基于好氧颗粒污泥的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备

技术领域

本发明涉及一种污水处理设备，更具体的说，具体的说，尤其涉及一种由升流式反应池与曝气池之间的压力差与液位差形成污水的自循环，在曝气池内单独曝气提供的溶解氧循环到整个反应池内，并在曝气池内通过挡板单设沉淀区，对反应池内污水深度处理，达到较高水质要求的基于好氧颗粒污泥的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备。

背景技术

环境中包含大量高浓度有机废水，高浓度有机废水不但使水体失去使用价值，更严重影响水体附近人民的正常生活，同时在水体和土壤中不断积累、储存而危害环境，常用的处理有机废水的工艺包含A2/O工艺、SBR工艺、好氧颗粒污泥工艺、MBR工艺等，其中好氧颗粒污泥工艺中，好氧颗粒污泥是一种微生物多样性高的一类微生物聚集体，它具有沉淀性能良好、不易发生污泥膨胀、耐冲击负荷能力强等优点，其内部集不同性质的微生物于一体，由外到内包含好氧区、厌氧区、缺氧区，当处理高浓度有机氨氮废水时，好氧颗粒污泥具有良好的处理效果。

目前国内外对好氧颗粒污泥工艺已经展开的全面的研究，但在好氧颗粒污泥的培养与使用方面仍存在问题，在反复的运行中好氧颗粒污泥容易解体，且大多数设备存在死角导致污泥堆积，时间久了污泥发黑上浮，增大了好氧颗粒污泥的培养以及处理污水的难度。

本发明旨在发明一种基于好氧颗粒污泥的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备，圆筒式污水处理设备不易产生污泥堆积死角，由升流式反应池与曝气池之间的压力差与液位差形成污水的自循环，沉淀性能较差的污泥从沉淀区内的出水口排出，该污水处理设备得以更高效的利用以及培养好氧颗粒污泥。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于好氧颗粒污泥的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备。

本发明的基于好氧颗粒污泥的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备，包括圆筒体、进水管、出水管、曝气池和升流反应池，圆筒体横向放置，圆筒体中设置有横向布置的隔板，隔板将圆筒体的内部空腔分割为曝气池和升流反应池；曝气池、升流反应池的底部分别设置有曝气单元、布水管，布水管上开设有布水孔；其特征在于：所述曝气池经回流管与升流反应池相通，回流管的上端与曝气池的上部相通，下端与布水管相连通，进水管与回流管的上部相连通；升流反应池的上部间隔设置有多个出水堰，升流反应池靠近曝气池一端的上部设置有集水槽，出水堰的端部与集水槽相连通；集水槽经曝气池进水管与曝气池相连通，曝气池进水管的上端与进水槽相连通，下端与曝气池的下部相连通；所述曝气池的两侧由上至下分别设置有上挡板和下挡板，上挡板和下挡板与圆筒体的内壁之间形成沉淀区，上挡板的上沿与圆筒体的内部相接触，下挡板的下沿与圆筒体的内壁不接触，以便在沉淀的污泥滑落到曝气池的底部；上挡板与下挡板之间形成便于污水进入沉淀区的小回流通道，出水管与沉淀区的上部相连通，升流反应池中培养有颗粒污泥。

本发明的基于好氧颗粒污泥的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备，所述布水孔以朝下的形式开设于布水管的下表面上，布水孔的朝下出水将升流反应池底部的污泥冲散，防止污泥淤积。

本发明的基于好氧颗粒污泥的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备，所述回流管的上端开设有与其相连通的回流槽，回流槽的上沿为锯齿状。

本发明的基于好氧颗粒污泥的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备，所述曝气池和升流反应池上方的圆筒体上分别开设有对其内部状况进行观察的第一检查口和第二检查口。

本发明的基于好氧颗粒污泥的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备，所述出水堰的上沿为实现均匀进水的锯齿状。

