低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化方法及裝置制造方法
【專利摘要】低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化方法及裝置，在缺氧池旁設(shè)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)，缺氧池上屋頂設(shè)太陽能發(fā)電裝置，池內(nèi)設(shè)至少一立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化處理單元，各單元自上而下分為生態(tài)除臭區(qū)和循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)，各反應(yīng)區(qū)自內(nèi)而外分為好氧區(qū)、兼氧區(qū)、沉淀區(qū)和缺氧區(qū)，好氧區(qū)設(shè)曝氣元件，污水經(jīng)缺氧區(qū)至好氧區(qū)后，通過曝氣作用使污水在好氧區(qū)反應(yīng)后進(jìn)入兼氧區(qū)反應(yīng)及初步沉淀，部分泥水混合液再次被曝氣重新進(jìn)入好氧區(qū)，其余部分通過污泥導(dǎo)流管自回流至缺氧池內(nèi)，沉淀區(qū)的上清液最后由集水管流出。本發(fā)明通過曝氣動力及氣水密度差使污水在各區(qū)域?qū)崿F(xiàn)自回流循環(huán)硝化，有效脫除污染物，達(dá)到城市污水處理系統(tǒng)升級改造中對除臭除磷脫氮及總氮等排放指標(biāo)。
【專利說明】低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，具體涉及用于污水處理廠的升級改造，尤其是用于城市污水處理系統(tǒng)升級改造中對除臭除磷脫氮及總氮等排放指標(biāo)嚴(yán)格的生態(tài)凈化處理方法及采用該方法設(shè)計(jì)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]2008年重點(diǎn)流域水污染考核結(jié)果顯示，重點(diǎn)流域氨氮超過V類標(biāo)準(zhǔn)值的斷面比例為18.9%和22.1%，氨氮已超過化學(xué)需氧量(COD)而成為影響地表水水環(huán)境質(zhì)量的首要指標(biāo)。國家“十二五”的環(huán)保規(guī)劃中，將增加對主要污染物實(shí)行總量控制的種類。“十二五”期間，在繼續(xù)推進(jìn)化學(xué)需氧量(COD)污染減排工作的同時(shí)，有必要將氨氮納入全國主要水污染物排放約束性控制目標(biāo)，通過污水處理廠升級改造，提高生活源氨氮去除效率，同時(shí)抓住化工、造紙、食品加工等重點(diǎn)行業(yè)，輔以農(nóng)業(yè)源污染防治，可以有效控制氨氮排放總量。
[0003]城市污水處理廠是防治這些污染的主要措施之一，已有上百年的發(fā)展歷史。城市污水處理工藝也經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展時(shí)期:污水一級處埋、污水二級處理、污水三級處理。污水處理設(shè)施中臭氣的來源于污水前處理部分(格柵井、提升泵房集水池、沉砂池)和污泥處理部分(貯泥池、脫水間等)，是除臭的重點(diǎn)。
[0004]具體至城市污水處理工藝技術(shù)主要有以下幾種技術(shù)具有復(fù)合可持續(xù)發(fā)展的特
占-
[0005](一)厭氧氨氧化；(二)同步硝化.反硝化；(三)短程硝化.反硝化；(四)反硝化聚磷；(五)消耗內(nèi)源性碳源同時(shí)硝化一反硝化(SND);等等。
.[0006]根據(jù)水體污染物的性質(zhì)及在脫除過程中的特點(diǎn)，我們通常將生活污水中的污染物分為三類:有機(jī)碳類污染物，含氮污染物，含磷污染物:相應(yīng)的污染物脫除過程通常采用有機(jī)碳的生物礦化(將有機(jī)碳轉(zhuǎn)變成二氧化碳)，硝化與反硝化(將含氮化合物轉(zhuǎn)變成氮?dú)?和生物脫磷(將含磷化合物轉(zhuǎn)變成不溶性無機(jī)磷酸鹽沉淀)。由于上述三個(gè)過程的生物種類不同，生物學(xué)特性不同，采用的工藝設(shè)備及過程都不相同。最早人們考慮各段生物學(xué)特性的差異，采用多段多設(shè)備分別控制的處理工藝，如:好氧(脫除含碳有機(jī)物)一好氧(硝化)一厭氧(反硝化)，該工藝雖然便于控制，能夠使微生物處于最佳生長狀態(tài)，但由于厭氧反硝化時(shí)需要補(bǔ)充新碳源而增加了處理成本，同時(shí)因處理工藝較長而投資較大；為此人們又開發(fā)了后置硝化工藝:厭氧(反硝化)一好氧(脫有機(jī)碳)一好氧(硝化)一回流至厭氧段(部分排放)，該工藝?yán)梦鬯性械奶荚醋鳛榉聪趸哪茉?，省去了需要補(bǔ)加的新碳源，但是面臨回流的問題，其一是增加了動力消耗，二是降低了脫氮率，因?yàn)槊摰逝c回流率直接相關(guān)，要達(dá)到90%的脫氮率就需要9倍回流量，動力消耗和設(shè)備容積都大大增加，投資與運(yùn)行費(fèi)用并沒有按照預(yù)期的目標(biāo)降低；為了克服分段分設(shè)備實(shí)施上述三種工藝過程的缺點(diǎn)，序批式活性污泥法SBR工藝得到普遍關(guān)注，它簡化了工藝過程和設(shè)備，在一個(gè)單體設(shè)備中通過控制不同的操作參數(shù)完成上述三個(gè)過程，但是，它犧牲了微生物生長的最佳條件及其穩(wěn)定性因素，實(shí)際上使各種微生物生長在一個(gè)單體設(shè)備中，不同的時(shí)間使某一類快速生長而另幾類受到抑制，依次交替運(yùn)行，總的生物學(xué)效率并未達(dá)到良好狀態(tài)。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)污水處理工藝的連續(xù)性，不得不采用多個(gè)單體設(shè)備交替進(jìn)水周期性運(yùn)行，其設(shè)備利用率較低，占地面積和投資加大，其中生物學(xué)未達(dá)到優(yōu)化狀態(tài)也是造成設(shè)備容積負(fù)荷不高，需要較大設(shè)備容積的重要原因之一。能否在一個(gè)單體設(shè)備中實(shí)現(xiàn)連續(xù)的脫有機(jī)碳，脫氮，脫磷一直是人們研究的熱點(diǎn)問題。
[0007]M.Ros和J.Vrtovsek研究了一種厭氧.缺氧.好氧一體化污水處理設(shè)備，其主體實(shí)驗(yàn)設(shè)備為一圓柱形填料塔反應(yīng)器，一個(gè)塔體由于供氧位置及回流量的控制實(shí)現(xiàn)三個(gè)氧特性分區(qū):底部I / 4為厭氧段(空塔)，中部1，4為缺氧段(有填料)，上部I / 2為好氧段(有填料)；污水從底部進(jìn)入反應(yīng)器，首先通過缺氧區(qū)，缺氧區(qū)上部有回流口將部分厭氧處理后的污水返回到迸水區(qū)；厭氧處理后的污水則向上進(jìn)入到缺氧區(qū)，缺氧區(qū)微量溶解氧的來源是通過將好氧區(qū)出水部分回流到缺氧區(qū)底部而實(shí)現(xiàn)的；經(jīng)過缺氧區(qū)處理后的污水則向上進(jìn)入到好氧區(qū)，好氧區(qū)的溶解氧來源于設(shè)在好氧區(qū)底部的給氧設(shè)備.在該反應(yīng)器中，底部相當(dāng)于UASB，沒有設(shè)置填料，依靠厭氧顆粒污泥實(shí)現(xiàn)酸化水解脫出有機(jī)碳污染物，顆粒的懸浮通過厭氧段本身的回流量來控制。缺氧段主要功能是反硝化，其碳源可以方便的由厭氧段水解產(chǎn)生的小分子化合物來提供，而硝化過程則在好氧段完成，通過回流引入到缺氧段，其基本過程類似于前面所述的前置式生物脫氮工藝。該工藝雖然實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化單體設(shè)備厭氧.缺氧.好氧污水處理過程，但厭氧段的自身回流需要動力驅(qū)動，好氧段向缺氧段的回流也消耗動力，同時(shí)前置式反硝化對高回流比的要求并未消除.而高回流比必將帶來高溶解氧，使缺氧段操作參數(shù)控制不易穩(wěn)定。
[0008]s.H.Chuang, ete.開發(fā)了另外一種厭氧一缺氧一好氧一體化污水處理設(shè)備,其主體設(shè)備為水平放置的彼此相 鄰的三個(gè)槽子，第一槽為厭氧槽，第二槽為缺氧槽，第三槽為好氧槽，污水從厭氧槽進(jìn)入反應(yīng)器，并依次向后溢流，厭氧槽及缺氧槽均設(shè)置攪拌以強(qiáng)化傳質(zhì)過程，厭氧槽靠空氣給氧及實(shí)現(xiàn)攪拌過程，好氧槽還設(shè)置了氣動生物轉(zhuǎn)盤，以提高處理效率，同時(shí)，其反硝化過程仍然依靠好氧槽出水回流到缺氧槽來實(shí)現(xiàn)。該反應(yīng)器并未從根本上克服前述反應(yīng)器的缺陷，相反，厭氧及缺氧槽的攪拌又增加了動力消耗，反硝化率仍然靠回流量控制，而回流量對溶解氧的影響依然存在。
