CN116354532A - 一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺，由调节池，生化反应池，MBR池，污泥池和设备间等部分组成。生化反应池内通过隔板分为五段十分格，水流依次通过分格自流，流形呈之字形上下翻流，并且设计多路回流。每个分格内放置挂架，挂架上每隔10公分挂载帘式微纳米纤维填料，为微生物提供优良栖息环境，进一步增强污泥浓度和系统抗负荷冲击能力，实现了微生物分段富集，延长了生物链，从而实现了污泥排放高效减量的目标。取消二沉池，代之于MBR池，池内紧凑堆叠MBR膜组件阵列，节约占地，提高处理效果，实现多功能融合。本发明能耗低，抗冲击能力强，容积负荷高，污泥排放减量效果惊人，是解决当前剩余污泥污染危机的理想方法，必将为践行青山绿水，循环经济贡献坚实力量。

Description

一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺

技术领域

本发明用于污废水处理技术，具体为一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺。

背景技术

“中水”是相对于上水（给水）和下水（排水）而言的。中水处理技术是利用各种物理，化学和生物的方式方法对排出的污废水进行不同深度的按需处理，从而达到要求的水质，然后回用到循环中，从而能够节约水资源，减少环境污染。

传统的活性污泥法中水处理工艺中，后期需要耗费巨大的经济成本处理系统产生的剩余污泥，包括庞大的污泥处理车间和昂贵的污泥压缩设备，以及不菲运输污泥成本，除去业主本体承担巨大的经济成本外，社会须承担巨大的效益成本，污泥处置不当，非常容易造成二次污染。

传统的接触氧化法中水处理工艺，需要设置巨大面积的沉淀池，其系统整备度和集成度都不高，处理效率低下，占地面积却居高不下；而后起之秀MBR膜处理技术，虽然可以省却二沉池，但使用环境的恶劣极易引起膜堵塞，从而降低膜通量，影响处理效果；频繁的膜清洗会严重地影响MBR膜组件使用寿命，并极大地损害生化处理所需的活性污泥活性，影响处理效果，严重时须频繁更换膜组件或整个设备。

本发明针对上述传统中水处理工艺的弱点和缺点，研发了一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺。本发明在生化反应池内采用多分区长折流多回流结合的水流控制方式，极大地增加了泥水接触效率；同时，使用专用填料挂架结合整备的帘式微纳米纤维填料，可为微生物栖息提供良好的环境，极大地增加了有效污泥浓度，抗负荷冲击能力大大增强；生化反应池内缺氧和厌氧分段的结合使用，强化了脱氮除磷的处理效果；专用的填料挂架集成度高，检修时可以整体吊出，无需危险的水下作业操作，极大提高了系统后期的可维护性；通过长期的实验和实践证明，本发明的中水处理工艺可大幅降低剩余污泥的排出，污泥减排的效果可达90%以上；采用紧凑的MBR膜组件阵列整体安置于缩小的MBR池，不仅省却了传统工艺的大型沉淀池，而且由于生化反应池出水基本不含污泥，MBR膜组件无需通过大量曝气来抖动膜面，节省了曝气箱，大大减少了能耗；同时，污堵的概率大幅下降，即使通量下降需要清洗，传统的次氯酸钠清洗剂也不会危害活性污泥，还能达成出水消毒的作用，一举两得；本发明极大地提高中水处理的综合效费比，有利于在更大范围内，更快地推广这项先进的污废水处理工艺，带来更高的经济和社会效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺，采用新工艺和新技术结合，大幅提高了剩余污泥减排的效率，综合减泥效果可达90%以上，并极大地增强了处理效果和抗负荷冲击能力，提高了系统后期的可维护性；通过与MBR膜组件阵列结合，大大减少了占地，进一步提高了经济和社会效益。

