CN104496016B - 一种生化充氧搅拌工艺及装置系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提供一种生化充氧搅拌工艺及配套装置系统；在生化曝气池内布置导流墙，导流墙两端与池壁之间开设流通通道，将所述生化曝气池分隔为多个相互连通的充氧搅拌区；沿水流方向，前后间隔设有转刷曝气装置和推流式潜水搅拌机；同一充氧搅拌区内，转刷曝气装置和推流式潜水搅拌机的水流推动方向相同；相邻的两个充氧搅拌区内的推流式潜水搅拌机的水流推动方向相反；污水进入生化曝气池后，沿导流墙流经各充氧搅拌区，在所述各充氧搅拌区内的充氧以及搅拌混合过程中完成有机物的去除，然后流出；该装置系统及工艺能适用于水深4.5米以上的全地下式污水处理厂，较传统机械表面曝气技术能耗可降低30%以上。

Description

一种生化充氧搅拌工艺及装置系统
技术领域
本发明涉及一种生化充氧搅拌工艺及装置系统，属于污水处理领域。
背景技术
污水处理作为水污染控制的重要手段，对水环境质量的改善和提高有着重要的意义。考虑对土地资源的节约和高效利用，污水处理的核心构筑物——生化曝气池，其有效水深可达9m(超深池型)，好氧曝气方式多采用池底曝气，与传统生化曝气池(有效水深4～6m)相比，超深池型污水处理的好氧曝气过程能耗较大，运行成本较高。同时，较高的生化曝气池水深对曝气设备的要求较高，导致设备选择范围较窄，不利于超深池型的工程应用及技术推广。
转刷曝气装置又称凯森奈尔(Kessener)刷式曝气机，转刷曝气装置构造简单、运行管理方便，在欧洲是非常流行的一种老式曝气装置。转刷曝气机可起到曝气充氧、混合推流的双重作用，可以防止活性污泥沉淀，有利于微生物的生长。但是，转刷曝气装置为氧化沟工艺的常规曝气设备，一般适用于水深较低(不超过4.5m)的场合，且其动力效率低，运行能耗高，限制了其在地下式污水处理厂中的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对超深池型污水处理厂其生化处理水深较大的特点，提供一种高效节能的生化充氧搅拌工艺及配套装置系统，本工艺将传统转刷曝气系统的应用领域拓展至于水深6.0m以上的污水处理厂，同时结合推流式潜水搅拌机实现污水好氧生化处理的高效节能充氧过程，较传统机械表面曝气技术能耗可降低30％以上。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种生化充氧搅拌装置系统，包括一生化曝气池；所述生化曝气池内布置有导流墙，所述导流墙的两端与所述生化曝气池的池壁之间设有流通通道；所述导流墙和流通通道将所述生化曝气池分隔为多个相互连通的充氧搅拌区；各充氧搅拌区内，沿水流方向，前后间隔设有转刷曝气装置和推流式潜水搅拌机；同一充氧搅拌区内，转刷曝气装置和推流式潜水搅拌机的水流推动方向相同；相邻的两个充氧搅拌区内的推流式潜水搅拌机的水流推动方向相反。
在所述一种生化充氧搅拌装置系统基础上，本发明进一步提供一种生化充氧搅拌工艺，为：在生化曝气池内布置导流墙，导流墙两端与池壁之间开设流通通道，将所述生化曝气池分隔为多个相互连通的充氧搅拌区；沿水流方向，前后间隔设有转刷曝气装置和推流式潜水搅拌机；同一充氧搅拌区内，转刷曝气装置和推流式潜水搅拌机的水流推动方向相同；相邻的两个充氧搅拌区内的推流式潜水搅拌机的水流推动方向相反；污水进入生化曝气池后，在转刷曝气装置以及推流式潜水搅拌机的双重推动作用下，沿所述导流墙依次流经各充氧搅拌区；在各充氧搅拌区内，转刷曝气装置的转刷叶片在随主轴水平旋转的过程中将空气中的氧气不断导入污水中，推流式潜水搅拌机在提供水流推动作用的同时使各充氧搅拌区内的有机物、微生物与氧气充分混合接触，而不同充氧搅拌区则借助所述流通通道形成污水的循环混合；进入所述生化曝气池内的污水，在流经各充氧搅拌区时，在所述各充氧搅拌区内的充氧以及搅拌混合过程中完成有机物的去除，然后流出。
