一種雙生物膜污水處理系統的制作方法

本實用新型涉及污水處理技術，尤其是涉及一種雙生物膜污水處理系統。

背景技術：

水是人類生命之源、生存之本。隨著工農業生產的發展，水環境問題變得越來越嚴重，水質問題已經嚴重影響了我們人類的正常生活。因此，必須尋找有效的污水凈化技術以實現水資源的可持續利用。

近些年，人們建立起許多成熟有效的污水處理方法，如國內大城市污水處理廠的活性污泥法。在活性污泥法工藝應用的同時，AB法、A/O法、A2/O法、CASS法、SBR法、氧化溝法、穩定塘法、土地處理法等也在污水處理廠的建設中得到應用。基于活性污泥工藝的污水處理技術優點是污水適應性強，建設費用較低，而缺點是運行穩定性差，容易發生污泥膨脹和污泥流失，分離效果不夠理想。活性污泥工藝主要是利用微生物的生物活性來去除污水中的COD、氨氮、磷等污染物。為了達到理想的污水處理效果，各種不同細菌群落需要在不同的條件下協同工作，如：異養型細菌在好氧條件下對有機物的氧化分解，自養型細菌(硝化細菌)在好氧條件下對氨氮的氧化(硝化反應)，異養型細菌在厭氧條件下利用有機物對亞硝酸鹽/硝酸鹽的還原(反硝化反應)等。通常認為，硝化過程是在整個氨氮降解過程中比較重要的一個過程，過程緩慢，完難度較高。主要是因為硝化細菌屬于自養型細菌，包括亞硝酸菌屬(nitrosomonas成)及硝酸菌屬(nitrobacter)。兩類菌均為專性好氣菌，在氧化過程中均以氧作為最終電子受體，利用無機碳(通常是二氧化碳)作為唯一的能量來源。所以硝化細菌代謝時間長，生殖很慢，生長環境較苛刻，一些常見的亞硝酸菌種平均要花上26小時才能增殖一倍，而硝酸菌種生殖的周期更長，平均要花上60小時才能增殖一倍。所以很多條件下無法與異養型微生物在生長競爭中取得優勢。

而與活性污泥法同樣利用微生物進行污水處理的生物膜法則不會存在上述缺點，但是現有的生物膜法具有污水處理效率低下、能源消耗大的缺陷。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服上述技術不足，提出一種雙生物膜污水處理系統，解決現有技術中生物膜法污水處理效率低下、能源消耗大的技術問題。

為達到上述技術目的，本實用新型的技術方案提供一種雙生物膜污水處理系統，包括依次連接的預曝氣調節池、垂直三相流化床、二級曝氣生物濾池及中間水池，所述垂直三相流化床包括：

豎直設置的反應筒，所述反應筒內形成有下端與所述預曝氣調節池連接的反應腔體；

同軸內置于反應腔體的導流筒；

曝氣機構，其包括曝氣風機、設于所述導流筒正下方的多個曝氣盤及連接所述曝氣風機和所述曝氣盤的曝氣管；及

同軸設于所述導流筒正上方的出水機構，所述出水機構的出水端與二級曝氣生物濾池的進水端連接。

優選的，所述出水機構包括外整流筒、內整流筒、載體分離器、溢流堰，所述內整流筒同軸內置于外整流筒并與外整流筒之間形成一整流腔，所述外整流筒與所述反應筒之間形成有一與所述整流腔的下端連通的出水腔，所述載體分離器的出水端與所述整流腔連通，所述溢流堰一端與所述出水腔的上端連通、另一端與所述二級曝氣生物濾池的進水端連接。

優選的，所述垂直三相流化床還包括一外徑由上至下逐漸增大的錐形罩，所述錐形罩的上端與所述內整流筒連接，所述導流筒上端延伸至所述錐形罩內。

優選的，所述載體分離器為多個且沿所述內整流筒內壁周向均勻布置，每個所述載體分離器均包括：

一分離筒，所述分離筒側壁上設置有多個分離孔；

內置于所述分離筒的出水筒，所述出水筒與所述分離筒之間形成有分離腔體，所述出水筒一端穿過所述分離筒并與所述整流腔連通、另一端沿所述分離筒軸向延伸并與所述分離筒端部之間形成有與所述分離腔體連通的間隙。

