[发明专利]单级气体回流式废水纯氧生物处理系统

说明书

本系统可用于生活污水和工业废水处理，属于环境保护领域。

现有的废水纯氧曝气生物处理系统多采用多级（三级或四级）或深井曝气等方式来达到提高O₂利用率的目的。这些方法不仅O₂的有效利用受到限制，而且系统结构复杂，能耗高。另外这些系统对可生化性较好的有机物去除效果好，对N、P以及难降解有机物质去除能力较差。

本发明的目的旨在克服现有技术的不足之处，提供一种节能，结构简单，O₂的利用率可根据废水情况人为控制（在不改变主体装置结构的前提下），对氮、磷以及难降解有机物有很好的去除效果，且无剩余污泥产生或很少产生的废水生物处理系统。

本发明通过采用单级气体回流式纯氧曝气方式和悬浮型生物膜系统来达到上述目的。

本发明在废水生物处理领域首次引入“混合气体回流”的概念，通过循环使用混合气体来达到提高O₂的利用率的目的。全系统由悬浮型生物膜系统、供气系统和控制系统组成，见附图1。

附图1说明：1-悬浮型生物膜系统  2-进水管  3-污泥导流筒  4-混合液导流筒  5-澄清区内壁  6-悬浮填料  7-截留网格  8-导流板  9-排泥管  10-混合气回流管  11-纯氧  12-溢流管  13-出水管  14-排气管  15-控制线路  16-鼓风机  17-空气管  18-止回阀  19-电动阀  （C）-氧浓度仪（DO）-溶解氧浓度仪  （G）-可燃气体探测仪  Ⅰ-悬浮区 Ⅱ-沉淀区  Ⅲ-澄清区

以下结合附图1对本发明进行说明，但并不限制本发明。

悬浮型生物膜系统：

悬浮型生物膜系统的反应池构造，以一个处理单元为例其平面形状可设计成圆形、方形或矩形。反应池由悬浮区Ⅰ、沉淀区Ⅱ以及澄清区Ⅲ组成。

在单元曝气装置中，纯氧与混合气体从沉淀区底部污泥导流筒射入，由于气提作用沉淀区底部污泥将被吸入污泥导流筒，和鼓入气体一道进入悬浮区混合液导流筒。污泥回流即通过这一过程完成。由于污泥导流筒射出的气、固、液混合液流速高，混合液导流筒与污泥导流筒交接处的液体将被吸入混合液导流筒，悬浮区内的生物载体将被同时卷入。混合液在混合液导流筒上部射出后经导流板导向后进入悬浮区。悬浮区内的悬浮载体以及泥水混合液通过混合液导流筒的卷吸完成曝气与回流过程。悬浮区内气、液、固三相始终处于高速流动状态。

悬浮载体一方面由于其质轻和气水的搅动作用，在悬浮区呈悬浮状态，另一方面由于悬浮区四周有池壁和截留网格，保证悬浮载体不致于流失和落入沉淀区。没有附着于载体上的游离的微生物（悬浮污泥）一部分随混合液导流筒在悬浮区循环，另一部分由于重力作用进入沉淀区。在沉淀区由于气体卷吸，经污泥导流筒又进入悬浮区。如此悬浮污泥与悬浮载体在反应池中不断循环运动，始终处于流动状态。沉淀区虽然主要起污泥浓缩作用，但它与普通沉淀池的不同之处在于本系统的沉淀区由于污泥回流的存在，使沉淀区与反应区之间存在着极快的液相交换，沉淀区与反应区环境工况（溶解氧（DO）、有机物浓度等）基本相同，沉淀区与反应区一样起着污染物去除的作用，从而改变了普通沉淀池的单纯的澄清作用，充分利用了空间。接触氧化过程在悬浮区和沉淀区同时进行，处理后出水经澄清区澄清后排出。

悬浮型生物载体是一种特制的生物填料（已另报专利），它是以带极性基团的塑料纤维制成的球状填料，通过球心有一通心带孔柱体（图2），这种载体孔隙率大，比表面积丰富，由于这种载体的特殊构造使得每个单元填料同时具有好氧、亏氧和厌氧三种微环境，如图3示。传统方法则必须通过改变反应器的曝气和搅拌方式等才能达到改变系统上述工况的目的，从而在单元填料中既可以进行有机物好氧分解、氮化物的硝化、磷的吸收，又可以进行厌氧水解、酸化、反硝化以及磷的释放等一系列过程，而且由于这些反应在同一单元填料中进行，可以进行内部传质，从而使硝化-反硝化、磷的吸收与释放以及水解-好氧等相关过程可以在同一填料中相继进行。即单元填料可同时具有水解-好氧、A/O，A²/O等工艺的优点。图21为纤维丝球体2为网格外壳3为通心多孔柱体图3中Ⅰ为好氧区、Ⅱ为亏氧区、Ⅲ为厌氧区