CN109399792A - 一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置，包括处理池，所述处理池的内部固定有两组钢格网，两组所述钢格网将处理池分隔为两个区域，分别为好氧区与缺氧区，缺氧区的内部设置有第一推流器，第一推流器沿缺氧区的池壁依次交错固定于缺氧区的池壁两侧，好氧区内设置有悬浮填料及悬浮填料推流器，好氧区底部设置有管式曝气器，管式曝气器通过曝气支管连接至曝气主管，所述曝气主管沿处理池的池壁边缘设置，好氧区的内部等距离均匀设置有短格网和填料格网，短格网和填料格网将好氧区分成多个区域。本发明原位提标改造，不新建污水处理构筑物，不外加碳源，节省投资和运行费用，改造工程施工难度小，周期短，见效快。
Description
技术领域
本发明涉及城市污水处理技术领域，尤其涉及一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置及方法。
背景技术
污水处理厂提标改造就是通过改造，提高原有污水处理厂的污水 处理程度，使处理出水的COD、氨氮、总氮、总磷等指标达到更高的 污水排放标准。要达到这些要求，就要对污水处理设施进行重新设计、 尽量少改动，提高污水处理能力，使出水达到标准的要求。
对于已建成的传统氧化沟及各种变形，为使出水水质从原有二级标准提升至一级A标准（或接近一级A标准后，再通过深度处理达到一级A标准），主要需要降低水中有机污染物、总氮及总磷的含量。有机污染物的进一步去除，已无法通过扩容实现，只能通过增大容积负荷来提高有机污染物去除率。增大容积负荷可以通过两种方法实现，一是加大污泥回流，通过外部引入的方式来提高污泥浓度，二是设置填料，通过内部自身增值的方式提高污泥浓度。加大回流的方式需要增加回流设备，将二沉池污泥大比例回流至氧化沟内，但由于氧化沟污泥回流比的范围较小，为75-100%，即使100%回流对氧化沟污泥浓度的提升也十分有限。内部自身增值的方式需要通过投加填料，利用填料比表面积大的结构特点，通过曝气使填料表面产生生物膜，从而使反应池内污泥浓度大幅提高，容积负荷增大。这种方法应用于氧化沟改造存在的问题是：池内设置填料，水流阻力增大，势必影响氧化沟慢速（0.25-0.35m/s）推流状态；填料又分为悬挂填料和悬浮填料两种，悬挂填料可只安装于好氧区内，填料及固定支架的安装量大、费用高；悬浮填料的投加，由于氧化沟内没有区分各区域的挡墙，填料将分布于整个氧化沟内，氧化沟的水平推流状态将影响悬浮填料在池内形成良好的流化状态进而影响处理效果，填料随水流动还会导致出水位置填料堆积。总氮和总磷的去除，原则上可通过调整推流曝气装置的位置、数量、形式、运行时间及进出氧化沟的各种物质（污水、污泥）的位置来调整氧化沟内缺氧区、厌氧区的大小及位置，达到脱氮除磷功能。但，对于没有单独设置厌氧区和反硝化反应区的普通氧化沟工艺，污水在池内往复循环的过程必然是按缺氧-厌氧-好氧的顺序进行的，其脱氮除磷的机理，相当于活性污泥法的倒置A2O（缺氧-厌氧-好氧）工艺。而倒置A2O工艺最主要的缺点：一、为了保证除磷效果,必须在倒置缺氧池中去掉回流污泥中的高浓度硝态氮,这需要有大量的碳源和相当大的缺氧池容积,这两个条件都很难满足；二、倒置缺氧池反硝化与厌氧释磷对碳源有机物的竞争。原污水先进入缺氧池再进入厌氧池,污水中的易生物降解有机物将优先被反硝化菌利用,聚磷菌将得不到足够碳源,影响除磷效果.为了解决这个矛盾,可将原污水分配给缺氧池和厌氧池,分别为脱氮和除磷提供碳源,这导致进入缺氧池和厌氧池的可利用碳源都比一般工艺要少，脱氮除磷效果均比较差。
针对此类情况，对氧化沟进行原位改造，在不增加构筑物的前提下，通过提高氧化沟好氧区容积负荷，既使污水能保持原有流态，又能提高有机物去除率；合理设置曝气、搅拌装置，使缺氧区的空间位置和大小最利于反硝化脱氮，达到原位提标。改造后氧化沟出水COD、BOD、氨氮、总氮指标均能稳定达到一级A标准。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置，包括处理池，所述处理池的内部固定有两组钢格网，两组所述钢格网将处理池分隔为两个区域，分别为好氧区与缺氧区，所述缺氧区的内部设置有第一推流器，所述第一推流器沿缺氧区的池壁依次交错固定于缺氧区的池壁两侧，所述好氧区内设置有曝气设备，所述好氧区内设置有悬浮调料及悬浮填料推流器，好氧区底部设置有管式曝气器，所述管式曝气器通过曝气支管连接至曝气主管，所述曝气主管沿处理池的池壁边缘设置，所述好氧区的内部设置有短格网和填料格网，所述短格网和填料格网将好氧区分成多个区域，且按水流方向在短格网和填料格网的一侧设置有吹扫装置，且吹扫装置由吹扫气管、吹扫支管、吹扫干管构成，所述处理池上分别开设有进水口、污泥回流口与出水口，且出水口处设置有出水口格网。
