一種水平式三相生物流化床的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種水平式三相生物流化床。所述水平式三相生物流化床從進水端向出水端水平設有進水布水厭氧區(qū)、高負荷兼氧生物處理區(qū)、折流區(qū)、低負荷好氧生物處理區(qū)和沉淀池，在進水布水厭氧區(qū)與高負荷兼氧生物處理區(qū)之間的第一隔墻，以及通道折流區(qū)與低負荷好氧生物處理區(qū)之間的第二隔墻的底部均設有污水處理區(qū)流水通道；在高負荷兼氧生物處理區(qū)與折流區(qū)之間的第三隔墻上部也開設有流水通道，在此流水通道和出水口處設有泥膜分離器；在除去折流區(qū)外其它區(qū)域均設有懸浮生物填料層。本實用新型在結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省用地，并避免在使用分散式填料處理污水時對水泵、閥門等設備造成堵塞，避免載體的流失、堆積和板結(jié)。
【專利說明】一種水平式三相生物流化床

【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型涉及污水處理工藝，具體是一種結(jié)合活性污泥法和生物膜法的污水處 理的水平式二相生物流化床。

【背景技術(shù)】
[0002] 利用微生物進行污水處理的工藝，在傳統(tǒng)上分為兩大類：活性污泥法和生物膜法。 20世紀70年代，發(fā)展起來了好氧生物流化床污水處理技術(shù)，這種污水處理的基本特征是 "以砂、陶粒、活性炭與合成材料等顆粒狀物質(zhì)作為載體，為微生物的生長提供了巨大的表 面積。污水與空氣的混合流體自下而上以一定的速度通過床體時使載體流化" [1]，這種方 法綜合了生物膜法和活性污泥的優(yōu)點，有人也把這種方法稱為泥膜共生[2]的方法。
[0003] 在污水處理領域真正實現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模的生物流化床是"內(nèi)循環(huán)好氧生物流化床"，國 家環(huán)保部2012年頒布了"內(nèi)循環(huán)好氧生物流化床污水處理工程技術(shù)規(guī)范（HJ2021-2012) "。 根據(jù)生物流化床的供氧、脫膜和床體結(jié)構(gòu)等方面的不同，現(xiàn)有的好氧生物流化床主要有兩 相生物流化床和三相生物流化床兩種基本類型。
[0004] 兩相生物流化床是在流化床體外單獨設置充氧設備與脫膜裝置，原污水與部分回 流水在專設的充氧設備中與空氣相接觸，使氧轉(zhuǎn)移至水中，充氧后的污水從底部通過布水 裝置進入生物流化床中，并在生物流化床中從下往上移動，在上升的過程中，一方面污水推 動載體使其處于流化狀態(tài)，另一方面污水廣泛、連續(xù)地與載體上的生物膜相接觸。為了及時 脫除老化的生物膜，在流程中設置專門的脫膜裝置，間歇工作，脫除了老化生物膜的載體 再次返回流化床內(nèi)，脫除下來的生物膜作為剩余污泥排出系統(tǒng)外。處理后的污水從上部流 出床外，進入二次沉淀池，分離脫落的生物膜，處理水得到澄清。
[0005] 三相生物流化床是氣、液、固三相直接在流化床體內(nèi)接觸進行生化反應，不另設充 氧設備和脫膜設備，載體表面的生物膜依靠氣體的攪動作用，使顆粒之間激烈摩擦而脫落。 三相生物流化床的充氧方式有減壓釋放空氣充氧和射流曝氣充氧等形式，其設備簡單，操 作較容易，此外，能耗也較兩相生物流化床低?，F(xiàn)在設計和建造的三相生物流化床基本的結(jié) 構(gòu)為自下而上的筒狀結(jié)構(gòu)，如在國家環(huán)保部頒布的《內(nèi)循環(huán)好氧流化床污水處理工程技術(shù) 規(guī)范（HJ2021-2012)》中第6節(jié)6. 4. 1流化床結(jié)構(gòu)中公開的一個典型的流化床結(jié)構(gòu)。
