CN102180560B - 一种城市污水连续生物处理装置及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种城市污水连续生物处理装置及其处理方法，属于水处理技术领域，本发明装置由格栅、沉砂池、多菌群反应池和沉淀池依次连接构成，其中多菌群反应池由池体、盖板、护板和曝气扩散装置构成，池体顶端的右侧装有盖板，盖板与池体左侧壁之间有间隙，向上的护板，池体顶端的后侧部分敞开，形成堰坝，沿池体长度方向在池体内的底部安装有曝气扩散装置。其处理方法是经过格栅和沉砂池对污水预处理，再进入多菌群反应池进行厌氧、缺氧及好氧同时处理。本发明处理污水效果好，基础建设投资和运行费用低。
Description
一种城市污水连续生物处理装置及其处理方法
技术领域
[0001] 本发明属于水处理技术领域，涉及一种城市污水处理装置，本发明还同时涉及利用这种处理装置对污水进行处理的方法。
背景技术
[0002] 水污染与缺水是我国面临的严重环境问题之一。大量的污水直接排放不仅破坏生态，加剧水荒，还严重地危害着工农业的生产和人类的健康和安全。
[0003] 目前，国内外的城市污水连续流处理主要采用活性污泥法，采用的装置由格栅、沉砂池、厌氧反应池、缺氧反应池、好氧反应池和沉淀池构成。其中厌氧反应池、缺氧反应池和好氧反应池是方形的池体，反应池有进水管和出水管，厌氧反应池的进水管与沉砂池连接， 在厌氧反应池和缺氧反应池中装有搅拌器，好氧反应池底部均勻安装有曝气嘴，好氧反应池出水管与沉淀池连接，进而对好氧反应池出水进行沉淀，让污泥与水分开。去污处理方法是：先将城市污水通过格栅截留污水中大的悬浮物和漂浮物后进入沉砂池，去除污水中比重大的沙粒，然后连续流进入厌氧反应池、缺氧反应池和好氧反应池，厌氧反应池通过搅拌器让污泥与城市污水充分混合，进行第一步处理，然后在进入缺氧反应池进行第二步处理， 最后进入好氧反应池，微生物利用曝气孔吹入的氧气完成对反应池中的部分有机物的降解，最后在沉淀池中完成微生物污泥与水的分离，上清液排放。好氧反应池的硝化液回流到缺氧反应池，为保持整体工艺中足够的微生物，沉淀池中的污泥大部分回流到厌氧反应池， 随着城市污水一起进入厌氧反应池，沉淀池内剩余污泥进入污泥处理系统，最终脱水成为泥饼，运出污泥处理厂。
[0004] 活性污泥法污水处理工艺的核心处理为厌氧反应单元、缺氧反应单元和好氧反应单元，在这里通过三个反应单元进行处理，厌氧反应单元和缺氧反映单元都需要搅拌机进行污水的混合，消耗大量的动能，其好氧反应单元需要大量曝气，强化溶进大量的氧气，供好氧微生物降解污水中的有机物，也消耗大量的电能。为了去除大部分有机物质和氮、磷物质，必须经过长时间搅拌和曝气，从而导致整体电能增加，其结果导致处理设施的占地面积大，基础建设投资和运行费用的增大。
[0005] 在传统城市污水处理工艺中，产生污泥量约占总处理污水量体积的0. 3%-0. 5%0 传统的污泥处理工艺处理费用昂贵，约占污水处理厂总运行费用的20%-50%,投资占污水处理厂总投资的30% -40%。由于剩余污泥含水量大，处理成本高，在全国现有污水处理设施中有污泥稳定处理设置的还不到25%，处理工艺和配套设备较为完善的不到10%。在我国目前仅有的十几座污泥消化池中，能够正常运行的为数不多，有些消化池根本就没有运行。某些地方的污水虽然得到了有效治理，但污泥却没有得到妥善处理和处置，造成了二次污染。污泥的处理已经成为了制约污水处理厂良好运行的关键。
发明内容
[0006] 为了有效的去除城市污水中的N、P和有机物以及降低动力消耗、减少占地面积和降低投资费用，解决上述城市污水传统处理工艺中存在的问题，本发明提出一种城市污水连续流处理装置。
[0007] 本发明同时还提出了利用这种装置对城市污水进行处理的方法。
