CN112429916A - 一种污水处理装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水处理装置及其方法，涉及污水处理技术领域，该污水处理装置包括有调节池、一级生物流化床反应器、二级生物流化床反应器和沉降罐，调节池通过一级生物流化床反应器与二级生物流化床反应器相通，二级生物流化床反应器的出水口与沉降罐相通，沉降罐下部的出泥口与一级生物流化床反应器和/或二级生物流化床反应器相通。该处理装置能够通过强化循环流动，提高微生物和有机物的接触效率，有效降解污水中污染物，在降解污染物的同时消耗降解过程中产生的活性污泥，达到污泥减量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种污水处理装置及其方法。
背景技术
在石化行业污水处理的生化过程中会产生大量的剩余污泥，该污泥中含无机物、可溶性有机物以及生物细胞等。
随着可用土地的减少，在污泥用于农业之前必须进行进一步处理等，污泥的最终处置越来越困难。污泥减量化是使整个污水处理系统在保证污水处理效能的前提下,采用适当的物理、化学、生物等方法,使向外排放的生物量达到最少,从而实现从“源头”上减少污泥的产量。
目前，采用传统重力浓缩加药剂调理再经脱水机压滤、焚烧处理，可以有效去除污泥中的有机物和生物细胞。但是随着污泥产量的增加，污泥的处置利用成为了关注焦点。如何更有效的对污泥进行处理，为如今亟待解决的技术难题之一。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理装置及其方法。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种污水处理装置，其包括：调节池、一级生物流化床反应器、二级生物流化床反应器和沉降罐；
调节池通过一级生物流化床反应器与二级生物流化床反应器相通，二级生物流化床反应器的出水口与沉降罐相通，沉降罐下部的出泥口与一级生物流化床反应器和/或二级生物流化床反应器相通。
第二方面，本发明实施例提供了一种污水处理方法，其包括采用如前述实施例的污水处理装置对污水进行处理。
本发明具有以下有益效果：
本发明实施例提供了一种污水处理装置及其方法，该污水处理装置包括有调节池、一级生物流化床反应器、二级生物流化床反应器和沉降罐，调节池通过一级生物流化床反应器与二级生物流化床反应器相通，二级生物流化床反应器的出水口与沉降罐相通，沉降罐下部的出泥口与一级生物流化床反应器和/或二级生物流化床反应器相通。这样设置的处理装置能够通过强化循环流动，提高微生物和有机物的接触效率，达到有效降解污水中污染物的目的，在降解污染物的同时消耗降解过程中产生的活性污泥，达到污泥减量的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的污水处理装置的结构示意图。
10-污水处理装置；12-调节池；14-污水提升泵；100-一级生物流化床反应器；102-空气压缩机；110-循环罐；112-循环泵；200-二级生物流化床反应器；210-沉降罐；212-污泥回流泵；214-污泥破碎泵。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
污水处理中有两个重要指标，COD和BOD。具体地，化学需氧量COD(ChemicalOxygen Demand)，是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量。COD是一个重要的能较快测定的有机物污染参数。
生物需氧量BOD(Biochemical Oxygen Demand)，可以表示在一定期间内，微生物分解水中的某些可氧化的物质，特别是分解有机物，所消耗的溶解氧的数量，是反映水中有机污染物含量的一个综合指标。
为了更有效的处理污水，尤其是COD和BOD较高的污水，本发明实施例提供了一种污水处理装置10，请参照附图1，其包括：调节池12、一级生物流化床反应器100、二级生物流化床反应器200和沉降罐210。
调节池12通过一级生物流化床反应器100与二级生物流化床反应器200相通，二级生物流化床反应器200的出水口与沉降罐210相通，沉降罐210下部的出泥口与一级生物流化床反应器100和/或二级生物流化床反应器200相通。
发明人通过一系列创造性劳动的付出，发明了上述污水处理装置10。具有上述特定结构的装置能够通过强化循环流动，提高微生物和有机物的接触效率，达到有效降解污水中污染物的目的，在降解污染物的同时消耗降解过程中产生的活性污泥，达到污泥减量的目的。
优选地，装置还包括污水提升泵14，调节池12通过污水提升泵14与一级生物流化床反应器100相通。
优选地，装置还包括污泥回流泵212和/或污泥破碎泵214。
当所述装置包括所述污泥回流泵212时，所述沉降罐210下部的出泥口通过所述污泥回流泵212与所述一级生物流化床反应器100和/或所述二级生物流化床反应器200相通；
当所述装置包括所述污泥破碎泵214时，所述沉降罐210下部的出泥口通过所述污泥破碎泵214与所述调节池12相通。污泥破碎泵214将沉降罐210中剩余的活性污泥进行细胞破碎，然后将其循环至调节池12中进行二次处理，显著降低污泥的排放。
优选地，装置还包括循环罐110。循环罐110的入水口与一级生物流化床反应器100的上部相通，循环罐110的出泥口与一级生物流化床反应器100的下部相通，循环罐110还具有用于排出清水的出水口。