优选的，所述短格网的外部设置有格网吊架，且格网吊架上设置有固定螺栓，所述格网吊架通过固定螺栓固定在处理池的池顶板上。
优选的，所述短格网和填料格网与水流方向垂直放置，且短格网深度为液面下2m，短格网的宽度为氧化沟廊道宽度，所述短格网和填料格网沿水流方向的进水端设有吹扫气管，吹扫气管在水平方向上与短格网和填料格网平行，距离300mm，吹扫气管深度位于液面下2m，穿孔管形式，开孔采用斜向下45°交错布置，孔间距200mm，吹扫气管的两端分别连接吹扫支管，吹扫支管连接吹扫干管，吹扫干管上设阀门，通过阀门控制吹扫过程，吹扫干管与曝气支管通过三通连接。
优选的，所述好氧区内设置悬浮填料及悬浮填料推流器，且悬浮填料推流器固定在好氧区的池壁上，所述好氧区设置的悬浮填料推流器的数量少于缺氧区内的第一推流器。
优选的，所述钢格网、填料格网的深度为所述处理池的深度，所述钢格网、填料格网放置于在处理池两侧池壁设置的槽钢槽内。
一种对氧化沟进行提标改造的污水处理方法，包括如下步骤：
S1：以污水在氧化沟内循环一圈计，通过在不同位置设置钢格网，将原有氧化沟环形渠道分隔为缺氧区和好氧区；
S2：进水与回流污泥首先进入缺氧区，在碳源充足的情况下，进行反硝化反应，完成脱氮；
S3：缺氧区出水进入好氧区，通过原有曝气设备及增设曝气器，提供充足溶解氧；投加悬浮填料，依靠池内的曝气和水流的提升作用使填料处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，使移动的生物膜使用了整个反应器空间，完成有机污染物降解和硝化反应；
S4：好氧区出水进入出水槽流出系统。
优选的，所述S1中，好氧区与缺氧区体积比为2.3-4:1。
优选的，所述S3中，好氧区投加悬浮填料，悬浮填料填充比为30%，悬浮填料为外层球形支撑骨架加内层聚氨酯填料的形式，填料外支撑骨架为PP材质，直径100mm，内置聚氨酯载体填料，规格30×30×20mm，装填密度50-70%，孔隙率＞99%，比重0.93，比表面积550m2/m3。
优选的，所述S3中，好氧区设悬浮填料推流器，完成含悬浮填料的生化反应池内对水体推流，并使生物膜填料流化悬浮。
优选的，所述S3中，保留原有曝气设备，同时在好氧区底部增设管式曝气器，每组管式曝气器连接至一根曝气支管，各曝气支管上均设阀门，控制好氧段曝气量，所述管式曝气器分组布置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中，通过设置钢格网将氧化沟分为缺氧区和好氧区。通过在好氧区投加悬浮填料和设置底部曝气装置，提高好氧区容积负荷，提高有机污染物去除率。投加悬浮填料可克服传统设置悬挂填料，导致水流阻力增加，影响氧化沟内水体推流状态的问题发生。好氧区设置悬浮填料推流器，既起到对含悬浮填料的反应池水体推流的作用，又使填料流化悬浮于反应池内。好氧区内分段设置短格网及吹扫装置，防止悬浮填料堆积及分布不均。好氧区内设置填料格网及吹扫装置，防止悬浮填料堵塞原有曝气设备。在缺氧区设置推流器维持反应池内水平推流状态，并保证缺氧区污水与污泥的充分混合，实现反硝化脱氮。
本发明，对原氧化沟进行原位提标改造，在不新建污水处理构筑物，不外加碳源的情况下提高有机物去除率并达到脱氮效果，处理出水COD、NH3-N、TN指标可稳定达到一级A标准，节省投资和运行费用，改造工程施工难度小，周期短，见效快。
附图说明
图1为本发明提出的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置及方法的结构示意图；
图2为本发明提出的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置的底部平面结构示意图；
图3为本发明提出的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置的顶部平面结构示意图；
图4为本发明提出的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置的短格网安装结构示意图；
