本實用新型涉及污水處理技術，尤其是生活污水處理及生態(tài)修復
技術領域：
，具體涉及一種基于竹纖維填料的一體化污水處理裝置及其應用方法。
背景技術：
：竹纖維填料，以天然毛竹為原料簡易截斷制作而成，制成的竹纖維表面粗糙，易掛膜、不易堵塞、無生物毒性、壽命長、無二次污染等特點，適合作為污水處理工藝的填料使用。例如公開號為CN2107464U的中國實用新型專利文獻公開了一種刺猬式填料，由裝配繩及固定其上的竹桿組成，直接將竹桿用繩裝配成刺猬式填料，可提高啟動速度、且成本低廉。公開號為CN1429778的中國發(fā)明專利文獻公開了一種載體填料及其制備方法，直接將成年竹子絲條穿插固定于中心繩上，構成生物填料：竹子絲條穿插固定于中心繩上，構成填料單體；選用生長在水邊或低洼潮濕地帶、生長時間在三年或三年以上的竹子，將其加工成長度為22～30cm，直徑為1mm左右的絲條，將絲條穿插固定在耐腐、高強度的中心繩上，絲條剛柔適度，呈立體均勻排列輻射狀態(tài)，制成了懸掛式立體填料的單體，填料在有效區(qū)域內能立體全方位舒展?jié)M布。而一般來說，污水處理項目采用土建方式進行具有用地大、周期長、施工及設備安裝復雜等問題，如果采用集成了填料與設備的一體化設備及其組合來替代土建的方式，可大大縮短建設時間以及節(jié)省開挖與回填費用等。例如，公開號為CN104609647A的中國發(fā)明專利申請文獻公開了一種生活污水一體化處理系統(tǒng)，包括有依次相連的MBBR兼氧池、SAF兼氧池和MBR反應池，該MBBR兼氧池中包括池體和投加于池體中用于提高污水處理效率的懸浮填料；該SAF兼氧池包括池體和設置于池體中的 固定填料以及曝氣裝置；該MBR反應池包括池體、MBR膜生物反應器、抽水裝置和回流裝置。公開號為CN104973732A的中國發(fā)明專利申請文獻公開了一種污水治理一體化裝置，包括一敞口箱體，箱體包括內部及敞口部，內部分隔成依次并排設置的厭氧區(qū)、好氧區(qū)、沉淀區(qū)及清水儲存區(qū)，厭氧區(qū)內設第一填料，用以對污水進行水解，好氧區(qū)內設第二填料，用以對污水進行分解，沉淀區(qū)內設第三填料，用以對污水進行泥水分離，并將污泥沉淀于沉淀區(qū)內，清水儲存區(qū)內設第四填料，用以對污水進行過濾，并儲存于清水儲存區(qū)內；敞口部設浮床，浮床浮動設置于好氧區(qū)以及沉淀區(qū)，浮床用以種植具有根系的適水植物，并且適水植物的根系伸入好氧區(qū)及所述沉淀區(qū)。但是現(xiàn)有的一體化裝置存在制造及運維成本高、掛膜效率低、使用壽命不長、故障檢修難、填料更換不便、設備安裝不合理、無計量裝置及線路集成、功能單一化等缺點，不利于一體化設備技術的發(fā)展與推廣。技術實現(xiàn)要素：本實用新型專利的目的在于提供一種低成本、低能耗、分區(qū)構造、不易堵塞、可供選擇工藝多樣、脫氮除磷效率高、占地面積小、結構簡單、運行管理方便的基于竹纖維填料的污水處理裝置。一種基于竹纖維填料的一體化污水處理裝置，包括封閉式的外殼，所述外殼內由第一豎直隔板和第二豎直隔板分隔為沿水平向依次排布的：設備安裝區(qū)，用于安裝曝氣設備；污水處理區(qū)，所述污水處理區(qū)內由第一水平網(wǎng)格板和第二水平網(wǎng)格板分隔為由上至下且順次連通的布水區(qū)、填料區(qū)和曝氣區(qū)，所述布水區(qū)內設置外接進水管的布水裝置，所述填料區(qū)內填充竹纖維填料，所述曝氣區(qū)內鋪設外接所述曝氣設備的曝氣裝置；以及與所述曝氣區(qū)相連通的出水區(qū)，所述出水區(qū)設置出水管。