CN109205964B - 一种集约式污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集约式污水处理系统及方法，整个系统以圆筒相互套接的形式组成各个工艺环节的环带形池容，这样各个工艺池体都是以环状形态存在，水流无死角，水利流程长，水利流程灵活可控，同时，由于池体间相互套容，彼此连接紧密，可以省却大量管路的安装和维护管理成本。本发明中除了水解布水和曝气需要动力外，整个工艺利用水位差自然循环，能耗较传统建设方法有很大优势，同时设备维护成本大大降低，对于小型工程完全可以做到免维护状态，大大降低建设和运维成本。

Description

一种集约式污水处理系统及方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种集约式污水处理系统及方法。

背景技术

在随着社会经济的发展，生活、生产对水量水质的要求不断提高，环境问题也日益突出。目前的污水处理设施占地面积大，对环境的二次污染明显，运行和维护成本高。随着国家对污水排放的标准的不断提高，污水处理设施的建设规模和体量越来越大，在建设和运营上的成本越来越高，已经成为城市和企业发展的一个不小的负担，需要耗费大量的人力物力来平衡整个循环体系。

近年来随着污水处理工艺不断完善和更新，污水处理效率大幅提高，但支撑整个工艺的基础设施基本还维持在以前的状态，池体平面排列，池体之间用管沟或管线连接，设施占地面积大，运行效率低，维护费用高。虽然近年来加入了智能管理和运行的模块，但整个系统由于结构分散，运营管理都面临比较大的困难，耗费了大量的人力物力。如何提高设施的运行效率，减小占地面积，进一步解决建造和运营成本，是目前污水处理设施建设过程中急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集约式污水处理系统及方法，作为污水处理工程的建设方式和运行方法，以期达到节省建设用地，方便运营管理，节省运营成本的目的。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种集约式污水处理系统，包括水解池、曝气池和沉淀池，其中，所述水解池、曝气池和沉淀池均为环状且以同一轴心且从内向外依次套接形成三层圆筒套体结构，所述水解池的中央设有用于向水解池布水的布水器，所述水解池的边沿上开有水解池出水口，所述水解池出水口处装有布水桥，所述布水桥架设在所述水解池的外壁与曝气池的内壁之间；所述曝气池的边沿上开有与所述水解池出水口相对的曝气池出水口，所述曝气池开有曝气池出水口的池壁上装有用于向沉淀池布水的布水墙，所述布水墙位于所述曝气池的外壁与所述沉淀池的内壁之间且竖直安装在所述沉淀池的池底上；所述沉淀池内设有若干整流墙，所述整流墙包括底部封闭上部过水及顶部封闭下部过水的整流墙。

优选地，所述水解池的边沿上设有集水槽，所述集水槽中的水通过所述水解池出水口流向布水桥。

优选地，所述布水器位于所述水解池水面上方，所述布水器采用自动脉冲式布水，形成螺旋上升式水流。

优选地，所述水解池的高度高于所述曝气池的高度，所述曝气池的高度高于所述沉淀池的高度。

优选地，所述布水桥上开设有布水孔，所述布水孔的间距相同，直径从水解池一侧向曝气池一侧逐渐增大，或者所述布水孔的直径相同，间距从水解池一侧向曝气池一侧逐渐减小。

优选地，所述水解池出水口、曝气池出水口及布水桥的中心点位于同一连线上，所述整流墙为分别位于所述连线两侧且对称的两个整流墙组，每组整流墙组中底部封闭上部过水的整流墙与顶部封闭下部过水的整流墙间隔设置。

