申請(qǐng)日2015.11.04
公開(公告)日2017.05.10
IPC分類號(hào)C02F9/14; C02F11/00; C02F11/06; C02F101/30
摘要
本發(fā)明公開了一種水力空化除磷裝置及應(yīng)用該裝置的污水處理系統(tǒng)、方法。其中水力空化除磷裝置包括：水力空化減泥機(jī)及設(shè)置于水力空化減泥機(jī)排出管口的鐵屑放置框，水力空化減泥機(jī)包括相互串接在一起的至少兩級(jí)空化裝置;第一級(jí)空化裝置包括置于一級(jí)空化腔內(nèi)的第一空化器以及正對(duì)第一空化器出口的粉碎擋板;第二級(jí)空化裝置包括順序連接的第二空化器、射流約束體和二級(jí)擴(kuò)散管，射流約束體位于溶氣腔內(nèi)，溶氣腔設(shè)置有溶氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);鐵屑放置框內(nèi)填滿用于與水力空化減泥機(jī)排出物進(jìn)行氧化反應(yīng)的鐵屑，該鐵屑放置框的底部壁面及側(cè)壁設(shè)置網(wǎng)孔。本發(fā)明裝置能夠應(yīng)用于現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)中，減少污泥產(chǎn)量的同時(shí)進(jìn)一步提高除磷效果。
權(quán)利要求書
1.一種水力空化除磷裝置，包括：水力空化減泥機(jī)(1)，其特征在于還包括設(shè)置于所述水力空化減泥機(jī)(1)的排出管口(2)的鐵屑放置框(3)，
所述水力空化減泥機(jī)(1)包括相互串接在一起的至少兩級(jí)空化裝置;
第一級(jí)空化裝置(100)包括置于一級(jí)空化腔(101)內(nèi)的第一空化器(103)以及正對(duì)所述第一空化器(103)出口的粉碎擋板(102);
第二級(jí)空化裝置(20)包括順序連接的第二空化器(21)、射流約束體(25)和二級(jí)擴(kuò)散管(26)，所述射流約束體(25)位于溶氣腔(23)內(nèi)，所述溶氣腔(23)設(shè)置有溶氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);
所述鐵屑放置框(3)內(nèi)填滿用于與所述水力空化減泥機(jī)排出物進(jìn)行氧化反應(yīng)的鐵屑，該鐵屑放置框(3)的底部壁面及側(cè)壁設(shè)置網(wǎng)孔;
從所述水力空化減泥機(jī)(1)的排出管口(2)排出的含磷污水進(jìn)入所述鐵屑放置框(3)，與鐵屑放置框(3)內(nèi)的鐵屑進(jìn)行氧化反應(yīng)后再經(jīng)鐵屑放置框(3)底部壁面及側(cè)壁的網(wǎng)孔流出。
2.如權(quán)利要求1所述的水力空化除磷裝置，其特征在于：
所述水力空化減泥機(jī)還包括第三級(jí)空化裝置(30)和第四級(jí)空化裝置(40);所述第二級(jí)空化裝置(20)、第三級(jí)空化裝置(30)和第四級(jí)空化裝置(40)從上到下豎直配置;所述第一級(jí)空化裝置(100)水平布置且位于所述第二級(jí)空化裝置(20)的上方;
所述第一級(jí)空化裝置(100)通過(guò)第一支撐封板(104)與所述第二級(jí)空化裝置(20)連接;所述第二級(jí)空化裝置(20)通過(guò)第二支撐封板(31)與所述第三級(jí)空化裝置(30)連接;所述第三級(jí)空化裝置(30)通過(guò)第三支撐封板(41)與所述第四級(jí)空化裝置(40)連接。
3.一種污水處理系統(tǒng)，包括依次連接的格柵、沉砂池、生物反應(yīng)池和污泥濃縮池，其特征在于：在所述污泥濃縮池出口端和生物反應(yīng)池的入口之間串接一個(gè)如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水力空化除磷裝置以形成一個(gè)污水循環(huán)系統(tǒng);所述水力空化除磷裝置的入口端連接污泥濃縮池的出口端，其出口端經(jīng)管路連接所述生物反應(yīng)池的入口端。
