CN206680260U - 一种改良型卡鲁塞尔氧化沟 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种改良型卡鲁塞尔氧化沟，包括预反硝化池、厌氧池、反硝化脱氮池、好氧池，预反硝化池开设一第一进水口和一第一回流污泥入口，且水平设置一框架，框架上固定复数个生物组合填料；预反硝化池、厌氧池的池顶均为密闭；厌氧池由一级厌氧池和二级厌氧池组成，所述好氧池的池底设置微孔曝气器和推流器。本实用新型增设预反硝化池和将厌氧池分级，在预反硝化池内增设生物组合填料，使微生物可以附着在组合填料上生长，微生物数量保持稳定；二级厌氧池使产酸菌和产甲烷菌各自在最佳的环境条件下生长，这样不仅有利于充分发挥其各自的活性，而且提高了处理效果，达到了提高容积负荷率，减少反应器体积，增加运行稳定性的目的。

Description

一种改良型卡鲁塞尔氧化沟

【技术领域】

本实用新型涉及一种改良型卡鲁塞尔氧化沟。

【背景技术】

氧化沟工艺是50年代初期发展形成的一种污水处理工艺形式，因其构造简单，易于管理，很快得到推广应用。氧化沟法污水处理技术实际是传统活性污泥法的一种改型，其基本特征是曝气池呈环状沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中连续循环流动，其流态具备推流式和完全混合式的双重特点，因而耐冲击负荷能力强。通常采用垂直轴或水平轴设备供氧，并推动水流。

氧化沟工艺从早期研制以来，在工艺和机械方面进行了无数次改进，经过不断创新，氧化沟在应用中发展为多种形式。根据其构造和运行特征，比较有代表性的类型有：帕式氧化沟(Passveer，又称单沟式氧化沟)、奥贝尔氧化沟(0rbal，又称同心圆式氧化沟)、卡鲁塞尔氧化沟(Carrousel，又称循环折流式氧化沟)及其改良型、双沟式氧化沟(DE型氧化沟)、三沟式氧化沟(T型氧化沟)、一体化氧化沟等。

其中传统的卡鲁塞尔氧化沟(请参阅图1)，是一种多沟串联的系统，进水与活性污泥混合后在沟内不停地循环运动。其采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动，同时形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。

但是，传统卡鲁塞尔氧化沟存在的问题：

1)无专门设置厌氧段与缺氧段，单纯依靠沟体和表面曝气设备运行时自身形成的厌氧区与缺氧区，脱氮及除磷效率低下；

2)当原水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，PH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀。

3)在传统卡鲁塞尔氧化沟中，采用表面曝气结构造成氧化沟纵向流速不均(上快下慢)，根据曝气设备的安装位置也会产生不同的能量分区，因此易在低能区的沟底产生大量积泥；

4)采用表面曝气设备，耗电量大、充氧能力较低、且设备结构复杂，不易维修；

5)采用表面曝气设备，限制了氧化沟的池深，造成池体占地面积大。

【发明内容】

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种改良型卡鲁塞尔氧化沟。

本实用新型是这样解决上述技术问题的：

一种改良型卡鲁塞尔氧化沟，包括预反硝化池、厌氧池、反硝化脱氮池、好氧池，所述预反硝化池、厌氧池以及反硝化脱氮池之间均设置过流孔，所述反硝化脱氮池与好氧池之间设置有内回流门和过流通道；所述预反硝化池开设一第一进水口和一第一回流污泥入口，所述预反硝化段内水平设置一框架，所述框架固定于所述预反硝化池的侧壁上，所述框架上固定复数个生物组合填料；所述预反硝化池、厌氧池的池顶均为密闭；所述厌氧池由一级厌氧池和二级厌氧池组成，所述一级厌氧池开设一第二进水口和第二回流污泥入口，所述二级厌氧池开设一第三回流污泥入口；所述好氧池的池底设置微孔曝气器和推流器。

进一步地，所述厌氧池的上方开设复数个用于设置电加热棒的通孔，所述电加热棒的棒体插入水下。

进一步地，所述二级厌氧池的容积大于一级厌氧池的容积。

进一步地，所述好氧池的深度大于等于5米。

本实用新型的优点在于：

1)采用厌氧\缺氧\好氧布局，增设厌氧池和反硝化脱氮池，出水水质好、脱氮除磷较传统卡鲁塞尔氧化沟效率高、抗冲击负荷能力强；

2)在厌氧池前部增设污泥预反硝化池，将来自二沉池的回流污泥和小部分污水首先进入预反硝化池；而绝大部分污水直接进入厌氧池，微生物利用进水中的有机物作碳源进行反硝化，去除由回流污泥带入的硝酸盐，消除了硝态氮对厌氧除磷的不利影响，可大幅提高系统的除磷能力；

