CN113461253A - 一种泥水分离装置及污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泥水分离装置及污水处理方法，属于污水处理技术领域。针对现有污水中泥水分离效果差且设备占地面积大、成本高的问题，本发明提供一种泥水分离装置，包括分离池，分离池上设有出气口和出水口，分离池底部设有若干个相互平行的V形板II，分离池内部的高度方向设有若干组相互平行的V形板组，V形板组为沿分离池内部的长度方向设置的若干个相互平行的V形板I，V形板I呈倾斜设置在分离池内部。本发明利用固液密度的差距，通过倾斜设置的V形板I的摩擦、阻流和集气作用，使水中的污泥等颗粒悬浮物快速向下沉淀，实现快速分离，整体装置体积小，节约占地和工程造价。本发明的污水处理方法实现快速沉淀上清液排出以及污泥浓缩回流。

Description

一种泥水分离装置及污水处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种泥水分离装置及污水处理方法。
背景技术
活性污泥法工艺是一种广泛应用的传统污水生物处理法，在去除有机污染物的同时，通过厌氧或缺氧区的设置使之具有生物脱氮、除磷的效能。主要处理流程包括曝气池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排出系统等基本组成部分。曝气池是一个生物反应器，通过曝气设备充入空气，空气中的氧气溶入污水使活性污泥混合液产生好氧代谢反应。这样，污水中的有机物、氧气与微生物能充分进行传质和反应，随后混合液流入沉淀池，混合液中的悬浮固体在沉淀池中进行固液分离，沉淀池出水即为净化水。随着污水处理要求的不断提高，排放水体的富营养化加剧以及排放需求的不断提高，活性污泥法在生物脱氮除磷工艺中应用广泛，如AO，A2O工艺等。其中，曝气池对污水进行好氧生物处理，利用好氧微生物降解有机物，同时通过硝化反应，将氨态氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐从而去除污水中的氨氮。但类似于AO，A2O工艺均需设置二沉池，通过二沉池实现出水澄清(固液分离)和污泥浓缩(提高回流污泥的含固率)。二沉池通常用于污水生化处理系统的后端，实现污泥浓缩并将分离的污泥回流至生物处理段。其沉淀效果的好坏，直接影响出水的水质和回流污泥浓度。若沉淀或浓缩效果不好，会增加出水中活性污泥悬浮物浓度，降低出水指标；同时，回流污泥浓度及微生物量也会降低，从而降低曝气池中混合液浓度，影响净化效果。传统二沉池型式一般有平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池、斜板沉淀池等。均需设置进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区等多个区域，减少污泥上浮，实现沉淀效果，因此系统占地面积大、结构复杂、水力停留时间长，施工质量要求较高；若采用机械刮泥方式，刮泥机构容易锈蚀，维护复杂。
现有技术方案中利用膜生物反应器(MBR)中超滤膜代替二沉池进行污泥分离，为膜分离技术与污泥法的有机结合。出水水质相当于二沉池出水再加超滤的效果，提高了污染物的去除效率。此外，序批式活性污泥法(SBR)中的曝气池兼具二沉池的功能，通过适当调节各阶段操作状态可达到脱氮除磷的效果。但是常见的MBR工艺，投资大，膜组件的造价高，导致工程的投资比常规处理方法增加约30％－50％。MBR系统中高强度曝气，为减轻膜污染需增大流速泥水分离的膜驱动压力大导致能耗高。膜组件一般使用寿命在5年左右，到期需更换，导致运行成本高。SBR工艺中同时脱氮除磷时操作复杂，维护要求高，运行对自动控制依赖性强，池体容积大。
