CN112079439B - 一种旋流回收hpb中硅藻土颗粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法，通过旋流器前设置的阶梯式细格栅强化无机杂质分离，避免无机杂质在生化系统中的累积以及对硅藻土旋流分离的干扰，改变旋流器进出口形状尺寸及流体形态，利用水流剪切力将硅藻土附着的生物膜进行有效梯度分离，将复合粉末载体和附着微生物回收循环，并实时排出悬浮生长微生物及老化污泥，实现硅藻土颗粒回收与循环利用。该处理与高浓度复合粉末载体流化床装置相结合即可“双泥龄”，克服了脱氮和除磷菌污泥龄矛盾，提高了脱氮除磷效率。使得HPB出水水质指标能够实现高效、稳定达标，为城镇污水处理厂的提标扩建或新建提供了新的思路。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法。
背景技术
我国经济建设与城镇化水平的快速发展，污水产生量日益增大，相应的污水收集处理率也逐步提高，继而产生大量污泥。据2020年住房和城乡建设部发布的《全国城乡建设统计年鉴》及其他相关统计资料显示，目前我国污水设计处理能力2.02亿吨/日，全年共处理污水588.25亿吨。我国对城市污水处理厂出水水质的标准不断提高，《城镇污水处理厂污染物排放标准》规定，城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级A标准。基于传统活性污泥法为主要处理工艺的早期投建的城市污水处理厂迫于政策和环境压力，对污水处理厂进行提标改造势在必行。目前，现有污水处理厂深度处理与提标、扩容改造技术，普遍存在占地大、投资运行费用偏高、运行控制较复杂等问题，难以适应我国在城镇污水处理厂提标、扩容两方面不断增长的技术需求。因此，在不增加或少增加占地的情况下，提高现有污水处理系统效率、实现污水处理厂同步提标、扩容是今后一定时期内污水处理技术的重点创新发展方向。
利用高浓度复合粉末载体生物流化床装置(HPB)处理废水的工艺通过改造，将现行的两组A/A/O生化池切换为单组运行，可实现处理水量提升1倍，总停留时间缩短为5.0h以下的技术效果，通过复合粉末载体投加及排泥过程中载体和附着微生物的回收循环，实现“双泥龄”，客服了脱氮和除磷菌污泥龄的矛盾，提升了脱氮除磷效率，但是该工艺必须将载体和附着的微生物、悬浮生长的微生物分离，实现载体与附着微生物的回收循环，现有技术中缺少运行控制简单，有效实现载体与微生物分离的方法。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供一种构造简单、制造容易、价格低廉、运行控制简单、能够有效分离高浓度复合粉末载体生物流化床中的硅藻土和老化生物膜，最终能够循环利用硅藻土与生物膜，有效节约硅藻土投加量和购买新的生物膜，降低运行维护成本的旋流回收高浓度复合粉末载体生物流化床装置(HPB)中硅藻土的方法。
本发明提供如下技术方案：一种旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法，包括以下步骤：
1)于旋流器前设置阶梯式格栅，用于去除复合粉末载体上的无机杂质；
2)所述旋流器入横向口喉部截面积为2500mm3，偏离中心线向外倾角为20°～25°，所述旋流器竖向内部从上至下截面积逐渐减小，出口截面为正圆形，所述旋流器内部表面附着有微生物，开启所述旋流器的工作压力，利用水流剪切力将旋流分离装置中的硅藻土上附着的生物膜进行有效梯度分离，硅藻土颗粒由旋流器下方出口排出，附着微生物由旋流器上出口排出，实现分离并可以回收循环两种颗粒，将复合粉末载体和所述生物膜上的附着微生物进行回收循环；
3)实时排出所述旋流分离装置内的悬浮生长微生物及老化污泥；
4)完成旋流分离装置内的硅藻土颗粒回收与循环利用。