图5为本发明提出的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置的吹扫装置剖面示意图。
图中：1处理池、2好氧区、3缺氧区、4曝气设备、5曝气主管、6曝气支管、7吹扫装置、71吹扫气管、72吹扫支管、73吹扫干管、8钢格网、9填料格网、10短格网、101格网吊架、102固定螺栓、11第一推流器、12出水口格网、13管式曝气器、14悬浮填料推流器、15悬浮填料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-5，一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置，包括处理池1，处理池1的内部固定有两组钢格网8，钢格网8通过设置于两侧池壁的槽钢固定于池内，两组钢格网8将处理池1分隔为两个区域，分别为好氧区2与缺氧区3，缺氧区3的内部设置有第一推流器11，第一推流器11沿缺氧区3的池壁依次交错固定于缺氧区3的池壁两侧，好氧区2内设置有曝气设备4，好氧区2内设置悬浮填料15及悬浮填料推流器14，且悬浮填料推流器14固定在好氧区2的池壁上，好氧区2设置的悬浮填料推流器14的数量少于缺氧区3内的第一推流器11，好氧区2底部设置有管式曝气器13，管式曝气器13通过曝气支管6连接至曝气主管5，曝气主管5沿处理池1的池壁边缘设置，好氧区2的内部设置有短格网10和填料格网9，短格网10和填料格网9将好氧区2分隔成多个区域，短格网10的外部设置有格网吊架101，且格网吊架101上设置有固定螺栓102，格网吊架101通过固定螺栓102固定在处理池1的池壁上，短格网10和填料格网9的一侧设置有吹扫装置7，且吹扫装置7由吹扫气管71、吹扫支管72、吹扫干管73构成，短格网10和填料格网9与水流方向垂直放置，且短格网10深度为液面下2m，短格网10的宽度为氧化沟廊道宽度，短格网10和填料格网9沿水流方向的进水端设有吹扫气管71，吹扫气管在水平方向上与短格网10和填料格网9平行，距离300mm，吹扫气管71深度位于液面下2m，穿孔管形式，开孔采用斜向下45°交错布置，孔间距200mm，吹扫气管71的两端分别连接吹扫支管72，吹扫支管72连接吹扫干管73，吹扫干管73上设阀门，通过阀门控制吹扫过程，吹扫干管73与曝气支管6通过三通连接，钢格网8和填料格网9通过设置于两侧池壁的槽钢固定于池内，处理池1上分别开设有进水口、污泥回流口与出水口，且出水口处设置有出水口格网12。
一种对氧化沟进行提标改造的污水处理方法，包括如下步骤：
S1：以污水在氧化沟内循环一圈计，通过在不同位置设置钢格网，将原有氧化沟环形渠道分隔为缺氧区和好氧区；好氧区与缺氧区体积比为2.63:1
S2：进水与回流污泥首先进入缺氧区，在碳源充足的情况下，进行反硝化反应，完成脱氮；
S3：缺氧区出水进入好氧区，通过原有曝气设备及增设曝气器，提供充足溶解氧；投加悬浮填料，依靠池内的曝气和水流的提升作用使填料处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，使移动的生物膜使用了整个反应器空间，完成有机污染物降解和硝化反应，好氧区投加悬浮填料，悬浮填料填充比为30%，悬浮填料为外层球形支撑骨架加内层聚氨酯填料的形式，填料外支撑骨架为PP材质，直径100mm，内置聚氨酯载体填料，规格30×30×20mm，装填密度50-70%，孔隙率＞99%，比重0.93，比表面积550m2/m3，好氧区设悬浮填料推流器，完成含悬浮填料的生化反应池内对水体推流，并使生物膜填料流化悬浮，好氧区底部增设管式曝气器，每组管式曝气器连接至一根曝气支管，各曝气支管上均设阀门，控制好氧段曝气量，管式曝气器分组布置；
S4：好氧区出水进入出水槽流出系统。
工作原理：采用本发明实施例提供的对氧化沟工艺进行原位提标改造的城市污水处理，处理方法如下：
原有污水处理氧化沟处理池为两层圆环形渠道，池深5.75m，单层渠道宽度3m，总体积3627m3，有效水深4.7m。通过计算，得到缺氧区有效体积640.5m3，好氧区有效体积1683.8m3，好氧区与缺氧区体积比为2.63:1。
缺氧区与好氧区以钢格网为分区边界。钢格网共2组，格网宽3m，长5.75m，网孔间隙50mm，防止好氧区悬浮填料进入缺氧区。