为达到上述目标，本发明提供下面技术方案。

本发明由调节池，生化反应池，MBR池，污泥池和设备间五部分组成；生化反应池根据污泥减排工艺需要分为五个分段，每个分段又分为两格，依次分别命名为分格1至分格10；分段之间的隔板直通生化反应池底部，分段之间通过上堰口实现水流自流；每个分段用底部留空的垂直方向隔板，均分为两个分格；生化反应池内水流方向通过分段间的上堰口和分格间的下留空呈之字形折流，其中，上堰口1位于分格2和分格3连接处，上堰口2位于分格4和分格5的连接处，上堰口3位于分格6和分格7的连接处，上堰口4位于分格8和分格9的连接处；上堰口1到上堰口4保持一定的高度落差，分格10上部设置出水口，低于上堰口4，从而使水流保持无动力自流，依次从分格1自流至分格10；MBR池内根据总处理量堆叠紧凑布置MBR膜组件，代替传统所需的二沉池，节约总占地面积；污泥池用于承接系统少量剩余污泥排出。

分格1和分格2为缺氧区，而分格3和分格4为厌氧区，这四个分格没有曝气；剩余分格均为好氧区，其中，污水从分格7里回流至分格1，从分格8里回流至分格3，采用气提的方式进行污水回流。

气提装置由输水管和送气管构成，送气管较细，管顶端切45度角朝上插入输水管中心，两管相交处密封；送气管由设备间内鼓风机送风。

生化反应池内每个分格内置放挂架，挂架上每隔10公分悬挂帘式微纳米纤维填料；帘式微纳米纤维填料和水流方向呈垂直相交；挂架底部设置设置微孔曝气盘；挂架从侧部固定曝气管至底部连接微孔曝气板，曝气管上部留有连接法兰用来和外设的鼓风机连接；挂架上设置在线溶氧仪，配合挂架曝气管上调节阀门用来动态调节每个分格曝气气量。

生化反应池分格10出水口自流出水，流至MBR池内；MBR池内堆叠紧凑布置MBR膜组件，膜组件数量根据系统总处理量确定；MBR池内不设传统所需的曝气设施，相应的膜组件无需曝气箱，可极大减小MBR膜组件的体积造价，并增加MBR池容纳MBR膜组件的数量；MBR池底设回流泵，回流泵回流至生化反应池分格1。

MBR池兼做加药消毒池，加药消毒装置通过MBR池内的管路设施进行加药消毒操作。

MBR池池顶专设MBR膜组件阵列的清洗附属设施，包括加药料斗及附属的阀门管路。

MBR池内设置排泥泵1，排泥泵按照设定周期排泥至污泥池。

本工艺污泥减排十分有效，剩余污泥量很小，污泥池池容相应非常小；污泥池内设置有排泥泵2，通过切换阀门，可回流污泥至生化反应池内分格1，或排泥至抽粪车将剩余污泥外运。

设备间内设置自吸泵，自吸泵流量根据MBR池内MBR膜组件阵列处理能力进行匹配；MBR池内所有MBR膜组件出水管通过管路汇总至自吸泵；设备间内设置鼓风机，鼓风机为生化反应池内好氧区曝气或为气提装置提供气源。

分格5到分格10为好氧反应区，分格内的挂架上设置有在线溶氧仪，通过阀门可控制分格的曝气量；其中分格5和分格6可以略高于4，而分格9和分格10可控制在2左右，整体曝气带来的能耗将大幅降低。

设备间内设置消毒加药装置和膜清洗加药系统，本发明中，两者合二为一，共用同一个加药桶；平时运行中，MBR池可作为加药消毒池，直接根据水量加入次氯酸钠等杀菌药剂，可有效地延长膜清洗的周期；即使压差加大，膜通量下降需要清洗，只需切换加药管路，将药剂通过管路输送至MBR池顶膜清洗装置即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是。

生化反应池内缺氧段，厌氧段和好氧段功能明确，界限分明，通过水流在分格内的流形控制及挂架支持下的微纳米纤维填料，污废水处理效果获得极大提高，即使在碳源较少的进水条件下，生物脱氮除磷的效果也较常规工艺更为有效明显，系统抗负荷冲击能力大大增强。