4.如權(quán)利要求3所述的污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物反應(yīng)池包括依次連接的缺氧池和好氧池，所述好氧池的一個(gè)出口端經(jīng)管道連接所述缺氧池的入口端構(gòu)成包括所述缺氧池和好氧池的循環(huán)回路;所述好氧池的另一個(gè)出口端依次連接二沉池和所述污泥濃縮池。
5.如權(quán)利要求3所述的污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池的一個(gè)出口端經(jīng)管道連接所述缺氧池的入口端構(gòu)成包括所述缺氧池和好氧池的循環(huán)回路;所述好氧池的另一個(gè)出口端依次連接二沉池和所述污泥濃縮池。
6.如權(quán)利要求3所述的污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池和氧化溝，該氧化溝包括缺氧段和好氧段;所述氧化溝的出口端依次連接二沉池和所述污泥濃縮池。
7.如權(quán)利要求3所述的污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池和SBR反應(yīng)池，所述SBR反應(yīng)池出口端連接所述污泥濃縮池。
8.如權(quán)利要求3所述的污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池、缺氧池和MBR反應(yīng)池，所述MBR反應(yīng)池的一個(gè)出口端連接所述缺氧池的入口端構(gòu)成包括所述缺氧池和MBR反應(yīng)池的循環(huán)回路;所述MBR反應(yīng)池的另一個(gè)出口端連接污泥濃縮池。
9.一種采用如權(quán)利要求1所述的水力空化除磷裝置的污水處理方法，其特征在于包括以下步驟：
步驟A：通過(guò)格柵和沉砂池對(duì)高濃度有機(jī)污水混合物進(jìn)行預(yù)處理，去除有機(jī)污水混合物中的懸浮物;
步驟B：通過(guò)生物反應(yīng)池的生物處理方法，利用微生物的代謝作用，去除預(yù)處理后的有機(jī)污水混合物中的有機(jī)污染物質(zhì)，并通過(guò)污泥濃縮池對(duì)生物處理后的排出物進(jìn)行濃縮處理，減少排出物中污泥的含水量;
步驟C：經(jīng)步驟B處理后的污泥混合液進(jìn)入水力空化減泥機(jī)的第一空化器(103)后產(chǎn)生高速射流撞擊在與所述第一空化器(103)正對(duì)的粉碎擋板(102)上，使污泥混合液中的大顆粒污泥絮體破碎，導(dǎo)致水力空化減泥機(jī)的一級(jí)空化腔(101)內(nèi)的混合液壓力進(jìn)一步增大;經(jīng)一級(jí)空化后的污泥混合液進(jìn)入水力空化減泥機(jī)第二空化器(21)，在第二級(jí)空化裝置(20)內(nèi)的溶氣腔(23)及射流約束體(25)的共同作用下產(chǎn)生溶氣空化; 二級(jí)空化后的污泥混合液通過(guò)二級(jí)擴(kuò)散管(26)排出;
步驟D：經(jīng)過(guò)步驟C排出的氧化性污泥混合物沖擊在鐵屑放置框上進(jìn)而使氧化性污泥混合物與鐵屑反應(yīng)形成高價(jià)鐵離子，高價(jià)鐵離子進(jìn)一步與污泥混合物中的磷酸根結(jié)合形成磷酸鐵沉淀，從而達(dá)到除磷效果;
步驟E：經(jīng)步驟D處理后的剩余污泥返回生物反應(yīng)池中再次經(jīng)過(guò)生物處理進(jìn)一步減少有機(jī)污泥排出量。
10.如權(quán)利要求9所述的污水處理方法，其特征在于：
該方法步驟C還包括：含有污泥的待處理混合液經(jīng)所述第一級(jí)空化裝置(100)和第二級(jí)空化裝置(20)的兩級(jí)空化處理后依次進(jìn)入下游的所述第三級(jí)空化裝置(30)內(nèi)的第三空化器(32)和第四級(jí)空化裝置(40)內(nèi)第四空化器(42)進(jìn)行三級(jí)和四級(jí)空化處理，最后經(jīng)出水管(45)排出。
