发明内容
本发明的目的是提供一种污水生化处理一体化装置、系统及工艺方法,该一体化装置是将气提回流循环脱氮和悬浮澄清沉淀除磷相结合,具有占地面积小、能耗低、工程投资省、运行成本低,易于操作管理等优点。
本发明污水生化处理一体化装置具体为一体化气提回流循环池,包括池体,池体内设置有斜向导流隔板,所述斜向导流隔板一侧设置有曝气组件、垂直气提回流组件,所述曝气组件和斜向导流隔板之间设置有外回流污泥排泥斗/槽;在斜向导流隔板另一侧还设置有沉淀组件、与斜向导流隔板平行的斜向导流板/管,所述斜向导流板/管的进水口上方设置有药剂喷淋穿孔管,所述沉淀组件下方设置有沉淀污泥排泥斗/槽,沉淀组件上方设置有活动遮光板。
垂直气提回流组件采用气提阀门控制空气量,用于调节活性污泥回流比。
所述斜向导流隔板的倾角为38°—66°。
所述沉淀组件为平行设置的多层斜板或者蜂窝斜管,其斜板的间距或者斜管的孔径为60-120mm。
所述活动遮光板的材质为水泥混凝土、钢筋混凝土、金属、塑料或复合材料。
所述池体的材质为水泥混凝土、钢筋混凝土、砖石、金属、塑料或复合材料。
本发明由上述污水生化处理一体化装置组成的污水生化处理系统,包括厌氧调节池和污水生化处理一体化装置,所述污水生化处理一体化装置池体的外回流污泥排泥斗/槽的出口和厌氧调节池的池体内部相连通。
所述池体的出水口依次和消毒设施、出水明渠计量槽相连。
本发明利用上述污水生化处理一体化装置处理污水的工艺方法,包括如下步骤:
1、向由垂直气提回流组件和池体围成的曝气生化区注入待处理污水,池底曝气组件对曝气生化区中活性污泥和污水形成的混合液进行曝气后,经垂直气提回流组件下端将混合液送入垂直气提回流组件和斜向导流隔板之间的悬浮澄清区;
2、悬浮澄清区内,斜向导流隔板收集混合液中活性较差的沉淀污泥并送入外回流污泥排泥斗/槽,垂直气提回流组件将混合液中被截留聚集的活性污泥经气提回流到曝气生化区再利用,经反复循环完成生物脱氮反应,继而经三角堰或集水槽跌水溢出澄清液;
3、药剂喷淋穿孔管对上述步骤2溢出的澄清液喷洒加药,经跌落水力混合后,斜向导流板/管将水流导入沉淀组件下部,沉淀组件将除磷絮凝反应形成的絮体进行泥水沉淀分离,沉淀污泥排泥斗/槽收集污泥沉淀并排出,穿孔集水槽或三角堰汇集清水出水;
4、经上述步骤3处理后的清水经消毒设施消毒、计量槽计量后排出。
本发明的污水生化处理一体化装置具有如下显著优点:
一是功能区分隔:垂直气提回流组件和斜向导流隔板将一体化组合池体,分隔成三个主要的功能分区——曝气生化区、悬浮澄清区和斜板/管沉淀区,实现了其他工艺由不同水池分别完成的功能融于本发明的一个水池或水箱,也就是一体化组合池的紧凑设置,明显节约了用地;
二是垂直气提回流组件的双重功能:①起到前述的分隔作用,②实现活性污泥气提微动力回流功能;
三是斜向导流隔板的三重功能:①起到前述的分隔作用,②斜面构造形成由下向上的水平变截面实现悬浮澄清功能,③与斜向导流板/管一起形成向下导流的通道,使得水流能够进入到斜板/管沉淀区的下部;
四是构造上充分利用了空间:将斜向导流隔板的下部空间作为加药絮凝反应区、斜板/管沉淀区和清水缓冲区,实现了进一步物理吸附和化学反应除磷和去除残余污染物的目的,取代了通过水泵加压压入水力循环澄清池(按国家标准图选用),也取代了占地面积较大的常规独立的二沉池,不仅避免了斜向导流隔板下部空间的浪费,而且显著缩短了污水处理流程,节约了能耗,节省了用地面积和处理设施设备,降低了工程投资,降低了运行费用,简化了操作管理;