本實用新型所涉及的一體化污水處理裝置可利用不同的污水處理工藝和原理，采用不同的組合方式應用于污水處理廠、城市和農(nóng)村生活污水處理及低濃度工業(yè)廢水、垃圾滲濾液處理，也可以用于河道、湖泊以及其它受污染景觀水體的異位修復領域。設備安裝區(qū)與污水處理區(qū)不連通，出水區(qū)與污水處理區(qū)的曝氣區(qū)相連 通，與進水區(qū)和填料區(qū)均不連通。優(yōu)選地，所述外殼為圓柱體形狀，直徑范圍為40-1000cm，直徑與高比值范圍在1:1-1:6之間；外殼內壁采用玻璃鋼、有機玻璃、HDPE等材質的一種或幾種組合；外殼采用PP、PVC、ABS、碳素鋼、不銹鋼等材料的一種或者幾種的組合；外殼的頂面設置一個圓形檢查口蓋板(直徑15-150cm)，作為檢修和裝填填料用。第一水平網(wǎng)格板和第二水平網(wǎng)格板的開孔數(shù)目為4-500目，材質優(yōu)選不銹鋼；第一豎直隔板和第二豎直隔板的材質為玻璃鋼、有機玻璃、PP等一種或幾種的組合；第一豎直隔板將外殼內壁分割成1:3～5的兩部分，第二豎直隔板與第一豎直隔板比例一直，即：所述設備安裝區(qū)、污水處理區(qū)和出水區(qū)的體積比為1:(2～4):1；污水處理區(qū)內布水區(qū)、填料區(qū)與曝氣區(qū)的高度比為1:(6～10):1。進一步優(yōu)選，外殼內部的設備安裝區(qū)、污水處理區(qū)和出水區(qū)的體積比為1:3:1；污水處理區(qū)內布水區(qū)、填料區(qū)與曝氣區(qū)的高度比為1:8:1。優(yōu)選地，所述布水裝置包括至少兩根沿外殼內壁弧線布置的弧形布水支管，所述弧形布水支管上開設若干布水孔。進一步優(yōu)選，所述布水孔斜向上40～50°開孔，同一弧形布水支管上相鄰布水孔之間的間距為5-20cm。更進一步優(yōu)選，所述布水孔斜向上45°開孔。進一步優(yōu)選，所述弧形布水支管設置兩根，位于同一水平面且對稱固定在外殼內壁上。更進一步優(yōu)選，所述弧形布水支管位于布水區(qū)的中間高度處。更進一步優(yōu)選，所述進水管與所述弧形布水支管位于同一水平面上。進水管通過三通和彎頭與所述弧形布水支管一端連接，弧形布水支管的另一端設置堵頭。進水管與第一豎直隔板間密封穿孔，進水管的管徑為2-200cm，弧形布水支管的管徑為1.5-110cm。本實用新型布水裝置采用新穎的沿內壁弧線布置方式，節(jié)省了空間，有效減少了沿程水頭損失，并且解決了傳統(tǒng)中間方式布水管網(wǎng)占地大所造成的填料更換不便等問題。為便于裝填和更換填料，優(yōu)選地，第一水平網(wǎng)格板與外殼之間鉸接且 中間斷開?？捎芍虚g向兩側打開，裝填材料后可扣住。所述填料區(qū)裝載一定規(guī)格長度的竹纖維，豎向或橫向裝填切割后的竹子均可，所述竹纖維為本領域常用竹纖維即可。竹纖維填料的表面粗糙，微生物掛膜速度快、不易堵塞、無生物毒性、工程使用壽命長，且無二次污染。優(yōu)選地，所述曝氣裝置包括曝氣干管和與曝氣干管相連通的若干曝氣支管，所述曝氣干管外接曝氣設備，所述曝氣支管上均勻開設若干斜向上40～50°開孔的曝氣孔。進一步優(yōu)選，曝氣孔斜向上45°開孔。進一步優(yōu)選，同一曝氣支管上相鄰曝氣孔的間距為5-20cm；所述曝氣干管的管徑為1-80cm；所述曝氣支管的管徑為0.8-50cm；連接曝氣設備與曝氣干管的管路上設置止回閥；所述設備安裝區(qū)且位于曝氣設備上方開設散熱孔。所述曝氣設備為鼓風機，功率為20w-55kw，曝氣量為0.05-25m3/h，鼓風機安裝于設備安裝區(qū)，通過管路與曝氣干管相連，連接曝氣干管的管路上設置止回閥，通過止回閥防止污水回流至風機，散熱孔便于鼓風機的空氣交換與散熱。