專利名稱：污水生化處理裝置及其處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種污水生化處理裝置及其處理方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高，但是由氮磷污染引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題不僅沒(méi)有得到解決，而且有日益嚴(yán)重的趨勢(shì)。因此水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的加劇對(duì)氮、磷的去除提出了嚴(yán)格的要求，可見(jiàn)，污水處理的主要矛盾已由有機(jī)污染物的去除轉(zhuǎn)變?yōu)榈?、磷污染物的去除。我?guó)對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠的出水標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，特別提高了氮磷的標(biāo)準(zhǔn)，因此許多已建的城鎮(zhèn)污水處理廠需要升級(jí)改造，增加設(shè)施去除污水中的氮、磷污染物，以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，新建的污水處理廠則須按照新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。對(duì)于脫氮除磷工藝，今后的發(fā)展要求不僅僅局限于較高的氮磷去除率，而且要求處理效果穩(wěn)定、可靠、工藝控制調(diào)節(jié)靈活、投資運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省。目前，生物脫氮除磷工藝正向著這一簡(jiǎn)潔、高效、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。我國(guó)目前絕大部分地區(qū)的污水治理體系還沒(méi)有區(qū)域化或綜合化，各污染源處于分散治理狀態(tài)，傳統(tǒng)的活性污泥法等連續(xù)流生化處理工藝在處理水量較小、變幅大的污水時(shí)難以正常穩(wěn)定運(yùn)行，因此，發(fā)展高效、低耗、占地少的水處理工藝一直是廢水處理領(lǐng)域的重要課題。生物一體化反應(yīng)器技術(shù)因其自身優(yōu)勢(shì)以及近年來(lái)微生物固定化技術(shù)的日趨成熟而受到學(xué)術(shù)界得越來(lái)越多的關(guān)注，并已成功應(yīng)用于多種廢水的處理。與傳統(tǒng)的廢水處理工藝相比，這種新型反應(yīng)器技術(shù)可減少工藝設(shè)備，降低工程造價(jià)，節(jié)約運(yùn)行成本，減少占地面積，已引起政府和科技人員的高度重視。目前垂直分段一體化生物處理工藝研究很少，現(xiàn)有的污水生化處理方法及裝置多為在空間的水平分段，最主要的有傳統(tǒng)活性污泥法及其變形:A-0法、A-A-O法、A-B法、各種氧化溝等外加二沉池出水；SBR法為時(shí)間分段，不同的時(shí)間反應(yīng)池起到不同的作用；MSBR法為空間的分評(píng)分段和時(shí)間分段的混合，以改善時(shí)間分段的缺點(diǎn)，最后出水都離不開(kāi)二沉池，即等待污泥沉降下去以后 將上清液排出，往往因污泥沉降速度慢，而使二沉池的處理能力偏低，處理時(shí)間一般占整個(gè)水處理周期的二分之一。垂直分段一體化生物處理工藝以其污水處理時(shí)間短、節(jié)約用地、減少能耗、降低造價(jià)，同時(shí)保證高質(zhì)量連續(xù)出水而被采用。孫復(fù)華發(fā)明了一套垂直分段一體化污水生化處理方法及相應(yīng)的裝置。