CN105461051A - 磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺及装置系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺及装置系统，该处理工艺和装置系统采用完全混合式活性污泥曝气池，运行前在池内接种普通活性污泥并投加一定量的磁粉，在运行中逐渐培养成磁活性污泥。在磁活性污泥生物反应池上部接近液面处设置弱磁性固液分离器，该分离器主要作用是将反应池内的泥水混合物进行磁活性污泥和水的分离，分离后的磁活性污泥直接回入磁活性污泥生物反应池以提高污泥浓度和处理效率，处理后的达标清水直接排放。本发明提高了对污染物的降解效率和处理系统抗冲击负荷的能力，并且省去了常规活性污泥法工艺中需设置的二次沉淀池、污泥回流系统和污泥浓缩池，使该工艺占地面积小，处理效率高，结构简单，建设费用低。
Description
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种适用于可生化处理的高浓度有机废水的污水处理工艺和装置系统。
背景技术
本世纪初磁加载技术已开始应用于水处理方面，但目前主要是用在混凝沉淀的过程中。磁加载技术主要是在絮凝过程中投加磁粉（Fe3O4），磁粉作为絮核起到了强化絮凝的作用，使絮体颗粒的密度和粒径大大提高。在后续的沉淀部分，磁加载絮体的沉降速度远大于普通絮体，极大地减小了沉淀面积。将磁加载技术应用到污水生物处理（活性污泥法）中的研究在我国不多见，而在国外的研究中主要是通过向活性污泥反应池内投加磁粉，获得磁活性污泥，提高固液分离效率，间接提高反应部分的活性污泥浓度，目前较为成熟的磁加载活性污泥生物反应池工艺主要有两种：
第一种工艺是在活性污泥生物反应池之后的混合池投加磁粉，活性污泥作为良好絮凝体与磁粉结合（可视具体情况投加助凝剂）后，再进入二次沉淀池快速沉淀；第二种工艺则直接将磁粉投加在活性污泥生物反应池内，并投加少量混凝剂，活性污泥絮体吸附结合到磁粉表面，形成以磁粉为核心的颗粒污泥，提高反应池内的生物量，以提高污染物的去除效率；磁泥则经生物反应池后续的二次沉淀池快速沉淀后，清水排出，一部分污泥直接回流，剩余污泥经过泥磁分离器，磁粉回收利用，污泥排出系统。
这两种磁加载活性污泥技术，是利用沉淀池进行重力式固液分离的。这两种技术方式没有很好地利用磁活性污泥的特性，固液分离效率远低于磁力式固液分离，生物反应区的活性污泥浓度也较低。另外，重力式还需要设置沉淀池增加了工程费用，也不能利用外加磁场提高微生物的活性。
发明内容
本发明目的是提供一种磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺及装置系统，本发明工艺方法及系统能克服以上存在的不足，不仅很好地利用了磁加载后活性污泥所获得的磁性，利用弱磁性固液分离器将磁泥直接回流入生物反应池，进一步提高反应池的活性污泥浓度，而且不需要设置二沉池。同时，对于本系统产生的剩余含磁活性污泥，则通过设置在生物反应池外部的强磁性磁泥分离器，将剩余污泥与磁粉彻底分离，磁粉被送回生物反应池内，而剩余污泥则送往污泥脱水系统处理和处置。
为实现本发明目的所采用的技术方案是：一种磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺，其工艺步骤如下：
1、培养驯化过程。磁活性污泥生物反应池采用完全混合式活性污泥曝气池，运行前在池内接种普通活性污泥并投加一定量的磁粉，在运行中逐渐培养成磁活性污泥。污水通过进水管和设在曝气池底部的布水系统，均匀进入活性污泥曝气池；在活性污泥曝气池底部的布水系统上方，均匀布设空气管路和空气扩散装置，采用鼓风机供给空气并经空气__扩散装置向水中输送氧气，以满足微生物降解污染物时所需的氧，使普通活性污泥和磁粉均处于悬浮状态，上述过程进行中磁粉逐渐被活性污泥包裹成为絮核形成磁活性污泥，悬浮状态的磁活性污泥利用其巨大的表面积吸附污水中的有机污染物。
