深溝型氣升推流立體循環式倒置A²O整體合建氧化溝的製作方法

2023-07-19 05:31:16 3

專利名稱：深溝型氣升推流立體循環式倒置A2O整體合建氧化溝的製作方法
技術領域：
本發明涉及汙、廢水處理設施一氧化溝，尤其涉及一種深溝型氣升推流 立體循環式倒置A20整體合建氧化溝。
技術背景氧化溝是具有完全混合和整體推流水力學特徵的延時曝氣活性汙泥法水 處理工藝，由於其獨特的"封閉循環流動"的水力學特性以及較長的泥齡和 較低的有機負荷,使其成為出水水質好、抗衝擊能力強、運^Ht、定、流程簡單，、 便於維護、汙泥排量低可直接脫水以及一次性建設投資和運行費用較低的水處理工藝，在城市汙7JC及工業廢水處理中得到廣泛應用。以水下推流器配合微孔曝氣器技術為代表的深溝型氧化溝技術近年迅速興起，在繼承了傳統氧化溝技術優勢的前提下，較有成效的解決了氧化溝佔地 較大問題，同時，較高的氧傳質效果,有效提高了充氧設備的利用效率。以固液分離池、厭氧池、缺氧池等功能池與氧化溝主溝合建在同一構築 物內的整體合建式氧化溝技術，以多種溝型和各種功能池不同的組合方式應 對複雜的被處理水水質，在去除碳源汙染物的同時，有效提升了脫氮除磷處理 效果。整體合建式氧化溝的建設、運行非常經濟，近年來已被廣泛應用。倒置A2 0方法是為進一步提升脫氮除磷效果,在傳統A2 0方法的基礎上， 將生化系統的厭氧段置於缺氧段之後，並通過向兩段分配進水的措施，使反硝 化過程優先獲得碳源，增強脫氮效果和使厭氧段混合液直接進入好氧段，提升 除磷效果的工藝技術。由於它合理分配了原水的碳源營養物質而產生良好的 脫氮除磷效果,將成為城鎮汙水集中處理設施建設的首選工藝技術。目前，氧化溝技術依然朝著充分挖掘和利用傳統氧化溝水力學特性，以進 一步減少佔地和建設資金、進一步提高水處理效果尤其是除磷脫氮效果和進 一步降低運行成本為目標的新溝型技術研究、高效節能設備研究以及運行維 護簡單節能方式研究等幾個方面發展。傳統的氧化溝包括深溝型及整體合建式氧化溝，具有多種溝型和充軋推 流方式，但它們均是按照溝道路徑在水平面上延水平方向循環流動。由於其 "水平方向循環流態"和"延時曝氣活性汙泥方法"所必需的較大池容,氧化溝"佔地大"的問題一直比較突出。目前，雖然以微孔曝氣為充氧方式的氧化溝有效提高了氧化溝深度(如水深超過6米)，但再追求更高的氧化溝深度， 其供氧設備和水下推流設備的裝機和動力荷載均會非線性提高，因而降低了 深溝型氧化溝的經濟性。尤其在當前經濟迅猛發展，人口增多，自然水體水質 進一步惡化，淡水資源，土地資源及能源日趨緊張的形勢下，以減少佔地為目 標的深溝型氧化溝技術的應用仍受到技術的限制和經濟制約。解決氧化溝技術"出水7JC質好和佔地面積大"的矛盾仍為汙、廢水處理領域的關注課題。發明內容本發明的主要目的在於針對上述問題，提供一種深溝型氣升推流立體循環式倒置A勺整體合建氧化溝，建立包括供氧、水力流動和汙泥、混合液大比 例交換的完整生化系統，在創造出良好的缺氧環境、厭氧環境、好氧環境、固 液分離環境，保證良好的出水水質尤其是脫氮除磷效果的前提下，達到減少佔 地、減少設備、筒化操作、降低運行成本的效果。 