該裝置的底部形成一個(gè)倒錐形污泥分選旋流集泥坑，集泥坑中心有排泥口，生化池體上部設(shè)置有至少一個(gè)疊片滑濾出水井，曝氣平面使生化池分段為厭氧、好氧、缺氧區(qū)，并形成垂直內(nèi)循環(huán)，污水從曝氣頭和曝氣管網(wǎng)下面厭氧污泥區(qū)域升至上面三相流好氧上升區(qū)域進(jìn)行好氧曝氣，又經(jīng)環(huán)形阻擋漂浮物的裙板和虛擬的二次沉淀池的二相流靜沉出水區(qū)進(jìn)入疊片滑濾出水井或疊片滑濾出水堰，自井中心下部的出水口排出。污水由底部水平切向射水使池底的倒錐面起旋流器的作用對(duì)污泥進(jìn)行微觀的分選，分選所需的水平旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力來(lái)自于進(jìn)水的功能，必要時(shí)，需加水下機(jī)械攪拌推進(jìn)器，通常情況下，單靠進(jìn)水的功能提供分選所需的水平旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力是不夠的，需要加水下機(jī)械攪拌推進(jìn)器才能夠保證水平旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力；另外該工藝所采用的裝置既設(shè)置了二次沉淀池，還設(shè)有環(huán)形阻擋漂浮物的裙板以及至少一個(gè)疊片滑濾出水井或疊片滑濾出水堰等，該裝置造價(jià)較為昂貴、運(yùn)行管理也較為復(fù)雜，直接制約了垂直分段一體化污水生化處理裝置在污水處理領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低、且能夠節(jié)約能耗的污水生化處理裝置及其處理方法。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
一種污水生化處理裝置，包括供氣管、生化池體、設(shè)在生化池體上的出水口和污水進(jìn)口，生化池體內(nèi)底部形成一個(gè)倒錐形污泥分選旋流集泥坑，集泥坑中心設(shè)有排泥口，集泥坑上方分布有與污水進(jìn)口連接的水平布水管和切向射水頭，所述污水進(jìn)口設(shè)在水平布水管和切向射水頭的上方，生化池體上方的豎直方向設(shè)有至少一根升液管，供氣管的出氣端伸入升液管的下方，其進(jìn)氣端探出生化池體外；生化池體自上而下分為好氧區(qū)、缺氧區(qū)、厭氧區(qū)，所述出水口設(shè)在好氧區(qū)的上方，生化池體內(nèi)靠近出水口處設(shè)有擋板，擋板與池壁平行且沿生化池體的四周延伸，擋板的頂部高于池體上的出水口。本發(fā)明中升液管的管間距、其高度以及截面大小可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，優(yōu)選的，所述升液管的管間距為3m，升液管橫截面積與生化池體的橫截面積比為1:36，升液管的高度與生化池體的高度比為3:8。本發(fā)明中升液管的高度可根據(jù)污水的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，當(dāng)升液管的高度大時(shí)，可以插入生化池體較深處，此時(shí)處理COD能力強(qiáng)，當(dāng)升液管的高度較小時(shí)，可以插入生化池體較淺處，此時(shí)處理NH4+能力強(qiáng)。 所述好氧區(qū)設(shè)有填料架，填料架的高度占生化池體高度的1/2。填料架上設(shè)有填料作為好氧生物載體，所述填料的材質(zhì)為聚丙烯。采用優(yōu)質(zhì)的聚丙烯材料，長(zhǎng)時(shí)間浸泡在廢水不會(huì)降解，也不會(huì)對(duì)微 生物有毒害作用；填料設(shè)于填料架上且懸浮在水中，對(duì)污水水質(zhì)和水量的變動(dòng)具有較好的適應(yīng)能力；更換方便，使用壽命長(zhǎng)。所述供氣管的進(jìn)氣端與風(fēng)機(jī)連接。本發(fā)明還涉及采用上述污水生化處理裝置的處理方法，包括如下步驟:
(1)污水從污水進(jìn)口進(jìn)入水平布水管后在沖力的作用下從切向射水頭射出，帶動(dòng)倒錐面池底污泥作水平旋流運(yùn)動(dòng)，并向集泥坑中心集中，比重大的老齡污泥較新生污泥集中的快，以實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的微觀分選排放；
