占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置及其工藝的制作方法

本發明涉及曝氣生物技術領域，尤其是一種占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置及其工藝。

背景技術：

隨著我國經濟的飛速發展與人口的不斷增加，生活污水和工業廢水污染程度逐步加深，成為我國水體污染的主要原因之一。《中國水環境公報》(2015年)表明，全國423條主要河流、62個重點湖泊(水庫)的968個國控地表水監測斷面(點位)開展了水質監測，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ類水質斷面分別占3.4％、30.4％、29.3％、20.9％、6.8％、9.2％，主要污染指標為化學需氧量(COD)等，可見減少污水排放，污染河道修復的問題迫切需要得到重視。

曝氣生物濾池是上世紀八十年代末在歐美發展起來的新型生物膜法污水處理工藝。該工藝集生物氧化和截留懸浮固體于一體，容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，出水水質好，運行費用省。隨著水源水質氨氮指標的不斷惡化，制水成本不斷增加，眾多自來水供水企業面臨巨大壓力。將曝氣生物濾池用于自來水供水企業，將是解決這一問題的最佳方案。但現有的曝氣生物濾池中存在沉淀物容易在曝氣池內聚集、氧氣不容易進入曝氣裝置、水容易進去曝氣頭等問題，造成了現有的曝氣生物濾池的工作經常性罷工，需經常維修，成本也很高。

技術實現要素：

本發明旨在克服現有曝氣生物濾池的至少一個缺陷，提供一種占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置及其工藝，其可使污水中的絕大部分較大的雜質預先進行沉淀，不會進入曝氣池池體內，采用特別的進水方式和曝氣裝置特殊的布置形式可使空氣很好地融入水中，也可防止曝氣裝置內進入大量的水，保護曝氣裝置。

特別地，本發明提供了一種占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置，包括初沉單元、曝氣生物凈化單元，其中

初沉單元包括沉淀池體、混凝劑輸入裝置、高分子助凝劑輸入裝置、兩個攪拌裝置、兩個防旋流十字板、導流筒、斜板沉淀組件和第一出水池以及沉淀物濃縮清理裝置；

沉淀池體內限定有沿一方向依次設置的動態混凝腔、加速絮凝腔、靜流連通腔和沉淀腔；動態混凝腔和加速絮凝腔通過第一隔板隔開，第一隔板從沉淀池體的底部向上延伸出，以使水流從第一隔板的上方流過；靜流連通腔由第二隔板和位于第二隔板兩側的兩個第三隔板限定出；第二隔板從沉淀池體的底部向上延伸出；每個第三隔板下端與沉淀池體的底部間隔設置；

混凝劑輸入裝置配置成向動態混凝腔內輸送混凝劑；高分子助凝劑輸入裝置配置成向加速絮凝腔內輸送高分子助凝劑；

兩個攪拌裝置分別設置于動態混凝腔和加速絮凝腔內；兩個防旋流十字板分別設置于兩個攪拌裝置的下方；導流筒設置于加速絮凝腔內，且加速絮凝腔內的攪拌裝置位于導流筒內；

斜板沉淀組件設置于沉淀腔的中部，具有多個平行間隔設置的斜板，每個斜板與水平面的夾角的為50°至70°；第一出水池設置于沉淀池體的一側，以接收來自沉淀腔上部的水；沉淀物濃縮清理裝置配置成將沉淀腔底部的沉淀物清理出沉淀腔；

曝氣生物凈化單元包括曝氣濾池池體、進水管路、生物填料層、至少一個生態浮島、曝氣裝置、超聲波發生裝置和第二出水池；

曝氣濾池池體內限定有容納空間；

進水管路具有設置于曝氣濾池池體外側且與第一出水池連通的豎直管路段和盤旋地設置于容納空間的底部的水平管路段；在水平管路段的沿水平管路段的延伸方向上的多個部分處以及水平管路段的末端分別開設有出水口，且沿著水平管路段內水流的流動方向上出水口的出水面積依次變大；