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種深溝型氣升推流立體循環式倒置A20整體合建氧化溝，包括內設缺氧 區、厭氧區、設有微孔曝氣器組的好氧區及固液分離區的倒置A勺整體合建氧 化溝，其中固液分離區設於主溝前端，厭氧區設於主溝末端，兩原水進水管分 別安置在缺氧區和厭氧區的前端，其特徵在於在主溝中下部設置了將主溝分 為上、下兩層溝道且前端與固液分離區保有距離、後端進入厭氧區的水平隔板； 好氧區設於上層溝道;缺氧區設於下層溝道;在好氧區內設有n級(n>l)由 垂直於主溝側牆平行設置的豎直進水擋水牆、出水擋水牆及位於其間的微孔 曝氣器組構成的下設進水口 、上設出水口的曝氣氣升區，進水擋水牆及出水擋 水牆的側面均固定連接主溝側牆，且出水擋水牆的底部固定連接在水平隔板 上,在位於第一級曝氣氣升區內的水平隔板上設有若干個升流孔；好氧區內對 應n級曝氣氣升區分為n級幷氧反應區，並通過第一級曝氣氣升區的進水擋水 牆與厭氧區鄰接、通過第n級好氧反應區的出水擋水牆與固液分離區鄰接;所 述第一級曝氣氣升區的進7津水牆與底部固定連接在水平隔板末端、側面固 定連接主溝側牆並與其平行設置的隔板末端擋水牆構成厭氧區跌水槽，隔板 末端擋水牆上方設有跌水槽進水口 。在所述的固液分離區內靠近主溝前端端牆的中下部設置排泥管。 本發明的有益效果是(l)由於在主溝內設置水平隔板採取上下兩層溝 道的立體循環方式，因而可有效提高氧化溝水深，與傳統氧化溝相比，佔地面積可大大減少；(2)採用曝氣氣升推流方式代替現有曝氣充氧與推流分設 方式，不僅具有較高的氧總轉移係數和良好的供氧能力，且巧妙地利用了曝 氣器的氣升推動力，通過流體重力勢能與動能之間的能量轉換實現對混合 液的推流作用充分實現了曝氣與推流的混合；(3)在氧化溝下層設置缺氧區， 在缺氧區前端設置第一進水管，混合液進入缺氧區後不與空氣接觸，同時還 得到原水營養的補充，良好的缺氧環境使反硝化過程非常徹底，氮氣的析出 量很大，體現出很高的氨氮和總氮去除效果，並節約建設和運行費用；(4)在 位於第一級曝氣氣升區的水平隔板上設置了若干個升流孔，可使缺氧區末 端的反硝化液直接進入曝氣氣升區，通過與氧充分接觸迅速形成硝化液，加 速硝化一反硝化過程；(5)在主溝末端設置厭氧區，使厭氧段進水全部來自於 缺氧區的末端，而出水全部進入好氧區，/W而形成倒置A20運行模式。在 厭氧區的前端設置第二進水管，為平衡供應兩區營養物質(碳源)創造了條 件。在營養物質(碳源)較充足的厭氧環境下，更有利於聚磷菌的成長代謝， 以便能更加徹底的釋磷，為進入好氧區加倍聚磷創造了條件，為系統高效除 磷提供了保證。(6)系統結構緊湊，簡捷,運行操作與維護十分簡單，人工要 求少，易於實現自動化控制；總之，本發明建立了包括供^ 7jc力流動和汙泥、 混合液大比例交換的完整生化系統，在創造良好的厭氧環境、缺氧環境、好 氧環境、固液分離環境、提高'總氮去除效果保證良好的出水水質尤其是脫氮 除磷效果的前提下，顯現出減少佔地、減少設備、簡化操作、降低運行成本 的良好效果。


圖l是本發明的俯視結構示意圖；圖2是圖1的A-A剖面視圖。 圖中1固液分離區，2第二級好氧反應區出水擋水牆，3-1第 一級好氧反應 區，3-2第二級好氧反應區，4第二級曝氣氣升區的出水擋水牆，4-1第二級曝 氣氣升區的出水口， 5-1第一級曝氣氣升區，5-2第二級曝氣氣升區，6第二級 曝氣氣升區的進水擋水牆，6-1第二級曝氣氣升區進水口， 7第一級曝氣氣升 區的出水擋水牆，7-1第一級曝氣氣升區出水口 ， 8第一級曝氣氣升區的進水 擋水牆，8-1第一級曝氣氣升區進水口， 9隔板末端擋水牆，9-1跌水槽進水 口， 10厭氧區跌水槽，11厭氧區，12缺氧區原水進水管，13水平隔板，14,升流 孑L, 15-1微孔曝氣器組，15-2微孔曝氣器組，16缺氧區，17主溝側牆，18厭氧 區原水進水管，19排泥管，20固液分離區出水管，21主溝前端端牆，22收水堰。以下結合附圖和實施例對本發明詳細說明。