五是池底构造有利于排泥:池底采用斗/槽形式有利于污泥的聚集压实,使得排泥含水率降低,利用池内外的水压差由可控阀门实现重力排泥,无需用泵抽吸,也没有二沉池刮泥机等运动部件,不仅高效节能,而且维修量小,使用成本低;
六是池面采用轻质活动遮光板,既遮挡了阳光照射斜管,避免引起藻类孳生附着于斜板/管影响沉泥滑落和感官效果,又便于斜板/管和池底检修。
本发明污水生化处理系统及利用上述污水生化处理一体化装置处理污水的工艺方法,具有如下显著的有益效果:
第一是脱氮,悬浮澄清区形成缺氧宏观环境和反复回流循环形成颗粒污泥的缺氧微观环境,宏观缺氧和微观缺氧两种缺氧状态,能够使得反硝化脱氮反应顺利进行,实现了短流程的高效脱氮;
第二是除磷,在厌氧调节池生物除磷的基础上,再通过化学除磷和物理吸附除磷,最终达到总磷达标的目的,而本一体化装置和工艺正是充分利用了斜向导流隔板的下部空间,作为加药絮凝反应区、斜板/管沉淀区和清水缓冲区,实现了进一步除磷和去除残余污染物的目的,取代了通过水泵加压压入水力循环澄清池,也取代了占地面积较大的常规独立的二沉池和刮泥机等。
上述两个主要优点明显缩短了污水处理流程,与常规的A/A/O工艺或改良型Carrousel氧化沟工艺相比,具有节约能耗、节省用地面积和处理设施设备、降低工程投资、降低运行费用、简化操作管理等优点。
具体实施方式
实施例一
下面结合附图,对本发明进行进一步说明:如图2所示,本发明污水生化处理一体化装置为气提回流循环池,包括池体17,池体17内设置有斜向导流隔板6,所述斜向导流隔板6一侧设置有曝气组件12、垂直气提回流组件4,所述曝气组件12和斜向导流隔板6之间设置有外回流污泥排泥斗13;在斜向导流隔板6另一侧还设置有沉淀组件10、与斜向导流隔板6平行的斜向导流板9,所述斜向导流板9的进水口上方设置有药剂喷淋穿孔管8,所述沉淀组件10下方设置有沉淀污泥排泥斗14,沉淀组件10上方从下往上依次设置有三角堰15和活动遮光板16。为了防止藻类在斜板上附着孳生,需对斜板沉淀区进行遮光处理,本发明考虑采用轻质材料活动遮光板,以方便斜板和池底泥斗检修。
所述池体进水口处还设置有细格栅1和平流沉砂渠2。
垂直气提回流组件4由三块平行的隔板、气提管道和阀门组成,通过气提微动力方式将澄清分离的悬浮活性污泥回流到曝气生化区再利用,且回流比R可由多个气提阀门灵活控制空气量继而控制回流量,调节R范围在0.5-10之间,因而确保了缺氧反硝化反应的脱氮效率——总氮去除率η=R/(1+R)。
所述斜向导流隔板6的倾角为38°。
所述斜向导流隔板6和斜向导流板9构成向下的导流通道。
药剂喷淋穿孔管8向溢流跌水中喷洒投加化学除磷药剂和絮凝沉淀药剂。
所述沉淀组件10为平行设置的多层斜板,其斜板的间距为120mm。
所述沉淀组件10的斜板倾斜角度为38°。
所述活动遮光板16的材质为水泥混凝土。
所述气提回流循环池体17的材质为钢筋混凝土。
污水生化处理一体化装置主要由曝气生化区3、悬浮澄清区5和沉淀组件10所在的斜板/管沉淀区三个主要部分组成,由垂直气提回流组件4和斜向导流隔板6隔开。
如图3所示,本发明污水生化处理系统,包括:厌氧调节池18和如前所述的污水生化处理一体化装置即气提回流循环池,所述气提回流循环池池体17的外回流污泥排泥斗13的出口和厌氧调节池18的池体内部相连通。
所述池体17的出水口依次和消毒设施19、出水明渠计量槽20相连。
如图1所示,本发明利用污水生化处理一体化装置处理污水的工艺方法,其步骤如下:
1、来自厌氧调节池污水泵提升的污水,经过前述污水生化处理一体化装置的细格栅拦渣、平流沉砂渠沉砂后,由进水喷嘴进入到曝气生化区,该区含有大量活性污泥菌胶团,由池底曝气管(棒、盘)进行曝气供氧,活性污泥菌胶团在有氧和兼氧的环境下吸附、转化、降解各污染物;污水在曝气生化反应区中的停留时间约为3.5-10小时;