生物填料層設置于容納空間容納的水中，且包括若干生物填料，以及形成于生物填料表面的生物膜層；

至少一個生態浮島設置于容納空間容納的水中或水上，且配置成受控地在容納空間內移動；

曝氣裝置包括多個第一曝氣口，每個第一曝氣口處設置有防水透氣裝置；每個第一曝氣口臨近一個出水口設置或設置于一個出水口內，且沿著水平管路段內水流的流動方向上第一曝氣口的曝氣量依次變大；防水透氣裝置為由高壓聚乙烯、線性聚乙烯、聚乳酸、羥乙基纖維素、淀粉、納米二氧化鈦、卵磷脂、正硅酸乙酯、2羥基丁二酸、聚乙烯醇、增塑劑和潤滑劑制成的呈薄膜狀的裝置；

超聲波發生裝置包括分別臨近一個第一曝氣口的超聲波發生器；

第二出水池設置于曝氣濾池池體的一側，以接收來自容納空間上部的水，具有上出水層、下出水層，以及受控地使曝氣濾池池體與上出水層或下出水層連通的閥門組件，且下出水層配置成受控地與進水管路連通，以向曝氣濾池池體內輸送反沖洗水。

進一步地，進水管路的末端位于曝氣濾池池體的中央，沿著水平管路段內水流的流動方向上出水口按照預設比例逐漸變大，預設比例為10％至30％；或

進水管路的末端位于曝氣濾池池體的中央，處于水流下游的出水口與其相鄰的處于水流上游的出水口之間的比值通過先使水平管路段的內直徑與容納空間的橫截面的比值與該兩個出水口之間的距離相乘，然后再加1得到。

進一步地，防水透氣裝置中，高壓聚乙烯占33～34％，線性聚乙烯占17～17.5％，聚乳酸占15～16％，羥乙基纖維素占2.5～4％，淀粉占13.5～14％，納米二氧化鈦占1～1.1％，卵磷脂占13～14％，正硅酸乙酯占4.5～5％，2羥基丁二酸占5～7％，聚乙烯醇占13～14％，增塑劑占5～7％，潤滑劑占3.5～5.5％。

進一步地，曝氣裝置還包括多個第二曝氣口，每個第二曝氣口設置于一個第一曝氣口的上方一預設距離處，每個第二曝氣口處設置有防水透氣裝置。

進一步地，每個出水口為截錐形出水口且朝向豎直上方；曝氣裝置還包括：

進氣管路系統；和

多個截錐形管，與進氣管路系統連通，且每個截錐形管與一個出水口同軸設置且處于出水口的徑向外側，每個截錐形管與一個出水口之間的限定的環形區域為一個第一曝氣口。

進一步地，曝氣裝置還包括：

多個連通管，每個連通管豎直設置，且下端與進氣管路系統連通；

多個出氣機構，每個出氣機構通過法蘭盤安裝于一個連通管的上端；且每個出氣機構包括與連通管同軸設置的第一管段，直徑大于第一管段且位于第一管段上方的第二管段，以及安裝于第二管段的上端開口的曝氣板，曝氣板上開設有多個通孔，且曝氣板上的開孔率為75％至80％，第二管段的上端開口為第二曝氣口。

進一步地，沉淀物濃縮清理裝置包括設置于沉淀腔底部的刮泥機和設置于沉淀腔外經由管路與沉淀腔底部連通的污泥輸送泵，且刮泥機包括籬柵。

進一步地，每個生物填料呈球形，外直徑取值范圍為3.6mm至5mm，密度為40Kg/m3至50Kg/m3；且每個生物膜層包括進行硝化作用的自養型細菌。

進一步地，每個斜板的上表面為平面，下表面上設置有多個凸起或凹槽。

特別地，本發明還提供了一種用于上述任一種占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置的工藝，其包括：

