一種生物法汙水處理系統活性汙泥應急補充設備與方法與流程
2023-04-22 18:25:56
本發明涉及一種活性汙泥補充設備，具體地說是涉及一種生物法汙水處理系統活性汙泥應急補充設備與方法。
背景技術：
生物活性汙泥法是依據汙染源的類別選擇適用的優勢菌群對有機汙水進行處理的方法，其對有機物的吸附和氧化能力強、處理效率高，廣泛應用於各行業有機汙水的處理過程。
現有生物法汙水處理系統經常需要處理水汙染物cod濃度嚴重超標的汙水或進水營養物質cod濃度過低的汙水，若水汙染物cod濃度嚴重超標的汙水直接進入汙水處理系統的運行水池會產生衝擊，導致微生物活性菌群大量減少，汙水處理不達標；若進水營養物質cod濃度過低（如雨水）的汙水直接進入汙水處理系統，則會因營養不足導致微生物活性菌群大量減少，造成汙水處理不達標。同時，外界條件的變化和操作調節不當等也可能導致有效活性菌群大量減少，汙水處理不達標。
上述因素均會造成水處理系統內有效活性菌群大量減少，從而使生物法汙水處理系統的出水水質不達標。然而，調整恢復混合液懸浮固體濃度（mlss）到基礎保有量往往需要較長的增殖和馴化過程，嚴重影響汙水處理系統運行的穩定性。此問題一直困擾著生物法汙水處理行業，亟待解決。
目前已有企業採用投加生物菌製劑的方法將活性汙泥恢復到有效濃度，但這種方法採購成本較高，而且需要有一定的激活時間和馴化適應，在一段時間的調整等待後才可見效。另一種恢復活性汙泥有效濃度的方法是購買鄰近同行業類似汙水廠活性汙泥或購買活性汙泥產品運回投加至生物法汙水處理系統中，此法需要尋找類似的廠家並進行聯絡和運輸，耗費時間，而且投加活性汙泥後也需要培養和馴化適應過程，見效慢。
技術實現要素：
本發明的目的之一是提供一種生物法汙水處理系統活性汙泥應急補充設備，以解決現有生物法汙水處理系統活性菌群恢復時間長，成本高等問題。
本發明的目的之二是提供一種生物法汙水處理系統活性汙泥應急補充方法，以快速恢復汙水處理系統降解能力，實現汙水處理系統穩定運行。
本發明的目的之一是這樣實現的：
一種生物法汙水處理系統活性汙泥應急補充設備，包括：
提升泵，經管路與分離罐相接，用於將正常運行的生物法汙水處理系統中的部分剩餘汙泥汙水抽送到分離罐中；
汲取泵，經管路與分離罐相接，用於向分離罐輸送所汲取的含cod的待處理汙水；
分離罐，經管路分別與提升泵、汲取泵、澄清液緩衝罐和外排泵相接，在所述分離罐上設置有檢測罐內液位的液位傳感器以及調節罐內溫度的溫度調節單元；所述分離罐用於對輸入罐體內的剩餘汙泥汙水進行沉降，得到活性汙泥和澄清液，並富集活性汙泥，且利用含cod的待處理汙水作為營養物質對得到的活性汙泥進行貯存培養；
營養儲液罐，經管路與所述分離罐相接，用於向所述分離罐中的活性汙泥提供營養液；
曝氣裝置，設置在所述分離罐中，用於向分離罐中的活性汙泥提供溶解氧；
澄清液緩衝罐，經管路分別與所述分離罐和外排泵相接，在所述澄清液緩衝罐中設置有液位控制器；所述澄清液緩衝罐用於貯存由分離罐中分離出的澄清液；
外排泵，經管路分別與所述分離罐和所述澄清液緩衝罐相接，用於將所述分離罐中經貯存培養後的活性汙泥回排至生物法汙水處理系統中，並且也可將澄清液緩衝罐中的澄清液回排至生物法汙水處理系統中；以及
