[0001]
本发明涉及一种污水处理设备，更具体的说，尤其涉及一种分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备。
背景技术：
[0002]
目前污水处理主流技术为传统活性污泥法，该工艺通过利用微生物硝化反硝化的方式实现有机物、氮、磷的去除。随着经济的发展，污水处理的要求及污水的种类不断增大，传统活性污泥抗冲击负荷能力低及抵抗有害物质能力差等缺点开始放大。
[0003]
好氧颗粒污泥是在好氧条件下微生物自凝聚形成的一种活性污泥，与传统活性污泥相比，其微生物量更高、活性更强、沉降性能好、抗冲击负荷及抗有毒有害物质能力更强。但目前好氧颗粒污泥的培养和利用好氧颗粒污泥处理污水均采取间歇进水的方式，该方法较大限度的降低了污水处理效率。本文旨在发明一种在短时间内培养出好氧颗粒污泥与其他厌氧微生物共存且可实现高效、稳定运行的一体化污水处理设备。
技术实现要素：
[0004]
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备。
[0005]
本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，包括进水管、曝气池、生化反应池、集水槽和出水管，进水管用于向曝气池中通入待处理的污水，曝气池的底部设置有曝气盘，生化反应池的底部设置有布水管，处理后的污水经出水管排出；其特征在于：所述曝气池经反应池进水管与生化反应池相连通，反应池进水管的一端与曝气池的上部相连通，另一端伸入生化反应池的底部，布水管与伸入生化反应池底部的反应池进水管相连通，布水管上均匀设置有多个出水口朝下的布水头；进水槽位于生化反应池一侧的上方，生化反应池的上方均匀设置有多个水平的溢流堰，溢流堰的端部开设有与集水槽相通的溢流口；集水槽经回流管与曝气池相连通，回流管的进水口与进水槽相通，回流管的出水口与曝气池的底部相通，出水管设置于集水槽上；生化反应池中接种有污泥和污泥颗粒；经进水管进入的污水与曝气池原有污水混合，并经曝气盘曝气充氧，曝气后的污水膨胀使得曝气池底部污水密度减小而压强降低，集水槽中的污水在压力差的作用下流入曝气池底部；曝气使曝气池液位上升，在液位差的作用下曝气池中污水经反应池进水管流入布水管，污水经布水头流出后实现在生化反应池底部的均匀布水，污水在生化反应池中上升的过程中，在底部好氧颗粒污泥中微生物的作用下发生好氧反应，去除水中有机物和氨氮，在上部厌氧污泥中微生物的作用下发生厌氧反应，使氧化态氮经反硝化转化为氮气去除；生化反应池上端的污泥经溢流堰流入集水槽，进入集水槽的污水绝大部分经回流管回流至曝气池，剩余的经出水管排出。
[0006]
本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，所述布水管上所有布水头的出水口位于同一水平面上，以使布水头的出水将生化反应池底部的污泥冲散防止污泥淤
积。
[0007]
本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，所述溢流堰为上端开口的槽形，槽形溢流堰两侧的上端均为锯齿状上沿，以使生化反应池上部的污水均匀流入每个溢流堰。
[0008]
本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，所述回流管的内径是出水管内径的5～10倍，出水管最低处高于回流管进水口的最高处。
[0009]
本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，所述溢流口与集水槽的底部存在高度差，以便随污水进入集水槽的絮状污泥及沉淀性能较差的污泥发生沉降并积攒到一定量后随污水一通进入曝气池。
[0010]
本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，所述反应池进水管和回流管的直径大于200mm。
[0011]
本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，所述出水管的上方设置有与集水槽相通的溢流管。