具体地，装置还可以包括循环泵112，循环罐110的出水口与循环泵112相通，通过循环泵112将污水循环回一级生物流化床反应器100的下部。循环罐110的结构同沉降罐210的结构，其作为一级生物流化床反应器100的外循环线路，能够有效强化一级生物流化床反应器100的作用。
优选地，一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200均具有输入氧气或含氧气体的进气口。
优选地，进气口位于一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200的底部。
优选地，一级生物流化床反应器100和/或二级生物流化床反应器200内设置有气体分布器。气体分布器位于反应器的底部且与进气口相通，其能够使气体更均匀地分布于反应器中，增加反应效率。
在一些实施方式中，污水处理装置10还包括用于提供氧气的空气压缩机102，空气压缩机102的出口分别与一级生物流化床反应器100和/或二级生物流化床反应器200的底部相通。
一级生物流化床反应器100和/或二级生物流化床反应器200内装载有一种或多种不同形式、不同形状的载体。载体可以为聚乙烯拉西环，也可以选择活性炭和陶粒或火山岩等大孔隙率类载体。
优选地，一级生物流化床反应器100和/或二级生物流化床反应器200内设有内循环导流筒，以进一步提高降解效率。
优选地，调节池12、一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200的顶部均设有用于排出尾气的出气口。反应后产生的气体通过出气口排出，可排出至后续的尾气处理系统中进行处理。
优选地，二级生物流化床反应器200和一级生物流化床反应器100的高度均可以为6～12米，优选为10～11米。
需要说明的是，二级生物流化床反应器200和一级生物流化床反应器100均可选自现有的生物流化床反应器，沉降罐210和后续的循环罐110均可选自现有的沉降罐210，均可通过现有技术获得，在本文中不再赘述其具体结构。
此外，本发明实施例还提供了一种污水处理方法，其包括采用如前述任意实施方式的污水处理装置10对污水进行处理。
该污水处理方法的流程如下：
将经过物化处理的污水填充入调节池12中，在调节池12中进行pH、磷、氮的调节后，输入一级生物流化床反应器100中进行反应，一级生物流化床反应器100中的部分或全部污水，经循环罐110沉降后又回流至一级生物流化床反应器100中，形成外循环。
一级生物流化床反应器100处理后的污水随后进入二级生物流化床反应器200中进行反应；反应后的污水进入沉降罐210中进行沉降。沉降后，沉降罐210中会产生一定体积的污泥，其中部分污泥通过污泥回流泵212回流至一级和/或二级生物流化床反应器200，另一部分污泥通过污泥破碎泵214循环至调节池12。
而沉降罐210中上层的清水(相对而言)可排出至其他污水处理设备中。而处理过程中，调节池12、一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200产生的尾气可排出至后续的尾气处理装置中进行集中处理。
上述处理方法用于处理COD和BOD较高的污水，在有效降低COD和BOD的同时，能对产生的活性污泥进行减量，相对于现有的曝气池、氧化沟等好氧生化单元而言，污泥产率减少40％以上。需要说明的是，该处理方法对活性污泥具有显著的处理效果，其他污泥需要通过其他系统进行处理。
优选地，在处理污水的过程中，方法包括：使装置的调节池12中填充有的污水依次经一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200进行处理；
优选地，污水在一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200中的停留时间均≥5h。
优选地，停留时间为7～10h。停留时间更优选为7～8h。在该停留时间的设置范围内，能保持一个更优的处理效果，若短于该停留时间，可能导致出水COD高，细菌流失等，若长于该停留时间，可能导致出水COD虽有所降低，但能耗升高跟多。
优选地，在污水处理的过程中，方法包括：往一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200中通入氧气或含氧气体，控制气水比为(20～10):1，使得一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200污水中的溶解氧为4～6mg/L。
本发明中气水比为(20～10):1，相比现有工业水处理设备的气水比在25～40:1的范围，本发明方法提高了流化床氧气的利用率，流化床装置的整体高度为11～12米，也会提高氧气的利用率，导致气水比下降。
优选地，一级生物流化床反应器100污水中的溶解氧为4～6mg/L；二级生物流化床反应器200污水中的溶解氧为2～4mg/L。
优选地，方法还包括通过装置的沉降罐210对二级生物流化床反应器200中的污水进行沉降回流；优选地，沉降罐210的回流比为0.4～1.2。
优选地，当装置包括循环罐110时，方法还包括通过装置的循环罐110对一级生物流化床反应器100中的污水进行沉降回流；优选地，循环罐110的回流比为0.4～1.2。
