S7,通过回流缝(12)回流的污泥再次与缺氧区的水、污泥混合液以及进水管(9)流入的原水混合，由于进水方向朝向曝气区，所以混合液再次被带入曝气区，完成水、污泥混合液的回流，回流的混合液中溶解氧浓度几乎为零，因此在曝气器(8)以下的曝气区区域，处于厌氧环境，形成厌氧区；S8,循环重复上述S1～S7步骤。
7.根据权利要求6所述无动力内循环的一体化污水处理设备的污水处理方法，其特征在于：所述进水管(9)的动力进水方式为通过大阻力配水系统间歇进水。
8.根据权利要求7所述无动力内循环的一体化污水处理设备的污水处理方法，其特征在于：所述曝气器(8)的曝气方式为单侧旋流式或双侧旋流式鼓风曝气。
9.根据权利要求8所述无动力内循环的一体化污水处理设备的污水处理方法，其特征在于：每个进水管(9)出口的进水流速不低于2m/s。
10.根据权利要求9所述无动力内循环的一体化污水处理设备的污水处理方法，其特征在于：所述污水处理设备为对称型一体化设备或非对称型一体化设备。
发明内容
本发明的目的在于提供无动力内循环的一体化污水处理设备及污水处理方法，它是一种自动内循环的一体化污水处理设备，在保留曝气沉淀池优点的同时，增加了生物脱氮除磷功能。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
无动力内循环的一体化污水处理设备，包括处理池，所述处理池侧边设有出水槽，且所述处理池包括爆气区、导流区和沉淀区；所述爆气区、导流区之间通过第一隔板隔开，所述导流区和沉淀区之前通过第二隔板隔开，所述第一隔板最顶部位于液面以下，所述第二隔板最顶部位于液面以上；设计改进如下：
所述污水处理设备为对称型一体化设备或非对称型一体化设备。按池型不同可分为圆形池和方形池。对称型一体化设备的曝气区在池子中间，在曝气区两侧或四周依次布置导流区和沉淀区；非对称型一体化设备是曝气区在池子一侧，导流区、沉淀区依次布置。本设备中导流区容积较传统设备增大，通过增大导流区容积，保证污水在导流区的停留时间不低于2小时。
所述爆气区的中部位置设置曝气器，在爆气区形成气提作用；所述曝气器的曝气方式为单侧旋流式或双侧旋流式鼓风曝气。为了减少风压，节省能耗，曝气器安装在曝气区距水面0.8m左右的位置，依靠空气上升时的气提作用，在曝气区、导流区之间形成液流循环。
所述池底设有进水管，所述进水管的垂直位置位于第二隔板下方处的导流区内，进水管在池底多点水平进水，且进水方向朝向曝气区。由于进水管在池底多点水平进水，且进水方向朝向曝气区；所以在池底形成射流器，根据射流原理，导流区的水、污泥混合液会从上往下流动，但是导流区上部的曝气气体不会向下流动；而且曝气器安装在曝气区距水面0.8m左右的位置，依靠空气上升时的气提作用；所以通过此下层射流、上层气提的作用，能在曝气区、导流区之间形成液流循环。
所述第二隔板上设有进水口。进水口设有若干个，混合液由进水口自流入沉淀区，进行泥水分离。所述沉淀区下方设有朝向导流区倾斜的污泥倒流斜板，所述污泥倒流斜板最下方靠近进水管。第二隔板下方与污泥倒流斜板之间形成回流缝。
在曝气的作用下使曝气区上方区域、导流区上方区域溶解氧浓度高，处于好氧环境，形成好氧区；由于进水管在池底多点水平进水，为保证进水的均匀性，采用大阻力配水系统间歇进水的方式，每个进水管出口的进水流速不低于2m/s，且进水方向朝向曝气区，所以在池底形成射流器，根据射流原理，导流区的水、污泥混合液会从上往下流动，但是导流区上部的曝气气体不会向下流动，从而使导流区的下部区域溶解氧浓度大大降低，处于缺氧环境，形成缺氧区；导流区的水、污泥混合液从上往下流动过程中，混合液由第二隔板上的进水口自流入沉淀区，进行泥水分离；泥水分离后，沉淀污泥则通过第二隔板下方与污泥倒流斜板之间的回流缝回流到导流区下方的缺氧区，上清液由出水槽排出；通过回流缝回流的污泥再次与缺氧区的水、污泥混合液以及进水管流入的原水混合，进入池子的原水首先与回流污泥混合，利于反硝化脱氮反应。由于进水方向朝向曝气区，所以混合液再次被带入曝气区，完成水、污泥混合液的回流，回流的混合液中溶解氧浓度几乎为零，因此在曝气器以下的曝气区区域，处于厌氧环境，形成厌氧区。