動態混凝腔接收原水，混凝劑輸入裝置向原水內輸送混凝劑，位于動態混凝腔內的攪拌裝置進行攪拌；

加速絮凝腔接收從第一隔板上端越過的水，高分子助凝劑輸入裝置向加速絮凝腔內輸送高分子助凝劑，位于加速絮凝腔內的攪拌裝置進行攪拌；

沉淀腔經由靜流連通腔接收來自加速絮凝腔的水；

進入沉淀腔的水經由斜板沉淀組件向上流動進入第一出水池；

沉淀物濃縮清理裝置按照預定的第一時間間隔清理沉淀池底部的沉淀物；

曝氣濾池池體經由進水管路接收第一出水池的水；

開啟曝氣裝置和超聲波發生裝置向曝氣濾池池體進行空氣曝氣；

進入第一出水池的水攜帶空氣向上流動，且依次流經生物填料層和至少一個生態浮島，然后進入第二出水池；

按照預定的第二時間間隔關閉上出水層，打開下出水層以進行反沖洗；按照預定的第三時間間隔關閉下出水層，打開上出水層；第二時間間隔大于第三時間間隔。

本發明的占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置及其工藝，通過設置初沉單元并對初沉單元進行創造性設計，可更好地去除原水中大部分較大的沉淀物，提高進入曝氣濾池池體水的潔凈度。曝氣濾池池體內水的特殊進入方式，顯著提高了水流之間的活動性，曝氣裝置和超聲波發生裝置的設置可使空氣更好地融入水中，防水透汽膜的設置可使污水盡可能地不進入曝氣裝置內，保護曝氣裝置。第二出水池特殊的設計可依靠潔凈后的水進行反沖洗，結構簡單成本低。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是根據本發明一個實施例的占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置的結構圖；

圖2是圖1所示占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置的局部結構圖；

圖3是圖1所示占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置中曝氣裝置的示意性結構圖；

圖4和圖5分別是圖3中A處和B處的示意性放大圖。

具體實施方式

根據下文結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特征。

圖1是根據本發明一個實施例的占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置的結構圖。如圖1所示并參考圖2和圖3，本發明實施例提供了一種占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置，其可包括初沉單元20和曝氣生物凈化單元40。

初沉單元20包括沉淀池體21、混凝劑輸入裝置22、高分子助凝劑輸入裝置23、兩個攪拌裝置24、兩個防旋流十字板25、導流筒26、斜板沉淀組件27和第一出水池28以及沉淀物濃縮清理裝置29。通過設置初沉單元20對污水等進行初步凈化，質量較大的雜質就容易被過濾掉，提高進入曝氣生物凈化單元40的水質，從而從整體上提高該占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置壽命。

如圖1所示，沉淀池體21內限定有沿一方向依次設置的動態混凝腔31、加速絮凝腔32、靜流連通腔33和沉淀腔34。水首先進入動態混凝腔31。動態混凝腔31和加速絮凝腔32通過第一隔板隔開，第一隔板從沉淀池體21的底部向上延伸出，以使水流從第一隔板的上方流過。靜流連通腔33由第二隔板和位于第二隔板兩側的兩個第三隔板限定出。第二隔板從沉淀池體21的底部向上延伸出；每個第三隔板下端與沉淀池體21的底部間隔設置。靜流連通腔33可使加速絮凝腔32內的、紊流很大的水變得有些規律的流動，以防止在沉淀腔34后水流動蕩很大不利于沉淀物的沉淀。本發明的發明人設計的靜流連通腔33的結構簡單、成本低而且效率高。

混凝劑輸入裝置22配置成向動態混凝腔31內輸送混凝劑；高分子助凝劑輸入裝置23配置成向加速絮凝腔32內輸送高分子助凝劑。為了混凝劑或高分子助凝劑與水的混合，兩個攪拌裝置24分別設置于動態混凝腔31和加速絮凝腔32內，以對水進行攪拌。兩個防旋流十字板25分別設置于兩個攪拌裝置24的下方。導流筒26設置于加速絮凝腔32內，且加速絮凝腔32內的攪拌裝置24位于導流筒26內。