污水与回流污泥首先进入的区域为缺氧区，缺氧区混合液浓度为6000mg/L，脱氮速率0.04kgNO3-N/kgMLSS.d，污泥产率系数0.6kgMLSS/kgBOD。缺氧区设推流器4台，单台功率2.2kw.推力1100N，叶桨直径1100mm，转速52r/min，控制缺氧区DO浓度＜0.5mg/L，在碳源充足的情况下进行反硝化反应，达到脱氮的目的。
缺氧区出水进入好氧区。好氧区原有曝气设备并增设管式曝气器，投加悬浮填料，设悬浮填料推流器，设短格网及吹扫装置，设填料格网。
好氧区底部设的管式曝气器分组布置，共8组，每组2列，其中6组为每列15套，2组为每列11套。单套管式曝气器为∅65×500mm×2根/套，通气量5m3/h。每组曝气器连接至一根曝气支管，各曝气支管上均设阀门。通过阀门控制好氧区DO浓度为3mg/L。
好氧区悬浮填料填充比为30%，填料体积500m3，容积负荷1.2kgBOD/kg填料.d, 悬浮填料为外层球形支撑骨架加内层聚氨酯填料的形式，填料外支撑骨架为PP材质，直径100mm，内置聚氨酯载体填料，规格30×30×20mm，装填密度50-70%，孔隙率＞99%，比重0.93，比表面积550m2/m3 。
好氧区设悬浮填料推流器2台，单台功率3kw，叶轮直径1100mm，叶轮转速120r/min，接近水面安装，指向下的角度为-15°~-30°，强迫浮于水面的填料向下流动，克服其漂浮和延缓老化。悬浮填料推流器以合理的速度旋转，确保填料温和混合和高效流动，使多余的生物膜脱落，确保菌团的完整和营养供给，保持固体生物膜填料悬浮和保证混合性能，从而防止填料沉降，并保持填料的中空孔隙无堵塞。
好氧区设短格网2组，填料格网2组，吹扫装置3组。2组填料格网分设于原有曝气设备的前后，2组填料格网与原有曝气设备所在的好氧区不投加悬浮填料，防止填料堵塞原有曝气设备。1组短格网设于出水槽前端，另1组分布于好氧区内，使短格网与填料格网均匀分布于好氧区内短格网宽3m，长3.75m，网孔间隙50mm。设置短格网和填料格网可将好氧区分成多个区间，既不影响悬浮填料在垂直方向的流化悬浮状态，又可有效防止填料随水流走，同时考虑悬浮填料在池内的流化状态，设置短格网而不是整个氧化沟深度的长格网，可以减少投资。沿水流方向，在短格网和曝气设备前端填料格网的前端设吹扫装置，吹扫装置共3套，吹扫装置由吹扫气管、吹扫支管、吹扫干管及阀门组成。吹扫气管为DN50,在水平方向上与短格网平行，距离300mm，吹扫气管深度位于液面下2m，长度2.6m，为穿孔管形式，开孔采用斜向下45°交错布置，孔间距200mm，吹扫气管的两端分别连接与其等径的吹扫支管，吹扫支管连接至吹扫干管，吹扫干管上设阀门，通过阀门控制吹扫过程。吹扫过程有助于形成垂直方向的旋流，有效的防止悬浮填料堆积于水面上。
吹扫主管、曝气支管通过三通连接，减少了管道投资和安装。
好氧区出水经出水槽排出。
表1 本发明提标改造后的氧化沟工艺处理效果表（mg/L）
| 指标 | COD<sub>Cr</sub> | BOD<sub>5</sub> | NH<sub>3</sub>-N | TN |
| 原水 | 300 | 250 | 30 | 50 |
| 原氧化沟出水 | 60 | 20 | 5（8）① | 35 |
| 本发明改造后氧化沟出水 | ＜50 | ＜10 | ＜5（8） | ＜15 |
注：① 括号外数值为水温＞12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
从表1可以看出，本发明对以氧化沟为二级生化处理单元的城市污水处理厂进行原位提标改造后，不仅提高了有机物处理能力，还具有稳定的脱氮功能。改造后出水COD、BOD、氨氮、总氮指标能够稳定达到一级A标准，远优于改造前的处理效果。
需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置，包括处理池（1），其特征在于，所述处理池（1）的内部固定有两组钢格网（8），两组所述钢格网（8）将处理池（1）分隔为两个区域，分别为好氧区（2）与缺氧区（3），所述缺氧区（3）的内部设置有第一推流器（11），所述第一推流器（11）沿缺氧区（3）的池壁依次交错固定于缺氧区（3）的池壁两侧，所述好氧区（2）内设置有曝气设备（4），所述好氧区（2）内设置有悬浮填料（15）及悬浮填料推流器（14），好氧区底部设置有管式曝气器（13），所述管式曝气器（13）通过曝气支管（6）连接至曝气主管（5），所述曝气主管（5）沿处理池（1）的池壁边缘设置，所述好氧区（2）的内部设置有短格网（10）和填料格网（9），所述短格网（10）和填料格网（9）将好氧区（2）分成多个区域，且按水流方向在短格网（10）和填料格网（9）的一侧设置有吹扫装置（7），且吹扫装置由吹扫气管（71）、吹扫支管（72）、吹扫干管（73）构成，所述处理池（1）上分别开设有进水口、污泥回流口与出水口，且出水口处设置有出水口格网（12）。