优选的，所述生化曝气池内有n面导流墙，n≥1；当n≥2时，所述n面导流墙相互平行；将所述生化曝气池分隔为依次相邻的第1至第n+1、总共n+1个充氧搅拌区；所述生化曝气池的进水口位于所述第1个充氧搅拌区的一端的池壁上；所述生化曝气池的出水口位于所述第n+1个充氧搅拌区一端的池壁上；n为奇数时，所述进水口和出水口位于所述生化曝气池同一端的池壁上；当n为偶数时，所述进水口和出水口位于所述生化曝气池相对端的池壁上。这样就保证了进入生化曝气池的污水依次顺序流经各充氧搅拌区后流出。
优选的，各充氧搅拌区还设有污泥浓度监测装置和溶解氧浓度监测装置。
优选的，所述生化曝气池外设有PLC控制系统；在所述各充氧搅拌区内，所述转刷曝气装置和所述溶解氧浓度监测装置通过所述PLC控制系统控制连接；所述推流式潜水搅拌机与所述污泥浓度监测装置通过所述PLC控制系统控制连接。
设置于各充氧搅拌区内的溶解氧浓度监测装置将所在区域溶解氧浓度监测值反馈与PLC控制系统，则根据程序设置，PLC控制系统自动控制该区转刷曝气装置的启停。
设置于各充氧搅拌区内的污泥浓度监测装置将所在区域污泥浓度监测值反馈与PLC控制系统，则根据程序设置，PLC控制系统自动控制该区推流式潜水搅拌机的启停。
优选的，所述生化曝气池内的污泥浓度为3500-6000mg/L。
优选的，所述生化曝气池内的溶解氧浓度控制为1.5-2.5mg/L。所述溶解氧浓度可通过配置转刷曝气装置的功率大小来实现，虽然断面宽度可能不一致，只要选择合适的转刷曝气装就可以实现该区域的较理想的溶解氧浓度。
优选的，所述生化曝气池的高度为6.5～8.5m。
优选的，所述生化曝气池内的污水水深为6～8m。
优选的，所述生化曝气池内水流的断面平均流速，在无曝气条件下控制为0.3-0.5m/s，有曝气条件下控制为0.1-0.15m/s。所述断面平均流速可通过配置推流式潜水搅拌机的功率大小来实现，虽然断面宽度可能不一致，只要选择合适的推流式潜水搅拌机，就可以实现所述断面较理想的平均流速。
优选的，所述生化曝气池的水力停留时间为10～15h。
优选的，所述生化曝气池为全地下式生化曝气池。
本发明的技术效果及优点在于：
1、较传统转刷曝气装置而言，本工艺结合潜水推流搅拌技术，大大拓展传统转刷曝气装置的应用领域，实现将机械表面曝气技术应用于水深大于6.0m的地下式污水处理厂；
2、较传统转刷曝气装置而言，本工艺结合潜水推流搅拌技术，减少转刷曝气装置用于推动水流部分的能耗，使系统总能耗降低约30％；
3、较传统转刷曝气装置而言，本工艺结合潜水推流搅拌技术，水流传质作用得到加强，可降低短流、返流及死区发生的可能性，减少水流死角，实现理想的混合效果；
4、较传统转刷曝气装置而言，本工艺结合潜水推流搅拌技术，利用较低的推动力，防止活性污泥的沉淀，为反应器中的生物絮凝提供了有利条件；
5、较传统转刷曝气装置而言，本工艺利用PLC控制系统，根据生化曝气池内溶解氧浓度及污泥浓度调节转刷曝气装置及推流式潜水搅拌机的启动与停止，精确控制生化曝气池内微生物生长条件，保障了污水处理效果，同时避免不必要的能量消耗，降低系统运行能耗。
附图说明
图1实施例1一种生化充氧搅拌装置系统平面结构示意图
图2充氧搅拌区立面结构示意图
附图标记：
A，充氧搅拌A区；
B、充氧搅拌B区；
C、充氧搅拌C区；
D、充氧搅拌D区；
1、转刷曝气装置；
2、推流式潜水搅拌机；
3、溶解氧浓度(DO)监测装置；
4、污泥浓度(MLSS)监测装置；
5、PLC控制系统；
