CN1077868C - 污水处理方法和设备 - Google Patents

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Abstract

利用悬浮活化污泥的污水处理方法，在此将污水加入平衡池，之后用泵将污水回送到活化池，污水在经净化后由活化池进入后沉降池，使残余污泥沉降后将污水排出，本方法的特征在于当平衡池中的污水液位降到最小液位设定值以下后活化过程自动中断，随后将过量污泥用泵排出活化池；而当平衡池中的污水液位上升超过操作液位设定值后中断污泥回送过程并重新开动活化过程。

Description

污水处理方法和设备
本发明涉及采用含有悬浮活性污泥的生物活化系统进行污水处理的方法和装置，特别是用于小型生活污水处理厂的方法和装置。
污水处理的生物方法在于利用由多种细菌和小微生物的混合物所形成的活性污泥。就其本身而言，该污泥需要在污水中含有的有机物，这些有机物在污水中分解并将污水净化。活化过程可能只是由于通常往活化池中鼓入空气所造成的连续氧化。
污水处理部分利用牢固地附着在被污水润湿的形式各异的生物过滤器和反应器系统基物上的微生物，部分利用含有悬浮污泥(在此污泥絮状物与污水及空气一起混合)的活化系统。
迄今所知的采用悬浮污泥法的污水处理装置可以分为采用污水连续通过活化池的方式的系统和采用不连续或间歇通过方式的系统。
在连续污水处理系统中，污水经粗略预处理后进入活化池并在活化池停留达到污水净化所必需的工艺时间后与活性污泥一起排放到一独立的后沉降池中。最后污泥在后沉降池中沉降分离而净化后的水被排放出去。
在采用不连续污水通过方式的系统中，污水经粗略预处理后或被立即加入活化池或从平衡池由泵回送到活化池。水处理后活化过程中断，即活化池中可能有的任何通气和水的混合均停止。在污泥沉降后净化后的水由泵输送或在重力作用下送到排放口。此后活化池重新装料，重复进行上述的处理循环。与连续水处理方法相比，可省去后沉降池而活化池(SBR)在操作期间重新装料。
上述污水活化处理系统的不利之处是它们难以用在小型生活污水处理装置上，尤其是难于达到与污水处理装置操作控制有关的要求。
在采用连续污水通过方式的活化处理装置中，必须将污泥连续从后沉降池用泵回送到活化池的污水进口。一旦活化池中的污泥浓度超过允许值，必须用泵将过量污泥从污水处理装置抽走。这就需要熟练操作工定期测量活化池中的污泥浓度并移除过量污泥。此外，污水进料量低将导致活化池负荷中断，这将造成排放水的水质恶化或要求大大增加活化池和后沉降池的尺寸以使排放水的参数达到要求。
考虑到活化池中的污泥积累，迄今所知的采用连续污水通过方式的小型污水处理装置或是设计用来处理高污泥密度的污水(在此必须采用高能耗方法维持污泥悬浮达200天直到污泥排放而不会使水处理装置的任何功能中断)，或是需要熟练操作工从活化池定期排放污泥。由于污泥自溶导致污泥进料缺乏，其后又由于活化池中活化物质的消耗所造成的活化过程污泥逐步消除作用，两种系统均不能长时间工作。这样，水处理装置的功能就受到很大影响。采用不连续水通过方法(SBR)的污水处理装置的特点是复杂的控制系统，因而它应用于低处理量污水源时就过于昂贵。
本发明的污水处理方法和设备可以克服上述的缺点。在此将污水加入平衡池并从平衡池排放到活化池：污水经处理后进入沉降池，在污泥沉降后排放出去。本发明基于当平衡池中水的体积下降到给定的最小液位以下时活化过程的自动中断。活化过程中断之后过量污泥被排放到活化池中。若平衡池中的污水液位升高超过给定的操作液位值时则终止污泥泵回送过程而重新开始活化过程。
活化过程中断后，经适当调节的时间间隔后排放过量污泥是有利的。
本发明所说的活化污水处理装置由一具有空气进口和通往后沉降池的溢流管的活化池构成。此外，该后沉降池设有一将污泥从后沉降池回送到活化池的泵及一排放出口。在活化池之前设有一平衡池，平衡池具有污水进口和用于将污水从平衡池送往活化池的原水泵以及控制平衡池中的最小和操作污水液位的浮子开关。当污水下降到最小污水液位以下时该浮子开关中断活化过程并紧接着开动污泥泵；当污水达到操作污水液位时该浮子开关重新开动活化过程并关闭污泥泵。
上述的污水处理装置特点在于，体现了污水处理的连续和不连续水通过系统特征的设计单元之间的有效联系。
本发明所述的解决方案的优点在于如下事实：即由于具有不均匀的污水进口，使活化池和后沉降池的负荷均匀，这使它们的尺寸能够达到日常平均污水入口体积。此外，这使得能够采用从能耗和功能品质观点来说是曾经用于具有最小可能处理量的污水源的最有利的生物污水处理方法的小泡活化。另外，本发明所述的污水处理装置的设计还能够增加活化池中的污水液位从而增加活化池中水的体积。这样，可以显著减小所有污水处理装置的尺寸。
如本发明所述，本发明方案的一个显著优势在于如下事实：即由于污泥自动从活化池排出，因此不需要熟练装置操作工。
另一个优势是显著降低了由于在没有充足的污水进料期间频繁的鼓风机功能中断所造成的日常空气鼓风时间：这减小了污泥自溶的危险，否则当活化池中缺乏养分时会导致污泥的自溶。净化后的水在活化池与平衡池之间交替泵送期间，必要的养分就由平衡池中所分解的污泥供给活化过程。这使整个水处理装置的操作能够在没有任何污水进料的情况下运行约3个月而不会降低设备的处理能力。这使本发明的污水处理装置极其适合于闲暇目的、其特征为与其它已知形式不同的间歇操作的应用。
污水进料较长时间中断后对污水处理装置活性的抑制可通过将浮子稍往上拖将平衡池中的最小水位值设定在较高值上而增加泵回送频率来消除，这就减少了每天总的鼓风时间。另外一种可能性是在处理装置的供电线路上安装定时开关控制装置，每日开动特定小时数。