(2)生化池體自上而下分段為好氧區(qū)、缺氧區(qū)、厭氧區(qū)，污水從厭氧區(qū)上升至缺氧區(qū)，再由缺氧區(qū)進(jìn)入好氧區(qū)后與供氣管出氣端的壓縮空氣混合后沿升液管往上流動(dòng)；
(3)從升液管頂部出來(lái)的一部分水回流，在好氧區(qū)進(jìn)行垂直循環(huán)，一部分水經(jīng)擋板阻擋后污水中的污泥沿池壁滑落到池底，清水沿池壁緩慢上升經(jīng)池壁與擋板形成的虛擬沉淀池后自池體上部的出水口流出。上述供氣管的供氣量?jī)?yōu)選為41-42m3/小時(shí)。本發(fā)明將待處理的污水由底部水平布水管和切向射水頭水平切向射水使池底的倒錐面起旋流器的作用對(duì)污泥進(jìn)行微觀的分選，本發(fā)明將污水進(jìn)口設(shè)置成高于水平布水管和切向射水頭，利用污水的沖擊作用使水從切向射水頭射出，在不需要水下機(jī)械攪拌推進(jìn)器的情況下為污泥進(jìn)行微觀的分選提供足夠的水平旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，使進(jìn)入的污水與污泥充分混合，防止污泥沉降，節(jié)約了能源，降低了成本。本發(fā)明采用向升液管通入壓縮空氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的曝氣平面的曝氣方式，將壓縮空氣引入到升液管中，由于含空氣的水比重較小，促使污水與氣體一起沿升液管往上流動(dòng)，同時(shí)空氣中的氧轉(zhuǎn)移到污水中。升液管外的水流方向垂直向下，利用水的垂直循環(huán)將富氧水送到水下。在水往下流的同時(shí)，填料中的活性污泥呼吸消耗氧，進(jìn)而在生化池體內(nèi)形成氧濃度逐漸減小的氧濃度梯度，在某一深度，氧濃度等于零，這個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了硝化與反硝化生化反應(yīng)。此種曝氣方式可以減小氣泡尺寸，增大表面積，使氧向液體中的轉(zhuǎn)移效率大大增強(qiáng)，由于氧濃度提高，加大了氧在污泥絮體顆粒內(nèi)的滲透深度，使絮體中好氧微生物所占比例增大，污泥活性保持在較高水平上，因而凈化功能良好，也不會(huì)發(fā)生由于缺氧而引起的絲狀菌污泥膨脹，泥粒較結(jié)實(shí)，污泥濃度大大提高；硝化菌的生長(zhǎng)也不會(huì)受到溶解氧不足的限制，有利于生物脫氮過(guò)程，從而達(dá)到強(qiáng)化脫氮的目的。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)本發(fā)明利用廢水的垂直循環(huán)與填料配合，在垂直方向形成氧濃度梯度，有利于生物脫氮，從而達(dá)到強(qiáng)化脫氮的目的；減少能耗，提高氧利用效率；
(2)將污水進(jìn)口設(shè)置成高于水平布水管和切向射水頭，利用污水的沖擊作用使水從切向射水頭射出，為污泥進(jìn)行微觀的分選提供足夠的水平旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，無(wú)需采用水下機(jī)械攪拌推進(jìn)器，節(jié)約了能源，降低了成本；
(3)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，將供氣管直接伸入升液管中，維修時(shí)只需取出供氣管即可，無(wú)需進(jìn)入池體內(nèi)，維修方便；另外通過(guò)設(shè)置擋板，避免富氧水對(duì)污泥沉降的攪動(dòng)，采用擋板與池壁形成的虛擬沉淀池完成污泥的沉降作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，適宜在污水處理領(lǐng)域中大規(guī)模應(yīng)用；