具體實施方式
圖l是本發明的俯視結構示意圖；圖2是圖1的A-A剖面視圖，圖中箭頭 為流體流動方向。如圖所示，是一種矩形深溝型氣升推流立體循環式倒置A20 整體合建氧化溝，包括內設缺氧區16、厭氧區ll、設有微孔曝氣器組的好氧 區及固液分離區1的倒置A沁整體合建氧化溝，其中固液分離區l設於主溝前 端，厭氧區11設於主溝末端，兩原水進水管12、 18分別安置在缺氧區16和 厭氧區ll的前端，其特徵在於在主溝中下部設置了將主溝分為上、下兩層溝 道且前端與固液分離區1保有距離、後端進入厭氧區11的水平隔板13;好氧 區設於上層溝道;缺氧區16設於下層溝道；在好氧區內設有n級(n>l)由 垂直於主溝側牆平行設置的豎直進水擋水牆、出水擋水牆及位於其間的微孔 曝氣器組構成的下設進水口 、上設出水口的曝氣氣升區，進水擋水牆及出水擋 水牆的側面均固定連接主溝側牆，且出水擋水牆的底部固定連接在水平隔板 上；本實施例中，在好氧區內設置了兩級曝氣氣升區5-1、 5-2,第一級曝氣氣 升區5-1是由進水擋水牆8、出水擋水牆7及位於其間的微孔曝氣器組15-1 構成，進水擋水牆8下設進水口 8-1、出水擋水牆7上設出水口 7-1;第二級 曝氣氣升區5-2是由進水擋水牆6、出水擋水牆4及位於其間的微孔曝氣器組 15-2構成，進7JC擋水牆6下設進水口 6-1、出水擋水牆4上設出水口 4-1;進水 擋水牆8、 6及出水擋水牆7、 4的側面均固定連接主溝側牆17，且出水擋水牆 7、 4的底部固定連接在水平隔板13上。在位於第一級曝氣氣升區5-1內的水 平隔板13上設有若干個升流孔14;好氧區內對應上述兩級曝氣氣升區5-l、 5-2 分為兩級好氧反應區3-1、 3-2,好氧區通過第一級曝氣氣升區5-1的進水擋水 牆8與厭氧區11鄰接、通過第二級好氧反應區3-2的出水牆2與固液分離區1 鄰接；上述第一級曝氣氣升區5-1的進水擋水牆8與底部固定連接在水平隔板 13末端、側面固定連接主溝側牆17並與其平行設置的隔板末端擋水牆9構成 厭氧區跌水槽IO,隔板末端擋水牆9上方設有跌水槽進水口 9-1。上述的固液 分離區1內靠近主溝前端端牆21的中下部設置排泥管19。綜上所述，概括本發明的特點(l)設置了水平隔板，使主溝分為上下兩層 溝道，好氧區設置在上層溝道,缺氧區設置在下層溝道，使主溝水體形成上下 立體循環的流態。它是氧化溝向更深溝型發展的重要技術手段,使氧化溝有效 減少佔地成本。(2)它依據"氣升"原理，充分利用了水下微孔曝氣器充氣所 產生的含氣水整體比重遠小於1而體積膨脹和液下氣泡挾水加速度垂直上升的物理效果，在氧化溝上層溝道好氧區內設置了 一級或多級曝氣氣升區，該區 域在供氧的同時，所產生的水頭即水力勢能推動水體整體流動也即勢能轉換 為動能，在選擇氧傳質效果非常優秀的微孔曝氣器為氣源，只提供硝化和去除 碳源汙染物所需氣量的前提下，不增加其他任何動力和設備，使主溝水體在保 證活性汙泥不下沉沉澱的流速下整體流動。它的能耗水平只在單一的系統生 化需氧量範圍內，它的設備裝機只是微孔曝氣系統單一設備,在省掉諸如各類 推流、汙泥汙水提升和交換設備的前提下，即可實現整個氧化溝生化系統的 供氧、水力推流和汙泥、混合液在各功能區之間大比例交換的完整水處理過 程。