說(shuō)明書
水力空化除磷裝置及應(yīng)用該裝置的污水處理系統(tǒng)、方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種有機(jī)污水的處理裝置，尤其涉及一種水力空化除磷裝置及應(yīng)用該裝置的污水處理系統(tǒng)、方法。
背景技術(shù)
為了防治日益嚴(yán)重的氮磷污染及水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題,我國(guó)現(xiàn)行污水排放標(biāo)準(zhǔn)( GB8978-1996) 對(duì)城市污水處理廠出水中的磷指標(biāo)提出了嚴(yán)格的要求。這就意味著,城市污水處理工藝都必須考慮除磷的問(wèn)題。
城市污水處理通常選擇同步脫氮除磷的生化處理工藝(如A2/O)。生物除磷是通過(guò)微生物在厭氧條件下釋放磷以及在好氧條件下通過(guò)聚磷菌吸收磷，從而使磷進(jìn)入污泥中被排出進(jìn)而從污水中去除磷。在厭氧狀態(tài)下，聚磷細(xì)胞對(duì)磷的釋放越充分，體內(nèi)貯存的聚β羥丁酸也越多.進(jìn)入好氧狀態(tài)后磷的吸收量也越大。厭氧狀態(tài)下每釋放1mg磷，進(jìn)入好氧狀態(tài)后就可吸收2.0～2.4mg磷。細(xì)胞內(nèi)吸收了大量磷的高磷污泥最后以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)，從而完成除磷過(guò)程。現(xiàn)在廣泛采用的A2O等生物除磷工藝主要就是利用了聚磷菌的聚磷作用。污水中的磷有很多存在形式，但主要為正磷酸鹽PO43--P、聚磷酸鹽和有機(jī)磷。進(jìn)入污水處理廠的污水中，絕大部分聚磷酸鹽和有機(jī)磷被水解或礦化成了PO43--P。污水中剩余的有機(jī)磷和聚磷酸鹽在進(jìn)入生物處理系統(tǒng)后，也將被礦化或水解成PO43--P，被聚磷菌攝取而去除。聚磷菌交替地處于厭氧狀態(tài)和好氧狀態(tài)。在厭氧狀態(tài)下，聚磷菌能吸收污水中的乙酸、甲酸、丙酸及乙醇等極易生物降解的有機(jī)物質(zhì)，貯存在體內(nèi)作為營(yíng)養(yǎng)源，同時(shí)將體內(nèi)存貯的聚磷酸鹽以PO43--P的形式釋放出來(lái)，以便獲得能量。但是目前生物除磷工藝也存在一些問(wèn)題。例如污水中碳源不足，僅靠生物除磷不能滿足要求。 一般認(rèn)為要保證生物除磷效果，應(yīng)控制進(jìn)入?yún)捬醵蔚奈鬯蠦OD5/TP大于20。研究結(jié)果表明:當(dāng)進(jìn)水BOD5/TP≤20時(shí)，出水TP只能達(dá)到1mg/L，進(jìn)水BOD5/TP<20的生物除磷系統(tǒng)出水TP難以達(dá)到1～2mg/L。然而我國(guó)絕大多數(shù)城市污水中BOD5/TP≤20，遠(yuǎn)不能滿足生物除磷對(duì)碳源的要求。特別是我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠的水質(zhì)排放一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定出水中TP的濃度≤ 0.5mg/L.這就要求采用其他方法彌補(bǔ)生物除磷技術(shù)的不足。
