【技术领域】
[0001] 本
发明属于废
水处理技术领域。更具体地，本发明涉及一种生物填料摇动床，及其在
废水净化中的应用。【背景技术】
[0002] 近几年，新建的
污水处理厂如雨后春笋般涌现，但我国目前的污水处理技术存在普遍相对落后的现象，伴随着产生很多问题，如
污泥产生量大、后续处理困难、能耗高、处理效果不稳定、污水处理厂散发出难闻的气味等。可见现已建成的污水处理厂有许多技术问题尚未解决。
[0003]
接触氧化法是一种兼有
活性污泥法和
生物膜法特点的废水生化处理法，在我国的应用范围很广，包括用于处理各种工业废水、生活污水、医院废水等。这种方法的主要设备是生物接触氧化滤池。具体地，在不透气的曝气地中装有
焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料，填料被水浸没，用鼓
风机在填料底部曝气充氧；空气
自下而上地夹带待处理的废水，自由通过填料部分到达地面。空气逸走后，废水则在填料间自上向下返回池底。活性污泥会附在填料表面而不随水流动，这是因为生物膜直接受上升气流的强烈搅动，不断更新，从而提高了净化效果。生物接触氧化法具有处理时间短、体积小、净化效果好、出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀、耗电小等优点。然而其缺点也是明显的，一方面由于生物填料间水流缓慢，水
力冲刷力小；另外，反应器中的生物膜只能自行脱落，剩余污泥不易排走，滞留在滤料之间易引起水质恶化，影响处理效果；而且生物填料需要定期更换，其构筑物维修困难。【发明内容】
[0004] [发明要解决的问题]
[0005] 本发明的目的是提供一种生物填料摇动床，该摇动床克服常规技术存在的许多
缺陷，综合了固定床和
流化床的特点，具有运行稳定、负荷高、耐负荷冲击、剩余污泥量少、不需污泥回流、没有污泥膨胀等优点。
[0006] [技术方案]
[0007] 为了解决上述问题，本发明提供了一种生物填料摇动床，该摇动床包括非密闭壳体和与该壳体相连的进水管和出水管，其中所述壳体内部分隔成至少四部分，分别是缺氧池、好氧池、
沉淀池和清水池，其中，所述出水管的另一端延伸到清水池中，所述进水管的另一端延伸到缺氧池中，在所述清水池外侧分别用至少三片
挡板依次序分隔出所述缺氧池、好氧池和沉淀池，其中，所述的缺氧池与好氧池之间的挡板、好氧池与沉淀池之间的挡板上设有开口，而所述的沉淀池与缺氧池之间的挡板没有开口；在所述缺氧池中有
反硝化细菌，在所述的好氧池中装有生物填料，所述生物填料是易于附着
微生物的
纤维，沉淀池底部有污泥回流
泵和污泥
回流管道，污泥回流管道连接沉淀池和缺氧池，用于把沉淀池中的污泥回抽到缺氧池中，沉淀池与清水池之间的池壁顶部有溢流口。
[0008] 为了最大限度的避免短流等现象，根据本发明的一种具体实施方式，好氧池优选地用挡板隔成两部分，标记为一级好氧池和二级好氧池，即壳体中被分隔成五部分。这两个好氧池中均装有所述生物填料，所述生物填料是易于附着微生物的纤维，而且，这两个好氧池之间的挡板上有开口。
[0009] 根据本发明，好氧池的数量也可以是两个以上，例如必要时通过挡板把好氧池分隔成三部分，分别标记为一级好氧池、二级好氧池和三级好氧池，这些好氧池之间的挡板上均有开口。
[0010] 本发明的生物填料摇动床的废水处理流程是这样的，首先，废水通过进水管、入水口进入缺氧池，在缺氧池中进行
氨化反应，并通过具有脱氮功能的反硝化细菌对从沉淀池回流过来的污水进行脱氮处理。经过处理的废水通过挡板上部的开口溢流至一级好氧池，通过池中附着在生物填料上的高浓度污泥去除污水中的有机物，然后通过挡板底部的开口流至二级好氧池。与一级好氧池类似，二级好氧池中也设有生物填料，能够进一步去除污水中的有机物，经过这样处理的废水然后通过挡板上部的开口溢流至沉淀区。由好氧池溢流出的水含有污泥，因此沉淀池的作用是沉淀、分离这些泥水混合物。在沉淀池与清水池之间的池壁上部设有溢流口，经过沉淀的水从该处溢流至清水池中被进一步沉淀，而沉淀池底部的污泥则可通过设于该池底部的污泥回流泵抽回至缺氧池。在清水池中经过二次沉淀的清水通过出水管、出水口输出。
