生物倍增工藝

高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置專利目的

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》目的在于克服專利背景中相關(guān)技術(shù)的不足，提供一種不僅可以確保短程硝化/反硝化要求低溶氧，而且高污泥濃度不沉降，并且處理過程能形成二個(gè)及以上環(huán)流，能夠充分發(fā)揮生物倍增工藝優(yōu)勢(shì)的高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置。

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》另一目的在于提供一種工藝可調(diào)性好，能應(yīng)用于多種廢水的高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置。

高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置技術(shù)方案

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》目的實(shí)現(xiàn)，主要改進(jìn)是將原生物倍增工藝中曝氣好氧區(qū)設(shè)計(jì)為環(huán)形溝，環(huán)形溝內(nèi)設(shè)置形成環(huán)流的推流裝置，將相鄰設(shè)置的提升區(qū)、進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)移至環(huán)形溝內(nèi)側(cè)，并使相應(yīng)功能區(qū)連通，通過環(huán)形溝形成至少二個(gè)環(huán)流，從而克服了有關(guān)的生物倍增工藝處理池布局帶來的不足，實(shí)現(xiàn)《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》目的。具體說，《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》包括按生物倍增處理流程水連通的進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)、水提升區(qū)、曝氣好氧區(qū)和沉淀區(qū)，其特征在于曝氣好氧區(qū)為環(huán)形溝，環(huán)形溝內(nèi)有水流推進(jìn)裝置，進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)、水提升區(qū)、沉淀區(qū)內(nèi)置環(huán)形溝內(nèi)側(cè)，環(huán)形溝分別與沉淀區(qū)及進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)連通。

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》的裝置處理基本流程，與2010年6月前相關(guān)技術(shù)生物倍增污水處理工藝大致相同：處理進(jìn)水，首先進(jìn)入進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)，進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)視處理水質(zhì)情況，可通過調(diào)節(jié)進(jìn)入的回流量分別設(shè)定為缺氧狀態(tài)或厭氧狀態(tài)，分別進(jìn)行生物脫氮或生物除磷；經(jīng)生物脫氮或生物除磷處理污水通過連通口或管進(jìn)入提升區(qū)，由提升裝置提升進(jìn)入好氧環(huán)形溝，在水流推進(jìn)裝置推動(dòng)下在環(huán)形溝內(nèi)形成環(huán)流，并通過環(huán)形溝向其它處理單元配水：例如環(huán)形溝內(nèi)一部分混合泥水通過池壁開孔或連通管進(jìn)入沉淀區(qū)，進(jìn)行泥水分離，澄清出水由上部出水堰收集排出；一部分混合泥水依環(huán)形溝流動(dòng)通過池壁開孔等進(jìn)入進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)循環(huán)（簡稱小循環(huán)），一部分混合泥水在環(huán)形溝內(nèi)環(huán)流（簡稱大循環(huán)），從而使處理污水形成至少二個(gè)處理循環(huán)，循環(huán)量視污水水質(zhì)調(diào)節(jié)。沉淀池沉淀污泥，部分通過池壁開孔等回流至進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)以保持處理中高污泥濃度，其余部分作為多余的污泥排出。由于在環(huán)形溝內(nèi)增加推流裝置，從而加大了混合泥水在環(huán)形溝內(nèi)流速，可以確保生物倍增工藝要求低溶氧下的小曝氣量，高污泥含量不沉降（混合泥水流動(dòng)主要依靠推流裝置推流），既可以確保短程硝化/反硝化的進(jìn)行，又保持高的污泥含量，可以確保生物倍增工藝優(yōu)勢(shì)發(fā)揮。各池容積按水質(zhì)及工藝處理要求計(jì)算確定。

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》中：曝氣好氧環(huán)形溝，一是如2010年6月前相關(guān)的生物倍增技術(shù)作為好氧反應(yīng)區(qū)，在低溶氧下實(shí)現(xiàn)縱向短程硝化/反硝化脫氮，以及生物去除有機(jī)物，二是形成處理混合泥水不同環(huán)流提供配水通道，形成至少二個(gè)處理環(huán)流。按此功能，環(huán)形溝，溝形例如可以是矩形溝，也可以是類似氧化溝的兩端弧形溝，為延長混合泥水在好氧溝內(nèi)環(huán)流時(shí)間，以及在短的地塊能滿足環(huán)流停留時(shí)間要求，還可以將環(huán)形溝設(shè)計(jì)成套合的二溝或以上。環(huán)形溝內(nèi)充氧裝置，基本類同生物倍增工藝，主要以底曝氣供氧裝置供氧為主，例如可以是水處理用各種微孔曝氣器、射流曝氣裝置、散流曝氣裝置等，其中尤以微孔曝氣器為佳，其產(chǎn)生氣泡細(xì)小、比表面積大，上升流速慢，微生物更容易獲取氧，并可以提高氧傳遞效率。此外，根據(jù)處理水水質(zhì)情況，例如氨氮過高或過低的廢水處理，也可以通過增加表面曝氣裝置，形成以表面曝氣裝置為主或底部曝氣 表面曝氣兩種充氧模式，提高水中溶氧。