優(yōu)選地，所述出水區(qū)內還設有液位浮球系統(tǒng)和潛污泵，潛污泵的出口通過管路連接所述出水管，液位浮球系統(tǒng)通過電磁閥與潛污泵相連；所述出水區(qū)內且位于出水管連接處上方設有與出水管相連的流量顯示系統(tǒng)。進一步優(yōu)選地，所述出水區(qū)下部還設有與所述潛污泵出口相連的放空管。進一步優(yōu)選地，所述出水管位于布水區(qū)與填料區(qū)的界面高度處；放空閥位于曝氣區(qū)的中心高度處。潛污泵(流量為0.01-500m3/h，揚程為50-5000cm)的出口通過三通分別連接出水管和放空管，放空管用于根據(jù)需要定期排泥或者實現(xiàn)污泥回流；出水管一路設置電磁閥，液位浮球系統(tǒng)通過電磁閥連接潛污泵，通過電磁閥控制出水，用于不同高程的動力出水需要出水區(qū)的配套設備，即當出水區(qū)內的液位低于出水管高度時，通過電磁閥啟動動力出水，由潛污泵進行排水，液位高于出水管高度時通過溢流排水；流量顯示系統(tǒng)內嵌流量計，與出水管相連，用于監(jiān)測出水流量。進一步優(yōu)選地，所述出水區(qū)內且位于出水管上方還設有集線槽。集線 槽用于將所有動力設備的線路集中引出接電。所述第二豎直隔板分隔曝氣區(qū)與出水區(qū)的部分為過水網(wǎng)格板，開孔目數(shù)為4-500目，材質為不銹鋼。本實用新型的一體化污水處理裝置用于污水處理時可單獨使用，也可以根據(jù)處理水質、水量選擇不同的污水處理工藝原理進行串聯(lián)或者并聯(lián)組合，以滿足不同對象的處理需要。單獨使用時可作為采用SBR工藝的處理設備，組合使用時可根據(jù)需要組合成A/O、A/A/O等不同工藝。單獨使用時，包括如下步驟：(1)污水進入一體化污水處理裝置，進水時間為0.5～1.0h；(2)進水完成后開啟曝氣進入曝氣反應階段，控制池體DO在2-3mg/L范圍內，此階段HRT為3～5h；(3)待曝氣階段完成后污水在一體化污水處理裝置內靜置0.5～1.5h；(4)靜置階段完成后進入排水階段，此階段時間為0.5～1h。進一步優(yōu)選地，包括如下步驟：(1)污水進入一體化污水處理裝置，進水時間為0.5h；(2)進水完成后開啟曝氣進入曝氣反應階段，控制池體DO在2-3mg/L范圍內，此階段HRT為4h；(3)待曝氣階段完成后污水在一體化污水處理裝置內靜置1h；(4)靜置階段完成后進入排水階段，此階段時間為0.5h。一種優(yōu)選的組合處理方式，包括如下步驟：(1)污水首先進入一個所述一體化污水處理裝置或者由多個所述一體化污水處理裝置串連或并聯(lián)組合而成的預處理單元，預處理單元內不曝氣；(2)經(jīng)過預處理后的污水進入一個所述一體化污水處理裝置或者由多個一體化污水處理裝置串連或并聯(lián)組合而成的好氧單元，好氧單元內開啟曝氣；(3)經(jīng)過好氧單元處理后的污水進行達標排放。步驟(1)和步驟(2)中的工藝參數(shù)均根據(jù)實際需要參考常規(guī)A/O或A/A/O工藝設置。預處理單元可以只采用一個一體化裝置，也可以采用多個一體化裝置串聯(lián)或多個一體化處理裝置并聯(lián)；好氧單元可以采用多個一體化裝置串 聯(lián)，也可以采用多個一體化處理裝置并聯(lián)；一種優(yōu)選的組合方式，預處理單元采用兩個一體化處理裝置串聯(lián)，作為厭氧池和缺氧池；好氧單元采用3-5個一體化處理裝置并聯(lián)，作為好氧池，組合成A/A/O工藝。