[0009]除了在反應(yīng)器結(jié)構(gòu)上盡可能組成一體化設(shè)備之外，在分離設(shè)備中研究優(yōu)化的反應(yīng)條件也是降低污水處理設(shè)備造價(jià)，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用的重要方面。Ruey.Fang Yu, ere.研究了在連續(xù)流SBR系統(tǒng)中實(shí)施在線控制來強(qiáng)化污水處理效率的可行性，其選定的控制參數(shù)包括氧化還原電位(0PR)，酸堿度0H)，溶解氧(D0)，污泥濃度(MLSS)，并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制。上述四種參數(shù)對優(yōu)化生物生長條件，控制各種生化反應(yīng)過程具有非常重要的意義，尤其是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)，可以大大減少水力停留時(shí)間和好氧動力消耗:停留時(shí)間好氧節(jié)省45%，缺氧節(jié)省15.5%，總停留時(shí)間節(jié)約23.75%，好氧節(jié)能高達(dá)45%。
[0010]大量研究與工程實(shí)踐表明，實(shí)現(xiàn)厭氧一缺氧一好氧三種狀態(tài)及脫碳一脫氮一脫磷三種無害化過程，液體回流是不可避免的環(huán)節(jié)，同時(shí)給氧曝氣也是必不可少的過程，兩者都需要動力的消耗，能否將兩者結(jié)合起來是節(jié)能的關(guān)鍵問題。氣升式生物反應(yīng)器是近年來在生物發(fā)酵中廣為應(yīng)用的生化反應(yīng)器，同時(shí)也在好氧污水處理工藝中獲得應(yīng)用(流化床污水處理生化反應(yīng)器)。
[0011]Guo--Qing L1.etc.研究了黏性非牛頓流體在內(nèi)循環(huán)氣升式生物反應(yīng)器中的傳質(zhì)及氣液循環(huán)問題，測定了氣液氧傳遞速率常數(shù)Kla及其他動力學(xué)參數(shù)。Taku Fujiwara,ete.研究了折流管式反應(yīng)器中各種參數(shù)(譬如內(nèi)外管直徑比，液體循環(huán)速度等)對生活污水處理中的有機(jī)碳(TOC)，總氮(TN)，溶解氮(DN)的脫除率的影響。上述研究工作的重點(diǎn)在于強(qiáng)化氣液傳質(zhì)效果，提高單級處理效率，但對于綜合動力效率及厭氧.缺氧過程并未涉及。
[0012]目前國內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理廠所采用的處理工藝，氨氮、總氮去除效率偏低，特別是總氮，去除率效率普遍低于80%，為了滿足國家“十二五”的環(huán)保要求，對市政污水處理廠升級改造勢在必行，而污水處理廠升級改造面臨兩種途徑，一是對污水處理廠擴(kuò)容，二是需開發(fā)高效新型脫氮材料及對除臭除磷脫氮及總氮等非常高效的工藝，但這樣需要一定的時(shí)間和較高的人力物力成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供了一種可綜合我國不同地域，不同類型的中小城鎮(zhèn)污水排放特點(diǎn)，針對除臭除磷脫氮及總氮等排放指標(biāo)不達(dá)標(biāo)而設(shè)計(jì)的用于污水處理廠升級改造過程中的立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化方法及采用該方法設(shè)計(jì)的立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置。
[0014]本發(fā)明提出的用于污水處理廠升級改造的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化方法，利用原來缺氧池 或?qū)⒑醚醭馗脑斐扇毖醭?，在缺氧池上方設(shè)置屋頂太陽能發(fā)電裝置，周邊設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)，以發(fā)電給整個(gè)污水處理系統(tǒng)運(yùn)行；于所述缺氧池內(nèi)，設(shè)置至少一立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化處理單元，各單元自上而下分為生態(tài)除臭區(qū)和循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)，各反應(yīng)區(qū)自內(nèi)而外分為好氧區(qū)、兼氧區(qū)、沉淀區(qū)和缺氧區(qū)，所述缺氧區(qū)上端與所述缺氧池連通，所述缺氧區(qū)底部與所述好氧區(qū)連通，所述好氧區(qū)上端與兼氧區(qū)連通，所述兼氧區(qū)底部與所述沉淀區(qū)連通；所述好氧區(qū)設(shè)置曝氣元件，并引入控制器控制池內(nèi)的污水處理時(shí)的流量、溶解氧的含量、池內(nèi)的溫度及污泥濃度，污水從所述缺氧區(qū)入水口進(jìn)入，經(jīng)過所述缺氧區(qū)至所述好氧區(qū)的內(nèi)循環(huán)入水口處，通過曝氣元件的提升及曝氣作用使污水在所述好氧區(qū)進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)后經(jīng)所述好氧區(qū)出水口進(jìn)入所述兼氧區(qū)，污水在所述兼氧區(qū)進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)及初步沉淀，同時(shí)將上清液引導(dǎo)進(jìn)入所述沉淀區(qū)，部分泥水混合液再次被曝氣的提升卷吸作用重新進(jìn)入所述好氧區(qū)，形成污水的多次硝化反應(yīng)；部分泥水混合液通過污泥導(dǎo)流管自回流至所述缺氧池內(nèi)，所述沉淀區(qū)的上清液最后由集水管流出。
[0015]本發(fā)明提出的用于污水處理廠升級改造的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置包括缺氧池，所述缺氧池是利用原來污水處理系統(tǒng)的缺氧池或者將接觸氧化池改造成缺氧池，所述缺氧池上方設(shè)置有屋頂太陽能發(fā)電裝置，周邊設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)，通過總控制器控制；所述缺氧池內(nèi)設(shè)置有至少一立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元，各所述立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元自上而下分為生態(tài)除臭區(qū)和循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)，所述循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)自內(nèi)而外分為好氧區(qū)、兼氧區(qū)、沉淀區(qū)和缺氧區(qū)，所述生態(tài)除臭區(qū)位于所述循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)上方，其內(nèi)栽種有水養(yǎng)植物；所述循環(huán)反應(yīng)區(qū)設(shè)置于一循環(huán)箱內(nèi)，該循環(huán)箱中心區(qū)域?yàn)樗龊醚鯀^(qū)，所述好氧區(qū)內(nèi)設(shè)有曝氣元件，上部與所述兼氧區(qū)連通，下部設(shè)有內(nèi)循環(huán)入水口 ；所述兼氧區(qū)為繞所述好氧區(qū)的外部組成；所述沉淀區(qū)由環(huán)繞所述兼氧區(qū)的外部組成，所述沉淀區(qū)底部與所述兼氧區(qū)底部連通，所述沉淀區(qū)上端設(shè)有集水管；所述缺氧區(qū)垂直環(huán)繞設(shè)于所述兼氧區(qū)以外的區(qū)域，上端與所述缺氧池連通，底部與所述好氧區(qū)連通；所述循環(huán)箱下部設(shè)有污泥導(dǎo)流管；所述總控制器還電連接有流量控制器、溶氧控制器、溫度控制器和及污泥濃度控制器。