環(huán)形溝內(nèi)的水流推進(jìn)裝置，主要為混合泥水在環(huán)形溝內(nèi)快速流動(dòng)提供動(dòng)力，一方面確保長的循環(huán)環(huán)流實(shí)現(xiàn)，另一方面提供混合泥水足夠流速，防止高濃度污泥因低流速而產(chǎn)生污泥沉降。使實(shí)現(xiàn)縱向短程硝化/反硝化曝氣供氧，與混合泥水推流動(dòng)力分開，從而可以確保為實(shí)現(xiàn)短程硝化/反硝化所需低溶氧，而又可保持循環(huán)液高污泥濃度，因而較好協(xié)調(diào)了生物倍增工藝高污泥濃度及低溶氧矛盾，使兩者達(dá)到工藝要求統(tǒng)一。水流推進(jìn)裝置，由于其主要功能是提供混合泥水流動(dòng)推流動(dòng)力，理論上對(duì)推進(jìn)器可以不限定，例如可以是葉輪式推進(jìn)器，也可以是氧化溝用轉(zhuǎn)盤或轉(zhuǎn)刷，以及射流器、吸射器等，只要能推動(dòng)水流流動(dòng)的動(dòng)力均可以被應(yīng)用，為避免推流中過渡增氧破壞低溶氧，一種較好為采用水下推進(jìn)器。從形成推流功能，推進(jìn)裝置可以設(shè)計(jì)在環(huán)形溝的任意位置，其中一種較好是設(shè)置在提升出水區(qū)附近，可以同時(shí)利用提升水位差增加推流，以降低推流功率。視處理水設(shè)計(jì)環(huán)形溝環(huán)流長度，水流推進(jìn)裝置，可以是一處，也可以是在流程路徑上兩個(gè)或以上。在大循環(huán)中，為防止循環(huán)未端因流速降低，造成污泥沉降，水流推進(jìn)裝置推流，可以設(shè)計(jì)成間隙雙向運(yùn)行，例如采用轉(zhuǎn)盤間隙正反運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣循環(huán)頭尾交替可以有效防止未端因流速降低導(dǎo)致污泥沉淀。

提升裝置，主要功能同生物倍增工藝，將來目進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)混合泥水提升進(jìn)入外側(cè)環(huán)形溝，形成更新環(huán)流。提升裝置，可以是泵，也可以是氣提裝置，或者其他具有提水功能裝置，例如在提升區(qū)與環(huán)形溝池壁上開孔，設(shè)置推進(jìn)器，其中一種較好為采用空氣提升，氣提具有能耗低，節(jié)能。提升區(qū)，可以與進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)平行布置，也可以是垂直布置。

進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)，是進(jìn)水處理第一步，除承擔(dān)進(jìn)水混合功能外，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況，可以分別通過調(diào)節(jié)進(jìn)入進(jìn)水區(qū)回流量大小，設(shè)置為缺氧狀態(tài)或厭氧狀態(tài)，分別實(shí)現(xiàn)生物脫氮為主運(yùn)行模式或生物除磷為主運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)以生物脫氮為主，或以生物除磷為主兩種處理功能，因而又可稱為厭氧區(qū)或缺氧區(qū)。

此外：為了改善進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)內(nèi)水流狀態(tài)，防止高污泥濃度產(chǎn)生污泥沉降，以及加快進(jìn)水混合，進(jìn)水區(qū)內(nèi)較好設(shè)置有加速混合攪流裝置，例如葉輪推進(jìn)器、攪拌器等水力混合、推進(jìn)器，以提高污水混合能力和流動(dòng)速度。

沉淀區(qū)，為實(shí)現(xiàn)快速澄清以及提高澄清效果，可以同生物倍增工藝，在沉淀池內(nèi)設(shè)置加速泥水分離沉淀填料，例如斜板或斜管泥水分離填料。斜板或斜管可以采用直通道斜置例如60度斜置方式，也可以采用豎向彎曲波紋斜板豎向安裝方式；底部沉淀污泥，一部分通過底部開口或連通，向進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)補(bǔ)充活性污泥，保持污泥含量要求，一部分被排出沉淀池。排出沉淀池可以通過設(shè)置在沉淀區(qū)的刮/吸泥裝置排出，或者通過固定安裝在沉淀區(qū)或靠近沉淀區(qū)的抽吸泵排出。根據(jù)沉淀池形結(jié)構(gòu)，其刮和/或吸泥裝置，可以采用往復(fù)式，或旋轉(zhuǎn)式，只需在加速沉淀泥水分離填料兩側(cè)或中心留出驅(qū)動(dòng)空間。

