高效一体化好氧生化处理废水的方法与流程

1.本发明涉及高效一体化好氧生化处理废水的方法，属于环保水处理净化技术领域。


背景技术：

2.近年来随着国家环保政策的逐步落实，工业企业对其污水处理系统的投资建设逐步加强。由于我们国家人均可用水量相对较低，工业用水使用成本是在逐年升高的，污水排放要求也在不断完善及严格化。
3.在污水处理工艺中，传统的活性污泥法已被广泛应用，为了达到很好的出水效果，设计时通常采用较低的有机负荷，1500mg/l及以上的高负荷废水为保证出水达标，通常采用较高的好氧污泥浓度，由于污泥浓度较高，二沉出水ss易超标，为保证出水ss达标，后面会设置二级沉淀池；现在社会上在处理废水时，好氧生化系统采用接触式生化，在曝气池内装有大量填料，在处理制浆造纸废水时，因废水含有大量的胶体物质及盐类物质会慢慢地附着于填料表面，并不断加厚，造成填料堵塞，减少了填料与污水的接触面积，严重影响好氧生化处理能力及处理效果，此技术在制浆造纸行业的使用越来越少。
4.沉淀池是进行微生物固体和水分离的主要水处理构筑物，通常采用平流式沉淀池和辐流式沉淀池，由于微生物经常发生老化现象，老化的污泥絮体比重较轻，经常浮在水体表面，为了避免微生物絮体随水流走，通常采用的水力负荷一般不超过0.6m3/m2·
h，导致沉淀池的占地面积也很大。若直接采用填料(斜管或斜板)沉淀池，好氧生化污泥黏性较大，易发生填料堵塞现象，严重影响处理效果，造成出水ss超标。现在，常规的曝气池和沉淀池通常采用分体建设，有效水深低，占地面积大，连接管路复杂，没有充分利用土地资源，成本造价高；另外，传统的沉淀池进行单级沉降分离，采用较小的水力负荷，占地面积大且出水悬浮物浓度高，效果差；常规的沉淀池出水悬浮物较高，一般在80～150mg/l，为了降低出水悬浮物，会在好氧生化处理系统之后设计深度处理系统，通过添加化学药品来控制出水的悬浮物，这样不仅增加了污水处理系统的占地，还增加了处理成本。
5.中国专利文献cn201545769公开了一种一体化氧化沉淀池，包括生物接触氧化池(10)、n个节能曝气填料装置(11)、支架(12)和沉淀池(13)，n为大于2的正整数；所述生物接触氧化池(10)为圆柱形，沉淀池(13)为圆锥形；所述生物接触氧化池(10)与沉淀池(13)的直径相同，生物接触氧化池(10)的下端开口并且与沉淀池(13)的上端对接；节能曝气填料装置(11)的中心管(1)的上端与支架(12)的框架固定连接，支架(12)的四周分别与生物接触氧化池(10)的顶部四周连接。本实用新型集生物接触氧化与沉淀池于一体，剩余污泥量少，占地面积小，节省了投资和运行成本。
6.中国专利文献cn208561833公开了一种一体化mbbr污水处理设备，包括池体，池体内设有隔板，隔板将池体的内腔分割为mbbr池和沉淀池；mbbr池池底上方设有网格状的曝气平台，曝气平台安装有曝气装置，曝气平台上方设有网格状的拦网，mbbr池填充有mbbr填料，mbbr填料位于曝气平台与拦网之间，mbbr填料为直径5至8厘米的球形，mbbr填料的直径
大于曝气平台及拦网的孔径，mbbr池设有进水管；沉淀池池底上方设有沉淀池填料层，沉淀池填料层与mbbr池之间存在间隙，沉淀池填料层靠近mbbr池的一侧设有导流板，导流板与隔板之间形成导流通道；池体内壁于沉淀池填料层上方设有出水堰，出水堰与导流板的位置相对，出水堰设有出水管。本设备具有减少占地面积，填料分布均匀的技术效果。