它在創造了良好的缺氧環境、厭氧環境、好氧環境和固液分離環境的同時，節能效果得以充分體現。在好氧區水平面積的長、寬比小於1. 5的條件下， 可不設第二級曝氣氣升區，以減少建設資金。對於較重汙染水的處理，由於需 氧量較大，所利用的動能可使流態和交換更為理想，因此也更能體現節能效 果。(3)在氧化溝下層設置缺氧區，在缺氧區前端設置第一進水管，混合液進入 缺氧區後不與空氣接觸，同時還得到原水營養的補充。良好的缺氧環境使反硝 化過程非常徹底，氮氣的析出量很大,體現出很高的氨氮和總氮去除效果。在 下層溝道設置缺氧區，實際上是對氧化溝工藝的缺氧段進行強化和改善,相對 於在氧化溝之外專設缺氧池的整體合建式氧化溝，本發明由於使氧化溝自身 缺氧段取得理想的脫氮效果，沒有必要在氧化溝之外再設缺氧池，因此節約了 建設和運行費用。(4)在位於第 一級曝氣氣升區的水平隔板上設置了若干個升 流孑L，可使缺氧區末端的反硝化液直接進入曝氣氣升區，通過與氧充分接觸迅 速形成硝化液,加速硝化一反硝化過程。(5)在主溝末端設置厭氧區，使厭氧段 進水全部來自於缺氧區的末端，而出水全部進入好氧區，從而形成倒置A20 運行模式。在厭氧區的前端設置第二進水管，為平衡供應兩區營養物質(碳 源)創造了條件。在營養物質(碳源)較充足的厭氧環境下，更有利於聚磷 菌的成長代謝，以便能更加徹底的釋磷，為進入好氧區加倍聚磷創造了條件， 為系統高效除磷提供了保證。厭氧區內設有跌水槽，其功能是利用曝氣氣升 負壓的抽吸作用將厭氧區混合液直接送入好氧區。 本發明的工作原理及工作過程如下如圖1、圖2所示，是一種矩形深溝型氣升推流立體循環式倒置A卩0整體 合建氧化溝，包括缺氧區16、厭氧區11、第一級曝氣氣升區5-l、第二級曝 氣氣升區5-2、第一級好氧反應區3-1、第二級好氧反應區3-2、固液分離區 l共7個功能區。圖中箭頭為流體流動方向。水平隔板13將氧化溝主溝分割成上下兩層溝道，形成上下立體循環流態；第一級、第二級曝氣氣升區5-l、 5-2的作用是在提供氧氣的同時提供輔助推流動力；厭氧區11內設有跌水槽 IO,作用是利用氣升負壓將厭氧區11的混合液直接送入好氧區；固液分離區1 利用層流原理將混合液中的活性汙泥分離，並將分離出的上清液收集並排出 系統；缺氧區進水管12是向系統輸送原水的主通道，並優先為缺氧區16提供 營養物質；厭氧區進水管18向系統輸送部分原水並為缺氧區16提供營養物 質，與缺氧區進水管12構成幹衡提供營養物質的關係；升流孔14將缺氧區16 末端一部分混合液直接送入第一曝氣氣升區5-1，加速硝化和反硝化過程。本系統的工作過程是氧化溝待處理的原水進入系統前，首先以碳源營養 分配的目的，原水分兩路通過缺氧區進水管12和厭氧區進水管18分別進入主 溝下層溝道缺氧區16和厭氧區11,進入兩區的原水在紊流作用下迅速分散匯 入混合液，分別完成水力停留和缺、厭氧生化過程一即反硝化過程，主要去除 以氨氮、總氮為標誌的相關汙染物質並完成聚磷微生物的釋磷過程。缺氧區16 的混合液在完成缺氧停留和生化後，其中的一部分通過第一級曝氣氣升區5-1 底部的升流孔14，在氣升負壓作用下提前分流，進入以微孔曝氣器組15-1為 氣源的第一級曝氣氣升區5-1實現硝化過程；另一部分則進入厭氧區11與厭 氧區原水進水管18的進水匯流，混合液在立體循環升流階段的整體推流作用 下完成水力停留和厭氧生化並通過跌水槽10，在微孔曝氣器組15-1氣升負壓 作用下也進入第一級曝氣氣升區5-1。