[0011] 根据本发明的一种优选实施方式，壳体的形状可以是圆筒形的，在使用状态下壳体上部的封口允许打开。清水池是设置在壳体中部的独立的圆筒形区域，通过清水池池壁和其它区域隔离开。对于设有两个好氧池的情况(分别称为一级好氧池和二级好氧池)在清水池池壁外侧用4片挡板均匀地隔离出4个区域，分别构成缺氧池、一级好氧池、二级好氧池和沉淀池，4个区域各自的容积可以相同或不同。其中，缺氧池与一级好氧池之间的挡板、一级好氧池与二级好氧池之间的挡板、二级好氧池与沉淀池之间的挡板上均设有开口，例如在这些挡板的底部设有开口，或优选地在这些挡板的上部和下部分别设有开口。因此在处理过程中，水可以通过挡板上的开口从缺氧池向好氧池、沉淀池逐级溢流。在沉淀池中还优选地设有沉分进水管，其一端设在沉淀池中部，另一端设在清水池的下部，可以通过泵控制实现把清水池下部含有少量污泥的水回送到沉淀池中再次沉淀。
[0012] 根据本发明的一种优选实施方式，在所述壳体上还设有进气管和气泵，在所述好氧池(包括一级好氧池和二级好氧池)中设有穿孔暴气管，气泵通过进气管与穿孔暴气管连接，能够连续、可控地向好氧池中暴氧。这样，通过从填料下部暴气充氧，空气能自下而上夹带待处理的废
水循环流动，穿过生物填料到达好氧池上部，空气从非密闭的壳体上部逸走后(通常在使用状态下，壳体是允许敞开的)，废水则在生物填料间自上向下返回池底，而活性污泥、微生物等会附在生物填料表面，不随水流动。
[0013] 根据上述生物填料摇动床，其中在进水管上设有进水泵和/或进水
阀，在出水管上设有出水泵和/或出水阀。
[0014] 根据本发明的一种优选实施方式，其中所述的易于附着微生物的纤维选自是亲水性丙烯纤维或聚丙烯晴纤维，例如选用日本NET株式会社销售的亲水性丙烯纤维或聚丙烯晴纤维，由这种纤维构成的生物填料包括填料
支架和/或由多个支架组成的支架组，和设2
在支架上的多根高强度中心绳(其强度例如不低于200kg/cm)，在这些中心绳上每隔一定距离(例如每隔1-3mm)水平方向设置纤维丝，相邻两根纤维丝之间有偏转
角。这些纤维丝可以是单根纤维，也可由多根纤维缠绕构成的，例如通过3根上述纤维缠绕构成。这样，通过暴气或者水流，使用状态下的纤维丝会自然摇动，提高与水中污物的接触
频率，提高
吸附能力。
[0015] 本发明还提供上述生物填料摇动床在废水处理中的应用，所述废水包括生活废水、工业废水。
[0016] 本发明还提供上述亲水性丙烯纤维在废水处理设备中作为生物填料的应用，特别地，所述生物填料包括填料支架和/或由多个支架组成的支架组，和设在支架上的多根中心绳，在这些中心绳上每隔一定距离水平方向设置纤维丝，所述纤维丝可以是单根亲水性丙烯纤维，也可由多根亲水性丙烯纤维缠绕构成。
[0017] [有益效果]
[0018] 本发明的生物填料摇动床除了具备常规的生物膜反应器的特点外，其独特优点还包括：
[0019] (1)结构合理，可以高负荷运转，处理效率高，抗冲击能力强：由于生物填料构造，其表面粗糙、
空隙率大，因而容易附着微生物、挂膜速度快，所以系统启动周期短；而且在使用状态中生物填料处于摇动状态，生物填料与污水接触频度高，直接使得处理效率高；而且由于摇动，附着在生物填料上的老化的污泥(浓度约3000mg/L)能够不断剥离成为浮游性活性污泥(浓度可高于10000mg/L)，通过浮游性活性污泥及固定化微生物的共同作用，使设备可以在活性污泥浓度(MLSS)10000kg/L以上运转，这样高负荷运转使设备的处理性能较传统技术提高数倍，抗冲击能力强；另外，生物填料空间结构合理，不结团、不阻塞、不流失，无须
反冲洗，不会出现闭塞或脱落的情况，便于使用；
[0020] (2)污泥发生量少、沉降性能好；由于活性污泥能够稳定地在生物填料上附着，这样在好氧池中存在从细菌到轮虫、贫毛虫、
线虫等广泛生物相，形成了长食物链，因此该设备能够实现污泥自身消化，大幅度减少污泥发生量；由于好氧池内的沉降性好、沉降性速度快，可以提高沉淀池的固液分离性能，而不会发生污泥膨胀现象；
[0021] (3)设备适用性好，能够处理高SS(悬浮物)成分、含油废水和难分解的有机废水：由于选用易于附着微生物的纤维构成生物填料，其吸附效果好，废水中即使含有SS成分、油分也能够通过该设备直接分解处理，而不需要设置前预处理设备；由于污泥
停留时间长，在污泥中不能生息的或生育速度慢的硝化菌或难分解物质的分解菌也可以生息，因此能够处理多种有机废水。