7.上述两种污水处理设备虽然都是一体化处理设备，好氧生化系统为接触生化，只能用来处理生活污水、医疗污水和有机废水，在处理制浆造纸废水时，曝气池内装有大量填料，因废水含有大量的胶体物质及盐类物质会慢慢地附着于填料表面，并不断加厚，造成填料堵塞，减少了填料与污水的接触面积，严重影响好氧生化处理能力及处理效果；并且好氧生化后端的沉淀池对于1500mg/l及以上的高负荷废水为保证出水达标，通常采用较高的好氧污泥浓度，由于污泥浓度较高，二沉出水ss易超标，为保证出水ss达标，上述两种一体化处理设备后面通常会设置二级沉淀池。另外，mbbr填料造价很高，一般根据进水负荷计算，添加量会达到池容的50％及以上，一般企业很难承受；而且球形填料使用一段时间后，破损严重，需要经常补充更换。
8.申请人前期申请的cn113041663a，公开了一种利用复合高效沉淀池处理废水的方法，包括使用复合高效沉淀池，该沉淀池包括自然沉淀区ⅰ和沉淀区ⅱ，自然沉淀区ⅰ设置有进水装置和与进水装置连接的布水区域，布水区域设置有导流墙，自然沉淀区ⅰ的下方设置有泥斗i，泥斗i设置有排泥管；沉淀区ⅱ的上方设置有泥水分离装置，泥水分离装置包括支撑架，支撑架上方设有填料，填料上方设置有出水槽，出水槽连接排水槽，排水槽设置有排水口，排水口设置有排水管；沉淀区ⅱ的下方设置有泥斗ⅱ，泥斗ⅱ设置有排泥管。但是，该方法一般用于物化处理的沉淀(即初沉池)，并且仅仅适用于5000m3/d以下较小水量废水的处理；同时，该方法仅仅是一级沉淀串联，其本质是填料沉淀池的变形，属于填料沉淀池，当进水ss较高时或用于好氧生化沉淀时，填料区容易堵塞甚至由于污泥的附着造成垮塌，严重影响处理效果及稳定运行，因此一般填料沉淀池常用于ss较低的进水，对于ss较高或生化沉淀池不适用。当处理ss较高的废水或好氧生化污水要求出水ss较低时，一般都要设置两级沉淀，即第一级采用常规沉淀池，第二级在一级沉淀池的后端再设置填料沉淀池以满足设计出水要求。两个沉淀池需要独立设置，之间需要设置一级出水装置及管道连接的二级沉淀池，当处理浓度较高废水时，由于废水中含有较高的总盐及胶黏物，两个池体间靠自流，流速较低，之间的连接管道由于水中的总盐及胶黏物很容易造成堵塞，很难清理，影响系统稳定运行。设置两个沉淀池，占地面积很大，运行管理较为复杂。


技术实现要素：

9.针对现有技术的不足，本发明提供一种高效一体化好氧生化处理废水的方法，该方法采用一体化好氧生化沉淀处理系统进行，大大提高了土地利用率，同时提高了废水处理的效率，降低了出水的水中悬浮物浓度。经处理后的出水悬浮物大大降低，约在15～30mg/l，后端不需要再增加深度处理系统，大大减少了化学品的消耗，且节省了占地。一体化好氧生化处理系统集曝气池与复合沉淀池功能于一体，节省了管道与占地，并且内置的二级泥水分离沉淀池采用高浓沉淀理论，大大提高了沉降效率，并且起到了筛选优质菌种的作用，优质有效的菌种可以从一级泥水分离区回流至曝气池前端，这样既达到了污水处理的效果，又对菌种起到了筛选的作用。
10.本发明的技术方案如下：
11.高效一体化好氧生化处理废水的方法，该方法采用一体化好氧生化沉淀处理系统进行，一体化好氧生化沉淀处理系统包括进水区、曝气区、一级泥水分离区和二级泥水分离区，废水通过进水区进入曝气区，在曝气区好氧处理后进入一级泥水分离区，在一级泥水分离区内污泥经自然沉降集中到底部通过一级污泥管、一级污泥泵回流至好氧生化系统前端曝气区，上清液通过布水口进入二级泥水分离区，在二级泥水分离区经过填料分离出的污泥由于重力作用经过整流下落到二级泥水分离区底部，污泥通过二级污泥管、排泥泵排放至污泥浓缩池，清水汇集到出水槽经出水口和排水槽排出；
12.一体化好氧生化沉淀处理系统包括通过分隔墙连通的一体化的好氧生化系统与内置的二级泥水分离沉淀池，好氧生化系统包括曝气池主体，曝气池主体设置有曝气装置，曝气装置包括位于曝气池主体上方的曝气主管、位于曝气池主体内的曝气支管和与支管连接的曝气器；曝气池主体的一侧壁上部设置进水口，与侧壁相对的分隔墙底部设置有过水孔，曝气池主体内、过水孔前设置有布水挡墙，内置的二级泥水分离沉淀池内设置有上下间隔叠加的一级沉淀池、二级沉淀池，二级沉淀池上部沿出水方向依次设置有支撑架、出水槽、出水口和排水槽，所述的支撑架上设置有填料。