进一步地，在所述步骤2)之前，所述步骤1)之后，进行对复合粉末载体进行离心预处理，离心力为500g～700g，离心时间为1min～3min；利用剪切力将硅藻土附着的生物膜进行有效梯度剥离；然后，污泥混合液由入口切向送入旋流器圆筒部旋流腔内，在圆筒中形成高速回转运动，产生离心力场，在离心力的作用下混合物中质量较大的粒径为45μm的硅藻土颗粒发生离心沉降，被抛向器壁失去动能，在重力作用下向下旋动，经由底流出口排出；活性污泥颗粒质量较低，受到离心力较小，位于旋流分离器中心区域，随液流做高速螺旋旋转运动，形成上升的低压涡旋流，至上溢流出口溢出，完成硅藻土和老化的附着型生长微生物的分离。
进一步地，所述旋流器出口截面正圆形的直径为75mm。
进一步地，所述旋流分离器工作状态输入压力为0.20MPa～0.25MPa。
进一步地，所述旋流分离器工作状态下雷诺数为40000。
进一步地，旋流器入横向口喉部偏离中心线向外倾角为24°。
进一步地，所述离心预处理中的离心力为600g。
进一步地，所述离心预处理中的离心时间为2min。
进一步地，所述发生离心沉降的硅藻土颗粒的粒径为50μm。
本发明的有益效果为：本发明提供的旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法所选用的装置构造简单、制造容易、价格较低，运行控制简单，能够有效分离硅藻土颗粒和老化生物膜，配合高浓度复合粉末载体生物流化床装置(HPB)，有效节约硅藻土投加量，降低运营维护成本，对于提高城镇市政污水处理厂处理水平具有广泛的社会效益和市场前景。
本发明提供的旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法通过旋流器前设置的阶梯式细格栅强化无机杂质分离，避免无机杂质在生化系统中的累积以及对硅藻土旋流分离的干扰，改变旋流器进出口形状尺寸及流体形态，利用水流剪切力将硅藻土附着的生物膜进行有效梯度分离，将复合粉末载体和附着微生物回收循环，并实时排出悬浮生长微生物及老化污泥，实现硅藻土颗粒回收与循环利用。该处理与高浓度复合粉末载体流化床装置相结合即可“双泥龄”，克服了脱氮和除磷菌污泥龄矛盾，提高了脱氮除磷效率。使得HPB出水水质指标能够实现高效、稳定达标，为城镇污水处理厂的提标扩建或新建提供了新的思路。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明提供的旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法流程示意图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例旋流回收硅藻土的技术方法，包括以下步骤：
(1)含有硅藻土颗粒的二沉池出水通过前置分阶梯式细格栅去除无机杂质；对复合粉末载体进行离心预处理，离心力为500g，离心时间为3min；利用剪切力将硅藻土附着的生物膜进行有效梯度剥离；然后，污泥混合液由入口切向送入旋流器圆筒部旋流腔内，在圆筒中形成高速回转运动，产生离心力场，在离心力的作用下混合物中质量较大的粒径为55μm的硅藻土颗粒发生离心沉降，被抛向器壁失去动能，在重力作用下向下旋动，经由底流出口排出；活性污泥颗粒质量较低，受到离心力较小，位于旋流分离器中心区域，随液流做高速螺旋旋转运动，形成上升的低压涡旋流，至上溢流出口溢出，完成硅藻土和老化的附着型生长微生物的分离；
(2)所述旋流器入横向口喉部截面积为2500mm3，偏离中心线向外倾角为20°，所述旋流器竖向内部从上至下截面积逐渐减小，出口截面为正圆形，所述旋流器内部表面附着有微生物，开启0.20MPa的工作压力，此时雷诺数为40000，利用水流剪切力将旋流分离装置中的硅藻土上附着的生物膜进行有效梯度分离，硅藻土颗粒由旋流器下方出口排出，附着微生物由旋流器上出口排出，实现分离并可以回收循环两种颗粒，将复合粉末载体和所述生物膜上的附着微生物进行回收循环；
