一體化生物脫氮汙水處理裝置的製作方法

2023-06-28 11:32:01 3

專利名稱：一體化生物脫氮汙水處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明是對主要用於生物脫氮的缺(兼)氧-好氧水處理裝置的改進，尤其涉及 一種內循環式，不需另外提升動力，動力消耗小，以及回流液、布水對缺氧池增氧少，有利於 保持缺氧池內低DO的一體化生物脫氮汙水處理裝置。
背景技術：
水體富營養化問題越來越引起人們的關注，隨之汙水處理標準也提高，汙水處理 不再是僅以去除BOD和SS為目的，氮、磷等營養物質的去除成為汙水處理重要控制目標。基 於傳統硝化-反硝化開發的缺氧-好氧(A/0)生物脫氮技術，因脫氮效果好而在水處理中 被應用。普通A/0工藝裝置，採用分開在二個或以上池內分別進行好氧硝化和缺氧反硝化 工藝，汙水先進入缺氧池，以重力流入好氧池，再通過回流泵或氣提裝置、回流管等將好氧 池內一定量的泥水混合液(簡稱回流液)回流至缺氧池完成反硝化脫氮。此結構缺氧/好 氧生物脫氮，實際脫氮效果不是很高，使得缺氧/好氧生物脫氮的優越性未能完全充分發 揮，主要不足有一分池建造，佔地面積大，投資成本大；二好氧池向缺氧池回流需額外增 加回流提升動力，而且回流液回流量通常較大，例如回流比最高達200%左右，並且為使回 流液與進水及缺氧池汙水充分混合，還需在缺氧池增加攪拌裝置，所以輔助動力消耗較大； 三缺氧反硝化效果發揮必須在較低溶解氧(DO)例如DO彡0. 5mg/l下進行，而客觀上好氧 硝化又需有較高的DO (2. 0-4. 0 mg/1)，大量好氧池回流液直接進入缺氧池，再加上缺氧池 攪拌混合，以及缺氧池進水採用下落式，三個因素均會導致缺氧池內DO升高(後二個為帶 入空氣)，因此導致缺氧池所需低DO維持較為困難，從而降低了反硝化脫氮能力，此是導致 脫氮效果不夠理想的主要原因；四硝化-反硝化主要採用活性汙泥的泥法，剩餘汙泥產生 量大，又要進行汙泥處理，更是增加了運行成本。為此，人們發明了一體化的缺氧-好氧生物脫氮裝置，將缺氧-好氧工藝設置於同 一裝置或構築物內(同池分隔)形成內回流循環，試圖克服上前述先前技術的不足，例如。中國專利CNM10293 —體化同步脫氮生物處理反應器，順次有第一缺氧反應區A ； 第一好氧接觸區B ；第二缺氧反應區C ；第二好氧接觸區D ；沉澱分離區E。其中好氧區B區 與缺氧區A間設置氣提回流管，好氧區B水直接進入第二缺氧區C。中國專利CN201395547汙水處理裝置，包括依次相鄰底部相通的缺氧反應區和設 置有填料和曝氣裝置的好氧反應區，缺氧反應區上方設置原水進水管，缺氧反應區與好氧 反應區之間設有回流縫。中國專利CN101935132A A2/0_生物膜同步脫氮除磷裝置，包括依次連接的厭氧 池、缺氧池、第一好氧池、第二好氧池和沉澱池；厭氧池和缺氧池內分別有攪拌槳，第二好氧 池通過管道和混合液回流泵與缺氧池連接，沉澱池通過管道和汙泥回流泵與厭氧池連接； 第一好氧池第二好氧池內分散有懸浮填料。中國專利CN101439908厭氧多級好氧缺氧除磷脫氮工藝，包括厭氧、好氧、缺氧順 序進行生物處理，並進行二次沉澱，將汙水分為兩部分，約30%的汙水與回流汙泥混合後進入厭氧池，其餘大部分的汙水超越厭氧池分多點進入與好氧池間隔相通的多個缺氧池進行 反硝化，剩餘小部分汙水與最後一個好氧池中流出的混合液一起進入二沉池，二沉池中的 泥水分離後定時排出剩餘汙泥。中國專利CN201485360U多段多級AO除磷脫氮反應系統，包括依次設置厭氧區、好
