本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種通過曝氣及填料組合方式改變水體流態(tài)的高效的廢水處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染正威脅著人類賴以生存的水源水體。面對我國水資源現(xiàn)狀，國家在出臺更為切實可行的治污減排相關(guān)措施和法規(guī)之外，對于已受污染或者正面臨污染的水資源進(jìn)行修復(fù)更是重點。

生物接觸氧化法是目前廢水處理的常用方法之一，該方法通過在反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置生物填料，經(jīng)曝氣充氧的污染原水以一定的流速流經(jīng)填料，通過填料上吸附的生物膜的吸附絮凝、氧化分解作用使水中的污染物得以去除。生物接觸氧化法處理廢水的關(guān)鍵是氧化池中載體上的微生物的生長情況，即載體上生物膜的固著程度和微生物活性，這主要取決于載體材料的性質(zhì)和生物與載體的結(jié)合方式。中國發(fā)明專利cn106242039a公開了一種生物膜填料單體及生物膜填料安裝結(jié)構(gòu)，所述生物膜填料單體整體呈片狀并包括上導(dǎo)流片、下導(dǎo)流片和多個纖維束；其中：所述上導(dǎo)流片和下導(dǎo)流片均橫向設(shè)置，且該上導(dǎo)流片和下導(dǎo)流片上分別設(shè)有豎向的導(dǎo)流槽；所述纖維束為絲狀，且每一纖維束的兩端分別固定在上導(dǎo)流片和下導(dǎo)流片上的導(dǎo)流槽的端部。通過上、下導(dǎo)流片之間的纖維束，可附著更多的微生物，同時在合理的安裝條件下可改變待處理廢水流態(tài)，加強了廢水與微生物的接觸，從而到達(dá)更好的廢水治理效果。

目前大部分廢水處理方式及廢水處理系統(tǒng)采用均勻曝氣的方式，無法讓廢水在系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)一種有序的流態(tài)，無法有效的延長廢水與曝氣池內(nèi)生物膜的接觸、反應(yīng)時間；相同條件下，目前大部分廢水處理方式及廢水處理系統(tǒng)的處理能力無法達(dá)到最佳處理效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對上述的生物填料無法有效的延長廢水與曝氣池內(nèi)生物膜的接觸、反應(yīng)時間的問題，提供一種節(jié)能高效的廢水處理方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種廢水處理方法：

使待處理廢水從曝氣池的入口流向出口且所述曝氣池的入口和出口分別位于曝氣池的兩側(cè)，所述曝氣池中具有多個分別由多片生物膜填料單體圍合成的空心的柱狀體，且所述空心的柱狀體垂向設(shè)置；

使曝氣池底部的多個曝氣器向上曝氣，以促使曝氣池中的流動的水形成豎向?qū)α鳌?/p>

在本發(fā)明提供的廢水處理方法中，所述曝氣池中待處理廢水的水流方向為水平方向，與曝氣方向垂直。

在本發(fā)明提供的廢水處理方法中，所述曝氣池底部的多個曝氣器按曝氣量不同間隔布置，形成曝氣勢差，促使待處理廢水在上下對流的同時沿所述柱狀體的徑向延伸方向流動。

在本發(fā)明提供的廢水處理方法中，所述柱狀體的正下方設(shè)置大曝氣量的曝氣器，相鄰柱狀體間隙的正下方設(shè)置小曝氣量的曝氣器，所述柱狀體頂部的水壓大于該頂部的附近區(qū)域，所述柱狀體底部的水壓小于該底部的附近區(qū)域。

在本發(fā)明提供的廢水處理方法中，所述曝氣池底部曝氣量不同的曝氣器在橫向、縱向均交替間隔布置，大曝氣量的曝氣器四周設(shè)置小曝氣量的曝氣器。

本發(fā)明還提供一種廢水處理系統(tǒng)，包括容納有廢水的曝氣池、置于所述曝氣池中由多片生物膜填料單體圍合成的多個空心的柱狀體、布置于所述曝氣池底部的多個曝氣器；其中，所述空心的柱狀體垂向設(shè)置，所述多個曝氣器向上曝氣，以促使曝氣池中的流動的水形成豎向?qū)α鳌?/p>

在本發(fā)明提供的廢水處理系統(tǒng)中，所述曝氣池中廢水的水流方向為水平方向，與曝氣方向垂直。

在本發(fā)明提供的廢水處理系統(tǒng)中，所述多個曝氣器按曝氣量不同在曝氣池底部間隔布置，以形成曝氣勢差，促使廢水沿所述柱狀體的徑向延伸方向流動。

在本發(fā)明提供的廢水處理系統(tǒng)中，所述柱狀體的正下方設(shè)置大曝氣量的曝氣器，相鄰柱狀體間隙的正下方設(shè)置小曝氣量的曝氣器，所述柱狀體頂部的水壓大于該頂部的附近區(qū)域，所述柱狀體底部的水壓小于該底部的附近區(qū)域。