针对上述问题也进行了相应的改进，如中国专利申请号CN201610561969.5，公开日为2016年10月26日，该专利公开了泥水分离器，包括筒状壳体和分离芯体，壳体底部设有入水口；所述分离芯体包括下分离板、上分离板和立板，下分离板与上分离板均倾斜，上分离板上端开设有絮状泥出口，絮状泥出口位于壳体上方；壳体侧壁上还设有检测水出水口，检测水出水口位于上、下分离板之间；壳体侧壁上还设有排废出水口，分离芯体内还设排水通道，排水通道将排废出水口与絮状泥出口连通。该专利的不足之处在于：泥水分离效果较差。
又如中国专利申请号CN201810097574.3，公开日为2018年7月6日，该专利公开了一种污水处理用泥水分离装置，包括塔体，塔体上设置有进水口、排水口、排泥口、泥水分离通道以及污泥聚集区，塔体内并列设置有进水管道和泥水分离通道，进水管道的顶部位于塔体的顶部且设置有进水口，泥水分离通道的顶部位于塔体的顶部且设置有排水口，进水管道和泥水分离通道的底部均连通于污泥聚集区，污泥聚集区位于塔体的底部；泥水分离通道内沿着轴向依次设置有多组污泥沉积板，污泥沉积板在污水分离通道内倾斜布置，污泥沉积板横贯污水分离通道且与污水分离通道的侧壁间形成一流通口。该专利的不足之处在于：结构复杂，且泥水分离效果较不理想。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有污水泥水分离处理效果差且设备占地面积大、成本高的问题，本发明提供一种泥水分离装置及污水处理方法。本发明中的泥水分离装置利用固液密度的差距，通过倾斜设置的V形板I的摩擦、阻流和集气作用，使水流中的污泥等颗粒悬浮物快速向下沉淀，实现快速分离，同时整体装置体积小，节约占地和工程造价；本发明中的污水处理方法保证出水SS、总磷稳定达标的同时，大大减小了占地面积，对污水处理厂扩容具有极大优势。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种泥水分离装置，包括上下开口内部中空的矩形状分离池，分离池上设有出气口，分离池顶部设有集水堰槽，集水堰槽与出水口连接，沿分离池底部的长度方向设有若干个相互平行的V形板II，V形板II呈水平设置在分离池底部，沿分离池内部的高度方向设有若干组相互平行的V形板组，所述V形板组为沿分离池内部的长度方向设置的若干个相互平行的V形板I，V形板I呈倾斜设置在分离池内部，V形板I和V形板II中的V形开口均呈向下设置。
更进一步的，在分离池内部高度方向，位于上一组的V形板组中的V形板I设置在下一组V形板组中两个V形板I之间的正上方。
更进一步的，单层V形板组中相邻两个V形板I之间的间距为50～120mm。
更进一步的，所述分离池包括呈相对设置的前挡板和后挡板，前后挡板通过侧板进行连接，V形板I和V形板II均设置在前后挡板之间，且在后挡板上设有出气口和出水口。
更进一步的，在V形板I与后挡板的连接处设有出气口，出气口与导气槽连通。
更进一步的，沿分离池内部的高度方向设有若干个单斜板，若干个单斜板与若干个V形板组一一对应，所述单斜板与侧板呈钝角或锐角连接。
更进一步的，单斜板与侧板之间形成的夹角为V形板I中V形夹角的一半。
更进一步的，侧板底部两端均向分离池内部凹陷形成内斜边，内斜边分别与前后挡板连接，侧板底部与分离池内部连通形成污水通道。
一种利用上述任一项所述的泥水分离装置的污水处理方法，包括以下步骤：
S1：污水进入缺氧池进行反硝化反应；
S2：随后进入曝气池进行处理，同时曝气池与缺氧池之间设有回流泵使得曝气池内的液体回流至缺氧池内进行反硝化反应；
S3：随后进入到泥水分离装置内进行泥水分离。
