景观生态FCR生物反应池 |
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| 申请号 | CN201710733460.9 | 申请日 | 2017-08-24 | 公开(公告)号 | CN107445398A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司; | 发明人 | 张显忠; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种景观生态FCR 生物 反应池，所述景观生态FCR生物反应池包括若干个池本体、絮凝反应池和混凝池组成的生物反应池、 温室 结构、进 水 口、空气管道、 污泥 回 流管 、出水管道和 混合液 回流管，所述相邻两池本体之间设置有分隔墙体，所述分隔墙体的一侧上开设有上过水孔和下过水，且所述两相邻分隔墙体上的过水孔不设在同一侧上，所述絮凝反应池和混凝池内部均设置有搅拌器。本发明耗能低，占地小，无气味，工艺流程短，污泥回流量减少，运行 费用 降低，布局池型更集约化，利于管理。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种景观生态FCR生物反应池，其特征在于：所述景观生态FCR生物反应池包括若干个池本体(10)、絮凝反应池(5)和混凝池(6)组成的生物反应池、温室结构(16)、进水口(1)、空气管道(2)、污泥回流管(3)、出水管道(4)和混合液回流管(7)，所述相邻两池本体(10)之间设置有分隔墙体(19)，所述分隔墙体(19)的一侧上开设有上过水孔(11)和下过水孔(18)，且所述两相邻分隔墙体(19)上的过水孔不设在同一侧上，所述絮凝反应池(5)和混凝池(6)内部均设置有搅拌器(9)，所述絮凝反应池(5)和混凝池(6)之间设置有絮凝反应池进水口(13)，所述絮凝反应池(5)通过出水口(12)与出水管道(4)相连通，所述混凝池(6)通过混凝池进水口(14)与池本体(10)相连通，所述空气管道(2)的端部设置有曝气器管道(15)，所述曝气器管道(15)固定于池本体(10)的底部，所述曝气器管道(15)的端部连接有冷凝水管(17)，所述池本体(10)的上部设置有植物种植区域(8)和通道区域(20)。 |
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| 说明书全文 | 景观生态FCR生物反应池技术领域背景技术[0002] 水是生命之源。随着城镇化、产业发展以及人口数目的不断膨胀，水污染排放总量已远远超过了环境容量，我国面临严重的水污染现状。经测算，当前水污染总量必须要削减30％～50％，水环境才会发生根本性的变化。目前城镇污水处理厂工艺多采用生物处理，生物处理一般分为活性污泥法和生物膜法。传统的活性污泥法经改进，形成了A/O法、UCT、MUCT、改良A/A/O、倒置A/A/O；氧化沟类及SBR等处理方法；生物膜法有生物转盘，生物滤池，曝气生物滤池 BAF；生物接触氧化法兼有了活性污泥法和生物膜法的特点，在国内外已有较多运用于污水处理厂。 [0003] 中国专利文献公开了一种活性污泥与生物膜协同作用的污水处理方法及其处理设备，属环保与节能技术领域。设备由内外两层组成，内层，是完全的活性污泥生物处理区，外层，是生物膜与活性污泥协同作用的生物处理区。处理方法即首先进行活性污泥厌氧处理阶段，在此阶段通过控制回流污泥量并停留一定时间后，将经厌氧处理阶段处理的污水经内层出水管进入外层生物膜与活性污泥的协同处理区，最终达排放要求的污水从设备外层的出水口排出。 [0004] 综合来看，市区传统污水处理厂能耗高、不美观、气味大、占地大、辅助设施多。一般位于城市范围之外的大型产能集中型水泥建筑群，集中型处理设施同样使得污水的再利用成为了一个资金密集型行业。需要兴建大量辅助设施 (管道网络)从实际产生地，市内的居民以及商业区域将污水引至处理厂。因此，在一些水资源匮乏的国家以及高度重视可持续发展的地区，寻找可替代性污水处理方案已然是燃眉之急。 [0005] 目前，缺乏一种污泥回流量减少的景观生态FCR生物反应池。 发明内容[0007] 为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：一种景观生态FCR生物反应池，所述景观生态FCR生物反应池包括若干个池本体、絮凝反应池和混凝池组成的生物反应池、温室结构、进水口、空气管道、污泥回流管、出水管道和混合液回流管，所述相邻两池本体之间设置有分隔墙体，所述分隔墙体的一侧上开设有上过水孔和下过水，且所述两相邻分隔墙体上的过水孔不设在同一侧上，所述絮凝反应池和混凝池内部均设置有搅拌器，所述絮凝反应池和混凝池之间设置有絮凝反应池进水口，所述絮凝反应池通过出水口与出水管道相连通，所述混凝池通过混凝池进水口与池本体相连通，所述空气管道的端部设置有曝气器管道，所述曝气器管道固定于池本体的底部，所述曝气器管道的端部连接有冷凝水管，所述池本体的上部设置有植物种植区域和通道区域。 [0008] 进一步地，所述下过水孔设置在池本体的底部，并且其通孔面积小于上过水孔。 [0009] 进一步地，所述曝气器管道上设置有多个曝气头，所述曝气器管道与冷凝水管相焊接。 [0011] 本发明的有益效果： [0012] 本发明由于采用上述设计，耗能低，占地小，无气味，工艺流程短，污泥回流量减少，运行费用降低，布局池型更集约化，利于管理。 [0013] 本发明与现有技术相比具有如下优点： [0014] (1)在达到更好的处理效果同时拥有了耗能低，占地小，无气味等优点。本发明以模块化为基础的设计，处理规模从几百m3/d到数十万m3/d，系统对环境变化的适应性和抗冲击负荷能力强，能够广泛应用于市政污水和工业废水处理领域。 [0015] (2)本发明是将填料与传统的活性污泥法相结合的固定生物膜-活性污泥工艺系统，创造了微生物可生长的两种生物相-悬浮相和附着相。工艺强化了好氧区的硝化和反硝化功能，悬浮填料提供活性污泥固着生长环境，延长污泥停留时间，同步通过植物耦合作用，改变微生物生长环境和处理效果。通过与其它处理设备或构筑物比较，工艺流程短，污泥回流量减少40％～80％，运行费用降低18％～31％。 [0016] (3)景观生态食物链反应器FCR(Food Chain Reactor)是一个高度集约的生态系统，是将填料与传统的活性污泥法相结合的固定生物膜-活性污泥工艺系统，创造了微生物可生长的两种生物相-悬浮相和附着相。工艺强化了好氧区的硝化和反硝化功能，悬浮填料提供活性污泥固着生长环境，延长污泥停留时间，同步通过植物耦合作用，改变微生物生长环境和处理效果。 [0017] (4)以独特的食物链反应池为基础，以特殊材料和植物根系为生物载体，通过构建高度多样化的生态系统，利用各次级生态系统中的各种微生物、水生植物、水生动物等的新陈代谢作用，增强对水体中污染物的降解功能。 [0018] (5)本发明占地面积比活性污泥法减少60％以上；运营成本少30％以上；耐负荷冲击，污泥产量少，操作维护容易，景观效果好，兼顾改造的难度、臭气整治。提标衔接可操作性强，且节约土地资源，总体来看首选FCR工艺系统方案比较适合污水处理厂提标，可将原有处理设施综合利用，具有显著的技术适用性和经济可行性。附图说明 [0019] 图1为本发明的上层平面布置图； [0020] 图2为本发明的中层平面布置图； [0021] 图3为本发明的下层平面布置图； [0022] 图4为本发明的1-1剖面结构示意图； [0023] 图5为本发明的2-2剖面结构示意图； [0024] 图中，1进水口、2空气管道、3污泥回流管、4出水管道、5絮凝反应池、 6混凝池、7混合液回流管、8植物种植区、9搅拌器、10池本体、11上过水孔、12出水口、13絮凝反应池进水口、14混凝池进水口、15曝气器管道、16 温室结构、17冷凝水管、18下过水孔、19分隔墙体、20通道区域。 具体实施方式[0025] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。 [0026] 实施例1 [0027] 如图1至图5所示，本发明的一种景观生态FCR生物反应池，所述景观生态FCR生物反应池包括若干个池本体10、絮凝反应池5和混凝池6组成的生物反应池、温室结构16、进水口1、空气管道2、污泥回流管3、出水管道4和混合液回流管7，所述相邻两池本体10之间设置有分隔墙体19，所述分隔墙体19的一侧上开设有上过水孔11和下过水孔18，且所述两相邻分隔墙体19 上的过水孔不设在同一侧上，所述絮凝反应池5和混凝池6内部均设置有搅拌器9，所述絮凝反应池5和混凝池6之间设置有絮凝反应池进水口13，所述絮凝反应池5通过出水口12与出水管道4相连通，所述混凝池6通过混凝池进水口14与池本体10相连通，所述空气管道2的端部设置有曝气器管道15，所述曝气器管道15固定于池本体10的底部，所述曝气器管道15的端部连接有冷凝水管17，所述池本体10的上部设置有植物种植区域8和通道区域20。 [0028] 所述下过水孔18设置在池本体20的底部，并且其通孔面积小于上过水孔 11。 [0029] 所述曝气器管道15上设置有多个曝气头，所述曝气器管道15与冷凝水管 17相焊接。 [0030] 所述温室结构16为钢结构框架。 [0031] 生态学领域的最新研究突破以及精密的水处理工程科研成果为城市污水处理的模式革命创造了基础：化身为植物园的工程化管理生态系统。与传统技术相比在达到更好的处理效果同时拥有了耗能低，占地小，无气味等众多优点。 [0032] 因此，组合型工艺反应器具有同步硝化与反硝化作用，不失为一种优良的新型废水处理方法。 [0033] 本发明的多功能FCR生物反应池是一个高度集约的生态反应池，是将填料与传统的活性污泥法相结合的固定生物膜-活性污泥工艺系统，创造了微生物可生长的两种生物相-悬浮相和附着相。工艺强化了好氧区的硝化和反硝化功能，悬浮填料提供活性污泥固着生长环境，延长污泥停留时间，同步通过植物耦合作用，改变微生物生长环境和处理效果。 [0034] 食物链反应器FCR(Food Chain Reactor)工艺由一系列串联布置的生化反应器组成，利用生化反应器中的固定生物膜和悬浮生物降解进水中的污染物质。参与生化降解的微生物体主要是附着在自然植物根系和工程化生物填料上，仅有很少一部分为悬浮状态。作为本发明的显著特征，生化反应池被美观的外部结构(阳光棚)覆盖，以保护其中的“植物园”。 [0035] 进水流经FCR各反应单元，有机物质和营养盐(碳、氮、磷等)被微生物消耗或转化。由于有机物和营养盐，以及溶解氧浓度的不同，FCR各反应器单元中的生态系统的组成也各不相同。最终使得各反应器单元形成与其生态条件及其匹配的生态系统，以到达最大的处理效率。 [0036] 本发明实现了特定功能的高效菌群筛选与培育。以独特的食物链反应池为基础，以特殊材料和植物根系为生物载体，通过构建高度多样化的生态系统，利用各次级生态系统中的各种微生物、水生植物、水生动物等的新陈代谢作用，提高了反应器中生物固体浓度，增强对水体中污染物的降解功能。由于生物固体主要为固定生物膜，悬浮固体的浓度大为减少。低的悬浮固体浓度降低了反应器中液体的粘度，减少了搅拌能耗。同时，低粘度的液体能提高氧在水体中的传递效率，提高了曝气效率。一般而言，生物固体浓度可以达到8至15kg/m3 池容，是传统活性污泥系统的3到5倍，且生物总量从传统800多种到3000 多种。同时在FCR工艺系统中，悬浮状态微生物只占很少一部分，从而减少了丝状菌的生长机会，也就不会产生污泥膨胀。同时由于固定生物膜的原因，大流量时的污泥流失也不会发生。 [0037] 本发明分区合理布气，通过16格的不同曝气，实现了污水处理的精确曝气，更节能。通过氧的科学管理，既是节能降耗的需要，更是功能菌群能发挥作用的保障。 [0038] 生化池单位面积曝气强度如表1所示： [0039] 表1 [0040]各反应区 1#反应区 2#反应区 3#反应区 4#反应区 5#反应区 有效面积m2 241.5 241.5 241 241 279 空气量(m3/h) 383～605 2075～2770 1555～2185 1285～1825 870～1740 单位面积曝气(m3/m2*h) 1.58～2.51 8.59～11.47 6.45～9.07 5.33～7.57 3.11～6.24 [0041] 本发明流态合理控制，提高了处理效果。通过16格的往返式布局，对角线流态及下进水上出水的推流，再结合填料的充分反应，实现了污水的完全混合反应，且反应时间及微生物接触更充分。 [0042] 本发明低碳源消耗，高标准总氮的去除：主要为植物吸收以及微生物的吸收和同化作用。大量关于同步硝化反硝化的文献表明，生物膜和活性污泥的复合体，脱氮效果显著。其中的螺旋生物载体的独特结构可以在填料聚集束的内环及生物膜内部形成厌氧或是兼氧空间，从而使好氧的硝化菌和厌氧的反硝化菌可以共存于同一个系统中，两者分别完成硝化作用和反硝化作用，完成生物除氮过程，即发生同步硝化和反硝化作用。 [0043] 本发明FCR工艺系统中，植物根系是理想的生物膜载体。植物根系提供的表面积远远大于人造载体的表面积，可以产生较高的生物固体浓度；植物根系不会堵塞，减少了操作风险；植物根系会释放各种有机酸，可以被生物膜利用，当进水中有机负荷较低时，生物膜可以凭借这些有机酸存活，保证了负荷恢复时能及时恢复处理能力；植物可以传输氧气至其根部，增强了生物膜的活性；植物根系提供了较好的场所给那些生长缓慢的微生物种类，例如硝化菌和真核微生物。FCR工艺系统选用当地植物种类，适宜于污水中生长，以灌木为主。 FCR反应池上植物生长面积不小于生化反应区域总面积的20％。 [0044] 本发明的生物池末端设置加药装置，减少了高效沉淀池的设置，实现了生物池末端协同除磷。此外，通过溶解氧的控制，减少了末端氧气对除磷加药量的消耗。 |
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