[0006] 現(xiàn)有三相生物流化床存在以下特點：（1)具有巨大的比表面積，由于生物流化 床是采用小粒徑固體顆粒作為載體，且載體在床內(nèi)呈流化狀態(tài)，因此其單位體積表面積 比其它生物膜法大很多；（2)由于生物流化床的載體顆粒在床體內(nèi)處于劇烈運動狀態(tài)， 氣-液-固三相界面不斷更新，因此傳質(zhì)效果好，這有利于微生物對污染物的吸附和降解， 加快了生化反應速率；（3)生物流化床巨大的比表面積使單位床體的生物量很高，加上傳 質(zhì)速度快，廢水一進入床內(nèi)，很快地被混合稀釋，所以生物流化床的抗沖擊負荷能力較強， 容積負荷也較其它生物處理法高。因此，在相同進水濃度下，采用生物流化床技術(shù)處理污 水，可以使裝置的容積大大減小，從而顯著降低工程投資及土地占用面積。
[0007] 盡管現(xiàn)有的生物流化床存在以上優(yōu)點，但是也存在以下問題：（1)現(xiàn)有生物流化 床容易堵塞和板結(jié)，堵塞和板結(jié)后清理的費用巨大；(2)現(xiàn)有流化床處理規(guī)模有限，根據(jù)國 家環(huán)保部《內(nèi)循環(huán)好氧流化床污水處理工程技術(shù)規(guī)范（HJ2021-2012)》6. 1. 4節(jié)所述，"單體 流化床的最大污水處理能力為2500m3/d，當處理水量大于2500m3/d時，宜采用多臺流化床 聯(lián)合運行的方式，但最多不宜超過4臺，多臺布置時宜采用配水設施"這意味著一組流化床 最大處理能力不超過10000噸/天；（3)現(xiàn)有流化床設計基本按照筒狀結(jié)構(gòu)設計，高徑比有 要求，外形形狀和結(jié)構(gòu)受到限制。
[0008] 參考文獻如下：
[0009] [1]施漢昌溫沁雪白雪編著《污水處理好氧生物流化床的原理與應用》引言北京科 學出版社2011
[0010] [2]徐強主編《污水處理節(jié)能減排新工藝、新工藝、新設備》p221北京化學工業(yè)出 版社2009


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本實用新型的目的是提供一種水平結(jié)構(gòu)的三相流化床，該三相流化床，借鑒了活 性污泥法和生物膜法的優(yōu)點，對堅向結(jié)構(gòu)的三相流化床進行了創(chuàng)新改革，克服了傳統(tǒng)生物 三相流化床污水處理工藝的缺點。
[0012] 本實用新型提供的技術(shù)方案為：一種水平式三相生物流化床包括處理池、沉淀池 和污泥處理裝置，在處理池的一側(cè)設有進水口，另一側(cè)設有出水口，沉淀池并排設置在處理 池設置有出水口的一側(cè)，其特征在于：所述處理池內(nèi)由多個縱向隔墻分隔形成從進水端向 出水端水平排列的進水布水厭氧區(qū)、高負荷兼氧生物處理區(qū)、折流區(qū)和低負荷好氧生物處 理區(qū)，所述進水口開設在進水布水厭氧區(qū)的上部，出水口設置在低負荷好氧生物處理區(qū)與 沉淀池相鄰墻面的上部，在進水布水厭氧區(qū)與高負荷兼氧生物處理區(qū)之間的第一隔墻，以 及通道折流區(qū)與低負荷好氧生物處理區(qū)之間的第二隔墻的底部均設有污水處理區(qū)流水通 道；在高負荷兼氧生物處理區(qū)與折流區(qū)之間的第三隔墻上部也開設有流水通道，且在此流 水通道和出水口處均設有泥膜分離器；在高負荷兼氧生物處理區(qū)和低負荷好氧生物處理區(qū) 的底部設有曝氣裝置，在進水布水厭氧區(qū)、高負荷兼氧生物處理區(qū)、低負荷好氧生物處理區(qū) 以及沉淀池的內(nèi)均設有懸浮生物填料層，懸浮生物填料懸浮在污水中，并隨著污水上下翻 滾。
