《快速生物過濾水處理反應器及其施工方法》是廣州市金龍峰環保設備工程有限公司於2014年5月23日申請的專利，該專利的公布號為CN104003507A，公布日為2014年8月27日，發明人是石雲峰、石燕、姚永豪、朱月琪。
《快速生物過濾水處理反應器及其施工方法》其包括位於同一容器內且從下往上布置的承托層、濾料層和散水層，還包括能連通容器內部的出水管，所述承托層內安裝有布氣系統和出水管，所述濾料層內部嵌有排風系統，所述散水層內部嵌有布水系統6。其通過排風系統將從布氣系統中進入的空氣順利輸送為散水層中後散到空氣中便於進行曝氣，防止出現濾料層中濾料間的空隙太小而導致曝氣不能順利進行，且污水處理負荷高，占地面積小，約1.5~3平方每噸，減少占地面積，降低建設成本，運行維護簡單，無需人工管理。
2017年12月11日，《快速生物過濾水處理反應器及其施工方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《快速生物過濾水處理反應器及其施工方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：快速生物過濾水處理反應器及其施工方法
- 申請人：廣州市金龍峰環保設備工程有限公司
- 申請日：2014年5月23日
- 申請號：2014102223841
- 公布號：CN104003507A
- 公布日：2014年8月27日
- 發明人：石雲峰、石燕、姚永豪、朱月琪
- 地址：廣東省廣州市海珠區濱江中路號276-278號六樓
- 分類號：C02F3/00(2006.01)I、C02F3/34(2006.01)I
- 代理機構：廣州嘉權專利商標事務所有限公司
- 代理人：譚英強
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
水是人類賴以生存的基本條件，中國淡水資源總量並不少，但由於人口眾多，造成人均水資源占有量較低。近年來，隨著工業的發展和人口的持續增長，出現了工業廢水的亂排、垃圾圍城、礦山廢水泄露等環境問題，逐漸侵蝕中國本已經極少的淡水資源，淡水資源面臨著水體污染和水資源短缺。占有中國大部分人口的農村地區，每年產生的生活污水至少約有80多億噸，大部分村莊沒有排水渠道和污水處理系統，生活污水隨意直接排放，不僅破壞了當地的生態環境，而且也威脅到引用水的用水安全。與農村的用水來源不同，療養院、別墅區、度假村等場所用水有相對較完善的系統，但由於地理位置較分散，排水系統不能直接連入市政管網，同樣也是生活污水任意排放，對場所周邊的自然生態環境造成了很大的傷害。
農村、鄉鎮、度假村、別墅區、療養院等這些地方人口大多分散居住，排水管網稀少，集中處理的難度較大。這些地方的污水特點是：流量日變化係數大、波動性大；一般不含有毒物質，往往多含氮、磷等營養物質；含有大量的病毒、細菌；可生化性較好。這些特點限制了該類型污水處理工藝的類型。
2014年前，這部分污水主要採用人工濕地法進行處理。
1.污水處理負荷低，占地面積大，約7~10平方米/噸，增加土地占有量，不符合經濟利益。
2.受氣候影響較大，在冬季或寒冷季節，會發生冰凍現象，影響運行效果。
3.維護管理困難，需對濕地內雜草、植物殘體及病蟲害進行清理，並對植物進行收割和換茬，人工勞動強度大。
4.有異味散發，產生二次污染。
5.系統投資高，約2000~3500元/噸，增加建設成本。
因此，隨著城鄉統籌步伐加快和社會主義新農村建設的全面推進，怎樣高效、經濟地處理農村和鄉鎮等分散式生活污水已成為中國2014年前環境保護領域亟待解決的一個難題。
發明內容
專利目的
該發明的目的，在於提供一種快速生物過濾水處理反應器。 還提供一種快速生物過濾水處理反應器的施工方法。
技術方案
《快速生物過濾水處理反應器及其施工方法》所述反應器，其包括位於同一容器內且從下往上布置的承托層、濾料層和散水層，還包括能連通容器內部的出水管，所述承托層內安裝有布氣系統和出水管，所述濾料層內部嵌有排風系統，所述散水層內部嵌有布水系統。