本发明的基于好氧颗粒污泥的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备的污水处理方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).曝气和自循环，在曝气单元的曝气作用下对曝气池中的污水进行充氧，同时曝气使得曝气池底部污水密度减小而水压降低，以及曝气池的液面上升，在水压差的作用下迫使集水槽中的污水经曝气池进水管流入，在液位差的作用下使得曝气池上部的污水经回流管流入升流反应池，曝气不仅实现了对污水的曝气充氧，还实现了污水在曝气池-升流反应池-出水堰-集水槽之间的循环流动，无需外界动力源；

b).进水和布水，待处理污水经进水管进入回流管，并在回流管中与回水混合后流入布水管，然后经布水管上朝下的布水孔流出，实现了待污水在升流反应池底部的均匀布水，同时朝下出水还可将底部的污泥冲散，防止污泥淤积；

c).硝化和反硝化反应，经布水管上的布水孔流出的污水，在升流反应池中均匀上升的过程中，在升流反应池的下部，好氧颗粒污泥或者沉淀性能好的污泥中微生物利用进水中氨氮和溶解氧进行硝化反应，将污水中氨氮转化为硝态氮；随着污水的上升和溶解氧的不断消耗，污水进入升流反应池上部的缺氧、厌氧区域，在厌氧微生物的作用下利用进水管污水提供的有机物进行反硝化反应，将硝态氮转化为氮气去除；

同时，好氧颗粒污泥内部由于溶解氧传质阻力的存在，由外到内分为好氧区、缺氧区和厌氧区，在好氧区进行对氨氮的硝化作用，在缺氧区进行有机物的降解以及硝态氮的反硝化作用；在厌氧反应区对有机物进一步的去除，在好氧颗粒污泥内部实现对氨氮的同步硝化反硝化；

d).集水和出水，升流反应池上部的污水流入出水堰，并由出水堰流入至集水槽中，再经曝气池进水管由集水槽流入到曝气池中；曝气池中的污水在曝气单元的曝气作用下，少量污水经下回流通道流入沉淀区，污水在沉淀区中无外界扰动环境下发生自然沉降，沉降后的污泥落入曝气池的底部经曝气后再次参与循环，沉淀区中上部沉淀后的污水经出水管排出；污水在曝气池与升流反应池之间进行十几至几十次的循环处理后，实现对污水中氨氮和有机物的有效去除，使出水达到排放标准。

本发明的有益效果是：本发明的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备，圆筒体中的隔板将其内部空腔分割为曝气池和升流反应池，由于圆筒体横向水平放置，利用了圆筒体的内部空腔无死角的特点，使得所形成的曝气池和升流反应池中不会产生污泥堆积死角，避免了长时间堆积所造成的污泥发黑上浮，有利于培养出对污水处理效果良好的（好氧）颗粒污泥，为污水脱氮处理提供了必要的前提。

在曝气池中曝气单元的曝气作用下，不仅实现了对污水的充氧，而且还使得曝气池中液面上升和底部水压降低，在液位差的作用下使得曝气池上部的污水经回流管流入升流反应池中，在水压差的作用下又促使升流反应池中的污水经曝气池进水管进入曝气池，这样，曝气单元的曝气实现了污水在曝气池-升流反应池之间的循环流动，无需外界动力源，降低了污水处理过程中的能耗。

进一步地，通过在曝气池的两侧设置上、下挡板，使得上、下挡板与圆筒体的内壁之间形成沉淀区，曝气池中的污水随曝气上升的过程中，少量污水经上、下挡板之间的小回流通道进入沉淀区，由于上下挡板的作用，污水会在无外界水流干扰的情况下进行自然沉降，沉降后的污泥落入曝气池的底部重新参与循环，沉淀区的上部污水则经出水管排出，使得出水中悬浮颗粒物浓度极低，易于满足排放要求。

附图说明

图1为本发明的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备的主视图；

图2为本发明的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备的后视图；

图3为本发明的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备的俯视图；

图4为本发明的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备的立体图；

图5为本发明的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备的透视图；

图6为本发明的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备移除外壳后的结构示意图；

图7和图8均为本发明的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备的剖视图。

图中：1圆筒体，2隔板，3曝气池，4升流反应池，5进水管，6出水管，7曝气单元，8回流管，9布水管，10出水堰，11集水槽，12曝气池进水管，13回流槽，14上挡板，15下挡板，16小回流通道，17第一检查口，18第二检查口，19沉淀区，20布水孔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，分别给出了本发明的圆筒式自循环脱氮一体化污水处理设备的主视图、后视图、俯视图、立体图、透视图，图7和图8均给出了其剖视图，图6给出了其移除外壳后的结构示意图，所示的一体化污水处理设备由圆筒体1、隔板2、曝气池3、升流反应池4、进水管5、出水管6、曝气单元7、回流管8、布水管9、出水堰10、集水槽11、曝气池进水管12、上挡板14以及下挡板15组成，圆筒体1横向水平放置，其内部为圆柱形空腔，隔板2在圆柱体1的内部空腔中横向设置，将圆柱体1的内部空腔分割为曝气池3和升流反应池4，利用了圆筒体的内部空腔无死角的特点，使得所形成的曝气池3和升流反应池4中不会产生污泥堆积死角，有利于颗粒污泥的培养。