3)在预反硝化池内增设生物组合填料，使微生物可以附着在组合填料上生长，微生物数量保持稳定，解决了部分污水厂进水有机物浓度低而导致污泥较难生长的问题，且不容易随水流流失，耐冲击负荷，同时有利于改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生；

4)将厌氧池设为两级，一级为水解酸化段，二级为产甲烷段，将传统厌氧工艺中的水解酸化和甲烷化这两个阶段分别在两个串联的反应器中进行，使产酸菌和产甲烷菌各自在最佳的环境条件下生长，这样不仅有利于充分发挥其各自的活性，而且提高了处理效果，达到了提高容积负荷率，减少反应器体积，增加运行稳定性的目的；

5)可根据不同的原水水质情况，采用多点进水，多点进泥的方式进行灵活调控；也可根据来水情况，采取将预反硝化池和厌氧池设计成不同容积的形式，提高系统的处理效率；

6)采用深水微孔曝气和水下推流相结合的微曝系统，充氧能力高，保持活性污泥良好的净化功能；混合搅拌充分，使污泥与原水充分混合，彻底进行碳氧化、硝化反应；

7)氧化沟综合能耗的80％为曝气装置的电耗，本实用新型的卡鲁塞尔氧化沟工艺改变了曝气方式，由表曝改进为微曝，提高了供氧能力，显著降低曝气能耗(较一般氧化沟综合能耗降低30％，运行费用可节约20％，综合能耗可降低至≤0.2kWh·m3污水)；

8)采用厌氧\缺氧\好氧工艺，需保证进水的BOD/TP大于17，以保证厌氧段的聚磷菌有着足够的基质需求用于其合成PHB储存在体内,以作为其在厌氧条件压抑环境下生存的基础，从而获得良好的除磷效果。因此，为保证进水中BOD的负荷，可以不设初沉池，从而减少了处理构筑物数量，降低了工程投资；

9)本实用新型采用微孔曝气方式，水深可达5m以上，可使氧化沟占地面积相应减少，从而减少了污水处理厂总占地面积。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的平面示意图。

图2为本实用新型A-A方向剖视图。

【具体实施方式】

请参阅图1和图2所示，对本实用新型的实施例进行详细的说明。

一种改良型卡鲁塞尔氧化沟，包括预反硝化池10、厌氧池20、反硝化脱氮池30、好氧池40，所述预反硝化池10、厌氧池20以及反硝化脱氮池30之间均设置过流孔50，所述反硝化脱氮池30与好氧池40之间设置有内回流门60和过流通道70；所述预反硝化池10开设一第一进水口11和一第一回流污泥入口12，所述预反硝化池10内水平设置一框架13，所述框架13固定于所述预反硝化池10的侧壁上，所述框架13上固定复数个生物组合填料14；所述预反硝化池10、厌氧池20的池顶均为密闭；所述厌氧池 20由一级厌氧池21和二级厌氧池22组成，所述一级厌氧池21开设一第二进水口23和第二回流污泥入口25，所述二级厌氧池22开设一第三回流污泥入口24；所述好氧池40的池底设置微孔曝气器41和推流器42，所述好氧池40还开设有出水口43。采用微孔曝气器41和推流器42相结合的微曝系统，充氧能力高，保持活性污泥良好的净化功能；混合搅拌充分，使污泥与原水充分混合，彻底进行碳氧化、硝化反应。在反硝化脱氮池30，由于供气仅来源于水面上方的空气复氧，使得反硝化脱氮池30的混合液处于缺氧反应状态。预反硝化池10和厌氧池20为密闭池子，因此，使这两个池子中的混合液处于厌氧状态。

更优地，所述厌氧池20的上方开设复数个用于设置电加热棒(未图示) 的通孔，所述电加热棒的棒体插入水下。所述复数个电加热棒用于加热厌氧池池中水温。

所述二级厌氧池22的容积大于一级厌氧池21容积。所述好氧池40的出水口43设置旋转调节堰门。所述好氧池的深度大于等于5米，可使氧化沟占地面积相应减少，从而减少了污水处理厂总占地面积。