[0012]
本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备的处理方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：a).曝气和回流，待处理污水经进水管进入曝气池，在曝气盘的作用下进行曝气充氧，曝气后的污水上升膨胀使得曝气池中污水密度降低，在压力差的作用下集水槽中的污水经回流管流入曝气池，曝气盘的曝气推动污水在整个污水处理设备中的自动循环；b).颗粒污泥形成和好氧反应，曝气使得曝气池中液位上升，在液位差的作用下曝气池上部的污水经反应池进水管流入布水管，并经布水头流出，实现进入的污水在生化反应池底部的均匀分布；前期进行污泥培养，污水在生化反应池中上升的过程中，污泥在水流剪切力的作用下发生断裂，以沉降性能好的颗粒污泥在下、沉降性能差的絮状污泥在上的状态分布；颗粒污泥形成后，进入生化反应池底部的污水在颗粒污泥中微生物的作用下发生好氧反应，去除水中有机物和氨氮，将氨氮转化为氧化态氮；c).厌氧反应，随着污水上升和溶解氧的不断消耗，生化反应池的上部呈厌氧状态，在污泥中厌氧微生物的作用下发生厌氧反应，经反硝化将氧化态氮转化为氮气去除；同时，随着长时间的运行，好氧颗粒污泥粒径逐渐增大，导致其中心区域为缺氧区域，在该缺氧区域微生物开始转化为厌氧微生物，部分经外部好氧微生物氧化后的硝态氮及有机物直接进入颗粒内部进行反硝化，实现部分脱氮；d).污水回流和排出，生化反应池上部的污水及携带的一定量的絮状污泥经溢流堰流入集水槽，进入集水槽中的污水绝大部分经回流管流入曝气池，少部分经出水管排出；回流至曝气池的污水充氧后再次进入生化反应池进行净化处理，如此往复，污水经几十次的循环处理后达到排放标准排出。
[0013]
本发明的有益效果是：本发明的污水处理设备，曝气池与生化反应池采用分开设置的形式，并将其通过反应池进水管相连通，在曝气盘的曝气作用下，不仅实现了进水与回水的充氧和搅拌混合，而且污水充氧膨胀后导致其密度降低，曝气池底部的压强降低，在压力差的作用下集水槽中的污水经回流管进入到曝气池中，实现污水回流；同时，曝气池由于曝气而液面上升，在液位差的作用下，曝气池中的污水经反应池进水管进入生化反应池，这样，曝气不仅实现了充氧和搅拌，还为污水在整个装置中的自动循环提供动力来源，无需增
设循环装置，降低了污水处理过程中的能耗。
[0014]
污水经均匀布水后在生化反应池中均匀上升，前期生化反应池中的污水在上升水流剪切力的作用下实现污泥培养，以颗粒污泥在下、絮状污泥在上的状态分布，进入生化反应池的污水首先在好氧颗粒污泥中微生物的作用下发生好氧反应，消耗污水中有机物和氨氮，将氨氮转化为氧化态氮；生化反应池的上部为厌氧状态，在污泥中微生物的作用下发生厌氧反应，经反硝化将氧化态氮转化为氮气去除，实现了污水好氧和厌氧的一体化处理，最终使出水达到排放标准。
附图说明
[0015]
图1为本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备的主视图；图2为本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备的后视图；图3为本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备的俯视图；图4为本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备的左视图；图5为本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备的立体图；图6、图7均为本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备的剖视图。
[0016]
图中：1进水管，2曝气池，3反应池进水管，4生化反应池，5集水槽，6回流管，7出水管，8曝气盘，9布水管，10布水头，11溢流堰，12溢流口，13溢流管，14锯齿状上沿。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0018]