6、导流墙。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供的一种生化充氧曝气装置系统，包括一生化曝气池；所述生化曝气池内布置有导流墙6，述导流墙6的两端与所述生化曝气池的池壁之间设有流通通道；所述导流墙6和流通通道将所述生化曝气池分隔为多个相互连通的充氧搅拌区；各充氧搅拌区内，沿水流方向，前后间隔设有转刷曝气装置1和推流式潜水搅拌机2；同一充氧搅拌区内，转刷曝气装置1和推流式潜水搅拌机2的水流推动方向相同；相邻的两个充氧搅拌区内的推流式潜水搅拌机2的水流推动方向相反。
作为优选的实施方式，各充氧搅拌区的水体内还设有污泥浓度监测装置4和溶解氧浓度监测装置3；所述生化曝气池外设有PLC控制系统5；在所述各充氧搅拌区内，所述转刷曝气装置1和所述溶解氧浓度监测装置3通过所述PLC控制系统5控制连接；所述推流式潜水搅拌机2与所述污泥浓度监测装置4通过所述PLC控制系统5控制连接。
作为优选的实施方式，所述生化曝气池的高度为6.5～8.5m；所述生化曝气池内的污水水深为6～8m。
作为优选的实施方式，所述生化曝气池内有n面导流墙6，n≥1；当n≥2时，所述n面导流墙6相互平行；将所述生化曝气池分隔为依次相邻的第1至第n+1、总共n+1个充氧搅拌区；所述生化曝气池的进水口位于所述第1个充氧搅拌区的一端的池壁上；所述生化曝气池的出水口位于所述第n+1个充氧搅拌区一端的池壁上；n为奇数时，所述进水口和出水口位于所述生化曝气池同一端的池壁上；当n为偶数时，所述进水口和出水口位于所述生化曝气池相对端的池壁上。从而保证了进入生化曝气池的污水依次顺序流经各充氧搅拌区后流出。
与上述生化充氧搅拌装置系统配套的生化充氧搅拌工艺，为：污水进入生化曝气池后，在转刷曝气装置1以及推流式潜水搅拌机2的双重推动作用下，沿所述导流墙6依次流经各充氧搅拌区；在各充氧搅拌区内，转刷曝气装置1的转刷叶片在随主轴水平旋转的过程中将空气中的氧气不断导入污水中，推流式潜水搅拌机2在提供水流推动作用的同时使各充氧搅拌区内的有机物、微生物与氧气充分混合接触，而不同充氧搅拌区则借助所述流通通道形成污水的循环混合；进入所述生化曝气池内的污水，在流经各充氧搅拌区时，在所述各充氧搅拌区内的充氧以及搅拌混合过程中完成有机物的去除，然后流出。
将所述生化曝气池的水力停留时间控制在为10～15h。通过推流搅拌机，将所述生化曝气池内的水流的断面平均流速，在无曝气条件下控制为0.3-0.5m/s，有曝气条件下控制为0.1-0.15m/s。设置于各充氧搅拌区内的溶解氧浓度监测装置3将所在区域溶解氧浓度监测值反馈与PLC控制系统5，则根据程序设置，PLC控制系统5自动控制该区转刷曝气装置1的启停；设置于各充氧搅拌区内的污泥浓度监测装置4将所在区域污泥浓度监测值反馈与PLC控制系统5，则根据程序设置，PLC控制系统5自动控制该区推流式潜水搅拌机2的启停；从而将所述生化曝气池内的污泥浓度控制为3500-6000mg/L；所述生化曝气池内的溶解氧浓度控制为1.5-2.5mg/L。
以下通过具体实施例对本发明的技术方案及效果案做进一步的阐释：
实施例1
采用如图1和图2所示装置系统的一种适用于全地下式污水处理厂的高效节能生化充氧搅拌工艺；
生化曝气池充氧规模：10000m3/d；
设计进水水质：CODCr300mg/L；NH3-N30mg/L；TP2.5mg/L；SS180mg/L；
生化曝气池工艺条件要求：溶解氧浓度达到2mg/L；
相关设计参数如下：进水平均流量416.67m3/h；最大流量658.33m3/h；设计生化曝气池混合液悬浮物浓度MLSS为3500mg/L(实际运行可按3000～4000mg/L)，水力停留时间13.2h，有效池容5506m3，生化曝气池设计有效水深7.5m。
主要构筑物：如图1所示的生化曝气池，总尺寸L×B×H＝31m×24m×8.0m；沿宽度方向，设3面导流墙6，依次分隔为A区、B区、C区、D区四个充氧搅拌区；进水口位于A区一端池壁上；出水口位于D区一端的池壁上。
