專利名稱：利用無動力內(nèi)外循環(huán)裝置處理下水、廢水、有機物、氮和磷的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)保裝置及方法，特別是一種利用無動力內(nèi)外循環(huán)裝置處理下水、廢水、有機物、氮和磷的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
目前，在下水、廢水處理過程中，溶出磷運送污泥的厭氧化處理設(shè)備及脫氮的硝酸化運送污泥的無氧處理設(shè)備是必要的，一般來說，該設(shè)備是由厭氧、無氧及好氧處理的下水、廢水沉淀物沉淀的沉淀槽及排放池構(gòu)成的。
現(xiàn)有的由下水、廢水處理設(shè)備對厭氧池及無氧池的污泥進(jìn)行運送時，需要必要的動力及機械設(shè)備，不僅需要維護(hù)機械設(shè)備，而且還需要大量的電力，需要大量的運送機械裝置。發(fā)生的電費、附加費及機械交替運轉(zhuǎn)的維持管理費用都很高，經(jīng)濟效益也很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述存在的問題，把生物反應(yīng)池分割成厭氧池、無氧池和好氧池，處理水和污泥分離、污泥沉淀的沉淀池，排出沉淀池的上澄液的排放池，脫氮的內(nèi)部運送與溶出磷外部運送的無動力內(nèi)外循環(huán)裝置，利用這樣一體化的無動力內(nèi)外循環(huán)裝置，提供高效處理下水、廢水的有機物、氮和磷的裝置和方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的1、本發(fā)明的設(shè)備由流入口、厭氧池、無氧池、好氧池、沉淀池、排放池、濃縮池等構(gòu)成；厭氧池、無氧池和好氧池組成第一處理單元；沉淀池、濃縮池和消毒排放池組成第二處理單元；含有磷分解時需要的厭氧性微生物、將流入水及處理的污泥混合物中的可溶性磷分解的厭氧池；將從厭氧池流出的混合水和有機碳源的硝酸性含氮物質(zhì)的混合物中的氮以氣體形態(tài)除去和排除的無氧池；把無氧池中對流的含氮處理水在好氧性條件下酸化成氮化合物的好氧池；把從好氧池中流出的處理水靜置、內(nèi)部固態(tài)沉淀、分離成污泥形式的沉淀池，以及對污泥分離排出的上清液進(jìn)行殺菌并排出的消毒排放池；把在好氧池的底面沉淀的污泥運送到無氧池的內(nèi)部循環(huán)排管；再把在沉淀池底部收集的污泥運送到厭氧池的外部循環(huán)排管，以及把在沉淀池收集的污泥中剩余污泥轉(zhuǎn)移并進(jìn)行濃縮廢氣處理的濃縮池。
2、利用上述設(shè)備的處理方法它包括如下步驟含有磷分解時的厭氧性微生物、從流入水以及處理的污泥混合物開始，把可溶性磷排放的厭氧處理階段；將經(jīng)過厭氧階段流出的混合水和有機碳源的硝酸性含氮物質(zhì)的混合物中的氮以氣體形態(tài)除去和排除的無氧處理階段；將無氧處理階段流出的含氮處理水在好氧性條件下酸化成氮化合物的好氧處理階段；將好氧處理階段流出的處理水靜置、內(nèi)部固態(tài)沉淀、分離成形成污泥的沉淀處理階段；對污泥分離排出的上清液進(jìn)行殺菌并排出的消毒排放處理階段；把好氧池底面沉淀的污泥運送到無氧池的內(nèi)部循環(huán)運送處理階段；把沉淀池底部收集的污泥運送到厭氧池的外部循環(huán)運送處理階段；把沉淀池收集的污泥中剩余污泥轉(zhuǎn)移并進(jìn)行濃縮廢氣處理的濃縮處理階段。
采上述本發(fā)明的設(shè)備及方法，利用內(nèi)部循環(huán)排管的內(nèi)部循環(huán)運送作用及外部循環(huán)排管的外部循環(huán)運送作用，可加速厭氧池除磷和無氧池脫氮，無需其他的能源，所以在除去有機物、脫氮和除磷上及提高運送效率和節(jié)約電費效果方面都擁有著顯著的優(yōu)點。