優選的，所述垂直三相流化床還包括第一反沖洗機構，所述第一反沖洗機構包括一進水端與所述中間水池連接的第一反沖洗泵、與所述第一反沖洗泵連接的呈環狀的反沖洗主管、及多個反沖洗分管，每個所述反沖洗分管均一端與所述反沖洗主管連通、另一端與所述分離腔體連通。

優選的，所述二級曝氣生物濾池包括第一曝氣生物濾池、第二曝氣生物濾池及溢流管，所述第一曝氣生物濾池的進水端與所述溢流堰的出水端連接，所述溢流管一端與所述第一曝氣生物濾池上端連接、另一端與所述第二曝氣生物濾池的進水端連接。

優選的，所述二級曝氣生物濾池包括第二反沖洗機構，所述第二反沖洗機構包括分別與所述第一曝氣生物濾池和第二曝氣生物濾池下端連接的第一反沖洗進水管和第二反沖洗進水管，分別設置于所述第一曝氣生物濾池和第二曝氣生物濾池上端的第一反沖洗出水管和第二反沖洗出水管，第一反沖洗進水管和第二反沖洗進水管均一端與所述中間水池連接，所述第一反沖洗出水管的進水端設置有與所述第一曝氣生物濾池連通的多個第一出水槽，第二反沖洗出水管的進水端設置有與所述第二曝氣生物濾池連通的多個第二出水槽。

優選的，所述第二反沖洗機構還包括一與所述第一反沖洗出水管和第二反沖洗出水管的出水端連接的過渡池及與所述過渡池底部連通的排水管、回流管，所述回流管低于所述排水管且所述回流管的出水端與所述預曝氣調節池頂端連接。

與現有技術相比，本實用新型一方面在垂直三相流化床內設置相配合的導流筒及曝氣機構使導流筒內形成好氧區、導流筒外形成厭氧區和兼氧區，使懸浮填料在導流筒內外循環，進而循環進行硝化、反硝化交替反應，另一方面通過二級曝氣生物濾池進而二次生物膜處理，提高污水處理效果。

附圖說明

圖1是本實用新型的雙生物膜污水處理系統的連接結構示意圖；

圖2是本實用新型的圖1的A部放大圖；

圖3是本實用新型的載體分離器的結構示意圖；

圖4是本實用新型的曝氣盤的分布示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

請參閱圖1～4，本實用新型的實施例提供了一種雙生物膜污水處理系統，包括依次連接的預曝氣調節池1、垂直三相流化床2、二級曝氣生物濾池3及中間水池4，所述垂直三相流化床2包括：

