CN102126822A - 膜生物反应池工艺的活性污泥气浮浓缩装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种膜生物反应池工艺的活性污泥气浮浓缩装置和方法，设有絮凝反应池，池中搅拌器、进泥口、加药器，设有气浮池，池中半隔堰隔开的溶气释放区和浮选区，排泥槽和刮泥机，底部设有集泥管路，气浮池后面连接储水池，池中设有液位调节器，另外还设有快速溶气装置。方法包括：1、控制剩余污泥排泥量；2、投加絮凝剂；3、絮凝污泥与溶气水混合黏附；4、调整浮选区表面固体负荷；5、排放浮选区清液；6、排放污泥；本发明适用于膜生物反应池工艺活性泥的浓缩处理，结构简单，设计合理，操作简便，效果好。

Description

膜生物反应池工艺的活性污泥气浮浓缩装置及方法

技术领域

本发明属于一种污水处理技术，具体是一种用于污水生物处理过程中产生的剩余活性污泥的浓缩方法，特别是用于膜生物反应池污水处理工艺中产生的剩余活性污泥的高效气浮浓缩装置和浓缩方法。

背景技术

目前，膜生物反应池是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度，以减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。具体来说，就是利用沉浸于生物池内的膜分离设备截留池内的活性污泥与大分子固体物，实现泥水分离。在膜组件制造技术不断提高的情况下，该处理技术将更加成熟，并拥有更广泛的应用前景。相应的，该工艺产生的剩余活性污泥处理技术同样需要进行革新。污水处理产生的污泥浓缩的方法有很多种，如：重力浓缩、气浮浓缩、机械浓缩等，其中气浮浓缩技术是一种典型的工艺。其方法是在水中通入大量的微小气泡，使微气泡与水中的固体颗粒粘附，形成密度小于水的带气絮体，在浮力的作用下，上浮至水面完成固液分离。该方法用于选矿已有100余年的历史，用于水处理已有80余年的历史，用于污泥浓缩则有50余年的历史。气浮按微气泡析出时所处压力的不同可分为：加压溶气气浮、常压气浮和真空气浮。其中加压溶气气浮最适用于污泥浓缩，具有占地省、处理速度快效率高、出泥含水率低，更适合于膜生物反应池工艺产生的活性污泥的浓缩处理。但是，目前世界上正在使用的溶气气浮法仍然有一些缺点和不足，总结如下：(1)流程复杂，设备多，操作点多，调试期间工作量大，运行高度依赖于自控；(2)排水悬浮物高，水质差，达不到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定的一级B标准；(3)药耗量大，种类繁多，药剂费高；(4)气浮池液位与排水电动阀连锁自控系统故障率高，不稳定；而且研究发现，与传统活性污泥相比，膜生物反应器工艺产生的活性污泥颗粒更加细小，比重与水相近，有机质含量高，难于沉降而易于上浮，用常见的浓缩工艺处理难度较大，是业内公认的难题。因此，需要对现有的溶气气浮法污泥浓缩技术进行改进，需要提供一种特别适用于膜生物反应池工艺剩余污泥浓缩的溶气气浮法浓缩装置和浓缩方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种膜生物反应池工艺的活性污泥气浮浓缩装置及方法，该装置和方法不仅具有占地省、处理速度快、效率高、出泥含水率低的优点，而且能减少对自控的依赖程度；提高排水水质，达到排放标准；减少药剂使用种类和用量，降低药剂费用；减少污泥胞外聚合物，增加污泥脱水性能。