13.根据本发明优选的，一级沉淀池包括倾斜的侧壁和水平底部，侧壁与水平底部之间的夹角为30
°
～90
°
，一级沉淀池底部连接有一级污泥管，一级污泥管与一级污泥泵连接。
14.根据本发明优选的，二级沉淀池包括倾斜的侧壁和水平底部，二级沉淀池的侧壁上部设置有布水口；侧壁与水平底部之间的夹角为30
°
～90
°
，二级沉淀池底部连接有二级污泥管，二级污泥管与排泥泵连接。
15.根据本发明优选，所述的填料为斜管填料或斜板填料；斜管填料或斜板填料与支撑架的夹角为45～78
°
，填料的垂直高度为200～1800mm；进一步优选的，所述填料的材料选自聚丙烯、聚氯乙烯、玻璃钢或不锈钢材质。
16.根据本发明优选，进水口与曝气器之间为进水区，曝气器曝气的区域为曝气区，一级沉淀池壁与二级沉淀池壁之间的区域为一级泥水分离区，二级沉淀池壁以上的区域为二级泥水分离区，一级泥水分离区的底部为一级集泥区，二级泥水分离区的底部为二级集泥区，一级泥水分离区高度为5～16m，二级泥水分离区高度为4～10m。
17.根据本发明优选，填料位于二级泥水分离区。
18.根据本发明优选，好氧生化系统与内置的二级泥水分离沉淀池共用分隔墙，在分隔墙上，过水孔上方还设置有排气孔。
19.根据本发明优选，二级泥水分离沉淀池的表面负荷设计值为0.8～3.5m3/(m2·
h)，出水悬浮物为15～30mg/l。
20.根据本发明优选的，所述的出水槽设置在内置的二级泥水分离沉淀池主体的内侧壁或外侧壁上。
21.根据本发明优选的，所述的排水槽由单根排水槽管道或两根以上的排水槽管道组成。
22.进一步优选的，排水槽由4～10根排水槽管道组成。
23.本发明采用一体化好氧生化沉淀处理系统处理废水，在现有技术的基础上经重新设计，采用了曝气池与沉淀池联建的方式，形成一体化的好氧生化系统与内置的二级泥水
分离沉淀池，并且将整个系统分成了进水区、曝气区、一级泥水分离区和二级泥水分离区，在二级分离区设置许多密集的斜管填料或斜板填料，内置的二级泥水分离沉淀池采用高浓及填料复合沉淀理论，从一级泥水分离区分离后的污水经布水口直接进入二级泥水分离区，进入二级泥水分离区的污水经填料分离出的污泥由于重力作用经过整流下落到二级集泥区，污水中的污泥与集泥区较高浓度的污泥进行碰撞、黏连、吸附，进而将污水中的污泥截留于底部，污泥分离后的水向上运动，再经过填料区进一步分离后，经排水系统排出。分离的污泥在重力作用下沿倾斜板(管)向下滑落到底部，然后集中排出。该池沉降效率可提高50～60％，处理能力可提高3～5倍。
24.采用该一体化好氧生化沉淀处理系统进行处理废水，内置的二级泥水分离沉淀池的表面负荷设计值可以提高至0.8～3.5m3/(m2·
h)。较常规采用二级沉淀池，占地可以减少1/3
‑
1/2；并且内置的二级泥水分离沉淀池很好地解决了出水悬浮物浓度高、管道易结垢堵塞等问题，因此，该方法适用于各种规模的废水处理。
25.本发明未详尽说明的，均按本领域现有技术。
26.本发明的有益效果：
27.1、本发明采用一体化好氧生化沉淀处理系统处理废水，在现有技术的基础上经重新设计，采用了曝气池与沉淀池联建的方式，形成一体化的好氧生化系统与内置的二级泥水分离沉淀池，并且将整个系统分成了进水区、曝气区、一级泥水分离区和二级泥水分离区，在二级分离区设置许多密集的斜管填料或斜板填料，经过斜板填料或斜管填料分离出的污泥由于重力作用经过整流区下落到二级集泥区后通过排泥泵排出池外，而分离出清水由斜板或斜管的上部经出水槽收集后由排水槽排出池外。本发明结合了曝气池与高效沉淀池的优点，使废水中污染物在系统内高效去除，使水中悬浮杂质在斜板或斜管中进行沉淀，水沿斜板填料或斜管填料上升流动，分离出的污泥在重力作用下沿着斜板或斜管向下滑至二级集泥区，减少了池底积泥及排泥管道的淤积，可以提高沉淀效率50～60％，并且将系统出水的水中悬浮物降低至15～30mg/l。
