一體化雙沉澱區立體循環氧化溝設備及其操作方法
2023-06-05 11:29:41 2
專利名稱：一體化雙沉澱區立體循環氧化溝設備及其操作方法
技術領域：
本發明屬於利用生化技術處理汙水的設備，特別涉及一種一體化雙沉澱區立體循環氧化溝設備及其操作方法。
背景技術：
目前公知的一種氧化溝汙水處理技術是二十世紀50年代開發的，主要由氧化溝、二沉池和汙泥回流系統組成，它是活性汙泥處理方法的一種形式。最初利用氧化溝處理技術的裝置是帕斯維爾(Pasveer)氧化溝裝置，見附圖3，此後又開發出各種不同形式的氧化溝裝置，如卡羅塞(Carrousel)氧化溝裝置，見附圖4，以及奧貝爾(Orbal)氧化溝裝置等，見附圖5。
這些氧化溝裝置的共同特點是氧化溝是平面循環封閉式的溝渠，使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置推動混合液(汙水和活性汙泥組成)沿水平方向在閉合式渠道中進行連續循環；汙水和微生物的停留時間長，有機汙染物的負荷低；氧化溝能夠通過低限度的操作和維護，穩定地達到有機物和總懸浮固體的有效去除。沉澱池與氧化溝分建，通過汙泥泵將沉澱汙泥回流到氧化溝內。其主要缺點是由於曝氣設備的能力所限，氧化溝的深度較淺，通常水深為1-3米，佔地面積大。因此，在土地資源緊缺的國家或地區使用受到制約。
二十世紀八十年代末，美國開發了另一種公知的氧化溝汙水處理方法——一體化氧化溝(Integral oxidation Ditch簡稱I.O.D)，見附圖6。它是一種將傳統氧化溝裝置的汙水曝氣淨化和混合液的沉澱/分離合併為一體(沉澱池直接設置在氧化溝溝道中)，以實現汙泥的無泵回流。該方法與傳統氧化溝裝置所用的方法相比，省掉了汙泥回流系統。其缺點是二沉池建於循環溝道中，增加了水流阻力，對曝氣設備的要求提高。運行調節性能差。由於反應池中混合液仍然呈水平方向連續循環，受曝氣能力的限制，水深一般不超過3米，因此，仍存在佔地面積過大的問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種流態方式上全新、更節約佔地面積、進一步節省能耗的一體化雙沉澱區立體循環氧化溝汙水處理設備。
本發明的另一目的是提供一種應用一體化雙沉澱區立體循環氧化溝汙水處理設備的操作方法。
本發明的設備包括氧化溝和固液沉澱分離器，在氧化溝上部開有進水口，在進水口的前方安裝有曝氣轉刷，其特徵是所述的氧化溝是立體循環式氧化溝，其是由隔板將氧化溝分成上下兩部分，上部為好氧區，下部為缺氧區；所述的固液沉澱分離器是非矩形容器，其底部混合液進入口呈斜開口，在一側壁的上部設有溢流堰和出水口，在另一側壁上，且大約位於立體循環氧化溝中部一定高度處開有汙泥回流口；在立體循環式氧化溝中分別安裝有兩個固液沉澱分離器；所述的兩個固液沉澱分離器是分別安裝在立體循環氧化溝的兩端側壁上，固液沉澱分離器的出水口在立體循環氧化溝的上部，汙泥回流口大約位於立體循環氧化溝中部一定高度處。
所述的固液沉澱分離器分別安裝在立體循環氧化溝的兩端，是指立體循環氧化溝的曝氣轉刷相對的前後兩端側壁上。
所述的隔板是安裝在兩個固液沉澱分離器的內側壁之間，並且隔板的兩端分別與兩個固液沉澱分離器的內側壁之間留有使水暢通循環的溝道，或隔板分別與兩個固液沉澱分離器的內側壁密閉連接，在隔板兩端分別開有使水暢通循環的孔。
所述的固液沉澱分離器的汙泥回流口，是設在溢流堰和出水口對面的側壁上，其中一個固液沉澱分離器的汙泥回流口開在隔板以下且不超過1米處；另一個固液沉澱分離器的汙泥回流口開在隔板以上且不超過1米處。
本發明的兩個固液沉澱分離器在位於立體循環氧化溝中部適當高度處開有汙泥回流口，藉助氧化溝內混合液向下流或循環流動時產生的流體力學特性，使汙泥自動回流到氧化溝內，汙泥回流方式獨特，泥水分離效果好，實現汙泥回流的無動力消耗。兩個固液分離器依汙泥回流不同方式而具有相應不同的安裝位置如下固液分離器之一，安裝於與曝氣轉刷的後方一端，混合液進口位於立體氧化溝下部，混合液只從此處進入分離器，完成泥水分離後，汙泥從側壁上位於立體循環氧化溝中部開有汙泥回流口的結構處向上自動回流到氧化溝；固液分離器之二，安裝於與曝氣轉刷的前方一端，混合液進口位於立體氧化溝下部，混合液只從此處進入分離器，完成泥水分離後，汙泥從側壁上位於立體循環氧化溝下部開有汙泥回流口的結構處向下自動回流到氧化溝。