更进一步的，还包括步骤S4：对泥水分离装置的出水进行深度处理，所述深度处理采用混凝沉淀或磁分离设备进行。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过底部相邻两个V形板II之间形成污水通道，带有污泥的污水进入到分离池内部，利用固液密度的差距，通过倾斜设置在分离池内部V形板I的摩擦、阻流和集气作用，使水流中的污泥等颗粒悬浮物快速向下沉淀，沿集泥通道实现污泥沉降，清水通过集水堰槽排出，达到快速泥水气分离的目的；同时，整体装置体积小，占池体有效容积比例小，可以取代现有的二沉池系统，节约了占地和工程造价，提高了污水系统的处理效率；
(2)本发明通过在分离池内部设置多组V形板组，有效增加与污水的接触面积，提高污泥和水的分离效率；并且将位于上一组V形板组中的V形板I设置在下一组V形板组中相邻两个V形板I之间的正上方，有效避免气体直接上翻，同时控制每组V形板组中相邻两个V形板I距离为50～120mm，控制相邻两个V形板I间距中混合液的上升流速小于集泥通道中污泥沉降流速；
(3)本发明中的分离池由前后挡板以及侧板包围形成上下开口内部中空的矩形状，搭建简单且整体平稳性较强；同时在V形板I和后挡板的连接处设有出气口，方便气体的逸出；并且将出气口与导气槽连接，导气槽对气体起到一个导向作用，便于气体的收集方便后续使用，并且为了避免导气槽内出现集泥，将导气槽与后挡板之间的夹角设置在30～45°之间；
(4)本发明在侧板上设有单斜板，单斜板与侧板之间呈角度连接使得单斜板与侧板之间形成V形，单斜板与相邻的V形板I之间形成集泥通道，单斜板的设置用于补充V形板I与侧板之间间距过大造成的分离遗漏区域，单斜板与V形板I构成非直流通道，污水与单斜板充分接触，水流上升速度下降，从而有足够的时间和空间进行污泥沉降，减少出水悬浮物，进一步保证污泥和水的分离效果；
(5)本发明在侧板底部设有内斜边，并且将内斜边与前后挡板连接，且侧板底部呈中空形成污水通道，使得污水能够从侧板底部进入到分离池内部，增加污水进入方向，提高污水分离效率；同时内斜边的设置使污水通道并非是常规的矩形状，便于后期污泥的沉降，提高污泥和水的分离效果；
(6)本发明中的污水处理方法无需增加额外的占地面积，相比于传统的二沉池极大的节约了成本，将该分离装置设置在曝气池的上方表面即可实现固液气分离的目标，实现快速沉淀上清液排出以及污泥浓缩回流，有效利用整体设备空间；同时对分离出来的清水进行深度处理，进一步去除SS、总磷，水力停留时间短，曝气池表面负荷高，出水水质高且稳定。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的内部结构示意图。
图中：1、后挡板；2、侧板；21、内斜边；3、V形板I；4、污水通道；5、集泥通道；6、集水堰槽；7、出水口；8、分离池；9、单斜板；10、出气口；11、导气槽；12、排气通道；13、V形板II。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1、图2、图3所示，一种泥水分离装置，包括上下开口内部中空的矩形状分离池8。具体的，所述分离池8包括呈相对平行设置的前挡板和后挡板1，前后挡板通过侧板2进行垂直连接，前后挡板与侧板2形成一个上下开口，内部中空的矩形状分离池8。分离池8结构简单，易于制造且同时满足较高的稳固性能。分离池8上设有出气口10，分离池8顶部设有集水堰槽6，集水堰槽6与出水口7连接，分离池8内的水通过集水堰槽6进入到出水口7中进行排出，集水堰槽6中侧板顶端形状可以是矩形、连续三角形、间断三角形的一种，集水堰槽6中侧板上端形成为连续锯齿形或间断锯齿形，使得集水堰槽6具有较好的集水效果。沿分离池8底部的长度方向设有若干个相互平行的V形板II13，V形板II13呈水平设置在分离池8底部，相邻两个V形板II13之间形成污水通道4，且若干个V形板II13等间距设置。