為了增強(qiáng)已定型池的工藝可調(diào)節(jié)性，提高對(duì)處理污水的適應(yīng)性，以及進(jìn)一步節(jié)約運(yùn)行能耗，一種較好在提升區(qū)與環(huán)形溝共用壁上設(shè)置連通流量可控的閘門或閥門或推流裝置。運(yùn)行中：例如當(dāng)進(jìn)水污染物濃度較低，通過較小循環(huán)流量即可達(dá)到處理要求時(shí)，可以停止或減小提升裝置提升，開啟閘門或閥門或池壁面的推流裝置，向環(huán)形溝補(bǔ)充進(jìn)水，這樣可以節(jié)省提升能耗，在更節(jié)能下運(yùn)行。為提高自流進(jìn)入環(huán)形溝“自動(dòng)力”，環(huán)形溝內(nèi)推進(jìn)環(huán)流的水流推進(jìn)裝置，較好設(shè)置在可控閘門或閥門或推流裝置水流動(dòng)方向前端，通過推流裝置形成的“抽吸作用”，增強(qiáng)自流“動(dòng)力”及自流量。

為了提高對(duì)高NH₃-N（例如NH₃-N≥100毫克/升的皮革、酒精）廢水的氮去除能力，可以通過增加曝氣提高好氧溝的溶解氧含量，例如使溶解氧至2毫克/升。提高溶解氧方式，可以是加大底曝供氣量，或者再增加表曝裝置，例如轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)刷等充氧裝置，還可以單獨(dú)采用表曝供氧。

高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置改善效果

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》相對(duì)于2010年6月前的生物倍增工藝池型，由于改變了池型布置結(jié)構(gòu)，將曝氣好氧區(qū)改為環(huán)形溝，并在環(huán)形溝內(nèi)設(shè)置推進(jìn)環(huán)流的水流推進(jìn)裝置，將其他處理功能區(qū)內(nèi)置于環(huán)形溝圈內(nèi)側(cè)相鄰設(shè)置。從而帶來了如下變化：

首先，改變了處理混合液循環(huán)形式并提高了循環(huán)流速，使處理混合泥水形成了進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)-提升區(qū)-好氧環(huán)形溝-進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)小循環(huán)；和好氧環(huán)形溝內(nèi)大循環(huán)；以及還有好氧環(huán)形溝-沉淀區(qū)出水通道（沉淀出水與處理循環(huán)分開），這樣使得需檢修其中某一單元設(shè)備時(shí)，不會(huì)因不能實(shí)現(xiàn)處理循環(huán)而導(dǎo)致要停止運(yùn)行，同時(shí)小循環(huán)，已得到處理的低濃度循環(huán)混合液對(duì)進(jìn)水進(jìn)行大比倍稀釋（循環(huán)流量可根據(jù)需要為進(jìn)水量的幾十甚至上千倍），使進(jìn)水污染物濃度被迅速降低，使進(jìn)水在進(jìn)水混合反應(yīng)區(qū)池內(nèi)污染物濃度差大幅降低，更有效避免了進(jìn)水高濃度的COD造成對(duì)活性污泥的沖擊，穩(wěn)定了微生物生長環(huán)境，從而提高了抗沖擊負(fù)荷能力；好氧溝內(nèi)的大循環(huán)，增加了污水在好氧環(huán)形溝內(nèi)水力流程及停留時(shí)間（好氧流程被加長），不僅強(qiáng)化了COD、BOD、NH₃-N、特別是總氮的去除，而且由于循環(huán)液中的污染物隨著水流循環(huán)，被微生物逐漸降解污染物濃度降低，在循環(huán)末端形成了溶氧濃度相對(duì)提高，硝態(tài)氮含量增加，從而強(qiáng)化了脫氮功能，并對(duì)難降解有機(jī)廢水以及生化性差的廢水有較好的處理效果，特別是將環(huán)形溝設(shè)計(jì)成套合的二溝或以上，更是延長了混合泥水環(huán)流時(shí)間，以及未端溶氧高段流程，提高了污水處理能力，可以確保出水總氮穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時(shí)此設(shè)計(jì)還提高了對(duì)短小地塊的適應(yīng)性。高的環(huán)流流速，確保了在低曝氣溶氧下（溶氧最低可在0.1毫克/升），高污泥含量（例如污泥濃度8克/升）也不會(huì)發(fā)生污泥沉淀，較好解決了生物倍增工藝要求低溶氧和高污泥含量矛盾；此外，推進(jìn)器產(chǎn)生高的流速還使泥水混合及與氧接觸傳質(zhì)加快，可以確保生物倍增工藝優(yōu)勢(shì)發(fā)揮；加大推流還能進(jìn)一步提高污泥濃度。此外，此溝形設(shè)計(jì)及增加推流裝置，還提高了回流比，以及回流比的可調(diào)性，可以根據(jù)處理污水情況，靈活調(diào)節(jié)回流比；大的回流比又保持了高的污泥濃度，高的污泥濃度可以確?？v向短程硝化/反硝化較低溶氧，短程硝化/反硝化效果好，兩者很好協(xié)調(diào)是《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》區(qū)別于2010年6月前的生物倍增池型布置的最大區(qū)別。