下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的具體內(nèi)容圖1a為本發(fā)明利用無動力內(nèi)外循環(huán)裝置處理下水、廢水、有機物、氮和磷的設(shè)備簡略結(jié)構(gòu)示意1b為圖1a平面示意2a為圖1a所示結(jié)構(gòu)在單一水箱內(nèi)安裝的封閉狀態(tài)2b為圖2a平面示意3a為本發(fā)明無動力內(nèi)外循環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)示意3b為圖3a的側(cè)視3c為圖3a和圖3b的上流式流體感應(yīng)器的示意4a為本發(fā)明無動力內(nèi)外循環(huán)裝置上流式流體感應(yīng)器的照片圖4b為圖4a上流式流體感應(yīng)器上部安裝的攪拌器示意面主要部分符號說明1. 流入口2、 厭氧池3、 無氧池4、 好氧池5、 沉淀池6、 消毒排出池7、 濃縮池8、 消毒器9、 排出口10、 單一水箱11、 厭氧池攪拌器12、 無氧池攪拌器13、 散氣管14、 調(diào)節(jié)空氣量閥門15、 鼓風(fēng)機16、 排氣口17、 流入管18、 沉淀池內(nèi)桶19、 泄流低壩20、 污泥收集器
21、 減速器22、 外部運送網(wǎng)狀吸入口23、 內(nèi)部運送網(wǎng)狀吸入口24、 本體一體型外部循環(huán)排管25、 本體一體型內(nèi)部循環(huán)排管26、 外部運送用上流式流體感應(yīng)器27、 外部運送用內(nèi)部吸入孔28、 內(nèi)部運送用上流式流體感應(yīng)器29、 內(nèi)部運送用內(nèi)部吸入孔30、 外部運送用流體調(diào)節(jié)腳31、 內(nèi)部運送用流體調(diào)節(jié)腳32、 處理水泄流低壩調(diào)節(jié)邊33. 控制箱具體實施方式
如圖1a及圖1b所示，本發(fā)明利用無動力內(nèi)外循環(huán)裝置處理下水、廢水、有機物、氮和磷的設(shè)備由流入口1、厭氧池2、無氧池3、好氧池4、沉淀池5、排放池6、濃縮池7及排出口9等構(gòu)成。
在厭氧池2和無氧池3的地面可以攪拌下水、廢水，在上流式流體感應(yīng)器的上部配備攪拌器11、12，由控制箱33控制及操作。
好氧池4的地面上部附著固定從控制箱33控制的鼓風(fēng)機15供氧的散氣管13，無氧池3和好氧池4中分別由脫氮、脫磷固定微生物的載體(如纖毛上的接觸魚滓)構(gòu)成。沉淀池5形成料斗狀，在好氧池4中進(jìn)行好氧處理的下水、廢水，由流入的流入管17、與之形成一體的圓筒形內(nèi)桶18和固定在沉淀池5的污泥收集器20構(gòu)成，在好氧池4重處理流入的下水、廢水中，由沉淀污泥的沉淀池5底面和上澄液流入的消毒排放池6構(gòu)成。沉淀池的處理水流過泄流低壩19，其設(shè)置在上述流入管17的上部，由處理水直接流入的圓筒和可以流出的分離型排管構(gòu)成，利用構(gòu)成泄流低壩19的調(diào)節(jié)邊32，可以調(diào)節(jié)高度，以便引導(dǎo)流出油脂和正常沉淀。
厭氧池2的右側(cè)由濃縮池7構(gòu)成，在沉淀池5的下部利用空氣從無動力外部運送管運送的部分沉淀污泥，移送到濃縮池7，根據(jù)剩余污泥量在控制箱33作用下對空氣進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。控制箱33由供應(yīng)調(diào)節(jié)污染源原水供應(yīng)泵的厭氧池攪拌器11、控制攪拌速度的無氧池攪拌器12、為好氧池4提供空氣的鼓風(fēng)機15、以及調(diào)節(jié)剩余污泥量的調(diào)節(jié)空氣量閥門14構(gòu)成。