氧區與一至五級缺氧好氧配套區，回流汙泥管與厭氧區連接。中國專利CN2013138M缺氧/好氧一體式循環生物反應器，在方形反應器中間設 置兩塊擋板，中間為兼氧區，兩側為好氧區，兼氧區上部設置汙泥沉澱裝置，通過氣提形成 循環。上述在同一池內通過分隔有一組缺氧池和好氧池或多組交替，形成內回流循環， 雖然省略了佔地和投資，並有的採用生物填料減少汙泥產生；但它們仍然存在好氧池高溶 氧汙水直接進入缺氧池、缺氧池進水採用下落式，同樣會導致缺氧池增氧；並且仍以另設動 力提升回流液動力消耗大，此兩大缺點仍然未能得到克服，特別是好氧池高DO回流液帶氧 導致缺氧池增氧，難以滿足最佳缺氧反硝化對低DO要求，仍然制約高效脫氮。缺氧池低DO 控制難問題成為缺氧-好氧生物脫氮效果發揮的主要障礙。雖然中國專利CN2013138M採 用使進水口設置在好氧區底部，以降低進水導致增氧，但不能讓缺氧區反硝化細菌優先獲 得進水高碳源，同樣影響生物脫氮效能發揮；此外進水直接向好氧區進行，容易造成處理汙 水在空氣提升過程直接進入沉澱池短路流；同時沉澱池設置在兼氧區上方，使設備整體構 造複雜化，且不利於管理維護。 上述不足仍有值得改進的地方。

發明內容
本發明目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種回流增氧小，進水不另帶氧， 能有效維持缺氧區低D0，生物脫氮效果好，以及不用另行動力提升回流，運行能耗低的一體 化生物脫氮汙水處理裝置。本發明目的實現，主要改進一是使缺氧區設置在好氧區外周，通過曝氣提供的水 流升力，自流完成向缺氧區回流；二是在回流過程中先釋放其中高的溶解氧，降低回流液中 溶解氧含量；三是向缺氧區進水不與空氣觸，進水直接通入缺氧區液面下，杜絕進水帶入空 氣，從而有利於維持缺氧池所需低的D0，使反硝化在最佳條件下進行，以及省略回流液另設 提升動力，降低了運行能耗，從而克服上述現有技術的不足，實現本發明目的。具體說，本發 明一體化生物脫氮汙水處理裝置，包括進水布水區，相鄰分隔設置、上下相通的缺氧及好氧 反應區，及內置生物填料，其特徵在於所說相鄰分隔設置為缺氧區在好氧區外周設置，好氧 區上部溢流周邊上方有氣液分離導流斜板；進水布水區設置在缺氧區上方，並由伸入缺氧 區液面下的布水管布水。在詳細說明前，先通過對發明能夠達到的基本功能及效果作一介紹，以使本領域 技術人員對本專利總體構思技術方案有一個明確了解。本發明裝置，由於缺氧區在好氧區外周設置，從而形成較大的溢流回流面積，使得 可以通過曝氣供氧產生的升流作用(汙水混合大量微孔氣泡，密度變小，體積變大形成升 流)，以及底部曝氣對從缺氧區底部過來的汙水起到抽吸作用，兩者共同作用形成滿足向缺 氧區大回流循環量的升流內循環，因而可以省略大回流提升動力；好氧區上部溢流周邊上方的氣液分離導流斜板，使得好氧區升流回流液通過此斜板阻擋，既有向缺氧區回流的導 流作用，同時主要使升流回流液撞斜板使其中溶解氧(DO)汽泡與水分離，並通過斜板的附 壁效應上浮脫離回流液，強化了回流液中氣液分離，從而降低了進入缺氧區回流液中DO含 量，因而有效減少了好氧區回流液給缺氧區增氧；進水布水區設置在缺氧區上方，並由伸入 缺氧區液面下的布水管完成布水，這樣缺氧區進水不與空氣接觸，也消除了缺氧區進水帶 入空氣(0)，同時進水布水區設置在缺氧區上方，也有利於形成大的布水面積，而不增加設 備截面積(不增加布水面積)，並且大的布水面積，還有利於進水帶入碳源的均勻，加上回 流採用周面溢流，因而可以省略缺氧區混合攪拌。