經(jīng)過好氧池處理后的污水可根據(jù)后續(xù)標高要求選擇出水提升與否；根據(jù)具體工藝效率與出水水質要求可選擇通過水泵與放空管往不同池體進行污泥回流，其它參數(shù)根據(jù)具體處理需求確定。與現(xiàn)有一體化處理設備相比，本實用新型具有如下有益效果：(1)本實用新型中將用于生活污水處理或生態(tài)修復的技術集成于一個一體化裝置，該裝置規(guī)格統(tǒng)一便于批量生產(chǎn)和維護管理，可以通過多個裝置的模塊化串聯(lián)或并聯(lián)組合來達到不同的水質處理要求；(2)本實用新型中一體化設備采用竹纖維作為污水處理的填料，具有來源廣、掛膜快、比表面積大、耐鹽、價格低等特點；且一體化設備對竹纖維的裝填和更換方法簡易，操作簡單。(3)竹纖維填料與本實用新型的一體化裝置相結合，具有很好的協(xié)同效果：將竹纖維材料與PVC材質球狀懸浮材料分別置于上述一體化設備好氧單元中用于微生物掛膜試驗(主要參數(shù)為：活性污泥SV<10％，PH＝7.69，DO＝4.57mg/L)得知，通過本實用新型方法簡單處理的竹纖維材料微生物掛膜性能明顯強于懸浮材料(運行16天時，增重分別為9.14％與0.06％)，結果如表1。表1竹纖維材料與懸浮材料微生物掛膜性能比較運行時間竹纖維材料懸浮材料0d005d5.32％0.79％16d9.14％0.06％附圖說明圖1是本實用新型一體化裝置的結構示意圖。圖2是本實用新型一體化裝置的組合使用示意圖。圖中所示附圖標記如下：1-設備安裝區(qū)2-外殼3-鼓風機4-進水管5-散熱孔6-第一豎直隔板7-污水處理區(qū)8-第二豎直隔板9-弧形布水支管10-第一水平網(wǎng)格板11-第二水平網(wǎng)格板12-曝氣干管13-曝氣支管14-放空管15-潛污泵16-出水區(qū)17-液位浮球系統(tǒng)18-出水管19-集線槽20-流量顯示系統(tǒng)21-止回閥具體實施方式如圖1所示，一種污水一體化處理裝置，包括外殼2，外殼為圓柱形外殼，外殼為封閉式外殼，頂部設置檢修蓋板，外殼內由第一豎直隔板6和第二豎直隔板8分隔為依次排布的設備安裝區(qū)1、污水處理區(qū)7和出水區(qū)16，污水處理區(qū)7內由第一水平網(wǎng)格板10和第二水平網(wǎng)格板11分隔為布水區(qū)、填料區(qū)和曝氣區(qū)，布水區(qū)、填料區(qū)和曝氣區(qū)由上至下分布且依次連通，設備安裝區(qū)與污水處理區(qū)不連通，污水處理區(qū)在曝氣區(qū)部分與出水區(qū)相連通(第二豎直隔板分隔曝氣區(qū)與出水區(qū)的部分為多孔網(wǎng)格板)。圓柱形直徑范圍為40-1000cm，直徑與高比值范圍在1:1-1:6之間；外殼內壁采用玻璃鋼、有機玻璃、HDPE等材質的一種或幾種組合；外殼采用PP、PVC、ABS、碳素鋼、不銹鋼等材料的一種或者幾種的組合；圓形檢查口蓋板(直徑15-150cm)作為檢修和裝填填料用。第一水平網(wǎng)格板和第二水平網(wǎng)格板的開孔數(shù)目為4-500目，材質優(yōu)選不銹鋼；第一豎直隔板和第二豎直隔板的材質為玻璃鋼、有機玻璃、PP等一種或幾種的組合；第一豎直隔板將外殼內壁分割成1:3～5的兩部分，第二豎直隔板與第一豎直隔板比例一直，設備安裝區(qū)、污水處理區(qū)和出水區(qū)的體積比為1:(2～4):1；污水處理區(qū)內布水區(qū)、填料區(qū)與曝氣區(qū)的高度比為1:(6～10):1，優(yōu)選設置為：外殼內部的設備安裝區(qū)、污水處理區(qū)和出水區(qū)的體積比為1:3:1；污水處理區(qū)內布水區(qū)、填料區(qū)與曝氣區(qū)的高度比為1:8:1。