一般情況下，現(xiàn)有的污泥運送設(shè)備多利用水下式或者立式水泵，安裝其他排管設(shè)備后，為了調(diào)節(jié)流量必須安裝排管閥門，但是發(fā)明的不需要另設(shè)水泵設(shè)備，上流式流體感應(yīng)器的上部配置的攪拌機11、12，是一種在旋轉(zhuǎn)的同時利用加速產(chǎn)生的流體上部上升現(xiàn)象運送污泥的無動力內(nèi)外循環(huán)裝置。無動力內(nèi)外循環(huán)裝置通過內(nèi)部運送管從好氧池4下部由網(wǎng)式吸入口構(gòu)成，與好氧池4本體構(gòu)成一個整體，一直連接到無氧池3，在其最末端由用于內(nèi)部運送的上流式流體感應(yīng)器構(gòu)成，它的上部由攪拌器12構(gòu)成。作為外部運送管由從沉淀池5的污泥收集器下部開始的網(wǎng)式吸入口構(gòu)成，與沉淀池5本體構(gòu)成一體，一直連接到厭氧池2，其最末端由用于外部運送的上流式流體感應(yīng)器構(gòu)成，其上部由攪拌器11構(gòu)成。
如圖2a及圖2b所示，本發(fā)明可以為在單一水箱內(nèi)組成的封閉式裝置，其操作如下作為第一處理單元，即生物學(xué)處理過程，下水、廢水的流入口，可以分解成厭氧池2、無氧池3和好氧池4；作為第二處理單元可以分解成沉淀池5、濃縮池7和消毒排放池6，在上述的厭氧池2、無氧池3和好氧池4中進(jìn)行好氧條件下的下水、廢水處理。
上述下水、廢水處理，在國內(nèi)下水、廢水的C/N比很低，替代了無氧池的脫氮化反應(yīng)時有機碳源的下水、廢水處理，不需要其他有機碳源，利用后面將要提到的內(nèi)部運送循環(huán)管和外部循環(huán)管構(gòu)成的無動力內(nèi)部循環(huán)裝置，分別向厭氧池和無氧池供應(yīng)下水、廢水。
由在好氧池4下部構(gòu)成、形成了網(wǎng)式吸入口23、通過與好氧池本體形成一體的內(nèi)部運送排管23，利用控制箱33控制的鼓風(fēng)機，吸收好氧池中酸化成硝態(tài)氮，通過內(nèi)部向無氧池運送。向無氧池3內(nèi)部的運送量，取決于本體一體型內(nèi)部運送排管23的流體調(diào)節(jié)腳31，以及上部攪拌機附著的用于內(nèi)部運送的上流式流體感應(yīng)器28的內(nèi)部吸入孔29的規(guī)格大小20mm到60mm，孔數(shù)4孔到∞。根據(jù)流體調(diào)節(jié)腳31的開閉程度及無氧池攪拌力，下部減壓的運送量可以在100~300％的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。而且，向厭氧池分別供應(yīng)在沉淀池5中沉淀的處理水和經(jīng)分離濃縮污泥中的可溶性磷，構(gòu)成了沉淀池5的下部，形成了網(wǎng)式吸入口22，通過與沉淀池本體形成一體的外部循環(huán)排管24，利用控制箱33控制的鼓風(fēng)機吸入在沉淀池中沉淀分離的污泥，完成了厭氧池的外部運送。向厭氧池2的外部運送量，取決于前面所說的本體一體型外部運送排管24的流體調(diào)節(jié)腳30，以及上部攪拌機附著的用于外部運送上流式流體感應(yīng)器26的內(nèi)部吸入孔27的規(guī)格大小30mm到90mm，孔數(shù)4孔到∞。根據(jù)流體調(diào)節(jié)腳30的開閉程度及厭氧池攪拌力，下部減壓的運送量可以在40~200％的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
在厭氧池、無氧池以及好氧池中，把高度處理的下水、廢水沉淀于沉淀池中。在沉淀池沉淀的下一個沉淀池5污泥中，把外部運送以后殘留的濃縮剩余污泥移送到濃縮池7后進(jìn)行濃縮廢氣處理；再把上述沉淀池5的排放水儲存到消毒排放池6之后，進(jìn)行消毒排放處理。
