專利名稱：一種集污泥處置的分散式污水深度處理裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集污泥處置的分散式污水深度處理裝置，以及利用該裝置進(jìn)行污
水處理的方法。
(二)
背景技術(shù)：
水污染控制技術(shù)是環(huán)境工程的一個分支，伴隨著水資源短缺及環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)緊縮，污水的深度處理技術(shù)已成為當(dāng)前污水處理與回用的一個熱點和難點。目前，大規(guī)模的集中式污水處理仍然是水污染控制的重要方式，但鑒于其巨大的投資和能量損失，以及大量未能納入城市排水系統(tǒng)的生產(chǎn)、生活污染源的存在，分散式污水的處理與回用技術(shù)已成為是未來水污染控制發(fā)展的重要方向。 農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)及第三產(chǎn)業(yè)等產(chǎn)生大量的分散式污水，由于其大部分未能被收集、處理及缺乏有效治理技術(shù)和設(shè)備，造成日益嚴(yán)重的水體污染。分散式污水一般具有種類多、分布廣、流量較小、可生化性較好等特點，常采用自行研發(fā)的小型處理裝置和構(gòu)筑物進(jìn)行處理，其處理工藝較多且發(fā)展較快，主要有接觸氧化法、改進(jìn)型活性污泥法、序批式活性污泥法和膜生物反應(yīng)器等，其中前兩個技術(shù)應(yīng)用約占市場的90%以上。 目前，針對這類污水的處理技術(shù)和裝置還存在以下一些問題(l)裝置針對性不強(qiáng)。受限于傳統(tǒng)技術(shù)和設(shè)計理念束縛，許多成套裝置只關(guān)注C0D、B0D5等有機(jī)物的去除，而忽視了脫氮除磷，導(dǎo)致裝置出水水質(zhì)大多未能滿足受納水體的功能要求，引起富營養(yǎng)化；(2)設(shè)計參數(shù)取值不當(dāng)。分散式污水雖易降解，但水質(zhì)、水量波動較大，導(dǎo)致裝置在實際運(yùn)行中常未能按照設(shè)計工況進(jìn)行處理，而且由于缺乏調(diào)節(jié)和保障措施，影響了其在進(jìn)水水質(zhì)變化下的達(dá)標(biāo)排放；(3)工藝繁鎖且費用較大。為實現(xiàn)對污水的深度處理，先前的技術(shù)工藝和裝置往往較為復(fù)雜，引致操作不便和成本較高，因而裝置在運(yùn)行過程中性能不穩(wěn)定、設(shè)備故障多；(4)剩余污泥處置困難。污水生物處理裝置往往產(chǎn)生數(shù)量大、含有毒有害物質(zhì)多的剩余污泥副產(chǎn)物，給用戶和社會帶來了較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和環(huán)境風(fēng)險；如何在保證污水處理效果的前提下，采取適當(dāng)?shù)拇胧┦固幚硐嗤鬯a(chǎn)生的污泥數(shù)量降低，以實現(xiàn)從源頭上解決污泥問題。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)和裝置的問題，本發(fā)明提供一種集污泥處置的分散式污水深度處理裝置及方法。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 —種集污泥處置的分散式污水深度處理裝置，其特征在于
所述裝置為桶體結(jié)構(gòu)，桶底呈倒錐形； 所述桶體內(nèi)部被豎直的平行排列的下沿封底半隔板(5)和下沿留空半隔板(6)分割，所述下沿封底半隔板(5)和下沿留空半隔板(6)分別和桶壁密封連接；所述下沿封底半隔板(5)的下沿與桶底密封連接、上沿留有工作距離；所 下沿留空半隔板(6)的下沿留有
