CN102101721B - 一体化生物脱氮污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明是对生物脱氮缺(兼)氧-好氧水处理装置的改进，其特征是形成内循环的相邻分隔设置为缺氧区在好氧区外周设置，好氧区上部溢流周边上方有气液分离导流斜板；进水布水区设置在缺氧区上方，并由伸入缺氧区液面下的布水管布水。此结构有效克服或降低了现有技术向缺氧区进水、回流导致增氧缺点，降低或限制向缺氧区进水增氧，有利于使缺氧区溶解氧控制在较低要求范围，满足反硝化菌缺氧要求，进而提高了反硝化脱氮效果。并且可以省略另设动力提升回流，以及缺氧区搅拌装置，降低了运行能耗。

Description

一体化生物脱氮污水处理装置

技术领域

本发明是对主要用于生物脱氮的缺(兼)氧-好氧水处理装置的改进，尤其涉及一种内循环式，不需另外提升动力，动力消耗小，以及回流液、布水对缺氧池增氧少，有利于保持缺氧池内低DO的一体化生物脱氮污水处理装置。

背景技术

水体富营养化问题越来越引起人们的关注，随之污水处理标准也提高，污水处理不再是仅以去除BOD和SS为目的，氮、磷等营养物质的去除成为污水处理重要控制目标。基于传统硝化-反硝化开发的缺氧-好氧(A/O)生物脱氮技术，因脱氮效果好而在水处理中被应用。普通A/O工艺装置，采用分开在二个或以上池内分别进行好氧硝化和缺氧反硝化工艺，污水先进入缺氧池，以重力流入好氧池，再通过回流泵或气提装置、回流管等将好氧池内一定量的泥水混合液(简称回流液)回流至缺氧池完成反硝化脱氮。此结构缺氧/好氧生物脱氮，实际脱氮效果不是很高，使得缺氧/好氧生物脱氮的优越性未能完全充分发挥，主要不足有：一分池建造，占地面积大，投资成本大；二好氧池向缺氧池回流需额外增加回流提升动力，而且回流液回流量通常较大，例如回流比最高达200%左右，并且为使回流液与进水及缺氧池污水充分混合，还需在缺氧池增加搅拌装置，所以辅助动力消耗较大；三缺氧反硝化效果发挥必须在较低溶解氧(DO)例如DO≤0.5mg/l下进行，而客观上好氧硝化又需有较高的DO(2.0-4.0 mg/l)，大量好氧池回流液直接进入缺氧池，再加上缺氧池搅拌混合，以及缺氧池进水采用下落式，三个因素均会导致缺氧池内DO升高(后二个为带入空气)，因此导致缺氧池所需低DO维持较为困难，从而降低了反硝化脱氮能力，此是导致脱氮效果不够理想的主要原因；四硝化-反硝化主要采用活性污泥的泥法，剩余污泥产生量大，又要进行污泥处理，更是增加了运行成本。

为此，人们发明了一体化的缺氧-好氧生物脱氮装置，将缺氧-好氧工艺设置于同一装置或构筑物内(同池分隔)形成内回流循环，试图克服上前述先前技术的不足，例如。

中国专利CN2410293一体化同步脱氮生物处理反应器，顺次有第一缺氧反应区A；第一好氧接触区B；第二缺氧反应区C；第二好氧接触区D；沉淀分离区E。其中好氧区B区与缺氧区A间设置气提回流管，好氧区B水直接进入第二缺氧区C。

中国专利CN201395547污水处理装置，包括依次相邻底部相通的缺氧反应区和设置有填料和曝气装置的好氧反应区，缺氧反应区上方设置原水进水管，缺氧反应区与好氧反应区之间设有回流缝。

中国专利CN101935132A A²/O-生物膜同步脱氮除磷装置，包括依次连接的厌氧池、缺氧池、第一好氧池、第二好氧池和沉淀池；厌氧池和缺氧池内分别有搅拌桨，第二好氧池通过管道和混合液回流泵与缺氧池连接，沉淀池通过管道和污泥回流泵与厌氧池连接；第一好氧池第二好氧池内分散有悬浮填料。

中国专利CN101439908厌氧多级好氧缺氧除磷脱氮工艺，包括厌氧、好氧、缺氧顺序进行生物处理，并进行二次沉淀，将污水分为两部分，约30％的污水与回流污泥混合后进入厌氧池，其余大部分的污水超越厌氧池分多点进入与好氧池间隔相通的多个缺氧池进行反硝化，剩余小部分污水与最后一个好氧池中流出的混合液一起进入二沉池，二沉池中的泥水分离后定时排出剩余污泥。