优选地，所述布水墙上开设有布水孔，所述布水孔的间距相同，直径从曝气池一侧向沉淀池一侧逐渐增大，或者所述布水孔的直径相同，间距从水解池一侧向曝气池一侧逐渐减小。

优选地，所述沉淀池的边沿上开设有沉淀池出水口，或者在所述沉淀池的池体内部隔有出水区，以用于出水。

优选地，在底部封闭上部过水的整流墙的墙脚处均安装有排泥管，所述排泥管的一端伸出到沉淀池的池壁外侧并通过分设的阀门汇总到一个总排泥管上。

本发明还提供了一种采用上述集约式污水处理系统的污水处理方法，包括以下步骤：

1）利用布水器将污水均匀布水到水解池中进行水解；

2）水解池水解末端的水在水解池出水口处通过布水桥布水到曝气池中曝气；

3）曝气完成的水从布水桥经过曝气池中半个环的路径均匀流向另一面的曝气池出水口，经曝气池出水口处的布水墙布水到沉淀池；

4）沉淀池中的整流墙将污泥选择性的沉淀在排泥区域，利用水位自身压力定期将污泥排出。

与现有产品相比，本发明具有的有益效果是：

整个系统以圆筒相互套接的形式组成各个工艺环节的环带形池容，这样各个工艺池体都是以环状形态存在，水流无死角，水利流程长，水利流程灵活可控。由于池体间相互套容，彼此连接紧密，可以省却大量管路的安装和维护管理成本。

附图说明

图1为本发明集约式污水处理系统的整体结构示意图。

图2为本发明水解池布水平面图。

图3为本发明水解池布水剖面图。

图4为本发明曝气池的平面图。

图5为本发明集约式污水处理系统（用于展示布水墙）另一视角的整体结构示意图。

图6为本发明集约式污水处理系统（用于展示整流墙）另一视角的整体结构示意图。

图7为本发明整流墙的结构展开图。

其中：1—水解池，2—曝气池，3—沉淀池，4—布水器，5—布水桥，6—布水墙，7—曝气池出水口，8—水解池出水口，9—沉淀池出水口，10—整流墙，10-1、10-2、10-3—整流墙，11—辐射型布水管，12—联通布水器，13—曝气头，14—隔层，15—排泥管，16—集水槽。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。

本发明的整个系统结构是以圆筒相互套接的形式组成各个工艺环节的环带形池容，这样各个工艺池体都是以环状形态存在，水流无死角，水利流程长，水利流程灵活可控。由于池体间相互套容，彼此连接紧密，可以省却大量管路的安装和维护管理成本。

实施例

以下将以某乡镇污水处理厂工程为例（水量60m³/h，原水CODcr=300~350mg/L；BOD=180~220 mg/L；）对本发明进行详细说明。

由于有部分工业废水，污水COD负荷较高，工艺中加入水解酸化工艺环节以降低生物氧化环节的负载。污水处理工艺如下:

污水——调节池——水解酸化池——生物曝气池——沉淀池——消毒外排（回用）。

本发明的整体结构如图1所示。

污水经过调节池和初步处理后，利用布水器4将污水从底部均匀布水到水解池1当中。

布水器4的结构如图2和图3所示，包括联通布水器12和以联通布水器12为轴周向连接在所述联通布水器12上的辐射型布水管11。布水器4采用自动脉冲式布水，形成螺旋上升式水流，布水均匀无死角，由于旋流上升使污泥悬浮并缓慢旋转移动可以充分和污水接触混合，大大提高水解池效率，改善水解池的扛负荷能力。

布水器4位于水解池1的水面上方2米，布水器4根据脉冲时间和布水流速度进行综合设计。本实施例中，脉冲间隔时间6分钟，有效容积6立方，设计布水器高度2.3米（有效水深2米），半径3米。

水解池1采用圆形（或环形）池容，水解池池深设计7米（大于曝气池4.5米的深度）。根据水力负荷，设计水解池半径3.5米，深度7米，水力停留时间4.5h。

水解池的排泥可利用水解池和曝气池水位差，不定期排放到曝气池当中。水解池1的出水采用周边出水（或中心筒集水）的方法，例如，在水解池1的边沿上设有集水槽16，集水槽16可通过水解池出水口8将积存的水解末端的水导流到布水桥5。本实施例中，末端出水COD=120~150 mg/L，BOD=80~100 mg/L左右，出水浊度、色度都大幅降低。