3工作距離、上沿與桶壁的上沿平齊； 所述桶體內(nèi)部依次被下沿封底半隔板Al (5-1)、下沿留空半隔板Bl (6-1)、下沿留 空半隔板B2 (6-2)、下沿封底半隔板A2 (5-2)、下沿留空半隔板B3 (6-3)分割，所述下沿封 底半隔板A1(5-1)的上沿高于下沿封底半隔板A2(5-2)的上沿高度，所述下沿留空半隔板 Bl(6-l)、下沿留空半隔板B2(6-2)、下沿留空半隔板B3(6-3)的下沿等高；所述下沿封底半 隔板A1(5-1)和下沿留空半隔板B1(6-1)之間設(shè)置進(jìn)水管(12); 所述下沿封底半隔板A1(5-1)與桶壁和桶底圍成臭氧溶胞區(qū)(l)，所述下沿封底 半隔板Al(5-l)、下沿留空半隔板B2(6-2)和桶底圍成生化反應(yīng)區(qū)(2)，所述下沿留空半隔 板B2(6-2)、下沿封底半隔板(5-2)和桶底圍成沉淀區(qū)(3)，所述下沿封底半隔板A2(5-2) 與桶壁和桶底圍成過濾區(qū)(4);污水流經(jīng)生化反應(yīng)區(qū)(2)、沉淀區(qū)(3)和過濾區(qū)(4)，污泥則 通過錐底的管道間歇性的流經(jīng)臭氧溶胞區(qū)(1)和生化反應(yīng)區(qū)(2)。所述的桶體倒錐形底部 的錐底部位位于所述的生化反應(yīng)區(qū)(2)底部； 所述臭氧溶胞區(qū)(1)為鼓泡型接觸反應(yīng)柱、臭氧溶胞區(qū)(1)相應(yīng)的底部設(shè)置有微 孔曝氣裝置(7)，其功能是通過序批式運(yùn)行方式利用鼓入的臭氧空氣將來自裝置錐底的污 泥氧化溶解；每天操作一次，反應(yīng)時間為2h，臭氧投量在0. 08 0. 20g 03/g MLSS(根據(jù) 臭氧、污泥濃度及產(chǎn)生污泥產(chǎn)量決定)；所述生化反應(yīng)區(qū)(2)在下沿留空半隔板B1(6-1)與 下沿留空半隔板B2(6-2)區(qū)間內(nèi)掛有生物填料(9)(填充率50%左右)、生化反應(yīng)區(qū)(2)相 應(yīng)的底部設(shè)置有穿孔曝氣裝置(8)，穿孔曝氣裝置設(shè)置在偏離錐底中心的位置，以避免對沉 淀區(qū)3的泥水分離和污泥濃縮產(chǎn)生水力擾動；所述過濾區(qū)(4)內(nèi)填充氮磷吸附型生物濾料 (11)、上部設(shè)置有出水管(13)。 所述的沉淀區(qū)3近似豎流式沉淀工作模式，在進(jìn)入底部的污泥固體負(fù)荷較低的情 況下可保證其上部出水中懸浮物濃度處于較低水平，避免堵塞過濾區(qū)4。
優(yōu)選的，所述桶體為圓柱體結(jié)構(gòu)、桶底為倒圓錐體。 所述臭氧溶胞區(qū)(1)、生化反應(yīng)區(qū)(2)、沉淀區(qū)(3)和過濾區(qū)(4)體積比為
i : 20 : 5 : io。
所述倒錐形底部的錐底部位設(shè)置有排泥口與排泥系統(tǒng)(io)連接，所述的排泥系
統(tǒng)(10)與臭氧溶胞區(qū)(1)相通，每天一次將一定體積的污泥(約生化反應(yīng)區(qū)體積的1/20)
送至臭氧溶胞區(qū)。 所述的排泥系統(tǒng)主要由污泥泵和排泥管構(gòu)成，管道兩頭連接裝置錐底與臭氧溶胞
區(qū)(1)的底部，通過泵的提升作用將錐底污泥輸送至臭氧溶胞區(qū)，每次工作時新一批次污
泥會將上一批次經(jīng)臭氧溶胞后的污泥從臭氧溶胞區(qū)(1)頂入到生化反應(yīng)區(qū)(2)。
所述過濾區(qū)內(nèi)中下部充滿氮磷吸附型生物濾料(11)，自下而上粒徑逐漸減小。
本發(fā)明還涉及一種利用集污泥處置的分散式污水深度處理裝置處理污水的方法， 所述方法如下將污水從進(jìn)水管(12)引入生化反應(yīng)區(qū)(2)底部，在生物膜的異化、同化、硝 化、反硝化等作用下，大部分有機(jī)物、氮、磷等污染物得到去除；老化脫落的少量生物膜則經(jīng) 過沉淀區(qū)3的泥水分離作用掉落到水力擾動較小的錐底區(qū)域，經(jīng)處理形成剩余污泥和上清 液，上清液經(jīng)下沿封底半隔板(5-2)和下沿留空半隔板(6-3)之間的通道進(jìn)入到過濾區(qū)(4) 底部進(jìn)行進(jìn)一步降解，在其中顆粒濾料的吸附和生物降解作用下，上部出水中的有機(jī)物、 氮、磷等進(jìn)一步下降；錐底的剩余污泥定期經(jīng)排泥口通過排泥系統(tǒng)(10)進(jìn)入到臭氧溶胞區(qū) 4(l)，通過微孔曝氣裝置鼓入臭氧混合氣對污泥細(xì)胞進(jìn)行溶解成易生化的有機(jī)質(zhì)，臭氧投量 為0. 