2.根据权利要求1所述的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置，其特征在于，所述短格网（10）的外部设置有格网吊架（101），且格网吊架（101）上设置有固定螺栓（102），所述格网吊架（101）通过固定螺栓（102）固定在处理池（1）的池顶板上。
3.根据权利要求1所述的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置，其特征在于，所述短格网（10）和填料格网（9）与水流方向垂直放置，且短格网（10）深度为液面下2m，短格网（10）的宽度为氧化沟廊道宽度，所述短格网（10）和填料格网（9）沿水流方向的进水端设有吹扫气管（71），吹扫气管（71）在水平方向上与短格网（10）和填料格网（9）平行，距离300mm，吹扫气管（71）深度位于液面下2m，穿孔管形式，开孔采用斜向下45°交错布置，孔间距200mm，吹扫气管（71）的两端分别连接吹扫支管（72），吹扫支管（72）连接吹扫干管（73），吹扫干管（73）上设阀门，通过阀门控制吹扫过程，吹扫干管（73）与曝气支管（6）通过三通连接。
4.根据权利要求1所述的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置，其特征在于，所述好氧区（2）内设置悬浮填料（15）及悬浮填料推流器（14），且悬浮填料推流器（14）固定在好氧区（2）的池壁上，所述好氧区（2）设置的悬浮填料推流器（14）的数量少于缺氧区（3）内的第一推流器（11）。
5.根据权利要求1所述的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理装置，其特征在于，所述钢格网（8）、填料格网（9）的深度为所述处理池（1）的深度，所述钢格网（8）、填料格网（9）放置于处理池（1）两侧池壁设置的槽钢槽内。
6.一种对氧化沟进行提标改造的污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：以污水在氧化沟内循环一圈计，通过在不同位置设置钢格网，将原有氧化沟环形渠道分隔为缺氧区和好氧区；
S2：进水与回流污泥首先进入缺氧区，在碳源充足的情况下，进行反硝化反应，完成脱氮；
S3：缺氧区出水进入好氧区，通过原有曝气设备及增设曝气器，提供充足溶解氧；投加悬浮填料，依靠池内的曝气和水流的提升作用使填料处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，使移动的生物膜使用了整个反应器空间，完成有机污染物降解和硝化反应；
S4：好氧区出水进入出水槽流出系统。
7.根据权利要求6所述的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理方法，其特征在于，所述S1中，好氧区与缺氧区体积比为2.3-4:1。
8.根据权利要求6所述的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理方法，其特征在于，所述S3中，好氧区投加悬浮填料，悬浮填料填充比为30%，悬浮填料为外层球形支撑骨架加内层聚氨酯填料的形式，填料外支撑骨架为PP材质，直径100mm，内置聚氨酯载体填料，规格30×30×20mm，装填密度50-70%，孔隙率＞99%，比重0.93，比表面积550m2/m3。
9.根据权利要求6所述的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理方法，其特征在于，所述S3中，好氧区设悬浮填料推流器，完成含悬浮填料的生化反应池内对水体推流，并使生物膜填料流化悬浮。
10.根据权利要求6所述的一种对氧化沟进行提标改造的污水处理方法，其特征在于，所述S3中，保留原有曝气设备，同时在好氧区底部增设管式曝气器，每组管式曝气器连接至一根曝气支管，各曝气支管上均设阀门，控制好氧段曝气量，所述管式曝气器分组布置。
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