CN103435148B - 水平式悬浮污泥气提回流方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种水平式悬浮污泥气提回流方法。它主要是通过在悬浮浓缩活性污泥层中，设置水平的面式气提微动力回流器，利用其水平纵横联通排列的吸泥管，在气提作用下全面均衡地吸泥并提升到生化反应池中再利用，池外的压缩空气控制装置则调节空气量而控制回流量。与常规的污泥回流方法相比，本发明水平式悬浮污泥气提回流方法的回流效率高，大面积悬浮污泥层污泥回流无盲区，无死角，回流均衡，且不破坏活性污泥絮体结构，回流量控制灵活快捷直观，水面下无活动部件和电动设备，回流可靠性极高，且利用了污水处理厂曝气鼓风机供气，折算的气提能耗极低，节能效果显著。

Description

水平式悬浮污泥气提回流方法

技术领域

本发明涉及的是一种水平式悬浮污泥气提回流方法，特别是利用气提原理和水平面穿孔吸泥管的均布构造，实现活性污泥全面均衡地以极低扬程提升的污泥气提回流方法。

背景技术

目前的污水处理方法中，活性污泥法仍然是世界各国应用最广泛的二级生物处理工艺。在污水经过曝气池进行二级生化处理后，一般需要进入二次沉淀池进行泥水分离，清水消毒排放，沉淀污泥则通过污泥回流泵回到曝气池中再利用，少部分污泥作为剩余污泥进行浓缩脱水处置。早期活性污泥回流采用占地较大的螺旋提升泵，后来大多采用占地小的离心泵或潜水轴流泵，但水泵机械高速旋转叶轮会打碎活性污泥絮凝体颗粒，且回流能耗高、设备维修维护工作量大，在本发明之前一直未能找到更好的办法。

采用空气提升方法进行污泥提升排放或回流，早期也有一些应用，但规模化应用却遇到了工程实施不便利的难题。迄今为止，大多数污泥气提都是单点式的应用，也就是一个排泥斗对应一个气提吸泥管口或喇叭口，在水平面成片使用则因装置太多带来诸多不便而难于实施。

针对池底或斗底污泥的空气提升方法，实用新型专利《一种气提装置》（公告号202864461U，公告日2013.4.10），其装置有一垂直设置的排泥管，其底端插置于水面下的淤泥位置，侧壁设有一进气管。从其附图可知，该装置是一种明显的点式装置，无法应用到大面积的悬浮污泥提升。同样，实用新型专利《一种气提式排泥装置》（公告号202139153U，公告日2012.2.8），其装置也是由吸泥喇叭口、吸泥喇叭口支架等构成，该装置也是一种点式装置，同样不能用于提升大面积的悬浮活性污泥。

目前，污水处理厂的污泥回流，大多仍然是采用潜污泵、轴流泵、离心泵、穿墙回流泵等水力机械进行回流，只有少数采用点式的气提回流装置进行污泥提升排放和回流。这些方法均不适用于大面积的悬浮活性污泥层的均衡及时回流，主要原因是悬浮活性污泥层位于水池的中间偏上位置，面积大，距离池底较远，水力机械方法和点式气提方法无法高效率地完成回流任务。

基于上述背景和各项公知技术的诸多不足，加上我国污水处理越来越多使用较大规模澄清池作为污水处理二次沉淀池使用，例如AO硅藻土污水处理工艺使用较大规模水力循环澄清池、Z型气提回流两级沉淀一体化工艺和V型气提脱氮除磷工艺都使用了悬浮澄清池，而澄清池的特殊性在于上中下各层明显不同——上层为澄清液，中层为悬浮浓缩泥渣层，下层为颗粒密度较大的泥沙和惰性污泥，因而处于中层的悬浮浓缩活性污泥，如何才能够全面均衡及时地回流到生化处理池中再利用，是亟待解决的问题。因此，本发明申请应运而生。

发明内容

本发明的目的，是为了提出一种简便高效的、能够将澄清池悬浮活性污泥及时、快速、全面地回流到生化处理池中，且不破坏活性污泥絮凝体颗粒结构的节能型高可靠性方法。

本发明是这样实现上述目的的。通过在澄清池悬浮浓缩活性污泥层中，设置水平的面式气提微动力回流器，利用其呈“王”、“丰”、“田”等字形的水平穿孔吸泥管，在气提作用下利用吸泥管内产生的负压，将悬浮活性污泥全面均衡地吸入并提升到生化反应池中再利用，池外的压缩空气控制装置则调节空气量而控制回流量。

本发明水平式悬浮污泥气提回流方法所采用的同期申请的活性污泥面式气提微动力回流器，其结构包括进气管、端头封闭吸泥管、四周密闭箱体、空气喷头、立管弯头、回流斜管、回流穿墙管和池外压缩空气控制装置；所述端头封闭的吸泥管呈纵横联通设置，各端头封闭的吸泥管位于同一水平面，各端头封闭的吸泥管上均匀分布多个进泥小孔；在端头封闭的吸泥管的整体中部位置设有四周密闭箱体，四周密闭箱体内设单个或多个与进气管相连通的空气喷头，四周密闭箱体顶部和立管弯头的一端相连；所述立管弯头的另一端依次连有回流斜管和回流穿墙管，所述回流穿墙管的出口管底略低于水面或与水面持平；所述池外压缩空气控制装置和进气管相连通。

