專利名稱：間隙鼓風曝氣氧化溝污水處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物反應污水處理工藝，尤其是涉及一種采用間隙曝氣氧化構(gòu)工藝處理污水的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國城市化建設進程的加快，我國的江河、湖泊、海洋污染程度有增大趨勢，污染治理已迫在眉睫。城市污水處理是高能耗行業(yè)之一。高能耗一方面造成了污水處理設施運營成本高；另一方面，也在一定程度上加劇了我國現(xiàn)階段的能源危機。發(fā)達國家在污水處理節(jié)能降耗方面進行了很多研究和實踐，而國內(nèi)污水處理行業(yè)目前側(cè)重在設施建設，對于污水處理的節(jié)能降耗及優(yōu)化運營尚未進行系統(tǒng)地研究。到2005年底，全國的污水處理率已超過45％，“十一五”期間還將有大批污水處理廠建成投入營運，污水處理的節(jié)能降耗將成為行業(yè)亟需解決的問題。針對我國污水處理行業(yè)的具體狀況，在國內(nèi)外研究成果和實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過新工藝的研發(fā)應用、運行的優(yōu)化調(diào)控、設施設備的改造、先進控制手段的采用，在保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達標的前提下實現(xiàn)能耗大幅度降低，形成系統(tǒng)的污水處理節(jié)能降耗技術(shù)，為全國污水處理廠的節(jié)能降耗及運營優(yōu)化提供技術(shù)支撐。
氧化溝工藝是五十年代初期發(fā)展起來的一種污水處理工藝形式，因其構(gòu)造簡單，工作穩(wěn)定可靠，易于維護管理，很快得到廣泛應用。氧化溝兼有完全混合和推流的特性，構(gòu)造簡單，一股采用表面曝氣從而省掉了鼓風機房，易于維護管理，廣泛應用。但傳統(tǒng)氧化溝具有充氧動力效率低，能耗較高等缺點，氧化溝也已不斷發(fā)展成為多種形式，使用較為廣泛的主要有Carrousel(卡魯塞爾)氧化溝、Orbal(奧貝爾)氧化溝、交替式氧化溝和一體化氧化溝。在氧化溝前增設厭氧池，在溝體前(內(nèi))增設缺氧區(qū)，形成改良型氮化溝。它具有生物脫氮除磷功能，不需要混合液回流。
氧化溝處理技術(shù)在我國城市污水處理領(lǐng)域應用較為廣泛，但曝氣方式多為轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)盤及表曝機供氧，存在電耗高、水深較淺、占地大等缺點，因此采用具有處理效率高、適用性廣、處理成本較低、占地少、操作管理方便等優(yōu)點鼓風曝氣式氧化溝技術(shù)，具有廣闊的應用前景。區(qū)岳州等人的發(fā)明專利CN1535926A“一種曝氣氧化溝”，將微孔曝氣頭固定在池底，鼓風機通過連接管向微孔曝氣頭連續(xù)送氣。雖然比一般的機械曝氣節(jié)電省地，由于采用連續(xù)鼓風曝氣，仍存在電耗較高、曝氣頭維修困難等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，從而開發(fā)一種耗能低，脫氮除磷效果好，占地面積少，并可適應較大深度的間隙曝氣氧化構(gòu)污水處理工藝。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種間隙鼓風曝氣氧化溝污水處理工藝，包括厭氧池，缺氧池，氧化溝池，沉淀池，其特征在于，在所述厭氧池前設有預缺氧池；所述預缺氧池內(nèi)進入原污水流量的10-30％，同步進入的還有從沉淀池排出的含磷回流污泥；所述厭氧池內(nèi)進入原污水流量的70-90％，同步進入的還有經(jīng)預缺氧池排出的含磷回流污泥；所述缺氧池內(nèi)循環(huán)的混合液流量為原污水流量的2.0-3.0；所述氧化溝池采用連續(xù)進水，間隙鼓風曝氣，連續(xù)出水，混合液連續(xù)回流的流程，氧化溝中的混合液通過內(nèi)回流泵回流到缺氧池，回流比為原污水流量的2.0～3.0，污水通過出水槽流入沉淀池；所述沉淀池內(nèi)的污水經(jīng)泥水分離后，部分污泥通過回流污泥泵打入預缺氧池，混合液回流到缺氧池，剩余污泥通過污泥泵打入污泥處理系統(tǒng)，沉淀池上清液直接排放或進入深度處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案還可以進一步完善，作為優(yōu)選，間隙鼓風曝氣的仃曝/曝氣時間為1/4～1/2。采用間歇曝氣的方式，通過內(nèi)回流，增強了碳源反硝化作用。