08 0. 20g 03/g MLSS，待下一次間歇排泥時被自動頂入進(jìn)水通道，與污水一道被生 物膜降解利用。 所述生化反應(yīng)區(qū)(2)內(nèi)掛生物填料的填充率為50% ，溶解氧1. 5 3. 0mg/L，水力 停留時間8h。 本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在通過引入生物膜、生物過濾、溶胞等過程單元，有 機(jī)整合了物化、生化等方法的多種作用原理，實現(xiàn)了污水和污泥的一體化處理。本發(fā)明適用 于農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)及第三產(chǎn)業(yè)等排放的小流量、中低濃度的有機(jī)廢水的脫氮除磷和污泥減量。
(四)


圖1為本發(fā)明一種集污泥處置的分散式污水深度處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖中1為臭氧溶胞區(qū)，2為化反應(yīng)區(qū)，3為沉淀區(qū)，4為過濾區(qū)，5(包括5-l、5-2)為 下沿封底半隔板，6(包括6-l、6-2、6-3)為下沿留空半隔板，7為微孔曝氣裝置，8為穿孔曝 氣裝置，9為生物填料，10為排泥系統(tǒng)，11為吸附型生物濾料，12為進(jìn)水管，13為出水管；
圖2為本發(fā)明裝置剖面視圖。
(五)
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于 此 實施例1 : 參見附圖1、2，分散式污水經(jīng)收集后由進(jìn)水管12沿著下封底半隔板5-1與下沿 留空半隔板6-1間的通道經(jīng)折流后進(jìn)入生化反應(yīng)區(qū)2的底部；在穿孔曝氣裝置8的鼓氣作 用下與生物填料9上生物膜充分接觸反應(yīng)，污水中大部分有機(jī)物、氮、磷等污染物在微生物 異化、同化、硝化、反硝化等作用下獲到去除；處理后污水由下而上豎流通過沉淀區(qū)3，其中 比重較大的老化生物膜掉落到裝置中擾動較小的錐底區(qū)域，濃縮后形成一定數(shù)量的剩余污 泥；上清液則經(jīng)由下沿封底半隔板5-2與下沿留空半隔板6-3形成的通道進(jìn)入到過濾區(qū)4 底部，在其中的吸附型生物濾料11的作用下，進(jìn)水中殘余的氮、磷、有機(jī)物等污染物進(jìn)一步 被吸附和生物降解，出水水質(zhì)基本可滿足我國城市污水再生利用的要求(GB/T18919-2002、 GB/T18920-2002和GB/T18921-2002);剩余污泥則以每天一次的頻率通過排泥系統(tǒng)10進(jìn)入 到臭氧溶胞區(qū)1底部直至充滿大部分體積，而后臭氧經(jīng)由耐腐蝕的微孔曝氣裝置7鼓入接 觸柱將污泥細(xì)胞溶解成易生化的有機(jī)質(zhì)，待下一次排泥時被自動頂入進(jìn)水通道，與污水一 道被生物膜降解利用，最終大大減少剩余污泥排放量，甚至實現(xiàn)零排放。
實施例2 : 某小區(qū)生活污水水質(zhì)如下C0D = 238±26mg/L， NH4+_N = 24±6mg/L， TN = 33±7mg/L，TP = 5. 7±0. 3mg/L， pH = 6. 8±0. 7 ;為實現(xiàn)污水的深度處理和就地回用，采用 如圖1的裝置開展試驗性研究，處理水量Q = 60mVd。桶形裝置為PVC材料，底部呈錐形，有效直徑和高度分別為3m和2. 5m，超高0. 3m，
豎剖面錐底呈直角。下沿封底半隔板5-l、下沿留空半隔板6-l、下沿留空半隔板6-2、下沿 封底半隔板5-2、下沿留空半隔板6-3等五塊隔板分別依次豎向平行(沿橫截面的徑向)安裝于裝置內(nèi)，將裝置分割成體積比為i : 20 : 5 : io的四個功能區(qū)，即依次臭氧溶胞區(qū)i、