在本發(fā)明提供的廢水處理系統(tǒng)中，所述曝氣池底部曝氣量不同的曝氣器在橫向、縱向均交替間隔布置，大曝氣量的曝氣器四周設(shè)置小曝氣量的曝氣器。

本發(fā)明的高效的廢水處理方法及系統(tǒng)，具有以下方面的優(yōu)點：

1、傳質(zhì)條件好，微生物對有機物的代謝速度比較快，由于空氣的攪動，整個系統(tǒng)內(nèi)的廢水在填料之間流動，使生物膜和水流之間產(chǎn)生較大的相對速度，加快了細(xì)菌表面的介質(zhì)更新，增強了傳質(zhì)效果，加快了生物代謝速度，縮短了處理時間。

2、充氧效率高。曝氣氣體與水流同時存在順流和逆流的相對流動狀態(tài)：順流即系統(tǒng)中水、氣同向相對流動；逆流即系統(tǒng)內(nèi)水、氣逆向相對流動；兩種相對流動狀態(tài)的存在，可使系統(tǒng)內(nèi)氣液接觸效果更好，同時可有效的增加氣水與生物膜的接觸時間及接觸面積。因此，此方法及系統(tǒng)有增進(jìn)充氧效果的作用，充氧效率高，則有機物的氧化速度相應(yīng)提高。

3、無需新增動力設(shè)備即可實現(xiàn)廢水與生物膜更長時間的接觸，高效節(jié)能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的根系仿生生物膜填料結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的廢水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的曝氣系統(tǒng)平面布置方式示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

中國發(fā)明專利cn106242039a為本申請人的在先申請，具體公開了一種生物膜填料單體及生物膜填料安裝結(jié)構(gòu)。本申請人以此生物膜填料單體組合出一種根系仿生生物膜填料，圖1是本發(fā)明實施例提供的根系仿生生物膜填料結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，選用具有前述具有導(dǎo)流效果的生物膜填料單體，并將多片生物膜填料單體圍合成多個空心的柱狀體置于曝氣池，形成柱狀體的生物膜填料1，曝氣池中廢水整體的水流方向4為水平方向，在廢水治理過程中，上述生物膜填料1放入水池并懸浮在水中，模擬水生植物根系作為微生物生長的載體(內(nèi)部生長厭氧菌、外部生長好氧菌)。

第一方面，本發(fā)明提供一種高效節(jié)能的廢水處理系統(tǒng)，圖2是本發(fā)明實施例提供的廢水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，包括：容納有廢水的曝氣池、置于曝氣池中由多片生物膜填料單體圍合成的多個空心的柱狀體生物膜填料1、布置于所述曝氣池底部向上曝氣的多個曝氣器2和3。其中，所述空心的柱狀體垂向設(shè)置，徑向延伸方向與曝氣方向平行；所述多個曝氣器具有不同曝氣量，且該多個曝氣器按曝氣量不同間隔布置。

本實施例的廢水處理系統(tǒng)，曝氣池中廢水的水流方向4為水平方向，與曝氣方向垂直。填料系統(tǒng)選用對水流具有導(dǎo)流效果的根系仿生生物膜填料，改變曝氣器的組合形式，在保證池內(nèi)無曝氣死區(qū)出現(xiàn)的前提下，通過將不同曝氣通量(例如：和)的曝氣器間隔布置(填料底部安裝曝氣量大的曝氣器，填料間隙安裝曝氣量小的曝氣器)，達(dá)到形成曝氣勢差的目的，改變水體流態(tài)，促使廢水沿柱狀體的徑向延伸方向流動；根系仿生生物膜填料與上述曝氣方式的有效結(jié)合，可完全實現(xiàn)廢水在系統(tǒng)內(nèi)的流化狀態(tài)，提高系統(tǒng)的處理效果。

本實施例中，如果柱狀體的正下方設(shè)置大曝氣量的曝氣器3，相鄰柱狀體間隙的正下方設(shè)置小曝氣量的曝氣器2，則柱狀體頂部的水壓大于該頂部的附近區(qū)域，柱狀體底部的水壓小于該底部的附近區(qū)域。根系仿生生物膜填料1正下方(即曝氣量大的區(qū)域)的區(qū)域廢水由下向上流至根系仿生生物膜填料1頂部，頂部根系仿生生物膜填料1間隙(即曝氣量小的區(qū)域)的區(qū)域附近水壓降低，頂部根系仿生生物膜填料1上方區(qū)域(即曝氣量大的區(qū)域)中的廢水向相鄰頂部根系仿生生物膜填料1間隙(即曝氣量小的區(qū)域)的區(qū)域進(jìn)行補充，進(jìn)而使底部根系仿生生物膜填料1間隙(即曝氣量小的區(qū)域)的區(qū)域的廢水向底部根系仿生生物膜填料1正下方(即曝氣量大的區(qū)域)的區(qū)域進(jìn)行補充，從而形成如圖2的水流水平和垂直方向的內(nèi)螺旋。廢水在根系仿生生物膜填料1內(nèi)部由下向上流，根系仿生生物膜填料1內(nèi)的導(dǎo)流方向也為由下向上。