曝气单元7设置于曝气池3的底部，布水管9设置于升流反应池4的底部，曝气池3经回流管8与升流反应池4底部的布水管9相连通，回流管8的上端设置有与其相通的回流槽13，回流槽13与曝气池3的上部相通，回流管8的下端穿过隔板2后与布水管9相连通，进水管5与回流管8的上部相通。布水管9的下表面上均匀开设有朝下的布水孔20，进入布水管9中的污水经布水孔20朝下出水，可将升流反应池4底部的污泥冲散，防止污泥淤积。

升流反应池4的上部间隔设置有多个出水堰10，出水堰的上沿为锯齿形状，以便升流反应池4上部的污水均匀流入每个出水堰10，也促使污水在升流反应池4中由下至上均匀上升。升流反应池4靠近隔板2的上部设置有集水槽11，出水堰10的一端封闭，另一端与集水槽11相连通，以便出水堰10中的污水流入集水槽11。集水槽11经曝气池进水管12与曝气池3相连通，曝气池进水管12的上端与集水槽11相连通，下端与曝气池3的底部相连通。

这样，在曝气池3底部曝气单元7的曝气作用下，使得曝气池3底部压力较小，使得污水从升流式反应池4进入曝气池3；曝气池3内液位由于气体填充率和升流式反应池4进水的作用下升高，通过回流管8进入升流式反应池4，完成升流式反应池与曝气池之间的循环，无需外界动力源，降低了污水处理过程中的能耗。

所示的曝气池3的两侧由上至下设置有上挡板14和下挡板15，上挡板14和下挡板15与圆筒体的内壁之间形成沉淀区19，上挡板14的上沿与圆筒体的内部相接触，下挡板15的下沿与圆筒体的内壁不接触，以便在沉淀的污泥滑落到曝气池3的底部；上挡板14与下挡板15之间形成便于污水进入沉淀区19的小回流通道16，出水管6与沉淀区19的上部相连通。这样，曝气池3中污水进入小回流通道16，部分污水向上流动出水实现泥水分离，部分污水向下流动进行污泥回流，沉淀的污泥带回曝气池3，保留了所有污泥，泥水混合物由回流管8进入升流反应池4进行循环。由于污水会在无外界水流干扰的情况下，在沉淀区19中进行自然沉降，使得出水中悬浮颗粒物浓度极低，易于满足排放要求。

曝气池3中包含溶解氧的污水通过回流管8流至升流式反应池4，升流式反应池4内设置布水管使污水向上流动，随着曝气池3回流入反应池的溶解氧消耗，升流式反应池4由下而上分为好氧区、缺氧区和厌氧区。

好氧颗粒污泥或者沉淀性能好的污泥中微生物利用进水中氨氮和溶解氧进行硝化反应，好氧区形成的硝态氮与回流管8内含大量硝态氮的污水共同进入缺氧区，利用进水管污水提供的有机物进行反硝化反应，硝态氮转化为氮气从体系中排出。

好氧颗粒污泥内部由于溶解氧传质阻力的存在，由外到内分为好氧区、缺氧区和厌氧区，在好氧区有利于进行对氨氮的硝化作用；在缺氧区有利于进行有机物的降解以及硝态氮的反硝化作用；在厌氧反应区对有机物进一步的去除，在好氧颗粒污泥内部实现对氨氮的同步硝化反硝化，在升流式反应池4内对氨氮以及大部分COD进行去除。

所示的第一检查口17设置曝气池3上方的圆筒体1上，第二检查口18设置于升流反应池4上方的圆筒体1上，第二检查口18用于排出升流式反应池4产出气体，并保证内外压强一致，同时用于定期检查升流式反应池4；第一检查口17用于排出曝气池3曝气气体，并用于定期检查曝气池3。