[0013] 本實用新型進一步的技術(shù)方案：所述沉淀池是由折流池和污泥沉淀池組成，折流 池和污泥沉淀池之間的沉淀池隔墻的底部開設有沉淀池流水通道，沉淀池的進水口設置在 折流池的上部，并與處理池的出水口通過泥膜分離器連通，在污泥沉淀池的內(nèi)設有懸浮生 物填料層，在污泥沉淀池上部的出水口也設有泥膜分離器。
[0014] 本實用新型進一步的技術(shù)方案：所述污泥處理裝置包括污泥回流管、污泥排出管、 設置在進水布水底部的第一污泥泵、設置在低負荷好氧生物處理區(qū)底部的第二污泥泵和設 置在沉淀池底部的第三污泥泵，第一、第二、第三污泥泵分別通過污泥排出分管與污泥排出 管連通，污泥回流管一端伸入沉淀池底部沉淀的污泥內(nèi)，另一端與設置在進水布水厭氧區(qū) 的第一污泥泵連接。
[0015] 本實用新型進一步的技術(shù)方案：在進水布水厭氧區(qū)內(nèi)設有布水裝置，所述布水裝 置是由進水管與布水管組成，布水管水平置于進水布水厭氧區(qū)的上部，在布水管上均勻開 設有布水孔。
[0016] 本實用新型較優(yōu)的技術(shù)方案：所述泥膜分離器為氣體反沖式載體分離器，包括擋 水板、多個下端密封的載體分離筒、氣體反沖裝置，在擋水板上設有與載體分離筒個數(shù)相 等的排水管，在每個載體分離筒的筒壁上開設有多個載體分離進水孔；所述泥膜分離器通 過擋水板與所在墻體上的出水口或流水通道密封連接，每個載體分離筒的出水端與對應的 排水管連通，所述氣體反沖裝置是由氣體反沖管和風機或空壓機組成，氣體反沖管的一端 壓縮空氣機連通，另一端分別與每個載體分離筒的下部連通。所述每個載體分離筒是由下 端密封的外進水筒和上、下敞口的內(nèi)出水筒組成，外進水筒與內(nèi)出水筒之間形成一個進水 腔，所述內(nèi)出水筒的上端口與排水管通過異徑管連接，異徑管的異徑端分別與外進水筒和 內(nèi)出水筒密封連接，并將進水腔的上端密封；異徑管的另一端與排水管密封連接，使內(nèi)出水 管與排水管連通。
[0017] 本實用新型進一步的技術(shù)方案：所述高負荷兼氧生物處理區(qū)占處理池總體積的 25-30%，低負荷好氧生物處理區(qū)占處理池總體積的30-55% ;高負荷兼氧生物處理區(qū)的體 積小于或等于低負荷好氧生物處理區(qū)的體積，一般情況下高負荷兼氧生物處理區(qū)占處理池 總體積的30%最好，低負荷好氧生物處理區(qū)比高負荷兼氧生物處理區(qū)的體積大，占處理池 總體積的50 %最好。
[0018] 本實用新型進一步的技術(shù)方案：在第一隔墻、第二隔墻底部的污水處理區(qū)流水通 道和沉淀池隔墻底部的沉淀池流水通道處均設有分離網(wǎng)。
[0019] 利用本實用新型所述的水平式三相生物流化床處理污水的方法，具體步驟如下：
[0020] (1)污水通過進水布水裝置均勻的進入污水處理池的進水布水厭氧區(qū)內(nèi)，通過布 水裝置進行布水混合，進水布水厭氧區(qū)處于厭氧狀態(tài)，在進水布水厭氧區(qū)內(nèi)設有總體積占 該區(qū)域體積8-11 %的懸浮式生物填料，在厭氧環(huán)境的進水布水厭氧區(qū)內(nèi)兼性發(fā)酵細菌將 廢水中的B0D有機物轉(zhuǎn)化為發(fā)酵產(chǎn)物，聚磷菌可將細胞中儲存的聚合磷酸鹽分解，釋放的 能量可供自己在厭氧環(huán)境生存，另一部分能量可用以吸收環(huán)境中的低分子有機物，并以PHB 儲存在細胞內(nèi)；
[0021] (2)在進水布水厭氧區(qū)中經(jīng)過厭氧處理后的污水通過第一隔墻底部的污水處理區(qū) 流水通道進入高負荷兼氧生物處理區(qū)內(nèi)，在高負荷兼氧生物處理區(qū)設有總體積占該區(qū)域體 積10-20%的懸浮式生物填料，底部設有曝氣裝置，通過曝氣裝置向該區(qū)域提供氧氣，溶解 氧控制在0. 5毫克每升以下，在該區(qū)域內(nèi)反硝化細菌利用好氧區(qū)中經(jīng)混合液回流而來的硝 酸鹽及有機物進行反硝化，達到同時去除C0D及脫氮的目的；