[0008] 本发明装置由格栅、沉砂池、多菌群反应池和沉淀池构成，格栅、沉砂池、多菌群反应池和沉淀池依次连接，其中多菌群反应池由池体、盖板、护板和曝气扩散装置构成，池体是槽形体，池体左右宽度为4〜6米，高度为4. 5〜6米，其前端开有进水孔，进水孔高度为 2〜3米，沉砂池连接进水孔，池体顶端的右侧装有盖板，形成池体的非自由液面，盖板与池体左侧壁之间有宽度为0. 8〜1. 5米的间隙，为自由液面，自由液面周围有向上的护板，护板高度为1.0〜1.5米，形成废气收集廊道，废气可从沿池长的某处由排气管引出，池体顶端的后侧部分敞开，宽度为0. 5〜2米，池体后侧壁的顶部形成堰坝，堰坝通向沉淀池，沿池体长度方向在池体内的底部安装有曝气扩散装置，曝气扩散装置距池底0. 1〜0. 5米，距右侧壁0. 2〜0. 5米，曝气扩散装置的长度与池体长度相同，池体长度的确定方法是根据污水有机物负荷确定。
[0009] 池体长度具体的确定方法是其公式为(Q-污水设计流量，m3/d ；S0-Bi
气池进水BOD5值，mg/L ；X-曝气池内混合液悬浮固体浓度MLSS，mg/L ；Ns-BOD污泥负荷率 [kg(BOD5)/[kg(MLss) · d] ；V-曝气池容积，m3)，V = L · B · H(L_ 为池总长度；B-为池总宽度；H-为池有效高度)其中有机物负荷为0. 1〜0. 5KgB0D5/(KgMLSS · d)，MLSS为3000〜 5000mg/L。
[0010] 曝气扩散装置是管壁上有向下的均勻布孔的管体，管体的内直径为0. 1〜0.2米， 孔的直径为3〜9毫米，孔间距为10〜50毫米。
[0011] 处理方法由以下步骤完成：
[0012] 1、将城市污水通过格栅截留污水中大的悬浮物和漂浮物后进入沉砂池，去除污水中比重大的沙粒，再去除悬浮物完成污水的一级处理，然后进入多菌群反应池。
[0013] 2、处理后的污水通过进水管进入多菌群反应池，将空气吹入多菌群反应池的爆气扩散装置，空气被爆气扩散装置分割为小气泡进入池体，气泡首先上升至反应池非自由液面顶部，受到盖板的阻挡，然后水平流动至池体的自由液面顶部溢出液面，有一部分小气泡在水流的作用下，没有溢出液面，而是随水流在混合液中滞留，在曝气的作用下，池体内的混合液中心部分流速缓慢，越向外流速越快，使池体中心区域为厌氧区，向外为缺氧区，最外缘为好氧区，厌氧区、缺氧区、好氧区的范围变化随曝气量而变化，曝气量增大时，好氧区范围增大，缺氧区、厌氧区的范围依次减小，反之，曝气量减小时，好氧区范围减小，缺氧区、 厌氧区的范围依次增大，再试运行阶段根据水质情况通过调整曝气量获得最佳运行参数， 污水通过堰坝排出进入沉淀池。进水管流速为0. 8〜1. 5米/秒，曝气量值为3〜8米3空气/米3污水；进入沉淀池的泥水，通过沉淀分离后，处理水经消毒后排放，大部分活性污泥再回流至反应池，剩余活性污泥则排出系统，具体操作与现有工艺相同。
[0014] 多种功能菌群连续代谢的城市污水处理工艺，因生化反应池的特殊结构形式及生化反应特点，因此具有以下优点：
[0015] (1)池体顶部大部分处于非自由液面，无超高，池体有效容积增大。多菌群反应池具有三个处理区域：好氧区、缺氧区和厌氧区。三个区域在同一个反应池内，对污水进行三个不同阶段的处理，城市污水通过多菌群反应池底部曝气在反应池内形成水流循环，通过不同的区域进行不同的阶段处理，有机物可以通过缺氧区和厌氧区转化成为小分子物质或被厌氧微生物所里要哪个，明显改善城市污水的生物降解性，大大提供了反应池的效率，也大大减少反应池的数量，减少反应池占地面积，而且也减少厌氧区和缺氧区的电能消耗，依靠反应池内水流流动进行搅拌，减少基础建设投资和运行费用；
[0016] (2)城市污水在多菌群反应池内要通过三个区域，进而行程变长，加大处理的时间，处理效果更好；
[0017] (3)当曝气的气泡达到反应池顶部，由于出气廊道在另一面，会在反应池的顶部进行前进，进而达到出气廊道，这样就使得气泡在污水中滞留时间变长，使得好氧微生物得到更多的氧量，加大氧的利用率，使好氧菌加大消化有机物的效果；
[0018] (4)减少亚硝化的时间，普通的活性污泥法亚硝化为：NH4+-N02--N03--N02--N2 ；多菌群反应池亚硝化为：nh4+-NO2_-& ；减少传统活性污泥法的硝化液回流，使得亚硝化时间缩短，并且在一个反应池内完成亚硝化过程，减少动能和基础投资建设。