無氧池攪拌機12，從好氧池4下部的本體一體型內(nèi)部運送排管25，把在厭氧池中流出的污染源原水向運送的污泥的有機碳源進(jìn)行脫氮處理，起著攪拌的作用；厭氧池攪拌機，為了盡可能排放出在沉淀池5地面沉淀的部分污泥中的磷，使得運送到厭氧池2的污泥和流向流入口的原水充分混合進(jìn)行攪拌；安裝在上述的好氧池4下部的散氣管由鼓風(fēng)機構(gòu)成，借助于鼓風(fēng)機為脫氮和硝化提供氧氣。
圖3a為本發(fā)明無動力內(nèi)外循環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b為圖3a的側(cè)視圖，圖3c為圖3a和圖3b的上流式流體感應(yīng)器的示意圖。
如圖所示，下面對無動力內(nèi)外循環(huán)裝置的構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)說明。無動力內(nèi)外循環(huán)裝置的內(nèi)部循環(huán)排管，由從好氧池開始連接到無氧池(外部循環(huán)排管是從沉淀池開始到厭氧池)構(gòu)成，在下部成為一體。在好氧池或者沉淀池的內(nèi)部或外部循環(huán)排管的入口構(gòu)成網(wǎng)式流入口22、23，在所定的位置，由可手調(diào)的流體調(diào)節(jié)腳30、31構(gòu)成。在好氧池或沉淀池連接的無氧池或厭氧池的內(nèi)部或外部循環(huán)排管的最低端形成內(nèi)部吸入孔，在上部附著形成構(gòu)成攪拌機11、12的圓筒形上流式流體感應(yīng)器。
上流式流體感應(yīng)器26、28與上述提到的一樣，形成圓筒形狀態(tài)，在圓筒內(nèi)的上部安裝了攪拌機11、12。攪拌機11、12可以橫向或豎直安裝，中間部位決定需要的運送量，使之形成架空的內(nèi)外部吸入孔27、28。
在流入內(nèi)部吸入孔27、28的運送量本體一體型排管24、25的所定位置，形成水動流體在調(diào)節(jié)流體調(diào)節(jié)腳時的排管內(nèi)壓力變化，可定量地維持流入內(nèi)外部吸入孔27、28。
圖4a為本發(fā)明無動力內(nèi)外循環(huán)裝置上流式流體感應(yīng)器的照片，圖4b為圖4a上流式流體感應(yīng)器上部安裝的攪拌器示意圖。
如圖所示，圖4a是說明圖3a和圖3c的無動力內(nèi)外循環(huán)裝置的安裝照片圖，圓筒狀在內(nèi)側(cè)上部構(gòu)成在水中攪拌反應(yīng)槽的攪拌器，下部形成上流式流體感應(yīng)器26、28，為上流式流體感應(yīng)器的中間部分，在本體一體型內(nèi)外側(cè)循環(huán)排管24、25位置的上端，構(gòu)成了起著維持定量和調(diào)節(jié)運送量時排管內(nèi)壓力作用的內(nèi)部吸入孔27、28。
決定無動力內(nèi)外循環(huán)裝置的上流式流體感應(yīng)器26、28的運送量是由攪拌機吸力-內(nèi)部吸入量決定的。通過循環(huán)裝置的上流式流體感應(yīng)器26、28上架空的內(nèi)部吸入孔27、29，把混合液吸到反應(yīng)槽內(nèi)來維持一定的需要運送量。
內(nèi)外部循環(huán)排管的運送量根據(jù)流量＝通過面積×流速，調(diào)節(jié)本體一體型排管24、25開放面積的流體調(diào)節(jié)腳30、31角度，流體的流動方向可以在0-90度的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。角度轉(zhuǎn)換時，因抵制現(xiàn)有流量的排管流速增加或減少現(xiàn)象，可以使直接影響上流式流體感應(yīng)器26、28流入內(nèi)部吸入孔27、29的流體速度增加或減少的影響達(dá)到最小化。