斜板沉淀組件27設置于沉淀腔34的中部，具有多個平行間隔設置的斜板，每個斜板與水平面的夾角的為50°至70°，優選為58°至62°。通過設置多個平行的斜板可使從沉淀腔34下部進入的水較平穩的流道上方，沉淀物很容易被斜板阻礙從而沉淀到沉淀腔34底部。第一出水池28設置于沉淀池體21的一側，以接收來自沉淀腔34上部的水。沉淀物濃縮清理裝置29配置成將沉淀腔34底部的沉淀物清理出沉淀腔34。

進一步地，如圖1和圖2所示，曝氣生物凈化單元40包括曝氣濾池池體41、進水管路42、生物填料層43、至少一個生態浮島44、曝氣裝置45、超聲波發生裝置(圖中未示出)和第二出水池46。

曝氣濾池池體41內限定有容納空間。進水管路42具有設置于曝氣濾池池體41外側且與第一出水池28連通的豎直管路段421和盤旋地設置于容納空間的底部的水平管路段422；在水平管路段422的沿水平管路段422的延伸方向上的多個部分處以及水平管路段422的末端分別開設有出水口423，且沿著水平管路段422內水流的流動方向上出水口423的出水面積依次變大。進水管路42特殊的布置形式可依靠水流自身的重力以及促使水流移動的其它力量使水快速地進入曝氣濾池池體41內，也能夠加速水流在濾池池體內的波動性，有利于水中融合空氣等物質。

生物填料層43設置于容納空間容納的水中，且包括若干生物填料，以及形成于生物填料表面的生物膜層。至少一個生態浮島44設置于容納空間容納的水中或水上，且配置成受控地在容納空間內移動。每個生態浮島44上可設置太陽能電池板，下部設置有驅動裝置，可依靠太陽能電池板向驅動裝置供電，以使驅動裝置帶動該生態浮島44移動到合適的位置。可設置遙控器進行控制。

特別地，曝氣裝置45包括多個第一曝氣口，每個第一曝氣口臨近一個出水口423設置或設置于一個出水口423內，且沿著水平管路段422內水流的流動方向上第一曝氣口的曝氣量依次變大。每個第一曝氣口處設置有防水透氣裝置；防水透氣裝置為由高壓聚乙烯、線性聚乙烯、聚乳酸、羥乙基纖維素、淀粉、納米二氧化鈦、卵磷脂、正硅酸乙酯、2羥基丁二酸、聚乙烯醇、增塑劑和潤滑劑制成的呈薄膜狀的裝置，該防水透氣裝置防水性和透氣性均優異，且具有很高的強度，可防止被水壓壓破。超聲波發生裝置包括分別臨近一個第一曝氣口的超聲波發生器，以提高空氣融合與水的效率。

第二出水池46設置于曝氣濾池池體41的一側，以接收來自容納空間上部的水，具有上出水層、下出水層，以及受控地使曝氣濾池池體41與上出水層或下出水層連通的閥門組件，且下出水層配置成受控地與進水管路42連通，以向曝氣濾池池體41內輸送反沖洗水。

本發明的實施例的占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置，可通過設置初沉單元20并對初沉單元20進行了創造性設計，可更好地去除原水中大部分較大的沉淀物，提高進入曝氣濾池池體41內水的潔凈度。曝氣濾池池體41內水的特殊進入方式，顯著提高了水流之間的活動性，曝氣裝置45和超聲波發生裝置的設置可使空氣更好地融入水中，防水透汽膜的設置可使污水盡可能地不進入曝氣裝置45內，保護曝氣裝置45。第二出水池46特殊的設計可依靠潔凈后的水進行反沖洗，結構簡單成本低。

在本發明的一些實施例中，如圖2所示，進水管路42的末端位于曝氣濾池池體41中央，沿著水平管路段422內水流的流動方向上出水口423按照預設比例逐漸變大，預設比例為10％至30％。在本發明的另一些實施例中，進水管路42的末端位于曝氣濾池池體41中央，處于水流下游的出水口423與其相鄰的處于水流上游的出水口423之間的比值通過先使水平管路段422的內直徑與容納空間的橫截面的比值與該兩個出水口423之間的距離相乘，然后再加1得到，以更好地實現曝氣濾池池體41的進水。曝氣濾池池體41也優選為呈圓柱狀。