[0016]本發(fā)明提供的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化方法中，通過吸收太陽能和利用自然的風(fēng)力，為整個(gè)污水處理系統(tǒng)運(yùn)行提供了能源，使之不需要外接電源，且資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對環(huán)境無任何污染，其在缺氧池中設(shè)置的多個(gè)立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下，可以在循環(huán)箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)溶解氧的梯度分布，且在各處理單元中設(shè)置不同區(qū)域，培養(yǎng)硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌，并通過密度差和曝氣動力使污水在各個(gè)區(qū)域循環(huán)流動，使污泥實(shí)現(xiàn)無限量回流，從而達(dá)到脫除有機(jī)污染物，脫氮的目的。同時(shí)，通過控制裝置控制池內(nèi)的污水處理時(shí)的流量、溶解氧的含量、池內(nèi)的溫度及污泥濃度，在處理池設(shè)置的立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置在序批式或連續(xù)式運(yùn)行條件下，都能在好氧區(qū)培養(yǎng)硝化細(xì)菌、兼氧區(qū)培養(yǎng)反硝化聚磷菌，進(jìn)而完成污水處理的低能耗、智能化控制厭氧釋磷、好氧硝化和兼氧反硝化聚磷的工藝過程，最終實(shí)現(xiàn)脫除有機(jī)污染物、脫氮和除磷的目的。
[0017]本發(fā)明所提出的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置正是在前述各種研究工作的基礎(chǔ)上，綜合我國不同地域，不同類型的中小城鎮(zhèn)污水排放特點(diǎn)，克服現(xiàn)有技術(shù)對除臭除磷脫氮及總氮等排放指標(biāo)不達(dá)標(biāo)的缺點(diǎn)，提出了一種新型的生態(tài)污水處理技術(shù)，在污水處理系統(tǒng)升級改造過程中，可不新增工程用地、不新增運(yùn)行成本、達(dá)到高效，節(jié)能，低投資，低成本，方便管理與操作，適用地域廣泛的目標(biāo)；目的在于既能除臭又能將總磷、氨氮及總氮等提升到優(yōu)于一級A的排放指標(biāo)。其高效性將體現(xiàn)在單位容積的有機(jī)物脫除負(fù)荷高，脫氮能力強(qiáng)，脫磷能力強(qiáng)；其節(jié)能性將體現(xiàn)在僅靠給氧動力完成各種水回流過程，使常規(guī)給氧過程的動力效率不僅體現(xiàn)在氧傳遞效率上，而且體現(xiàn)在推動液體回流上，特別可以將通過自動控制系統(tǒng)達(dá)到為生物脫氮目標(biāo)，使污泥實(shí)現(xiàn)無限量回流，實(shí)現(xiàn)以消耗內(nèi)源性碳源的短程硝化與反硝化；其低投資將體現(xiàn)在脫除不同污染物(不同反應(yīng)條件)的過程在一個(gè)單元中完成，設(shè)備緊湊，占地面積小，一次性投資小，減少了許多回流設(shè)備能耗，降低了設(shè)備投資費(fèi)用；其低成本將體現(xiàn)在動力消耗降低后電費(fèi)減少，設(shè)備維修費(fèi)減少，人工操作費(fèi)減少；其智能化優(yōu)勢將體現(xiàn)在諸多參數(shù)的自動檢測與反饋控制，使各反應(yīng)過程都在相應(yīng)的區(qū)域，相應(yīng)的最佳條件，相對穩(wěn)定的運(yùn)行；其操作管理的方便性將體現(xiàn)在處理過程本身簡化，自動檢測水平較高，人工操作的 失誤等可以降到最小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明整體布局示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明裝置實(shí)施例一正面剖視圖；
[0020]圖3為本發(fā)明裝置俯視圖；
[0021]圖4為本發(fā)明裝置立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元實(shí)施例一結(jié)構(gòu)正面剖視圖；
[0022]圖5為本發(fā)明裝置立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元實(shí)施例一之懸浮裝置一側(cè)安裝側(cè)視圖；
[0023]圖6為本發(fā)明裝置立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元實(shí)施例一之懸浮裝置另一側(cè)安裝側(cè)視圖；
[0024]圖7為本發(fā)明裝置立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元實(shí)施例一之俯視圖；[0025]圖8為本發(fā)明裝置立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元中植物籃結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0026]圖9為本發(fā)明裝置立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元實(shí)施例二結(jié)構(gòu)正面剖視圖；
[0027]圖10為本發(fā)明裝置應(yīng)用于城市污水處理工藝流程圖；
[0028]圖11為本發(fā)明裝置應(yīng)用于工業(yè)廢水處理工藝流程圖；
[0029]圖12為本發(fā)明裝置與傳統(tǒng)工藝的比較。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例，僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]本發(fā)明首先提供了一種用于污水處理廠升級改造的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化方法，是將污水處理的接觸氧化池改造成缺氧池，并在該池上方設(shè)置屋頂太陽能裝置，周邊設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)，以發(fā)電給整個(gè)污水處理系統(tǒng)運(yùn)行；于所述缺氧池內(nèi)設(shè)置至少一立體生態(tài)自回流循環(huán)處理單元，各立體生態(tài)自回流循環(huán)處理單元可根據(jù)應(yīng)用場地成行、成列或呈陣列形式排列，各所述立體生態(tài)自回流循環(huán)處理單元自上而下分別設(shè)置有除臭區(qū)和循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)，其中循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)設(shè)置于一循環(huán)箱內(nèi)，自內(nèi)而外分為好氧區(qū)、兼氧區(qū)、沉淀區(qū)和缺氧區(qū)，所述缺氧區(qū)上端與所述缺氧池連通，所述缺氧區(qū)底部與所述好氧區(qū)連通，所述好氧區(qū)上端與兼氧區(qū)連通，所述兼氧區(qū)底部又與沉淀區(qū)連通；同時(shí)在好氧區(qū)設(shè)置曝氣元件，并引入控制器控制池內(nèi)的污水處理時(shí)的流量、溶解氧的含量、池內(nèi)的溫度及污泥濃度。污水通過進(jìn)水管弓I入缺氧池內(nèi)，污水從缺氧區(qū)入水口進(jìn)入，經(jīng)過缺氧區(qū)至好氧區(qū)的內(nèi)循環(huán)入水口處，通過曝氣元件的提升作用，使污水由好氧區(qū)(上升區(qū))進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)后帶動上升，流經(jīng)到接近水面50-500mm時(shí)，流化態(tài)活性污泥與液體會經(jīng)設(shè)置在好氧區(qū)上部的敞開的出水口流向兼氧區(qū)(下降區(qū))，由于好氧區(qū)(上升區(qū))曝氣后含有氣泡，密度比兼氧區(qū)(下降區(qū))低，因而會產(chǎn)生上升區(qū)和下降區(qū)間的密度差，使二區(qū)之間液體從密度高的地方流動到密度低的地方，使兼氧 區(qū)(下降區(qū))內(nèi)活性污泥與液體進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)及初步沉淀，同時(shí)將上清液引導(dǎo)進(jìn)入沉淀區(qū)，部分泥水混合液再次被曝氣的提升卷吸作用上升，從好氧區(qū)設(shè)置的內(nèi)循環(huán)入水口重新進(jìn)入好氧區(qū)，這時(shí)，進(jìn)入好氧區(qū)的活性污泥與液體又通過曝氣元件的作用上升，使活性污泥與液體在上升區(qū)內(nèi)再次通過好氧區(qū)上部的敞開的出水口重新進(jìn)入循環(huán)箱內(nèi)的兼氧區(qū)(下降區(qū))，形成污水的多次硝化反應(yīng)。