第二方面，本發(fā)明提供一種廢水處理方法，包括以下步驟：

使待處理廢水從曝氣池的一側(cè)流入曝氣池，所述曝氣池中具有多個分別由多片生物膜填料單體圍合成的空心的柱狀體，且所述空心的柱狀體垂向設(shè)置；

使曝氣池底部的多個曝氣器向上曝氣，所述多個曝氣器具有不同曝氣量，且該多個曝氣器按曝氣量不同間隔布置。

本實施例的廢水處理方法，具體包括：

a、選用具有導(dǎo)流效果的根系仿生生物膜填料單體，且所述多片生物膜填料單體圍合成多個空心的柱狀體，形成柱狀體的生物膜填料1，起到對廢水的導(dǎo)流作用，引導(dǎo)水體流向，改變水體流態(tài)；

b、對曝氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整設(shè)計；采用曝氣量不同的曝氣器2、3，并間隔布置，產(chǎn)生曝氣勢差，形成內(nèi)螺旋流態(tài)；

c、對曝氣系統(tǒng)和根系仿生生物膜填料1按照特定的組合方式進(jìn)行設(shè)計安裝，無需新增動力設(shè)備，通過a和b的有效結(jié)合，使廢水在系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)流效果達(dá)到最佳，使廢水在反應(yīng)器內(nèi)形成內(nèi)螺旋的流動狀態(tài)，強化對流傳質(zhì)，達(dá)到最佳的處理效果。

具體的，本發(fā)明選用的根系仿生生物膜填料單體可附著更多的微生物，柱狀體的生物膜填料1可改變廢水水流流態(tài)，加強了廢水與微生物的接觸，從而到達(dá)更好的廢水治理效果。曝氣池底部間隔布置曝氣量不同的曝氣器2、3，達(dá)到形成曝氣勢差的目的，促使廢水沿柱狀體1的徑向延伸方向流動。

當(dāng)柱狀體的生物膜填料1與優(yōu)化調(diào)整設(shè)計的曝氣系統(tǒng)組合時，柱狀體生物膜填料1的徑向延伸方向與曝氣方向平行，這樣曝氣器2、3噴出的空氣沿著柱狀體1空心區(qū)域向上升，在廢水處理過程中能夠有效調(diào)整水流狀態(tài)，使得廢水與生物膜有足夠的接觸、反應(yīng)時間，處理效果好。這種流態(tài)是通過在反應(yīng)器底部形成一定的曝氣勢差來實現(xiàn)的，讓廢水始終沿著根系仿生生物膜填料1的導(dǎo)流方向處于一種有序的流態(tài)。

優(yōu)選的，本實施例中曝氣池中廢水整體的水流方向4為水平方向，即曝氣池的進(jìn)水口與出水口大體上水平設(shè)置，廢水中的污染物在流動過程中與微生物接觸氧化。布置于曝氣池底部的曝氣器的曝氣方向為垂直方向，由于曝氣方向與柱狀體1的徑向延伸方向一致，曝氣池中廢水的水流方向4與曝氣方向、柱狀體1的徑向延伸方向都垂直。由于曝氣勢差的作用使得廢水在柱狀體1的徑向延伸方向，即根系仿生生物膜填料1的導(dǎo)流方向上有一種有序的流態(tài)，這樣曝氣池中廢水除了整體的水平流向還在柱狀體的生物膜填料1內(nèi)部形成內(nèi)螺旋流態(tài)，使得廢水與生物膜有足夠的接觸、反應(yīng)時間，處理效果更好。

需要特別說明的是，本發(fā)明提供的廢水處理系統(tǒng)可以適用于本發(fā)明提供的廢水處理方法。

圖3是本發(fā)明實施例提供的曝氣系統(tǒng)平面布置方式示意圖，如圖3所示，為保證曝氣系統(tǒng)無死區(qū)，池底全部布置微孔曝氣器。曝氣池底部曝氣量不同的曝氣器在橫向、縱向均交替間隔布置，大曝氣量的曝氣器3四周設(shè)置小曝氣量的曝氣器2，小曝氣量的曝氣器2四周設(shè)置大曝氣量的曝氣器3，保證系統(tǒng)內(nèi)部形成較完整的內(nèi)螺旋。通過實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的內(nèi)螺旋，延長廢水與生物膜的接觸時間，使系統(tǒng)的處理效果得到有效提高。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。