CN102134123B - 泥水快速分离装置及在污水生物处理中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在紊流污泥混合液表层快速分离出清液的泥水快速分离装置，及在污水生物处理中的应用，其特征是泥水分离组件由相间竖向隔板，和外周的挡楂、防波板组成，放置于污水生物处理池内。竖向隔板稳定了水流，在短时间内可使表层形成清液薄层达到泥水分离，同时相间竖板板面竖向表面光滑，不会发生积泥，有效避免了微生物附着，用于生物池内可以省略二沉池和污泥外回流，可以节约占50％，节约土建投资40％，并不受传统二沉池固体负荷限制，生物池污泥浓度可高达7000～10000mg/l，水力停留时间HRT可降低至传统工艺的1/2～1/3，名义停留时间可降低40～60％，节约运行费用达30％以上。可用于现有系统挖潜扩容，系统能力提升超过100％。

Description

泥水快速分离装置及在污水生物处理中的应用

技术领域

本发明涉及一种在紊流污泥混合液表层快速分离出清液的泥水快速分离装置，及在污水生物处理中的应用。

背景技术

污水生物处理，例如城市污水活性污泥法处理，其目的去除污水中的悬浮物和溶解性可生物降解有机物，通过微生物作用，完成有机物分解和生物体合成，将有机污染物转变成无害的气体产物(CO₂)、液体产物(水)以及富含有机物的固体产物(微生物群体或称生物污泥)，再将多余的生物污泥与水分离，从净化后的污水中除去。泥水分离目的在于分离出清水排放，污泥则仍需要回流至生物处理池，以维持生物池内所需活性污泥浓度。从此功能要求，生物处理后沉淀只要能分离上部清水即可，而不一定强调要求污泥快速沉至池底。

现实污水活性污泥法处理，由于活性污泥池内工艺要求，例如曝气及强化传质作用，生物池内污水呈紊流状态，不适合泥水分离条件，所以其泥水分离需在后面单独建造沉淀池(二沉池)，通过排出生物池静止进行泥水分离。同时由于沉淀污泥需回流至生物池中，因此又不能通过加药促进沉淀(加入药剂会对活性污泥系统中生物活性产生影响)，同时经生物处理污水中，往往存在大量微生物，极易在狭窄通道的斜管/斜板泥水分离装置中附着生长生物膜，时间长后不仅会堵塞斜板/斜管，造成分离功能的失效，不能实现加速泥水分离，而且在斜管/斜板中生长的微生物死亡、发酵产气后还会引起飘泥，影响出水水质，因而活性污泥处理后续沉淀池中很少采用斜板/斜管加速沉淀装置。这样只能依靠自然沉降实现泥水分离，所以造成沉淀池面积(体积)较大，造成投资及占地较大，是污水生物处理中占地及投资较大处理单元。

其次，因通常二沉池泥水分离要求出水在20mg/l以下，固体负荷限制了来水污泥浓度必须在3500～5000mg/l以下，这就造成活性污泥池内污泥浓度也必须限制在3500～5000mg/l，不能提得很高，因此造成通常活性污泥池浓度不能提高。这样要达到较高的生物处理能力，必须加长污水在生物池内的停留时间，此也是造成活性污泥处理池容较大的一个原因。

再就是，二沉池沉淀后大量污泥回流，造成系统运行能耗增加，限制了处理成本降低。

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，提供一种可以在生物池内直接进行泥水分离，不需要回流管线和回流设备，且不易生长生物膜，且能提高生物池内生物浓度的泥水快速分离装置。

本发明另一目的在于提供一种上述泥水快速分离装置在污水生物处理中的应用。

本发明第一目的实现，主要改进是采用相间竖向隔板作为泥水分离构件，上方及周侧设置挡渣板，以此组成泥水快速分离装置，从而克服上述现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明泥水快速分离装置，包括相间隔板组成的泥水分离组件，其特征在于泥水分离组件由相间竖向隔板，和外周的挡楂、防波板组成。

本发明泥水快速分离装置，通过相间竖板，以及外周的挡楂、防波板，在生物池内紊流状态污水中分隔出一快速沉淀区间，紊流状态污水在各相间竖板间得到整流，使得在紊流状态污水池中造成有类似二沉池静止的泥水分离区域，为在紊流状态污水池中泥水分离创造了条件；同时相间竖向隔板表面光滑，且板面竖向(垂直或少量倾斜)，一是微生物不易生长，二是即使有少量附着也极易脱落下滑沉淀，从而克服了狭窄通道且斜置的斜管/斜板易生长生物膜的缺点，使之能够设置在生物处理池内。分离出水由上部排出，污泥直接留在生物池内，而不需污泥回流，同时生物池底部设有排泥阀，可以控制生物池内污泥浓度及排放剩余污泥；分离区下方还可以设置推流装置，均匀池内污泥浓度。