[0022] (3)在高負荷兼氧生物處理區(qū)中經(jīng)過步驟（2)處理后的污水通過第三隔墻上部流 水通道處的泥膜分離器進入第一折流區(qū)，再從第一折流區(qū)底部的流水通道進入低負荷好氧 生物處理區(qū)，在低負荷好氧生物處理區(qū)內(nèi)設有總體積占該區(qū)域體積的10% -20%的生物填 料，底部設有曝氣裝置，并通過曝氣裝置該區(qū)域提供氧氣，溶解氧控制在2毫克每升以上， 在該區(qū)域聚磷菌在利用廢水中剩余的有機物的同時分解體內(nèi)儲存的PHB為微生物提供能 量，并吸收周圍環(huán)境中的溶解性磷酸鹽，并以聚合磷酸鹽的形式儲存于體內(nèi)，降低出水中的 憐；
[0023] (4)經(jīng)過低負荷好氧生物處理區(qū)處理后的污水進入沉淀池中，沉淀池是由折流池 和污泥沉淀池組成，在污泥沉淀池內(nèi)設有總體積占該池體體積4-7%的懸浮生物填料，經(jīng)過 沉淀池沉淀、澄清和過濾之后得到清水。
[0024] 設置在進水布水厭氧區(qū)的懸浮式生物填料內(nèi)設有占進水布水厭氧區(qū)體積的 10 %，設置在高負荷兼氧生物處理區(qū)內(nèi)的懸浮式生物填料占高負荷兼氧生物處理區(qū)內(nèi)體積 的15% ;設置在低負荷好氧生物處理區(qū)內(nèi)的懸浮式生物填料占低負荷好氧生物處理區(qū)內(nèi)體 積的15% ;設置在污泥沉淀池內(nèi)的懸浮式生物填料占污泥沉淀池內(nèi)體積的5%
[0025] 本實用新型中的泥膜分離器可以采用 申請人:于2013年11月22日在中國申請的 專利號為：ZL2013207463058,發(fā)明名稱為：氣體反沖式載體分離器的實用新型專利中公開 的分離器?？梢员苊庠谑褂梅稚⑹教盍咸幚砦鬯畷r對水泵、閥門等設備造成堵塞，還可以避 免填料載體的流失、堆積和板結(jié)；剛好配合懸浮填料的使用，解決了懸浮填料容易流失或堆 積、板結(jié)等缺陷。
[0026] 本實用新型中的懸浮生物填料均采用PP填料或PE填料，其比重0. 95g/cm3以上， 比表面積彡500m2/m3,空隙率彡95%，該填料可以直接在在市面購買，比如大連生源水處理 設備發(fā)展有限公司生產(chǎn)的型號為BM-5的填料。
[0027] 本實用新型中的懸浮式生物填料只要符合以下標準均可以使用：
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種水平式三相生物流化床，包括處理池（1)、沉淀池（2)和污泥處理裝置，在處理 池的一側(cè)設有進水口，另一側(cè)設有出水口，沉淀池（2)并排設置在處理池設置有出水口的 一側(cè)，其特征在于：所述處理池（1)內(nèi)由多個縱向隔墻分隔形成從進水端向出水端水平排 列的進水布水厭氧區(qū)（1-1)、高負荷兼氧生物處理區(qū)（1-2)、折流區(qū)（1-3)和低負荷好氧生 物處理區(qū)（1-4)，所述進水口開設在進水布水厭氧區(qū)（1-1)的上部，出水口設置在低負荷 好氧生物處理區(qū)（1-4)與沉淀池（2)相鄰墻面的上部，在進水布水厭氧區(qū)（1-1)與高負荷 兼氧生物處理區(qū)（1-2)之間的第一隔墻（3)，以及折流區(qū)（1-3)與低負荷好氧生物處理區(qū) (1-4)之間的第二隔墻（4)的底部均設有污水處理區(qū)流水通道（5);在高負荷兼氧生物處 理區(qū)（1-2)與折流區(qū)（1-3)之間的第三隔墻（6)上部也開設有流水通道，且在此流水通道 和出水口處均設有泥膜分離器（7);在高負荷兼氧生物處理區(qū)（1-2)和低負荷好氧生物處 