本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的：

膜生物反应池工艺的活性污泥气浮浓缩装置，也叫做一体化气浮浓缩池，其特征是：设有絮凝反应池，该反应池中设有搅拌器，池体前端设有进泥口与污水处理设备的膜生物反应池的剩余污泥排出口连通，该进泥口设有给污泥中添加絮凝剂的加药器，该反应池的后部设有气浮池，气浮池的后部是浮选区，前部是溶气释放区，浮选区与溶气释放区之间设有半隔堰，絮凝反应池与溶气释放区连接，两者之间设有供絮凝反应后的絮凝污泥重力流入溶气释放区的溢流堰；气浮池后面连接储水池，气浮池与储水池之间设有隔堰，气浮池的上部设有排泥槽，气浮池上方设有将气浮池上面的气浮污泥刮入排泥槽的刮泥机；气浮池的底部设有沉渣排放的集泥管路；在所述储水池上方设有供浮选区清液溢流到储水池的液位调节器，该液位调节器上端设有调节手轮和调节套管，该套管上面开口，下面密封可滑动地与竖管套接，竖管下端设有多孔的集中清液的集水穿孔管水平伸入所述气浮池的浮选区下部，所述液位调节器可调节储水池和浮选区的水位，以保证气浮池上方括泥机的正常工作，储水池的后壁设有排除清液的排水口；设有快速溶气装置，该装置的管道进口与储水池连通，出口与所述溶气释放区连通，快速溶气装置的管道上设有气泵，该气泵前面的管道上设有过滤空气的滤气器的进气口，后面管道上设有溶气稳定器。

膜生物反应池工艺的活性污泥的浓缩方法，其特征是包括以下步骤：

1)控制剩余污泥排泥量：使膜生物反应池生物固体在池中平均停留时间即SRT达到22～28天，具体天数以使污泥指数SVI低于120为准，即生物反应池出口处混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所占的容积低于120ml，所需的天数为准；

2)投加絮凝剂：通过排泥泵将剩余污泥从膜生物反应池直接送至一体化气浮浓缩池的絮凝反应池，在该池进泥口处投加絮凝剂，污泥与絮凝剂在絮凝反应池内，经由搅拌器搅拌，进行充分混合反应，反应时间不少于20秒；其中絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，投配率0.5～1公斤干粉药剂/吨干污泥；干粉药剂需提前在溶药罐内溶解成为2‰～3‰水溶液，通过剂量泵投加，搅拌器转速控制在20～200转/分；

3)絮凝污泥与溶气水混合黏附：絮凝反应完全的污泥重力流进入溶气释放区，与溶气水产生的气泡进行混合黏附，采用快速溶气装置代替空压机、溶气灌、回流泵和其自控系统，使气固比在0.002～0.01之间；

4)调整浮选区表面固体负荷：经过溶气释放区的气泡与污泥颗粒黏附，进入气浮池的浮选区，通过控制剩余污泥进流量，即通过增加或减少剩余污泥进流量，可以使浮选区表面固体负荷减少或增加，调整标准为：浮选区表面固体负荷在15～35kg/(m²·h)之间；

5)排放浮选区清液：浮选区的清液通过集水穿孔管收集，经液位调节器溢流至储水池，代替传统液位与排水电动阀连锁自控系统，通过调节液位调节器使浮选区的液位保持括泥机正常工作；

6)排放污泥：通过气浮池表面的刮泥机，将浓缩污泥刮至排泥槽，经排泥口排至储泥池，再泵送入脱水机进行脱水，然后制成泥饼；

7)池底沉渣通过集泥管定期排放；

本发明的污泥浓缩方法的优点：

(1)流程简单，设备少，操作点少，自控依赖低，更稳定

实践证明，采用快速溶气装置代替空压机、溶气灌、回流泵和其自控系统；采用液位调节装置代替传统液位与排水电动阀连锁自控系统，大大减少设备种类和数量，简化流程，取消了价格昂贵，动作频繁和故障频发的进口电动阀，操作点进一步减少，系统更加稳定。

(2)排水浊度低，水质好，达到污水处理厂“一级B”排放标准

实践证明，通过调整投药量和气固比，排水浊度可以控制在10NTU以下，甚至5NTU以下，COD_cr在60mg/L以下，SS在10mg/L以下，排水水质好。

(3)药剂单一，用量节省

实践证明，只投加一种阳离子聚丙烯酰胺即可达到处理效果，每吨污泥干固体投加0.5～1公斤药即可。该种药剂在市场上便于采购，价格便宜，投量少，节约了大量运行费用。经测算，新技术浓缩脱水总投药量为4～5‰，与水厂现况浓缩脱水总药剂费相比较，可节约44％或120元。

(4)浓缩效果好，脱水机效率提高

实践证明，膜生物反应器活性污泥经过该方法浓缩，含水率可降至92％～96％。更重要的是，经过气浮浓缩，活性污泥性质发生改变，更易于脱水。气浮浓缩污泥再通过带式机脱水，泥饼含水率可降至77％，泥饼含水率更低。泥饼量的减少节约了大量的后续处置费用，效益十分可观。