控制單元，與所述提升泵、所述汲取泵、所述液位傳感器、所述溫度調節單元、所述營養儲液罐、所述曝氣裝置、所述液位控制器和所述外排泵電連接，用於根據液位傳感器和液位控制器的輸入信息分別控制所述提升泵、汲取泵、外排泵的啟閉，並通過對溫度調節單元、對營養液儲罐以及對曝氣裝置的控制來進行分離罐的參數調整，以在活性汙泥菌群對數增殖期或所述生物法汙水處理系統出現異常時，將貯存培養後的活性汙泥回排至其中。
在所述分離罐內設置有觀察窗和液位傳感器；所述液位傳感器包括上水位傳感器和下水位傳感器，所述上水位傳感器設置在所述分離罐的自上而下的三分之一處，所述下水位傳感器設置在所述分離罐的自下而上的三分之一處。
在所述分離罐與所述澄清液緩衝罐之間的連通管道上設置有射流導出部件，在所述澄清液緩衝罐內部設置有潛汙泵，所述射流導出部件和所述潛汙泵經由管道連通。
所述曝氣裝置包括可調浮動曝氣頭和若干個獨立可調曝氣泵，可調浮動曝氣頭與可調曝氣泵經由管道相互連接，且可調浮動曝氣頭設置在分離罐自上而下三分之一範圍內。
本發明的目的之二是這樣實現的：
一種生物法汙水處理系統活性汙泥應急補充方法，包括下述步驟：
1、活性汙泥的富集
1-1、在生物法汙水處理系統正常運行時，開啟提升泵，將正常運行的生物法汙水處理系統中的部分剩餘汙泥汙水抽送到分離罐中；
1-2、將剩餘汙泥汙水在分離罐內靜置，使汙泥汙水自然沉降分層，上層出現澄清液；
1-3、將澄清液導入澄清液緩衝罐中進行緩存，待澄清液緩衝罐中澄清液的液位達到外排液位時，開啟外排泵，將澄清液回排至生物法汙水處理系統中；
1-4、重複步驟1-1~1-3，待活性汙泥自然沉降層的高度到達設定位置時，結束富集程序，測定mlss的富集含量，並作為基礎含量記錄；
2、活性汙泥的貯存
2-1、開啟汲取泵，將水解酸化池的含cod的待處理汙水抽送到分離罐內，當分離罐內的液位到達設定位置後，停止抽取含cod的待處理汙水；
2-2、當分離罐內液體的cod值等於生物法汙水處理系統中cod排出值時，更換分離罐中含cod的待處理汙水，並且可由營養儲液罐提供輔助碳源，溫度調節單元調整分離罐內的溫度，曝氣裝置進行曝氣，維持分離罐內菌群的營養代謝平衡和貯存條件；
2-3、在生物法汙水處理系統出現異常時，開啟外排泵，將分離罐內的高濃度活性汙泥回排到生物法汙水處理系統內；
2-4、關閉外排泵和高濃度活性汙泥外排閥，重複步驟1-1~2-3，進行下一批次活性汙泥的富集和貯存。
本發明可在生物法汙水處理系統正常運行時，利用剩餘汙泥富集活性汙泥，並在適宜的條件下貯存培養，使活性汙泥的濃度大幅度提高，為高濃度的活性汙泥，當系統出現異常時，可立即回排到生物法汙水處理系統中，即時恢復系統中活性汙泥濃度，快速恢復系統的生化降解能力，提高了系統運行的穩定性；同時，本發明中的微生物菌群源自本系統，並在類同條件下代謝繁殖進行貯存培養，再回到本系統，無需馴化環節，適應能力強。
本發明首先利用生物法汙水處理系統中的剩餘汙泥汙水富集活性汙泥，並採用含cod待處理汙水中的部分營養物質向活性汙泥中的菌群提供營養物質，保持原有代謝模式，維持菌群的活性，同時通過營養液儲罐、曝氣裝置及溫度調節單元調節菌群的貯存培養條件，使其在適宜的條件下延長菌群活性貯存時間，當系統出現異常時，可立即回排到生物法汙水處理系統中，方法簡單，成本低，穩定性高，效果顯著，易於實際應用。
附圖說明
圖1是本發明的結構示意圖。