所述端头封闭的吸泥管任意处管道截面面积，大于该截面所服务的进泥小孔面积之和。

所述端头封闭的吸泥管的水平淹没深度小于所在池深的二分之一。

本发明方法的技术独创性和技术可靠性主要集中体现在以下三个方面：

首先，利用公知技术与气提原理，创造性地在国内首次提出水平式悬浮污泥气提回流方法，该方法从根本上解决了大面积的悬浮浓缩泥渣层活性污泥需要快速便捷回流的问题。在此之前，污水处理界都是采用集中回流泵或气提装置进行点式回流。在大面积的悬浮澄清池中，若采用池底污泥回流或环形管道污泥回流，都将会出现局部污泥回流不及时带来的污泥失去活性上浮、厌氧产气上浮或死亡腐化上浮等问题，继而严重影响澄清池出水水质，因而都不是理想的悬浮活性污泥回流方法。

第二，本发明经过严格的科学计算，对每一段水平吸泥管的进泥小孔直径、孔间距和管间距、吸泥管管径和吸泥范围，利用流体力学方程计算得出的结果是吸泥管小孔直径在15～40mm之间最适宜，开孔方向交错，且吸泥管任何截面处的截面面积应该大于该截面所服务的进泥小孔面积之和，以确保悬浮污泥层上下左右各处吸泥均匀，又不被污泥中杂质堵塞，也不出现污泥在吸泥管中板结沉积和结垢等问题，确保了理论与实践的一致性。

第三，最简洁的方法，往往也是最为可靠的方法。本发明真正做到了节能运行。据有关实验数据显示，以往常规气提回流的能耗比电动回流泵节能65%（注：在气提淹没深度2.4m，气提提升高度0.6m时，要达到0.38m³/min的气提流量，离心泵需要1.60kW，气提装置折算的鼓风机耗功仅0.56kW，节能65%）；而本发明的水平式气提回流方法的提升高度仅需要0.10m左右，而其它回流方法包括点式气提方法均需要0.50m以上甚至5m左右的扬程，因此能耗高，回流路线长，且破坏了污泥活性。因此，本发明是真正意义上最有效的微动力回流方法。

本发明水平式悬浮污泥气提回流方法，具有三点最明显的有益效果：

第一是回流效率高：在水平面上无盲区无死角，回流均衡，回流路线短，回流污泥浓度高，属于温和回流，无叶轮高速运动，活性污泥絮体结构不会被击碎，污泥经多次反复回流循环后，絮体颗粒反复碰撞而强度又不至于颗粒破裂，最终形成密实的好氧颗粒污泥，高浓度的颗粒活性污泥在生化反应区内实现同步硝化反硝化，大幅度提高了生化处理效率。污泥回流量控制灵活快捷，只需通过位于池外的压缩空气控制装置调控供气量即可实现无级变速式的直观调节回流量。

第二是节能效果显著：利用污水处理厂曝气鼓风机供气，折算的气提能耗极低。根据空气动力学公式计算，本发明所用压缩空气量很小，因为需要提升的高度仅为0.10m左右，折算成污水处理厂曝气鼓风机的轴功率功耗，仅为电动回流泵能耗的20%，也就是节能80%。因而节能效果显著。

第三是回流可靠性高，运行效果好：本发明所使用的面式气提回流器在水面下无机械活动部件和电动设备，不易损坏，可靠性极高；本发明无需增加电动设备和阀门，不仅明显节省了工程投资，节约了用地，节省了运行成本，而且方便了运行管理。

上述各项优势充分表明，本发明水平式悬浮污泥气提回流方法，用于污水处理厂悬浮活性污泥回流的生产实践中，不仅实施起来结构巧妙简洁、不占地，而且投资省、能耗低、运行成本低、操作管理简单，故水平式悬浮污泥气提回流方法适合在我国城市污水处理中和新型城镇化建设中广泛应用。

附图说明

图1为本发明方法流程结构示意图。

图2为本发明方法所用装置俯视图。

图3为本发明所用装置立体管路示意图。

其中：1—进气管，2—端头封闭吸泥管，3—四周密闭箱体，4—空气喷头，5—立管弯头，6—回流斜管，7—回流穿墙管，8—池外压缩空气控制装置，9—进泥小孔，10—生化处理池，11—悬浮澄清池，12—悬浮泥渣层，13—斗槽排泥管，14—澄清集水槽。

具体实施方式

实施例一

下面对照附图，同时结合某活性污泥法污水处理池采用本发明水平式悬浮污泥气提回流方法作为实施例，对本发明做进一步说明。

从图1和图2中可以看出，本回流方法采用同期申请的面式气提回流器，它主要由水平的进气管1、水平纵横相接的端头封闭吸泥管2、位于吸泥管中部上方的四周密闭箱体3、位于箱体内的空气喷头4以及立管弯头5、回流斜管6、回流穿墙管7组成，并由水池外的压缩空气控制装置8进行控制。