多分区长折流多回流水流流形设计及微纳米纤维填料的布置，使菌胶团、原生动物、后生动物以及水生动物等阶梯型分段富集，延长了生物链，同时后段生物对大分子难降解污染物的降解，提高了整体的去除效率；通过长期的实验和实践证明，系统的污泥减排效果非常明显，剩余污泥消减率高达90%以上。

无需二沉池和单独的加药消毒池，二池合一，通过没有曝气箱的MBR膜组件组成紧凑堆叠的阵列，大大减少了MBR池池容和占地；无需曝气，便于清洗，也大大提高了后期的可维护性。

本发明适应不同污废水水质，抗负荷冲击能力强，能高效地去除BOD5，COD，氨氮，总磷和TSS，适用于大型和中小型污水处理厂站，例如，医院，酒店，轨道交通站点，高速公路服务区和城市居民小区等各种场合。

附图说明

图1为本发明的总体结构图。

图2为本发明中生化反应池的立体剖面图。

图3为本发明中生化反应池分格内挂架的示意图。

图4为本发明中生化反应池中泥水回流所用的气提装置示意图。

图5为本发明中MBR池中MBR膜组件阵列示意图。

其中，1 –调节池，2 － 生化反应池，3 － MBR池，4 － 污泥池，5 － 设备间，6－ 分格1，7 –分格2，8 –分格3，9 –分格4，10 –分格5，11–分格6，12 – 分格7，13 – 分格8，14 – 分格9，15 – 分格10，16– MBR膜组件阵列，17– 自吸泵，18–鼓风机，19 – 上堰口1，20 – 上堰口2， 21 – 上堰口3， 22 – 上堰口4，23 – 挂架， 24 – 帘式微纳米纤维填料，25 – 微孔曝气盘， 26 – 在线溶氧仪， 27 – 挂架曝气管， 28 – 连接法兰， 29 – 加药料斗，30 – 调节阀门，31 – 排泥泵1， 32 – 排泥泵2， 33 – 气提装置，34 – 输水管，35 –送气管，36 – 消毒加药装置，37 – 膜清洗加药系统，38 – 出水口，39 – 提升泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施实例，对本发明实施实例中的技术方案进行清晰，完整地描述。显然，该实例仅是本发明的一部分实施实例，而不是全部。基于本发明中的实施实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获的所有其他实施实例，都属于本发明保护的范围。

本发明由调节池（1），生化反应池（2），MBR池（3），污泥池（4）和设备间（5）五部分组成；生化反应池根据污泥减排工艺需要分为五个分段，每个分段又分为两格，依次分别命名为分格1（6）至分格10（15）；分段之间的隔板直通生化反应池底部，分段之间通过上堰口实现水流自流；每个分段用底部留空的隔板，均分为两个分格；生化反应池内水流方向通过分段间的上堰口和分格间的下留空呈之字形折流，其中，上堰口1（19）位于分格2（7）和分格3（8）连接处，上堰口2（20）位于分格4（9）和分格5（10）的连接处，上堰口3（21）位于分格6（11）和分格7（12）的连接处，上堰口4（22）位于分格8（13）和分格9（14）的连接处；上堰口1（19）到上堰口4（22）保持一定的高度落差，分格10（15）上部设置出水口（38），低于上堰口4（22），从而使水流保持无动力自流，依次从分格1（6）自流至分格10（15）；MBR池（3）内根据总处理量堆叠紧凑布置MBR膜组件阵列（16），代替传统所需的二沉池，节约总占地面积；污泥池（4）用于承接系统少量剩余污泥排出。

分格1（6）和分格2（7）为缺氧区，而分格3（8）和分格4（9）为厌氧区，这四个分格没有曝气；剩余分格均为好氧区，其中，污水从分格7（12）里回流至分格1（6），从分格8（13）里回流至分格3（8），由气提装置（33）通过气提的方式进行污水回流。

气提装置（33）由输水管（34）和送气管（35）构成，送气管（35）较细，管顶端切45度角朝上插入输水管（34）中心，两管相交处密封；送气管（35）由设备间（5）内鼓风机（18）送风。