這兩股來自缺氧區16和厭氧區11的混 合液，在氣升水流的強力攪拌下快速與氧氣接觸並躍升進入第一級好氧反應 區3-1,在好氧反應區紊流作用下完成水力停留和好氧生化後，被第二級膝氣 氣升區5-2進水口 6-1負壓吸進第二級好氧反應區3-2並在該區完成水力停 留和好氧生化，在此過程主要去除以C0D、 B0D為標誌的碳源相關汙染物質並 完成聚磷微生物的聚磷過程，然後進入固液分離區1。在固液分離區，相當於 原水進水量的一小部分混合液在水力靜壓作用下，分流升入固液分離區1進 行固液分離，分離後的上清液則通過收水堰22排出系統。固液分離後的汙泥 一部分靠自身重力下沉，由排泥管19排出系統，另外一部分在立體循環系統 降流階段的整體推流作用下，分散融入主溝混合液實現汙泥無泵自動回流。 主溝混合液則向下流入下層溝道缺氧區16，以整體推流流態與缺氧區原水進 水管12的原水匯流,參與下一個周期的循環，周而復始完成淨化。本發明運行 的各個技術環節均體現了高效和節能。
權利要求
1. 一種深溝型氣升推流立體循環式倒置A2O整體合建氧化溝，包括內設缺氧區、厭氧區、設有微孔曝氣器組的好氧區及固液分離區的倒置A2O整體合建氧化溝，其中固液分離區設於主溝前端，厭氧區設於主溝末端，兩原水進水管分別安置在缺氧區和厭氧區的前端，其特徵在於在主溝中下部設置了將主溝分為上、下兩層溝道且前端與固液分離區保有距離、後端進入厭氧區的水平隔板；好氧區設於上層溝道；缺氧區設於下層溝道；在好氧區內設有n級(n≥1)由垂直於主溝側牆平行設置的豎直進水擋水牆、出水擋水牆及位於其間的微孔曝氣器組構成的下設進水口、上設出水口的曝氣氣升區，進水擋水牆及出水擋水牆的側面均固定連接主溝側牆，且出水擋水牆的底部固定連接在水平隔板上，在位於第一級曝氣氣升區內的水平隔板上設有若干個升流孔；好氧區內對應n級曝氣氣升區分為n級好氧反應區，並通過第一級曝氣氣升區的進水擋水牆與厭氧區鄰接、通過第n級好氧反應區的出水擋水牆與固液分離區鄰接；所述第一級曝氣氣升區的進水擋水牆與底部固定連接在水平隔板末端、側面固定連接主溝側牆並與其平行設置的隔板末端擋水牆構成厭氧區跌水槽，隔板末端擋水牆上方設有跌水槽進水口。
2、 根據權利要求l所迷的深溝型氣升推流立體循環式倒置A勺整體合建 氧化溝，其特徵在於在所述的固液分離區內靠近主溝前端端牆的中下部設置 排泥管。
全文摘要
本發明涉及深溝型氣升推流立體循環式倒置A2O整體合建氧化溝，包括內設缺氧區，厭氧區，設有微孔曝氣器組的好氧區及固液分離區的倒置A2O整體合建氧化溝，固液分離區在主溝前端，厭氧區在主溝末端，進水口分設在缺氧區和厭氧區的前端，其特徵是主溝中下部設置了將主溝分為上下兩層溝道的水平隔板；好氧區及缺氧區分設在上下層溝道；好氧區內設n級(n≥1)由進水擋水牆，出水擋水牆及微孔曝氣器組構成的有下進水口、上出水口的曝氣氣升區，第一級曝氣氣升區水平隔板有若干升流孔；好氧區內對應曝氣氣升區分為n級好氧反應區。本發明的優點是出水水質尤其是脫氮除磷效果良好，減少佔地，減少設備，簡化操作，運行成本降低。
文檔編號C02F3/30GK101269879SQ200810053029
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月7日 優先權日2008年5月7日
發明者夏斌傑, 孫玉超, 居文鍾, 彥 李, 李紅衛, 濤 楊 申請人:天津市天水環保設計工程有限公司