作為優(yōu)選，對于可生化性較差的工業(yè)廢水，則在缺氧池后面增設二級缺氧池，以提高處理效率。
因此，本發(fā)明有益效果是曝氣氧化溝為前置厭氧、缺氧反應器，氧化溝為設有進出水口的橢圓形池，溝內(nèi)安裝有可提升微孔曝氣裝置；并采用間歇曝氣的方式，通過內(nèi)回流，增強了碳源反硝化作用，充分利用進水中的易降解有機碳源，以硝態(tài)氮(NO2-、NO3-)中化合態(tài)氧(非分子氧)作為電子受體，降低了氧化溝中的有機負荷，可減少曝氣階段的用氣量，也有利于厭氧階段磷的釋放(硝態(tài)氮干擾減少)，提高磷的去除效率，也減少了工藝運行過程中的耗電量。從而該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，占地面積小，投資省，運行成本低，除磷脫氮處理效果好，運行靈活，可根據(jù)需要進行連續(xù)或間歇運行。


附圖1是本發(fā)明的工藝流程框圖；
附圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)平面示意圖。
具體實施例方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
如圖2所示，1預缺氧池，2厭氧池，3缺氧池，4氧化溝，5沉淀池，6水下螺旋推進器，7內(nèi)回流泵，8可提升微孔曝氣管，9攪拌機，10出水槽，11進水管，12放空管，13污泥回流泵，14剩余污泥泵，15鼓風機。
如圖1所示的本改良型生物反應系統(tǒng)，是在厭氧池前增加預脫硝池(預缺氧池)，以降低回流污泥中硝酸鹽對厭氧釋磷的影響，并抑制絲狀菌生長，為了解決缺氧池反硝化碳源不足的問題，將進水按比例進入預缺氧池和厭氧池中。
下面對各反應器單元功能與工藝特征作進一步闡述1.預缺氧池1，部分原污水(10-30％Q)(Q-原污水流量)進入，同步進入的還有從二沉池5排出的含磷回流污泥，本反應器的主要功能為消耗掉回流污泥所含的溶解氧和硝態(tài)氧，異養(yǎng)菌利用回流污泥中攜帶的硝態(tài)氮作為電子受體，進行快速反硝化，保證下階段厭氧池磷的充分釋放。
2.厭氧池2，大部分原污水(70-90％Q)進入，同步進入的還有經(jīng)預缺氧池排出的含磷回流污泥，本反應器的主要功能是釋放磷，同時部分有機物進行氨化。
3.缺氧池(反硝化池)3，污水經(jīng)過厭氧反應池進入缺氧反應池，本反應池的首要功能是脫氮，硝態(tài)氮是通過內(nèi)循環(huán)由氧化溝回流的，內(nèi)循環(huán)的混合液流量較大，一般為2.0-3.0Q。
對于可生化性較差的工業(yè)廢水，則增設二級缺氧池，以提高處理效率。
4.氧化溝4，混合液從缺氧反應器進入好氧反應池-氧化溝，這一反應器內(nèi)進行。氧化溝中的混合液通過鼓風機15及可提升微孔曝氣管8曝氣充入空氣，空氣中的氧被污水中的好氧微生物吸收，微生物在生長過程中同時降解混合液中的有機污染物，而微生物在好氧條件下可使廢水中的氨氮發(fā)生硝化反應，生成硝酸鹽。本發(fā)明的一個特點在于間歇曝氣，也就是當氧化溝中的混合液由于過量曝氣而使混合液中的溶解氧超過好氧微生物所需的溶解氧(一般為2.0～4.0mg/L)時，當混合液pH值經(jīng)過下降-再明顯上升時，氨氮已完全氧化，可以停止曝氣，避免過量曝氣氧化細胞內(nèi)物質(zhì)。
由于水下螺旋推進器6裝在氧化溝4中部或底部，可直接推動氧化溝4中、下層液體流動，從而可以較低的能耗實現(xiàn)全池混合液充分混合來保證污泥不沉降；而采用鼓風機15通過連接管向裝在氧化溝底部的可提升微孔曝氣管8送氣，空氣通過微孔曝氣管的微孔產(chǎn)生大量微小氣泡，適宜水體吸收同時又可進行攪拌，提高了氧轉(zhuǎn)移率。