2、经曝气处理后的活性污泥和污水混合液,从垂直气提回流组件下端进入悬浮澄清区,混合液在流动上升过程中流速逐渐减小,并自动在某个高度形成较为浓密的悬浮污泥层,混合液在此处得到澄清后,澄清液从三角堰或集水槽溢出,活性污泥则被有效拦截,在垂直气提回流组件的气提微动力作用下回流到曝气生化反应区再利用,活性污泥反复循环得以顺利实现同程和短程硝化—反硝化脱氮,而活性较差的污泥则下沉至斜向导流隔板继而重力滑落至池底排泥斗排出,一部分作为回流污泥排至厌氧调节池以实现有机物部分水解降解(改善污水的可生化性)、生物除磷以及污泥厌氧消化,另一部分作为剩余污泥排出系统进行浓缩脱水处理;污水在悬浮澄清区中的停留时间约为1.3-2.5小时;
3、从三角堰或集水槽溢出的澄清液,尚需进一步除磷和去除残余污染物,经跌水混合喷淋穿孔管喷洒的化学除磷药剂和絮凝药剂后,水流由斜向导流板通道从池面导入池下,经过絮凝反应后污泥絮体在沉淀组件斜板内沉淀分离滑落池底,沉淀污泥由池底泥斗排出,清水则由穿孔集水槽汇集至消毒设施进行消毒处理,最后达到国家GB18918—2002一级B或一级A标准排放。污水在斜板沉淀区中的总停留时间约为2.5-4小时。
实施例二
如图2所示,一种污水生化处理一体化装置为气提回流循环池,包括池体17,池体17内设置有斜向导流隔板6,所述斜向导流隔板6一侧设置有曝气组件12、垂直气提回流组件4,所述曝气组件12和斜向导流隔板6之间设置有外回流污泥排泥槽13;在斜向导流隔板6另一侧还设置有沉淀组件10、与斜向导流隔板6平行的斜向导流管9,所述斜向导流管9的进水口上方设置有药剂喷淋穿孔管8,所述沉淀组件10下方设置有沉淀污泥排泥槽14,沉淀组件10上方从下往上依次设置有穿孔集水槽15和活动遮光板16。
所述池体进水口处还设置有细格栅1和平流沉砂渠2。
垂直气提回流组件4由三块平行的隔板、气提管道和阀门组成,通过气提微动力方式将澄清分离的悬浮活性污泥回流到曝气生化区再利用,且回流比R可由多个气提阀门灵活控制空气量继而控制回流量,调节R范围在0.5-10之间,因而确保了缺氧反硝化反应的脱氮效率——总氮去除率η=R/(1+R)。
所述斜向导流隔板6的倾角为52°。
所述斜向导流隔板6下依附的斜向导流管9形成向下的导流管道。
药剂喷淋穿孔管8向溢流跌水中喷洒投加化学除磷药剂和絮凝沉淀药剂。
所述沉淀组件10为平行设置的蜂窝斜管,斜管的孔径为80mm。
所述沉淀组件10的斜管倾斜角度为52°。
所述活动遮光板16的材质为复合材料。
所述气提回流循环池体17的材质为涂有防腐涂料的钢板。
如图3所示,本发明污水生化处理系统,包括:厌氧调节池18和如前所述的污水生化处理一体化装置即气提回流循环池,所述气提回流循环池池体17的外回流污泥排泥斗13的出口和厌氧调节池18的池体内部相连通。
所述池体17的出水口依次和消毒设施19、出水明渠计量槽20相连。
如图1所示,本发明利用上述污水生化处理一体化装置处理污水的工艺方法,包括如下步骤:
1、污水经细格栅除渣和平流沉砂渠沉砂,从进水喷嘴进入曝气生化区,经池底曝气组件曝气,继而从垂直气提回流组件下端进入悬浮澄清区;
2、悬浮澄清区内,污水中活性较差的污泥下沉至斜向导流隔板上,继而重力滑落至外回流污泥排泥槽排出;污水中被截留聚集的活性污泥经垂直气提回流组件的气提作用,回流至曝气生化区再利用,经反复循环完成生物脱氮反应,澄清液则经三角堰或集水槽跌水溢出;