【
附图说明】
[0022] 图1是本发明的生物填料摇动床侧视图；
[0023] 图2是本发明的生物填料摇动床俯视图；
[0024] 图3是本发明的生物填料摇动床的填料布置示意图；
[0025] 图4是本发明的生物填料摇动床的填料及支架示意图；
[0026] 图5是本发明的生物填料摇动床的挡板11、12、13结构示意图；
[0027] 图6是本发明的生物填料摇动床的填料局部放大图。
[0028] 其中：1、壳体；2、缺氧池；3、好氧池；4、沉淀池；5、清水池；沉分进水管；7、穿孔暴气管；8、进水管；9、出水管；10、排水泵；11、缺氧池与一级好氧池之间的挡板；12、一级好氧池与二级好氧池之间的挡板；13、二级好氧池与沉淀池之间的挡板；14、沉淀池与缺氧池之间的挡板；15、生物填料；16、污泥回流泵；17、污泥回流管道；18、气泵；19、进气管；21、支架；22、中心绳；23、纤维丝；24、开口；31、一级好氧池；32、二级好氧池。【具体实施方式】
[0030] 实施例1
[0031] 本实施例的计划废水量、流速见表1。
[0032] 表1
[0033]3 3 3
项目 m/d m/h m/min
日平均污水量 5.0 0.21 0.004
时间最大污水量 - 0.63 0.011
[0034] 本实施例的计划水质见表2。
[0035] 表2
[0036]项目 流入水质 目标水质 除去率(％)
BOD(mg/L) 200 10 95.0％
CODcr(mg/L) 400 50 87.5％
SS(mg/L) 100 10 90.0％
NH3-N(mg/L) 40 5 87.5％
[0037] 如图1、2所示，本实施例的生物填料摇动床是
碳钢结构，壳体1外径1800mm，有效深度2200mm，壳体1内部的清水池5半径350mm。清水池5外部用挡板均匀分隔成缺氧池2、一级好氧池31、二级好氧池32和沉淀池4，每个池各占1/4圆周。在一级好氧池31、二级
3
好氧池32底部的穿孔暴气管7的总送风量为0.08m/min，污泥发生量1.0kg/d。
[0038] 在缺氧池2中部设有由泵控制的进水管8，能够以额定流速输入待处理的废水。在缺氧池2中有反硝化细菌，能够对废水进行脱氮处理。在清水池中部设有由排水泵10控制的出水管9。
[0039] 如图2、3所示，在一级好氧池31、二级好氧池32底部围绕壳体1轴心设有两条穿孔暴气管7，它们通过进气管19与气泵18连接。一级好氧池31、二级好氧池32中均设有生物填料15。如图4所示，该生物填料15是这样构成的：在高945mm、宽440mm的
不锈钢支架21的上下两端均匀的设置4根高强度聚丙烯晴中心绳22，在中心绳22上每隔3mm设置一根纤维丝23，这种纤维丝直径3mm，每根均由3根亲水性丙烯纤维(由日本NET株式会社销售)缠绕而成。相邻2根纤维丝23之间有一定偏转角，这样构成的生物填料15在空间能够呈立体分布，而且表面粗糙，具有较高的空隙率，因此有利于微生物、活性污泥附着和生长，以此缩短生物填料挂膜和系统启动时间，如图6所示。在好氧池中设置多个上述不锈钢支架21，构成支架21组。
[0040] 这样，配合暴气装置，废水在好氧池3中自下而上流动，与生物填料上的纤维不断接触碰撞，有机污泥和微生物会附着在生物填料15上。
[0041] 如图5所示，缺氧池与一级好氧池之间的挡板11、一级好氧池与二级好氧池之间的挡板12、二级好氧池与沉淀池之间的挡板13均在起上部和下部有开口24以便流通。废水经过好氧池3后，通过挡板13溢流至沉淀池4。在沉淀池4底部设有污泥回流泵16，通过污泥回流管道17能够把沉淀池4下部的污泥输送到缺氧池2。在沉淀池4中还设有沉分进水管6，其一端设在沉淀池4中部，另一端设在清水池5的下部，它通过泵控制，能够把清水池5下部含有少量污泥的水回送到沉淀池4中再次沉淀。
[0042] 经过本实施例生物填料摇动床处理的废水，实际处理效果见表3。
[0043] 表3
[0044]项目 实际流入水质 实际流出水质 除去率(％)
BOD(mg/L) 190 8.5 95.5
CODcr(mg/L) 300 52 82.7
SS(mg/L) 130 17 86.9
NH3-N(mg/L) 30 4.7 84.3