圖中，11、提升泵，12、第一開關閥，13、汲取泵，14、第二開關閥，15、第一支管，16、第二支管，17、輸送管道，21、分離罐，22、射流導出部件，23、澄清液緩衝罐，231、外排液位控制器，232、外排停泵液位控制器，24、潛汙泵，25、高濃度活性汙泥外排閥，26、下水位傳感器，27、上水位傳感器，28、觀察窗，29、澄清液外排閥，31、營養液儲罐，32、營養液控制閥門，41、可調浮動曝氣頭，42、可調曝氣泵，51、溫度調節單元，61、外排泵，62、外排管道。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步的闡述，下述實施例僅作為說明，並不以任何方式限制本發明的保護範圍。
如圖1所示，生物法汙水處理系統活性汙泥應急補充設備主要包括提升泵11、汲取泵13、分離罐21、營養儲液罐31、曝氣裝置、澄清液緩衝罐23、外排泵61及控制單元，分離罐21經管路分別與提升泵11、汲取泵13、澄清液緩衝罐23和外排泵61相接，控制單元與提升泵11、汲取泵13、營養儲液罐31、曝氣裝置及外排泵61等裝置電連接，用於控制提升泵11、汲取泵13、外排泵61的啟閉，並控制營養儲液罐31中溫度調節單元、營養液儲罐31及曝氣裝置的參數調整。
第一支管15以及第二支管16分別為兩個支路，兩個支管與輸送管道17經三通相連接，在兩個支路上分別設置有開關閥門（即第一開關閥12和第二開關閥14），提升泵11用於從二沉池或曝氣池汲取剩餘汙泥汙水，在第一開關閥12打開時，將剩餘汙泥汙水經第一支管15和輸送管道17輸送至分離罐21。汲取泵13用於從水解酸化池汲取含cod待處理汙水，在第二開關閥14打開時，將含cod的待處理汙水經由第二支管16和輸送管道17輸送至分離罐21。第一開關閥12和第二開關閥14不同時打開，以將所汲取的剩餘汙泥汙水或含cod待處理汙水經由輸送管道17輸送至分離罐21。
分離罐21用於將來自二沉池或曝氣池的剩餘汙泥汙水進行沉降，得到活性汙泥和澄清液，並將所得到的活性汙泥進行貯存培養；所分離出的澄清液經管道被輸送至澄清液緩衝罐23進行緩存，當澄清液緩衝罐23內的液位達到外排液位時，將其排出。
在分離罐21內設置有下水位傳感器26、上水位傳感器27和觀察窗28。優選地，下水位傳感器26設置在分離罐21的自下而上的三分之一處，上水位傳感器27設置在分離罐21的自上而下的三分之一處。觀察窗28用於觀察分離罐21內的液位和顏色等，可在分離罐21的上部和下部各設一個觀察窗28，以分別觀察澄清液和汙泥的顏色及液位。
在分離罐21與澄清液緩衝罐23之間的連通管道上設置有射流導出部件22，潛汙泵設置24在澄清液緩衝罐23內部，射流導出部件22和潛汙泵24之間經由管道連通。在澄清液緩衝罐23內部設置有外排液位控制器231和外排停泵液位控制器232，當澄清液緩衝罐23內澄清液的液位達到外排液位控制器231的位置時，通過外排泵61將澄清液外排；當澄清液的液位達到外排停泵液位控制器232時，外排泵61停止澄清液的外排。
在分離罐21的上方設置有營養液儲罐31，兩者經由管道連通，在管道上設置有營養液控制閥門32，用以控制營養液的添加，向分離罐內活性汙泥的菌群補充營養物質。
曝氣裝置包括設置在分離罐21液位下方的可調浮動曝氣頭41和設置在分離罐21上方的多個獨立可調曝氣泵42，可調浮動曝氣頭41與可調曝氣泵42經由管道相互連接。
溫度調節單元51設置在分離罐21的外殼壁上，用以控制分離罐21內的溫度為22~35℃，從而保持其內微生物活性。