2、满负荷正常运行。在磁活性污泥生物反应池上部接近液面处设置若干弱磁性固液分离器，弱磁性固液分离器由弱磁旋转磁桶和半圆筒形水槽组成，工作时弱磁旋转磁桶其一半始终淹没在水中，另一半露出液面，磁桶选用磁场强度适宜的橡胶磁铁制成；水槽一侧沿长度方向设有刮泥板，刮泥板紧贴在弱磁旋转磁桶表面，以便刮下附着在磁桶表面的磁活性污泥。在满负荷正常运行处理期间，半圆筒形水槽的一侧顶面与液面相平，以使磁活性污泥生物反应池内降解后的泥水混合物能够进入半圆筒形水槽与弱磁旋转磁桶之间的间隙空间，磁活性污泥能非常迅速地被磁桶表面的橡胶磁铁吸附，同时由于磁场强度较弱，磁粉并不会与活性污泥分离。随着磁桶的旋转，被吸附的磁活性污泥转出水面被侧面的刮泥板刮除回落至反应池内，固液分离后的清水则从刮泥板下部水槽上设置的清水管引出排入清水池，出水悬浮物浓度可达到处理要求。考虑到进入水槽内的混合物中的磁活性污泥在特殊条件下可能会有少量未被磁桶吸附而沉积于水槽底部，所以在水槽底部设有集泥槽和排泥管，定期将沉积的磁活性污泥排出系统。弱磁性固液分离器的设置数量可根据处理水量的多少和处理后出水中要求的悬浮物浓度的大小选取，并在反应池池面均匀布置。
3、排除污泥。随着磁活性污泥（微生物群）降解有机物反应的不断进行，磁活性污泥浓度不断增加，当磁活性污泥生物反应池内磁活性污泥浓度超过设计确定的上限值时，就必须排除部分磁活性污泥以保证反应池的最佳运行。当需要排泥时，将磁活性污泥以一定静压进入强磁性泥磁分离器，磁粉在强磁场作用下与活性污泥彻底分离，磁粉被捕集，剩余活性污泥则通过剩余污泥排放管排出进入后续污泥处理系统。分离器中捕集的磁粉定期用高压水冲出，并通过磁粉回流管均匀回流至生物反应池以补充磁粉量。
应用上述磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺的装置系统包括磁活性污泥生物反应池、弱磁性固液分离器和强磁性泥磁分离器。磁活性污泥生物反应池主要由生物反应池池体、进水和布水系统、空气进气管、空气扩散装置和剩余磁活性污泥排放控制阀组成。在磁活性污泥生物反应池池体内上部位置安装有若干弱磁性固液分离器，该弱磁性固液分离器由半圆筒形水槽和弱磁旋转磁桶组成；半圆筒形水槽下部设有集泥槽，集泥槽侧面连接有集泥槽沉泥排放阀、沉泥排放管，半圆筒形水槽顶部一侧安装有刮泥板，刮泥板一侧的半圆筒形水槽上连接有弱磁性固液分离器出水管；弱磁旋转磁桶由表面的圆筒形橡胶磁铁、圆筒形弱磁旋转磁桶内支撑架、弱磁旋转磁桶传动轴和传动电机组成。强磁性泥磁分离器主要由强磁性泥磁分离器外壳、绝缘空气层、导磁铁壳层、绝缘油层、不锈钢基体、铁芯、金属线圈组成。
本发明磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺及装置系统固液分离效率高，反应池内活性污泥浓度得到极大提高，并且省去了二次沉淀池和污泥浓缩池，使该工艺占地面积小，处理效率高，结构简单，建设费用低。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺平面图。
图2是磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺剖面图。
图3是弱磁性固液分离器平面图。
图4是弱磁性固液分离器剖面图。
图5是强磁性泥磁分离器的内部结构平剖图。
图6是强磁性泥磁分离器的纵剖图。
