CN100337937C - 包括沉淀池内置型反应器的组合型水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供将沉淀池设置在反应槽内部且在一个结构物内进行反应和固-液分离的组合型水处理装置。所述装置在反应槽内部设置有沉淀池，装置的结构简单，并且具有水流调整装置，用于保持稳定的污泥覆盖物，在所述沉淀池的反应液流入部分使紊流状态的固体物悬浮混合液经水流调整后流入沉淀池，顺利进行固液分离，使沉淀污泥顺畅地流出反应槽。通过在沉淀池内部的所述水流调整装置上面设置多个污泥覆盖壁，稳定沉淀效率，省去污泥收集器和污泥输送设施，具有良好的经济性，且占地利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理装置，通过将沉淀池设置在反应槽内部，从而不使用污泥收集器和输送泵也能将污泥输送到反应槽。具体地说涉及组合(package)型水处理装置，在所述沉淀池内部设置多个污泥覆盖物(blanket)壁和水流调整装置，使污泥覆盖物顺利地形成。
背景技术
在资金来源有限的情况下提高下水道的普及率，确实需要开发一种经济且有效的废水处理装置。但是，到目前为止使用的活性污泥工艺的占地利用率低，需要大量的设施费用和运转费，且维护困难。
举例说明以往的活性污泥工艺。如图1所示，它需要生物学反应槽101、沉淀池102和污泥输送设施103，104。
沉淀池102是将固体物和干净的处理水分离的固液分离工艺，具有污泥收集器105和驱动装置106。污泥输送设施是将污泥从沉淀池102输送到反应槽101，由输送泵103和输送配管104组成。另外，反应槽101必须设置有将反应液搅拌且充气的散气管107和送风器108、或水中充气器和送风器等充气兼搅拌设备。
如上所述，以往的反应槽与沉淀池分开构成的废水处理工艺或物理化学凝集沉淀工艺中需要多个附属设施，所以需要设施费和其运转所用的动力费，而且由于反应槽结构物和沉淀池结构物分开设置，所以其占地利用率低。
为解决这些问题而开发过多种形式的内置型沉淀池，包括美国的United Industries(联合工业公司)开发的船型沉淀池(Boat Clarifier)、本申请人发明且授权的内置在废水处理装置的充气槽中的沉淀池(韩国专利第112614号)、和沉淀池内置型氧化沟(韩国专利第244328号)、以及倾斜板沉淀池内置型氧化沟(韩国专利第225972号)、美国的Burns& McDonell开发的BMTS(Burns & McDonell Treatment System：Burns &McDonell处理系统)等。但是，这些内置型沉淀池只适用于形成循环水流的氧化沟，存在局限。
氧化沟(Oxidation Ditch)为圆形或长度大于宽度的椭圆形，是循环水流且继续流动的同时形成水平流动的循环水流型反应槽。内部流体是流速为约0.3米/秒的水流调整状态，反应器形式接近于活塞流反应器，所以与完全混合型反应器相比，对负荷变动和毒性物质的作用差。因此，这种氧化沟形式的反应器的滞留时间长，且所需的反应槽容量和占地面积大。
为此需要开发并普及在完全混合形态的非循环水路型反应槽中内置沉淀池的组合型水处理装置，其对负荷变动和毒性物质的耐受性强，且完全混合的非循环水路型反应槽可省去污泥输送设施和其运行所用的动力，所以较为经济，占地利用率也增大。而且即使在反应槽是完全混合的条件下，沉淀池内部也以水流调整状态维持正常的沉淀效率。
发明内容
为解决上述问题而提出本发明，本发明的目的是提供在完全混合型反应器中内置沉淀池的组合型水处理装置，其沉淀效率稳定且优良，省去污泥收集器和污泥输送设施，对负荷变动和毒性物质的耐性大且处理效率优良。
为达到上述目的，本发明在非循环水路型的完全混合形态的反应槽中内置至少一个以上的沉淀池，在所述内置型沉淀池的流入部中设置有用于顺利流入污泥且用于减少被反应槽的充气和搅拌产生的紊流对沉淀区间的影响的水流调整装置，所述沉淀池将内部空间由多个格子型块分割成多个污泥覆盖物壁，使污泥覆盖物稳定，并在所述反应槽中设置用于使污泥顺畅循环且搅拌反应液的污泥循环装置。
