專利名稱：一種適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種污水處理裝置及利用該裝置進行污水處理的方法，尤其涉及一種既可用于城鎮(zhèn)、村鎮(zhèn)污水，也可用于分散別墅、旅游區(qū)及低濃度有機工業(yè)廢水的處理裝置及利用其進行污水處理的方法。
背景技術(shù)：
污水主要包括生活污水和工業(yè)廢水。按照人口聚集情況的不同，我國的居民分為城市(含縣城)居民和村鎮(zhèn)(含建制鎮(zhèn))居民，城鎮(zhèn)和村鎮(zhèn)產(chǎn)生的污水通常定義為集中排放的城市污水和分散排放的村鎮(zhèn)污水。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市污水產(chǎn)生量不斷增加，城市的水環(huán)境質(zhì)量急劇下降，各級城市都面臨嚴峻的水環(huán)境壓力。為改善城市居民的水環(huán)境質(zhì)量，政府近年來投入了大量的資金建設(shè)了集中的城市污水處理廠，通過多年的建設(shè)，城市生活污水和大水量工業(yè)廢水得到有效的收集和處理，目前我國大中城市和縣城大多都建設(shè)了相對完善的城市污水處理廠和工業(yè)廢水處理站。受限于政府財力，國家對一些分散污水處理設(shè)施建設(shè)的投入較少，在分散污水的處理方面仍有很大欠缺，急需應(yīng)用經(jīng)濟、簡便的分散污水處理技術(shù)，處理相對分散的村鎮(zhèn)、別墅區(qū)、旅游區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)污水。污水中主要污染物是水中有機物和氮磷污染物，在排放水體或回收利用前，需要對其進行去除。相對來說，城市污水處理廠和大部分城市企業(yè)廢水的建設(shè)水平較高，污水處理單元的自動化水平較高，為了應(yīng)對有機物和氮磷污染物的去除，采取了較長的工藝流程，在工藝實施上應(yīng)用了比較復(fù)雜的工藝，甚至使用了投資較大的膜分離技術(shù)。受限于薄弱的經(jīng)濟基礎(chǔ)和落后的管理水平，以村鎮(zhèn)污水為代表的分散污水的處理，不能照搬城市污水的處理技術(shù)和工藝，需要應(yīng)用與村鎮(zhèn)社會經(jīng)濟發(fā)展狀況、管理水平、污水水量水質(zhì)特征、地形地勢等具體條件相適應(yīng)的、高效低耗、經(jīng)濟適用型處理工藝的技術(shù)。為節(jié)省投資，在設(shè)計分散污水處理方法時，需要考慮盡量減少污水或污泥的提升、減少剩余污泥的排放、減少專用的排泥設(shè)施。為減少污水處理站的運行管理費用，在設(shè)計分散污水時，盡量考慮一體化的設(shè)計思路。為保障運行效果的穩(wěn)定，盡量考慮分散污水的水質(zhì)水量波動大的特點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種適用于水質(zhì)、水量波動大的村鎮(zhèn)及分散污水的處理裝置及其方法，通過一體化污水處理裝置的設(shè)計，保障了處理出水能夠滿足生活污水回用的目的。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
技術(shù)方案一: 一種適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置，包括一體化反應(yīng)器，一體化反應(yīng)器的左側(cè)壁的上部連接有進水管，右側(cè)壁的上部設(shè)置有出水堰和出水管，出水堰與出水管相連，一體化反應(yīng)器的內(nèi)部自左向右劃分為污泥上升區(qū)、污泥下降區(qū)和沉淀區(qū)，污泥上升區(qū)和污泥下降區(qū)之間設(shè)置有第一分隔板，污泥下降區(qū)與沉淀區(qū)之間設(shè)置有第二分隔板；其中:所述污泥上升區(qū)的底部設(shè)置有曝氣頭或曝氣管，曝氣頭或曝氣管連接有鼓風機管；所述沉淀區(qū)內(nèi)設(shè)置有第一沉淀板和第二沉淀板，第一沉淀板與第二分隔板的底端相連并形成第一沉淀角，第二沉淀板位于第一沉淀板的上方并固定在一體化反應(yīng)器的右側(cè)內(nèi)壁上，第二沉淀板與位于其上方的一體化反應(yīng)器的右側(cè)內(nèi)壁之間形成第二沉淀角。技術(shù)方案二:
《城市污水再生利用:城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920-2002)主要去除污染物是有機物和氨氮，利用上述污泥自循環(huán)裝置處理污水達到污水回用目的處理的方法，具體包括如下步驟:
(1)將一體化反應(yīng)器內(nèi)部充滿泥水混合液；
(2)分散污水經(jīng)進水管從一體化反應(yīng)器上部進入污泥上升區(qū)與泥水混合液混合；