3、澄清液在跌水溢出的同时,经药剂喷淋穿孔管加药,由斜向导流管导入池体下部进行除磷絮凝反应,形成的絮体在沉淀组件蜂窝斜管中进行泥水沉淀分离,分离后污泥滑落至下部的沉淀污泥排泥槽排出,清水则由上部的穿孔集水槽或三角堰汇集出水;
4、经上述步骤3处理后的清水经消毒设施消毒、计量槽计量后排出。
实施例三
如图2所示,一种污水生化处理一体化装置为气提回流循环池,包括池体17,池体17内设置有斜向导流隔板6,所述斜向导流隔板6一侧设置有曝气组件12、垂直气提回流组件4,所述曝气组件12和斜向导流隔板6之间设置有外回流污泥排泥斗13;在斜向导流隔板6另一侧还设置有沉淀组件10、与斜向导流隔板6平行的斜向导流板9,所述斜向导流板9的进水口上方设置有药剂喷淋穿孔管8,所述沉淀组件10下方设置有沉淀污泥排泥斗14,沉淀组件10上方从下往上依次设置有穿孔集水槽15和活动遮光板16。
所述池体进水口处还设置有细格栅1和平流沉砂渠2。
垂直气提回流组件4由三块平行的隔板、气提管道和阀门组成,通过气提微动力方式将澄清分离的悬浮活性污泥回流到曝气生化区再利用,且回流比R可由多个气提阀门灵活控制空气量继而控制回流量,调节R范围在0.5-10之间,因而确保了缺氧反硝化反应的脱氮效率——总氮去除率η=R/(1+R)。
所述斜向导流隔板6的倾角为66°。
所述斜向导流隔板6和斜向导流板9构成向下的导流通道。
药剂喷淋穿孔管8向溢流跌水中喷洒投加化学除磷药剂和絮凝沉淀药剂。
所述沉淀组件10为平行设置的多层斜板,其斜板的间距为60mm。
所述沉淀组件10的斜板倾斜角度为66°。
所述活动遮光板16的材质为玻璃钢。
所述气提回流循环池体17的材质为水泥混凝土。
如图3所示,本发明污水生化处理系统,包括:厌氧调节池18和如前所述的污水生化处理一体化装置即气提回流循环池,所述气提回流循环池池体17的外回流污泥排泥斗13的出口和厌氧调节池18的池体内部相连通。
所述池体17的出水口依次和消毒设施19、出水明渠计量槽20相连。
本发明利用上述污水生化处理一体化装置处理污水的工艺方法,包括如下步骤:
1、污水经细格栅除渣和平流沉砂渠沉砂,从进水喷嘴进入曝气生化区,经池底曝气组件曝气,继而从垂直气提回流组件下端进入悬浮澄清区;
2、悬浮澄清区内,污水中活性较差的污泥下沉至斜向导流隔板上,继而重力滑落至外回流污泥排泥斗排出;污水中被截留聚集的活性污泥经垂直气提回流组件的气提作用,回流至曝气生化区再利用,经反复循环完成生物脱氮反应,澄清液则经三角堰或集水槽跌水溢出;
3、澄清液在跌水溢出的同时,经药剂喷淋穿孔管加药,由斜向导流板/管导入池体下部进行除磷絮凝反应,形成的絮体在沉淀组件斜板中进行泥水沉淀分离,分离后污泥滑落至下部的沉淀污泥排泥斗排出,清水则由上部的穿孔集水槽或三角堰汇集出水;
4、经上述步骤3处理后的清水经消毒设施消毒、计量槽计量后排出。
某城镇污水处理厂采用本发明的一体化污水处理装置、系统及工艺方法取得良好效果。本污水处理工艺方法(简称ACCP工艺)与常规A/A/O工艺的各项技术参数和主要设备比较,见表1(污水处理量均为1500吨/日,下同);综合经济比较,见表2。
表1
表2
从上述技术与经济比较可以看出,本发明污水生化处理方法(气提循环脱氮和澄清沉淀除磷一体化生化工艺Air-lift Circulating&Clarification Precipitation integrative Biochemical Reactor,简称ACCP工艺),与常规的A/A/O工艺相比,明显具有建设投资少、占地面积小、能耗低、总成本低、运行费用省、操作管理简便等优点。