在本發明的一些實施例中，沉淀物濃縮清理裝置29包括設置于沉淀腔34底部的刮泥機和設置于沉淀腔34外經由管路與沉淀腔34底部連通的污泥輸送泵，且刮泥機包括籬柵。該沉淀物濃縮清理裝置29可顯著提高沉淀物的濃縮清理效率。每個斜板的上表面為平面，下表面上設置有多個凸起或凹槽。每個生物填料呈球形，外直徑的取值范圍為3.6mm至5mm，密度為40Kg/m3至50Kg/m3；且每個生物膜層包括進行硝化作用的自養型細菌。

在本發明的一些實施例中，如圖3至圖5所示，可進行多層曝氣，進一步提高曝氣效率。具體地，曝氣裝置45還包括多個第二曝氣口456，每個第二曝氣口456設置于一個第一曝氣口453的上方一預設距離處，每個第二曝氣口456處設置有防水透氣裝置。

進一步地，在該實施例中，發明人對曝氣裝置45進行了特殊的設計。具體地，每個出水口423可設計為截錐形出水口，沿著水流的流動方向橫截面積逐漸縮小，且朝向豎直上方。曝氣裝置45可包括進氣管路系統451、多個截錐形管452、多個連通管454、多個出氣機構455和供氣壓縮機。多個截錐形管452與進氣管路系統451連通，且每個截錐形管452與一個出水口423同軸設置且處于出水口423的徑向外側，每個截錐形管452與一個出水口423之間的限定的環形區域為一個第一曝氣口453。這樣設置可依靠水流的噴出帶動氣流進入，提高空氣的融入程度。每個連通管454豎直設置，且下端與進氣管路系統451連通。每個出氣機構455通過法蘭盤安裝于一個連通管454的上端。每個出氣機構455包括與連通管454同軸設置的第一管段，直徑大于第一管段且位于第一管段上方的第二管段，以及安裝于第二管段的上端開口的曝氣板，曝氣板上開設有多個通孔，且曝氣板上的開孔率為75％至80％。第二管段的上端開口為第二曝氣口456。

進一步地，在防水透氣裝置中，高壓聚乙烯占33～34％，線性聚乙烯占17～17.5％，聚乳酸占15～16％，羥乙基纖維素占2.5～4％，淀粉占13.5～14％，納米二氧化鈦占1～1.1％，卵磷脂占13～14％，正硅酸乙酯占4.5～5％，2羥基丁二酸占5～7％，聚乙烯醇占13～14％，增塑劑占5～7％，潤滑劑占3.5～5.5％。防水透氣裝置呈膜狀可覆蓋在第一曝氣口453上及覆蓋在曝氣板的上方。

本發明實施例還提供了一種用于上述任一實施例的占地小且抗沖擊強的曝氣生物濾池裝置的工藝。該工藝可包括如下步驟：

動態混凝腔接收原水，混凝劑輸入裝置向原水內輸送混凝劑，位于動態混凝腔內的攪拌裝置進行攪拌。

加速絮凝腔接收從第一隔板上端越過的水，高分子助凝劑輸入裝置向加速絮凝腔內輸送高分子助凝劑，位于加速絮凝腔內的攪拌裝置進行攪拌。

沉淀腔經由靜流連通腔接收來自加速絮凝腔的水。

進入沉淀腔的水經由斜板沉淀組件向上流動進入第一出水池。

沉淀物濃縮清理裝置按照預定的第一時間間隔清理沉淀池底部的沉淀物。

曝氣濾池池體經由進水管路接收第一出水池的水。

開啟曝氣裝置和超聲波發生裝置向曝氣濾池池體進行空氣曝氣。

進入第一出水池的水攜帶空氣向上流動，且依次流經生物填料層和至少一個生態浮島，然后進入第二出水池。

按照預定的第二時間間隔關閉上出水層，打開下出水層以進行反沖洗；按照預定的第三時間間隔關閉下出水層，打開上出水層；第二時間間隔大于第三時間間隔。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和范圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。