一个不容忽视的对环境质量的重要贡献是本发明所述的活化系统具有将污水脱硝化的能力，包括以生物方法部分脱磷，这一点对迄今所用的小型污水处理装置或是不可能的或是相当的复杂。本系统中通过中断连续活化过程并将硝化污水连续泵送到缺氧或厌氧平衡池环境中进行脱硝化过程。之后将净化(脱硝化)后的水与原水的混合物从平衡池泵送到活化池中。这样，根据污水进料的体积，本系统自动提高处理过程的效率。在进料不足时，通过硝化和其后的脱硝化过程除去有机杂质和氮。随着污水进料增加，泵回送循环数连续减小从而降低了脱硝化程度：进一步降低污水在活化池中的停留时间导致脱硝化程度逐步降低，这限制了以上有机杂质的去除效果。随着污水进料减小，处理过程的效率自动增加使水脱硝化。由此可见，本系统整体上受污水进料体积的控制，因此最大装置流通量由空气原水泵的输送能力(或由所用的另一台泵的输送能力)确定，通常泵的设计输送能力为二或三倍于日常平均污水体积。最有利的安排是采用气升泵，该泵随着平衡池中液位的升高而连续提高输送能力，随着液位的降低相应降低输送能力。这样在整个时段内维持完整活化期，直到系统状态切换时为止。
一般通过适当设计水处理装置各池的尺寸以便在装置操作过程中能更加频繁地达到平衡池中的最低水位从而增加活化过程的中断频率而实现污水脱硝化。
附图所示为本发明所述的活化装置的一个可能的实施方案。图1表示水处理装置的透视平面图，图2为竖直断面图，图3所示为主装置图。
图1、2、3所示的活化类型的污水处理装置由三个功能相互独立连接成一个单系统的池组成。它们是具有污水进口5的平衡池1，具有空气进口(即与通风压缩机10、11相连的通风管7)及通向后沉降池4的溢流管19的活化池3，最后是具有澄清水排出口6的后沉降池4。平衡池1设有由压缩机9驱动的原水泵13：该泵用于将原水或预处理过的水输送到活化池3。此外，本装置还包括一水位测量装置，通常为一浮子开关8。当平衡池1中的污水液位下降到污水液位最小设定值15以下或超过污水液位操作设定值16时浮子开关8就转换装置的操作模式。活化池3设有与污泥泵送压缩机12相连的污泥泵14，它用于将过量污泥回送到平衡池1直至活化池3中的污泥达到液位设定值2。后沉降池4设有与污泥循环压缩机18相连的污泥循环泵17：该泵用于将沉降下来的污泥泵送回活化池3。
污水通过污水入口5进入平衡池1。与此同时，利用平衡池1提供初始沉降并贮存从活化池3泵送回的过量污泥。当平衡池1处于标准操作液位时将污水进料重新泵送回活化池3。清水与活化污泥的混合物在活化池3中经处理后进入后沉降池4，澄清水在重力作用下从后沉降池4排出离开水处理装置。沉降下来的污泥由污泥循环泵17持续或间歇地重新泵送回活化池3。原水泵13的有限的输送能力有助于达到下述情况：即使水处理装置的污水进料不均匀，活化池3以及后沉降池4的水力负荷也是均匀的。
这些小型生活污水处理装置在污水供应不均匀的条件下操作时，污水进料量(例如在夜间)足够低以致平衡池1中的水位下降到最低液位设定值15以下。浮子开关8即在此时将活化过程中断：即鼓风压缩机10、11及原水泵13均关闭而使活化池3停机。若污泥循环泵17的气源是普通的鼓风压缩机而水处理装置的原水泵13的气源的压缩机额定功率较大则关闭污泥循环泵17并停止通风。若污泥循环泵17带有独立压缩机并且从活化池3通向后沉降池4的进口管19设在离活化池3中的水位以下很近的地方，则污泥循环泵17保持连续运转。
与此同时或更好再延迟特定时间使活性污泥得以在活化池3底部沉降后，开动污泥泵14开始将活化池3中的物料重新泵送回平衡池1。污泥泵14的进口管位于活化池3底部上方的污泥液位2处，即进口管的高度为活化池3中污泥沉降后所要求达到的污泥层高度。原则上污泥液位2按如下方式设定：即经40分钟沉降后污泥占据活化池3体积的1/4到1/3，这相应于将约3kg干燥污泥在1m3活化混合物中混合所得的预计污泥指数约为80的污泥浓度。这样，污泥泵14仅将超过污泥液位设定值2以上的污泥排出。选定污泥泵14的启动延迟时间以使污泥在活化池3中的物料进行泵送之前就沉积在活化池3的底部，否则若污泥泵送频率过快会由于将未沉降的污泥与水的混合物泵送出去而降低了活化池3中所必须的污泥量。仅当将过量污泥泵送出去液位达到污泥泵14的进口管液位以后才将清水泵送出去。一旦平衡池1中的水位达到通常选定超过最小液位设定值15的操作液位设定值16，浮子开关8就将污泥泵14关闭并同时将通风压缩机10、11、原水泵13以及可能的话还有污泥循环泵17开动。由于将一定量的活化池3中的物料重新泵送回平衡池1或者由于向平衡池1中加入水或可能由于上述两种原因的联合作用，平衡池1中的污水液位将上升到操作液位设定值16。此后，本系统就作为一种标准的在平衡池1中具有低于最小水位设定值15的连续污水通道的污水处理装置连续运转。
最小液位设定值15和操作液位设定值16的高度必须考虑到水处理装置的实际污水进料体积、溶解于活化池3中依赖于通风压缩机10和11额定功率的氧的数量以及污水的物料负荷来选定。另外一点可能需考虑与澄清水脱硝化有关的要求。
污泥泵14的起动延迟时间依赖于污泥沉降速度及活化池3的深度。常用值在30到90分钟之间。
不考虑水脱硝化要求的水处理装置操作时，活化池3的体积和平衡池1的有效体积通常与水处理装置的日常平均污水进料体积相等。选定最小液位设定值15(通常高于平衡池1底部0.7米)以便使通风中断与随后的污泥从活化池3的排放操作近似以每天一次到每周一次的频率进行。最小液位设定值15与操作液位设定值16之间的差值取为一小值，该值通常不大于0,2米以获得最可能短的活化中断时间。
要求进行水脱硝化的水处理装置操作时平衡池1和活化池3的体积均较大：它们的体积通常是处理装置日常平均进水量的两倍。必须使污水在活化池3中停留足够长的时间以达到完全硝化。与此同时在平衡池1的最小液位设定值15和最大液位设定值16之间获得足够大的可用体积以能够将来自活化池3的最大可能体积的澄清水重新泵送回平衡池1的无氧环境，在此处与原水混合再脱硝化。由此将最小液位15设定为在一天内至少有一次通风中断、至少从活化池3排出一次污泥并至少将澄清水重新泵送回平衡池1一次。