本方案曝氣氧化溝采取間歇的曝氣方式。池內(nèi)可提升曝氣管采用間隙排列方式安裝，曝氣時，存在富氧區(qū)(有曝氣管)和缺氧區(qū)(無曝氣管)，當混合液進入池中通過潛水攪拌機以V≥0.3m/s水平前進，剛開始時DO(溶解氧)低，隨著曝氣的進行，富氧區(qū)DO不斷上升；當經(jīng)過缺氧區(qū)后，隨微生物的作用，溶氧不斷被耗掉，DO越來越低；而進入下一個富氧區(qū)曝氣時段后，DO又隨曝氣的進行不斷上升。周而復始，整個曝氧化溝形成如下的循環(huán)按曝氣的時間隨廢水在氧化溝內(nèi)流動，存在如下循環(huán)為富氧曝氣→缺氧區(qū)→富氧曝氣→缺氧區(qū)→再循環(huán)溶解氧DO變化情況DO高→DO低→DO高→DO低→再循環(huán)當停曝時，氧化溝內(nèi)溶解氧逐漸降低，最終為0。
本發(fā)明采用間隙曝氣氧化溝的目的在于充分利用氧化溝良好的水力特性及穩(wěn)定的處理效果，同時從根本上解決占地大、能耗偏高的問題。
氧化溝中的混合液通過內(nèi)回流泵7回流到缺氧池3，回流比為2.0～3.0Q；出水方式為連續(xù)出水，污水通過出水槽10流入沉淀池5。
5.沉淀池5，氧化溝中的污水流入沉淀池5后泥水分離，部分污泥通過回流污泥泵13打入預缺氧池1，剩余污泥通過剩余污泥泵14打入污泥處理系統(tǒng)。沉淀池上清液可直接排放或進入深度處理系統(tǒng)。
本工藝具有以下各項特點(1)本工藝屬于同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時間少于其他同類工藝。
(2)在厭氧(缺氧)、好氧交替運行條件下，絲狀菌不能大量增殖，無污泥膨脹之虞，SVI值一般均小于100。
(3)污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效。
(4)由于采用間歇曝氣，曝氣時間減少，與連續(xù)曝氣氧化溝相比，耗電量大為減少。
在構(gòu)造上的優(yōu)化主要體現(xiàn)在如下方面1)增設預缺氧區(qū)是對傳統(tǒng)A2/O(即采用厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷)工藝的重大改進。回流污泥進入預缺氧區(qū)，在預缺氧區(qū)單元內(nèi)就消耗掉了溶解氧和硝態(tài)氧，再將污泥流至厭氧段，就能做到硝態(tài)氧的零回流，保證了厭氧池的厭氧狀態(tài)，從而可以減小厭氧池的容積、提高生物除磷效果。
2)進水被同時以不同比例分配至預缺氧池1和厭氧池2，可以使原污水中的碳源利用達到最優(yōu)，同時獲得最佳氮、磷去除率。
間隙曝氣氧化溝工藝在運轉(zhuǎn)管理靈活性方面的優(yōu)化主要體現(xiàn)在如下方面1)對于不同的進水水質(zhì)、不同的季節(jié)，生物除磷和生物脫氮所需的碳源比會發(fā)生變化。因此，間隙曝氣氧化溝可以調(diào)節(jié)分配至預缺氧段和厭氧段的進水比例，以便同時向生物除磷和生物脫氮提供最優(yōu)的碳源。
2)在冬季和夏季，硝化和反硝化都有不同的反應速率，但是溫度的變化對硝化的影響遠遠大于對反硝化的影響。例如，硝化過程的限制性因素是氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的速率，根據(jù)公式計算出10℃時亞硝酸菌的組增長率僅為30℃時的0.14倍，而反硝化速率在10℃時仍然可達30℃時的0.67倍。因此，在不同的季節(jié)就需要有不同的硝化泥齡和硝化容積，以便保證硝化的進行。間隙曝氣氧化溝可以在不同的季節(jié)，根據(jù)不同的進水水質(zhì)(碳氮比的變化)，將一個厭氧單元轉(zhuǎn)換為缺氧單元，以便在冬季也能達到令人滿意的脫氮效率。
3)當進水水質(zhì)發(fā)生變化，如TN(總氮)濃度較低，脫氮不是重點時，需要突出生物除磷工藝時，關(guān)閉混合液回流泵，達到高效生物除磷效果，同時節(jié)約能耗，運轉(zhuǎn)非常靈活。
4)氧化溝中采用可提升曝氣管充氧，一是氧的利用率高，可達20～30％；二是維修方便，不用放水就可以直接檢修。