作為上述技術方案的進一步改進，所述排風系統包括多根梅花相間地嵌在濾料層內部的排風管，所述排風管為中空管，所述排風管的內部填充滿粒徑為3~5毫米的礫石。
作為上述技術方案的進一步改進，所述濾料層從下往上分隔為若干層濾料單元，每個所述濾料單元內部嵌有多根排風管，相鄰的濾料單元的排風管錯位布置。
作為上述技術方案的進一步改進，所述布氣系統包括日字型布置的布氣主管，位於三根平行的布氣主管中一側的布氣主管的中間位置設有進氣孔，位於三根平行的布氣主管中餘下的兩根布氣主管之間布置有布氣支管，所述布氣支管上兩排出氣孔，兩排所述的出氣孔交錯布置，相鄰的兩個出氣孔的中軸線之間的夾角為60~120°。
作為上述技術方案的進一步改進，所述布氣系統包括口字型布置的布氣主管，其中兩根平行的所述布氣主管的中間位置設有進氣孔，餘下兩根平行的所述布氣主管之間布置有布氣支管，所述布氣支管上兩排出氣孔，兩排所述的出氣孔交錯布置，相鄰的兩個出氣孔的中軸線之間的夾角為60~120°。
作為上述技術方案的進一步改進，所述布水系統包括布水主管以及對稱分布在布水主管一側或兩側的布水支管，所述布水支管上兩排對稱布置的出水孔，其中一出水孔的中軸線與其對稱布置的出水孔的中軸線之間的夾角為60~120°。
一種快速生物過濾水處理反應器的施工方法，其包括以下步驟，
1）通過焊接金屬或者在地上挖土坑形成所述的容器；
2）在容器的底部鋪設粒徑為5~8毫米的礫石形成承托層，並在承托層內部鋪設出水管以及布氣系統中的管道；
3）在承托層上方鋪設濾料層，並將排氣系統中的排氣管豎直向上嵌在濾料層內；
4）往排氣管內部填充滿粒徑為3~5毫米的礫石；
5）在濾料層上方鋪設粒徑為5~8毫米的礫石形成散水層，並在散水層內部鋪設布水系統中的管道。
作為上述技術方案的進一步改進，所述濾料層由粒徑1～3毫米礫石和砂性壤土按體積比6:4的比例混合後鋪設而成。
作為上述技術方案的進一步改進，所述濾料層由粒徑3~5厘米的爐渣塊、粒徑1～3毫米的礫石、砂性壤土按4:3:3的體積比混合後鋪設而成。
作為上述技術方案的進一步改進，所述濾料層由粒徑3～5毫米的礫石、中砂、砂性壤土按4:3:3的體積比混合後鋪設而成。
有益效果
《快速生物過濾水處理反應器及其施工方法》的有益效果是：針對上述人工濕地的技術缺點，該發明的快速生物過濾水處理反應器能較好地解決上述缺點。
1.污水處理負荷高，占地面積小，約1.5~3平方每噸，減少占地面積，降低建設成本。
2.污水液面保持在濾料層頂部以下，避免受寒冷氣候的影響而出現水體冰凍現象，運行穩定。
3.運行維護簡單，無需人工管理。
4.採用砂礫作為微生物的生存環境，不產生污泥和異味，避免二次污染。
5.建設成本低，約1500-3000元/噸。
附圖說明
圖1是《快速生物過濾水處理反應器及其施工方法》的縱剖視圖；
圖2是該發明中布水系統結構一的示意圖；
圖3是該發明中布水系統結構二的示意圖；
圖4是該發明中布氣系統結構一的示意圖；
圖5是該發明中布氣系統結構二的示意圖；
圖6是該發明中布水支管的結構示意圖；
圖7是該發明中布氣支管的結構示意圖；
圖8是該發明中排風管的縱剖截面圖；
圖9是該發明中排風管的橫剖截面圖。
技術領域
《快速生物過濾水處理反應器及其施工方法》涉及一種生活污水處理設備，特別是涉及處理農村、鄉鎮、度假村、別墅區、療養院等管網的分散式生活污水的快速生物過濾水處理反應器，還涉及一種快速生物過濾水處理反應器的施工方法。
權利要求
1.快速生物過濾水處理反應器，其特徵在於：其包括位於同一容器內且從下往上布置的承托層、濾料層和散水層，還包括能連通容器內部的出水管，所述承托層內安裝有布氣系統和出水管，所述濾料層內部嵌有排風系統，所述散水層內部嵌有布水系統。
2.根據權利要求1所述的快速生物過濾水處理反應器，其特徵在於：所述排風系統包括多根梅花相間地嵌在濾料層內部的排風管，所述排風管為中空管，所述排風管的內部填充滿粒徑為3~5毫米的礫石。
3.根據權利要求2所述的快速生物過濾水處理反應器，其特徵在於：所述濾料層從下往上分隔為若干層濾料單元，每個所述濾料單元內部嵌有多根排風管，相鄰的濾料單元的排風管錯位布置。