(3)采用美国克莱博斯公司(KREBS)水力旋分器(型号Gmax4U，1.35平方英尺进口截面积；1.25英尺内径溢流管；椎体长度941mm；椎体最小内径0.5英尺、最大内径1.75英尺)对经步骤(1)～(2)处理后的污泥进行有机质、无机质分离；
本实施例中旋流分离所得筛上物中有机质占其总固体含量的85.7％、筛下物中无机质占其总固体含量的96.8％，在剩余污泥总质量中占比可达到0.4～0.45或以上，更有利于后续污泥处理处置与资源化利用。由此可知，本专利技术可大幅提高旋流分离筛上物的有机质含量，强化载体颗粒、附着生长生物膜与悬浮生长微生物的分离。
实施例2
(1)含有硅藻土颗粒的二沉池出水通过前置分阶梯式细格栅去除无机杂质；对复合粉末载体进行离心预处理，离心力为600g，离心时间为2min；利用剪切力将硅藻土附着的生物膜进行有效梯度剥离；然后，污泥混合液由入口切向送入旋流器圆筒部旋流腔内，在圆筒中形成高速回转运动，产生离心力场，在离心力的作用下混合物中质量较大的粒径为50μm的硅藻土颗粒发生离心沉降，被抛向器壁失去动能，在重力作用下向下旋动，经由底流出口排出；活性污泥颗粒质量较低，受到离心力较小，位于旋流分离器中心区域，随液流做高速螺旋旋转运动，形成上升的低压涡旋流，至上溢流出口溢出，完成硅藻土和老化的附着型生长微生物的分离。
(2)所述旋流器入横向口喉部截面积为2500mm3，偏离中心线向外倾角为24°，所述旋流器竖向内部从上至下截面积逐渐减小，出口截面为正圆形，所述旋流器内部表面附着有微生物，开启0.23MPa的工作压力，此时雷诺数为40000，利用水流剪切力将旋流分离装置中的硅藻土上附着的生物膜进行有效梯度分离，硅藻土颗粒由旋流器下方出口排出，附着微生物由旋流器上出口排出，实现分离并可以回收循环两种颗粒，将复合粉末载体和所述生物膜上的附着微生物进行回收循环；
(3)采用美国克莱博斯公司(KREBS)水力旋分器(型号Gmax4U，1.35平方英尺进口截面积；1.25英尺内径溢流管；椎体长度941mm；椎体最小内径0.5英尺、最大内径1.75英尺)对经步骤(1)～(2)处理后的污泥进行有机质、无机质分离；
本实施例中旋流分离所得筛上物中有机质占其总固体含量的89.6％、筛下物中无机质占其总固体含量的94.1％，在剩余污泥总质量中占比可达到0.423或以上，更有利于后续污泥处理处置与资源化利用。由此可知，本实施例提供的方法可大幅提高旋流分离筛上物的有机质含量，强化载体颗粒、附着生长生物膜与悬浮生长微生物的分离。
实施例3
(1)含有硅藻土颗粒的二沉池出水通过前置分阶梯式细格栅去除无机杂质；对复合粉末载体进行离心预处理，离心力为700g，离心时间为1min；利用剪切力将硅藻土附着的生物膜进行有效梯度剥离；然后，污泥混合液由入口切向送入旋流器圆筒部旋流腔内，在圆筒中形成高速回转运动，产生离心力场，在离心力的作用下混合物中质量较大的粒径为55μm的硅藻土颗粒发生离心沉降，被抛向器壁失去动能，在重力作用下向下旋动，经由底流出口排出；活性污泥颗粒质量较低，受到离心力较小，位于旋流分离器中心区域，随液流做高速螺旋旋转运动，形成上升的低压涡旋流，至上溢流出口溢出，完成硅藻土和老化的附着型生长微生物的分离。
(2)所述旋流器入横向口喉部截面积为2500mm3，偏离中心线向外倾角为25°，所述旋流器竖向内部从上至下截面积逐渐减小，出口截面为正圆形，所述旋流器内部表面附着有微生物，开启0.25MPa的工作压力，此时雷诺数为40000，利用水流剪切力将旋流分离装置中的硅藻土上附着的生物膜进行有效梯度分离，硅藻土颗粒由旋流器下方出口排出，附着微生物由旋流器上出口排出，实现分离并可以回收循环两种颗粒，将复合粉末载体和所述生物膜上的附着微生物进行回收循环；