外排泵61設置在外排管道62上，高濃度活性汙泥外排閥25設置在分離罐21的下方與外排管道62之間的高濃度活性汙泥外排支路管道上，澄清液外排閥29設置在澄清液緩衝罐23的下方與外排管道62之間的澄清液外排支路管道上，分別控制高濃度活性汙泥與澄清液的排放。
富集活性汙泥的方法是：在系統正常運行時，打開第一開關閥12，關閉第二開關閥14，採用提升泵11從二沉池或曝氣池抽取剩餘汙泥，將汙泥汙水經由第一支管15和輸送管道17泵入分離罐21內。將剩餘汙泥汙水在分離罐21內靜置20~25分鐘，使汙泥汙水自然沉降分層，上層出現澄清液，下層為活性汙泥，此時，剩餘汙泥自然沉降層體積約佔總汙水量的五十分之一左右。然後，開啟射流用潛汙泵24，通過澄清液射流導出部件22將澄清液導入澄清液緩衝罐23中，待澄清液緩衝罐23內的液位達到外排液位控制器231時，通過程序控制系統，控制澄清液外排閥29開啟，同時控制外排泵61啟動，將澄清液排至汙水處理系統中。如此反覆操作，直到汙水中的剩餘汙泥自然沉降分層高度達到富集預定的下水位傳感器26位置時，結束富集程序，採用幹固法測定mlss的富集含量，並作為基礎含量記錄。
貯存活性汙泥的方法是：得到富集的基礎量mlss後，開啟汲取泵13和第二開關閥14，將含cod待處理汙水經由第二支管16和輸送管道17注入到分離罐21內，達到上水位傳感器27位置後，關閉汲取泵13和第二開關閥14，此部分含汙染物的汙水可作為微生物菌群所需的一部分營養物質提供給罐內菌群。適時更換含汙染物質的汙水維持分離罐中活性汙泥內菌群的營養供給，按照所測定的降解數據確定汙水更換頻次，具體方法是：每30分鐘測定一次分離罐21內的cod含量，當cod測得值等於生物法汙水處理系統cod排出值時，其時長可設定為含cod待處理汙水更換時長；同時由營養儲液罐31提供輔助碳源，維持分離罐21內菌群的營養代謝平衡。同時，溫度調節單元調整分離罐21內的溫度為22~35℃，並在貯存活性汙泥時，由曝氣裝置進行曝氣。曝氣時，可調浮動曝氣頭41需在分離罐21自上而下三分之一的範圍內調整位置，在分離罐21的上層形成好氧環境區域，中層形成缺氧環境區域，下層形成厭氧區域，以利於不同菌群存活。調整可調浮動曝氣頭41位置的方法是：在確定含cod待處理汙水更換時長後，將可調浮動曝氣頭41向上提升3次，每次提升50mm，選定cod被降解值最小的位置作為合理的位置，固定。此外，還可調整多個獨立可調曝氣泵42的曝氣量，防止出現過曝氣造成微生物醉氧或嚴重欠曝氣造成微生物大量死亡。可根據通過觀察窗28所觀察到的分離罐21內的液體顏色調整曝氣量：當菌群活性較好時，分離罐21內的液體呈黃褐色；當菌群活性趨於較差時，分離罐21內的液體呈黑褐色；當曝氣量過大時，分離罐21內的液體趨於呈乳白色。當儲存條件控制適當時，在6~13天內活性汙泥菌群有3~6倍的增殖，其後增殖速率降低。在菌群活性壽命周期旺盛時段即對數增殖期時，將分離罐21內的活性汙泥排到汙水處理系統內，保持活性汙泥的有效性。在將貯存的活性汙泥回排至生物法汙水處理系統後，關閉外排泵61和高濃度活性汙泥外排閥25，重複上述富集、貯存的過程，進行下一批次活性汙泥的培養。
本發明可由控制單元監測、控制上述各裝置的參數及操作；在控制單元的作用下，重複以上富集、培養、貯存過程，當水處理系統出現異常時，立即將貯存的活性汙泥返回至汙水處理系統中，快速恢復系統降解能力，達到系統穩定運行目的。