4.根據權利要求1~3任一項所述的快速生物過濾水處理反應器，其特徵在於：所述布氣系統包括日字型布置的布氣主管，位於三根平行的布氣主管中一側的布氣主管的中間位置設有進氣孔，位於三根平行的布氣主管中餘下的兩根布氣主管之間布置有布氣支管，所述布氣支管上兩排出氣孔，兩排所述的出氣孔交錯布置，相鄰的兩個出氣孔的中軸線之間的夾角為60~120°。
5.根據權利要求1~3任一項所述的快速生物過濾水處理反應器，其特徵在於：所述布氣系統包括口字型布置的布氣主管，其中兩根平行的所述布氣主管的中間位置設有進氣孔，餘下兩根平行的所述布氣主管之間布置有布氣支管，所述布氣支管上兩排出氣孔，兩排所述的出氣孔交錯布置，相鄰的兩個出氣孔的中軸線之間的夾角為60~120°。
6.根據權利要求1~3任一項所述的快速生物過濾水處理反應器，其特徵在於：所述布水系統包括布水主管以及對稱分布在布水主管一側或兩側的布水支管，所述布水支管上兩排對稱布置的出水孔，其中一出水孔的中軸線與其對稱布置的出水孔的中軸線之間的夾角為60~120°。
7.一種快速生物過濾水處理反應器的施工方法，其特徵在於：其包括以下步驟，
1）通過焊接金屬或者在地上挖土坑形成所述的容器；
2）在容器的底部鋪設粒徑為5~8毫米的礫石形成承托層，並在承托層內部鋪設出水管以及布氣系統中的管道；
3）在承托層上方鋪設濾料層，並將排氣系統中的排氣管豎直向上嵌在濾料層內；
4）往排氣管內部填充滿粒徑為3~5毫米的礫石；
5）在濾料層上方鋪設粒徑為5~8毫米的礫石形成散水層，並在散水層內部鋪設布水系統中的管道。
8.根據權利要求7所述的快速生物過濾水處理反應器的施工方法，其特徵在於：所述濾料層由粒徑1～3毫米礫石和砂性壤土按體積比6:4的比例混合後鋪設而成。
9.根據權利要求7所述的快速生物過濾水處理反應器的施工方法，其特徵在於：所述濾料層由粒徑3~5厘米的爐渣塊、粒徑1～3毫米的礫石、砂性壤土按4:3:3的體積比混合後鋪設而成。
10.根據權利要求7所述的快速生物過濾水處理反應器的施工方法，其特徵在於：所述濾料層由粒徑3～5毫米的礫石、中砂、砂性壤土按4:3:3的體積比混合後鋪設而成。
實施方式
參照圖1～圖9，快速生物過濾水處理反應器，其包括位於同一容器內且從下往上布置的承托層1、濾料層3和散水層5，還包括能連通容器內部的出水管7，所述承托層1內安裝有布氣系統2和出水管7，所述濾料層3內部嵌有排風系統4，所述散水層5內部嵌有布水系統6。當然，還包括與布氣系統2相連線的氣泵以及與布水系統6連通的待處理水收集池。
進一步作為優選的實施方式，所述排風系統4包括多根梅花相間地嵌在濾料層3內部的排風管40，所述排風管40為中空管，所述排風管40的內部填充滿粒徑為3~5毫米的礫石。通過排風管40將從布氣系統2中進入的空氣順利輸送為散水層5中後散到空氣中便於進行曝氣，防止出現濾料層3中濾料間的空隙太小而導致曝氣不能順利進行。
進一步作為優選的實施方式，所述濾料層3從下往上分隔為若干層濾料單元，每個所述濾料單元內部嵌有多根排風管40，相鄰的濾料單元的排風管40錯位布置。優選地，濾料層3分為3層，在縱剖截面上，排風管40成品字形分布，每一層的排風管40不進入相鄰的濾料單元中。
進一步作為優選的實施方式，所述布氣系統2包括日字型布置的布氣主管20，位於三根平行的布氣主管20中一側的布氣主管20的中間位置設有進氣孔22，位於三根平行的布氣主管20中餘下的兩根布氣主管20之間布置有布氣支管21，所述布氣支管21上兩排出氣孔23，兩排所述的出氣孔23交錯布置，相鄰的兩個出氣孔23的中軸線之間的夾角為60~120°。優選地，相鄰的兩個出氣孔23的中軸線之間的夾角為90°，布氣支管21數量及管徑按空氣流速4～5米/秒設計；出氣孔23的數量和間距按孔隙流速25～30米/秒設計。