好氧區回流液釋氧及進水不或少攜氧， 兩者共同作用(主要為前者)降低了對缺氧區增氧，從而有利於維持缺氧區低的DO(例如 DO ^ 0. 5mg/l)反硝化最佳條件，因而可以有高的反硝化脫氮效果；池結構布置及曝氣升流 回流，節省了另設提升動力，以及缺氧區攪拌，兩者構成本發明創新區別特點。本發明中。池型平面，沒有特別限定，根據水處理工藝設計要求，可以為常用矩形或圓形。其 中一種較好為矩形，有利於與後面工藝池例如沉澱區配合。缺氧區在好氧區外周設置，根據 平面池型而不同，例如對於矩形池可以在好氧區兩側設置，圓形池則可以外同心環設置。缺氧區上方進水布水區，可以與缺氧區同截面，也可以不同截面，具體視布水量要 求設計確定。進水布水區中伸入缺氧區液面下的布水管，主要用於隔離空氣向缺氧區布水， 其數量和形式可以有多種，只要滿足布水量要求及儘可能使進水均勻即可，其中一種較好 是採用多點管或長條布水，有利於進入缺氧區進水及回流液與缺氧區汙水混合均勻，可以 使在省略攪拌裝置下仍有較好的混合效果。好氧區上部溢流周邊上方氣液分離導流斜板，其作用主要是使升流回流液撞擊產 生氣、液分離作用，並且導流進入缺氧區，從而降低進入缺氧區回流液中D0，因此水處理中 氣液分離裝置，也都可以被應用，只是斜板結構更簡單。所說斜板，可以是平面板，也可以是 多孔板，回流液通過多孔板孔眼進入缺氧區。缺氧區和好氧區內填料，其作用同現有技術，主要通過填料附著生物作用，增加硝 化及反硝化菌生物量，減少汙泥產生，因此水處理生物膜法中所有填料均可以被應用，為減 化結構，一種較好為採用固定填料的固定床，例如懸掛組合填料。為一步提高裝置為實現發明目的的更好效果，優選地還可以是。好氧區上部溢流周邊上方氣液分離導流斜板，試驗較好與水平面夾角α在 45° -60°之間，更有利於提高低流速下的氣液分離效果，從而使得好氧區回流液中DO盡 可能多的溢出，確保進入缺氧區回流液低的DO含量。缺氧區與好氧區有效容積比，試驗較好為1 :1. 5-2. 5。好氧區出水堰板或後續連通沉澱池出水堰板，一種較好採用上下升降活動式，出 水堰板上下高度可調，可以起到間接控制好氧、缺氧區液位高低，從而間接控制硝化液回流 量及缺氧區溶解氧(D0)，例如出水堰板升高，硝化液回流量增大，反之則相反。缺氧區與好氧區底部相通處，一種較好是設置有導流斜板，導流斜板，既有利於減 少循環水頭損失，同時又能消除水流死角，及可能產生的汙泥沉澱。導流斜板較好與水平夾 角 β 在 45° 士5°。為進一步降低好氧區進入缺氧區回流液中DO含量，一種更好是在好氧區上部液面下加設網格、網板、八字板等透水擋板，升流液撞擊此透水擋板，有利於水中微氣泡聚集 增大，不僅聚集大氣泡能夠溢出水面「逃逸」，同時再經上部氣液分離導流斜板，更有利於溢 流回液時脫除，更是降低了回流液中DO含量。此有助於氣泡分離的透水擋板，可以是覆蓋 好氧區全截面，也可以是部分，例如在溢流四周形成內環蓋結構。本發明一體化生物脫氮汙水處理裝置，相對於現有技術，由於採用上述結構，通過 多種降低或限制向缺氧區進水帶氧措施(好氧區硝化回流液經分離脫氣後進入缺氧區，向 缺氧區進水不與空氣接觸)，並且溢流式回流，薄的水層更易釋放D0，因而具有很好的降DO 效果，從而有效克服或降低了現有技術向缺氧區進水、回流導致增氧缺點，有利於使缺氧區 溶解氧控制在較低要求範圍(例如DO ^ 0. 