上述循環(huán)過程中，部分泥水混合液通過污泥導(dǎo)流管自回流至缺氧池內(nèi)，沉淀區(qū)內(nèi)經(jīng)通過多次循環(huán)硝化反應(yīng)的上清液最后由集水口流出。這樣，通過吸收太陽能和利用自然的風(fēng)力，為整個(gè)污水處理系統(tǒng)運(yùn)行提供了能源，使之不需要外接電源，且資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對環(huán)境無任何污染，同時(shí)，通過控制裝置控制池內(nèi)的污水處理時(shí)的流量、溶解氧的含量、池內(nèi)的溫度及污泥濃度，使位于好氧區(qū)、兼氧區(qū)、沉淀區(qū)和缺氧區(qū)的污水在不斷的流動過程中產(chǎn)生的臭氣通過除臭區(qū)的填料和植物根莖充分吸附并分解，同時(shí)在不斷的上、下及內(nèi)、外循環(huán)過程中在好氧區(qū)充分供氧和適當(dāng)溫度、營養(yǎng)條件下，使投放于該區(qū)域內(nèi)好氧性微生物大量繁殖，培養(yǎng)硝化細(xì)菌，在兼氧區(qū)培養(yǎng)反硝化聚磷菌，在沉淀區(qū)收斂沉淀，并利用其將污水中的有機(jī)物氧化分解，由此以往，不斷使污水進(jìn)入其內(nèi)循環(huán)，進(jìn)而可完成污水處理的低能耗、智能化控制的厭氧釋磷、好氧硝化和兼氧反硝化聚磷的工藝過程，實(shí)現(xiàn)以消耗內(nèi)源性碳源的短程硝化與反硝化。[0032]上述方法中，所述好氧區(qū)與所述兼氧區(qū)的容積比取1:0.4 ;所述好氧區(qū)與所述缺氧區(qū)的容積比取1:3 ;其運(yùn)行參數(shù)為:好氧區(qū)反應(yīng)時(shí)間為4-6h ;混合液懸浮固體濃度MLSS控制在2500— 7000mg / L ;好氧區(qū)溶解氧DO取2— 5mg / L，兼氧區(qū)溶解氧DO取0.3— 1.0mg / L，循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)pH值為7 — 7.8，回流比為2.5-5。
[0033]參見圖1-圖3，依據(jù)上述方法，本發(fā)明還提供了一種新建城市污水處理系統(tǒng)及城市污水處理系統(tǒng)升級改造的立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置，其包括原污水處理系統(tǒng)處理中的接觸氧化池改造成缺氧池2，在該缺氧池2內(nèi)設(shè)置有至少一內(nèi)循環(huán)處理單元1，圖2、圖3所示缺氧池2內(nèi)橫向排列有4個(gè)內(nèi)循環(huán)處理單元1，可以在缺氧池2實(shí)現(xiàn)污水沉淀和上清液水平方向流出，缺氧池2上設(shè)有出水口 22。參見圖2、圖4、圖9，各所述處理單元I從上自下分別設(shè)置有除臭區(qū)A和循環(huán)反應(yīng)區(qū)，其中循環(huán)反應(yīng)區(qū)設(shè)置于一循環(huán)箱104內(nèi)，循環(huán)箱104于缺氧池2內(nèi)橫向排列布置。所述除臭區(qū)A位于循環(huán)箱104上方,栽有水養(yǎng)植物4,水養(yǎng)植物4支撐莖位于除臭區(qū)A，其上部的枝葉41顯露于缺氧池2內(nèi)污水上面，其下之根部42置于所述循環(huán)箱104的內(nèi)部；所述循環(huán)反應(yīng)區(qū)B分自內(nèi)而外分為好氧區(qū)B1、兼氧區(qū)B2、沉淀區(qū)B3和缺氧區(qū)B4，其中好氧區(qū)BI位于循環(huán)箱104中心區(qū)域區(qū)域，兼氧區(qū)B2為環(huán)繞所述好氧區(qū)BI的外部組成，上端與好氧區(qū)BI連通；所述沉淀區(qū)B3由環(huán)繞所述兼氧區(qū)B2的外部組成，沉淀區(qū)B3底部與兼氧區(qū)B2底部連通，沉淀區(qū)B3上端設(shè)有集水管221 ;所述缺氧區(qū)B4垂直環(huán)繞設(shè)于所述兼氧區(qū)B2以外的區(qū)域，上端與所述缺氧池2連通，下端與所述好氧區(qū)BI連通，所述循環(huán)箱104設(shè)有可與缺氧池2內(nèi)污水連通的內(nèi)循環(huán)入水口 106，下部設(shè)有污泥導(dǎo)流管105 ;于所述缺氧池2內(nèi)，設(shè)有進(jìn)水口 112，與進(jìn)水管21連通，好氧區(qū)BI還設(shè)置有曝氣元件108，該曝氣元件108設(shè)于好氧區(qū)BI底部，可通過設(shè)置于缺氧池2底部的曝氣管3為各好氧區(qū)BI內(nèi)設(shè)置的曝氣元件108充氧，曝氣管3連接鼓風(fēng)機(jī)400，為曝氣元件108提供氧氣。上述裝置中，各內(nèi)循環(huán)處理單元在不同區(qū)域培養(yǎng)硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌，并通過曝氣動力，將好氧區(qū)BI (上升區(qū))內(nèi)的流化態(tài)活性污泥與液體在好氧區(qū)BI帶動上升，流經(jīng)到接近水面50-500mm時(shí)，污水處理液經(jīng)好氧區(qū)BI上部的敞開的出水口流向環(huán)繞好氧區(qū)BI周邊以外的兼氧區(qū)BI (下降區(qū) )內(nèi)，由于好氧區(qū)BI含有氣泡，密度比兼氧區(qū)BI低，形成兩區(qū)間的密度差，因此，污水處理液便在該兼氧區(qū)BI消泡及泥水混合液下降，降至兼氧區(qū)BI底部區(qū)域時(shí)，污水在兼氧區(qū)BI進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)及初步沉淀，同時(shí)將上清液從其底部引導(dǎo)進(jìn)入沉淀區(qū)B2，由于好氧區(qū)BI曝氣元件108的卷吸作用，且由于好氧區(qū)BI密度比兼氧區(qū)BI低，部分泥水混合液再次被曝氣的提升卷吸作用重新進(jìn)入好氧區(qū)BI，形成污水的多次硝化反應(yīng)；另外部分泥水混合液通過污泥導(dǎo)流管105自回流至缺氧池2內(nèi)，再次進(jìn)行循環(huán)，沉淀區(qū)B2的上清液最后由集水管221流出。這樣，污水處理液在各個(gè)區(qū)域不斷從內(nèi)向外且從上至下循環(huán)流動，使泥水混合液實(shí)現(xiàn)無限量回流，從而達(dá)到脫除有機(jī)污染物，脫氮的目的。本發(fā)明在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下，可以在循環(huán)箱104內(nèi)的好氧區(qū)BI與兼氧區(qū)BI實(shí)現(xiàn)溶解氧的梯度分布，各單元經(jīng)內(nèi)循環(huán)硝化處理后的污水在缺氧池2內(nèi)沉淀，最后通過多次循環(huán)硝化反應(yīng)的上清液通過缺氧池出水口 22流出，兼氧區(qū)BI內(nèi)沉淀下來的污泥109由循環(huán)箱104底部的污泥導(dǎo)流管105通過污泥抽吸泵300導(dǎo)入排出到污泥濃縮池，污泥自回流管1051通過污泥自身的重力導(dǎo)入缺氧池2內(nèi)，(見圖10、圖11)。上述循環(huán)過程中，污水通過進(jìn)水泵200由進(jìn)水管21導(dǎo)入缺氧池2內(nèi)，其流量由流量控制器91控制；并在缺氧池2內(nèi)底部設(shè)置是攪拌器13，用于缺氧池2污水?dāng)嚢枳饔?，可以讓污水中的各種傳質(zhì)充分混合；曝氣元件108曝氣量由溶氧控制器92控制，以控制污水處理液中溶解氧的含量，缺氧池2內(nèi)污水處理液的溫度由溫度控制器93控制，沉淀下來排出的污泥109濃度由濃度控制器94控制，形成整個(gè)系統(tǒng)智能化控制過程。
[0034]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明裝置中立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元I具體結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步詳述。
[0035]實(shí)施例一:
[0036]參見圖4，作為發(fā)明裝置立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元實(shí)施例一結(jié)構(gòu)，所述循環(huán)箱104懸浮設(shè)置于缺氧池2內(nèi)，頂端設(shè)有矩形植物籃116，所述水養(yǎng)植物4種植于該植物籃116內(nèi)。具體參見圖5-圖8，植物籃116通過植物籃支架115固定，兩端設(shè)有植物籃提手1161，而植物籃支架115四個(gè)角分別設(shè)有單元連接卡槽101，可通過連接件將各內(nèi)處理單元于接觸氧化池2中連接于一體，植物籃支架115固定于一懸浮器114上，該懸浮器114是在植物籃支架115底端設(shè)置可在水中懸浮的元件，通過壓板1141和緊固件1142，使之緊箍于循環(huán)箱104上端的周邊，既可用于支承植物籃支架115、植物籃116及種植于該植物籃116內(nèi)的水養(yǎng)植物4懸浮于缺氧池2水面上，又可使整個(gè)循環(huán)箱104懸浮于缺氧池2水中。
[0037]具體地，所述的水養(yǎng)植物4可選用根莖發(fā)達(dá)、具有除磷脫氮效果的挺水植物。植物凈光合速率與溶解氧分布、 總氮和氨氮去除率顯著正相關(guān)，而植物蒸騰速率與氨氮去除率顯著相關(guān)。適當(dāng)增加植物種植密度有利于提高污水處理工藝中的脫氮效果，但種植過密對提高溶解氧水平和總氮去除率反而不利。植物生長周期與脫氮影響顯著，采用不收割植物可使得地上莖既不破壞植物根區(qū)微環(huán)境。植物的類型對脫氮除磷的效果也有很大的影響。研究發(fā)現(xiàn)，種植水燭和燈心草的立體生態(tài)裝置基質(zhì)中氮、磷分別比無植物的對照基質(zhì)中低18%?28%和20%?31%,可見水燭和燈心草吸收利用了污水中部分的氮和磷。通過對照實(shí)驗(yàn)本發(fā)明裝置對污水氮的凈化效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)石菖蒲、燈心草和蝴蝶花3個(gè)有植物系統(tǒng)的總氮平均去除率為77.7%、71.2%和66.4%，而無植物系統(tǒng)的去除率僅為55.8%。對污水磷的凈化效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3個(gè)有植物系統(tǒng)的去除率分別為61%、65%和59%，而無植物系統(tǒng)的去除率僅為28%。通過研究了 8種水生植物凈化污水的能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn):氣溫高的夏季水生植物去除氮的效果優(yōu)劣次序?yàn)?風(fēng)眼蓮、水浮蓮、水鱉、浮萍、槐葉萍、紫萍、水篩；而在氣溫低的冬季則依次為水鱉、鳳眼蓮、浮萍、水浮蓮、紫萍、槐葉萍、水篩。
[0038]本發(fā)明裝置中所種植的挺水植物具有適合在好氧或少氧條件下生存的結(jié)構(gòu)與特征，包括莖肥大，莖和根的中心具有較大的組織，莖中空，具深根系等。植物的這種特殊結(jié)構(gòu)，有利于氧在其體內(nèi)的傳輸并能傳遞到根區(qū)，不僅滿足了植物在缺氧環(huán)境的呼吸作用，而且還可以促進(jìn)根區(qū)的氧化還原反應(yīng)與好氧微生物的活動，釋放潔凈空氣去除異味。在光合作用下產(chǎn)生的氧傳遞到根區(qū)，在根區(qū)的還原態(tài)的介質(zhì)中形成氧化的微環(huán)境，根區(qū)有氧區(qū)域與缺氧區(qū)域的共同存在為根區(qū)的好氧、兼氧和厭氧微生物提供了各自的小生境，使不同微生物都能發(fā)揮各自的作用。氧在植物根部的釋放主要取決于植物內(nèi)部氧的濃度、周圍基質(zhì)的需氧量以及植物根壁的滲透性。植物通過吸收而在根部釋放氧是由其本身的結(jié)構(gòu)所決定的，植物的結(jié)構(gòu)阻止了其在徑向的泄露，并努力使釋放到根區(qū)的氧的損失減少到最小。氧的釋放率一般在根的亞頂端區(qū)域最高，并隨距離根尖的增大而降低。水生植物具有對流型通氣組織，其根區(qū)和根部都具有較高的內(nèi)部氧的濃度，這種對流型的氣體的流動明顯增加了可供氧根的長度，同時(shí)還可以通過氧化和脫毒減少根部一些潛在的有害物質(zhì)。除了根系可以釋放氧外，根系還可以釋放其它物質(zhì)。故而所述挺水植物優(yōu)選為花葉蘆竹、海芋、香海芋、馬蹄蓮、美人蕉、龜背竹、鶴望蘭、鵝掌柴、旱金蓮、蜘蛛抱蛋、長葉刺葵、薜荔、玉簪、沼澤莎草、水菖蒲等一百多種挺水植物，上述植物收割和整理非常容易。
[0039]可以理解地，上述水養(yǎng)植物4還可以是水養(yǎng)的花卉或蔬菜。設(shè)于小區(qū)的本發(fā)明裝置可在除臭區(qū)A內(nèi)養(yǎng)殖花卉，既可吸收污水處理時(shí)的臭氣，給小區(qū)提供清新的花卉香氣，同時(shí)還可對小區(qū)進(jìn)行美化，可謂一舉兩得。在除臭區(qū)A養(yǎng)殖蔬菜，可將設(shè)置于污水處理廠的本發(fā)明裝置變成蔬菜的栽種基地，同樣可達(dá)到多重效果。
[0040]在所述植物籃116內(nèi)，設(shè)置有可用于支撐水養(yǎng)植物4的根莖且可吸附、降解微生物、吸附臭氣的除臭填料102。進(jìn)一步地，支撐所述水養(yǎng)植物4根莖的除臭填料102為活性炭、陶粒或光觸媒復(fù)合新型碳材料。當(dāng)然，也可以是其他填料。本發(fā)明優(yōu)選光觸媒復(fù)合新型碳材料。所述光觸媒復(fù)合新型碳材料有棕紅色、白色和黑色三種，是由炭、陶土、光觸媒劑和高溫黏結(jié)劑等復(fù)合燒制而成。生產(chǎn)中可按需求實(shí)現(xiàn)粒徑大小、微孔率和吸水率多小進(jìn)行調(diào)整，成品的孔徑在0.06-6微米之間，重量可調(diào)至0.6-2.7g/cm3之間，比表面積可達(dá)
1.2X104cm2/g左右。在合成過程中使其孔壁玻璃相和晶體交織生長成高強(qiáng)度機(jī)械性能的三重結(jié)構(gòu)，內(nèi)部微孔極為發(fā)達(dá)且呈梯度分布，具有良好的吸附和解吸附的能力。與傳統(tǒng)的活性炭相比，光觸媒復(fù)合新型碳材料大大提高了吸附污染顆粒物種類，提高了吸附效率和飽和容量，其吸附效率是普通活性炭的2-4倍，并且克服了使用活性炭會產(chǎn)生粉末和黑色污染的缺點(diǎn)。在環(huán)境應(yīng)用中，因其具有強(qiáng)烈的吸附能力和耐沖刷、抗磨損、耐高溫、耐腐蝕等特性可代替活性炭和陶粒用作空氣和水凈化的高速過濾材料；因其具有超輕體重的懸浮性和耐沖刷、抗磨損、耐高溫、耐腐蝕等特性可代替?zhèn)鹘y(tǒng)填料。用作工業(yè)廢氣凈化的高速濾料時(shí)，因?yàn)楣庥|媒復(fù)合新型碳材料的比表面積達(dá)到1.2X104m2/g左右，且內(nèi)部貫通微孔呈梯度分布，材質(zhì)超輕，物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸耐堿性能優(yōu)越，且由于顆粒間的范德華力、庫侖力和表面張力使懸浮物或廢氣遷移并被吸附，吸附能力極強(qiáng)，速度極快，通過專有的紫外光源的光觸媒技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)邊吸附邊分解的功能。
[0041]在循環(huán)兼氧箱104內(nèi)設(shè)置于植物藍(lán)支架115上的植物藍(lán)116內(nèi)的水養(yǎng)植物4懸浮于缺氧池2水面，其強(qiáng)大的 根莖體系形成生態(tài)填料全部懸浮生長在污水中，利用水生植物龐大的根系，和設(shè)置于植物藍(lán)116內(nèi)的支撐根莖和除臭的除臭填料102對廢水中微生物及系統(tǒng)處理時(shí)產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行吸附、降解，另一方面在臭氣向上溢出時(shí)，通過水生植物茂盛的枝葉形成一可吸附臭氣、防止臭氣向外擴(kuò)散的隔離層，從而實(shí)現(xiàn)廢水的脫氮除磷除臭處理。
[0042]本發(fā)明裝置實(shí)施例中，還可將支撐根莖的除臭填料102置于植物藍(lán)116中作為載體——類似于植物的土壤，使水養(yǎng)植物4根系42固定于污水中，反應(yīng)過程中臭氣同時(shí)與支撐根莖的除臭填料102上的微生物接觸，進(jìn)一步吸附并分解臭氣，并通過其強(qiáng)大的根莖體系對廢水進(jìn)行凈化。