本发明中：

相间竖向隔板，主要起整流作用，使生物池内放置相间竖隔板区域呈紊流状态污水，得到快速相对静止为泥水分离创造条件，同时相间竖隔板，板面竖向表面光滑，不会发生积泥，因而有效避免了微生物附着生长，即使有少量生物膜附着生长，脱落时也较斜管/斜板容易下沉，因而克服了斜管/斜板易生长生物膜的缺点。相间隔板竖向，可以有适当小角度斜置，其中更好为相间隔板垂直安装，防生物膜附着效果更好。相间隔板相隔间距，较好设置为10-30cm，既占位经济，又有相对较好效果。为提高泥水分离速度，相间隔板高度与相间距离比，较好为4-6倍。

因该理解到，本专利所说中竖向隔板，可以是平面板，也可以是竖向波纹板，即波纹槽竖向。

外周的挡楂、防波板，主要起到围板作用用于分隔空间，防止池内浮渣漂入及紊流波动干扰相间竖向隔板分隔的泥水分离区域，影响分离及出水效果，使在动态池中分隔出一相对静止的泥水分离区间。根据设置在池中位置，例如可以是四面围，也可以是二面围，还可以是围隔成平面圆形或其他几何形状，都不影响应用。此外，也可以在其上开有过水孔。板面、板型无特别限定。

为有利于上部分离泥砂后澄清水收集排出，一种较好是在相间竖隔板上部增设集水槽，将各分隔板间上层泥水分离的清液收集导出。

本发明泥水快速分离装置在污水生物处理中的应用，其特征在于将上述泥水快速分离装置设置于污水生物处理池内。

本发明所述污水生物处理，可以是现有技术如活性污泥法，生物膜法，接触氧化法等。

本发明泥水快速分离装置，一种较好为设置在生物处理池中部区域，这样借助池中水的流动，均匀分离装置下方相高多的污泥，可以省略另设其他均化污泥装置。

本发明泥水快速分离装置，可设置在污水生物处理工艺中间各段出水处，代替中间沉淀池，如AB工艺A段出水，可不设中间沉淀池，从而缩短了工艺流程。

此外，对出水SS要求较高场合，例如污水处理一级A标准水质，还可以在分离出水后再增设保障性沉淀池。由于大部分污泥已通过前面高负荷快速分离装置分离，进入保障性沉淀池的污泥量已经很少，因此该保障性沉淀池要比普通二沉池要小的多；其次，保障性沉淀池分离污泥不用回流，因而可以在保障性沉淀池内加入絮凝药剂，以加速沉淀分离，同时由于进入保障性沉淀池的污泥量已经很少，所用药剂消耗也少，有利于降低运行成本；投加絮凝剂后产生的絮凝污泥，在污泥处理阶段更利于污泥脱水，降低了污泥脱水所需絮凝剂投加量。此外根据工程设计需要，还可以将前述泥水快速分离装置用于快速分离大部分负荷，这样可降低后续沉淀占地面积。

本发明泥水快速分离装置，相对于现有技术，由于采用相间竖向平直隔板，以及上部和周围的挡楂、防波板，竖向隔板相隔稳定了水流，降低了水流通道的雷诺数，从而降低了水流的紊动，在短时间内表层便能形成清液薄层，可以通过集水槽收集排出，因而可以直接安装在生物池内，相间竖板板面竖向表面光滑，不会发生积泥，有效避免了微生物附着，即使有生物膜附着生长，脱落时也较斜管/斜板容易下沉，克服了斜管/斜板易生长生物膜缺点。放置于生物池内基本不占用生物池有效池容，混合液流经该装置时直接由表层清液区分离出清水，分离后污泥则仍留在生物池内，在生物池内实现了泥水分离。其次，由于不需要污泥外回流，节省了污泥回流系统的建设投资和污泥回流的动力消耗；再就是，不受传统二沉池固体负荷限制，生物池污泥浓度MLSS可从原3500～5000mg/l提高至7000～10000mg/l，生物池水力停留时间HRT可降低至传统工艺的1/2～1/3，或使污泥龄提高至一倍，沉淀池水力负荷要比二沉池降低30～50％，沉淀池表面负荷可提高1～2倍，在实际停留时间不变的前题下，名义停留时间可降低40～60％。此外，使用本发明装置后可不额外占地建设二沉池，或仅设置保障性沉淀池(省略或降低二沉池规模)，可以节约占地达50％，节约土建投资达40％，并且由于池子小一半停留时间降低一半，节约运行费用达30％以上。后设保障性沉淀池后，剩余污泥可通过保障沉淀池排放，好氧池出水污泥不需经过二沉池停留数小时的缺氧状态，微生物不会受到缺氧毒害，避免了设置二沉池回流污泥需一段时间的活化，可使生物池内微生物活性始终保持活跃状态。考虑到污泥浓度(MLSS)提高可减少生物池容积，因此在相同出水要求条件下，可用于现有系统挖潜扩容，对现有大多数常规工艺优化和能力提升，系统能力提升超过100％。当出水SS要求不高时，排出上清液不需要二沉池可直接消毒排放，对出水SS要求较高的场合，可采用本发明高负荷清液快速分离装置对泥水进行预分离，再经保障性沉淀池保证出水，同时此阶段分离污泥不需回流，可以可投加混凝、除磷等各种药剂，以提高净水效果、缩短净水时间，更适合季节性及冲击负荷下应用。使用本发明泥水快速分离装置，不改变传统工艺运行方式，不改变原有的运行管理模式，不增加运行管理技术要求，可适用于新建及改建污水处理工程。本发明装置，还可以用于处理水呈动态、且需泥水分离工艺池内。