如图1至图5所示，分别给出了本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备的主视图、后视图、俯视图、左视图和立体图，图6和图7均给出了其剖视图，所示的一体化污水处理设备由进水管1、曝气池2、反应池进水管3、生化反应池4、集水槽5、回流管6、出水管7、曝气盘8、布水管9、溢流堰11组成，进水管1与曝气池2的顶部相通，用于向曝气池2中通入待处理污水。曝气盘8设置于曝气池2的底部，曝气池2与生化反应池4采用分开设置的形式；布水管9的数量为多个，多个布水管9均匀设置于生化反应池4的底部，曝气池2与生化反应池4经反应池进水管3相连通，反应池进水管3的进水口与曝气池2的上端相通，反应池进水管3的出水端伸至生化反应池4的底部并与布水管9相连通。集水槽5经回流管6与曝气池2的底部相连通。
[0019]
经进水管1进入的污水与曝气池2中原有污水混合，在曝气盘8的曝气作用下进行充氧和搅拌，曝气池2中的污水随曝气上升的过程中发生膨胀而密度降低，使得曝气池2底部的压强降低，在压力差的作用下集水槽5中的污水经回流管6流入曝气池2中。曝气使得曝气池2中的液位上升，在液位差的作用下曝气池2上部的污水经反应池进水管3流入至生化反应池4底部的布水管9中。这样，曝气池2底部曝气盘8的曝气，不仅实现对污水的充氧和搅拌，而且还是推动污水在曝气池2
→
生化反应池4
→
集水槽5
→
曝气池2周而复始的循环流动的动力来源，无需增设循环泵即可实现污水的自动循环流动，降低了污水处理过程中的能耗。
[0020]
所示每根布水管9均等间距地设置有多个布水头10，布水头10的出水口朝下，且所有布水头10的出水口位于同一平面上，这样，布水管9中的污水经布水头10流出后，不仅可
实现污水在生化反应池4横截面的上均匀布水，而且朝下的出水还可将生化反应池4底部的污泥吹散避免污泥淤积，同时也避免了布水头10的出水口发生堵塞。
[0021]
所示溢流堰11的数量为多个，多个溢流堰11均匀地设置于生化反应池4的上方，集水槽5也设置于生化反应池4一侧的上方，溢流堰11的端部开设有与集水槽5相通的溢流口12，所有溢流堰11处于同一高度上。溢流堰11为上端开口的槽形，槽形溢流堰11两侧的顶部为锯齿状上沿14，采用锯齿状上沿14的好处是，可使生化反应池4顶部的污水平均地流入每个溢流堰11，也保证了污水在生化反应池4中的均匀上升。
[0022]
污水经布水头10的均匀布水后，在生化反应池4中均匀上升，在前期的污泥培养阶段，生化反应池4中的污泥在水流剪切力的作用下发生断裂，以沉降性能好的颗粒污泥在下、沉降性能差的絮状污泥在上的状态分布，随着污泥颗粒的生长增大，使得培养后的污泥具有良好的污水处理能力。污水在生化反应池4中上升的过程中，首先在底部好氧颗粒污泥中微生物的作用下发生好氧反应，将污水中的有机物和氨氮去除，氨氮经硝化反应转化为氧化态氮；随着污水的上升和溶解氧的不断消耗，当污水上升至生化反应池4的上部时成厌氧状态，在污泥中厌氧微生物的作用下发生厌氧反应，经反硝化将氧化态氮转化为氮气去除，实现对污水的净化处理。
[0023]
所示的集水槽5为长方形，集水槽5的一端设置有出水管7，用于将处理后的污水排出，另一端经回流管6与曝气池2的底部相通。溢流堰11的出水口12与集水槽5的底部存在较大的距离差，这样，进入到集水槽5中的污水中携带的沉淀性能相对较差的污泥经自然沉降到底部，上层清水经出水管7流出，当污泥积攒到一定量后，下层水流携带污泥经回流管6进入曝气池2。
[0024]
所示回流管6的直径要远大于出水管7的直径，以保证进入到集水槽5中的污水绝大部分经回流管6回流至曝气池2中，只有很少部分经出水管7排出，使得回流量是排出量（等于进水量）的几十倍，使得污水在整个处理装置中经几十次循环处理后排出，确保了污水处理后达到排放标准。
[0025]