本發明的兩個固液沉澱分離器均是有斜面的非矩形容器，可充分利用立體氧化溝內的死角空間，從而進一步提高泥水分離效果和系統的水力負荷。
本發明一體化雙沉澱區立體循環氧化溝汙水處理設備的操作方法是城市生活汙水或某些工業廢水首先由進水口進入裝有微生物群體(活性汙泥)的立體循環氧化溝，通過曝氣轉刷裝置使被攪動的汙水與微生物群體充分混合，在立體循環氧化溝的上部，混合液呈好氧狀態，可有效地降解有機物並將氨氮氧化為硝態氮(硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮)；然後，混合液通過側邊的溝道或孔向下流入立體循環氧化溝的下部，在此區，混合液呈缺氧狀態，在反硝化菌的作用下將硝態氮還原為氮氣而從水中去除；反硝化以有機物為碳源，如COD，因此可同時將部分有機物去除。
部分混合液分別從兩個固液沉澱分離器底部的混合液進入口進入固液沉澱分離器中；流經沉澱區(混合液進入口與汙泥回流口之間的區域)，進行固液分離。
混合液經固液分離後，與進水等量的上清液經溢流堰由兩邊等高度的出水口排出，汙泥則通過流體力學的作用，由汙泥回流口回流到立體循環一體化氧化溝內。混合液在動能和勢能相互轉換的過程中，又通過另一側邊的溝道向上流入立體循環一體化氧化溝的上部，這樣在立體循環一體化氧化溝的上部和下部間呈立體循環流動。如此循環往復，汙水得以淨化。
本發明的設備及其操作方法具有如下優點1.系統結構緊湊，構造簡潔，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。
2.立體循環式氧化溝內混合液上下循環流動，因而可有效提高氧化溝水深，與現有氧化溝相比佔地面積可減少50％左右。
3.立體循環式氧化溝可同步完成有機物的去除和生物脫氮。在上部，混合液是好氧狀態，可有效地降解有機物並將氨氮氧化為硝態氮(硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮)。在底層呈缺氧狀態，在反硝化菌的作用下將硝態氮還原為氮氣而從水中去除。反硝化以有機物為碳源，因此可同時將部分有機物去除。由於本立體循環氧化溝的底層與空氣隔絕，無現有氧化溝缺氧段的空氣復氧現象，有利於形成缺氧狀態，反硝化效率高。與現有氧化溝相比，有效容積可減少30％左右。
4.本發明中固液沉澱分離器安裝在溝的兩端，對溝內循環的混合液流動沒有任何影響。在各自適當高度設置汙泥回流口，藉助氧化溝內混合液下向流或循環流動時產生的流體力學特性使汙泥自動回流到氧化溝內，汙泥回流方式獨特，泥水分離效果好，實現汙泥回流的無動力消耗。
圖1.本發明一體化立體循環氧化溝設備的示意圖；圖2.本發明的固液沉澱分離器結構示意圖。
A.平面示意圖；B.立體示意圖。
圖3.帕斯維爾(Pasveer)溝示意圖。
圖4.卡羅塞(Carrousel)氧化溝示意圖。
圖5.奧貝爾(Orbal)氧化溝示意圖。
圖6.現有一體化氧化溝(Integral oxidation Ditch簡稱I.O.D)示意圖。
附圖標記1.進水口2.曝氣轉刷3.水平面4.溢流堰5.出水 6.固液沉澱分離器 7.汙泥回流口8.混合液進入口9.隔板 10.溝道11.二沉池 12.隔牆 13.集水管 14.懸浮汙泥層具體實施方式
實施例1一立體循環一體化氧化溝，由隔板將氧化溝分成上下兩部分，且兩邊留有溝道，上部為好氧區，下部為缺氧區；在立體循環氧化溝上部分的一側壁上開有進水口，在進水口的前方安裝有電機帶動的曝氣轉刷；在立體循環氧化溝的兩端側壁上分別安裝有固液沉澱分離器，由一塊斜板將固液沉澱分離器的混合液進入口遮擋成傾斜的開口，在其上部的側壁上設有溢流堰和出水口，在另一側壁上，且位於立體循環氧化溝下部處開有汙泥回流口。
將含有COD為110～440mg/l，氨氮為55mg/l，SS為130～500mg/l的汙水由進水口泵入裝有取自城市汙水處理廠回流汙泥的立體循環式氧化溝，整個運行過程中，保持具有雙沉澱池的立體循環一體化氧化溝內活性汙泥濃度為2000～4000mg/l，水溫為5～30℃，pH為6～9。