豎直設置的反應筒21，所述反應筒21內形成有下端與所述預曝氣調節池1連接的反應腔體；

同軸內置于反應腔體的導流筒22；

曝氣機構23，其包括曝氣風機231、設于所述導流筒22正下方的多個曝氣盤232及連接所述曝氣風機231和所述曝氣盤232的曝氣管233；及

同軸設于所述導流筒22正上方的出水機構24，所述出水機構24的出水端與二級曝氣生物濾池3的進水端連接。

污水處理時，首先污水進入預曝氣調節池1進行預曝氣處理并對污水進行初步氧化處理，同時對污水進行pH、水質、水量的調節；調節后由垂直三相流化床2的反應腔體底部進水，進水同時加入懸浮填料并開啟曝氣機構23，當反應腔體內水位至導流筒22內后，由于多個曝氣盤232位于導流筒22正下方，故曝氣時，氣體僅僅在導流筒22內曝氣，而導流筒22與反應筒21之間不進行曝氣，從而使導流筒22內形成好氧區，導流筒22與反應筒21之間形成厭氧區和兼氧區，使導流筒22內外分別進行硝化、反硝化反應；當水位達到一定量后，導流筒22被淹沒，在曝氣盤232的作用下，導流筒22內的懸浮填料由下至上運動，而導流筒22與反應筒21之間的懸浮填料則由上至下運動，從而形成了導流筒22內外懸浮填料的循環運動，從而使得污水交替進行硝化、反硝化反應，其實現了同一反應筒21內硝化、反硝化反應的交替發生，其降低了能源消耗、建造成本，提高了污水處理效率。生化反應后位于反應腔體上端的澄清液可通過出水機構24進入二級曝氣生物濾池3內，并通過二級曝氣生物濾池3進行二次生化處理，進一步降低COD、氨氮含量。其中，在上述硝化、反硝化反應過程中，隨著懸浮填料的生物膜的深度不同，生物膜內會形成短程硝化和厭氧氨氮化，從而進一步的提高本實施例導流筒22內外的污水處理效率和去氨氮率。

其中，如圖4所示，為了增加曝氣機構23與導流筒22的配合曝氣作用，本實施例多個所述曝氣盤232呈環形陣列布置于所述導流筒22正下方，將多個曝氣盤232設置呈環形陣列布置可與導流筒22相配合，促進導流筒22內懸浮填料的上升運動。

具體設置時，本實施例所述出水機構24包括外整流筒241、內整流筒242、載體分離器243、溢流堰244，所述內整流筒242同軸內置于外整流筒241并與外整流筒241之間形成一整流腔，所述外整流筒241與所述反應筒21之間形成有一與所述整流腔的下端連通的出水腔，所述載體分離器243的出水端與所述整流腔連通，所述溢流堰244 一端與所述出水腔的上端連通、另一端與所述二級曝氣生物濾池3的進水端連接。本實施例的垂直三相流化床2進水時為間歇進水，反應完成后由于活性污泥可穿過載體分離器243進入整流腔內，故從載體分離器243進入整流腔的污水中的污泥可沉淀，而進入出水腔內的則為澄清水，出水腔內的澄清水可通過溢流堰244溢流出去。其中，在靜置時，懸浮填料由于沒有進水及曝氣的支撐，易垮塌，而在重力作用下，垮塌的懸浮填料會相互碰撞，使懸浮填料上形成的生物膜脫落、再生，從而為下一次進水的污水處理提供條件。

本實施例設置載體分離器243有利于出水過程中分離懸浮填料，保證整流腔內澄清水中不含有懸浮填料，降低了懸浮填料的流失率，而且外整流筒241和內整流筒242的配合可降低整流腔內的澄清水受到導流筒22內外反應區的影響，保證整流腔內澄清水的澄清度。

如圖1、圖2、圖3所示。為了提高載體分離器243分離的均衡性及出水效率，所述載體分離器243為多個且沿所述內整流筒242內壁周向均勻布置，每個所述載體分離器243均包括分離筒243a和出水筒243b，分離筒243a側壁上設置有多個分離孔，出水筒243b內置于所述分離筒243a并與所述分離筒243a之間形成有分離腔體，所述出水筒243b一端穿過所述分離筒243a并與所述整流腔連通、另一端沿所述分離筒243a軸向延伸并與所述分離筒243a端部之間形成有與所述分離腔體連通的間隙。即澄清水由分離孔進入整流腔內，并通過分離筒243a端部與出水筒243b之間的間隙進入出水筒243b內，然后進入整流腔內并通過溢流堰244溢出。

其中，本實施例每個所述分離孔均為沿所述分離筒243a周向布置的弧形孔，多個所述分離孔沿所述分離筒243a軸向均勻布置，采用弧形孔可提高分離筒243a的出水效率。

本實施例所述垂直三相流化床2還包括一外徑由上至下逐漸增大的錐形罩25，所述錐形罩25的上端與所述內整流筒242連接，所述導流筒22上端延伸至所述錐形罩25內。而且錐形罩25的外緣與反應筒21內壁之間具有間隙。在潷水時，污水由內整流筒242內通過載體分離器243進入整流腔內，進入整流腔的污水中污泥沿錐形罩25外壁向下運動至導流筒22與反應筒21之間，而曝氣時由上述間隙進入運動至內錐形罩25上方的懸浮填料則隨污泥落至錐形罩25上表面，從而使得錐形罩25上表面形成一絮凝澄清層，該絮凝澄清層可與將出水的污水之間進行二次反應，其有利于提高反應效率。