(3)在污泥上升區(qū)內(nèi)，在進水的同時，空氣從曝氣頭或曝氣管中逸出后，帶動泥水混合液上升，使污水及污泥圍繞第一分隔板在污泥上升區(qū)和污泥下降區(qū)中循環(huán)，污泥上升區(qū)和污泥下降區(qū)中的泥水混合液在好氧的環(huán)境下充分反應(yīng)，完成有機污染物的去除和氨氮的氧化；
(4)在進水水流的推動下，泥水混合液從沉淀區(qū)底部的空隙向上流動，在重力的作用下，污泥分別通過第一沉淀板和第二沉淀板返回污泥下降區(qū)，重新進入污水生物反應(yīng)過程，沉淀污泥后的污水在向上流動的過程逐漸澄清，出水經(jīng)出水堰流至出水管，分散污水出水經(jīng)消毒處理后即可滿足回用水要求。本發(fā)明采用污泥自循環(huán)延時好氧污泥減量法，用于出水回用，通過延時好氧反應(yīng)設(shè)計實現(xiàn)污泥減量，一體化單元出`水可滿足《城市污水再生利用:城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)的回用水要求。本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
(1)在泥水分離環(huán)節(jié)利用了雙斜板交叉強化污泥沉降的思想，代替?zhèn)鹘y(tǒng)重力沉淀的思
相.(2)在污泥回流環(huán)節(jié)利用了污泥自循環(huán)的理念，代替?zhèn)鹘y(tǒng)生活污水處理單元的污泥回流理念，節(jié)省了污泥回流設(shè)施；
(3)在生物反應(yīng)環(huán)節(jié)利用生物載體自循環(huán)的理念，提高了生物反應(yīng)單元的生物濃度，在生物反應(yīng)池中同步實現(xiàn)氨氮及有機物的去除；
(4)在出水澄清設(shè)計環(huán)節(jié)利用了污泥吸附層的思想，在污水回用時節(jié)省了污水過濾設(shè)施。(5)生物反應(yīng)池污泥濃度高、無需污泥回流設(shè)施、出水濁度低，處理污水時運行簡便、功能多樣并可實現(xiàn)無人值守；
(6)抗水質(zhì)水量變化能力強、反應(yīng)器污泥濃度高和體積負荷高，可以模塊化生產(chǎn)，一體化的設(shè)計及污泥自循環(huán)的理念能夠使污水處理站實現(xiàn)無人值守。


圖1為適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但并不局限如此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。如圖1所示，本實施方式的適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置包括一體化反應(yīng)器1，一體化反應(yīng)器I的左側(cè)壁的上部連接有進水管2，右側(cè)壁的上部設(shè)置有出水堰15和出水管16，出水堰15與出水管16相連，一體化反應(yīng)器I的內(nèi)部自左向右劃分為污泥上升區(qū)4、污泥下降區(qū)5和沉淀區(qū)9，污泥上升區(qū)4和污泥下降區(qū)5之間設(shè)置有第一分隔板3，污泥下降區(qū)5與沉淀區(qū)9之間設(shè)置有第二分隔板10 ;其中:所述污泥上升區(qū)4的底部設(shè)置有曝氣頭或曝氣管7，曝氣頭或曝氣管7連接有鼓風機管6 ;所述沉淀區(qū)9內(nèi)設(shè)置有第一沉淀板11和第二沉淀板12，第一沉淀板11與第二分隔板10的底端相連并形成第一沉淀角13，第二沉淀板12位于第一沉淀板11的上方并固定在一體化反應(yīng)器I的右側(cè)內(nèi)壁上，第二沉淀板12與位于其上方的一體化反應(yīng)器I的右側(cè)內(nèi)壁之間形成第二沉淀角14。一體化反應(yīng)器I在運行時充滿泥水混合液。分散污水經(jīng)進水管2從一體化反應(yīng)器I的上部進入與反應(yīng)器中的泥水混合液混合，第一分隔板3將生物反應(yīng)器分為污泥上升區(qū)4和污泥下降區(qū)5。污泥上升和污泥下降通過單側(cè)通入空氣實現(xiàn)，鼓風機管6連接曝氣頭或曝氣管7，由于只是在第一分隔板3的左側(cè)反應(yīng)區(qū)(污泥上升區(qū)4)設(shè)置曝氣，空氣從曝氣頭(管)7中逸出后帶動混合液上升，泥水混合液從第一分隔板3的左側(cè)壓縮整體上升形成污泥上升區(qū)4，第一分隔板3的右側(cè)則成為污泥下降區(qū)5。為提高污泥上升區(qū)4和污泥下降區(qū)5中微生物的濃度，可在污泥上升區(qū)投加載體8，在泥水混合液的循環(huán)帶動下，載體8可以同污水及污泥圍繞第一分隔板3循環(huán)。在污泥上升區(qū)4和污泥下降區(qū)5中的泥水混合液在好氧的環(huán)境下充分反應(yīng)，完成有機污染物的去除和氨氮的氧化，有機物通過好氧反應(yīng)過程變成二氧化碳和水， 氨氮被氧化為硝態(tài)氮。在進水水流的推動下，泥水混合液進入沉淀區(qū)