通過曝氣轉刷裝置使被攪動的汙水與微生物群體(活性汙泥)充分混合，在此區，混合液呈好氧狀態，有機物得到有效地降解，氨氮在上部溝道內發生硝化反應轉化為硝態氮，在底部硝態氮轉化成氮氣而從水中逸出，完成了生物脫氮過程。部分混合液分別從兩個固液沉澱分離器底部的混合液進入口進入固液沉澱分離器中；混合液經固液沉澱分離器的混合液進入口與汙泥回流口之間的沉澱區進行固液分離；混合液經固液分離後，與進水等量的上清液經溢流堰由出水口排出，汙泥則通過流體力學的作用，由汙泥回流口回流到立體循環一體化氧化溝內。混合液在動能和勢能相互轉換的過程中，又通過另一側邊的溝道向上流入立體循環一體化氧化溝的上部，這樣在立體循環一體化氧化溝的上部和下部間呈立體循環流動。如此循環往復，汙水得以淨化。
出水中COD為30～50mg/l，氨氮為0～2mg/l，SS為13～50mg/l，達到了國家生活雜用水水質標準。
權利要求
1.一種一體化雙沉澱區立體循環氧化溝設備，包括氧化溝和固液沉澱分離器，在氧化溝上部開有進水口，在進水口的前方安裝有曝氣轉刷，其特徵是所述的氧化溝是立體循環式氧化溝，其是由隔板將氧化溝分成上下兩部分，上部為好氧區，下部為缺氧區；所述的固液沉澱分離器是非矩形容器，其底部混合液進入口呈斜開口，在一側壁的上部設有溢流堰和出水口，在另一側壁上開有汙泥回流口；在立體循環式氧化溝中分別安裝有兩個固液沉澱分離器；所述的兩個固液沉澱分離器是分別安裝在立體循環氧化溝的兩端側壁上。
2.如權利要求1所述的設備，其特徵是所述的固液沉澱分離器分別安裝在立體循環氧化溝的兩端側壁上，是指立體循環氧化溝的曝氣轉刷相對的前後兩端側壁上。
3.如權利要求1所述的設備，其特徵是所述的隔板是安裝在兩個固液沉澱分離器的內側壁之間，並且隔板的兩端分別與兩個固液沉澱分離器的內側壁之間留有使水暢通循環的溝道，或隔板分別與兩個固液沉澱分離器的內側壁密閉連接，在隔板兩端分別開有使水暢通循環的孔。
4.如權利要求1所述的設備，其特徵是所述的固液沉澱分離器的汙泥回流口，是設在溢流堰和出水口對面的側壁上。
5.如權利要求1或4所述的設備，其特徵是所述的固液沉澱分離器的汙泥回流口，其中一個固液沉澱分離器的汙泥回流口開在隔板以下且不超過1米處；另一個固液沉澱分離器的汙泥回流口開在隔板以上且不超過1米處。
6.一種如權利要求1-5任意一項所述的一體化雙沉澱區立體循環氧化溝設備的操作方法，其特徵是將汙水由進水口進入裝有微生物群體的具有雙沉澱池的立體循環一體化氧化溝上部，通過曝氣轉刷裝置使被攪動的汙水與微生物群體充分混合，使混合液呈好氧狀態；然後，混合液通過側邊的溝道或孔向下流入立體循環一體化氧化溝的下部，使混合液呈缺氧狀態，在反硝化菌的作用下將硝態氮還原為氮氣而從水中去除；反硝化以有機物為碳源；部分混合液分別從兩個固液沉澱分離器底部的混合液進入口進入固液沉澱分離器中；經沉澱區進行固液分離；混合液經固液分離後，與進水等量的上清液經溢流堰由出水口排出，汙泥則由汙泥回流口回流到立體循環氧化溝內，混合液又通過另一側邊的溝道向上流入立體循環氧化溝的上部，這樣在立體循環氧化溝的上部和下部間呈立體循環流動。
全文摘要
本發明屬於利用生化技術處理汙水的設備，特別涉及一種一體化雙沉澱區立體循環氧化溝汙水處理設備及其操作方法。在立體循環式氧化溝中分別安裝有兩個固液沉澱分離器，由隔板將氧化溝分成上下兩部分，上部為好氧區，下部為缺氧區；所述的固液沉澱分離器均是非矩形容器，其底部混合液進入口呈斜開口，在一側壁的上部設有溢流堰和出水口，在另一側壁上開有汙泥回流口；所述的兩個固液沉澱分離器是分別安裝在立體循環氧化溝的兩端側壁上。本發明的設備結構緊湊，構造簡潔。由於本立體循環氧化溝的底層與空氣隔絕，無現有氧化溝缺氧段的空氣復氧現象，有利於形成缺氧狀態，反硝化效率高。與現有氧化溝相比佔地面積可減少50％左右。
文檔編號B01D21/00GK1463933SQ0212082
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月4日 優先權日2002年6月4日
發明者劉俊新, 夏世斌 申請人:中國科學院生態環境研究中心