其中，布水桥5的宽度和深度及布水孔（细缝或圆孔）的设计根据出水的流量进行设计计算，以保证布水到环状曝气池当中时，环状曝气池的水力流向和流速均匀稳定（外圈半径大布水按比例增大，内圈半径小布水按比例减少，如图所示）。

布水桥5上设有布水孔。在本实施例中，集水槽16的宽度150mm，深度200mm，布水桥设不小于1%的坡度。布水桥宽度500mm，深度200 mm，布水孔直径30~80mm向外延逐排加大，间距200mm（也可以孔等直径每排孔距逐渐减小，或者用条缝的形式，即通过几条从内侧至外延由窄至宽的缝隙替代各列直径由小至大的孔），以抵消掉水解池脉冲出水对曝气池的波动冲击，保证均匀连续出水。

曝气池工作方式在推流式活性污泥法的基础上，池内增加污泥短程气提回流设计有效增加污泥活力。 在本实施例中，曝气池2高度5米，有效水深4.5米，外半径5.3米。如图4所示，池体内分别用尼龙布以4.1半径和4.7米半径设置两道隔层14将曝气池分成3个环带，每个环带内均布设有曝气头13。曝气设备的密度和曝气量，需要按环带半径进行分层设计。

曝气池2内部根据工艺需要可以填充填料或者投入速分生化球进行改进，来提高曝气池的生化效率。曝气池2的水流是从布水桥5经过半个环的路径均匀流向背面的曝气池出水口7，水力停留时间均匀，曝气无死角。

曝气池出水从曝气池出水口7流入环状沉淀池3，在沉淀池入水口（即曝气池出水口7）处设有一组布水墙6，布水墙6的设计原理和布水桥5相同，保证沉淀池3内水力均匀，流速稳定，布水无死角。在两道布水墙中间根据设计需要可以设置投药混合区，进行絮凝剂的投放和混合，如图5所示。

本发明中，为了增加沉淀效率和方便无动力排泥，沉淀池3在现有平流沉淀池的基础上加入了整流墙，提高沉淀效率的同时可以引导污泥趋向定区域沉淀方便后期集中排泥。沉淀池3外边半径6.3米，池高4米，有效水深3.5米，如图6所示，水解池出水口8、曝气池出水口7及布水桥5的中心点位于同一连线上，整流墙为分别位于连线两侧且对称的两个整流墙组，该示例中，每个整流墙组在布水墙两外侧沿水流方向分别设置3道整流墙，分别是：在半环1/2处的整流墙10-1，后半段1/3处的整流墙10-3和后半段2/3处的整流墙10-2。

每个整流墙组中整流墙的数目可依据实际工程建设需要进行调整，例如在另一实施例中，沿水流方向设有5道整流墙，展开效果如图7所示。其中，底部封闭上部过水及顶部封闭下部过水的整流墙10间隔设置，使水流在上升期底部减速加强沉淀，同时根据污泥量的大小设计沉泥坡度，从而将污泥选择性的沉淀在排泥管区域，定期利用水位自身压力将污泥排出。在底部封闭上部过水的整流墙10的墙脚处均安装有排泥管15，排泥管15的一端伸出到沉淀池的池壁外侧，池壁外侧排泥管15分设阀门并汇总到一个总排泥管上，运送到污泥处理区域进行相应处理。

沉淀池出水区根据设计需要可以放在池壁上，如开设在沉淀池边沿上的沉淀池出水口9，或者在环状沉淀池内部隔出一个区域（类似入水口的布水墙）。设置在内部时，可以在出水区汇集处设置消毒过滤装置，出水经过消毒过滤后外排或回用处理。

环带的宽度和周长是控制水流速度和水利停留时间的基本控制参数，设计中要利用环带展开的思路进行设计计算，环带沉淀池也可以采用椭圆形设计来增加池体运行长度，增加沉淀效果。