第一水平網(wǎng)格板中間斷開，側邊與外殼之間鉸接，可由中間向兩側打開，裝填材料后可扣住，第一水平網(wǎng)格板上方空間為布水區(qū)，布水區(qū)內設置布水裝置，布水裝置包括兩根相互對稱設置的弧形布水支管9，弧形布水支管固定安裝在外殼內壁上，弧形布水支管上設置若干布水孔，布水孔斜向上40～50°(45°)開孔，同一弧形布水支管上相鄰布水孔之間的間距為5-20cm，兩根弧形布水支管為位于同一水平面且位于布水區(qū)的中間 高度處。進水管4與弧形布水支管位于同一水平面上，密封穿孔過第一豎直隔板，通過三通和彎頭與兩根弧形布水支管一端連接，弧形布水支管的另一端設置堵頭。進水管的管徑為2-200cm，弧形布水支管的管徑為1.5-110cm。第一水平網(wǎng)格板與第二水平網(wǎng)格板之間為填料區(qū)，填料區(qū)裝載一定規(guī)格長度的竹纖維，豎向或橫向裝填切割后的竹子均可，竹纖維為本領域常用竹纖維即可。第二水平網(wǎng)格板下方為曝氣區(qū)，曝氣區(qū)內鋪設曝氣管路，曝氣管路包括曝氣干管12和與曝氣干管相連通的若干曝氣支管13，曝氣支管上均勻開設若干斜向上40～50°(45°)開孔的曝氣孔，同一曝氣支管上相鄰曝氣孔的間距為5-20cm；曝氣干管的管徑為1-80cm；曝氣支管的管徑為0.8-50cm。設備安裝區(qū)1內安裝鼓風機3和連接鼓風機與曝氣干管的管路，鼓風機安裝在一定高度處，通過向下的豎直管路連接曝氣干管，連接鼓風機與曝氣干管的管路上設置止回閥21，通過止回閥防止污水回流至風機，鼓風機功率為20w-55kw，曝氣量為0.05-25m3/h，設備安裝區(qū)內且位于曝氣設備上方設置若干散熱孔5。第二豎直隔板位于曝氣區(qū)部分為過水隔板，高度為填料區(qū)與曝氣區(qū)分界處(如中為使附圖清晰需要，過水隔板的高度未至第二水平網(wǎng)格板高度處)，且材質為不銹鋼，開孔目數(shù)為10目；出水區(qū)16內設有流量顯示系統(tǒng)20、液位浮球系統(tǒng)17、集線槽19、潛污泵15、出水管18及放空管14；流量顯示系統(tǒng)位于出水管上方，內嵌流量計，與出水管連接，用于監(jiān)測出水流量；潛污泵(流量為600L/H，揚程為80cm)的出口通過三通及連接管路分別固定于出水管內測和連接放空管，出水管的管路上設置電磁閥，電磁閥控制潛污泵進行動力出水，液位浮球系統(tǒng)與電磁閥耦合制動，通過電磁閥連接潛污泵，通過電磁閥控制出水，用于不同高程的動力出水需要，液位浮球系統(tǒng)將檢測到的液位信息反饋給電磁閥，當液位低于出水管高度，即不能通高程差重力出水時，啟動潛污泵動力出水，通過潛污泵排水；液位高于出水管高度時通過出水管溢流排水；出水管中心高度為布水區(qū)與填料區(qū)分界處，出水管上還設有手動出水閥，放空管上設置放空閥，放空 管處于常閉狀態(tài)，可根據(jù)需要定期排泥或者實現(xiàn)污泥的回流；集線槽位于出水管上方用于將所有動力設備的線路集中引出接電。實施例1一種基于竹纖維填料的一體化污水處理裝置的應用方法，組合方式如圖2所示，其步驟是：(1)污水首先依次進入作為厭氧池A和缺氧池B的一體化污水處理裝置，此工藝裝置不曝氣，厭氧池HRT為2h，缺氧池HRT為2h；(2)經(jīng)過預處理后的污水分別進入3個并聯(lián)作為好氧池C的一體化污水處理裝置，其HRT為6h；此工藝裝置需要根據(jù)進水水質與出水要求進行曝氣量調控，使得池體DO在2-3mg/L范圍內；(3)經(jīng)過好氧池處理后的污水直接出水；該工藝通過水泵與放空管向厭氧池池內進行污泥回流，回流比為1:1。