(4)本發(fā)明可以通過(guò)控制升液管的高度對(duì)不同類(lèi)型的污水進(jìn)行有針對(duì)性的處理；如果污水中COD濃度高，則升液 管的深度深一些(升液管的高度相對(duì)較大);如果污水中NH4+濃度高，則升液管的深度淺一些(升液管的高度相對(duì)較小)，實(shí)現(xiàn)一物多用，滿足不同污水處理的要求。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。其中:1為出水口，2為擋板,3為填料架，4為升液管,5為供氣管,6為風(fēng)機(jī),7為布水管，8為射水頭,9為排泥口，10為污水進(jìn)口，11為填料,12為進(jìn)水管，13為生化池體,A為好氧區(qū)，B為缺氧區(qū)，C為厭氧區(qū)，D為污泥區(qū)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的污水生化處理裝置，包括供氣管5、生化池體13、設(shè)在生化池體13上的出水口 I和污水進(jìn)口 10，生化池體13內(nèi)底部形成一個(gè)倒錐形污泥分選旋流集泥坑，該集泥坑為污泥區(qū)D，污泥沉降后集中在D區(qū)，集泥坑中心有排泥口 9，集泥坑上方分布有水平布水管7和切向射水頭8，水平布水管7和切向射水頭8通過(guò)進(jìn)水管12與污水進(jìn)口 10連接，所述污水進(jìn)口 10設(shè)在水平布水管7和切向射水頭8的上方。生化池體13上方的豎直方向設(shè)有至少一根升液管4，供氣管5的出氣端伸入升液管4的下方，其進(jìn)氣端探出生化池體13外與風(fēng)機(jī)6連接；生化池體13自上而下分為好氧區(qū)A、缺氧區(qū)B、厭氧區(qū)C，所述出水口 I設(shè)在好氧區(qū)A的上方且略高于升液管的上端，生化池體13內(nèi)靠近出水口 I處設(shè)有擋板2，擋板2通過(guò)支架與生化池體13連接，由于此種連接方式是現(xiàn)有的，所以不作詳細(xì)描述，擋板2與池壁平行且沿生化池體13的四周延伸，擋板2的頂部高于生化池體13上的出水口
1本發(fā)明中升液管的管間距、其高度以及截面大小可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，優(yōu)選的，所述升液管的管間距為3m，升液管橫截面積與生化池體的橫截面積比為1:36，升液管的高度與生化池體的高度比為3:8。

所述好氧區(qū)A設(shè)有填料架3，填料架的高度占生化池體高度的1/2。填料架上分布有填料，該填料是現(xiàn)有的填料，其材質(zhì)可以是聚丙烯。采用上述污水生化處理裝置的處理方法，包括如下步驟:
(1)污水從污水進(jìn)口進(jìn)入水平布水管后在沖力的作用下從切向射水頭射出，帶動(dòng)倒錐面池底污泥作水平旋流運(yùn)動(dòng)，并向集泥坑中心集中，比重大的老齡污泥較新生污泥集中的快，以實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的微觀分選排放；
(2)生化池體自上而下分段為好氧區(qū)、缺氧區(qū)、厭氧區(qū)，污水從厭氧區(qū)上升至缺氧區(qū)，再由缺氧區(qū)進(jìn)入好氧區(qū)后與供氣管出氣端的壓縮空氣混合后沿升液管往上流動(dòng)；
(3)從升液管頂部出來(lái)的一部分水回流，在好氧區(qū)進(jìn)行垂直循環(huán)，一部分水經(jīng)擋板阻擋后污水中的污泥沿池壁滑落到池底，清水沿池壁緩慢上升經(jīng)池壁與擋板形成的虛擬沉淀池后自池體上部的出水口流出。上述供氣管的供氣量?jī)?yōu)選為41-42m3/小時(shí)。
實(shí)施例生化池體13為筒狀，其直徑為3m，高度為8m ;生化池體的中心的垂直方向插入一根直徑為50cm的升液管，升液管的高度為3m ;生化池體上方的填料架的高度為4m，升液管的上端略高于填料架的上端；供氣管的供氣量為41-42m3/小時(shí)；生化池體處理污水的處理量為10 m3/小時(shí)。