生化反应池4中污水的上升流速的大小由曝气池2中的曝气量大小决定，曝气量越大，上升流速越大，上升流速的大小决定污泥的膨胀高度，进而影响污水回流量的大小。生化反应池4为一个升流式的污泥床，其中包含大量不同种类的好氧微生物及厌氧微生物。好氧颗粒污泥培养阶段可有较大曝气量，有利于好氧颗粒污泥的培养，当设备中好氧区域的硝化效果较好时，适当减小曝气量，使上部形成厌氧区域。反应池进水管3和回流管6的管径较大，如大于200mm，以减小污水循环过程中的水力损失。
[0026]
经曝气池2充氧的水流从底部向上流动，先接触沉淀性能较好的好氧颗粒污泥，好氧颗粒污泥上附着的大量好氧微生物氧化氨氮及部分有机物并迅速消耗水中溶解氧，导致上层为厌氧区域。经好氧微生物氧化后，水中含有大量氧化态氮，生化反应池4上层污泥中附着的大量厌氧微生物再利用剩余有机物将这部分氧化态氮反硝化为氮气实现污水脱氮。长时间的运行后，好氧颗粒污泥粒径逐渐增大，导致其中心区域为缺氧区域，在该区域微生物开始转化为厌氧微生物。部分经外部好氧微生物氧化后的硝态氮及有机物直接进入颗粒内部进行反硝化，实现部分脱氮；由于出水量等于进水量，曝气量越大，曝气池2底部压强越小，随气泡上升水流量越大，回流量就越大，即回流量可由曝气池2曝气量决定。回流水中含有的沉淀性能较差的污泥经
大量曝气而破碎，可再次进入生化反应池4底部并附着于底部颗粒污泥，促进颗粒污泥的形成、颗粒污泥粒径增大及颗粒中厌氧区域的形成。
[0027]
溢流管13高于出水管7，当出水管7堵塞、暴雨天气或进水量过大时，可作为出水管7出水。且在需要提高设备液位高度时，代替出水管7出水。设备的培养污泥期，可选择投加普通污水厂污泥，最好为生化池活性污泥，可大大缩短好氧颗粒污泥的培养时间。污泥相较于水更重，污泥上升的高度也有限，而在液面以下形成可见的污泥层。设备运行期间需经常观察污泥层高度，初期池中污泥均为絮状污泥，曝气量不可过高，防止大量污泥流失，较小的上升流速，使污泥自发凝结为颗粒污泥。随着污泥层下降，即污泥沉淀性增强，慢慢提高曝气量，逐步提高颗粒污泥的数量及颗粒直径。若进水中污泥较少，颗粒污泥的生长较缓慢，污泥层下降到一定高度后，则需往曝气池2投加污水厂活性污泥快速增加污泥浓度。
技术特征：
1.一种分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，包括进水管（1）、曝气池（2）、生化反应池（4）、集水槽（5）和出水管（7），进水管用于向曝气池中通入待处理的污水，曝气池的底部设置有曝气盘（8），生化反应池的底部设置有布水管（9），处理后的污水经出水管排出；其特征在于：所述曝气池经反应池进水管（3）与生化反应池（4）相连通，反应池进水管的一端与曝气池的上部相连通，另一端伸入生化反应池的底部，布水管与伸入生化反应池底部的反应池进水管相连通，布水管上均匀设置有多个出水口朝下的布水头（10）；进水槽位于生化反应池一侧的上方，生化反应池的上方均匀设置有多个水平的溢流堰（11），溢流堰的端部开设有与集水槽相通的溢流口（12）；集水槽经回流管（6）与曝气池相连通，回流管的进水口与进水槽相通，回流管的出水口与曝气池的底部相通，出水管设置于集水槽上；生化反应池中接种有污泥和污泥颗粒；经进水管进入的污水与曝气池原有污水混合，并经曝气盘曝气充氧，曝气后的污水膨胀使得曝气池底部污水密度减小而压强降低，集水槽中的污水在压力差的作用下流入曝气池底部；曝气使曝气池液位上升，在液位差的作用下曝气池中污水经反应池进水管流入布水管，污水经布水头流出后实现在生化反应池底部的均匀布水，污水在生化反应池中上升的过程中，在底部好氧颗粒污泥中微生物的作用下发生好氧反应，去除水中有机物和氨氮，在上部厌氧污泥中微生物的作用下发生厌氧反应，使氧化态氮经反硝化转化为氮气去除；生化反应池上端的污泥经溢流堰流入集水槽，进入集水槽的污水绝大部分经回流管回流至曝气池，剩余的经出水管排出。2.根据权利要求1所述的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，其特征在于：所述布水管（9）上所有布水头（10）的出水口位于同一水平面上，以使布水头的出水将生化反应池底部的污泥冲散防止污泥淤积。3.