其次，沉淀區(qū)置于環(huán)形溝內(nèi)，僅起泥水分離澄清用，而無原來環(huán)流過流功能，不僅可以確保澄清所要求的水流靜態(tài)，有利于快速澄清和高的澄清效果，即使不設(shè)置加速泥水分離沉淀填料，也能很好實(shí)現(xiàn)沉淀分離；而且克服了2010年6月前相關(guān)的技術(shù)沉淀區(qū)過流產(chǎn)生死角導(dǎo)致污泥沉淀，降低環(huán)流污泥濃度現(xiàn)象。

再就是，提升區(qū)和環(huán)形溝間增設(shè)可控閘門或閥門，使得在曝雨或進(jìn)水低污染物濃度，可以關(guān)閉提升裝置，依靠閘門或閥門連通為環(huán)流提供新鮮混合液，保持一定補(bǔ)充循環(huán)量，從而確保維持微生物代謝所需營養(yǎng)，可避免因關(guān)閉提升，造成無增補(bǔ)混合液循環(huán)引起微生物代謝營養(yǎng)不足而造成微生物無營養(yǎng)源“饑餓死亡”，還節(jié)省了曝氣能耗，實(shí)現(xiàn)更節(jié)能運(yùn)行。同時(shí)曝雨時(shí)可使進(jìn)水直接進(jìn)入沉淀區(qū)，經(jīng)澄清后直接排出，避免因暴雨造成大流量而引起污泥流失現(xiàn)象，提高了工藝抗暴雨沖擊能力，易于系統(tǒng)回復(fù)使用。同時(shí)，提升區(qū)和環(huán)形溝間增設(shè)可控閘門或閥門，還提高了處理裝置根據(jù)處理污水調(diào)節(jié)的靈活性。

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》保持了生物倍增工藝運(yùn)行條件，而又不同于2010年6月前的生物倍增池型，其環(huán)形溝內(nèi)置合建式生物倍增處理池型，確保生物倍增工藝要求——低溶氧、高污泥濃度，在實(shí)際工程中更能實(shí)現(xiàn)，該專利池型溶氧可以控制在0.1~0.5毫克/升，污泥濃度實(shí)際可以提高到5~8克/升或更高（視推流）而不會(huì)出現(xiàn)污泥沉淀?？朔?010年6月前的生物倍增工藝處理單元布局難以克服的缺點(diǎn)，可以更充分發(fā)揮生物倍增工藝處理效果及優(yōu)勢(shì)，并且裝置工藝適應(yīng)性強(qiáng)，可以根據(jù)不同處理污水及處理要求調(diào)節(jié)總回流比，及二個(gè)循環(huán)回流量，能高效穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)生物倍增工藝，并提高了抗沖擊負(fù)荷以及抗曝雨沖擊能力，此為實(shí)用新型裝置最大特點(diǎn)。

在好氧溝上增設(shè)或替代設(shè)置曝氣轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)刷等充氧裝置，通過加大好氧溝的溶解氧含量，例如將溶解氧提高至2毫克/升或更高，可以提高對(duì)高NH₃-N（例如NH₃-N≥100毫克/升的皮革、酒精等廢水氮去除能力，擴(kuò)大了生物倍增工藝應(yīng)用范圍。并且，該裝置可以在建設(shè)或建成后，根據(jù)處理水質(zhì)情況，靈活增加曝氣裝置實(shí)現(xiàn)，更是提高了專利裝置的靈活性，應(yīng)用可擴(kuò)充性好，克服了2010年6月前的生物倍增工藝池型布局建成后難以擴(kuò)展功能的局限。

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》是對(duì)生物倍增工藝水處理裝置的改進(jìn)，尤其涉及一種改變處理池布局，能形成二個(gè)及以上處理循環(huán)的高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置（環(huán)形溝內(nèi)置合建式生物倍增處理裝置）。

圖1為相關(guān)技術(shù)生物倍增工藝基本池型布置示意圖。

圖2為《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》基本池型布置示意圖。

圖3-圖12為各種變形池型布置示意圖（省略內(nèi)部裝置）。