主要设备：A区、B区、C区、D区，沿水流方向，各区前后两段分别各设1台转刷曝气装置1，单台功率11kW，共8台；各区中段设推流式潜水搅拌机2，单台功率1.5kW，共4台；各区设溶解氧浓度监测装置3，共4台，监测范围0～20mg/L；各区设污泥浓度监测装置4，共4台，监测范围0～10gg/L；PLC控制系统5一套。
实际运行效果：生化曝气池溶解氧浓度达到2mg/L时，吨水充氧电耗0.14-0.19kW.h/m3，较传统统转刷曝气系统能耗节约～34％。
实施例2
一种适用于全地下式污水处理厂的高效节能生化充氧搅拌工艺；
生化曝气池充氧规模：5000m3/d；
设计进水水质：CODCr360mg/L；NH3-N30mg/L；TP2.5mg/L；SS180mg/L；
生化曝气池工艺条件要求：溶解氧浓度达到2.2mg/L
相关设计参数如下：进水平均流量208.33m3/h；最大流量362.50m3/h；设计生化曝气池混合液悬浮物浓度MLSS为4000mg/L(实际运行可按3700～4300mg/L)，水力停留时间14.5h，有效池容3020m3，生化曝气池设计有效水深7.0m。
主要构筑物：组生化曝气池，总尺寸L×B×H＝28m×15m×7.5m；沿宽度方向，设3面导流墙6，依次分隔为A区、B区、C区、D区四个充氧搅拌区；进水口位于A区一端池壁上；出水口位于D区一端的池壁上；
主要设备：A区、B区、C区、D区，沿水流方向，各充氧搅拌区前段设1台转刷曝气装置1，单台功率15kW，共4台；各区后段位置设1台推流式潜水搅拌机2，单台功率2.2kW，共4台；各区设溶解氧浓度监测装置31台，监测范围0～20mg/L，共4台；各区设1台污泥浓度监测装置4，监测范围0～10gg/L，共4台；PLC控制系统5一套。
实际运行效果：生化曝气池溶解氧浓度达到2mg/L时，吨水充氧电耗0.22-0.26kW.h/m3，较传统统转刷曝气系统能耗节约～33.6％。
实施例3
一种适用于全地下式污水处理厂的高效节能生化充氧搅拌工艺：
生化曝气池充氧规模：30000m3/d；
设计进水水质：CODCr320mg/L；NH3-N32mg/L；TP3.0mg/L；SS150mg/L
生化曝气池工艺条件要求：溶解氧浓度达到2.0mg/L
相关设计参数如下：进水平均流量1250m3/h；最大流量1812.50m3/h；进水平均流量208.33m3/h；设计生化曝气池混合液悬浮物浓度MLSS为4000mg/L(实际运行可按3700～4300mg/L)，水力停留时间12.6h，有效池容15782m3，生化曝气池设计有效水深7.5m。
主要构筑物：同图1所示的生化曝气池，总尺寸L×B×H＝60m×36m×8.0m。沿宽度方向，设3面导流墙6，依次分隔为A区、B区、C区、D区四个充氧搅拌区；进水口位于A区一端池壁上；出水口位于D区一端的池壁上。
主要设备：A区、B区、C区、D区，沿水流方向，各区前后两段分别各设1台转刷曝气装置1，单台功率30kW，共8台；各区中段设推流式潜水搅拌机2，单台功率3.0kW，共4台；各区设溶解氧浓度监测装置3，共4台，监测范围0～20mg/L；各区设污泥浓度监测装置4，共4台，监测范围0～10gg/L；PLC控制系统5一套；
实际运行效果：生化曝气池溶解氧浓度达到2mg/L时，吨水充氧电耗0.21-0.27kW.h/m3，较传统统转刷曝气系统能耗节约～35％。

Claims (11)