從污水進(jìn)口進(jìn)入的污水中COD 200mg/L，NH4+20mg/L;經(jīng)本發(fā)明污水生化處理裝置處理后，從出水口流出的水中COD 60mg/L, NH4+ 8mg/L,達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種污水生化處理裝置，包括供氣管、生化池體、設(shè)在生化池體上的出水口和污水進(jìn)口，生化池體內(nèi)底部形成一個(gè)倒錐形污泥分選旋流集泥坑，集泥坑中心設(shè)有排泥口，集泥坑上方分布有與污水進(jìn)口連接的水平布水管和切向射水頭， 其特征在于所述污水進(jìn)口設(shè)在水平布水管和切向射水頭的上方，生化池體上方的豎直方向設(shè)有至少一根升液管，供氣管的出氣端伸入升液管的下方，其進(jìn)氣端探出生化池體外； 生化池體自上而下分為好氧區(qū)、缺氧區(qū)、厭氧區(qū)，所述出水口設(shè)在好氧區(qū)的上方，生化池體內(nèi)靠近出水口處設(shè)有擋板，擋板與池壁平行且沿生化池體的四周延伸，擋板的頂部高于池體上的出水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水生化處理裝置，其特征在于所述升液管的管間距為3m，升液管橫截面積與生化池體的橫截面積比為1:36，升液管的高度與生化池體的高度比為3:8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的污水生化處理裝置，其特征在于所述好氧區(qū)設(shè)有填料架，填料架的高度占生化池體高度的1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水生化處理裝置，其特征在于所述供氣管的進(jìn)氣端與風(fēng)機(jī)連接。
5.上述任一權(quán)利要求所述的污水生化處理裝置的處理方法，其特征在于包括如下步驟: (1)污水從污水進(jìn)口進(jìn)入水平布水管后在沖力的作用下從切向射水頭射出，帶動(dòng)倒錐面池底污泥作水平旋流運(yùn)動(dòng)，并向集泥坑中心集中，比重大的老齡污泥較新生污泥集中的快，以實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的微觀分選排放； (2)生化池體自上而下分段為好氧區(qū)、缺氧區(qū)、厭氧區(qū)，污水從厭氧區(qū)上升至缺氧區(qū)，再由缺氧區(qū)進(jìn)入好氧區(qū)后與供氣管出氣端的壓縮空氣混合后沿升液管往上流動(dòng)； (3)從升液管頂部出來(lái)的一部分水回流，在好氧區(qū)進(jìn)行垂直循環(huán)，一部分水經(jīng)擋板阻擋后污水中的污泥沿池壁滑落到池底，清水沿池壁緩慢上升經(jīng)池壁與擋板形成的虛擬沉淀池后自池體上部的出水口流出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理方法，其特征在于所述供氣管的供氣量為41-42m3/小 時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種污水生化處理裝置，包括供氣管、生化池體、設(shè)在生化池體上的出水口和污水進(jìn)口，生化池體內(nèi)底部形成一個(gè)倒錐形污泥分選旋流集泥坑，集泥坑中心設(shè)有排泥口，集泥坑上方分布有與污水進(jìn)口連接的水平布水管和切向射水頭，污水進(jìn)口設(shè)在水平布水管和切向射水頭的上方，生化池體上方的豎直方向設(shè)有至少一根升液管，供氣管的出氣端伸入升液管的下方，其進(jìn)氣端探出生化池體外；生化池體自上而下分為好氧區(qū)、缺氧區(qū)、厭氧區(qū)，所述出水口設(shè)在好氧區(qū)的上方，生化池體內(nèi)靠近出水口處設(shè)有擋板，擋板的頂部高于池體上的出水口。本發(fā)明還涉及采用該處理裝置的處理方法，采用本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、且能夠節(jié)約能耗的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F3/30GK103183412SQ20131010533
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者韓寒, 劉志宏 申請(qǐng)人:江蘇盛世水業(yè)發(fā)展有限公司