9。泥水混合液從沉淀區(qū)9底部的空隙向上流動，在重力的作用下，污泥分別通過第一沉淀板11和第二沉淀板12返回生物反應(yīng)污泥下降區(qū)5，重新進入污水生物反應(yīng)過程，沉淀污泥后的污水在向上流動的過程逐漸澄清，出水經(jīng)出水堰15流至出水管16，出水經(jīng)消毒處理后即可滿足《城市污水再生利用:城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920-2002)的回用水要求。污水中的有機物在污泥上升區(qū)4和污泥下降區(qū)5中被泥水混合液中的微生物轉(zhuǎn)換為二氧化碳和水，同時也增殖了一些新生微生物。考慮到分散污水一般水量較小，不希望單獨設(shè)置污泥處理單元，為保障該工藝能夠最低限度的排放增殖的污泥，在工程設(shè)計時，延長污泥上升區(qū)4和污泥下降區(qū)5的水力停留時間，使生物反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)處理好氧延時曝氣狀態(tài)。在工程應(yīng)用時，一體化反應(yīng)器I的平面(橫截面)可以是方形、圓形或矩形。一體化反應(yīng)器I的材料可以是鋼、玻璃鋼、有機玻璃、PP等材料。在工程應(yīng)用時，一體化反應(yīng)器I的污泥上升區(qū)4和污泥下降區(qū)5中也可以不投加生物載體，在單側(cè)曝氣的推動下，泥水混合液也能圍繞第一分隔板3循環(huán)，形成污泥上升區(qū)4和污泥下降區(qū)5。在工程應(yīng)用時，為防止污泥在第一沉降板11處沉積，也可在此處設(shè)置污泥提升手段，將該處的污泥提升到污泥上升區(qū)4或污泥下降區(qū)5。
在工程應(yīng)用時，為在污泥沉淀區(qū)9下部形成污泥吸附層，也可以在出水堰15和第二沉降角14中間設(shè)置外部的污泥提升管17，將污泥提升管17與污泥泵連接，將污泥提升到污泥上升區(qū)4或污泥下降區(qū)5，這樣在沉淀區(qū)9底部和提升管17中間就可以形成污泥吸附層。污泥吸附層的上升流速控制在0.6-1.6m/h。第一分隔板3距離一體化反應(yīng)器I底部的距離為20-30cm，第一沉淀角13和第二沉淀角14的角度設(shè)計為120-150度。出水堰15的出水能力小于2L/m.S。沉淀區(qū)9的總水力停留時間不小于5小時。分散污水 出水雜用時不考慮單獨污泥處理設(shè)施，污水在污泥上升區(qū)4和污泥下降區(qū)5的總水力停留時間設(shè)計為不少于20h。分散污水出水雜用時考慮單獨污泥處理設(shè)施，生物反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)處理好氧不處于延時曝氣狀態(tài)，污水在污泥上升區(qū)4或污泥下降區(qū)5的總水力停留時間不少于6小時，宜設(shè)計為6-10小時?？梢悦咳瘴鬯谖勰嗌仙齾^(qū)4和污泥下降區(qū)5排泥至單設(shè)的污泥濃縮脫水設(shè)施，每天排泥不高于污泥上升區(qū)4和污泥下降區(qū)5總體積的1/10。投加載體8時，載體8投加量為污泥上升區(qū)4體積的20-40%，投加載體8為懸浮載體。污泥上升區(qū)4和污泥下降區(qū)5的體積比為2-3:1。
權(quán)利要求
1.一種適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置，其特征在于所述污泥自循環(huán)分散污水處理裝置包括一體化反應(yīng)器(I)，一體化反應(yīng)器(I)的左側(cè)壁的上部連接有進水管(2)，右側(cè)壁的上部設(shè)置有出水堰(15)和出水管(16)，出水堰(15)與出水管(16)相連，一體化反應(yīng)器(I)的內(nèi)部自左向右劃分為污泥上升區(qū)(4)、污泥下降區(qū)(5)和沉淀區(qū)(9)，污泥上升區(qū)(4)和污泥下降區(qū)(5)之間設(shè)置有第一分隔板(3)，污泥下降區(qū)(5)與沉淀區(qū)(9)之間設(shè)置有第二分隔板(10);其中:所述污泥上升區(qū)(4)的底部設(shè)置有曝氣頭或曝氣管(7)，曝氣頭或曝氣管(7)連接有鼓風機管(6);所述沉淀區(qū)(9)內(nèi)設(shè)置有第一沉淀板(11)和第二沉淀板(12 )，第一沉淀板(11)與第二分隔板(10 )的底端相連并形成第一沉淀角(13 )，第二沉淀板(12 )位于第一沉淀板(11)的上方并固定在一體化反應(yīng)器(I)的右側(cè)內(nèi)壁上，第二沉淀板(12)與位于其上方的一體化反應(yīng)器(I)的右側(cè)內(nèi)壁之間形成第二沉淀角(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置，其特征在于所述一體化反應(yīng)器(I)的橫截面為方形、圓形或矩形；材料為鋼、玻璃鋼、有機玻璃或PP材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置，其特征在于所述出水堰(15)和第二沉降角(14)之間設(shè)置外部的污泥提升管(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置，其特征在于所述第一分隔板(3)距離一體化反應(yīng)器(I)底部的距離為20-30cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置，其特征在于所述第一沉淀角(13)和第二沉淀角(14)的角度均為120-150度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置，其特征在于所述污泥上升區(qū)(4)和污泥下降區(qū)(5)的體積比為2-3:1。
7.一種利用權(quán)利要求1-6任一權(quán)利所述的適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置進行污水處理的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟: (1)將一體化反應(yīng)器(I)內(nèi)部充滿泥水混合液； (2)分散污水經(jīng)進水管(2)從一體化反應(yīng)器(I)上部進入污泥上升區(qū)(4)與泥水混合液混合； (3)在污泥上升區(qū)(4)內(nèi)，在進水的同時，空氣從曝氣頭或曝氣管(7)中逸出后，帶動泥水混合液上升，使污水及污泥圍繞第一分隔板(3)在污泥上升區(qū)(4)和污泥下降區(qū)(5)中循環(huán)，污泥上升區(qū)(4)和污泥下降區(qū)(5)中的泥水混合液在好氧的環(huán)境下充分反應(yīng)，完成有機污染物的去除和氨氮的氧化； (4)在進水水流的推動下，泥水混合液從沉淀區(qū)(9)底部的空隙向上流動，在重力的作用下，污泥分別通過第一沉淀板(11)和第二沉淀板(12)返回污泥下降區(qū)(5)，重新進入污水生物反應(yīng)過程，沉淀污泥后的污水在向上流動的過程逐漸澄清，出水經(jīng)出水堰(15)流至出水管(16)，分散污水出水經(jīng)消毒處理后即可滿足回用水要求。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理方法，其特征在于為了提高污泥上升區(qū)(4)和污泥下降區(qū)(5)中微生物的濃度，在污泥上升區(qū)(4)投加載體(8)，在泥水混合液的循環(huán)帶動下，載體(8)同污水及污泥圍繞第一分隔板(3)循環(huán)；所述載體8為懸浮載體，投加量為污泥上升區(qū)(4)體積的20-40%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理方法，其特征在于所述出水堰(15)的出水能力小于2L/m.s ;沉淀區(qū)(9)的總水力停留時間不小于5小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理方法，其特征在于所述分散污水出水雜用時不考慮單獨污泥處理設(shè)施，污水在污泥上升區(qū)(4)和污泥下降區(qū)(5)的總水力停留時間設(shè)計為不少于20h ;所述分散污水出水雜用時考慮單獨污泥處理設(shè)施，污水在污泥上升區(qū) (4)或污泥下降區(qū)(5)的總水力停留時間不少于6小時。
全文摘要
一種適用于污水回用的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置及其方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的污泥自循環(huán)分散污水處理裝置包括一體化反應(yīng)器，其內(nèi)部劃分為污泥上升區(qū)、污泥下降區(qū)和沉淀區(qū)，污泥上升區(qū)和污泥下降區(qū)之間設(shè)置有第一分隔板，污泥下降區(qū)與沉淀區(qū)之間設(shè)置有第二分隔板。本發(fā)明通過延時好氧反應(yīng)設(shè)計實現(xiàn)污泥減量，一體化單元出水可滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)的回用水要求。本發(fā)明生物反應(yīng)池污泥濃度高、無需污泥回流設(shè)施、出水濁度低，處理污水時運行簡便、功能多樣。本發(fā)明抗水質(zhì)水量變化能力強、反應(yīng)器污泥濃度高和體積負荷高，可以模塊化生產(chǎn)，能夠使污水處理站實現(xiàn)無人值守。
文檔編號C02F3/12GK103193314SQ20131015983
公開日2013年7月10日 申請日期2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月3日
發(fā)明者陳志強, 溫沁雪 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)