根据权利要求1或2所述的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，其特征在于：所述溢流堰（11）为上端开口的槽形，槽形溢流堰两侧的上端均为锯齿状上沿（14），以使生化反应池上部的污水均匀流入每个溢流堰。4.根据权利要求1或2所述的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，其特征在于：所述回流管（6）的内径是出水管（7）内径的5～10倍，出水管最低处高于回流管进水口的最高处。5.根据权利要求1或2所述的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，其特征在于：所述溢流口（12）与集水槽（5）的底部存在高度差，以便随污水进入集水槽的絮状污泥及沉淀性能较差的污泥发生沉降并积攒到一定量后随污水一通进入曝气池。6.根据权利要求1或2所述的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，其特征在于：所述反应池进水管（3）和回流管（6）的直径大于200mm。7.根据权利要求1或2所述的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，其特征在于：所述出水管（7）的上方设置有与集水槽（5）相通的溢流管（13）。8.一种基于权利要求1所述的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备的处理方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：a).曝气和回流，待处理污水经进水管进入曝气池，在曝气盘的作用下进行曝气充氧，曝气后的污水上升膨胀使得曝气池中污水密度降低，在压力差的作用下集水槽中的污水经回流管流入曝气池，曝气盘的曝气推动污水在整个污水处理设备中的自动循环；
b).颗粒污泥形成和好氧反应，曝气使得曝气池中液位上升，在液位差的作用下曝气池上部的污水经反应池进水管流入布水管，并经布水头流出，实现进入的污水在生化反应池底部的均匀分布；前期进行污泥培养，污水在生化反应池中上升的过程中，污泥在水流剪切力的作用下发生断裂，以沉降性能好的颗粒污泥在下、沉降性能差的絮状污泥在上的状态分布；颗粒污泥形成后，进入生化反应池底部的污水在颗粒污泥中微生物的作用下发生好氧反应，去除水中有机物和氨氮，将氨氮转化为氧化态氮；c).厌氧反应，随着污水上升和溶解氧的不断消耗，生化反应池的上部呈厌氧状态，在污泥中厌氧微生物的作用下发生厌氧反应，经反硝化将氧化态氮转化为氮气去除；同时，随着长时间的运行，好氧颗粒污泥粒径逐渐增大，导致其中心区域为缺氧区域，在该缺氧区域微生物开始转化为厌氧微生物，部分经外部好氧微生物氧化后的硝态氮及有机物直接进入颗粒内部进行反硝化，实现部分脱氮；d).污水回流和排出，生化反应池上部的污水及携带的一定量的絮状污泥经溢流堰流入集水槽，进入集水槽中的污水绝大部分经回流管流入曝气池，少部分经出水管排出；回流至曝气池的污水充氧后再次进入生化反应池进行净化处理，如此往复，污水经几十次的循环处理后达到排放标准排出。
技术总结
本发明的分置曝气升流式污泥床一体化污水处理设备，包括曝气池、生化反应池和集水槽三个部分，曝气池中曝气为设备污水循环的动力，曝气量的大小决定回流量的大小以及生化反应池中微生物的种类及污水处理效果；生化反应池为微生物生长、处理污染物质的主要场所，由上升流速以及水中溶氧量的控制，池中污泥出现分层，下层主要为沉淀性能良好的好氧颗粒污泥，上层为附着大量反硝化菌的沉淀性能较差的污泥，氮元素及有机物经好氧微生物氧化及厌氧菌反硝化作用得到去除，水流多次循环，提高设备处理效果。采取分置曝气的方式实现好氧颗粒污泥培养以及利用好氧颗粒污泥进行污水处理，通过对曝气量的控制，使生化区域多种污泥和反应共存，实现污染物质的高效脱除。实现污染物质的高效脱除。实现污染物质的高效脱除。
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