沿分离池8内部的高度方向设有若干组相互平行的V形板组，若干组V形板组等间距设置；V形板组为沿分离池8内部的长度方向设置的若干个相互平行的V形板I3，若干个V形板I3等间距设置，上下相邻两个V形板I3之间形成集泥通道5。V形板I3呈倾斜设置在分离池8内部，V形板I3和V形板II13中的V形开口均呈向下设置。倾斜设置的若干个V形板I3给分离出的气体留出了上升空间，同时采用V形开口向下的设计，一方面可以阻挡气体上升，另一方面也可以产生需要的反射效果，碰撞出更好的污泥和水以及气体的分离效果，使得污泥能够顺利沉降，并且采用多组的V形板组设计，能够有效地将因曝气导致流速过快的泥水混合物反弹整流，保证装置内上升流速稳定均匀；充分增加泥水分离的接触面积，使得污水中的污泥经过层层分离最终由于自重下落沉降，进一步提高分离效果以及分离效率。优选的，在分离池8内部高度方向，位于上一组的V形板组中的V形板I3设置在下一组V形板组中两个V形板I3之间中间的正上方，并且控制上一组中V形板I3的最大宽度大于下一组两个V形板I3之间的最小宽度，以防止气体直接上翻造成污泥上浮。
在这里进行说明的是：以图1为例，图1中的后挡板1中的水平边所在方向即为分离池8的长度方向，后挡板1中的竖直边所在方向即为分离池8的高度方向，且在后挡板1上设有出气口10和出水口7。同时在本实施中V形板I3和V形板II13均设置在前后挡板之间，V形板I3和V形板II13均由两块钢板焊接形成V形；V形板II13呈水平设置在分离池8底部即表示V形板II13与前后挡板连接的点处于同一条直线上；V形板I3呈倾斜设置在分离池8内部即表示V形板I3与前挡板之间的连接点和V形板I3与后挡板1之间的连接点不处于同一条直线上。具体的，本实施中V形板I3与前挡板之间的连接点低于V形板I3与后挡板1之间的连接点，同时设定V形板I3的倾斜角度(即V形板I3与水平线的夹角)为2～10°，优选为4°，以便于排气。
本发明的工作原理如下：当需要对污水进行生化处理工艺时，将该装置固定置于池体上部，由于该装置为上下开口，即池体内的污水通过装置下部开口进入到分离池8内部，V形板II13的设置避免气体竖直进入到分离池8内部造成污泥上浮；带有污泥的污水在上升过程中经过层层V形板组时，气体由于V形板I3的收集和导流，经过出气口10进行导出，避免气体在分离池8内部流动，同时有效降低污泥上升速度，实现泥水快速分离。污泥在自重及V形板I3的倾斜阻挡作用下发生沉降，从集泥通道5中依次下落沉降回流至池体内部，经过若干层V形板组的分离，污水中的污泥被大量截留，从而上清液进入到集水堰槽6中，随后经过出水口7排出。
本发明中的泥水分离装置充分利用固液密度的差距，通过V形板I3的摩擦、阻流以及集气作用，进行泥水气三者的分离，从而取代传统二沉池，有效解决设备的占地面积及水力停留时间，能够实现上清液快速沉淀排出以及污泥浓缩回流，有效利用整体设备空间。同时，该装置体积小，占池体有效容积比例小，提高了污水系统的处理效率的同时减少了污水处理系统占地和造价，具有较高的经济使用价值。
实施例2
基本同实施例1，为了进一步保证该泥水分离装置的分离效果，单层V形板组中相邻两个V形板I3之间的间距为50～120mm，在本实施中设定相邻两个V形板I3之间的间距宽度为65mm。集泥通道5的宽度取值范围在40～100mm，在本实施中，设定集泥通道5的宽度为45mm。并且V形板I3和V形板II13中的V形夹角控制在50～60°之间，该角度与污泥沉降速度相关，在同样的垂直高度情况下，该角度决定了与污水接触的斜边长度，角度过小则斜边长，污泥沉降速度慢；角度过大则分离效果差。本实施中V形夹角控制在60°。