优选地，沉降罐210和循环罐110的回流比均为0.8～1.2。若回流比超过0.8～1.2，可能导致流化床床体进出水流速较大，细菌流失快，污水停留时间短，出水不达标，若回流比低于0.8～1.2，可能导致回流只有污泥，污水回流少，床体COD整体升高，导致出水COD也升高。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种污水处理装置10，其包括：调节池12、污水提升泵14、一级生物流化床反应器100、循环罐110、循环泵112、二级生物流化床反应器200、沉降罐210、污泥回流泵212、污泥破碎泵214以及空气压缩机102，结合附图1。
调节池12，通过污水提升泵14与一级生物流化床反应器100相通。一级生物流化床反应器100通过二级生物流化床反应器200与沉降罐210相通。一级生物流化床反应器100通过二级生物流化床反应器200的整体高度均为11米。
沉降罐210的底部的出泥口通过污泥回流泵212分别与一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200的下部相通；沉降罐210的底部的出泥口还通过污泥破碎泵214与调节池12相通。
循环罐110，内部结构同沉降罐210。循环罐110的入水口与一级生物流化床反应器100的上部相通，循环罐110的出泥口通过循环泵112与一级生物流化床反应器100的下部相通，循环罐110具有用于排出清水的出水口。
进一步地，一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200的底部均与空气压缩机102相通，一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200内均设有内循环导流筒。一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200内靠近底部的位置均设置有气体分布器，用于使从进气口进入的气体均匀地分布。一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200内还装载有一种或多种载体(如聚乙烯拉西环、活性炭、陶粒)。
进一步地，调节池12、一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200的顶部均设有用于排出尾气的出气口。反应后产生的气体通过出气口排出，可排出至后续的尾气处理系统中进行处理。
实施例2
本实施例提供了一种污水处理装置10，其结构大致与实施例1中的污水处理装置10相同，区别在于其还包括有省略了循环罐110的设置。
实施例3
本实施例提供了一种污水处理装置10，其结构大致与实施例1中的污水处理装置10相同，区别在于其还包括有尾气处理系统，其尾气处理系统分别与调节池12、一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200的顶部均设有的出气口相通。
实施例4
本实施例提供了一种污水处理方法，其包括采用实施例1提供的污水处理装置10对污水进行处理，具体包括以下步骤：
将经过物化处理的污水填充入调节池12中，在调节池12中进行pH、磷、氮的调节后，输入一级生物流化床反应器100中进行反应，一级生物流化床反应器100中的部分或全部污水，经循环罐110沉降后又回流至一级生物流化床反应器100中，形成外循环，沉降后循环罐110中的清水可以经出水口排出。
一级生物流化床反应器100处理后的污水进入二级生物流化床反应器200中进行反应；反应后的污水进入沉降罐210中进行沉降。沉降后在沉降罐210中会产生一定体积的污泥，部分污泥通过污泥回流泵212回流至一级和/或二级生物流化床反应器200，另一部分污泥通过污泥破碎泵214循环至调节池12中进行处理。
而沉降罐210中上层的清水(相对而言)可排出至其他污水处理设备中。而处理过程中，调节池12、一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200产生的尾气可排出至后续的尾气处理装置中进行集中处理。
具体地，污水在一级生物流化床反应器100的停留时间为7h，在二级生物流化床反应器200中的停留时间为6h；控制一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200中的气水比为(20～10)：1，使得一级生物流化床反应器100中的溶解氧为5mg/L，二级生物流化床反应器200的溶解氧为3mg/L左右。
污水在循环罐110的停留时间为2h，回流比为1；在沉降罐210中的停留时间为2h，回流比为0.6。
实施例5
本实施例提供了一种污水处理方法，大致与实施例4的方法一致，区别在于操作的参数不同，区别在于气水比和回流比的参数，具体如下。
控制一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200中的气水比为20:1，使得一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200污水中的溶解氧均为5mg/L左右。循环罐110和沉降罐210的循环回流比均为0.6。
试验例1
待处理污水：某化工厂来水COD(化学需氧量)在3000mg/L左右，BOD(生化需氧量)在1200mg/L左右，要求出水小于500mg/L。
采用实施例4提供的方法对上述待处理污水进行处理，具体如下。
控制一级生物流化床反应器100和二级生物流化床反应器200的气水比约为20:1，待处理污水进入调节池12进行pH、氮和磷调节后经污水提升泵14进入一级好氧生物流化床，控制流化床溶解氧在5mg/L，停留时间7h，循环回流比例为1；污水进入循环罐110中停留2h，循环罐110的出水COD可达到500mg/L左右，BOD在200mg/L左右。