5mg/l)，滿足反硝化菌缺氧要求，進而提高了反 硝化脫氮效果，整體上提高了硝化和反硝化脫氮能力。處理進水連續進入缺氧區，作為異 養型的反硝化菌優不斷得到補充碳源，也有利於反硝化菌作用的充分發揮。好氧與缺氧區 大面積溢流回流，不僅滿足低速升流下的大回流量，而且大面積溢流有利於與氧氧區汙水 均勻混合，同時此結構設計，也有利於設備緊湊，減少裝置佔地面積；進水多點或長條布水， 提高了缺氧區進水(帶入碳源)及回流液與缺氧區汙水混合均勻，使得在省略攪拌裝置下 仍有較好的混合效果。省略缺氧區攪拌裝置，及好氧區另設動力提升回流，又降低了運行能 耗。同現有技術採用填料固定床工藝，也有效減少了汙泥產生量。以下結合三個示例性實施例，示例性說明及幫助進一步理解本發明實質，但實施 例具體細節僅是為了說明本發明，並不代表本發明構思下全部技術方案，因此不應理解為 對本發明總的技術方案限定，一些在技術人員看來，不偏離本發明構思的非實質性增加和/ 或改動，例如以具有相同或相似技術效果的技術特徵簡單改變或替換，均屬本發明保護範 圍。


圖1為本發明實施例俯視平面圖。圖2為圖IA-A剖面圖。圖3為圖IB-B剖面圖。
具體實施例方式實施例1 參見附圖，本發明一體化生物脫氮汙水處理裝置，採用矩形平面結構， 通過隔板11分隔為上下相通的中間好氧區C，兩側缺氧區B，後側沉澱區D，其中進水布水區 A呈C型配水槽2設置在缺氧區B上方，缺氧區B與好氧區C體積比1 :2. 0。C型配水槽2 底部有多根下伸至缺氧區液面以下的進水管4向缺氧區布水；缺氧區B、好氧區C內設有固 定懸掛生物填料3 ；缺氧區與好氧區相通底部，有斜度β 45度導流斜板5 ；好氧區C下部有 曝氣裝置6，上部向缺氧區溢流回流的周面上方(留出溢流縫)有斜度α60度的氣液分離 導流無孔斜板7 (放置於好氧/缺氧區隔板上方，向缺氧區傾斜導流)；沉澱區D內設有斜 管填料8，出水堰有上下可調(調節量IOcm)的升降式出水鋸齒形堰板9，堰板最低出水口 與隔板11頂端齊平。工藝過程處理汙水由進水管1進入C型配水槽2，均勻配水後，通過底部多個下 伸至缺氧區液面以下的布水管4垂直流入缺氧區B，同時帶入進水碳源，參與缺氧區反硝化反應，並由底部進入中間好氧區C，在此進行好氧硝化反應，並隨曝氣形成的上升流，經周面 的氣液分離導流斜板7，經氣液分離後回流液進入缺氧區B，減少了回流帶入DO。好氧區C 底部出水進入沉澱區D進行沉澱分離，沉澱區上部出水堰上下可調出水鋸齒形堰板9，上下 升降控制好氧區回流液回流量。通過調節空氣曝氣量，實現好氧區C好氧細菌所需的DO濃 度(一般控制DO在2. Omg/L左右)。好氧區C汙水混合空氣上升到達頂部，一部分空氣溢 出水面進入大氣，一部分空氣隨汙水向兩側擴散，當遇到兩側設置的氣液分離導流斜板7， 實現氣液分離，降低回流液中DO濃度，同時氣液分離導流斜板7的設置還具有導流作用，回 流液從氣液分離導流斜板7底部進入缺氧區，並與進水均勻混合，通過與進水稀釋，進一步 降低好氧區回流液D0，維持缺氧區所需的低DO濃度(一般為0.5mg/L)缺氧條件。經若干 硝化-反硝化循環後，汙水從好氧區C底部流入沉澱區D，經沉澱區斜管填料8確保良好的 泥水分離效果， 經斜管填料8固液分離以後，上升並超越出水堰板9，由出水口 10排出。