該實施例中，一體化污水處理裝置的相關參數(shù)如下：圓柱形外殼直徑為40cm，直徑與高比值范圍為1:2之間，內壁采用有機玻璃材質；外殼采用ABS材料，圓形檢查口蓋板直徑20cm；布水區(qū)、填料區(qū)和曝氣區(qū)的高度分別為0.08m、0.64m和0.08m，第一水平網(wǎng)格板和第二水平網(wǎng)格板的開孔為10目；設備安裝區(qū)、污水處理區(qū)和出水區(qū)的體積比為1:3:1；進水管管徑2cm、弧形布水支管管徑1.5cm、弧形布水支管每間隔5cm分別斜向上45°開孔、曝氣干管管徑為2.5cm、曝氣支管管徑為1cm、曝氣支管每隔5cm分別斜向上45°開孔；鼓風機功率250w，曝氣量45m3/h；潛污泵流量為600L/H，揚程為80cm；曝氣區(qū)與出水區(qū)之間網(wǎng)格板為不銹鋼，開孔目數(shù)為10目。本實施例中采用A2/O工藝將5個一體化污水處理裝置進行組合(厭氧池A與缺氧池B串聯(lián)，再與3個并聯(lián)的好氧池C串聯(lián))，以滿足出水達標需要。本實施例中，一體化污水處理裝置處理生活污水，處理水量約為48L/h，去除率結果如表2所示。表2一種基于竹纖維填料的一體化污水處理裝置污水去除效果(單位：mg/L)項目CODMnTNTP進水213.6835.222.73出水32.1714.570.37去除率(％)84.9458.6386.45實施例2一種基于竹纖維填料的一體化污水處理裝置及其應用方法，其步驟是：(1)污水進入一體化污水處理裝置，進水時間為0.5h；(2)進水完成后開動一體化污水處理裝置的鼓風機進入曝氣反應階段，使得池體DO在2-3mg/L范圍內，此階段HRT為4h；(3)待曝氣階段完成實現(xiàn)污水在一體化污水處理裝置內靜置1h；(4)靜置階段完成后進入排水階段，此階段時間為0.5h。本實施例中采用SBR工藝僅采用1個一體化污水處理裝置，通過時間順序上的交替來進行污水處理，以滿足出水達標需要。本實例中，一體化污水處理裝置處理生活污水，處理水量約為48L/h，去除率結果如表3所示。該實施例中，一體化污水處理裝置的相關參數(shù)如下：圓柱形外殼直徑為40cm，直徑與高比值范圍為1:2之間，內壁采用有機玻璃材質；外殼采用ABS材料，圓形檢查口蓋板直徑20cm；布水區(qū)、填料區(qū)和曝氣區(qū)的高度分別為0.08m、0.64m和0.08m，第一水平網(wǎng)格板和第二水平網(wǎng)格板的開孔為10目；設備安裝區(qū)、污水處理區(qū)和出水區(qū)的體積比為1:3:1；進水管管徑2cm、弧形布水支管管徑1.5cm、弧形布水支管每間隔5cm分別斜向上45°開孔、曝氣干管管徑為2.5cm、曝氣支管管徑為1cm、曝氣支管每隔5cm分別斜向上45°開孔；鼓風機功率250w，曝氣量45m3/h；潛污泵流量為600L/H，揚程為80cm；曝氣區(qū)與出水區(qū)之間網(wǎng)格板為不銹鋼，開孔目數(shù)為10目。表3一種基于竹纖維填料的一體化污水處理裝置污水去除效果(單位：mg/L)項目CODMnTNTP進水197.8231.892.43出水27.6112.170.44去除率(％)86.0461.8481.89以上所述僅為本實用新型專利的具體實施案例，但本實用新型專利的技術特征并不局限于此，任何相關領域的技術人員在本實用新型的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本實用新型的專利范圍之中。當前第1頁1 2 3