附图说明

图1是本发明的浓缩装置即一体化气浮浓缩池俯视结构示意图；

图2是本发明的浓缩装置即一体化气浮浓缩池前视剖视结构示意图；

图3是图2中局部A的结构示意图。

本发明装置的外形并不受此图的限制，仅外形改变也属于本发明的保护范围。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：实施例：参见附图：本市某污水处理厂已于2008年改造成为目前国内规模最大的膜生物反应池工艺市政污水处理厂。然而，通过厂里现有的污泥浓缩工艺和滚筒浓缩+带式脱水一体机处理，剩余污泥的泥饼含水率只能控制在82％～88％，无法降低至80％以下，增加了污泥运输和处置的成本，成为急需解决的问题。

本发明在该厂进行了实施，设置了膜生物反应池工艺的活性污泥的气浮浓缩装置即一体化气浮浓缩池，参见附图：设有絮凝反应池1，该反应池中设有搅拌器2，池体前端设有进泥口11与污水处理设备的膜生物反应池的剩余污泥排出口连通，该进泥口设有给污泥中添加絮凝剂的加药器12，该反应池的后部设有气浮池，气浮池的后部是浮选区4，前部是溶气释放区3，浮选区与溶气释放区之间设有半隔堰31，絮凝反应池与溶气释放区连接，两者之间设有供絮凝反应后的絮凝污泥重力流入溶气释放区的溢流堰11；气浮池后面连接储水池7，气浮池与储水池设有隔堰71，气浮池的上部设有排泥槽9，气浮池上方设有将气浮池上面的气浮污泥刮入排泥槽的刮泥机10；气浮池的底部设有沉渣排放的集泥管路11；在所述储水池上方设有供浮选区清液溢流到储水池的液位调节器8，该液位调节器上端设有调节手轮81和调节螺杆和套管82，该套管上面开口，下面密封可滑动地与竖管83套接，竖管下端设有多孔的集中清液的集水穿孔管6水平伸入所述气浮池的浮选区下部，储水池的后壁设有排除清液的排水口72；另外设有快速溶气装置，该装置的管道进口与储水池连通，出口与所述溶气释放区连通，快速溶气装置的管道上设有气泵52，该气泵前面的管道上设有带过滤器的进气口53，后面管道上设有溶气稳定器51。

本实施例中的膜生物反应池工艺的活性污泥的浓缩方法，包括以下步骤：

1)控制剩余污泥排泥量：使膜生物反应池生物固体在池中平均停留时间即SRT达到25天，污泥指数SVI为110；

2)投加絮凝剂：通过排泥泵将剩余污泥从膜生物反应池直接送至一体化气浮浓缩池的絮凝反应池，在该池进泥口处投加絮凝剂，污泥与絮凝剂在絮凝反应池内，经由搅拌器搅拌，进行充分混合反应，反应时间20秒；其中絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，投配率0.8公斤干粉药剂/吨干污泥；干粉药剂需提前在溶药罐内溶解成为2.5‰水溶液，通过剂量泵投加，搅拌器转速控制在100转/分；

3)絮凝污泥与溶气水混合黏附：絮凝反应完全的污泥重力流进入溶气释放区，与溶气水产生的气泡进行混合黏附，采用快速溶气装置代替空压机、溶气灌、回流泵和其自控系统，使气固比为0.08；

4)调整浮选区表面固体负荷：经过溶气释放区的气泡与污泥颗粒黏附，进入气浮池的浮选区，通过控制剩余污泥进流量，即通过增加或减少剩余污泥进流量，可以使浮选区表面固体负荷减少或增加，调整标准为：浮选区表面固体负荷为25kg/(m²·h)；

5)排放浮选区清液：浮选区的清液通过集水穿孔管收集，经液位调节器溢流至储水池，代替传统液位与排水电动阀连锁自控系统，通过调节液位调节器使气浮池的液位保持括泥机正常；