另外，運送不需要增加動力，不會發(fā)生需要增加動力的情況。
因此，通常在利用現(xiàn)有的厭氧池、無氧、好氧反應(yīng)池，進(jìn)行脫氮除磷過程中，連續(xù)流水作業(yè)時，內(nèi)部運送和外部運送必須另設(shè)水泵或者鼓風(fēng)機，在進(jìn)行連續(xù)回分式處理時需要另設(shè)流量調(diào)整槽，采用并列式時必須要組成反應(yīng)槽，與這些方法不同的是，使用無動力內(nèi)外循環(huán)裝置，為了進(jìn)行脫氮處理，可以把好氧池4的污泥移送到無氧池3，為了使從沉淀池5的部分污泥中放出磷，可以移送到厭氧池，因此可以節(jié)約電費及維修費。
為了說明本發(fā)明的裝置和方法的效果，下面通過實例進(jìn)行論述。但是在以下的實例中，目的不是為了表露本發(fā)明的效果和技術(shù)構(gòu)成，也不是為了限定本發(fā)明的范圍。
實例利用本發(fā)明的裝置進(jìn)行下水、廢水處理，“G”市環(huán)境產(chǎn)業(yè)所處理連續(xù)地排放城市生活污水。水質(zhì)分析結(jié)果與處理效果如下[表1]

本發(fā)明由厭氧池(1.46m3)、無氧池(4.79m3)、好氧池(6.25m3)構(gòu)成，通過無動力循環(huán)裝置，在好氧池中向無氧池內(nèi)部循環(huán)及在沉淀池中向厭氧池外部運送的結(jié)果，水力學(xué)的滯留時間為6hrs，處理容量為50m3/天。處理水的水質(zhì)已經(jīng)達(dá)到不需要另外添加水處理劑的程度。
上述表1的結(jié)果表示的是氮處理和磷處理的結(jié)果。從表中可以看出，通過無動力內(nèi)外循環(huán)裝置，運營厭氧池和無氧池時，在無氧池中發(fā)生脫氮化，在厭氧池中發(fā)生除磷反應(yīng)，使得污泥循環(huán)充分地進(jìn)行。比使用普通立式水泵進(jìn)行污泥循環(huán)時，每月處理量可節(jié)約電費達(dá)14.6-34.5％。
權(quán)利要求
1.一種利用無動力內(nèi)外循環(huán)裝置處理下水、廢水、有機物、氮和磷的設(shè)備，它由流入口、厭氧池、無氧池、好氧池、沉淀池、排放池、濃縮池等構(gòu)成，其特征是厭氧池、無氧池和好氧池組成第一處理單元；沉淀池、濃縮池和消毒排放池組成第二處理單元；含有磷分解時需要的厭氧性微生物、將流入水及處理的污泥混合物中的可溶性磷分解的厭氧池；將從厭氧池流出的混合水和有機碳源的硝酸性含氮物質(zhì)的混合物中的氮以氣體形態(tài)除去和排除的無氧池；把無氧池中對流的含氮處理水在好氧性條件下酸化成氮化合物的好氧池；把從好氧池中流出的處理水靜置、內(nèi)部固態(tài)沉淀、分離成污泥形式的沉淀池，以及對污泥分離排出的上清液進(jìn)行殺菌并排出的消毒排放池；把在好氧池的底面沉淀的污泥運送到無氧池的內(nèi)部循環(huán)排管；再把在沉淀池底部收集的污泥運送到厭氧池的外部循環(huán)排管，以及把在沉淀池收集的污泥中剩余污泥轉(zhuǎn)移并進(jìn)行濃縮廢氣處理的濃縮池。
2.如權(quán)利要求1所述的處理設(shè)備，其特征是其各部分結(jié)構(gòu)安裝在單一的水箱構(gòu)成密封結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的處理設(shè)備，其特征是在好氧池中進(jìn)行好氧處理的下水、廢水流入的流入管，以及與上述流入管形成一體的圓筒型內(nèi)筒和污泥收集器固定構(gòu)成了沉淀池的中上部。