来自生化处理池10的泥水混合液，从隔墙下方孔洞进入到悬浮澄清池11中，在重力作用下泥、水进行自然分离，其中颗粒密度较大的泥沙和惰性悬浮物沉入池底由斗槽排泥管13排出池外，其上层澄清液汇集到澄清集水槽14排出，而悬浮澄清池11中层偏上位置，由于水流上升速度和污泥颗粒下沉速度相当而形成悬浮泥渣层12，该层活性污泥较为细密，能够对生化处理后的污水起到絮凝和过滤的作用，污水中颗粒物和胶体物被吸附拦截后，清水从顶层水槽溢出。但该悬浮泥渣层12中泥渣会越聚越多，必须全面均匀地回流到前端的生化处理池10中，否则澄清池将失去澄清作用，会出浑水，而且时间稍长会出现污泥失去活性上浮、厌氧产气上浮或死亡腐化上浮等问题，继而严重影响澄清池出水水质。本发明很好地解决了上述问题。本发明所用装备在每根水平吸泥管2上均开有进泥小孔，进泥小孔直径15～40mm；纵横吸泥管任何截面处的截面面积，大于该截面所服务的进泥小孔面积之和。吸泥管2的水平设置深度小于池深的二分之一，是因为该位置正好处于悬浮澄清池悬浮泥渣层的高度之中，便于及时回流水平吸泥管上下左右各方位的浓缩活性污泥。密闭箱体中空气喷头高于水平吸泥管顶面，可以获得用最少空气量实现最大回流量的效果。同时，回流穿墙管为水平方向或倾斜向上朝向出口方向，一是可以减少积气，二是可以避免不必要的水头浪费而获得很好的节能效果。另外，污泥回流的速度和回流量影响能耗和澄清效果，本发明通过池外的压缩空气控制装置8调节空气量而控制回流量，同步实现最小能耗和最好出水水质的目标。

通过上述方法，本发明顺利实现了悬浮活性污泥的可控回流，获得了简便高效的、能够将澄清池悬浮活性污泥及时、快速、全面地回流到生化处理池中，且不破坏活性污泥絮凝体颗粒结构的节能型回流和高可靠性回流的效果和目的。

实施例二

某污水处理厂污水处理量为1.2万m³／d，建有2座各6000m³／d的V型气提一体化污水处理池，采用本发明的水平式悬浮污泥气提回流方法对一体化处理池澄清区中悬浮活性污泥进行回流，共设置了2套面式气提微动力回流器，每套消耗空气量0.995m³／min，折算的鼓风机功率消耗为1.456Kw（单台鼓风机参数Q=16.67 m³／min，P=58.8kPa，配30kW电机带变频装置，实际轴功率24. 4kW），获得了良好的活性污泥回流效果和污水处理效果。其水质见下表。

污水处理厂设计进、出水水质表

项目

COD

BOD5

SS

TN

NH3-N

TP

进水水质(mg／L)

300

140

200

40

35

4

出水水质(mg／L)

≤50

≤10

≤10

≤15

≤5(8)

≤0.5

处理效率 (%)

≥83.3

≥92.9

≥95.0

≥62.5

≥85.7(77.1)

≥87.5

倘若该污水处理厂采用常规污泥回流方法，则需要配用3台潜污泵作为回流污泥泵（2用1备），并配置污泥吸泥管和出泥管以及阀门系统，且不便于将泵和阀门淹没于水中，必须设置在池外的泵房内；单台回流泵Q=250m³／h，H=5m，N=7.5kW，因此，本发明面式气提回流所耗鼓风机功率仅为回流泵所耗功率的19.4%，故气提回流节能80%，每年可节约电耗10.51万度，节能效果显著，对我国节能型社会的建立和新型城镇化污水处理建设，具有明显的促进作用。

Claims (1)

1.水平式悬浮污泥气提回流方法，其特征在于：通过在悬浮浓缩活性污泥层中，设置水平的面式气提微动力回流器，利用其水平纵横联通排列的吸泥管，在气提作用下缓慢均匀地吸入污泥并通过回流管道提升输送到生化反应池，而池外压缩空气控制装置则调节空气量而控制回流量；

所述面式气提微动力回流器，包括进气管、端头封闭的吸泥管、四周密闭箱体、空气喷头、立管弯头、回流斜管、回流穿墙管和池外压缩空气控制装置；所述端头封闭的吸泥管呈纵横联通设置，各端头封闭的吸泥管位于同一水平面，各端头封闭的吸泥管上均匀分布多个进泥小孔；在端头封闭的吸泥管的整体中部位置设有四周密闭箱体，四周密闭箱体内设单个或多个与进气管相连通的空气喷头，四周密闭箱体顶部和立管弯头的一端相连；所述立管弯头的另一端依次连有回流斜管和回流穿墙管，所述回流穿墙管的出口管底略低于水面或与水面持平；所述池外压缩空气控制装置和进气管相连通；所述端头封闭的吸泥管任意处管道截面面积，大于该截面所服务的进泥小孔面积之和；所述端头封闭的吸泥管的水平淹没深度小于所在池深的二分之一。