CN203373201U - 一体式污水处理设施 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一体式污水处理设施，包括依次设置的进水单元、缺氧单元、厌氧单元、好氧单元和沉淀单元、污泥回流单元、污泥处理单元、污水处理设施之供氧单元和设施系统的中央控制室单元，缺氧单元与沉淀单元之间设有污泥外回流系统，缺氧单元与好氧单元之间设有内回流系统，在所述缺氧单元、厌氧单元、好氧单元内均布置有具有氧化沟功能的直线型导流墙，在导流墙的端部还有弧线型导流墙，所述直线型导流墙的两侧均设有推流搅拌器。本实用新型解决了氧化沟工艺容易出现污泥膨胀问题，解决了AAO工艺很难在同一系统中对碳、氮、磷的高效去除的问题，具有占地少，土建工程投资少，可操控程度高，脱氮除磷效果好，有机污染物去除效果高。

Description

一体式污水处理设施

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体说是一体式污水处理设施的技术。

背景技术

目前，我国80％的城镇污水处理厂采用活性污泥法或其他传统工艺，常用的污水处理工艺有AAO、AO、SBR、CASS、USBA、MBR、氧化沟及其他改良工艺，这些工艺都具有脱氮除磷、有机物去除率也高，工艺成熟稳定，运营管理简单，但其工艺原理及特点、设备各不尽相同，存在的问题也各不一样。

一、A²/O工艺即AAO工艺

1.基本原理：A^2/O工艺，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90％～95％，总氮为70％以上，磷为90％左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A²/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高。

2.A²/O工艺特点：(1)污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷。(2)污泥沉降性能好，AAO池和二沉池各单独设计。(3)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。(4)脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。(5)在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。(6)在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。

二、氧化沟

1、氧化沟技术，即氧化沟工艺：是活性污泥法的一种变形，氧化沟污水处理工艺具有出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。至今，氧化沟技术已经历了半个多世纪的发展，在构造形式、曝气方式、运行方式等方面不断创新，出现了种类繁多、各具特色的氧化沟。从运行方式角度考虑，氧化沟技术发展主要有两方面：一方面是按时间顺序安排为主对污水进行处理；另一方面是按空间顺序安排为主对污水进行处理。属于前者的有交替和半交替工作式氧化沟；属于后者的有连续工作分建式和合建式氧化沟，但活性污泥沉淀一般都要单独设置二沉池。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟、奥尔伯(Orbal)氧化沟、T型氧化沟(三沟式氧化沟)、DE型氧化沟和一体化氧化沟、一体式氧化沟工艺。

2、氧化沟工艺在污水处理中的应用：氧化沟既具有推流反应的特征，又具有完全混合反应的优势；前者使其具有出水优良的条件，后者使其具有抗冲击负荷的能力。正是因为有这个环流，且有能量分区的缘故，使它具有其它许多污水生物处理技术所拥有的众多优势，其中最为显著的优势是运行稳定可靠。由于具有出水水质好，运行稳定，管理方便以及区别于传统活性污泥法的一系列技术特征，氧化沟技术在污水处理中得到广泛应用。其处理规模也在不断扩大，处理对象也发展到既能处理城市污水又能处理石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水及食品加工废水等工业废水

3、氧化沟工艺的研究新进展：通过对多种连续流生物除磷脱氮工艺的分析，并结合新的除磷脱氮理论，人们对氧化沟工艺进行了多种方式的改良。

3.1改良氧化沟池型的构建原则：改良氧化沟池型的构建是在一体化简易污水处理技术的思想基础上，依托于卡鲁塞尔氧化沟、一体化氧化沟和奥贝尔氧化沟而建立的。它是以连续流的方式，通过空间分区和空间顺序及对溶解氧的优化控制，将污水净化(C、N、P的去除)和固液分离功能集于一体，以水力内回流的方式替代机械内回流的反应器。构建的总原则是以连续流的方式，在更少的和合理的空间中完成C、N、P和SS的同时去除。