中国专利CN201485360U多段多级AO除磷脱氮反应系统，包括依次设置厌氧区、好氧区与一至五级缺氧好氧配套区，回流污泥管与厌氧区连接。

中国专利CN201313854缺氧/好氧一体式循环生物反应器，在方形反应器中间设置两块挡板，中间为兼氧区，两侧为好氧区，兼氧区上部设置污泥沉淀装置，通过气提形成循环。

上述在同一池内通过分隔有一组缺氧池和好氧池或多组交替，形成内回流循环，虽然省略了占地和投资，并有的采用生物填料减少污泥产生；但它们仍然存在好氧池高溶氧污水直接进入缺氧池、缺氧池进水采用下落式，同样会导致缺氧池增氧；并且仍以另设动力提升回流液动力消耗大，此两大缺点仍然未能得到克服，特别是好氧池高DO回流液带氧导致缺氧池增氧，难以满足最佳缺氧反硝化对低DO要求，仍然制约高效脱氮。缺氧池低DO控制难问题成为缺氧-好氧生物脱氮效果发挥的主要障碍。虽然中国专利CN201313854采用使进水口设置在好氧区底部，以降低进水导致增氧，但不能让缺氧区反硝化细菌优先获得进水高碳源，同样影响生物脱氮效能发挥；此外进水直接向好氧区进行，容易造成处理污水在空气提升过程直接进入沉淀池短路流；同时沉淀池设置在兼氧区上方，使设备整体构造复杂化，且不利于管理维护。

上述不足仍有值得改进的地方。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种回流增氧小，进水不另带氧，能有效维持缺氧区低DO，生物脱氮效果好，以及不用另行动力提升回流，运行能耗低的一体化生物脱氮污水处理装置。

本发明目的实现，主要改进一是使缺氧区设置在好氧区外周，通过曝气提供的水流升力，自流完成向缺氧区回流；二是在回流过程中先释放其中高的溶解氧，降低回流液中溶解氧含量；三是向缺氧区进水不与空气触，进水直接通入缺氧区液面下，杜绝进水带入空气，从而有利于维持缺氧池所需低的DO，使反硝化在最佳条件下进行，以及省略回流液另设提升动力，降低了运行能耗，从而克服上述现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明一体化生物脱氮污水处理装置，包括进水布水区，相邻分隔设置、上下相通的缺氧及好氧反应区，及内置生物填料，其特征在于所说相邻分隔设置为缺氧区在好氧区外周设置，好氧区上部溢流周边上方有气液分离导流斜板；进水布水区设置在缺氧区上方，并由伸入缺氧区液面下的布水管布水。

在详细说明前，先通过对发明能够达到的基本功能及效果作一介绍，以使本领域技术人员对本专利总体构思技术方案有一个明确了解。

本发明装置，由于缺氧区在好氧区外周设置，从而形成较大的溢流回流面积，使得可以通过曝气供氧产生的升流作用(污水混合大量微孔气泡，密度变小，体积变大形成升流)，以及底部曝气对从缺氧区底部过来的污水起到抽吸作用，两者共同作用形成满足向缺氧区大回流循环量的升流内循环，因而可以省略大回流提升动力；好氧区上部溢流周边上方的气液分离导流斜板，使得好氧区升流回流液通过此斜板阻挡，既有向缺氧区回流的导流作用，同时主要使升流回流液撞斜板使其中溶解氧(DO)汽泡与水分离，并通过斜板的附壁效应上浮脱离回流液，强化了回流液中气液分离，从而降低了进入缺氧区回流液中DO含量，因而有效减少了好氧区回流液给缺氧区增氧；进水布水区设置在缺氧区上方，并由伸入缺氧区液面下的布水管完成布水，这样缺氧区进水不与空气接触，也消除了缺氧区进水带入空气(O)，同时进水布水区设置在缺氧区上方，也有利于形成大的布水面积，而不增加设备截面积(不增加布水面积)，并且大的布水面积，还有利于进水带入碳源的均匀，加上回流采用周面溢流，因而可以省略缺氧区混合搅拌。好氧区回流液释氧及进水不或少携氧，两者共同作用(主要为前者)降低了对缺氧区增氧，从而有利于维持缺氧区低的DO(例如DO≤0.5mg/l)反硝化最佳条件，因而可以有高的反硝化脱氮效果；池结构布置及曝气升流回流，节省了另设提升动力，以及缺氧区搅拌，两者构成本发明创新区别特点。

本发明中。

池型平面，没有特别限定，根据水处理工艺设计要求，可以为常用矩形或圆形。其中一种较好为矩形，有利于与后面工艺池例如沉淀区配合。缺氧区在好氧区外周设置，根据平面池型而不同，例如对于矩形池可以在好氧区两侧设置，圆形池则可以外同心环设置。