以下结合二个具体实施例，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为泥水快速分离装置平面布置图。

图2为图1A-A剖视结构示意图。

图3为图1C-C剖视结构示意图。

图4为图1B-B剖视结构示意图。

图5为泥水快速分离装置在A²O工艺中应用代替二沉池结构示意图。

图6为泥水快速分离装置在A²O工艺应用出水后设保障性沉淀池结构示意图。

图7为泥水快速分离装置在AB工艺中应用代替中间沉淀池结构示意图。

具体实施方式

实施例1，参见图1-4，本发明泥水快速分离装置，由相间15cm、高约70cm的多块垂直放置的相间隔板1，相间隔板外周有防波挡楂板4，以竖板顶面略高于液面放置于生物池5内，相间隔板上部垂直方向(穿过各隔板，还可以是相交)有并列多条集水槽2，与集水总渠3连通，集水槽两侧边两隔板间有内凹进水缺口2.1，分离装置下方有叶轮推流装置将下沉污泥向全池扩散(图中未给出)，生物池底部有排泥阀6控制生物池内污泥浓度及排放剩余污泥。生物池5内混合液由各垂直隔板下方进入，沿各垂直隔板间隙自下而上流动得到整流平稳，接近静态泥水在重力作用下，泥水出现分层，上清液通过设在各垂直竖板上方的集水槽2收集，各集水槽2将收集清水汇集于集水总渠3排出，污泥则下沉留于池内，并有下方推流装置定期推流在池内均匀。

实施例2：参见图5，本专利泥水快速分离装置在A²O工艺中应用代替二沉池。在A²O工艺好氧生化池出水区设置实施例1所述泥水快速分离装置7，构成泥水分离区域。生化池内混合液经泥水快速分离装置进行泥水分离，排出清液，污泥则留在生物池内，因而不需要二沉池回流污泥。生物池内污泥浓度MLSS可比常规工艺提高一倍及以上。

实施例3：参见图6，本专利泥水快速分离装置在A²O工艺中应用，并后设保障性沉淀池。如实施例2，在A²O工艺池后再增加一较小的保障性沉淀池，对前流出清液通过投加水处理药剂沉淀降低COD、SS、P等污染物，进一步作保障及深度处理，以满足工艺要求。此时因前已经将大部污泥沉淀分离，沉淀池固体负荷极低，不仅有利于优质出水，而且相比传统二沉池，池容和停留时间可以减少一半，节约了工程造价。同时，不需将此沉淀污泥回流，因此并不会影响生化池内生物活性。

实施例4：参见图7，本专利泥水快速分离装置在AB工艺中应用，代替中间沉淀池。在AB工艺的A工艺段和B工艺段的出水区域中各加设实施例1所述泥水快速分离装置7，代替原中间沉淀池，这样处理工艺各段生物均留在本段，从而形成与该段污染物成分及浓度相适应的优势菌种，可以更高效净化污水。B段硝化液还可以回流于A段。出水要求较高，还可以在AB工艺出水后再加设较小的保障性沉淀池(如前述)，进一步保障水质及深度处理。

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，以及特征间的相互不同组合，例如各隔板由竖向波纹板代替，在生物池内设置区域的变动，相间隔板数量的变化、间距变化、高度变化，适当小角度例如5-10度斜置，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。

Claims (9)

1.泥水快速分离装置，包括相间隔板组成的泥水分离组件，其特征在于泥水分离组件由相间竖向隔板，和外周的挡楂、防波板组成，相间竖向隔板上部有集水槽，相间竖向隔板相隔间距10-30cm，相间竖向隔板高度与间距比4-6。

2.根据权利要求1所述泥水快速分离装置，其特征在于相间竖向隔板垂直安装。

3.根据权利要求1所述泥水快速分离装置，其特征在于集水槽相交于相间竖向隔板设置。

4.泥水快速分离装置在污水生物处理中的应用，其特征在于将权利要求1至3之一所述泥水快速分离装置设置于污水生物处理池内。

5.根据权利要求4所述泥水快速分离装置在污水生物处理中的应用，其特征在于泥水快速分离装置设置在污水生物处理工艺中间各段出水处，代替中间沉淀池。

6.根据权利要求4所述泥水快速分离装置在污水生物处理中的应用，其特征在于设置泥水快速分离装置污水生物处理池出水后有保障性沉淀池。

7.根据权利要求4所述泥水快速分离装置在污水生物处理中的应用，其特征在于污水生物处理池底部有排泥阀控制污水生物处理池内污泥浓度及排放剩余污泥。

8.根据权利要求4所述泥水快速分离装置在污水生物处理中的应用，其特征在于泥水快速分离装置设置在污水生物处理池中部区域。

9.根据权利要求4-8之一所述泥水快速分离装置在污水生物处理中的应用，其特征在于泥水快速分离装置下方有推流装置，均匀池内污泥。

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