4、基本原理

氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。

5、氧化沟工艺特点：(1)构造形式多样性，氧化沟的曝气池基本是呈封闭的沟渠形，而沟渠的形状和构造则多种多样，沟渠可以呈圆形和椭圆形等形状。可以是单沟系统或多沟系统；多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠，也可以是相互平行，尺寸相同的一组沟渠。有与二次沉淀池分建的氧化沟也有合建的氧化沟，合建的氧化沟又有体内式和体外式之分，等等。多种多样的构造形式，赋予了氧化沟灵活机动的运行性能，使他可以按照任意一种活性污泥的运行方式运行，并结合其他工艺单元，以满足不同的出水水质要求。(2)曝气设备的多样性，常用的曝气设备有转刷、转盘、表面曝气器和射流曝气等。不同的曝气装置导致了不同的氧化沟型式，如采用表曝气机的卡鲁塞尔氧化沟，采用转刷的帕斯维尔氧化沟等等，与其他活性污泥法不同的是，曝气装置只在沟渠的某一处或者几处安设，数目应按处理场规模、原污水水质及氧化沟构造决定，曝气装置的作用除供应足够的氧气外，还要提供沟渠内不小于0.3m/s的水流速度，以维持循环及活性污泥的悬浮状态。(3)曝气强度可调节，氧化沟的曝气强度可以通过两种方式调节，一是通过出水溢流堰调节：通过调节溢流堰的高度改变沟渠内水深，进而改变曝气装置的淹没深度，使其充氧量适应运行的需要。淹没深度的变化对曝气设备的推动力也会产生影响，从而可以对进水流速起到一定的调节作用；其二是通过直接调节曝气器的转速：由于机电设备和自控技术的发展，目前氧化沟内的曝气器的转速时可以调节的，从而可以调节曝气强度的推动力。(4)简化了预处理和污泥处理，氧化沟的水力停留时间和污泥龄都比一般生物处理法长，悬浮有机物与溶解性有机物同时得到较彻底的稳定，氧化沟可以不设初沉池。由于氧化沟工艺污泥龄长，负荷低，排出的剩余污泥已得到高度稳定，剩余污泥量也较少。因此不再需要厌氧消化，而只需进行浓缩和脱水。

目前，这些常用的工艺有AAO、AO、SBR、CASS、USBA、MBR、氧化沟及其他改良工艺，都具有脱氮除磷、有机物去除率也高，但其工艺原理及特点不尽相同，各工艺都存在一定的局限和缺点：

AAO工艺即将传统的活性污泥法和生物硝化工艺结合在一起，有效地去除了污水中的有机物、氮和磷。AAO工艺的工艺核心布置为厌氧、缺氧、好氧、沉淀(或前置缺氧)，厌氧在前面可以使聚磷微生物优先获得碳源并充分释放磷，在厌氧条件下聚磷菌通过菌种之间的协作将有机物转化为有机酸并借助水解聚磷释放的能量进行吸收体内储存，提供在后续好氧环境中过量摄磷和自身增长繁殖提供能量进行消化降解。在缺氧区主要功能是脱氮，硝态氮通过好氧区内循环提供过来，循环量一般为2Q，缺氧区就完成了脱氮的功能，好氧区，这一区域是多功能的，通过好阳光微生物降解BOD、氮及磷等。AAO工艺的缺点，占地面积大，要单独的沉淀池，工艺上硝化菌、反硝化菌、聚磷菌在有机负荷、泥龄以及有机碳源需求上存在着竞争与矛盾，很难在同一系统中对碳、氮、磷的高效去除，污泥内回流量大能耗高。TP/BOD值过高时，剩余污泥量很少处理效果不佳。

氧化沟工艺是采用循环式的池型，使污水和活性污泥混和液在其中不断地循环流动，兼有完全混合式和推流式的特点，氧化沟具有处理流程简单，操作管理方便工艺稳定可靠，运行费用低。氧化沟的缺点是：容易出现污泥膨胀问题，运行流速不稳定，容易产生死周沉积污泥，污泥泥龄较长污泥容易老化。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种占地少，土建工程投资少，机构紧凑，可操控程度高，管理运行简单的一体式污水处理设施，具有将传统的氧化沟工艺和AAO工艺的优点相结合进行水处理，有效解决氧化沟工艺的容易出现污泥膨胀问题，运行流速不稳定，容易产生死周沉积污泥，污泥泥龄较长污泥容易老化问题，有效解决AAO工艺的占地面积大，硝化菌、反硝化菌、聚磷菌在有机负荷、泥龄以及有机碳源需求上存在着竞争与矛盾，很难在同一系统中对碳、氮、磷的高效去除，污泥内回流量大能耗高的问题。