污水随后进入二级好氧生物流化床，控制流化床溶解氧在3mg/L，停留时间6h，循环回流比为0.6，沉降罐210中停留2h左右，沉降罐210的出水可控制在COD小于200mg/L，BOD小于70mg/L，出水悬浮物浓度在70～100mg/L之间。
对比利用一级好氧生物流化床工艺处理该污水并达到同样的出水要求，该工艺步骤为控制一级生物流化床反应器100的气水比约为20:1，待处理污水进入调节池12进行pH、氮和磷调节后经污水提升泵14进入一级好氧生物流化床，控制流化床溶解氧在5mg/L，停留时间9h，循环回流比例为1；污水进入循环罐110中停留2h，循环罐110的出水COD可达到400mg/L左右，BOD在140mg/L左右，试验数据出水悬浮物为310mg/L。
可见，本发明提供的方法对污水处理后，无外排污泥，需要外排的污泥以悬浮物的形式排出系统，与常规好氧曝气池相比，污泥产率减少了80％以上。
试验例2
待处理污水：化工污水经厌氧后出水COD在600～900mg/L，BOD在300～400mg/L。
采用实施例5提供的方法对上述待处理污水进行处理，处理后，沉降罐210的出水COD在150～200mg/L，BOD在50～80mg/L，容积负荷在1～1.2kg/m3.d，装置运行周期超过2个月，没有排泥，污泥以悬浮物形式随出水出系统，试验结果为出水悬浮物含量为160～200mg/L。该工艺与常规曝气池相比污泥产率减少了20％左右。
试验例3
待处理污水：化工污水COD在4500～5000mg/L。
采用实施例5提供的方法对上述待处理污水进行处理，处理后，沉降罐210出水COD为1500～2000mg/L，BOD为700～1000mg/L，容积负荷在1.5～2kg/m3.d。装置运行周期超过2个月，没有排泥，污泥以悬浮物形式随出水出系统，试验结果为出水悬浮物含量为500～600mg/L，该工艺与常规曝气池相比产泥率减少不明显。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种污水处理装置，其特征在于，其包括：调节池、一级生物流化床反应器、二级生物流化床反应器和沉降罐；
所述调节池通过所述一级生物流化床反应器与所述二级生物流化床反应器相通，所述二级生物流化床反应器的出水口与所述沉降罐相通，所述沉降罐下部的出泥口与所述一级生物流化床反应器和/或所述二级生物流化床反应器相通。
2.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述装置还包括污泥回流泵和/或污泥破碎泵；
当所述装置包括所述污泥回流泵时，所述沉降罐下部的出泥口通过所述污泥回流泵与所述一级生物流化床反应器和/或所述二级生物流化床反应器相通；
当所述装置包括所述污泥破碎泵时，所述沉降罐下部的出泥口通过所述污泥破碎泵与所述调节池相通。
3.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述装置还包括循环罐；
所述循环罐的入水口与所述一级生物流化床反应器的上部相通，所述循环罐的出泥口与所述一级生物流化床反应器的下部相通。
4.根据权利要求1～3任一项所述的污水处理装置，其特征在于，所述一级生物流化床反应器和二级生物流化床反应器均具有输入氧气或含氧气体的进气口；
优选地，所述进气口位于所述一级生物流化床反应器和二级生物流化床反应器的底部；
优选地，所述一级生物流化床反应器和/或所述二级生物流化床反应器内设置有气体分布器。
5.根据权利要求1～3任一项所述的污水处理装置，其特征在于，所述一级生物流化床反应器和/或所述二级生物流化床反应器内设有内循环导流筒。
6.根据权利要求1～3任一项所述的污水处理装置，其特征在于，所述调节池、所述一级生物流化床反应器和所述二级生物流化床反应器的顶部均设有用于排出尾气的出气口。
7.一种污水处理方法，其特征在于，其包括采用如权利要求1～6任一项所述的污水处理装置对污水进行处理。
8.根据权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，在处理污水的过程中，所述方法包括：使所述装置的调节池中填充有的污水依次经一级生物流化床反应器和二级生物流化床反应器进行处理；
优选地，污水在一级生物流化床反应器和二级生物流化床反应器中的停留时间为≥5h；
优选地，停留时间为7～10h。
9.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于，在污水处理的过程中，所述方法包括往一级生物流化床反应器和二级生物流化床反应器中通入氧气或含氧气体，控制气水比为(20～10):1，使得一级生物流化床反应器和二级生物流化床反应器的溶解氧为2～6mg/L；
优选地，一级生物流化床反应器污水中的溶解氧为4～6mg/L；二级生物流化床反应器污水中的溶解氧为2～4mg/L。
10.根据权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，所述方法还包括通过所述装置的沉降罐对所述二级生物流化床反应器中的污水进行沉降回流；
优选地，所述沉降罐的回流比为0.4～1.2；
优选地，当所述装置包括循环罐时，所述方法还包括通过所述装置的循环罐对所述一级生物流化床反应器中的污水进行沉降回流；
进行回流，所述循环罐的回流比为0.4～1.2。
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