出 水堰板9上下可調，間接控制缺氧區B/好氧區C液位高低，實現硝化液回流量和DO的控制。實施例2 如實施例1，好氧區頂部液面下設有網格、網板、八字板等透水擋板，以 增強回流液脫DO效果。實施例3 如實施例1或2，池平面採用圓形結構，缺氧區為同心外圓環形。對於本領域技術人員來說，在本專利構思及具體實施例啟示下，能夠從本專利公 開內容及常識直接導出或聯想到的一些變形，本領域普通技術人員將意識到也可採用其他 方法，或現有技術中常用公知技術的替代，以及特徵的等效變化或修飾，特徵間的相互不同 組合，例如處理裝置截面形狀的改變，生物填料還可以採用其他形式，缺氧區、好氧區根據 處理汙水兩者有效容積比變化，氣液分離斜板為貼於隔板上方的多孔板，以及採用其他具 有等同效果的氣液分離裝置，等等的非實質性改動，同樣可以被應用，都能實現本專利描述 功能和效果，不再一一舉例展開細說，均屬於本專利保護範圍。為描述方便，本發明所說池、區為同義語；溶解氧與DO為同義語；按現有技術硝 化-反硝化概念，缺氧還指兼氧。本專利裝置，可以是構築物，也可以是工廠預製結構體。
權利要求
1.一體化生物脫氮汙水處理裝置，包括進水布水區，相鄰分隔設置、上下相通的缺氧及 好氧反應區，及內置生物填料，其特徵在於所說相鄰分隔設置為缺氧區在好氧區外周設置， 好氧區上部溢流周邊上方有氣液分離導流斜板；進水布水區設置在缺氧區上方，並由伸入 缺氧區液面下的布水管布水。
2.根據權利要求1所述一體化生物脫氮汙水處理裝置，其特徵在於處理裝置池型平面 呈矩形。
3.根據權利要求2所述一體化生物脫氮汙水處理裝置，其特徵在於缺氧區在好氧區外 兩側，布水區呈C型環繞設置於缺氧區上部。
4.根據權利要求1所述一體化生物脫氮汙水處理裝置，其特徵在於氣液分離導流斜板 與水平夾角α為45° 60°。
5.根據權利要求1所述一體化生物脫氮汙水處理裝置，其特徵在於缺氧區與好氧區有 效容積比為1 :1. 5-2. 5。
6.根據權利要求1所述一體化生物脫氮汙水處理裝置，其特徵在於處理出水堰板為上 下升降活動可調。
7.根據權利要求1所述一體化生物脫氮汙水處理裝置，其特徵在於缺氧區與好氧區相 通底部有導流擋板。
8.根據權利要求7所述一體化生物脫氮汙水處理裝置，其特徵在於導流擋板與水平面 夾角 45° 士5°。
9.根據權利要求1所述一體化生物脫氮汙水處理裝置，其特徵在於缺氧區與好氧區內 有生物填料。
10.根據權利要求1至10中任一權利要求所述一體化生物脫氮汙水處理裝置，其特徵 在於好氧區上部液面下有網格、網板、八字板等透水擋板。
全文摘要
本發明是對生物脫氮缺(兼)氧-好氧水處理裝置的改進，其特徵是形成內循環的相鄰分隔設置為缺氧區在好氧區外周設置，好氧區上部溢流周邊上方有氣液分離導流斜板；進水布水區設置在缺氧區上方，並由伸入缺氧區液面下的布水管布水。此結構有效克服或降低了現有技術向缺氧區進水、回流導致增氧缺點，降低或限制向缺氧區進水增氧，有利於使缺氧區溶解氧控制在較低要求範圍，滿足反硝化菌缺氧要求，進而提高了反硝化脫氮效果。並且可以省略另設動力提升回流，以及缺氧區攪拌裝置，降低了運行能耗。
文檔編號C02F3/30GK102101721SQ20111000811
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月17日 優先權日2011年1月17日
發明者姜犇, 張升星, 許宜平, 鄭濤 申請人:江蘇中超環保有限公司