更进一步的，在V形板I3与后挡板1的连接处设有出气口10，出气口10的形状设置为三角形，且出气口10的侧边与V形板I3中侧边平行，具有较好的导气效果。在这里值得说明的是，出气口10的设定数量根据具体池体内的曝气量设定，避免泥水分离装置内部有气体，影响分离效果。同时将出气口10与导气槽11连通形成排气通道12，出气口10中的气体通过导气槽11导向进入到后续处理过程中，同时导气槽11的开口高于出气口10的顶端，保证气体能够完全进入到导气槽11内进行收集。
实施例3
基本同实施例2，为了进一步提高分离效率，在本实施中沿分离池8内部的高度方向设有若干个单斜板9，若干个单斜板9与若干个V形板组一一对应，所述单斜板9与侧板2呈钝角或锐角连接；单斜板9的设置使得单斜板9与侧板2之间形成V形，且单斜板9与V形板组中的V形板I3之间形成集泥通道5，单斜板9的设置用于补充V形板I3与侧板2之间间距过大造成的分离遗漏区域，单斜板9与V形板I3构成非直流通道，污水与单斜板9充分接触，水流上升速度下降，从而有足够的时间和空间进行污泥沉降，减少出水悬浮物，进一步保证污泥和水的分离效果。在本实施中将单斜板9与侧板2之间形成的夹角为V形板I3中V形夹角的一半，与V形板I3的设定角度目的相似，保证污泥沉降速度的同时保证分离效果。
更进一步的，侧板2底部两端均向分离池8内部凹陷形成内斜边21，内斜边21分别与前后挡板连接，侧板2底部与分离池8内部连通形成污水通道4，即侧板2的底部为空的，直接连通到分离池8内部，增加污水进入方向，提高污水分离效率。同时内斜边21的设置使得分离池8的底部不是常规的直角矩形状，便于后期污泥的沉降回流，进一步提高分离效果。
实施例4
一种利用上述实施例1-3任一项实施例所述的泥水分离装置的污水处理方法，包括以下步骤：
S1：污水进入缺氧池进行反硝化反应，带有污泥的污水进入缺氧池时，以污水中的有机物作为碳源，去除水体内一部分COD；
S2：随后进入曝气池进行处理，同时曝气池与缺氧池之间设有回流泵使得曝气池内的液体回流至缺氧池内进行反硝化反应，曝气池内含有大量硝酸盐，硝酸盐与污水进行消化液通过回流泵回流至缺氧池内达到脱氮的效果；
S3：随后进入到泥水分离装置内进行泥水分离；泥水分离装置固定在曝气池的上表面，曝气池内的污水进入到泥水分离装置后进行泥水气的分离，实现好氧污泥分离，污泥回流至曝气池内部增加曝气池内污泥浓度，分离出污泥的上清液通过出水口7排出，保证出水悬浮物浓度≤500mg/L。更具体的，当曝气池进水量偏大时，泥水分离装置置于曝气池表面的分布情况会影响曝气池内污泥浓度的均匀性，具体表现为靠近曝气池进水端的泥水分离装置的污泥浓度大于靠近曝气池出水端的泥水分离装置的污泥浓度。此时，设置曝气池内部回流，即泥水分离装置中的污泥回流至曝气池内。可以通过泵入的方式保持曝气池内污泥浓度及分布均匀，保持或更利于曝气池内污泥分布的均匀性。
更进一步的，还包括步骤S4：对泥水分离装置的出水进行深度处理，所述深度处理采用混凝沉淀或磁分离设备进行。因经过泥水分离装置处理后的出水SS不满足达标排放的标准且污水中的总磷不能去除，因此该步骤的增加能够进一步去除水中的SS和总磷，有效保证出水SS浓度。当污泥性状好，颗粒污泥较多，可有效在泥水分离装置中沉降。当活性污泥性状差，颗粒污泥较少，曝气池表面有细小污泥漂浮，则会影响快速泥水分离装置的出水效果，此时，深度处理可有效解决曝气池活性污泥性状差带来的出水的问题。深度处理中可利用混凝沉淀或磁分离工艺有效解决细小漂浮态污泥，泥水分离装置与深度处理工艺相结合有效保证出水水质稳定。
本发明中的污水处理方法在实现快速泥水分离的同时可保持曝气池中的污泥浓度，无需增加额外的占地面积，相比于传统的二沉池极大的节约了成本和占地面积，对污水处理厂扩容具有极大优势。将该泥水分离装置设置在曝气池的上方表面即可实现固液气分离的目标，实现快速沉淀上清液排出以及污泥浓缩回流，有效利用整体设备空间；同时对分离出来的清水进行深度处理，进一步去除SS、总磷，水力停留时间短，曝气池表面负荷高，出水水质高且稳定。