为了防止在沉淀池下部的反应槽底部堆积污泥，在沉淀池的平面积大的情况下，通过将沉淀池分割为多个小规模沉淀池，在沉淀池和沉淀池之间、沉淀池和反应槽的壁体之间、以及沉淀池下面和反应槽底部之间顺畅地进行污泥的循环和水流通，即使在沉淀池下面的底部中间也能进行搅拌，防止污泥堆积。在这里，在沉淀池的下部必须设置所述污泥循环装置，防止充气产生的气泡和强的紊流直接流入。
将反应液从反应槽流入沉淀池，且将沉淀污泥在反应槽中顺利流出，而且减少反应槽的涡流和流入沉淀池的水流对污泥覆盖物产生的影响。为了这个目的，设置在所述沉淀池下部的水流调整装置是由倾斜的平板材、具有三角形截面的凸起、∧形状的弯曲的板材、其顶点部分具有多个孔的∧型板材、重叠多个单管，以水平厚板状构成。
另外，所述水流调整装置是将多个静态搅拌器按一定间隔设置而成，防止上升水流引起的污泥覆盖物上升和摇动，凝集污泥，形成污泥覆盖物，将上升到沉淀池的反应液中含有的固体物相互碰撞，使其凝集，有利于沉淀。
特别是，在本发明中，在沉淀池由水面积大的单个水槽组成时，污泥覆盖物不稳定且晃动，或者一部分膨胀并破裂的固体物从污泥覆盖物脱离，所以导致恶化处理水质等沉淀池所发生的问题，为了改善这些问题，在与沉淀池的上清水流出部分和下部水流调整装置之间相应的污泥覆盖物形成空间中，设置由多个格子型垂直壁体组成的污泥覆盖物壁，将污泥覆盖物形成空间分割为两个以上的多个格子型空间的沉淀块(block)。
因此，水流产生的涡动通过污泥覆盖物弱化，所以水流稳定，在防止沉淀池内部的沟渠化(channeling)现象的同时，在各自沉淀块内部的狭窄空间形成污泥覆盖物，因此减少污泥覆盖物的晃动或其一部分膨胀破裂现象上升的问题，使污泥覆盖物稳定，改善颗粒的捕集效率。
当沉淀池的平面积大时，在沉淀池的下部中心部分的反应槽底部不进行循环水流的流入和搅拌，所以堆积污泥而腐烂或浮上沉淀池内部水面，降低处理效率。
因此，为解决上述问题，本发明在沉淀池的水平面积大的情况下，将沉淀池分割为多个狭窄的小规模的沉淀池，在沉淀池的下部的反应槽底部具有用于防止污泥堆积的污泥循环装置，以在沉淀池和沉淀池之间以及沉淀池和反应槽壁体之间形成适当的搅拌力和上升水流，或适当的搅拌力和水平水流。
所述污泥循环装置使用用于上升水流形成和反应槽中供给空气的散气管或散气管和搅拌器的组合装置、用于形成水平水流和反应槽中供给空气的泵喷射器、水中充气器和送风器的组合装置。
为了除去经过生物学处理工艺的重力式沉淀池的上清水而流出的溶解性有机物和微细絮状物，以往在沉淀池的后端进一步设置过滤器或生物膜过滤器。为了消除需要设施费和占地的以往方式的生物膜过滤器的问题，本发明中在所述沉淀池上部的上清水收集装置和所述沉淀池内部上形成污泥覆盖物的空间中填充陶瓷、砂、颗粒状合成树脂、活性炭等颗粒状过滤材料、以及悬浮水纤维或形成多个纤维毛的织布、无纺布等纤维状、SALAN LOCK等生物膜材料，将通过沉淀池上清水而流出的溶解性有机物和Pin Floc(针絮状物)等通过生物膜过滤材料和附着繁殖在过滤材料上的微生物来吸附、过滤和分解，由此形成生物膜过滤层。
另外，内置所述沉淀池的组合型水处理装置具有送风器、水中搅拌器和自动阀的组合装置、具有空气调节用自动阀的泵喷射器、或散气管和搅拌器的组合装置等已知技术所用的间歇充气设备，以充气和非充气条件交叉反复的间歇充气方式运行，非充气搅拌时在厌氧或无氧条件下进行脱磷反应和脱氮反应，在充气状态中在需氧条件下进行有机物的分解和硝氧化反应以及磷过剩摄取反应，利用一个反应槽同时进行有机物分解、脱氮、脱磷以及沉淀。
根据本发明，解决了现有沉淀池内置型的氧化沟的问题，提高处理效率且改善稳定性，反应槽和沉淀槽形成为一体，所以占地利用度高且可节约结构物的施工费，省去污泥回收装置和输送污泥泵等的设施，在机械工艺和附属电表安装工序等设施费和维护费用方面具有较好的经济性。