為了提高污水處理效果及避免設備堵塞，所述垂直三相流化床2還包括第一反沖洗機構26，所述第一反沖洗機構26包括一進水端與所述中間水池4連接的第一反沖洗泵261、與所述第一反沖洗泵261連接的呈環狀的反沖洗主管262、及多個反沖洗分管263，每個所述反沖洗分管263均一端與所述反沖洗主管262連通、另一端與所述分離腔體連通。具體使用時，可一定周期開啟第一反沖洗泵261對載體分離器243進行反沖洗，以避免載體分離器243發生堵塞。

如圖1所示，本實施例所述二級曝氣生物濾池3包括第一曝氣生物濾池31、第二曝氣生物濾池32及溢流管33，所述第一曝氣生物濾池31的進水端與所述溢流堰244的出水端連接，所述溢流管33一端與所述第一曝氣生物濾池31上端連接、另一端與所述第二曝氣生物濾池32的進水端連接。其處理過程為：污水首先進入第一曝氣生物濾池31內進行一級處理，一級處理后，由與第一曝氣生物濾池31上端連接的溢流管33溢流至第二曝氣生物濾池32內進行二級處理，為了提高一級處理和二級處理的處理效率，本實施例提高第一曝氣生物濾池31內的曝氣功率，進而提高第一曝氣生物濾池31內的氧濃度，使第一曝氣生物濾池31內的氧濃度大于第二曝氣生物濾池32內的氧濃度，提高第一曝氣生物濾池31內的氧氣濃度可有利于培養易除去COD的優勢菌種，進而促進COD的除去效率；而第二曝氣生物濾池32相對設置為較低的氧濃度，則有利于培養除去氨氮的優勢菌種，以促進氨氮的除去效率。

其中，本實施例第一曝氣生物濾池31和第二曝氣生物濾池32內的氧濃度可根據需要進行控制，進而分別控制培養第一曝氣生物濾池31和第二曝氣生物濾池32內的除去COD及氨氮的優勢菌種，從而從整體上提高COD及氨氮的除去效率。

其中，所述二級曝氣生物濾池3包括第二反沖洗機構34，所述第二反沖洗機構34包括分別與所述第一曝氣生物濾池31和第二曝氣生物濾池32下端連接的第一反沖洗進水管341和第二反沖洗進水管342，分別設置于所述第一曝氣生物濾池31和第二曝氣生物濾池32上端的第一反沖洗出水管343和第二反沖洗出水管344，第一反沖洗進水管341和第二反沖洗進水管342均一端與所述中間水池4連接，具體可與內置于中間水池4的第二反沖洗水泵340連接，所述第一反沖洗出水管343的進水端設置有與所述第一曝氣生物濾池31連通的多個第一出水槽343a，第二反沖洗出水管344的進水端設置有與所述第二曝氣生物濾池32連通的多個第二出水槽344a。廢水生化處理過程中，可周期性進行反沖洗以保證二級曝氣生物濾池3的處理效率，而且本實施例第一反沖洗出水管343和第二反沖洗出水管344分別通過設置第一出水槽343a和第二出水槽344a形成溢流出水，從而降低輸送能源消耗。

其中，多個所述第一出水槽343a沿所述第一反沖洗出水管343的長度方向均勻布置，多個所述第二出水槽344a沿所述第二反沖洗出水管344的長度方向均勻布置，從而可增加溢流面積，促進溢流效率。