生化反应池内每个分格内置放挂架（23），挂架上每隔10公分悬挂帘式微纳米纤维填料（24）；帘式微纳米纤维填料（24）和水流方向呈垂直相交；挂架（23）底部设置微孔曝气盘（25）；挂架（23）从侧部固定挂架曝气管（27）至底部连接微孔曝气板（25），挂架曝气管（27）上部留有连接法兰（28）用来和外设的鼓风机（18）连接；挂架（23）上设置在线溶氧仪（26），配合挂架曝气管（27）上调节阀门（30）用来动态调节每个分格曝气气量。

生化反应池分格10出水口自流出水，流至MBR池内；MBR池内堆叠紧凑布置MBR膜组件，膜组件数量根据系统总处理量确定；MBR池内不设传统所需的曝气设施，相应的膜组件无需曝气箱，可极大减小MBR膜组件的体积造价，并增加MBR池容纳MBR膜组件的数量；MBR池底设回流泵，回流泵回流至生化反应池分格1。

MBR池（3）兼做加药消毒池，消毒加药装置（36）通过MBR池（3）内的管路设施进行加药消毒操作。

MBR池（3）池顶专设MBR膜组件阵列的清洗附属设施，包括加药料斗（29）及附属的阀门管路。

MBR池内设置排泥泵1（31），排泥泵按照设定周期排泥至污泥池（4）。

本工艺污泥减排十分有效，剩余污泥量很小，污泥池（4）池容相应非常小；污泥池（4）内设置有排泥泵2（32），其连接管路上有三通，出口一路通向生化反应池内分格1（6），一路用于排泥至抽粪车将剩余污泥外运。

设备间（5）内设置自吸泵（17），自吸泵（17）流量根据MBR池（3）内MBR膜组件阵列（16）处理能力进行匹配；MBR池（3）内所有MBR膜组件出水管通过管路汇总至自吸泵（17）。

设备间（5）内设置鼓风机（18），鼓风机（18）为生化反应池（2）内好氧区曝气或为气提装置（33）提供气源。

分格5（10）到分格10（15）为好氧反应区，借助于分格内的挂架（23）上设置的在线溶氧仪（26），通过调节阀门（30）可控制分格的曝气量；其中分格5（10）和分格6（11）可以略高于4，而分格9（14）和分格10（15）可控制在2左右，整体曝气带来的能耗将大幅降低。

设备间内设置消毒加药装置（36）和膜清洗加药系统（37），本发明中，两者合二为一，共用同一个加药桶；平时运行中，MBR池（3）可作为加药消毒池，直接根据水量加入次氯酸钠等杀菌药剂，可有效地延长膜清洗的周期；即使压差加大，膜通量下降需要清洗，只需切换加药管路，将药剂通过管路输送至MBR池（3）顶膜清洗装置即可。

实际运行中，污废水首先进入调节池（1）进行水量水质的消峰平均，部分也起到水解酸化的作用，通过调节池（1）内的提升泵（39）将污废水提升至生化反应池（2）内的分格1（6）中。

污废水在生化反应池（2）内根据设定好的水量方向从分格1（6）自流至分格10（15），挂架（23）上的帘式微纳米纤维填料（24）上挂满了活性微生物，良好的水流条件为微生物处理污水中有机物创造了优异的环境，污废水得到了充分的处理。

处理合格的污废水通过自流进入MBR池（3），MBR膜组件阵列（16）通过自吸泵（17）产生的负压，将处理后的水进行进一步过滤，不仅可去除杂质，还可以去除大分子有机物或病菌，进一步提升水质。

同时，不断加入的杀菌药业在杀灭细菌的同时，可以改善MBR膜组件阵列（16）的生产条件，延长MBR膜组件阵列（16）的清洗周期；由于MBR膜组件阵列无需曝气，更加节能高效。