附图说明
图1是以往标准活性污泥工程的概略组成图；
图2是本发明组合型水处理装置的第1实施例的平面图；
图2a是沿着图2的“A-A”切断的截面图；
图2b是沿着图2的“B-B”切断的截面图；
图3是本发明组合型水处理装置的第2实施例的平面图；
图3a是沿着图3的“A-A”线剖切的截面图；
图4是本发明组合型水处理装置的第3实施例的平面图；
图4a是沿着图4的“A-A”线剖切的截面图；
图5是在本发明的内置型沉淀池下面设置的多种形态的水流调整装置的立体图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施例。
图2是本发明组合型水处理装置的第1实施例的平面图，图2a是沿着图2的“A-A”线剖切的截面图，图2b是沿着图2的“B-B”线剖切的截面图。
如图2所示，本发明第1实施例的组合型水处理装置包括反应槽1、在反应槽1内部设置的至少一个以上的内置型沉淀池2和在所述反应槽1内部产生水流且使污泥循环的污泥循环装置。
内置型沉淀池2为了使水流均匀、稳定污泥覆盖物且提高固体物捕集效率，利用污泥覆盖物壁21分割成多个格子型沉淀块22。另外，本实施例中沉淀池的水面积大，因而设置多个小规模的沉淀池，而且所述污泥循环装置具有水平流型搅拌器31。
如图2a所示，本实施例中，作为所述污泥循环装置的水平流型搅拌器31设置在沉淀池2和沉淀池2之间的空间以及沉淀池2和反应槽1壁体之间的空间，位于比沉淀池2底部的水流调整装置略高的位置，搅拌器产生的水流对沉淀池下部的水流调整装置不会产生直接和强烈的影响。
如图2所示，搅拌器31对反应槽1的反应液形成搅拌力和水平水流，将反应槽底部的反应液向沉淀池相反一侧的反应槽1的壁体移动，而且也对沉淀池的下部传递混合力，形成将底部污泥引出的水流。而在底侧形成的水平水流碰撞在相反一侧的反应槽壁体，在转换为上升水流后，再次在反应槽的上部转换为沿着沉淀池上侧水平方向流动的水平水流，在沉淀池一侧的反应槽1壁体碰撞，转换为向下水流，所以在反应槽1底部利用搅拌器31再次重复转换为水平水流的过程，由此实现反应槽1内部的循环。
如上所述，利用将整个反应槽1旋转的旋转水流和搅拌力，搅拌反应槽1内部的反应液，并引出沉淀池2下面的污泥而进行混合，由此将反应槽1以完全混合反应器的形态维持运转。搅拌器31设置成可形成向上水流，或也可以使用离心型搅拌器。另外，低速旋转的搅拌器31即使设置在沉淀池下面，内置型沉淀池2也能保持沉淀效率。
另外，在实施凝集沉淀等化学处理的反应槽或厌氧性生物学反应槽中，利用搅拌器31组成的污泥循环装置来达到反应目的。但是，在需要供给空气的需氧性生物学反应槽的情况下，将散气管33和送风器36与所述搅拌器31一起设置，或者设置送风器和水中充气器等已知装置，可将反应槽保持为需氧性。
如图2b所示，沉淀池2垂直设置有一个以上的污泥覆盖物壁21。在沉淀池内部将形成污泥覆盖物25的平面分割为多个沉淀块22。在沉淀块22上部具有与流出流路24连通的多个上清水收集装置23，将已收集的上清水通过流出流路24流出，在所述沉淀块22的下面，在反应槽1中设置有兼备反应液流入口和沉淀污泥流出口功能的以∧型板材按一定间隔设置形成的水流调整装置26，使紊流状态的固体物悬浮混合液转换为对沉淀有利的水流调整状态并流入。在沉淀池2上部的上清水收集装置与沉淀池2内部形成污泥覆盖物25之间的空间填充陶瓷、砂、活性炭等颗粒状过滤材料、比重比水小且在沉淀池上可浮游的颗粒状合成树脂、悬浮水纤维或形成多个纤维毛的织布、无纺布等纤维状、或是SALANLOCK等生物膜材料，将利用沉淀池上清水而流出的溶解性有机物和PinFloc(针絮状物)等通过生物膜过滤材料和附着繁殖在过滤材料上的微生物来吸附、过滤和分解，由此形成生物膜过滤层27。