本实用新型的工作原理是：污水处理厂中经过沉砂后的污水分为两部分，其中一小部分污水与回流污泥一同进入预反硝化池10，一小部分污水通过第一进水口11进入预反硝化池10，回流污泥通过第一回流污泥入口12 进入预反硝化池10。设置生物组合填料14使微生物可以附着在生物组合填料14上生长，微生物数量保持稳定，预反应硝化池10内的微生物利用进水中的有机物作碳源进行反硝化，去除由回流污泥带入的硝酸盐，消除了硝态氮对后续厌氧池20的不利影响，提高系统的除磷能力。其中剩余的大部分污水通过第二进水口23进入一级厌氧池21，以及预反硝化池10内的泥水混合液通过过流孔50进入一级厌氧池21。厌氧池20的作用是：进行污泥释磷与将部分有机物氨化，同时降解部分有机物，而后再进入反硝化脱氮池 30。在反硝化脱氮池30内与通过内回流门60从好氧池40回流的硝化液进行脱氮反应，同时进一步降解部分有机物，然后通过过流通道70进入好氧池40，在好氧池40沿池长方向交替流经缺氧段(未设置微孔曝气器41的路段)及好氧段(设置微孔曝气器41的路段)，完成污水的绝大部分有机物的降解、氨氮的硝化和吸收水中磷，而硝化反应完全的硝化液通过好氧池 40内设置的内回流门60回流至反硝化脱氮池30进一步进行反硝化脱氮。好氧池40出水排入污水厂后续的二沉池进行泥水分离，分离出的大部分污泥根据水质情况及处理情况，可选择回流至预反硝化池(通过第一回流污泥入口12)或厌氧池(通过第二回流污泥入口25以及第三回流污泥入口24) 进行除磷反应。

现着重说明一级厌氧池和二级厌氧池的有益效果：

在传统厌氧工艺中，产酸菌和产甲烷菌在同一个反应器中并存，由于这两种微生物在生理学、营养需求、生长速率及对周围环境的敏感程度等方面存在较大的差异，因此，控制两类菌群之间的平衡，使厌氧消化工艺稳定运行总存在一定的问题。

一般情况下，产甲烷阶段是整个厌氧消化的控制阶段。为了使厌氧消化过程完整地进行，必须首先满足产甲烷菌的生长条件，如维持严格的厌氧条件、适宜的温度、较长的反应时间等。将传统厌氧工艺中的水解酸化和甲烷化这两个阶段分别在两个串联的反应池中进行，使产酸菌和产甲烷菌各自在最佳的环境条件下生长，这样不仅有利于充分发挥其各自的活性，而且提高了处理效果，达到了提高容积负荷率，减少反应器体积，增加运行稳定性的目的。具体实现方法如下：

1、在调节pH值方面：a.一级厌氧池21主要完成水解酸化，调整厌氧池21内的pH值在较低水平(5.5-6.5之间)，利用产甲烷菌要求中性偏碱的 pH值的特点，来保证在水解酸化阶段中产酸菌占优势，而产甲烷菌则会受到抑制。加酸调节可以通过以及厌氧池21中设置pH在线监测仪以及酸液筒(硫酸)配合加酸泵的方式来投加酸液，并通过pH在线监测仪来调节加酸量。

b.二级厌氧池22主要完成甲烷化，调整二级厌氧池22内的pH值到中性偏碱的水平(6.5-7.5之间)，以达到产甲烷菌要求中性偏碱的pH值的特点，来保证在二级厌氧池22内产甲烷菌能够占优势。加碱调节可以通过在甲烷化段设置pH在线监测仪以及碱液筒(片碱)配合加碱泵的方式来投加碱液，并通过pH在线监测仪来调节加碱量。

2、在调节水力停留时间方面：由于产酸菌和产甲烷菌在生长速率上存在很大的差异，一般来说，产酸菌的生长速率很快，其世代时间较短；而产甲烷菌的生长很缓慢，其世代时间较较长。

a.在一级厌氧池21，调整一级厌氧池21的水力停留时间在0.5h左右，可以使世代时间较长的产甲烷菌被“冲出”，从而保证在水解酸化段中选择性地培养出以产酸菌为主的菌群；

b.在二级厌氧池22，调整二级厌氧池22的水力停留时间在1.5h左右，可以保证使世代时间较长的产甲烷菌在其中能够存留下来，保证了在甲烷化段中产甲烷菌的正常生长。

因此，二级厌氧池22的容积大于一级厌氧池21容积，使得污泥混合液在二级厌氧池22的水力停留时间更长。在相同池子宽度的情况下，二级厌氧池22的长度大于一级厌氧池21的长度。