生化反應(yīng)區(qū)2、沉淀區(qū)3和過濾區(qū)4 ;其中下沿封底半隔板5-1和5-2的上沿分別距離裝置 上沿0. 3m和0. 8m，其余邊沿與桶壁或桶底密封連接；而下沿留空半隔板6_1、6_2和6_3的 上沿與裝置上沿齊平，下沿則統(tǒng)一距裝置上沿2. 3m，其余邊沿與桶壁密封連接。錐底安裝一 根DN75的PVC排泥管，并通過自吸式污泥泵與臭氧溶胞區(qū)1的底部連接，形成排泥系統(tǒng)10 ; 每天定期開啟一次將剩余污泥引入臭氧溶胞區(qū)l，每次抽吸時間視排入的污泥體積充滿臭 氧溶胞區(qū)1有效體積的80%為宜。下沿封底半隔板5-l與下沿留空半隔板6-l之間安放一 根DN75的PVC進(jìn)水管12，進(jìn)水口距裝置上沿0. 8m;—根DN75的出水管13則安置于過濾區(qū) 4的邊壁上，距裝置上沿也為0. 8m。臭氧溶胞區(qū)1和生化反應(yīng)區(qū)2底部的中心位置分別布 有微孔曝氣裝置7和穿孔曝氣裝置8，距裝置上沿均為2. 5m ;其中微孔曝氣裝置7為散氣性 好且耐臭氧腐蝕的氣泡石，穿孔曝氣裝置8則為一組豐字形排布的PVC曝氣管。臭氧溶胞 區(qū)1采用的臭氧濃度為1. 2mg/L，由空氣氣源臭氧發(fā)生裝置產(chǎn)生；污泥臭氧化時間為2h，每 天一次操作，臭氧投量在0. 08 0. 20g 03/g MLSS。生化反應(yīng)區(qū)2內(nèi)通過尼龍繩固定有 生物填料9，填充率50%左右，溶解氧控制在1. 5 3. 0mg/L ;其中生物填料9為立體彈性 填料，直徑150mm，由耐腐、耐溫、耐老化的聚烯烴類材料制成(宜興市樂美環(huán)保填料有限公 司)，起到生物載體和剪切氣泡的作用。過濾區(qū)4填充了顆粒狀氮磷吸附型生物濾料ll，從 下而上具體為0. 6m厚粒徑20 30mm的天然斜發(fā)沸石和1. 2m厚粒徑10 20mm的天然斜 發(fā)沸石。生化反應(yīng)區(qū)2采用快速排泥掛膜法進(jìn)行啟動，即將一定量城市污水處理廠活性污 泥作為種泥加入到反應(yīng)器中，加入該小區(qū)生活污水后悶曝72h，當(dāng)填料表面形成黃褐色生物 膜后將污泥排走，并開始連續(xù)進(jìn)水進(jìn)行污水處理。 按照實施例1的操作方式，經(jīng)過一年的實地運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)整個裝置運(yùn)行良好，功能分 區(qū)明顯，不僅出水水質(zhì)達(dá)到了我國城市污水再生利用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，適合小區(qū)日常生活雜用 的要求，而且在運(yùn)行過程中未出現(xiàn)剩余污泥的排放及處置問題，因而極大地降低了該類污 水的處理費用。
權(quán)利要求
一種集污泥處置的分散式污水深度處理裝置，其特征在于所述裝置為桶體結(jié)構(gòu)，桶底呈倒錐形；所述桶體內(nèi)部被豎直的平行排列的下沿封底半隔板(5)和下沿留空半隔板(6)分割，所述下沿封底半隔板(5)和下沿留空半隔板(6)分別和桶壁密封連接；所述下沿封底半隔板(5)的下沿與桶底密封連接、上沿留有工作距離；所述下沿留空半隔板(6)的下沿留有工作距離、上沿與桶壁的上沿平齊；所述桶體內(nèi)部依次被下沿封底半隔板A1(5-1)、下沿留空半隔板B1(6-1)、下沿留空半隔板B2(6-2)、下沿封底半隔板A2(5-2)、下沿留空半隔板B3(6-3)分割，所述下沿封底半隔板A1(5-1)的上沿高于下沿封底半隔板A2(5-2)的上沿高度，所述下沿留空半隔板B1(6-1)、下沿留空半隔板B2(6-2)、下沿留空半隔板B3(6-3)的下沿等高；所述下沿封底半隔板A1(5-1)和下沿留空半隔板B1(6-1)之間設(shè)置進(jìn)水管(12)；下沿封底半隔板A1(5-1)與桶壁和桶底圍成臭氧溶胞區(qū)(1)，下沿封底半隔板A1(5-1)、下沿留空半隔板B2(6-2)和桶底圍成生化反應(yīng)區(qū)(2)，下沿留空半隔板B2(6-2)、下沿封底半隔板A2(5-2)和桶底圍成沉淀區(qū)(3)，下沿封