图中1.进水和布水系统，2.空气进气管，3.磁活性污泥生物反应池，4.半圆筒形水槽，5.弱磁旋转磁桶，6.弱磁性固液分离器出水管，7.清水池，8.清水排放管，9.高压冲洗水泵，10.高压冲洗管道，11.高压冲洗水控制阀，12.磁粉回流控制阀，13.剩余污泥排放阀，14.强磁性泥磁分离器，15.磁粉回流管，16.剩余污泥排放管，17.传动电机，18.弱磁旋转磁桶传动轴，19.弱磁性固液分离器出水控制阀，20.剩余磁活性污泥排放控制阀，21.集泥槽，22.刮泥板，23.弱磁旋转磁桶内支撑架，24.强磁性泥磁分离器外壳，25.绝缘空气层，26.导磁铁壳层，27.绝缘油层，28.不锈钢基体，29.磁粉、污泥分离室，30.铁芯，31.金属线圈，32.集泥槽沉泥排放阀，33.沉泥排放管，34.空气扩散装置。
具体实施方式
在图1至图5中可以看出磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺的装置系统，主要包括磁活性污泥生物反应池、弱磁性固液分离器和强磁性泥磁分离器组成。磁活性污泥生物反应池3主要由生物反应池池体、进水和布水系统1、空气进气管2、空气扩散装置34和剩余磁活性污泥排放控制阀20组成。在磁活性污泥生物反应池3池内上部位置安装有弱磁性固液分离器，该分离器由半圆筒形水槽4和弱磁旋转磁桶5组成；半圆筒形水槽4下部设有集泥槽21，集泥槽21侧面连接有集泥槽沉泥排放阀32、沉泥排放管33，半圆筒形水槽4顶部一侧安装有刮泥板22，刮泥板22一侧的半圆筒形水槽4上连接有弱磁性固液分离器出水管6；弱磁旋转磁桶5由表面的圆筒形橡胶磁铁和圆筒形弱磁旋转磁桶内支撑架23、弱磁旋转磁桶传动轴18和传动电机17组成。强磁性泥磁分离器14由强磁性泥磁分离器外壳24、绝缘空气层25、导磁铁壳层26、绝缘油层27、不锈钢基体28、铁芯30、金属线圈31等组成。
在图1和图2中，磁活性污泥生物反应池3在投入正式运行之前要先经过活性污泥的培养驯化过程和磁加载培养过程，反应池启动前池内需接种普通活性污泥，使磁活性污泥生物反应池3内普通活性污泥的初始浓度不低于3500mg/l，然后第一次采取人工布撒投加磁粉（Fe3O4），投加量为4g/L；经过预处理的有机污水按照设计流量的50%通过进水和布水系统1均匀进入磁活性污泥生物反应池3，通过空气进气管2及均匀布置在池体底部且进水和布水系统1之上的空气扩散装置34向磁活性污泥生物反应池3内的污水中鼓入空气，进行均匀曝气以提供微生物新陈代谢所需氧气并提供水流搅拌动力，使普通活性污泥和磁粉均处于悬浮状态，上述过程进行中磁粉逐渐被活性污泥包裹成为絮核形成磁活性污泥，悬浮状态的磁活性污泥利用其巨大的表面积吸附污水中的有机污染物，并在好氧的环境下将有机物分解成二氧化碳和水而得以降解；随着降解过程的进行，磁活性污泥的粒径
不断变大，当磁活性污泥生物反应池3内磁活性污泥浓度不断增加至6000mg/l左右且对有机污染物的降解效果稳定时，培养驯化过程结束，此后可满负荷接入有机污水进行正常处理；在满负荷正常运行处理期间，半圆筒形水槽4的一侧顶面与液面相平，以使磁活性污泥生物反应池3内降解后的泥水混合物能够进入半圆筒形水槽4与弱磁旋转磁桶5之间的间隙空间，磁活性污泥能非常迅速地被弱磁旋转磁桶5表面的橡胶磁铁吸附，同时由于磁场强度较弱，磁粉并不会与活性污泥脱离。在图3、图4中，弱磁旋转磁桶5由表面的圆筒形橡胶磁铁和圆筒形弱磁旋转磁桶内支撑架23、弱磁旋转磁桶传动轴18、传动电机17组成，随着磁桶在传动电机17和弱磁旋转磁桶传动轴18作用下的旋转（图中为顺时针转动），被吸附的磁活性污泥随磁桶转出水面被安装在半圆筒形水槽4另一侧面的刮泥板22刮除回落至磁活性污泥生物反应池3内，固液分离后的清水则从安装在刮泥板22下部半圆筒形水槽4上设置的弱磁性固液分离器出水管6引出排入清水池7，排出水的量可通过弱磁性固液分离器出水控制阀19控制，该清水中有机物和悬浮物浓度可达到处理要求，清水池7内除储存供冲洗用一定量的清水外，多余的清水则通过清水排放管8排出系统；考虑到进入半圆筒形水槽4内的泥水混合物中磁活性污泥在特殊条件下可能会有少量未被磁桶吸附而自由沉降沉积于半圆筒形水槽4底部，所以在该水槽底部设有集泥槽21，定期将沉积的磁活性污泥由集泥槽沉泥排放阀32控制并通过沉泥排放管33排出系统。
