CN106044876A - 一种污泥分离/富集的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种污泥分离或富集的方法，尤其是应用于水处理或污水处理的包含填料辅助的澄清单元，其中包括竖直排列安装、多层叠放的填料，由蜂窝状，或其它不规则形状的管腔通道组成。该方法同样适用于部分去除污泥，或从混有微小絮体的混合污泥中分离出颗粒污泥。

Description

一种污泥分离/富集的方法

技术领域

本发明涉及一种污泥的分离/富集的方法，尤其应用于水处理和污水处理工艺。该方法还能应用于部分去除污泥，或者从混有微小絮状污泥的混合污泥中分离富集颗粒状污泥。

背景技术

在水处理厂和污水处理厂，混有污泥的水在经过絮凝作用之后流入澄清池或沉淀池。为了节约空间常规的方法为，在含有污泥的污水流经的澄清池或沉淀池中安装一种装置，该装置为多层填料的叠放，如板式填料、蜂窝状填料、或不同形状的管式填料等。欧盟专利EP 0667837曾提出如何在反应池回流中安装类似的澄清装置。类似的澄清装置包括：斜板填料、斜管填料、快速澄清填料。该类澄清装置常用单个的管状腔或渠道需要以55-60°的角度安装才算完美。这样做一方面为了增加污泥沉淀的表面积，另一方面为了确保在管腔(管腔通道)中沉淀下的污泥能够朝池底滑落，沉淀在池底的污泥将被机械方法或水流清除走。

在上述所知的澄清装置中，通常都有一种缺陷，尤其是在这类装置被用于生化处理工艺的污水厂中时经常发生。这些缺陷是由于这类装置单个倾斜的管腔被部分或全部堵塞造成。根据我们的研究发现，这些堵塞的形成主要是因为一种黏菌在填料的内壁上生长，导致沉降污泥下滑性能减弱，随之带来填料中单个管腔通道变窄，从而造成倾斜管的部分堵塞。由于上述原因，这些填料设备必须配置非常复杂的清理装置。但是，这些措施并不能为这些填料提供一个零故障运行的保证。因为这些缺陷，使得这类填料安全可靠运行几乎是不可能。

发明内容

本发明提供了降低填料易被堵塞的方法，该方法能够快速清洁填料的管腔(通道、管腔通道)，以便改善使用该类澄清填料的水处理厂和污水处理厂的运行。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种污泥分离或富集的方法，在该项方法中，含有污泥的污水通过一个澄清装置，该装置为多层填料的层叠，由蜂窝状或不规则形状的管腔通道组成，待处理的污水流经填料的各个管腔中到达位于填料顶部的收集器，富含污泥的水隔离在填料之下；

a)与传统该类别填料不一样，单个的管腔(腔室)并不以一定角度进行排列安装，而且竖直排列；

b)单个竖直管腔(腔室)的直径的设计达到待处理污水在其中的低湍流流速的目的。

其中，填料层叠时每个单个的管腔的交叉边缘需与上下层相对。

其中，在所述澄清装置中，在一层竖直排列安装的填料之上有另一层填料层叠，所述填料可以采用VF-填料层叠方法层叠。

其中，在所述澄清装置中，所述VF-填料包括多个平行排列的板块，每块板块的“Z”形点通过胶水或焊接与两侧的板块进行连接。

优选的，在所述澄清装置中，一个填料单元的高度为10～200cm，不同板块间的连接点的水平距离为4～30cm。

优选的，从填料顶部注水进行冲洗或刷洗对管腔通道进行清洗。

优选的，在所述澄清装置中，VF-填料每层板块并不是均匀地层叠在一起，而是每层的板块的边沿交叉叠放。

优选的，所述管腔通道壁交叉相对，所述管腔通道可为三角形、矩形、蜂窝形、或其它形状的的管腔通道。

优选的，所述污水循环往复的流经所述填料底部空间。

优选的，所述填料底部还安装布气管。

本发明与传统所知的填料不同之处在于，填料中单个的管腔并不是倾斜排列，而且垂直排列，泥水的上升流速在单个的管腔(通道、管腔通道)中并不造成显著的紊流，因此富含污泥的污水进入的是一个位于填料之中的自由空间。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。