最终高质量的出水进入下游，或贮存或排放，对于建设绿色美好家园，循环利用能源做出了应有的贡献。

对于本领域相关的技术人员而言，显而易见的是，本发明不仅限于上述示范性实施实例的细节，且在不背离本发明精神或基本特征的情况下，能够以其他具体形式实现实施本发明。由此可见，无论从哪一点看，均应将实施看作是示范性，而非限制性的，本发明的范围由权利要求而不是上述说明限定。因此旨在将处于权利要求等同条件的含义和范围内的所有变化均应被囊括包含在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书看作一个整体，各实施实例中的技术方案也可以经适当改变和重新组合，从而形成本领域专业技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺，其特征在于由调节池，生化反应池，MBR池，污泥池和设备间五部分组成；生化反应池根据污泥减排工艺需要分为五个分段，每个分段又分为两格，依次分别命名为分格1至分格10；分段之间的隔板直通生化反应池底部，分段之间通过上堰口实现水流自流；每个分段用底部留空的垂直方向隔板，均分为两个分格；生化反应池内水流方向通过分段间的上堰口和分格间的下留空呈之字形折流，其中，上堰口1位于分格2和分格3连接处，上堰口2位于分格4和分格5的连接处，上堰口3位于分格6和分格7的连接处，上堰口4位于分格8和分格9的连接处；上堰口1到上堰口4保持一定的高度落差，分格10上部设置出水口，低于上堰口4，从而使水流保持无动力自流，依次从分格1自流至分格10；MBR池内根据总处理量堆叠紧凑布置MBR膜组件阵列，代替传统所需的二沉池，节约总占地面积；污泥池用于承接系统少量剩余污泥排出。

2.根据权利要求1所述的一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺，其特征在于，分格1和分格2为缺氧区，而分格3和分格4为厌氧区，这四个分格没有曝气；剩余分格均为好氧区，其中，污水从分格7里回流至分格1，从分格8里回流至分格3，由气提装置通过气提的方式进行污水回流；其中气提装置由输水管和送气管构成，送气管较细，管顶端切45度角朝上插入输水管中心，两管相交处密封，送气管由设备间内鼓风机送风。

3.根据权利要求1所述的一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺，其特征在于，生化反应池内各分段均有独立的泄空口，5个泄空口通过管路汇总连接。

4.根据权利要求1所述的一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺，其特征在于，生化反应池内每个分格内置放挂架，挂架上每隔10公分悬挂帘式微纳米纤维填料；帘式微纳米纤维填料和水流方向呈垂直相交；挂架底部设置设置微孔曝气盘；挂架从侧部固定挂架曝气管至底部连接微孔曝气板，挂架曝气管上部留有连接法兰用来和外设的鼓风机连接；挂架上设置在线溶氧仪，配合挂架曝气管上调节阀门用来动态调节每个分格曝气气量。

5.根据权利要求1所述的一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺，其特征在于，生化反应池分格10出水口自流出水流进MBR池内；MBR池内堆叠紧凑布置MBR膜组件阵列，膜组件数量根据系统总处理量确定；MBR池内不设传统所需的曝气设施，相应的膜组件无需曝气箱，可极大减小MBR膜组件的体积造价，并增加MBR池容纳MBR膜组件的数量。

6.根据权利要求1所述的一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺，其特征在于，MBR池兼做加药消毒池，加药消毒装置通过MBR池内的管路设施进行加药消毒操作；MBR池池顶专设MBR膜组件阵列的清洗附属设施，包括加药料斗及附属的阀门管路。

7.根据权利要求1所述的一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺，其特征在于，MBR池内设置排泥泵1，排泥泵按照设定周期排泥至污泥池。

8.根据权利要求1所述的一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺，其特征在于，本工艺污泥减排十分有效，剩余污泥量很小，污泥池池容相应非常小；污泥池内设置有排泥泵2，通过切换阀门，可回流污泥至生化反应池内分格1，或排泥至抽粪车将剩余污泥外运。

9.根据权利要求1所述的一种多分区长折流多回流的污泥减排中水处理工艺，其特征在于，设备间内设置自吸泵，自吸泵流量根据MBR池内MBR膜组件阵列处理能力进行匹配；MBR池内所有MBR膜组件出水管通过管路汇总至自吸泵；设备间内设置鼓风机，鼓风机为生化反应池内好氧区曝气或为气提装置提供气源。

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