進一步作為優選的實施方式，所述布氣系統2包括口字型布置的布氣主管20，其中兩根平行的所述布氣主管20的中間位置設有進氣孔22，餘下兩根平行的所述布氣主管20之間布置有布氣支管21，所述布氣支管21上兩排出氣孔23，兩排所述的出氣孔23交錯布置，相鄰的兩個出氣孔23的中軸線之間的夾角為60~120°。優選地，相鄰的兩個出氣孔23的中軸線之間的夾角為90°，布氣支管21數量及管徑按空氣流速4～5米/秒設計；出氣孔23的數量和間距按孔隙流速25～30米/秒設計。
進一步作為優選的實施方式，所述布水系統6包括布水主管60以及對稱分布在布水主管60一側或兩側的布水支管61，所述布水支管61上兩排對稱布置的出水孔63，其中一出水孔63的中軸線與其對稱布置的出水孔63的中軸線之間的夾角為60~120°。優選地，其中一出水孔63的中軸線與其對稱布置的出水孔63的中軸線之間的夾角為90°.布水主管60上的一側或者中間位置設有進水孔62，布水主管60與布水支管61垂直；布水主管60管徑按水流速度1～1.5米/秒設計；布水支管61數量及管徑水流速度1.5～2.5米/秒設計；出水孔63的數量和間距按孔隙流速5～6米/秒設計。
一種快速生物過濾水處理反應器的施工方法，其包括以下步驟，
1）通過焊接金屬或者在地上挖土坑形成所述的容器；
2）在容器的底部鋪設粒徑為5~8毫米的礫石形成承托層1，並在承托層1內部鋪設出水管7以及布氣系統2中的管道；
3）在承托層1上方鋪設濾料層3，並將排氣系統中的排氣管豎直向上嵌在濾料層3內；
4）往排氣管內部填充滿粒徑為3~5毫米的礫石；
5）在濾料層3上方鋪設粒徑為5~8毫米的礫石形成散水層5，並在散水層5內部鋪設布水系統6中的管道。
進一步作為優選的實施方式，所述濾料層3由粒徑1～3毫米礫石和砂性壤土按體積比6:4的比例混合後鋪設而成。濾料層3優選的厚度為60厘米，排風管40的長度為15~19厘米，砂性壤土中含有大量的種類繁多的異養型微生物，它們能對被過濾、截留在土壤顆粒空隙間的懸浮有機物和溶解有機物進行生物降解。礫石和砂性壤土組成具有一定孔隙率的混合濾料，污水以一定的流速通過濾料，水中的懸浮物質和大部分的病菌、病毒依靠濾料間的孔隙截留、過濾去除。
進一步作為優選的實施方式，所述濾料層3由粒徑3~5厘米的爐渣塊、粒徑1～3毫米的礫石、砂性壤土按4:3:3的體積比混合後鋪設而成。濾料層3優選的厚度為60厘米，排風管40的長度為15~19厘米，爐渣塊豐富的孔狀結構為微生物的附著和繁殖提供良好的條件，巨大的表面積使微生物與污染物充分接觸。爐渣塊、礫石和砂性壤土組成具有一定孔隙率的混合濾料，污水以一定的流速通過濾料，水中的懸浮物質和大部分的病菌、病毒依靠濾料間的孔隙截留、過濾去除。
進一步作為優選的實施方式，所述濾料層3由粒徑3～5毫米的礫石、中砂、砂性壤土按4:3:3的體積比混合後鋪設而成。濾料層3優選的厚度為60厘米，排風管40的長度為15~19厘米，礫石、中砂、砂性壤土組成具有一定孔隙率的混合濾料，污水以一定的流速通過濾料，水中的懸浮物質和大部分的病菌、病毒依靠濾料間的孔隙截留、過濾去除。
該發明中的快速生物過濾水處理反應處理器採用以下方式運行：
方式1：採用乾濕交替間歇式運行的方式，運行過程中採用預曝氣30分鐘和延遲曝氣30分鐘的方式控制系統運行。整個運行過程為從布氣主管20和布氣支管21進氣後預曝氣30分鐘、從布水系統6進水（同時曝氣）停水、延時曝氣30分鐘、停止曝氣，乾濕交替一次為一個反應周期。可以營造好氧-厭氧交替環境有利於脫氮除磷。
方式2：採用乾濕交替間歇式運行的方式，運行過程中採用進水同時曝氣和延遲曝氣30分鐘的方式控制系統運行。整個運行過程為進水（同時曝氣）停水、延時曝氣30分鐘、停止曝氣，乾濕交替一次為一個反應周期。可以營造好氧-厭氧交替環境有利於脫氮除磷。
方式3：採用乾濕交替間歇式運行的方式，運行過程中採用預曝氣30分鐘和進水同時曝氣的方式控制系統運行。整個運行過程為預曝氣30分鐘、進水（同時曝氣）停水（停止曝氣），乾濕交替一次為一個反應周期。可以營造好氧-厭氧交替環境有利於脫氮除磷。
榮譽表彰
2017年12月11日，《快速生物過濾水處理反應器及其施工方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