本实用新型通过以下技术方案来实现。

一种一体式污水处理设施，其特征在于：所述一体式污水处理设施包括依次设置的进水单元、缺氧单元、厌氧单元、好氧单元和沉淀单元、污泥处理单元、污水处理设施之供氧单元和设施系统的中央控制室单元，缺氧单元与沉淀单元之间设有污泥外回流系统，缺氧单元与好氧单元之间设有内回流系统，所述缺氧单元、厌氧单元、好氧单元内分别布置有具有氧化沟功能的直线型导流墙，在导流墙的端部还有弧线型导流墙，且于直线型导流墙的两侧分别设有推流搅拌器，所述缺氧单元、厌氧单元、好氧单元和沉淀单元均单独设置，所述沉淀单元包括竖流式矩形沉淀池，好氧单元与竖流式矩形沉淀池的下部连通，竖流式矩形沉淀池下部为污泥区，上部为清水溢流区，竖流式矩形沉淀池出水端还设有斜管沉淀区，斜管沉淀区连接有出水管且出水管与后续消毒系统连接，其中竖流式矩形沉淀池上部的清水通过溢流槽再流入斜管沉淀区，经沉淀流入出水管，再流入后续消毒系统。

所述沉淀池为竖流式矩形平流沉淀池，竖流式矩形平流沉淀的出水端为斜管沉淀装置，其下部为污泥沉淀区。

所述缺氧单元、厌氧单元、好氧单元中分别设置有推流搅拌装置，好氧单元设置有供氧设施，所述缺氧单元、厌氧单元、好氧单元的有效水深为5.0m～5.8m，活性污泥浓度为3000-5000mg/l，水流方式为混合式加推流式和循环式。

所述水流方式之推流式通过机械力产生装置实现，机械力产生装置为搅拌推流装置，水流方式之循环式是通过导流墙和导流环实现，水流方式之混合式是通过内外回流及进水交叉混合实现。

所述好氧单元设置有供氧曝气装置，缺氧单元、厌氧单元、好氧单元、沉淀单元均设有独立空间。

所述污水从缺氧区端到竖流式矩形平流沉淀池出水端的水头差是200～800mm的低水头差。

所述竖流式矩形竖流式沉淀池上设有行车式吸泥机，还是设有污泥外回流剩余污泥系统。

所述厌氧单元、缺氧单元各设置一组，好氧单元、供氧曝气装置、矩形竖流沉淀池、斜管沉淀区均设置两组，在厌氧单元与好氧单元的中间均设置有闸门，通过闸门控制单组运行或两组同时运行。

通过本实用新型所述结构，可以实现下列优点：

本实用新型是一种具有传统氧化沟、AAO、竖流式平流沉淀功能的污水处理工艺组合为一体的水处理设施。

1)竖流式矩形平流沉淀出水端配置的斜管沉淀结构具有出水稳定的功能，好氧区即好氧单元的活性污泥通过竖流式矩形平流沉淀池的下部进入竖流式矩形沉淀池，进行竖流式重力絮凝沉淀功能。

2)氧化沟与AAO组合结构具备高效除磷脱氮，活性污泥内回流至缺氧区即缺氧单元，补充一体式污水处理设施活性污泥浓度。

3)好氧区即好氧单元局部设置曝气装置，并隔段供氧曝气形成高低差，节能降耗、不会产生污泥膨胀。

4)污水进入缺氧单元到竖流式矩形竖流沉淀池出水端之间形成水头差200～800mm的低水头差效果。

5)氧化沟与AAO工艺相结合在本实用新型一体式污水处理设施内同时具备有循环流、混合流、推流的运行工艺方式。

6)厌氧、缺氧设置一组，微曝气好氧、竖流式矩形竖流沉淀设置二组厌氧与好氧中间设置闸门控制，这样可以单组运行，也可以二组同时运行的功能。

通过本实用新型所述技术方案，可以进行一体式氧化沟工艺，即可以进行传统氧化沟工艺和AAO工艺两种工艺的优特点相结合，是在互补各工艺的缺点的基础上进行组合，而且还把氧化沟和AAO都具有的单独设置的沉淀池也进行了一体式组合。本实用新型具有占地少，土建工程投资少，机构紧凑，水位高差少，水头损耗低，工程项目投资低，可操控程度高，工艺优化稳定成熟，脱氮除磷效果好，有机污染物去除效果高，升流式矩形沉淀池辅以斜管沉淀提高出水的去除率。

本实用新型解决了氧化沟工艺的容易出现污泥膨胀问题，运行流速不稳定，容易产生死周沉积污泥，污泥泥龄较长污泥容易老化问题，解决了AAO工艺的占地面积大，硝化菌、反硝化菌、聚磷菌在有机负荷、泥龄以及有机碳源需求上存在着竞争与矛盾，很难在同一系统中对碳、氮、磷的高效去除，污泥内回流量大能耗高的问题。

附图说明

图1为本实用新型一体式污水处理设施结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一体式污水处理设施作进一步详细描述。