在生化处理工艺的污水处理厂中，一般而言无法避免生物膜(粘液或黏菌)在类似设备任何表面上生长。但是这种生物膜在厚度超过一定限度后，可以通过生物手段从固体表面上剥落，本发明就是应用了这一原理。但是，根据我们的研究，如果生物膜长在倾斜的表面，这种剥落通常无法成功。在这种情况下，生物膜将越长越厚，管腔变得越来越窄直至完全堵塞。另外，基于我们的研究发现，垂直排列管腔，生物膜不会超过2mm厚。因此，如果设计合适大的管径，由竖直排列的管腔或管腔通道组成的填料将不会被堵塞。

传统填料是为了污泥能够在倾斜表面上进行沉降，本发明进一步避免了传统填料的缺陷。在传统填料中，没有所谓的“泥渣过滤层”或“浮动过滤层”能够形成，因为一旦当单向水流在单个管腔个体中形成，污泥将在管腔的下部内壁上沉积，沉降的污泥往下流走，导致在倾斜管腔通道的上部形成一股向上流的泥水，该泥水相对富有微小的絮体，这些微小的絮体沉降性很差。因此，微小絮体去除的局限性约束了传统带有倾斜内壁的填料的整体性能表现。

与传统内壁倾斜的填料的该项缺陷不同之处，在本发明的填料竖直排列的腔道中，将形成一个特别有效的浮动过滤层。经我们大量的实验表明，我们的发明在竖直排列的腔道中可以接受更快的上升流速，并且出水比传统填料的出水更加清澈。

在本发明的一个具体实施案例中，在竖直排列的管腔中上升流速可以调节到非常大，以至于小而轻的絮体无法沉降或过滤到叠放填料的下部，而随着水流到澄清填料的顶部，重一些的絮体被隔离在填料下面的泥水中。通过选择一个合适的上升流速，本发明的填料能够在处理过程或发酵容器中选择性富集“颗粒活性污泥”(或具有某些微生物，如絮状酵母)。

与传统填料需要在澄清池内达到最大的倾斜表面积不一样，本发明的填料仅需要维持在一个低湍流流速下运行，为了在多个竖直排列的管腔中形成浮动过滤层，单个的管腔的直径可以大大超过传统填料单个腔体的直径。管腔通道有了更大的横截面，这不仅仅是解决了生产所耗的原材料，而且能够产生本发明的另一项好处：上述的生物膜同样也会生产在这些竖直排列的管腔中；但是更大的横截面显著降低了管腔被堵的风险性。在同样厚度的黏菌膜的条件下，大管径的管腔未堵塞的横截面积相对大于小管径的管腔未堵塞的横截面积。因此，在具有同样的上升流速(相对于澄清区总表面积)的水流作用下，在传统填料的倾斜的小管径(部分原因由于管腔内黏菌膜的生成)的管腔中所形成的实际流速要相对高很多，从而澄清效果随之恶化。相反，同样情况下在本发明中的填料的管腔中所产生的实际的上升流速要小于传统填料。

尽管本发明的竖直排列安装的填料没有可供污泥沉积的沉积面积，然而在实际应用案例中其处理效果高于传统倾斜安装的填料处理效果，主要因为上述的各项原因。进一步的优点主要在于本发明的填料不再被堵塞，因此澄清设备在水处理、污水处理、市政污水、发酵装置的安全使用变得可能。

德国专利DE 16 01 131.7P披露了采用竖直管腔组成填料的方法(如下简称VF-填料)，但是本发明的方法在此之上有更进一步的改进。VF-填料具有螺旋通道，最初由海因茨·菲戈(Heinz Faigle)为冷凝塔所发明，该项设备能够在填料内的管腔中强制产生来回循环的流动。该VF-填料包括多个平行排列的板块，通过胶水或焊接在每块板块的Z形点与两侧的板块进行连接。这种VF-填料的结构能够被用于本发明的方法中，相对于在冷却塔中的应用，在本方法中单个的波纹的尺寸更大。这些单个波纹的尺寸由污泥的成分和所使用的材料而决定。一个填料单元的高度可以为10～200cm；不同板块间的连接点的水平距离可以为4～30cm。在本发明的一个具体实施案例中，这些VF-填料每层板块并不是均匀地层叠在一起，而是每层的板块的边沿交叉叠放。这种处置方式导致在每一层的填料中产生强制扭转而旋转向上的水流，其中沉淀的污泥从上层填料回落到低一些的填料层，从而每次由沉淀污泥形成一层新的浮动过滤层。实验证明，将VF-填料按照竖直管腔进行简单的叠放能产生特别理想的效果，从而建立多阶段的澄清装置。