1.一种生化充氧搅拌工艺，为：在生化曝气池内布置导流墙，导流墙两端与池壁之间开设流通通道，将所述生化曝气池分隔为多个相互连通的充氧搅拌区；沿水流方向，前后间隔设有转刷曝气装置和推流式潜水搅拌机；同一充氧搅拌区内，转刷曝气装置和推流式潜水搅拌机的水流推动方向相同；相邻的两个充氧搅拌区内的推流式潜水搅拌机的水流推动方向相反；污水进入生化曝气池后，在转刷曝气装置以及推流式潜水搅拌机的双重推动作用下，沿所述导流墙依次流经各充氧搅拌区；在各充氧搅拌区内，转刷曝气装置的转刷叶片在随主轴水平旋转的过程中将空气中的氧气不断导入污水中，推流式潜水搅拌机在提供水流推动作用的同时使各充氧搅拌区内的有机物、微生物与氧气充分混合接触，而不同充氧搅拌区则借助所述流通通道形成污水的循环混合；进入所述生化曝气池内的污水，在流经各充氧搅拌区时，在所述各充氧搅拌区内的充氧以及搅拌混合过程中完成有机物的去除，然后流出；所述生化曝气池内有n面导流墙，n≥2，所述n面导流墙相互平行；将所述生化曝气池分隔为依次相邻的第1至第n+1、总共n+1个充氧搅拌区；所述生化曝气池的进水口位于所述第1个充氧搅拌区一端的池壁上；所述生化曝气池的出水口位于所述第n+1个充氧搅拌区一端的池壁上；n为奇数时，所述进水口和出水口位于所述生化曝气池同一端的池壁上；当n为偶数时，所述进水口和出水口位于所述生化曝气池相对端的池壁上。
2.如权利要求1所述的一种生化充氧搅拌工艺，其特征在于，各充氧搅拌区还设有污泥浓度监测装置和溶解氧浓度监测装置。
3.如权利要求2所述的一种生化充氧搅拌工艺，其特征在于，所述生化曝气池外设有PLC控制系统；在所述各充氧搅拌区内，所述转刷曝气装置和所述溶解氧浓度监测装置通过所述PLC控制系统控制连接；所述推流式潜水搅拌机与所述污泥浓度监测装置通过所述PLC控制系统控制连接。
4.如权利要求3所述的一种生化充氧搅拌工艺，其特征在于，所述生化曝气池内的溶解氧浓度控制为1.5-2.5mg/L。
5.如权利要求3所述的一种生化充氧搅拌工艺，其特征在于，所述生化曝气池内的污泥浓度为3500-6000mg/L。
6.如权利要求1所述的一种生化充氧搅拌工艺，其特征在于，所述生化曝气池的高度为6.5～8.5m；所述生化曝气池内的污水水深为6～8m。
7.如权利要求1所述的一种生化充氧搅拌工艺，其特征在于，所述生化曝气池内水流的断面平均流速，在无曝气条件下控制为0.3-0.5m/s，有曝气条件下控制为0.1-0.15m/s。
8.如权利要求1所述的一种生化充氧搅拌工艺，其特征在于，所述生化曝气池的水力停留时间为10～15h。
9.如权利要求1所述的一种生化充氧搅拌工艺，其特征在于，所述生化曝气池为全地下式生化曝气池。
10.一种生化充氧搅拌装置系统，包括一生化曝气池，其特征在于，所述生化曝气池内布置有导流墙，所述导流墙的两端与所述生化曝气池的池壁之间设有流通通道；所述导流墙和流通通道将所述生化曝气池分隔为多个相互连通的充氧搅拌区；各充氧搅拌区内，沿水流方向，前后间隔设有转刷曝气装置和推流式潜水搅拌机；同一充氧搅拌区内，转刷曝气装置和推流式潜水搅拌机的水流推动方向相同；相邻的两个充氧搅拌区内的推流式潜水搅拌机的水流推动方向相反；所述生化曝气池内有n面导流墙，n≥2，所述n面导流墙相互平行；将所述生化曝气池分隔为依次相邻的第1至第n+1、总共n+1个充氧搅拌区；所述生化曝气池的进水口位于所述第1个充氧搅拌区一端的池壁上；所述生化曝气池的出水口位于所述第n+1个充氧搅拌区一端的池壁上；n为奇数时，所述进水口和出水口位于所述生化曝气池同一端的池壁上；当n为偶数时，所述进水口和出水口位于所述生化曝气池相对端的池壁上。
11.如权利要求10所述的一种生化充氧搅拌装置系统，其特征在于，各充氧搅拌区还设有污泥浓度监测装置和溶解氧浓度监测装置；所述生化曝气池外设有PLC控制系统；在所述各充氧搅拌区内，所述转刷曝气装置和所述溶解氧浓度监测装置通过所述PLC控制系统控制连接；所述推流式潜水搅拌机与所述污泥浓度监测装置通过所述PLC控制系统控制连接。
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