将陶瓷、砂、活性炭等比重比水大的沉降性过滤材料层叠时，在下面需要设置多孔板等过滤材料支持层。另一方面，比重比水小的合成树脂构成的颗粒状过滤材料在上部需要具有用于防止过滤材料流失的多孔板等流失防止层，而纤维状、SARAN LOCK等过滤材料需要具有支持层。当在这样的过滤材料上过多附着微生物和固体物时，需要从过滤材料脱离固体物的逆洗。逆洗方法可采用振动、超声波，或泼洒逆洗水等已知方法。
图3和图3a是将沉淀池内装在反应槽的组合型水处理装置的第2实施例的平面图和截面图。
本实施例中，污泥循环装置是由可通过从泵34压力输送的水流自吸空气的喷射器32组成，所以利用一个泵34可驱动设置在沉淀池2和沉淀池2之间以及沉淀池2和反应槽1壁体之间的多个喷射器。
另外，通过喷射器32的空气吸入管上设置空气调节阀35并开闭，可容易实现交叉反复进行充气和非充气搅拌的间歇充气。
图4和图4a是将沉淀池内置在反应槽的组合型水处理装置的第3实施例的平面图和截面图。
本实施例中，污泥循环装置是由通过送风器36产生水中气泡的散气管33组成。在散气管33中产生气泡时，利用上升的气泡在沉淀池周围形成的搅拌力和向上流的水流来搅拌并升高反应液。到达反应槽1上部的水流转换为面向一侧反应槽壁体的水平水流，搅拌并移动反应液，下降到面向一侧的壁体附近，从下部转换为沉淀池2一侧的水平水流并循环到散气管33一侧，由此在整个反应槽1中反应液就会循环和搅拌。
图5是关于本发明内置型沉淀池下面设置的水流调整装置的实施例的立体图。
作为水流调整装置26的实施例，可使用多个具有三角形截面的凸起26a、倾斜设置的多个平板26b、在上部顶点附近形成多个孔的∧型截面板材26c、或者是可使流入沉淀池2的反应液中含有的固体物相互碰撞并凝集的、可搅拌的多个静态搅拌器26d。
本发明的组合型水处理装置通过在反应槽内部设置沉淀池，即使不使用污泥收集器和输送泵液，也能将污泥输送到反应槽，特别是在所述沉淀池内部设置多个污泥覆盖物壁和水流调整装置，使污泥覆盖物顺利形成。
Claims (7)
1.一种包括沉淀池内置型反应器的组合型水处理装置，包括：完全混合形态的反应槽；在所述反应槽内部设置的至少一个内置型沉淀池；和用于使所述反应槽内部的反应液循环和防止污泥堆积、并使反应液和污泥顺畅地混合的污泥循环装置，其特征在于，所述沉淀池通过垂直设置的至少一个以上的污泥覆盖物壁被分割为多个沉淀块。
2.如权利要求1所述的包括沉淀池内置型反应器的组合型水处理装置，其特征在于，在所述沉淀块上部具有与流出流路连通的多个上清水收集装置，将在所述反应槽收集的上清水通过流出流路流出，在所述沉淀块的下面设置有水流调整装置，包括用于使反应槽的紊流状态的固体物悬浮混合液进行水流调整而流入所述沉淀池的反应液流入口，和使在沉淀池沉淀的污泥流出至反应槽的间隔设置的板材。
3.如权利要求1所述的包括沉淀池内置型反应器的组合型水处理装置，其特征在于，所述水流调整装置是多个具有三角形截面的凸起、倾斜设置的多个平板、上部顶点部分具有多个孔的∧型截面板材、或多个静态搅拌器中的任何一种，其中所述静态搅拌器的搅拌使流入沉淀池的反应液中含有的固体物相互碰撞后凝集。
4.如权利要求1所述的包括沉淀池内置型反应器的组合型水处理装置，其特征在于，所述污泥循环装置由可通过从泵压力输送的水流自吸空气的喷射器组成。
5.如权利要求1所述的包括沉淀池内置型反应器的组合型水处理装置，其特征在于，所述污泥循环装置是利用送风器产生水中气泡并利用上升的气泡形成向上流动的水流的散气管、或散气管和水中充气器的组合装置。
6.如权利要求1所述的包括沉淀池内置型反应器的组合型水处理装置，其特征在于，所述污泥循环装置是搅拌器或是水中充气器和送风器的组合装置中的任何一种。
7.如权利要求1所述的包括沉淀池内置型反应器的组合型水处理装置，其特征在于，在所述沉淀池上部的上清水收集装置和所述沉淀池内部形成污泥覆盖物的空间中填充有生物膜过滤材料，从而形成生物膜过滤层，上清水中含有的有机物和针絮状物通过所述生物膜过滤材料和附着繁殖在所述生物膜过滤材料上的微生物来吸附、过滤和分解。
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