28.2、本发明采用曝气池与沉淀池联建的方式，形成一体化的好氧生化系统与内置的二级泥水分离沉淀池，进一步减少占地面积，省了1/3～1/2的占地面积，减少了系统之间的管路连接，减少了由于连接管路故障对生产的影响，降低了生产造价。
29.3、本发明一级泥水分离区、二级泥水分离区底部的一级集泥区、二级集泥区可以实现连续均匀排出，不会造成污泥堆积，一级污泥回流至高效一体化好氧生化处理系统前端，保证了优势菌种的存活，保证系统连续稳定运行，将现有沉淀池的表面负荷设计值0.4～0.6m3/(m2·
h)提高至0.8～3.5m3/(m2·
h)，解决了现有沉淀池只适应于小型水处理的问题，使其能够大规模的进行废水处理，同时具有操作简单，适应能力强，运行稳定等优点。
附图说明
30.图1为本发明的高效一体化好氧生化沉淀处理系统的结构示意图。
31.其中：1、曝气池主体，2、内置的二级泥水分离沉淀池，3、进水口，4、曝气主管，5、曝气支管，6、曝气器，7、布水挡墙，8、过水孔，9、一级集泥区，10、二级集泥区，11、布水口，12、支撑架，13、填料，14、出水槽，15、出水口，16、排水槽，17、一级污泥泵，18、排泥泵，19、排气孔。
具体实施方式
32.下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
33.实施例1
34.高效一体化好氧生化处理废水的方法，该方法采用一体化好氧生化沉淀处理系统进行，一体化好氧生化沉淀处理系统结构如图1所示，包括通过分隔墙连通的一体化的好氧生化系统与内置的二级泥水分离沉淀池2，好氧生化系统包括曝气池主体1，曝气池主体1设置有曝气装置，曝气装置包括位于曝气池主体上方的曝气主管4、位于曝气池主体内的曝气支管5和与支管连接的曝气器6，曝气装置由风机房内的风机提供空气；曝气池主体的一侧壁上部设置进水口3，与侧壁相对的分隔墙底部设置有过水孔8，曝气池主体内、过水孔前设置有布水挡墙7。进水口与曝气器之间为进水区，曝气器曝气的区域为曝气区。
35.内置的二级泥水分离沉淀池内设置有上下间隔叠加的一级沉淀池、二级沉淀池，二级沉淀池上部沿出水方向依次设置有支撑架12、出水槽14、出水口15和排水槽16，所述的支撑架上设置有填料13。排水槽16位于二级沉淀池侧壁上，出水槽14并且与排水槽16连接，所述的出水槽14设置有出水口15。填料13为斜管填料，所述填料13的倾角为60
°
，填料13的垂直高度为1100mm，填料的材料为聚氯乙烯。
36.一级沉淀池包括倾斜的侧壁和水平底部，侧壁与水平底部之间的夹角为60
°
，一级沉淀池底部连接有一级污泥管，一级污泥管与一级污泥泵17连接。
37.二级沉淀池包括倾斜的侧壁和水平底部，二级沉淀池的侧壁上部设置有布水口；侧壁与水平底部之间的夹角为60
°
，二级沉淀池底部连接有二级污泥管，二级污泥管与排泥泵18连接。
38.一级沉淀池壁与二级沉淀池壁之间的区域为一级泥水分离区，二级沉淀池壁以上的区域为二级泥水分离区，一级泥水分离区的底部为一级集泥区9，二级泥水分离区的底部为二级集泥区10，一级泥水分离区高度为5～16m，二级泥水分离区高度为4～10m。填料13位于二级泥水分离区。
39.好氧生化系统与内置的二级泥水分离沉淀池共用分隔墙，在分隔墙上，过水孔上方还设置有排气孔19，在一级泥水分离区分离出的气体经由排气孔19排出。二级泥水分离沉淀池的表面负荷设计值为0.8～3.5m3/(m2·
h)。排水槽由4～10根排水槽管道组成。
40.处理废水的方法，步骤如下：