实施例5
基本同实施例4，具体的，某污水处理厂采用传统A/O污水处理工艺，对污水COD、氨氮、总磷、总氮进行处理，该实施例运行水量为1000m3/d，曝气池污泥浓度≤5000mg/L，采用本发明所述的污水处理方法将曝气池进行工艺优化，并且在深度处理工艺中采用混凝沉淀设备进一步去除SS及总磷，最终出水的指标为：出水SS≤20mg/L,总磷≤0.3mg/L。
某污水处理厂采用传统A2/O污水处理工艺，对污水COD、氨氮、总磷、总氮进行处理。该实施例运行水量为5000m3/d，曝气池污泥浓度≤5000mg/L，采用本发明所述的污水处理方法将曝气池进行工艺优化，并且在深度处理工艺中采用磁分离设备进一步去除SS及总磷，最终出水的指标为：出水SS≤20mg/L,总磷≤0.5mg/L。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种泥水分离装置，其特征在于：包括上下开口内部中空的矩形状分离池(8)，分离池(8)上设有出气口(10)，分离池(8)顶部设有集水堰槽(6)，集水堰槽(6)与出水口(7)连接，沿分离池(8)底部的长度方向设有若干个相互平行的V形板II(13)，V形板II(13)呈水平设置在分离池(8)底部，沿分离池(8)内部的高度方向设有若干组相互平行的V形板组，所述V形板组为沿分离池(8)内部的长度方向设置的若干个相互平行的V形板I(3)，V形板I(3)呈倾斜设置在分离池(8)内部，V形板I(3)和V形板II(13)中的V形开口均呈向下设置。
2.根据权利要求1所述的一种泥水分离装置，其特征在于：在分离池(8)内部高度方向，位于上一组的V形板组中的V形板I(3)设置在下一组V形板组中两个V形板I(3)之间的正上方。
3.根据权利要求2所述的一种泥水分离装置，其特征在于：单层V形板组中相邻两个V形板I(3)之间的间距为50～120mm。
4.根据权利要求1所述的一种泥水分离装置，其特征在于：所述分离池(8)包括呈相对设置的前挡板和后挡板(1)，前后挡板通过侧板(2)进行连接，V形板I(3)和V形板II(13)均设置在前后挡板之间，且在后挡板(1)上设有出气口(10)和出水口(7)。
5.根据权利要求4所述的一种泥水分离装置，其特征在于：在V形板I(3)与后挡板(1)的连接处设有出气口(10)，出气口(10)与导气槽(11)连通。
6.根据权利要求4所述的一种泥水分离装置，其特征在于：沿分离池(8)内部的高度方向设有若干个单斜板(9)，若干个单斜板(9)与若干个V形板组一一对应，所述单斜板(9)与侧板(2)呈钝角或锐角连接。
7.根据权利要求6所述的一种泥水分离装置，其特征在于：单斜板(9)与侧板(2)之间形成的夹角为V形板I(3)中V形夹角的一半。
8.根据权利要求4或6所述的一种泥水分离装置，其特征在于：侧板(2)底部两端均向分离池(8)内部凹陷形成内斜边(21)，内斜边(21)分别与前后挡板连接，侧板(2)底部与分离池(8)内部连通形成污水通道(4)。
9.一种利用权利要求1-8任一项权利要求所述的泥水分离装置的污水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：污水进入缺氧池进行反硝化反应；
S2：随后进入曝气池进行处理，同时曝气池与缺氧池之间设有回流泵使得曝气池内的液体回流至缺氧池内进行反硝化反应；
S3：随后进入到泥水分离装置内进行泥水分离。
10.根据权利要求9所述的一种污水处理方法，其特征在于：还包括步骤S4：对泥水分离装置分离的出水进行深度处理，所述深度处理采用混凝沉淀或磁分离设备进行。
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