[0019] (5)减少污泥回流，由于多菌群反应池中分为三个区域，好氧区在外部，由于外部污水流动速度快，污泥浓度低，污泥堆积在缺氧区和厌氧区，出水口在出气廊道，这就使得随出水一起出去的污泥量减少，进而污泥回流减少，减少污泥回流的所消耗的能量。
[0020] 本发明可以有效的去除城市污水中的有机物、氮和磷，其出水水质要远远优于传统的城市污水处理方法。这些水可以作为多种水源，如冷却、绿化、景观用水等，甚至可以通过进一步深度处理，可以作为饮用水的补充水源。这样，城市污水不但不会再污染环境，反而会解决我国日益严重的水资源短缺问题，有效地为城市提供二次水源。
附图说明
[0021] 图1为污水处理系统图；
[0022] 图2多菌群反应池剖面图；
[0023] 图3为多菌群反应池爆气过程示意图。
具体实施方式
[0024] 例1、某城市污水处理厂，日处理水量为l*104m7d，进水COD = 600mg/L ；进水BOD =350mg/L, MLSS = 3500mg/L, Ns = 0. 2KgB0D5/ (KgMLSS · d)，其曝气量为 4*l(fm3 空气。
[0025] 本发明装置由格栅1、沉砂池2、多菌群反应池3和沉淀池4构成，格栅1、沉砂池 2、多菌群反应池3和沉淀池4依次连接，其中多菌群反应池3由池体5、盖板6、护板7和曝气扩散装置10构成，池体5是槽形体，池体5的长度为25m ；左右宽度为5m，高度为5m，其前端开有进水孔8，进水孔8高度为3米，沉砂池2连接进水孔8，池体5顶端的右侧装有盖板6，形成池体5的非自由液面，盖板6与池体5左侧壁之间有宽度为1米的间隙，为自由液面，自由液面周围有向上的护板7，护板7高度为1米，形成废气收集廊道，池体5顶端的后侧部分敞开，宽度为1. 5米，池体5后侧壁的顶部形成堰坝9，堰坝9通向沉淀池4，沿池体 5长度方向在池体5内的底部安装有曝气扩散装置10，曝气扩散装置10距池底0. 2米，距右侧壁0. 3米，曝气扩散装置10的长度与池体5长度相同，曝气扩散装置10是管壁上有向下的均勻布孔的管体，管体的内直径为0. 15米，孔的直径为6毫米，孔间距为20毫米。[0026] 例二、某城市污水处理厂，日处理水量为2*104m7d，进水COD = 600mg/L ；进水BOD =350mg/L, MLSS = 3500mg/L, Ns = 0. 2KgB0D5/ (KgMLSS · d)，其曝气量为 8*l(fm3 空气。
[0027] 本发明装置由格栅1、沉砂池2、多菌群反应池3和沉淀池4构成，格栅1、沉砂池2、 多菌群反应池3和沉淀池4依次连接，其中多菌群反应池3由池体5、盖板6、护板7和曝气扩散装置10构成，池体5是槽形体，池体5的长度为50m ；左右宽度为5m，高度为5m，其前端开有进水孔8，进水孔8高度为2. 5米，沉砂池2连接进水孔8，池体5顶端的右侧装有盖板 6，形成池体5的非自由液面，盖板6与池体5左侧壁之间有宽度为1. 5米的间隙，为自由液面，自由液面周围有向上的护板7，护板7高度为1. 2米，形成废气收集廊道，池体5顶端的后侧部分敞开，宽度为1. 2米，池体5后侧壁的顶部形成堰坝9，堰坝9通向沉淀池4，沿池体5长度方向在池体5内的底部安装有曝气扩散装置10，曝气扩散装置10距池底0. 5米， 距右侧壁0. 5米，曝气扩散装置10的长度与池体5长度相同，曝气扩散装置10是管壁上有向下的均勻布孔的管体，管体的内直径为0. 1米，孔的直径为9毫米，孔间距为50毫米。
[0028] 例三、某城市污水处理厂，日处理水量为4*104m7d，进水COD = 600mg/L ；进水BOD =350mg/L, MLSS = 3500mg/L, Ns = 0. 2KgB0D5/ (KgMLSS · d)，其曝气量为 16*103m3 空气。