理區(qū)（1-4)的底部設有曝氣裝置（20)，在進水布水厭氧區(qū)（1-1)、高負荷兼氧生物處理區(qū) (1-2)、低負荷好氧生物處理區(qū)（1-4)以及沉淀池的內(nèi)均設有懸浮生物填料層（8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平式三相生物流化床，其特征在于：所述沉淀池（2)是由 折流池（2-1)和污泥沉淀池（2-2)組成，折流池（2-1)和污泥沉淀池（2-2)之間的沉淀池 隔墻（9)底部開設有沉淀池流水通道（10)，沉淀池（2)的進水口設置在折流池（2-1)的上 部，并與處理池（1)的出水口通過泥膜分離器（7)連通，在污泥沉淀池（2-2)的內(nèi)設有懸浮 生物填料層（8)，在污泥沉淀池（2-2)上部的出水口也設有泥膜分離器（7)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平式三相生物流化床，其特征在于：所述污泥處理裝 置包括污泥回流管（14)、污泥排出管（15)、設置在進水布水厭氧區(qū)（1-1)底部的第一污泥 泵（11)、設置在低負荷好氧生物處理區(qū)（1-4)底部的第二污泥泵（12)和設置在沉淀池（2) 底部的第三污泥泵（13)，第一、第二、第三污泥泵分別通過污泥排出分管（16)與污泥排出 管（15)連通，污泥回流管（14) 一端伸入沉淀池（2)底部沉淀的污泥內(nèi)，另一端與設置在進 水布水厭氧區(qū)的第一污泥泵（11)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平式三相生物流化床，其特征在于：在進水布水厭氧 區(qū)（1-1)內(nèi)設有布水裝置，所述布水裝置是由進水管（17)與布水管（18)組成，布水管（18) 水平置于進水布水厭氧區(qū)（1-1)的上部，在布水管（18)上均勻開設有布水孔（19)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平式三相生物流化床，其特征在于：所述泥膜分離器 (7)為氣體反沖式載體分離器，包括擋水板（7-1)、多個下端密封的載體分離筒（7-2)、氣體 反沖裝置（7-3)，在擋水板（7-1)上設有與載體分離筒（7-2)個數(shù)相等的排水管（7-4)，在 每個載體分離筒（7-2)的筒壁上開設有多個載體分離進水孔（7-5);所述泥膜分離器（7) 通過擋水板（7-1)與所在墻體上的出水口或流水通道密封連接，每個載體分離筒（7-2)的 出水端與對應的排水管（5)連通，所述氣體反沖裝置是由氣體反沖管和風機或空壓機組 成，氣體反沖管的一端壓縮空氣機連通，另一端分別與每個載體分離筒（7-2)的下部連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平式三相生物流化床，其特征在于：所述高負荷兼氧 生物處理區(qū)（1-2)占處理池總體積的25-30%，低負荷好氧生物處理區(qū)（1-4)占處理池總 體積的30-55%。
7. 根權(quán)利要求2所述的水平式三相生物流化床，其特征在于：在第一隔墻（3)、第二隔 墻（4)底部的污水處理區(qū)流水通道（5)和沉淀池隔墻（9)底部的沉淀池流水通道（10)處 均設有分離網(wǎng)（21)。
8.根權(quán)利要求2所述的水平式三相生物流化床，其特征在于：所述進水布水厭氧區(qū) (1-1)、高負荷兼氧生物處理區(qū)（1-2)、低負荷好氧生物處理區(qū)（1-4)和污泥沉淀池內(nèi)的懸 浮生物填料均采用PP填料或PE填料，其比重0. 95g/cm3以上，比表面積彡500m2/m3,空隙 率彡95%。
【文檔編號】C02F3/30GK203938524SQ201420326335
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】劉川, 劉曉川 申請人:武漢東川自來水科技開發(fā)有限公司