缺氧区上方进水布水区，可以与缺氧区同截面，也可以不同截面，具体视布水量要求设计确定。进水布水区中伸入缺氧区液面下的布水管，主要用于隔离空气向缺氧区布水，其数量和形式可以有多种，只要满足布水量要求及尽可能使进水均匀即可，其中一种较好是采用多点管或长条布水，有利于进入缺氧区进水及回流液与缺氧区污水混合均匀，可以使在省略搅拌装置下仍有较好的混合效果。

好氧区上部溢流周边上方气液分离导流斜板，其作用主要是使升流回流液撞击产生气、液分离作用，并且导流进入缺氧区，从而降低进入缺氧区回流液中DO，因此水处理中气液分离装置，也都可以被应用，只是斜板结构更简单。所说斜板，可以是平面板，也可以是多孔板，回流液通过多孔板孔眼进入缺氧区。

缺氧区和好氧区内填料，其作用同现有技术，主要通过填料附着生物作用，增加硝化及反硝化菌生物量，减少污泥产生，因此水处理生物膜法中所有填料均可以被应用，为减化结构，一种较好为采用固定填料的固定床，例如悬挂组合填料。

为一步提高装置为实现发明目的的更好效果，优选地还可以是。

好氧区上部溢流周边上方气液分离导流斜板，试验较好与水平面夹角α在45°-60°之间，更有利于提高低流速下的气液分离效果，从而使得好氧区回流液中DO尽可能多的溢出，确保进入缺氧区回流液低的DO含量。

缺氧区与好氧区有效容积比，试验较好为1：1.5-2.5。

好氧区出水堰板或后续连通沉淀池出水堰板，一种较好采用上下升降活动式，出水堰板上下高度可调，可以起到间接控制好氧、缺氧区液位高低，从而间接控制硝化液回流量及缺氧区溶解氧（DO），例如出水堰板升高，硝化液回流量增大，反之则相反。

缺氧区与好氧区底部相通处，一种较好是设置有导流斜板，导流斜板，既有利于减少循环水头损失，同时又能消除水流死角，及可能产生的污泥沉淀。导流斜板较好与水平夹角β在45°±5°。

为进一步降低好氧区进入缺氧区回流液中DO含量，一种更好是在好氧区上部液面下加设网格、网板、八字板等透水挡板，升流液撞击此透水挡板，有利于水中微气泡聚集增大，不仅聚集大气泡能够溢出水面“逃逸”，同时再经上部气液分离导流斜板，更有利于溢流回液时脱除，更是降低了回流液中DO含量。此有助于气泡分离的透水挡板，可以是覆盖好氧区全截面，也可以是部分，例如在溢流四周形成内环盖结构。

本发明一体化生物脱氮污水处理装置，相对于现有技术，由于采用上述结构，通过多种降低或限制向缺氧区进水带氧措施(好氧区硝化回流液经分离脱气后进入缺氧区，向缺氧区进水不与空气接触)，并且溢流式回流，薄的水层更易释放DO，因而具有很好的降DO效果，从而有效克服或降低了现有技术向缺氧区进水、回流导致增氧缺点，有利于使缺氧区溶解氧控制在较低要求范围(例如DO≤0.5mg/l)，满足反硝化菌缺氧要求，进而提高了反硝化脱氮效果，整体上提高了硝化和反硝化脱氮能力。处理进水连续进入缺氧区，作为异养型的反硝化菌优不断得到补充碳源，也有利于反硝化菌作用的充分发挥。好氧与缺氧区大面积溢流回流，不仅满足低速升流下的大回流量，而且大面积溢流有利于与氧氧区污水均匀混合，同时此结构设计，也有利于设备紧凑，减少装置占地面积；进水多点或长条布水，提高了缺氧区进水(带入碳源)及回流液与缺氧区污水混合均匀，使得在省略搅拌装置下仍有较好的混合效果。省略缺氧区搅拌装置，及好氧区另设动力提升回流，又降低了运行能耗。同现有技术采用填料固定床工艺，也有效减少了污泥产生量。