如图1，本实用新型一体式污水处理设施，也称为一体式污水处理装置，包括依次设置的进水单元1、缺氧单元3、厌氧单元2、好氧单元4和沉淀单元10，还包括有中央控制室5、压泥房、脱水间12、维修间及风机房6，缺氧单元3与沉淀单元10之间设有污泥外回流系统7，缺氧单元3与好氧单元4之间设有内回流系统，缺氧单元3、厌氧单元2、好氧单元4内均布置有具有氧化沟功能的直线型导流墙8，在导流墙的端部还是有弧线型导流墙81，在缺氧单元3、厌氧单元2、好氧单元4内且于直线型导流墙的两侧均设有推流搅拌器9，沉淀单元包括沉淀池10，好氧单元4与沉淀池10的下部连通，沉淀池下部为污泥沉淀区，上部为清水溢流区且连通斜管沉淀区11。沉淀池10为矩形竖流沉淀池，矩形竖流沉淀的出水端为斜管装置11，沉淀池下部设置有吸泥装置。。在好氧单元内设置有供氧曝气装置。污水从进水管端到竖流式矩形竖流沉淀池出水端的水头差是200～800mm的低水头差。矩形竖流式沉淀池上设有行车式吸泥机。厌氧单元、缺氧单元各设置一组，好氧单元、供氧曝气装置、矩形平流沉淀池、斜管沉淀区均设置两组，在厌氧单元与好氧单元的中间均设置有闸门，通过闸门控制单组运行或两组同时运行。缺氧单元、厌氧单元与好氧单元中分别包括有缺氧池、厌氧池与好氧池及相应的附属结构件。这样厌氧-缺氧-好氧-沉淀-污泥回流-污泥处理-系统供氧-系统控制构成本实用新型所述一体式的氧化沟工艺。

处理过程：污水通过预处理后，污水自流到缺氧区，缺氧区、厌氧区、好氧区均配置有搅拌推流器，好氧区有供氧设备。缺氧区、厌氧区、好氧区均布置有导流墙具有氧化沟功能，缺氧区微生物利用进水中丰富的有机物碳源，使得回流污泥带来的硝态氮进行反硝化，形成N²或N²O逸至大气中，达到脱氮的目的，污水及活性污泥混合液进入厌氧区，污水中的溶解氧和污泥回流所含的溶解氧均已消耗完毕处于厌氧状态，聚磷微生物利用胞内聚磷分解产生的能量吸收污水中易降解的COD，聚磷菌在厌氧区将碳源转化为(PHB)等储能物质积聚吸磷能量。在好氧区通过设备供氧，有机物被好氧茵进一步去除降解，硝化菌将污水中的氨氮转化成硝酸盐氮一完成了硝化反应，聚磷菌在厌氧区过度吸磷随活性污泥一起进入好氧区，活性污泥混合物从好氧区下部进入竖流式沉淀池，活性污泥在沉淀池进行泥水分离一部分污泥回流到处理系统前端缺氧区一补充活性污泥，另一部分富含磷污泥作为剩余污泥排放，从而达到除磷的作用。

其中沉淀池10设计成矩形的竖流沉淀池，活性污泥从好氧区域以进水悬浮物浓度(MLSS3000-4000mg/l)通过沉淀池下部进入沉淀池，以斜上竖流的形式进行重力絮凝沉淀，活性污泥悬浮物在上升流的过程中，相邻颗粒之间互相碰撞产生絮凝作用，使颗粒的粒径和质量逐渐加大，颗粒结合成一个整体向下沉，与澄清水之间形成一个清晰的液一固界面，下部位污泥沉淀层，上部为清水层。

下面是本实用新型一体式污水处理设施中各构筑物功能参数(日处理20000m³/d为例，进水预处理及后续消毒另设计)说明：

1、缺氧池

池容LxWxH＝48.5mx8.25mx5.5m＝2199m³；设计流量是20000m³/d＝0.232m³/s；停留时间HRT＝2.64h；污泥浓度MLSS＝3500mg/l(MLVSS＝0.75MLSS)。设置的设备有2台水下推流器，D＝1800mm，N＝4kw.。

2、厌氧池

池容LxWxH＝34mx8.25mx5.5m＝1541m³；设计流量是20000m³/d＝0.232m³/s：停留时间HRT＝1.85h；污泥浓度MLSS＝3500mg/l(MLVSS＝0.75MLSS)。设备类型有水下推流器，2台，D＝1800mm，N＝4kw.。

3、好氧池

池容LxWxH＝82.5mx8.25mx5.5m＝3743m³；设计流量为10000m³/d＝0.116m³/s；停留时间为HRT＝8.97h；污泥浓度为MLSS＝3500mg/l(MLVSS＝0.75MLSS)：污泥负荷为0.12kgBOD⁵/kgMLVSS.d；理论总需氧量为190kgO²/h；理论总需氧量为280kgO²/h；氧利用率为25％；阻力损失是2.5-5.kpa；内回流比R＝100-150％；