5)可以通過開關(guān)鼓風機15的方式實現(xiàn)間歇曝氣，并可以根據(jù)廢水的性質(zhì)調(diào)整曝氣/停曝的時間比。
現(xiàn)場中試實施例數(shù)據(jù)在以某城市5萬m3/d城市污水處理廠現(xiàn)場，采用的是A2/C間隙曝氣氧化溝工藝進行了中試，其流程如下污水經(jīng)原有的粗格柵后進入提升泵站，提升泵站出來后經(jīng)細格柵及沉砂池，再進入中試裝置-預缺氧池、厭氧池、缺氧池及氧化溝后至沉淀池經(jīng)泥水分離后出水，其中氧化溝采用鼓風機及可提升微孔曝氣管間歇曝氣，氧化溝內(nèi)混合液回流到預缺氧池，沉淀池的回流污泥經(jīng)污泥泵站后，部分回流到厭氧池，剩余污泥則進行脫水處理。
在實驗過程中，根據(jù)連續(xù)曝氣的運行周期，針對3種間隙曝氣模式進行實驗研究。這3種模式分別為模式I-曝氣4小時，停止曝氣4小時；模式II-曝氣4小時，停止曝氣3小時；模式III-曝氣4小時，停止曝氣2小時。停曝時污泥回流、潛水攪拌機、內(nèi)回流正常進行。由此對比連續(xù)曝氣氧化溝的出水總氮變化情況可以發(fā)現(xiàn)，該模式下由于加強了氧化溝內(nèi)缺氧狀態(tài)下反硝化的反應，使總氮的去除效果得到提高，出水的總氮濃度有所降低。
中試水質(zhì)分析結(jié)果如下(一個月平均值)

與連續(xù)曝氣氧化溝工藝比較綜合能耗降低25％，NH3-N、TN均有所下降，TP基本不變。
與表面連續(xù)機械曝氣氧化溝工藝比較綜合能耗降低40％，占地減少30％。
用于處理城市生活污水，出水可穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002一級B標準。
權(quán)利要求
1.一種間隙鼓風曝氣氧化溝污水處理工藝，包含有厭氧池，缺氧池，氧化溝池，沉淀池，其特征在于，在所述厭氧池前設有預缺氧池；所述預缺氧池內(nèi)進入原污水流量的10-30％，同步進入的還有從沉淀池排出的含磷回流污泥；所述厭氧池內(nèi)進入原污水流量的70-90％，同步進入的還有經(jīng)預缺氧池排出的含磷回流污泥；所述缺氧池內(nèi)循環(huán)的混合液流量為原污水流量的2.0-3.0；所述氧化溝池采用連續(xù)進水，間隙鼓風曝氣，連續(xù)出水，混合液連續(xù)回流的流程，氧化溝中的混合液通過內(nèi)回流泵回流到缺氧池，回流比為原污水流量的2.0～3.0，污水通過出水槽流入沉淀池；所述沉淀池內(nèi)的污水經(jīng)泥水分離后，部分污泥通過回流污泥泵打入預缺氧池，混合液回流到缺氧池，剩余污泥通過污泥泵打入污泥處理系統(tǒng)，沉淀池上清液直接排放或進入深度處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間隙鼓風曝氣氧化溝污水處理工藝，其特征是間隙鼓風曝氣的仃曝/曝氣時間為1/4～1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的間隙鼓風曝氣氧化溝污水處理工藝，其特征是在缺氧池后面設有二級缺氧池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種間隙鼓風曝氣氧化溝污水處理工藝。包括預缺氧池、厭氧池、缺氧池、氧化溝池、沉淀池；預缺氧池進水量占原污水流量的10～30％，厭氧池進水量占70～90％；氧化溝池采用連續(xù)進水、間隙鼓風曝氣、連續(xù)出水流程，設沉淀池排水；沉淀池的污泥連續(xù)回流到預缺氧池，混合液則回流到缺氧池。對于可生化性較差的工業(yè)廢水，則增設二級缺氧池，以提高處理效率。該工藝具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、占地面積小、投資省、運行成本低、除磷脫氮處理效果好、運行靈活、能連續(xù)與間歇運行等優(yōu)點。
文檔編號C02F3/02GK101033098SQ200610155080
公開日2007年9月12日 申請日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者梅榮武, 韋彥斐, 吳斌, 黃一南, 周剛, 李明, 沈浙萍, 遲春娟 申請人:浙江省環(huán)境保護科學設計研究院