底半隔板A2(5-2)與桶壁和桶底圍成過濾區(qū)(4)；所述的桶體倒錐形底部的錐底部位位于所述的生化反應(yīng)區(qū)(2)底部；所述臭氧溶胞區(qū)(1)為鼓泡型接觸反應(yīng)柱、臭氧溶胞區(qū)(1)相應(yīng)的底部設(shè)置有微孔曝氣裝置(7)；所述生化反應(yīng)區(qū)(2)在下沿留空半隔板B1(6-1)與下沿留空半隔板B2(6-2)區(qū)間內(nèi)掛有生物填料(9)、生化反應(yīng)區(qū)(2)相應(yīng)的底部設(shè)置有穿孔曝氣裝置(8)；所述過濾區(qū)(4)內(nèi)填充氮磷吸附型生物濾料(11)、上部設(shè)置有出水管(13)。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述桶體為圓柱體結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于所述臭氧溶胞區(qū)(1)、生化反應(yīng)區(qū)(2)、沉淀區(qū)(3) 和過濾區(qū)(4)體積比為i : 20 : 5 : io。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述倒錐形底部的錐底部位設(shè)置有排泥口與 排泥系統(tǒng)(10)連接，所述的排泥系統(tǒng)(10)與臭氧溶胞區(qū)(1)相通。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述過濾區(qū)內(nèi)填充的氮磷吸附型生物濾料 (11)自下而上粒徑逐漸減小。
6. —種利用權(quán)利要求1所述集污泥處置的分散式污水深度處理裝置處理污水的方法， 所述方法如下將污水從進(jìn)水管(12)引入生化反應(yīng)區(qū)(2)底部，經(jīng)處理形成剩余污泥和上 清液，上清液經(jīng)下沿封底半隔板(5-2)和下沿留空半隔板(6-3)之間的通道進(jìn)入到過濾區(qū)(4) 底部進(jìn)行進(jìn)一步降解；錐底的剩余污泥定期經(jīng)排泥口通過排泥系統(tǒng)(10)進(jìn)入到臭氧 溶胞區(qū)(1)，通過微孔曝氣裝置鼓入臭氧混合氣對污泥細(xì)胞進(jìn)行溶解，臭氧投量為0. 08 0. 20g 03/g MLSS。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述生化反應(yīng)區(qū)(2)內(nèi)掛生物填料的填充率 為50%，溶解氧1. 5 3. Omg/L，水力停留時間8h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種兼具剩余污泥處置功能的分散式污水深度處理裝置。該一體化裝置為一個底部呈錐形的圓桶體，由豎向平行隔板將其分割成互相連通的臭氧溶胞區(qū)、生化反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)、過濾區(qū)等四個功能區(qū)。污水直接流入淹沒式生物膜生化反應(yīng)區(qū)，其中大部分溶解性污染物被降解去除；處理后的污水經(jīng)過沉淀區(qū)的泥水分離后，進(jìn)入過濾區(qū)被進(jìn)一步處理；沉淀后的少量剩余污泥，由錐底排泥系統(tǒng)被間歇性送至臭氧溶胞區(qū)進(jìn)行污泥細(xì)胞破解，其釋放的胞內(nèi)物在下一次進(jìn)泥時被排除進(jìn)入生化反應(yīng)區(qū)，作為二次底物與污水一道被生物膜降解利用。本發(fā)明裝置構(gòu)造簡單、功能緊湊，適用于小流量、中低濃度的分散式污水的脫氮除磷和污泥減量，可實現(xiàn)污水和污泥的一體化處理。
文檔編號C02F3/30GK101704608SQ20091015428
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者蔣軼鋒, 陳建孟, 陳浚 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)