4.如權(quán)利要求1和2所述的處理設(shè)備，其特征是沉淀池內(nèi)泄流低壩由圓筒構(gòu)成分離型，并由用來維持均一的瀉流承載和引導(dǎo)正常的沉淀可以調(diào)節(jié)高度的低壩板調(diào)節(jié)邊構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1和2所述的處理設(shè)備，其特征是厭氧池內(nèi)部構(gòu)成濃縮池，在沉淀池下部設(shè)置控制箱控制空氣量的調(diào)節(jié)閥門。
6.如權(quán)利要求1和2所述的處理設(shè)備，其特征是無動力循環(huán)裝置網(wǎng)式流入部、本體內(nèi)外部循環(huán)排管、流體調(diào)節(jié)腳、內(nèi)部吸入孔以及上流式流體感應(yīng)器構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求4所述的處理設(shè)備，其特征是上流式流體感應(yīng)器上部由攪拌器構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求4和5所述的處理設(shè)備，其特征是架空在上流式流體感應(yīng)器的內(nèi)部吸入孔進(jìn)行內(nèi)部運送時，大小為φ20mm到φ60mm，孔數(shù)位4孔以上，外部運送時，大小為φ30mm到φ90mm，孔數(shù)超過4個以上。
9.如權(quán)利要求4所述的處理設(shè)備，其特征是上流式調(diào)整腳根據(jù)流體流動方向可以在0°-90°范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
10.一種利用如權(quán)利要求4至9所述的處理設(shè)備的處理方法，其特征是它包括以下步驟含有磷分解時的厭氧性微生物、從流入水以及處理的污泥混合物開始，把可溶性磷排放的厭氧處理階段；將經(jīng)過厭氧階段流出的混合水和有機碳源的硝酸性含氮物質(zhì)的混合物中的氮以氣體形態(tài)除去和排除的無氧處理階段；將無氧處理階段流出的含氮處理水在好氧性條件下酸化成氮化合物的好氧處理階段；將好氧處理階段流出的處理水靜置、內(nèi)部固態(tài)沉淀、分離成形成污泥的沉淀處理階段；對污泥分離排出的上清液進(jìn)行殺菌并排出的消毒排放處理階段；把好氧池底面沉淀的污泥運送到無氧池的內(nèi)部循環(huán)運送處理階段；把沉淀池底部收集的污泥運送到厭氧池的外部循環(huán)運送處理階段；把沉淀池收集的污泥中剩余污泥轉(zhuǎn)移并進(jìn)行濃縮廢氣處理的濃縮處理階段。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用無動力內(nèi)外循環(huán)裝置處理下水、廢水、有機物、氮和磷的設(shè)備及方法，它由流入口、厭氧池、無氧池、好氧池、沉淀池、排放池、濃縮池等構(gòu)成；厭氧池、無氧池和好氧池組成第一處理單元；沉淀池、濃縮池和消毒排放池組成第二處理單元；含有磷分解時需要的厭氧性微生物厭氧池；將氮以氣體形態(tài)除去和排除的無氧池；酸化成氮化合物的好氧池；把處理水靜置、內(nèi)部固態(tài)沉淀、分離成污泥形式的沉淀池，以及消毒排放池、內(nèi)部循環(huán)排管、外部循環(huán)排管，以及濃縮池。它不僅可加速厭氧池除磷和無氧池脫氮，且無需其他的能源，所以在除去有機物、脫氮和除磷上及提高運送效率和節(jié)約電費效果方面都擁有著顯著的優(yōu)點。
文檔編號C02F3/30GK1498863SQ02149138
公開日2004年5月26日 申請日期2002年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月11日
發(fā)明者梁益培 申請人:艾德爾有限公司