41.废水经进水管口进入曝气池主体1，经曝气区处理后，废水经过布水挡墙7，由过水孔8进入一级泥水分离区，在一级泥水分离区内污泥经自然沉降集中到一级集泥区9，一级集泥区9污泥通过一级污泥管经一级污泥泵17回流至曝气池主体前端，上清液通过布水口11进入二级泥水分离区，在一级泥水分离区分离出的气体经由排气孔19排出，在二级泥水分离区经过填料分离出的污泥由于重力作用经过整流下落到二级泥水分离区底部二级集泥区10，污泥通过二级污泥管、排泥泵18排放至污泥浓缩池，水沿斜板填料或斜管填料上升流动，分离出清水由斜板填料上部经出水槽收集后由排水槽排出池外。分离出的污泥在重力作用下沿着斜板或斜管向下滑至二级集泥区。
42.实施例2
43.如实施例1所述高效一体化好氧生化处理废水的方法，不同的是：
44.填料13为斜管填料，所述填料13的倾角为75
°
，填料13的垂直高度为1500mm，填料
的材料为聚丙烯，其他按实施例1的进行。
45.实施例3
46.如实施例1所述高效一体化好氧生化处理废水的方法，不同的是：
47.填料13为斜管填料，所述填料13的倾角为60
°
，填料13的垂直高度为500mm，填料的材料为聚丙烯，其他按实施例1的进行。
48.对比例1
49.一种普通好氧生化处理系统，曝气池和沉淀池分建，沉淀池采用平流式沉淀池。废水经进水管进入曝气池，曝气池内设有曝气装置，好氧微生物将可生化污染物分解消化，大部分转化为无污染的二氧化碳和水，部分作为自身生长的营养物质消化利用。曝气池出水进入沉淀池，沉淀池为常规的平流式沉淀池，污泥仅通过一次自然沉降使泥水进行分离，出水悬浮物浓度较高，一般在80～150mg/l，连续长期运行容易造成泥斗排泥不匀，有的泥斗会严重积泥，造成污泥上浮，使出水悬浮物变化较大，无法满足排放标准要求。
50.对比例2
51.一种普通好氧生化处理系统，曝气池和沉淀池分建，沉淀池采用辐流式沉淀池。废水经进水管进入曝气池，曝气池内设有曝气装置，好氧微生物将可生化污染物分解消化，大部分转化为无污染的二氧化碳和水，部分作为自身生长的营养物质消化利用。曝气池出水进入沉淀池，沉淀池为常规的辐流式沉淀池，泥水由进水管经中心布水进入到沉淀池，在沉淀池停留一定时间后，经沉淀池周边出水堰溢流进入出水槽中经出水口排出，污泥经刮泥机收集后由底部集泥斗排出，由于溢水没有经过填料强化分离，出水悬浮物较高，无法满足排放标准要求，因此，一般情况下在沉淀池后端增加设置砂滤系统或其他装置，以满足排放标准要求。而此工艺处理效果差，流程长，管理难度大，出水无法满足国家标准要求。
52.试验例
53.对实施例1～3和对比例1～2中处理废水的方法分别进行效果试验。待处理的污水为厌氧生化系统处理后的待处理废水，废水中悬浮物浓度为600mg/l，分别按照实施例1及对比例1～2的方法进行试验，试验数据详见表1。
54.表1
55.项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2进水codmg/l20002000200020002000进水悬浮物mg/l600600600600600出水悬浮物mg/l22282912080
56.通过表1数据可知，采用实施例1～3的一体化好氧生化沉淀处理系统进行处理废水，处理前进水悬浮物为600mg/l，处理后出水悬浮物分别为22mg/l、28mg/l和29mg/l，水中悬浮物降低至30mg/l以下，减少了池底积泥及排泥管道的淤积，可以提高沉淀效率50～60％，内置的二级泥水分离沉淀池的表面负荷设计值可以提高至0.8～3.5m3/(m2·
h)。较常规采用二级沉淀池，占地可以减少1/3
‑
1/2；并且内置的二级泥水分离沉淀池很好地解决了出水悬浮物浓度高、管道易结垢堵塞等问题，因此，该方法适用于各种规模的废水处理。