Claims (3)

1.利用悬浮活化污泥的污水处理方法，在此将污水加入平衡池，之后用泵将污水回送到活化池，污水在经净化后由活化池进入后沉降池，使残余污泥沉降后将污水排出，本方法的特征在于，当平衡池中的污水液位降到最小液位设定值以下后活化过程自动中断，随后将污泥或带有废水的污泥从活化池泵入平衡池，直到平衡池中的污水液位达到操作液位设定值，这样就中断了从活化池进行的泵送过程而恢复连续的活化过程。
2.根据权利要求1的污水处理方法，其特征在于，在活化过程中断后，污泥或带有废水的污泥经预先设定的时间延迟后排放出去。
3.采用具有悬浮活化污泥的生物活化系统的污水处理设备，它由具有空气进口(7)和通向后沉降池(4)的溢流管(19)的活化池(3)组成，后沉降池(4)设有一将污泥从后沉降池(4)重新泵送到活化池(3)的污泥泵(17)及排放出口(6)，其特征在于，活化池(3)具有用于将污泥从活化池(3)重新泵送到设置在活化池(3)之前的平衡池(1)的污泥泵(14)，平衡池(1)具有污水进口(5)，原水泵(13)及浮子开关(8)，原水泵(13)用于将水从平衡池(1)送往活化池(3)，在浮子开关(8)的作用下，平衡池(1)中的最小污水液位设定值(15)用于中断活化过程并随后启动污泥泵(14)以使污泥从活化池(3)泵入平衡池(1)，而平衡池(1)中的操作污水液位(16)用于重新开始活化过程并关闭污泥泵(14)。
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