(3)采用美国克莱博斯公司(KREBS)水力旋分器(型号Gmax4U，1.35平方英尺进口截面积；1.25英尺内径溢流管；椎体长度941mm；椎体最小内径0.5英尺、最大内径1.75英尺)对经步骤(1)～(2)处理后的污泥进行有机质、无机质分离；
本实施例中旋流分离所得筛上物中有机质占其总固体含量的91.3％、筛下物中无机质占其总固体含量的93.6％，在剩余污泥总质量中占比可达到0.45或以上，更有利于后续污泥处理处置与资源化利用。由此可知，本实施例提供的方法可大幅提高旋流分离筛上物的有机质含量，强化载体颗粒、附着生长生物膜与悬浮生长微生物的分离。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (8)
1.一种旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)于旋流器前设置阶梯式格栅，用于去除复合粉末载体上的无机杂质；
2)所述旋流器入横向口喉部截面积为2500mm3，偏离中心线向外倾角为20°～25°，所述旋流器竖向内部从上至下截面积逐渐减小，出口截面为正圆形，所述旋流器内部表面附着有微生物，开启所述旋流器的工作压力，利用水流剪切力将旋流分离装置中的硅藻土上附着的生物膜进行有效梯度分离，硅藻土颗粒由旋流器下方出口排出，附着微生物由旋流器上出口排出，实现分离并可以回收循环两种颗粒，将复合粉末载体和所述生物膜上的附着微生物进行回收循环；
3)实时排出所述旋流分离装置内的悬浮生长微生物及老化污泥；
4)完成旋流分离装置内的硅藻土颗粒回收与循环利用；
在所述步骤2)之前，所述步骤1)之后，进行对复合粉末载体进行离心预处理，离心力为500g～700g，离心时间为1min～3min；利用剪切力将硅藻土附着的生物膜进行有效梯度剥离；然后，污泥混合液由入口切向送入旋流器圆筒部旋流腔内，在圆筒中形成高速回转运动，产生离心力场，在离心力的作用下混合物中质量较大的粒径为45μm～55μm的硅藻土颗粒发生离心沉降，被抛向器壁失去动能，在重力作用下向下旋动，经由底流出口排出；活性污泥颗粒质量较低，受到离心力较小，位于旋流分离器中心区域，随液流做高速螺旋旋转运动，形成上升的低压涡旋流，至上溢流出口溢出，完成硅藻土和老化的附着型生长微生物的分离。
2.根据权利要求1所述的一种旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法，其特征在于，所述旋流器出口截面正圆形的直径为75mm。
3.根据权利要求1所述的一种旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法，其特征在于，所述旋流分离器工作状态输入压力为0.20MPa～0.25MPa。
4.根据权利要求1所述的一种旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法，其特征在于，所述旋流分离器工作状态下雷诺数为40000。
5.根据权利要求1所述的一种旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法，其特征在于，旋流器入横向口喉部偏离中心线向外倾角为24°。
6.根据权利要求1所述的一种旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法，其特征在于，所述离心预处理中的离心力为600g。
7.根据权利要求1所述的一种旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法，其特征在于，所述离心预处理中的离心时间为2min。
8.根据权利要求1所述的一种旋流回收HPB中硅藻土颗粒的方法，其特征在于，所述发生离心沉降的硅藻土颗粒的粒径为50μm。
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