6)排放污泥：通过气浮池表面的刮泥机，将浓缩污泥刮至排泥槽，经排泥口排至储泥池，再泵送入脱水机进行脱水，然后制成泥饼；

7)池底沉渣通过集泥管定期排放；

本实施例的运行参数：处理规模3m³/h，固体表面负荷25kg/(m²·h)，气固比为0.002，阳离子聚丙烯酰胺投加量1‰；排泥情况：浓缩污泥含水率为90％～92％；排水情况：排水浊度为8NTU以下，COD_cr在50mg/L以下，SS在8mg/L以下；脱水泥饼情况：带式脱水机固体负荷为100～200kg/(m·h)，脱水泥饼含水率为75％～77％。

将污泥的含水率98.8％～99.2％降至90％～92％，通过污泥的带式脱水机压滤脱水效果，使泥饼含水率降低至80％以下。与常规的污泥浓缩方法相比，效果有十分明显的提高。

Claims (2)

1.一种膜生物反应池工艺的活性污泥气浮浓缩装置，也叫一体化气浮浓缩池，其特征是：设有絮凝反应池(1)，该反应池中设有搅拌器(2)，池体前端设有进泥口(11)与污水处理设备的膜生物反应池的剩余污泥排出口连通，该进泥口设有给污泥中添加絮凝剂的加药器(12)，该反应池的后部设有气浮池，气浮池的后部是浮选区(4)，前部是溶气释放区(3)，浮选区与溶气释放区之间设有半隔堰(31)，絮凝反应池与溶气释放区连接，两者之间设有供絮凝反应后的絮凝污泥重力流入溶气释放区的溢流堰(11)；气浮池后面连接储水池(7)，气浮池与储水池设有隔堰(71)，气浮池的上部设有排泥槽(9)，气浮池上方设有将气浮池上面的气浮污泥刮入排泥槽的刮泥机(10)；气浮池的底部设有沉渣排放的集泥管路(11)；在所述储水池上方设有供浮选区清液溢流到储水池的液位调节器(8)，该液位调节器上端设有调节手轮(81)和调节螺杆和套管(82)，该套管上面开口，下面密封可滑动地与竖管83套接，竖管下端设有多孔的集中清液的集水穿孔管(6)水平伸入所述气浮池的浮选区下部，储水池的后壁设有排除清液的排水口(72)；另外设有快速溶气装置，该装置的管道进口与储水池连通，出口与所述溶气释放区连通，快速溶气装置的管道上设有气泵(52)，该气泵前面的管道上设有带过滤器的进气口(53)，后面管道上设有溶气稳定器(51)。

2.根据权利要求1所述的膜生物反应池工艺的活性污泥的浓缩方法，其特征是包括以下步骤：

1)控制剩余污泥排泥量：使膜生物反应池生物固体在池中平均停留时间即SRT达到22～28天，具体天数以使污泥指数SVI低于120为准，即生物反应池出口处混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所占的容积低于120ml，所需的天数为准；

2)投加絮凝剂：通过排泥泵将剩余污泥从膜生物反应池直接送至一体化气浮浓缩池的絮凝反应池，在该池进泥口处投加絮凝剂，污泥与絮凝剂在絮凝反应池内，经由搅拌器搅拌，进行充分混合反应，反应时间不少于20秒；其中絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，投配率0.5～1公斤干粉药剂/吨干污泥；干粉药剂需提前在溶药罐内溶解成为2‰～3‰水溶液，通过剂量泵投加，搅拌器转速控制在20～200转/分；

3)絮凝污泥与溶气水混合黏附：絮凝反应完全的污泥重力流进入溶气释放区，与溶气水产生的气泡进行混合黏附，采用快速溶气装置代替空压机、溶气灌、回流泵和其自控系统，使气固比在0.002～0.01之间；

4)调整浮选区表面固体负荷：经过溶气释放区的气泡与污泥颗粒黏附，进入气浮池 的浮选区，通过控制剩余污泥进流量，即通过增加或减少剩余污泥进流量，可以使浮选区表面固体负荷减少或增加，调整标准为：浮选区表面固体负荷在15～35kg/(m²·h)之间；

5)排放浮选区清液：浮选区的清液通过集水穿孔管收集，经液位调节器溢流至储水池，代替传统液位与排水电动阀连锁自控系统，通过调节液位调节器使浮选区液位保持括泥机正常工作；

6)排放污泥：通过气浮池表面的刮泥机，将浓缩污泥刮至排泥槽，经排泥口排至储泥池，再泵送入脱水机进行脱水，然后制成泥饼；

7)池底沉渣通过集泥管定期排放。 

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