[0029] 本发明装置由格栅1、沉砂池2、多菌群反应池3和沉淀池4构成，格栅1、沉砂池 2、多菌群反应池3和沉淀池4依次连接，其中多菌群反应池3由池体5、盖板6、护板7和曝气扩散装置10构成，池体5是槽形体，池体5的长度为IOOm ；左右宽度为6m，高度为6m，其前端开有进水孔8，进水孔8高度为3米，沉砂池2连接进水孔8，池体5顶端的右侧装有盖板6，形成池体5的非自由液面，盖板6与池体5左侧壁之间有宽度为0. 8米的间隙，为自由液面，自由液面周围有向上的护板7，护板7高度为1. 5米，形成废气收集廊道，池体5顶端的后侧部分敞开，宽度为1米，池体5后侧壁的顶部形成堰坝9，堰坝9通向沉淀池4，沿池体5长度方向在池体5内的底部安装有曝气扩散装置10，曝气扩散装置10距池底0. 5米， 距右侧壁0. 5米，曝气扩散装置10的长度与池体5长度相同，曝气扩散装置10是管壁上有向下的均勻布孔的管体，管体的内直径为0. 2米，孔的直径为7毫米，孔间距为40毫米。
[0030] 处理方法是将城市污水通过格栅1截留污水中大的悬浮物和漂浮物后进入沉砂池2，去除污水中比重大的沙粒，再去除悬浮物完成污水的一级处理，然后进入多菌群反应池3 ；将空气吹入多菌群反应池3的爆气扩散装置10，空气被爆气扩散装置10分割为小气泡进入池体5，气泡首先上升至反应池非自由液面顶部，受到盖板的阻挡，然后水平流动至反应池自由液面顶部溢出液面，有一部分小气泡在水流的作用下，没有溢出液面，而是随水流在混合液中滞留，在曝气的作用下，池体内的混合液中心部分流速缓慢，越向外流速越快，使池体中心区域为厌氧区，向外为缺氧区，最外缘为好氧区，厌氧区、缺氧区、好氧区的范围变化随曝气量而变化，曝气量增大时，好氧区范围增大，缺氧区、厌氧区的范围依次减小，反之，曝气量减小时，好氧区范围减小，缺氧区、厌氧区的范围依次增大，再试运行阶段根据水质情况通过调整曝气量获得最佳运行参数，污水通过堰坝排出进入沉淀池。进水管流速为0. 8〜1. 5米/秒，曝气量值为3〜8米3空气/米3污水；进入沉淀池的泥水，通过沉淀分离后，处理水经消毒后排放，大部分活性污泥再回流至反应池，剩余活性污泥则排出系统，具体操作与现有工艺相同。
Claims (3)
1. 一种城市污水连续生物处理装置，包括格栅、沉砂池和沉淀池，其特征在于：沉砂池与沉淀池之间有多菌群反应池，多菌群反应池由池体、盖板、护板和曝气扩散装置构成，池体是槽形体，池体左右宽度为4〜6米，高度为4. 5〜6米，其前端开有进水孔，进水孔高度为2〜3米，沉砂池连接进水孔，池体顶端的右侧装有盖板，形成池体的非自由液面，盖板与池体左侧壁之间有宽度为0. 8〜1. 5米的间隙，为自由液面，自由液面周围有向上的护板， 护板高度为1. 0〜1. 5米，形成废气收集廊道，池体顶端的后侧部分敞开，宽度为0. 5〜2 米，池体后侧壁的顶部形成堰坝，堰坝通向沉淀池，沿池体长度方向在池体内的底部安装有曝气扩散装置，曝气扩散装置距池底0. 1〜0. 5米，距右侧壁0. 2〜0. 5米，曝气扩散装置的长度与池体长度相同，池体长度的确定方法是根据污水有机物负荷确定。
2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于：曝气扩散装置是管壁上有向下的均勻布孔的管体，管体的内直径为0. 1〜0. 2米，孔的直径为3〜9毫米，孔间距为10〜50 毫米。
3.根据权利要求1所述的城市污水连续生物处理装置的处理方法，由以下步骤完成：(1)将城市污水通过格栅截留污水中大的悬浮物和漂浮物后进入沉砂池，去除污水中比重大的沙粒，再去除悬浮物完成污水的一级处理，然后进入多菌群反应池；(2)处理后的污水通过进水管进入多菌群反应池，将空气吹入多菌群反应池的曝气扩散装置，空气被曝气扩散装置分割为小气泡进入池体，气泡首先上升至反应池非自由液面顶部，受到盖板的阻挡，然后水平流动至池体的自由液面顶部溢出液面，有一部分小气泡在水流的作用下，没有溢出液面，而是随水流在混合液中滞留，在曝气的作用下，池体内的混合液中心部分流速缓慢，越向外流速越快，使池体中心区域为厌氧区，向外为缺氧区，最外缘为好氧区，处理后的污水通过堰坝排出进入沉淀池，其中进水管流速为0. 8〜1. 5米/ 秒，曝气量值为3〜8米3空气/米3污水；进入沉淀池的污水，通过沉淀分离后，处理水经消毒后排放。
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