设备类型：管式微孔曝气器，型号；L＝1000mm，D＝91mm，设备数量：单组：168根，二组336根，设备参数：充氧能力1.125kgO²/h/根；标准气量：16m³/h/根；水下推流器：4台，二组，共8台，D＝1800mm，N＝4kw内回流泵：单组2台，二组4台，流量625m³/h，杨程H＝1.0m，功率N＝7.5kw

4、沉淀池：设计流量：Q-0.17m³/s；单组沉淀面积LxW＝10.8mx52.5m＝567m^2：水力表面负荷：平均负荷0.8m³/(m²h)，最大负荷1.3m³/(m².h)；污泥含水率是99.6％；污泥回流比是50-100％。

设备类型：吸泥机(配置污泥回流泵)，单组1台，二组2台。污泥回流泵的流量是360m³/h，功率N＝4kw，杨程2-3m。

5、风机房：设计总供气量：Q＝70m³/min；供风风压P＝65kpa；电机功率N＝60kw；风机数量3台，其中2用1备；进口风压P＝98kpa；出口风压p＝163kpa。

6、污泥池：池容209m³；设计流量Q＝780m³/d；设备类型有水下搅拌器，叶轮直径580mm，功率N＝3kw。

7、脱水机房，主要设备有带式脱水机，污泥螺杆泵，药剂投加系统。

Claims (8)

1.一种一体式污水处理设施，其特征在于：所述一体式污水处理设施包括依次设置的进水单元、缺氧单元、厌氧单元、好氧单元和沉淀单元、污泥处理单元、污水处理设施之供氧单元和设施系统的中央控制室单元，缺氧单元与沉淀单元之间设有污泥外回流系统，缺氧单元与好氧单元之间设有内回流系统，所述缺氧单元、厌氧单元、好氧单元内分别布置有具有氧化沟功能的直线型导流墙，在导流墙的端部还有弧线型导流墙，且于直线型导流墙的两侧分别设有推流搅拌器，所述缺氧单元、厌氧单元、好氧单元和沉淀单元均单独设置，

所述沉淀单元包括竖流式矩形沉淀池，好氧单元与竖流式矩形沉淀池的下部连通，竖流式矩形沉淀池下部为污泥区，上部为清水溢流区，竖流式矩形沉淀池出水端还设有斜管沉淀区，斜管沉淀区连接有出水管且出水管与后续消毒系统连接，其中竖流式矩形沉淀池上部的清水通过溢流槽再流入斜管沉淀区，经沉淀流入出水管，再流入后续消毒系统。

2.根据权利要求1所述的一体式污水处理设施，其特征在于：所述沉淀池为竖流式矩形平流沉淀池，竖流式矩形平流沉淀的出水端为斜管沉淀装置，其下部为污泥沉淀区。

3.根据权利要求1所述的一体式污水处理设施，其特征在于：所述缺氧单元、厌氧单元、好氧单元中分别设置有推流搅拌装置，好氧单元设置有供氧设施，所述缺氧单元、厌氧单元、好氧单元的有效水深为5.0m～5.8m，活性污泥浓度为3000-5000mg/l，水流方式为混合式加推流式和循环式。

4.根据权利要求3所述的一体式污水处理设施，其特征在于：所述水流方式之推流式通过机械力产生装置实现，机械力产生装置为搅拌推流装置，水流方式之循环式是通过导流墙和导流环实现，水流方式之混合式是通过内外回流及进水交叉混合实现。

5.根据权利要求1所述的一体式污水处理设施，其特征在于：所述好氧单元设置有供氧曝气装置，缺氧单元、厌氧单元、好氧单元、沉淀单元均设有独立空间。

6.根据权利要求2所述的一体式污水处理设施，其特征在于：所述污水从缺氧区端到竖流式矩形平流沉淀池出水端的水头差是200～800mm的低水头差。

7.根据权利要求2所述的一体式污水处理设施，其特征在于：所述竖流式矩形竖流式沉淀池上设有行车式吸泥机，还是设有污泥外回流剩余污泥系统。

8.根据权利要求2所述的一体式污水处理设施，其特征在于：所述厌氧单元、缺氧单元各设置一组，好氧单元、供氧曝气装置、矩形竖流沉淀池、斜管沉淀区均设置两组，在厌氧单元与好氧单元的中间均设置有闸门，通过闸门控制单组运行或两组同时运行。

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