城市污水生物除磷系統(tǒng)由于存在著因碳源不足而引起出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題一般需要從工藝外部采取措施,增加進(jìn)水中碳源數(shù)量,例如取消初沉池減少污水中碳的損失量;設(shè)置污泥消化系統(tǒng)，將污泥消化液回流到生化反應(yīng)池補(bǔ)充碳源。目前我國(guó)許多污水處理廠要求升級(jí)改造。即從原來(lái)的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。這種改造過(guò)程除了必須支付高昂的改造費(fèi)用(有的廠甚至超過(guò)建廠所花費(fèi)用)外，面臨的另一困難是難以解決生物處理工藝技術(shù)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)脫氮除磷所需碳源不足的問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，盡管提出了很多新工藝(如改良A2/O工藝，倒置A2/O工藝等等)，但是還不足以解決達(dá)標(biāo)必須需碳源不足問(wèn)題。不得已有些污水處理廠還采用了外加碳源的補(bǔ)碳方式，如甲醇、醋酸鈉等，結(jié)果由于運(yùn)行成本急劇增加，導(dǎo)致這種方式不實(shí)際生產(chǎn)所接受。
基于上述生物除磷存在的問(wèn)題，我國(guó)大多數(shù)污水處理廠采用了化學(xué)除磷的方法。也即對(duì)經(jīng)過(guò)生化處理后的污水再加入鈣鹽、鐵鹽或鋁鹽，使污水中的PO3- 4-P與這些鹽類中的Ca2+、Fe3+、Al3+分別形成Ca3(PO3)2、FePO3、AlPO3的磷酸鹽沉淀，再進(jìn)入外排的污泥中被除去。化學(xué)除磷雖然可以有效彌補(bǔ)生物除磷的不足，但是這種化學(xué)除磷只能出去污水中以正磷酸根形式存在的磷，不能除去有機(jī)磷或其他形式存在的磷，因此也不是完全湊效。特別是化學(xué)除磷通常要加入過(guò)量的藥劑才能有效，而且工業(yè)級(jí)的藥品中往往含有大量的雜質(zhì)，有效成分含量低，造成化學(xué)污泥量大大增加，明顯增加了污水處理廠的污泥產(chǎn)量，也增加了污水處理廠本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種能有效去除有機(jī)污水中磷的水力空化除磷裝置及應(yīng)用該裝置的污水處理系統(tǒng)、方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種水力空化除磷裝置，包括：水力空化減泥機(jī)，其特征在于還包括設(shè)置于所述水力空化減泥機(jī)的排出管口的鐵屑放置框，
所述水力空化減泥機(jī)包括相互串接在一起的至少兩級(jí)空化裝置;
第一級(jí)空化裝置包括置于一級(jí)空化腔內(nèi)的第一空化器以及正對(duì)所述第一空化器出口的粉碎擋板;
第二級(jí)空化裝置包括順序連接的第二空化器、射流約束體和二級(jí)擴(kuò)散管，所述射流約束體位于溶氣腔內(nèi)，所述溶氣腔設(shè)置有溶氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);
所述鐵屑放置框內(nèi)填滿用于與所述水力空化減泥機(jī)排出物進(jìn)行氧化反應(yīng)的鐵屑，該鐵屑放置框的底部壁面及側(cè)壁設(shè)置網(wǎng)孔;
從所述水力空化減泥機(jī)的排出管口排出的含磷污水進(jìn)入所述鐵屑放置框，與鐵屑放置框內(nèi)的鐵屑進(jìn)行氧化反應(yīng)后再經(jīng)鐵屑放置框底部壁面及側(cè)壁的網(wǎng)孔流出。
所述水力空化減泥機(jī)還包括第三級(jí)空化裝置和第四級(jí)空化裝置;所述第二級(jí)空化裝置、第三級(jí)空化裝置和第四級(jí)空化裝置從上到下豎直配置;所述第一級(jí)空化裝置水平布置且位于所述第二級(jí)空化裝置的上方;
所述第一級(jí)空化裝置通過(guò)第一支撐封板與所述第二級(jí)空化裝置連接;所述第二級(jí)空化裝置通過(guò)第二支撐封板與所述第三級(jí)空化裝置連接;所述第三級(jí)空化裝置通過(guò)第三支撐封板與所述第四級(jí)空化裝置連接。
本發(fā)明還公開了一種污水處理系統(tǒng)，包括依次連接的格柵、沉砂池、生物反應(yīng)池和污泥濃縮池，其特征在于：在所述污泥濃縮池出口端和生物反應(yīng)池的入口之間串接一個(gè)水力空化除磷裝置以形成一個(gè)污水循環(huán)系統(tǒng);所述水力空化除磷裝置的入口端連接污泥濃縮池的出口端，其出口端經(jīng)管路連接所述生物反應(yīng)池的入口端。