随着磁活性污泥（微生物群）降解有机物反应的不断进行，微生物也不断增殖，表现为磁活性污泥浓度的不断增加，当磁活性污泥生物反应池3内磁活性污泥浓度超过设计确定的上限值时，就必须排除部分磁活性污泥以保证反应池的最佳运行，当需要排泥时，打开剩余磁活性污泥排放控制阀20和剩余污泥排放阀13，磁活性污泥和水的混合液直接进入强磁性泥磁分离器14，该过程中高压冲洗水泵9、高压冲洗水控制阀11、磁粉回流控制阀12处于关闭状态。
当磁活性污泥以一定静压进入强磁性泥磁分离器14后，在该分离器的磁粉、污泥分离室29内，磁粉在强磁场作用下与活性污泥彻底分离，磁粉被捕集，剩余活性污泥则通过剩余污泥排放管16排出进入后续污泥处理系统。当强磁性泥磁分离器14内磁粉捕集时间或阻力达到设定上限时，关闭剩余磁活性污泥排放控制阀20和剩余污泥排放阀13，同时打开磁粉回流控制阀12、高压冲洗水控制阀11，并启动高压冲洗水泵9，由高压冲洗水泵9从清水池7抽取的清水经加压后通过高压冲洗管道10和高压冲洗水控制阀11直接进入强磁性泥磁分离器14内的磁粉、污泥分离室29将磁粉冲出，磁粉通过磁粉回流控制阀12、磁粉回流管15均匀返回磁活性污泥生物反应池3内继续使用。
在图5和图6中，强磁性泥磁分离器14由强磁性泥磁分离器外壳24、绝缘空气层25、导磁铁壳层26、绝缘油层27、不锈钢基体28、铁芯30、金属线圈31等组成；强磁性泥磁分离器14的工作时，缠绕在铁芯30上的金属线圈31被接通电源产生外磁场，在磁粉、污泥分离室29中用导磁不锈钢丝制作的表面积巨大的不锈钢基体28介入磁场，混乱磁场分布，在局部区域形成很高的磁场梯度，此时打开剩余磁活性污泥排放控制阀20和剩余污泥排放阀13，磁活性污泥以一定的压力进入强磁性泥磁分离器14，磁粉被捕集在不锈钢基体28的表面，剩余活性污泥则穿过不锈钢基体28由剩余污泥排放管16排出进入后续污泥处理系统；当不锈钢基体28捕捉磁粉的时间或阻力增加达到设定上限时，此时需关闭剩余磁活性污泥排放控制阀20和剩余污泥排放阀13，同时切断电源以消除外磁场，打开磁粉回流控制阀12、高压冲洗水控制阀11并启动高压冲洗水泵9，用高压水将不锈钢基体28上捕集的磁粉冲洗下来并通过磁粉回流管15均匀返回磁活性污泥生物反应池3内继续使用。
Claims (5)
1.一种磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺，其工艺步骤如下：
（1）、培养驯化过程：磁活性污泥生物反应池采用完全混合式活性污泥曝气池，运行前在池内接种普通活性污泥并投加一定量的磁粉，在运行中逐渐培养成磁活性污泥；污水通过进水管和设在曝气池底部的布水系统，均匀进入活性污泥曝气池；在活性污泥曝气池底部的布水系统上方，均匀布设空气管路和空气扩散装置，采用鼓风机供给空气并经空气扩散装置向水中输送氧气，以满足微生物降解污染物时所需的氧，使普通活性污泥和磁粉均处于悬浮状态，上述过程进行中磁粉逐渐被活性污泥包裹成为絮核形成磁活性污泥，悬浮状态的磁活性污泥利用其巨大的表面积吸附污水中的有机污染物；