整套工程建设采用地上建设进行施工（也可以开挖放于地下或者半地上状态），顶部部分（或全部）封顶，只预留检修维护口。设备及电控直接坐落在工程封顶平板上，曝气设备直接坐落于曝气池上方，可以极大的减少占地，节省空间。由于池体彼此套接，管路工程简化或省略，大大节省了投资和运营维护成本，在目前中小型污水处理场的建设中有不可比拟的优势。

考虑曝气池的污泥回流，本工程可以采用定点气提污泥回流的方法减少动力设备。本发明中除了水解布水和曝气需要动力外，整个工艺利用水位差自然循环，能耗较传统建设方法有很大优势，同时设备维护成本大大降低，对于小型工程完全可以做到免维护状态，大大降低建设和运维成本。

以上实施例并非对本发明的限制，本领域技术人员可根据实际工程建设和运行要求，调整各池体的池容及深度，布水方法、流速以及水利停留时间等，均应视作已被涵盖在权利要求书范围之内。

Claims (8)

1.一种集约式污水处理系统，包括水解池、曝气池和沉淀池，其特征在于，所述水解池、曝气池和沉淀池均为环状且以同一轴心且从内向外依次套接形成三层圆筒套体结构；所述水解池的中央设有用于向水解池布水的布水器，所述布水器位于所述水解池水面上方，所述布水器采用自动脉冲式布水，形成螺旋上升式水流，所述水解池的边沿上开有水解池出水口，所述水解池出水口处装有布水桥，所述布水桥架设在所述水解池的外壁与曝气池的内壁之间，所述水解池的边沿上设有集水槽，所述集水槽中的水通过所述水解池出水口流向布水桥；所述曝气池的边沿上开有与所述水解池出水口相对的曝气池出水口，所述曝气池开有曝气池出水口的池壁上装有用于向沉淀池布水的布水墙，所述布水墙位于所述曝气池的外壁与所述沉淀池的内壁之间且竖直安装在所述沉淀池的池底上；所述沉淀池内设有若干整流墙，所述整流墙包括底部封闭上部过水及顶部封闭下部过水的整流墙。

2.根据权利要求1所述的集约式污水处理系统，其特征在于，所述水解池的高度高于所述曝气池的高度，所述曝气池的高度高于所述沉淀池的高度。

3.根据权利要求1所述的集约式污水处理系统，其特征在于，所述布水桥上开设有布水孔，所述布水孔的间距相同，直径从水解池一侧向曝气池一侧逐渐增大，或者所述布水孔的直径相同，间距从水解池一侧向曝气池一侧逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的集约式污水处理系统，其特征在于，所述水解池出水口、曝气池出水口及布水桥的中心点位于同一连线上，所述整流墙为分别位于所述连线两侧且对称的两个整流墙组，每组整流墙组中底部封闭上部过水的整流墙与顶部封闭下部过水的整流墙间隔设置。

5.根据权利要求1所述的集约式污水处理系统，其特征在于，所述布水墙上开设有布水孔，所述布水孔的间距相同，直径从曝气池一侧向沉淀池一侧逐渐增大，或者所述布水孔的直径相同，间距从水解池一侧向曝气池一侧逐渐减小。

6.根据权利要求1所述的集约式污水处理系统，其特征在于，所述沉淀池的边沿上开设有沉淀池出水口，或者在所述沉淀池的池体内部隔有出水区，以用于出水。

7.根据权利要求1所述的集约式污水处理系统，其特征在于，在底部封闭上部过水的整流墙的墙脚处均安装有排泥管，所述排泥管的一端伸出到沉淀池的池壁外侧并通过分设的阀门汇总到一个总排泥管上。

8.采用权利要求1-7任一项所述的集约式污水处理系统的污水处理方法，包括以下步骤：

1）利用布水器将污水均匀布水到水解池中进行水解；

2）将水解池水解末端的水在水解池出水口处通过布水桥布水到曝气池中曝气；

3）曝气完成的水从布水桥经过曝气池中半个环的路径均匀流向另一面的曝气池出水口，经曝气池出水口处的布水墙布水到沉淀池；

4）沉淀池中的整流墙将污泥选择性的沉淀在排泥区域，利用水位自身压力定期将污泥排出。