所述曝气器以下的爆气区区域和曝气器以下的导流区区域设置填料。既可以增加污泥浓度，也能加快溶解氧的消耗，利于缺氧区、厌氧区维持缺氧或厌氧状态，提高降解有机物、脱氮除磷的效果。
无动力内循环的一体化污水处理设备的污水处理方法，包括以下步骤：
S1,从池底进水管进水，进水管在池底多点水平进水，且进水方向朝向曝气区；
S2,S1进的水和污泥混合液从曝气区自下而上涌动，经过爆气区的中部位置的曝气器，曝气器产生的气泡能在爆气区形成气提作用；
S3,从曝气器处上涌的气体、污泥、水的混合液涌到曝气区上区方域然后再流向导流区上方区域，在曝气的作用下使曝气区上方区域、导流区上方区域溶解氧浓度高，处于好氧环境，形成好氧区；
S4,由于进水管在池底多点水平进水，且进水方向朝向曝气区；所以在池底形成射流器，根据射流原理，导流区的水、污泥混合液会从上往下流动，但是导流区上部的曝气气体不会向下流动，从而使导流区的下部区域溶解氧浓度大大降低，处于缺氧环境，形成缺氧区；
S5,导流区的水、污泥混合液从上往下流动过程中，混合液由第二隔板上的进水口自流入沉淀区，进行泥水分离；
S6,泥水分离后，沉淀污泥则通过第二隔板下方与污泥倒流斜板之间的回流缝回流到导流区下方的缺氧区，上清液由出水槽排出；
S7,通过回流缝回流的污泥再次与缺氧区的水、污泥混合液以及进水管流入的原水混合，由于进水方向朝向曝气区，所以混合液再次被带入曝气区，完成水、污泥混合液的回流，回流的混合液中溶解氧浓度几乎为零，因此在曝气器以下的曝气区区域，处于厌氧环境，形成厌氧区；
S8,循环重复上述S1～S7步骤。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、由于增大了导流区的面积和体积，可在设备内形成好氧区、缺氧区、厌氧区，从而具备了生物脱氮除磷功能。其中，在曝气区上方区域(曝气器以上区域)和导流区上方区域，因溶解氧浓度较高，为好氧区，微生物在该区域降解有机物，摄取磷酸盐，进行硝化反应，去除氨氮；而在导流区的下部区域，溶解氧浓度较低，该区域为缺氧区，微生物处于缺氧状态，微生物在此进行反硝化脱氮；在曝气器以下的曝气区区域，溶解氧浓度更低，甚至为零，该区域为厌氧区，微生物处于厌氧状态，微生物在此释磷。在曝气区和导流区自发形成好氧区、缺氧区和厌氧区，使得一体化设备具备了生物脱氮除磷功能，扩大了设备的应用范围。增大了导流区的表面积和体积，能够完全释放混合液中的气泡，使水流平稳进入沉淀区，这样既能保证泥水分离效果，也能保证足够的反硝化反应时间。
2、采用池底缺氧区多点水平进水方式，原水首先进入缺氧区，与回流污泥混合，缺氧菌能优先摄取污水中的有机物，硝酸盐氮先脱除，使得进入缺氧区的混合液处于完全厌氧状态，利于厌氧释磷。而且在进水的同时，也能冲刷池底，防止污泥沉积。进水口朝向曝气区，可避免未经处理的污水直接进入沉淀区。
3、由于在曝气区和导流区之间有着液流循环，而进水点又在导流区的底部，这样废水浓度自进水点至沉淀区是逐渐下降的。由于在池内存在这种浓度梯度，废水降解反应的推动力较大，效率较高，不易发生污泥膨胀。
（发明人：段修远;段修海;段修宁;王曙光;王秀杰;石荣杰）