明显的是，本发明的竖直安装填料层，无论是三角形、矩形、蜂窝形、或其它形状的管腔通道，都能够容易的堆放，让单个管腔壁交叉相对。甚至比上述更大的管径的单个管腔也能够使用。关于这一点，需注意需要达到一个较低湍流的流速，以便形成所需要的浮动过滤层。根据一致的流体力学规律，越大管径的单个管腔造成越大的湍流。另外，传统的倾斜管腔通道的填料安装也能够叠放在竖直管腔通道的填料上，但是其整体的效果反而更差。

本发明的方法能够在水处理和污水处理厂中应用，应用于初沉池或者二沉池、或者生化处理池中的污泥富集、或者这些工艺的组合应用。进一步的应用可以是在发酵工艺中的絮凝微生物的富集。首选的应用是，在装备有本发明的竖直安装的填料的澄清池，含有污泥的污水循环反复流经本填料底部空间，通过提高反应池的污泥浓度，在竖直管腔的下部形成一个浮动过滤层，极大提高了细小絮体的去除，由此提高了出水的质量。在此情况下，没有必要再在澄清填料下面安装一个复杂的去除污泥的设备，只是需要在澄清池以一个相对高的流速循环泥/水混合物。

如果有需要，本发明的填料中如此竖直排列安装的管腔很容易被清洗，如从填料顶部注水或刷洗。同时经实验证明，在填料底部安装布气管让清洗更加容易操作。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种污泥分离或富集的方法，在该项方法中，含有污泥的污水通过一个澄清装置，该装置为多层填料的层叠，由蜂窝状或不规则形状的管腔通道组成，待处理的污水流经填料的各个管腔中到达位于填料顶部的收集器，富含污泥的水隔离在填料之下；

其特征在于：

a)与传统该类别填料不一样，单个的管腔(腔室)并不以一定角度进行排列安装，而且竖直排列；

b)单个竖直管腔(腔室)的直径的设计达到待处理污水在其中的低湍流流速的目的。

2.根据权利要求1所述的污泥分离或富集的方法，其特征在于，填料层叠时每个单个的管腔的交叉边缘需与上下层相对。

3.根据权利要求1所述的污泥分离或富集的方法，其特征在于，在所述澄清装置中，在一层竖直排列安装的填料之上有另一层填料层叠，所述填料采用VF-填料层叠方法层叠，或者其它倾斜填料层叠方法层叠。

4.根据权利要求3所述的污泥分离或富集的方法，其特征在于，在所述澄清装置中，所述VF-填料包括多个平行排列的板块，每块板块的“Z”形点通过胶水或焊接与两侧的板块进行连接。

5.根据权利要求1所述的污泥分离或富集的方法，其特征在于，在所述澄清装置中，一个填料单元的高度为10～200cm，不同板块间的连接点的水平距离为4～30cm。

6.根据权利要求1所述的污泥分离或富集的方法，其特征在于，从填料顶部注水进行冲洗或刷洗对管腔通道进行清洗。

7.根据权利要求3所述的污泥分离或富集的方法，其特征在于，在所述澄清装置中，VF-填料每层板块并不是均匀地层叠在一起，而是每层的板块的边沿交叉叠放。

8.根据权利要求1所述的污泥分离或富集的方法，其特征在于，所述管腔通道壁交叉相对，所述通道为三角形、矩形、蜂窝形、或其它形状的通道。

9.根据权利要求1所述的污泥分离或富集的方法，其特征在于，所述污水循环往复的流经所述填料底部空间。

10.根据权利要求1所述的污泥分离或富集的方法，其特征在于，所述填料底部还安装布气管。