[发明专利]竖向内外四循环连续流工艺处理城市污水的装置及方法

权利要求书

1.竖向内外四循环连续流工艺处理城市污水的装置，其特征在于，包括依次设置的城市生活污水水箱（1）、竖向内外四循环曝气池（2）和竖流式沉淀池（3），所述城市生活污水水箱（1）顶部出水口与竖向内外四循环曝气池（2）顶部一侧进水口通过水管连通，所述水管上设置有进水泵（21）且插入至竖向内外四循环曝气池（2）底部，所述竖向内外四循环曝气池（2）另一侧顶部出水口与竖流式沉淀池（3）顶部的进水口相连通，所述竖向内外四循环曝气池（2）内从下到上分别设置有2个横L型的第一导流板（23）和第二导流板（24），所述第一导流板（23）的竖板位于竖向内外四循环曝气池（2）进水口一侧且竖板尾端朝下，所述第一导流板（23）的横板尾端位于竖向内外四循环曝气池（2）出水口一侧，所述第一导流板（23）横板和竖板与竖向内外四循环曝气池（2）两侧内壁之间具有空隙，所述第二导流板（24）的竖板位于竖向内外四循环曝气池（2）出水口一侧且竖板尾端朝下，所述第二导流板（24）的横板尾端位于竖向内外四循环曝气池（2）进水口一侧，所述第二导流板（24）横板和竖板与竖向内外四循环曝气池（2）两侧内壁之间具有空隙，所述竖向内外四循环曝气池（2）进水口一侧的底部设置有穿孔曝气管（25），所述穿孔曝气管（25）向外延与空气泵（26）连接且穿孔曝气管（25）上设置有气体流量计（27），所述第一导流板（23）和第二导流板（24）之间的中心处设有悬挂式填料（28）；所述第一导流板（23）和第二导流板（24）的横板长度分别占竖向内外四循环曝气池（2）总长度的3/4，所述第一导流板（23）和第二导流板（24）的竖板高度分别占竖向内外四循环曝气池（2）高度的2/5，所述第一导流板（23）竖板尾端和第二导流板（24）的竖板尾端距竖向内外四循环曝气池（2）底部距离分别为竖向内外四循环曝气池（2）内有效水深的1/10和1/2，所述悬挂式填料（28）的体积为第一导流板（23）和第二导流板（24）之间空间体积的1/5；所述第一导流板（23）和第二导流板（24）的竖板分别与垂直方向成5-15°夹角，横板分别与水平方向成5-15°夹角；

其中竖流式沉淀池（3）顶部设置有溢流堰（31），所述竖流式沉淀池（3）底部外接有排泥管（32），所述竖流式沉淀池（3）底部设置有回流口与竖向内外四循环曝气池（2）进水口一侧的底部通过管道连通，所述管道上设置有污泥回流泵（33）；所述竖向内外四循环曝气池（2）出水口一侧设置有温度和溶解氧探头，所述温度和溶解氧探头插入至第二导流板（24）横板与竖向内外四循环曝气池（2）内壁间的空隙。

2.一种利用权利要求1所述装置的方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

步骤一，配置污泥

竖向内外四循环曝气池（2）内污泥来源于城市污水处理厂曝气池，配制污泥浓度在3000-4000mg/L的污泥进行接种，闷曝1-2天后开始进水，进水量每天逐次增加使微生物逐渐适用，至达到设计水量后继续运行1天，启动阶段结束，试验启动运行时间在1周；

步骤二，曝气准备

系统运行：连续流运行控制参数，反应池内污泥浓度为3000-4000mg/L，同时开始连续曝气，溶解氧浓度控制在2.0-3.0 mg/L，水力停留时间为8h，污泥回流比为100%；

步骤三，曝气过程

空气进入竖向内外四循环曝气池（2）后，被穿孔曝气管（25）分割成小气泡并沿着第一导流板（23）竖板进入池体，接着气泡上升到第一导流板（23）横板，受其阻挡，沿水平运动至第一导流板（23）横板边缘，随水流运动部分气泡在导流板以下区域，受器壁的阻挡向下运动，在随着曝气的上升流动，形成顺时针的涡流，即第一个循环区域；该循环区域外围液体与氧气直接接触，因此溶解氧含量较高形成高氧区，随着溶解氧的消耗及向内部扩散速率影响，内部形成中溶解氧区域；余下气泡继续上升到第二导流板（24），气泡继续上升受第二导流板（24）的阻挡，分成三部分，一部分随水流向下运动，回到第一导流板（23）下部区域，补充曝气上升造成的负压空间，再随气泡上升形成第二个区域循环；由于此部分水流运动缓慢且无高溶解氧扩散，因此形成了低溶解氧循环；另一部分在第一导流板（23）和第二导流板（24）之间做旋流运动，形成逆时针运动的第三个循环，该部分气体由于被第一循环消耗及部分氧气的扩散，氧含量不高，因此形成的循环为中氧区；最后一部分继续上升逸出水面，此过程中少量混合液沿第二导流板（24）背面回到第一导流板（23）下部参与循环，形成第四个循环区域，该部分气体中氧含量最少，因此为低溶解氧区；

在第一导流板（23）与竖向内外四循环曝气池（2）底板之间溶解氧浓度自中心向外围逐渐升高，有机物降解主要发生在高氧区域，小分子有机物直接在此氧化成二氧化碳和水；分子结构复杂、难于生物降解的有机物在中氧或低氧区域完成酸化水解后被输送至此，继续完成氧化过程；缺氧和中氧区域的存在，为微生物反硝化提供了有利的条件，硝态氮和亚硝态氮在缺氧和中氧区域被反硝化去除。