（2）、满负荷正常运行：在磁活性污泥生物反应池上部接近液面处设置若干弱磁性固液分离器，弱磁性固液分离器由弱磁旋转磁桶和半圆筒形水槽组成，工作时弱磁旋转磁桶其一半始终淹没在水中，另一半露出液面，磁桶选用磁场强度适宜的橡胶磁铁制成；水槽一侧沿长度方向设有刮泥板，刮泥板紧贴在弱磁旋转磁桶表面，以便刮下附着在磁桶表面的磁活性污泥；在满负荷正常运行处理期间，半圆筒形水槽的一侧顶面与液面相平，以使磁活性污泥生物反应池内降解后的泥水混合物能够进入半圆筒形水槽与弱磁旋转磁桶之间的间隙空间，磁活性污泥能非常迅速地被磁桶表面的橡胶磁铁吸附，同时由于磁场强度较弱，磁粉并不会与活性污泥分离；随着磁桶的旋转，被吸附的磁活性污泥转出水面被侧面的刮泥板刮除回落至反应池内，固液分离后的清水则从刮泥板下部水槽上设置的清水管引出排入清水池，出水悬浮物浓度达到处理要求；
（3）、排除污泥：当磁活性污泥生物反应池内磁活性污泥浓度超过设计确定的上限值时，需要排除部分磁活性污泥以保证反应池的最佳运行；当排除污泥时，将磁活性污泥以一定静压进入强磁性泥磁分离器，磁粉在强磁场作用下与活性污泥彻底分离，磁粉被捕集，剩余活性污泥则通过剩余污泥排放管排出进入后续污泥处理系统；分离器中捕集的磁粉定期用高压水冲出，并通过磁粉回流管均匀回流至生物反应池以补充磁粉量。
2.根据权利要求1所述的磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺，其特征是步聚（3）中，强磁性泥磁分离器工作时，缠绕在铁芯上的金属线圈被接通电源产生外磁场，在磁粉、污泥分离室中用导磁不锈钢丝制作的表面积巨大的不锈钢基体介入磁场，混乱磁场分布，在局部区域形成很高的磁场梯度，此时打开剩余磁活性污泥排放控制阀和剩余污泥排放阀，磁活性污泥以一定的压力进入强磁性泥磁分离器，磁粉被捕集在不锈钢基体的表面，剩余活性污泥则穿过不锈钢基体由剩余污泥排放管排出进入后续污泥处理系统；当不锈钢基体捕捉磁粉的时间或阻力增加达到设定上限时，此时需关闭剩余磁活性污泥排放控制阀和剩余污泥排放阀，同时切断电源以消除外磁场，打开磁粉回流控制阀、高压冲洗水控制阀并启动高压冲洗水泵，用高压水将不锈钢基体上捕集的磁粉冲洗下来并通过磁粉回流管均匀返回磁活性污泥生物反应池内继续使用。
3.一种根据权利要求1所述的磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺的装置系统，所述装置系统包括磁活性污泥生物反应池、弱磁性固液分离器和强磁性泥磁分离器，其特征是磁活性污泥生物反应池主要由生物反应池池体、进水和布水系统、空气进气管、空气扩散装置和剩余磁活性污泥排放控制阀组成；在磁活性污泥生物反应池池内上部位置安装有若干弱磁性固液分离器，该分离器由半圆筒形水槽和弱磁旋转磁桶组成，半圆筒形水槽下部设有集泥槽，集泥槽侧面连接有集泥槽沉泥排放阀、沉泥排放管，半圆筒形水槽顶部一侧安装__有刮泥板，刮泥板一侧的半圆筒形水槽上连接有弱磁性固液分离器出水管；弱磁旋转磁桶由表面的圆筒形橡胶磁铁、圆筒形弱磁旋转磁桶内支撑架、弱磁旋转磁桶传动轴和传动电机组成；强磁性泥磁分离器主要由强磁性泥磁分离器外壳、绝缘空气层、导磁铁壳层、绝缘油层、不锈钢基体、铁芯、金属线圈组成。
4.根据权利要求2所述的磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺的装置系统，其特征是在弱磁性固液分离器的水槽底部设有集泥槽和排泥管。
5.根据权利要求2所述的磁加载磁泥内回流污水生物处理工艺的装置系统，其特征是弱磁性固液分离器的设置数量可根据处理水量的多少和处理后出水中要求的悬浮物浓度的大小选取，并在反应池池面均匀布置。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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