在反沖洗出水初期，出水中含有污水及少量污泥，并形成渾濁狀態，為了避免渾濁水排出，所述第二反沖洗機構34還包括一與所述第一反沖洗出水管343和第二反沖洗出水管344的出水端連接的過渡池345及與所述過渡池345底部連通的排水管346、回流管347，所述回流管347低于所述排水管346且所述回流管347的出水端與所述預曝氣調節池1頂端連接。反沖洗出水時，可進入過渡池345內，渾濁水可通過過渡池345底部的回流管347直接回流至預曝氣調節池1內以進行后續的再次處理，而當反沖洗出水為澄清水時，可將回流管347上回流閥關閉，由于排水管346高于回流管347，當過渡池345內積累的澄清水高于排水管346時，則可通過排水管346自動出水。

本實施例二級曝氣生物濾池3通過溢流管33的連接及第二反沖洗機構34的設置，使其出水均為溢流，其降低了驅動污水流動的能源消耗。

進一步的，本實施例所述第二反沖洗機構34還包括三通閥348及氣阻破壞井349，所述三通閥348的兩個進水端分別與第一反沖洗出水管343和第二反沖洗出水管344連接，所述三通閥348的出水端通過氣阻破壞井349與所述過渡池345的上端連通，通過設置一氣阻破壞井349，可避免反沖洗時形成氣阻，從而使反沖出水能夠順利流出。

實施例的雙生物膜污水處理系統的污水處理流程如下：首先污水進入預曝氣調節池進行預曝氣處理并對污水進行初步氧化處理，同時對污水進行pH、水質、水量的調節；調節后由垂直三相流化床的反應腔體底部進水，進水同時加入懸浮填料并開啟曝氣機構，當反應腔體內水位至導流筒內后，由于多個曝氣盤位于導流筒正下方，故曝氣時，氣體僅僅在導流筒內曝氣，而導流筒與反應筒之間不進行曝氣，從而使導流筒內形成好氧區，導流筒與反應筒之間形成厭氧區和兼氧區，使導流筒內外分別進行硝化、反硝化反應；當水位達到一定量后，導流筒被淹沒，在曝氣盤的作用下，導流筒內的懸浮填料由下至上運動，而導流筒與反應筒之間的懸浮填料則由上至下運動，從而形成了導流筒內外懸浮填料的循環運動，從而使得污水交替進行硝化、反硝化反應，其實現了同一反應筒內硝化、反硝化反應的交替發生，其降低了能源消耗、建造成本，提高了污水處理效率；生化反應后位于反應腔體上端的澄清液可通過出水機構進入二級曝氣生物濾池內，并通過二級曝氣生物濾池進行二次生化處理，污水首先進入第一曝氣生物濾池內進行一級處理，一級處理后，由與第一曝氣生物濾池上端連接的溢流管溢流至第二曝氣生物濾池內進行二級處理，為了提高一級處理和二級處理的處理效率，本實施例提高第一曝氣生物濾池內的曝氣功率，進而提高第一曝氣生物濾池內的氧濃度，使第一曝氣生物濾池內的氧濃度大于第二曝氣生物濾池內的氧濃度，提高第一曝氣生物濾池內的氧氣濃度可有利于培養易除去COD的優勢菌種，進而促進COD的除去效率；而第二曝氣生物濾池相對設置為較低的氧濃度，則有利于培養除去氨氮的優勢菌種，以促進氨氮的除去效率。其中，垂直三相流化床的硝化、反硝化反應過程中，隨著懸浮填料的生物膜的深度不同，生物膜內會形成短程硝化和厭氧氨氮化，從而進一步的提高本實施例導流筒內外的污水處理效率和去氨氮率。

與現有技術相比，本實用新型一方面在垂直三相流化床內設置相配合的導流筒及曝氣機構使導流筒內形成好氧區、導流筒外形成厭氧區和兼氧區，使懸浮填料在導流筒內外循環，進而循環進行硝化、反硝化交替反應，另一方面通過二級曝氣生物濾池進而二次生物膜處理，提高污水處理效果。

以上所述本實用新型的具體實施方式，并不構成對本實用新型保護范圍的限定。任何根據本實用新型的技術構思所做出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本實用新型權利要求的保護范圍內。