所述生物反應(yīng)池包括依次連接的缺氧池和好氧池，所述好氧池的一個(gè)出口端經(jīng)管道連接所述缺氧池的入口端構(gòu)成包括所述缺氧池和好氧池的循環(huán)回路;所述好氧池的另一個(gè)出口端依次連接二沉池和所述污泥濃縮池。
所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池的一個(gè)出口端經(jīng)管道連接所述缺氧池的入口端構(gòu)成包括所述缺氧池和好氧池的循環(huán)回路;所述好氧池的另一個(gè)出口端依次連接二沉池和所述污泥濃縮池。
所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池和氧化溝，該氧化溝包括缺氧段和好氧段;所述氧化溝的出口端依次連接二沉池和所述污泥濃縮池。
所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池和SBR反應(yīng)池，所述SBR反應(yīng)池出口端連接所述污泥濃縮池。
所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池、缺氧池和MBR反應(yīng)池，所述MBR反應(yīng)池的一個(gè)出口端連接所述缺氧池的入口端構(gòu)成包括所述缺氧池和MBR反應(yīng)池的循環(huán)回路;所述MBR反應(yīng)池的另一個(gè)出口端連接污泥濃縮池。
本發(fā)明還公開了一種采用水力空化除磷裝置的污水處理方法，其特征在于包括以下步驟：
步驟A：通過(guò)格柵和沉砂池對(duì)高濃度有機(jī)污水混合物進(jìn)行預(yù)處理，去除有機(jī)污水混合物中的懸浮物;
步驟B：通過(guò)生物反應(yīng)池的生物處理方法，利用微生物的代謝作用，去除預(yù)處理后的有機(jī)污水混合物中的有機(jī)污染物質(zhì)，并通過(guò)污泥濃縮池對(duì)生物處理后的排出物進(jìn)行濃縮處理，減少排出物中污泥的含水量;
步驟C：經(jīng)步驟B處理后的污泥混合液進(jìn)入水力空化減泥機(jī)的第一空化器后產(chǎn)生高速射流撞擊在與所述第一空化器正對(duì)的粉碎擋板上，使污泥混合液中的大顆粒污泥絮體破碎，導(dǎo)致水力空化減泥機(jī)的一級(jí)空化腔內(nèi)的混合液壓力進(jìn)一步增大;經(jīng)一級(jí)空化后的污泥混合液進(jìn)入水力空化減泥機(jī)第二空化器，在第二級(jí)空化裝置內(nèi)的溶氣腔及射流約束體的共同作用下產(chǎn)生溶氣空化; 二級(jí)空化后的污泥混合液通過(guò)二級(jí)擴(kuò)散管排出;
步驟D：經(jīng)過(guò)步驟C排出的氧化性污泥混合物沖擊在鐵屑放置框上進(jìn)而使氧化性污泥混合物與鐵屑反應(yīng)形成高價(jià)鐵離子，高價(jià)鐵離子進(jìn)一步與污泥混合物中的磷酸根結(jié)合形成磷酸鐵沉淀，從而達(dá)到除磷效果;
步驟E：經(jīng)步驟D處理后的剩余污泥返回生物反應(yīng)池中再次經(jīng)過(guò)生物處理進(jìn)一步減少有機(jī)污泥排出量。
該方法步驟C還包括：含有污泥的待處理混合液經(jīng)所述第一級(jí)空化裝置和第二級(jí)空化裝置的兩級(jí)空化處理后依次進(jìn)入下游的所述第三級(jí)空化裝置內(nèi)的第三空化器和第四級(jí)空化裝置內(nèi)第四空化器進(jìn)行三級(jí)和四級(jí)空化處理，最后經(jīng)出水管排出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工程投資少、運(yùn)行成本低、能應(yīng)用于現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)中，進(jìn)一步有效提高除磷效果。