3、在调节温度方面：厌氧微生物在常温(8-30℃)、中温(30-35℃)和高温 (50-55℃)条件下均可运行。但在中温和高温条件下可达到较高的消化效率。因此，特别在较寒冷地区(北方)，为保证系统的正常运行，可在一级厌氧池 21和二级厌氧池的顶部向下(水面下)插入适量的电加热棒，以加热水温至中温(节能考虑)，以保证产酸菌和产甲烷菌能够在各自适宜的温度下正常生长。

本实用新型的优点在于：

1)采用厌氧\缺氧\好氧布局，增设厌氧池和反硝化脱氮池，出水水质好、脱氮除磷较传统卡鲁塞尔氧化沟效率高、抗冲击负荷能力强；

2)在厌氧池前部增设污泥预反硝化池，将来自二沉池的回流污泥和小部分污水首先进入预反硝化池；而绝大部分污水直接进入厌氧池，微生物利用进水中的有机物作碳源进行反硝化，去除由回流污泥带入的硝酸盐，消除了硝态氮对厌氧除磷的不利影响，可大幅提高系统的除磷能力；

3)在预反硝化池内增设生物组合填料，使微生物可以附着在组合填料上生长，微生物数量保持稳定，解决了部分污水厂进水有机物浓度低而导致污泥较难生长的问题，且不容易随水流流失，耐冲击负荷，同时有利于改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生；

4)将厌氧池设为两级，一级为水解酸化段，二级为产甲烷段，将传统厌氧工艺中的水解酸化和甲烷化这两个阶段分别在两个串联的反应器中进行，使产酸菌和产甲烷菌各自在最佳的环境条件下生长，这样不仅有利于充分发挥其各自的活性，而且提高了处理效果，达到了提高容积负荷率，减少反应器体积，增加运行稳定性的目的；

5)可根据不同的原水水质情况，采用多点进水，多点进泥的方式进行灵活调控；也可根据来水情况，采取将预反硝化池和厌氧池设计成不同容积的形式，提高系统的处理效率；

6)采用深水微孔曝气和水下推流相结合的微曝系统，充氧能力高，保持活性污泥良好的净化功能；混合搅拌充分，使污泥与原水充分混合，彻底进行碳氧化、硝化反应；

7)氧化沟综合能耗的80％为曝气装置的电耗，本实用新型的卡鲁塞尔氧化沟工艺改变了曝气方式，由表曝改进为微曝，提高了供氧能力，显著降低曝气能耗(较一般氧化沟综合能耗降低30％，运行费用可节约20％，综合能耗可降低至≤0.2kWh·m3污水)；

8)采用厌氧\缺氧\好氧工艺，需保证进水的BOD/TP大于17，以保证厌氧段的聚磷菌有着足够的基质需求用于其合成PHB储存在体内,以作为其在厌氧条件压抑环境下生存的基础，从而获得良好的除磷效果。因此，为保证进水中BOD的负荷，可以不设初沉池，从而减少了处理构筑物数量，降低了工程投资；

9)本实用新型采用微孔曝气方式，水深可达5m以上，可使氧化沟占地面积相应减少，从而减少了污水处理厂总占地面积。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种改良型卡鲁塞尔氧化沟，其特征在于：包括预反硝化池、厌氧池、反硝化脱氮池、好氧池，所述预反硝化池、厌氧池以及反硝化脱氮池之间均设置过流孔，所述反硝化脱氮池与好氧池之间设置有内回流门和过流通道；所述预反硝化池开设一第一进水口和一第一回流污泥入口，所述预反硝化段内水平设置一框架，所述框架固定于所述预反硝化池的侧壁上，所述框架上固定复数个生物组合填料；所述预反硝化池、厌氧池的池顶均为密闭；所述厌氧池由一级厌氧池和二级厌氧池组成，所述一级厌氧池开设一第二进水口和第二回流污泥入口，所述二级厌氧池开设一第三回流污泥入口；所述好氧池的池底设置微孔曝气器和推流器。

2.如权利要求1所述的一种改良型卡鲁塞尔氧化沟，其特征在于：所述厌氧池的上方开设复数个用于设置电加热棒的通孔，所述电加热棒的棒体插入水下。

3.如权利要求1所述的一种改良型卡鲁塞尔氧化沟，其特征在于：所述二级厌氧池的容积大于一级厌氧池的容积。

4.如权利要求1所述的一种改良型卡鲁塞尔氧化沟，其特征在于：所述好氧池的深度大于等于5米。