[0043]請?jiān)賲⒁妶D4，本發(fā)明立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元I實(shí)施例一中，所述循環(huán)箱104內(nèi)設(shè)置有生物填料121，通過填料固定架120固定且在循環(huán)箱104中心區(qū)域，填料固定架120與植物藍(lán)116相連，且懸浮于循環(huán)箱104中心，形成所述好氧區(qū)BI。好氧區(qū)BI中的生物填料121呈環(huán)狀的空心筒狀布置，作為好氧生物載體，懸浮在循環(huán)箱104中，填料內(nèi)部生長厭氧菌，產(chǎn)生反硝化作用可以脫氮；外部生長好氧菌，可去除有機(jī)物，整個(gè)處理過程中同時(shí)存在硝化與反硝化過程。所述循環(huán)箱104上部，且位于好氧區(qū)BI上部開口以外的區(qū)域，具有多個(gè)垂直設(shè)置的外導(dǎo)流板113、隔板103和內(nèi)導(dǎo)流板111，所述外導(dǎo)流板113、隔板103和內(nèi)導(dǎo)流板111頂端均固定在植物籃支架115之底部，既可用于循環(huán)流動的液體導(dǎo)向，又可將各區(qū)分隔，其中所述內(nèi)導(dǎo)流板111將兼氧區(qū)B2與好氧區(qū)BI分隔，下端向內(nèi)彎折且延伸至與曝氣元件108處于同一水平位置；所述隔板103將兼氧區(qū)B2和沉降區(qū)B3分隔，下端垂直延伸至兼氧區(qū)2 / 3位置，使兼氧區(qū)B2底部與沉降區(qū)B3底部連通；所述外導(dǎo)流板113將沉淀區(qū)B3與缺氧區(qū)B4分隔，下端亦向內(nèi)彎折且延伸至低于曝氣元件108的水平位置上。所述循環(huán)箱104下部呈收縮狀，便于污泥109的下落，其底部設(shè)有污泥導(dǎo)流管105，沉淀下落的污泥109可從該管排出到缺氧池或污泥濃縮池(見圖10、圖11)。
[0044]本發(fā)明裝置實(shí)施例一結(jié)構(gòu)，是在污水處理系統(tǒng)中的缺氧池2內(nèi)，將多個(gè)立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元I懸浮于池內(nèi)，以原污水處理系統(tǒng)處理中的缺氧池2增加氣提升立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化處理單元為主，植物凈化有機(jī)物為輔一種原生態(tài)低成本的處理結(jié)構(gòu)。缺氧池2內(nèi)，因?yàn)閼腋∑?14能承載的排水量達(dá)到900公斤，故能將總量為600公斤的循環(huán)箱104、植物籃116、除臭填料102及水養(yǎng)植物4懸浮于缺氧池2內(nèi)。同時(shí)，設(shè)置于好氧區(qū)BI內(nèi)的曝氣元件108中曝氣管曝氣，將缺氧池2內(nèi)的流化態(tài)污水在好氧區(qū)BI帶動豎直上升，流經(jīng)到接近水面50-500mm時(shí)，因?yàn)橛龅匠魠^(qū)A的阻擋流向由好氧區(qū)BI上部的開口向外橫向流動，進(jìn)入循環(huán)箱104內(nèi)之兼氧區(qū)BI (下降區(qū))內(nèi)。為了進(jìn)一步規(guī)范流向，循環(huán)箱104內(nèi)垂直設(shè)置的內(nèi)導(dǎo)流板111可約束流化態(tài)活性污水強(qiáng)制進(jìn)入兼氧區(qū)BI (下降區(qū))，降至兼氧區(qū)BI底部區(qū)域時(shí)，污水在兼氧區(qū)BI進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)及初步沉淀，同時(shí)將上清液從其底部通過隔板103引導(dǎo)進(jìn)入沉淀區(qū)B2，由于好氧區(qū)BI (上升區(qū))含有氣泡，密度比兼氧區(qū)BI (下降區(qū))低，產(chǎn)生了上升區(qū)和下降區(qū)間的密度差，使二區(qū)之間液體產(chǎn)生循環(huán)，同時(shí)在曝氣后的好氧區(qū)BI底部，由于存在曝氣的卷吸作用，導(dǎo)流下降的部分泥水混合液再次被曝氣的提升卷吸作用重新進(jìn)入好氧區(qū)BI，形成污水的多次硝化反應(yīng)；另外部分泥水混合液通過污泥導(dǎo)流管105自回流至缺氧池2內(nèi)，再次進(jìn)行循環(huán)，沉淀區(qū)B2的上清液最后由集水管221流出。兼氧區(qū)BI下落的污泥109由循環(huán)箱104下端的污泥導(dǎo)流管105排出。本實(shí)施例適應(yīng)于污水處理廠不停車改造。
[0045]實(shí)施例二:
[0046]參見圖9，本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，所不同的是，所述循環(huán)箱104固定設(shè)置于缺氧池2內(nèi)，頂端設(shè)有矩形植物籃116，所述水養(yǎng)植物4種植于該植物籃116內(nèi)。同實(shí)施例一，植物籃116通過植物籃支架115固定，兩端設(shè)有植物籃提手1161，而植物籃支架115四個(gè)角分別設(shè)有單元連接卡槽101，可通過連接件將各內(nèi)處理單元I于缺氧池2中連接于一體，植物籃支架115與循環(huán)箱104連接固定，循環(huán)箱104則通過支撐腳架107固定在缺氧池2內(nèi)。同實(shí)施例一，本實(shí)施例是在污水處理系統(tǒng)中的缺氧池2內(nèi)，將多個(gè)立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元I固定于池內(nèi)，以原污水處理系統(tǒng)處理中的缺氧池2增加氣提升立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化處理單元為主，植物凈化有機(jī)物為輔一種原生態(tài)低成本的處理結(jié)構(gòu)。缺氧池2內(nèi)，設(shè)置于好氧區(qū)BI內(nèi)的曝氣元件108曝氣，將缺氧池2內(nèi)的流化態(tài)污水在好氧區(qū)BI帶動上升，流經(jīng)到接近水面50mm時(shí)，因?yàn)橛龅匠魠^(qū)A的阻擋流向由好氧區(qū)BI上部的開口向外橫向流動，通過內(nèi)循環(huán)入水口 106106進(jìn)入循環(huán)箱104內(nèi)之缺氧區(qū)B4內(nèi)。循環(huán)箱104內(nèi)垂直設(shè)置的外導(dǎo)流隔板113下端延伸至兼氧區(qū)BI且低于曝氣元件108水平位置，可約束流化態(tài)活性污水強(qiáng)制進(jìn)入兼氧區(qū)BI (下降區(qū))，降至兼氧區(qū)BI底部區(qū)域時(shí)，污水在兼氧區(qū)BI進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)及初步沉淀，同時(shí)將上清液從其底部通過隔板103引導(dǎo)進(jìn)入沉淀區(qū)B2，由于好氧區(qū)BI (上升區(qū))含有氣泡，密度比兼氧區(qū)BI (下降區(qū))低，產(chǎn)生了上升區(qū)和下降區(qū)間的密度差，因此，含有氣泡的污水在兼氧區(qū)BI消泡后其泥水混合液在二區(qū)之間液體產(chǎn)生循環(huán)，同時(shí)在曝氣后的好氧區(qū)BI底部，由于存在曝氣的卷吸作用，導(dǎo)流下降的兼氧區(qū)BI的污水便重新通過好氧區(qū)BI底部吸入，再進(jìn)入好氧區(qū)BI，上升后通過其上部敞開的口部向外再次進(jìn)入兼氧區(qū)BI，因此形成從內(nèi)到外循環(huán)硝化過程，最后通過多次循環(huán)硝化反應(yīng)的沉淀區(qū)B2上清液最后由集水管221流出。兼氧區(qū)BI下落的污泥109由循環(huán)箱104下端的污泥導(dǎo)流管105排出到缺氧池或污泥濃縮池(見圖10、圖11)。本實(shí)施例適應(yīng)于污水處理廠新建或停車改造。
[0047]本發(fā)明裝置適用于城市污水處理廠升級改造，在實(shí)際工程應(yīng)用中采用動力學(xué)模型和參數(shù)的建立和設(shè)計(jì):
[0048]立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元I中，循環(huán)反應(yīng)區(qū)B的生化動力學(xué)模型和參數(shù)的建立可根據(jù)小試過程的運(yùn)行和操作方式，確定間歇操作與連續(xù)操作的生化動力學(xué)中的反應(yīng)速率、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)器有效體積等參數(shù)，為今后的實(shí)際工程應(yīng)用提供參考依據(jù)。
[0049]1.本發(fā)明應(yīng)用的總體要求
[0050](I)本發(fā)明方法宜用于小型城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水處理工程，其單套污水處理量宜小于150m3/d，當(dāng)處理水量大于150m3/d時(shí)，宜采用多套立體生態(tài)循環(huán)硝化裝置聯(lián)合運(yùn)行的方式。
[0051](2)本發(fā)明裝置的進(jìn)水應(yīng)符合下列條件:
[0052]I)水溫宜為10°C?37°C、pH宜為6.0?9.0、8005/0?&值宜大于0.3、營養(yǎng)組合比(BOD5:氮:磷)宜為100:5:1、進(jìn)水CODCr濃度宜低于1000mg/L ；
[0053]2)有去除氨氮要求時(shí)，進(jìn)水總堿度(以CaC03計(jì))/氨氮值宜≥7.14，不滿足時(shí)應(yīng)補(bǔ)充堿度；
[0054]3)有脫除總氮要求時(shí)，反硝化要求進(jìn)水的碳源B0D5/總氮值宜≥4.0,總堿度(以CaCO3計(jì))/氨氮值宜≥3.6，不滿足時(shí)應(yīng)補(bǔ)充碳源或堿度；
[0055]4)有除磷要求時(shí)，污水中的五日生化需氧量(BOD5)/總磷的比值宜大于17:1 ；
[0056]5)要求同時(shí)除磷、脫氮時(shí)，宜同時(shí)滿足3)和4)的要求。
[0057](3)本發(fā)明方法出水直接排放時(shí)，應(yīng)符合國家或地方排放標(biāo)準(zhǔn)要求；排入下一級處理單元時(shí)，應(yīng)符合下一級處理單元的進(jìn)水要求。
[0058](4)根據(jù)脫氮除磷要求，宜在立體生態(tài)循環(huán)硝化工藝中前置缺氧池。
[0059](5)當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)不符合(2)規(guī)定的條件時(shí)，應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)采取適當(dāng)?shù)那疤幚砗皖A(yù)
處理工藝。
[0060](6)酸堿藥劑、碳源藥劑和除磷藥劑儲存罐容量應(yīng)按理論加藥量的4d?7d的投加量設(shè)計(jì)，加藥系統(tǒng)不宜少于2個(gè)，宜采用計(jì)量泵投加。
[0061]2.應(yīng)用本發(fā)明裝置時(shí)，城市污水處理宜采用圖9所示流程，工業(yè)廢水處理時(shí)宜采用圖10所示流程.[0062]3.預(yù)處理和前處理(見圖10、圖11)
[0063]I)進(jìn)水系統(tǒng)前應(yīng)設(shè)置格柵。進(jìn)水泵房及格柵設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB50014的相關(guān)規(guī)定。
[0064]2)流化床工藝應(yīng)在格柵后設(shè)置沉砂池，沉砂池的設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB50014的相關(guān)規(guī)定。
[0065]3)當(dāng)進(jìn)水懸浮物(SS)高于200mg/L時(shí)，宜在循環(huán)硝化裝置前設(shè)置初沉池，初沉池的設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB50014的相關(guān)規(guī)定。
[0066]4)當(dāng)水質(zhì)或水量的日變化最大值為最小值的兩倍或兩倍以上時(shí)，應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求:
[0067]a)調(diào)節(jié)池容量應(yīng)根據(jù)廢水流量變化曲線確定；沒有流量變化曲線時(shí)，調(diào)節(jié)池的停留時(shí)間宜為6h?12h ；
[0068]b)調(diào)節(jié)池內(nèi)宜設(shè)置攪拌裝置，宜采用攪拌機(jī)或曝氣攪拌方式；
[0069]c)調(diào)節(jié)池出水端應(yīng)設(shè)置去除浮渣裝置，池底宜設(shè)置除砂和排泥裝置。
[0070]5) pH調(diào)節(jié)應(yīng)符合下列規(guī)定:
[0071]a)當(dāng)進(jìn)水pH〈6.0或pH>9.0時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充適量酸堿藥劑；
[0072]b)藥劑種類、劑量和投加點(diǎn)宜通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定；
[0073]c)酸堿藥劑可采用稀鹽酸、稀硫酸、石灰或碳酸鈉等；
[0074]d)接觸酸堿腐蝕性物質(zhì)的設(shè)備和管道應(yīng)采取防腐蝕措施。
[0075]6)碳源調(diào)節(jié)應(yīng)符合下列規(guī)定:
[0076]a)當(dāng)進(jìn)水碳源BOD5/總氮值〈4.0時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充適量碳源；
.[0077]b)藥劑種類、劑量和投加點(diǎn)宜通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定；
[0078]c)碳源藥劑可采用甲醇、乙酸或食物釀造廠等排放的高濃度有機(jī)廢水；
[0079]d)存儲和使用甲醇作為碳源時(shí)，應(yīng)做相應(yīng)的防毒保護(hù)；
[0080]e)接觸乙酸腐蝕性物質(zhì)的設(shè)備和管道應(yīng)采取防腐蝕措施；
[0081]f)碳源投加量宜按下式計(jì)算:
[0082]B0D5=2.86X (N1-N0) XQ..............................(I)
[0083]式中:
[0084]B0D5——投加的碳源對應(yīng)的B0D5量，mg/L ；
[0085]NI—氨氮達(dá)標(biāo)情況下，未補(bǔ)充碳源時(shí)，處理出水的總氮濃度，mg/L ；
[0086]NO——標(biāo)準(zhǔn)要求的出水總氮濃度，mg/L ；
[0087]Q——污水設(shè)計(jì)流量，m3/d。
[0088]4.本發(fā)明裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)
[0089]( I)好氧反應(yīng)區(qū)容積確定
[0090]I)根據(jù)循環(huán)硝化裝置的容積負(fù)荷來確定好氧反應(yīng)區(qū)容積時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算:
[0091]V1=Q(S0-Se)ZX..............................(2)
[0092]式中:
[0093]Vl—循環(huán)硝化裝置好氧反應(yīng)區(qū)容積，m3 ；
[0094]Q-污水設(shè)計(jì)流量，m3/d ；
[0095]So——循環(huán)硝化裝置進(jìn)水化學(xué)需氧量，mg/L ；
[0096]Se——循環(huán)硝化裝置出水化學(xué)需氧量，mg/L ；
[0097]Nv-容積負(fù)荷，kgCOD/ (m3.d)。
[0098]2)容積負(fù)荷(Nv)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)或同類污水的設(shè)計(jì)參數(shù)確定，如無其它資料時(shí)，可參考如下經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù):[0099]a)當(dāng)廢水 B0D5/C0DCr>0.4 時(shí)，Nv 可取 3kgC0D/ (m3.d)-5kgC0D/ (m3.d)；
[0100]b)當(dāng)廢水中 0.3<B0D5/C0DCr<0.4 時(shí)，Nv 可取 lkgC0D/(m3.d)-3kgC0D/(m3 *d)；
[0101]c)當(dāng)廢水中B0D5/C0DCr〈0.3時(shí)，應(yīng)通過預(yù)處理和前處理提高B0D5/C0DCr的值使
其大于0.3。
[0102]3)根據(jù)水力停留時(shí)間Θ來確定好氧反應(yīng)區(qū)容積時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算:
[0103]V1=Q.Θ...................................................(3)
[0104]式中:
[0105]Vl—循環(huán)硝化裝置好氧反應(yīng)區(qū)容積，m3 ；
[0106]Q-污水設(shè)計(jì)流量，m3/d ；
[0107]Θ——水力停留時(shí)間，h。
[0108]4)對 于生活污水，公式(3)中的Θ可取4h-6h,對于工業(yè)廢水可取5h-81!或視其可生化性確定。求出Vl后應(yīng)按公式(2)校核。
[0109](2)循環(huán)反應(yīng)區(qū)B容積確定
[0110]I)好氧區(qū)與兼氧區(qū)的容積比設(shè)計(jì)為1:0.4。
[0111]2)缺氧區(qū)容積應(yīng)按下式計(jì)算:
[0112]
【權(quán)利要求】
1.低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化方法，用于污水處理系統(tǒng)升級改造中，其特征在于，是將好氧池改造成缺氧池，在缺氧池上方設(shè)置屋頂太陽能發(fā)電裝置，周邊設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)，以發(fā)電給整個(gè)污水處理系統(tǒng)運(yùn)行；于所述缺氧池內(nèi)，設(shè)置至少一立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化處理單元，各單元自上而下分為生態(tài)除臭區(qū)和循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)，各反應(yīng)區(qū)自內(nèi)而外分為好氧區(qū)、兼氧區(qū)、沉淀區(qū)和缺氧區(qū)，所述缺氧區(qū)上端與所述缺氧池連通，所述缺氧區(qū)底部與所述好氧區(qū)連通，所述好氧區(qū)上端與兼氧區(qū)連通，所述兼氧區(qū)底部與所述沉淀區(qū)連通；所述好氧區(qū)設(shè)置曝氣元件，并引入控制器控制池內(nèi)的污水處理時(shí)的流量、溶解氧的含量、池內(nèi)的溫度及污泥濃度，污水從所述缺氧區(qū)入水口進(jìn)入，經(jīng)過所述缺氧區(qū)至所述好氧區(qū)的內(nèi)循環(huán)入水口處，通過曝氣元件的提升及曝氣作用使污水在所述好氧區(qū)進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)后經(jīng)所述好氧區(qū)出水口進(jìn)入所述兼氧區(qū)，污水在所述兼氧區(qū)進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)及初步沉淀，同時(shí)將上清液引導(dǎo)進(jìn)入所述沉淀區(qū)，部分泥水混合液再次被曝氣的提升卷吸作用重新進(jìn)入所述好氧區(qū)，形成污水的多次硝化反應(yīng)，其余部分泥水混合液通過污泥導(dǎo)流管自回流至所述缺氧池內(nèi)再次循環(huán)，所述沉淀區(qū)的上清液最后由集水管流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化方法，其特征在于，所述好氧區(qū)與所述兼氧區(qū)的容積比取1:0.4 ;所述好氧區(qū)與所述缺氧區(qū)的容積比取1:3 ；其運(yùn)行參數(shù)為:好氧區(qū)反應(yīng)時(shí)間為4-6h ;混合液懸浮固體濃度控制在2500— 7000mg / L ；好氧區(qū)溶解氧取2 — 5mg / L，兼氧區(qū)溶解氧取0.3—1.0mg / L，循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)pH值為7—7.8，回流比為2.5-5。
3.采用權(quán)利要求1-2所述方法設(shè)計(jì)的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置，其特征在于，將污水處理系統(tǒng)中原缺氧池或?qū)⒑醚醭馗脑斐扇毖醭?，所述缺氧池上方設(shè)置有屋頂太陽能發(fā)電裝置，周邊設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)，通過總控制器控制；所述缺氧池內(nèi)設(shè)置有至少一立體生態(tài)自回流循 環(huán)硝化單元，各所述立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元自上而下分為生態(tài)除臭區(qū)和循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)，所述循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)自內(nèi)而外分為好氧區(qū)、兼氧區(qū)、沉淀區(qū)和缺氧區(qū)，所述生態(tài)除臭區(qū)位于所述循環(huán)硝化反應(yīng)區(qū)上方，其內(nèi)栽種有水養(yǎng)植物；所述循環(huán)反應(yīng)區(qū)設(shè)置于一循環(huán)箱內(nèi)，該循環(huán)箱中心區(qū)域?yàn)樗龊醚鯀^(qū)，所述好氧區(qū)內(nèi)設(shè)有曝氣元件，上部與所述兼氧區(qū)連通，下部設(shè)有內(nèi)循環(huán)入水口 ；所述兼氧區(qū)為繞所述好氧區(qū)的外部組成；所述沉淀區(qū)由環(huán)繞所述兼氧區(qū)的外部組成，所述沉淀區(qū)底部與所述兼氧區(qū)底部連通，所述沉淀區(qū)上端設(shè)有集水管；所述缺氧區(qū)垂直環(huán)繞設(shè)于所述兼氧區(qū)以外的區(qū)域，上端與所述缺氧池連通，底部與所述好氧區(qū)連通；所述循環(huán)箱下部設(shè)有污泥導(dǎo)流管；所述總控制器還電連接有流量控制器、溶氧控制器、溫度控制器和及污泥濃度控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置，其特征在于，所述除臭區(qū)設(shè)置植物籃，所述水養(yǎng)植物種植于所述植物籃內(nèi)，所述循環(huán)箱固定于所述缺氧池內(nèi)，位于所述植物籃底端，所述水養(yǎng)植物根部延伸于所述循環(huán)箱內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置，其特征在于，所述除臭區(qū)設(shè)置植物籃，所述水養(yǎng)植物種植于所述植物籃內(nèi)，所述循環(huán)箱懸浮設(shè)置于所述缺氧池內(nèi)，位于所述植物籃底端，所述水養(yǎng)植物根部延伸于所述循環(huán)箱內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置，其特征在于，設(shè)置一懸浮器，連接所述植物籃底端及所述循環(huán)箱上端的周邊，使所述植物籃及所述循環(huán)箱懸浮設(shè)置于所述缺氧池內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項(xiàng)所述的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置，其特征在于，所述循環(huán)箱內(nèi)設(shè)置有生物填料，通過填料固定架固定且在所述循環(huán)箱內(nèi)，形成所述好氧區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-5任一項(xiàng)所述的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置，其特征在于，所述植物籃上端設(shè)置可使各立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化單元相互連接的單元連接卡槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-5任一項(xiàng)所述的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置，其特征在于，所述循環(huán)箱內(nèi)上部具有平行垂直設(shè)置且其上端固定于所述植物籃底端的內(nèi)導(dǎo)流板、隔板和外導(dǎo)流板，所述內(nèi)導(dǎo)流板將所述兼氧區(qū)與所述好氧區(qū)分隔，下端彎折且延伸至與所述i曝氣元件處于同一水平位置；所述隔板將所述兼氧區(qū)和沉降區(qū)分隔，下端延伸至所述兼氧區(qū)2 / 3位置；所述外導(dǎo)流板將所述沉淀區(qū)與所述缺氧區(qū)分隔，下端彎折且延伸至低于所述曝氣元件的水平位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求4-5任一項(xiàng)所述的低能耗、智能化立體生態(tài)自回流循環(huán)硝化裝置，其特征在于，所述植物籃內(nèi)設(shè)置有用于支撐水養(yǎng)植物的根莖且可吸附、降解微生物、吸附臭氣的除臭填料，所述除臭填 料為活性炭、陶粒或光觸媒復(fù)合新型碳材料。
【文檔編號】C02F3/32GK103435155SQ201310219083
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月4日
【發(fā)明者】彭云龍, 曾賢桂, 陳兆勇 申請人:深圳市地大東江環(huán)境研究院, 深圳地大水務(wù)工程有限公司