以下结合三个示例性实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。

附图说明

图1 为本发明实施例俯视平面图。

图2 为图1 A-A剖面图。

图3 为图1 B-B剖面图。

具体实施方式

实施例1：参见附图，本发明一体化生物脱氮污水处理装置，采用矩形平面结构，通过隔板11分隔为上下相通的中间好氧区C，两侧缺氧区B，后侧沉淀区D，其中进水布水区A呈C型配水槽2设置在缺氧区B上方，缺氧区B与好氧区C体积比1：2.0。C型配水槽2底部有多根下伸至缺氧区液面以下的进水管4向缺氧区布水；缺氧区B、好氧区C内设有固定悬挂生物填料3；缺氧区与好氧区相通底部，有斜度β45度导流斜板5；好氧区C下部有曝气装置6，上部向缺氧区溢流回流的周面上方(留出溢流缝)有斜度α60度的气液分离导流无孔斜板7(放置于好氧/缺氧区隔板上方，向缺氧区倾斜导流)；沉淀区D内设有斜管填料8，出水堰有上下可调(调节量10cm)的升降式出水锯齿形堰板9，堰板最低出水口与隔板11顶端齐平。

工艺过程：处理污水由进水管1进入C型配水槽2，均匀配水后，通过底部多个下伸至缺氧区液面以下的布水管4垂直流入缺氧区B，同时带入进水碳源，参与缺氧区反硝化反应，并由底部进入中间好氧区C，在此进行好氧硝化反应，并随曝气形成的上升流，经周面的气液分离导流斜板7，经气液分离后回流液进入缺氧区B，减少了回流带入DO。好氧区C底部出水进入沉淀区D进行沉淀分离，沉淀区上部出水堰上下可调出水锯齿形堰板9，上下升降控制好氧区回流液回流量。通过调节空气曝气量，实现好氧区C好氧细菌所需的DO浓度(一般控制DO在2.0mg/L左右)。好氧区C污水混合空气上升到达顶部，一部分空气溢出水面进入大气，一部分空气随污水向两侧扩散，当遇到两侧设置的气液分离导流斜板7，实现气液分离，降低回流液中DO浓度，同时气液分离导流斜板7的设置还具有导流作用，回流液从气液分离导流斜板7底部进入缺氧区，并与进水均匀混合，通过与进水稀释，进一步降低好氧区回流液DO，维持缺氧区所需的低DO浓度(一般为0.5mg/L)缺氧条件。经若干硝化-反硝化循环后，污水从好氧区C底部流入沉淀区D，经沉淀区斜管填料8确保良好的泥水分离效果，经斜管填料8固液分离以后，上升并超越出水堰板9，由出水口10排出。出水堰板9上下可调，间接控制缺氧区B/好氧区C液位高低，实现硝化液回流量和DO的控制。

实施例2：如实施例1，好氧区顶部液面下设有网格、网板、八字板等透水挡板，以增强回流液脱DO效果。

实施例3：如实施例1或2，池平面采用圆形结构，缺氧区为同心外圆环形。

对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征的等效变化或修饰，特征间的相互不同组合，例如处理装置截面形状的改变，生物填料还可以采用其他形式，缺氧区、好氧区根据处理污水两者有效容积比变化，气液分离斜板为贴于隔板上方的多孔板，以及采用其他具有等同效果的气液分离装置，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。

为描述方便，本发明所说池、区为同义语；溶解氧与DO为同义语；按现有技术硝化-反硝化概念，缺氧还指兼氧。

本专利装置，可以是构筑物，也可以是工厂预制结构体。

Claims (9)

1.一体化生物脱氮污水处理装置，包括进水布水区，相邻分隔设置、上下相通的缺氧及好氧反应区，及内置生物填料，其特征在于所说相邻分隔设置为缺氧区在好氧区外周设置，好氧区上部溢流周边上方有气液分离导流斜板；进水布水区设置在缺氧区上方，并由伸入缺氧区液面下的布水管布水。

2.根据权利要求1所述一体化生物脱氮污水处理装置，其特征在于处理装置池型平面呈矩形。

3.根据权利要求2所述一体化生物脱氮污水处理装置，其特征在于缺氧区在好氧区外两侧，布水区呈C型环绕设置于缺氧区上部。

4.根据权利要求1所述一体化生物脱氮污水处理装置，其特征在于气液分离导流斜板与水平夹角α为45°~60°。

5.根据权利要求1所述一体化生物脱氮污水处理装置，其特征在于缺氧区与好氧区有效容积比为1：1.5-2.5。

6.根据权利要求1所述一体化生物脱氮污水处理装置，其特征在于处理出水堰板为上下升降活动可调。

7.根据权利要求1所述一体化生物脱氮污水处理装置，其特征在于缺氧区与好氧区相通底部有导流挡板。

8.根据权利要求7所述一体化生物脱氮污水处理装置，其特征在于导流挡板与水平面夹角45°±5°。

9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述一体化生物脱氮污水处理装置，其特征在于好氧区上部液面下有网格、网板、八字板透水挡板。

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