专利名称：深池曝气污水生态处理方法
技术领域：
本发明涉及环境工程领域，特别是涉及深池曝气污水生态处理方法。
背景技术：
城市污水的处理主要以生物处理为主。由于水资源的缺乏，城市污水的再利用对城市的发展具有深远的意义。目前国内外常用的污水处理工艺有A2/O、氧化沟法、SBR法和WWRR法(深度曝气污水再利用技术)。A2/O(缺氧—厌氧—好氧)利用活性污泥在厌氧、缺氧、好氧过程中的生物增殖活动，在降解污水中有机物的同时，达到脱氮除磷作用，目前已成为污水资源化和防止水体富营养化的重要措施。该技术在国外已迅速推广，国内也得到了相当广泛的使用。前置厌氧池的氧化沟法有水深较浅，表曝机充氧电耗大，水温散失快的缺点，处理规模越大，这些缺点越突出，主要适合我国南方的中小型污水处理厂。SBR法集均化、初沉、生物降解、终沉等功能于一池，污水间歇式进入池中，在活性污泥的作用下得到净化，沉淀分离后，上清液滗出池外。该工艺主要适用于中小型污水处理工程，但该工艺要求自动化水平较高，且其设备闲置率高，装机容量较大。WWRR法是污水再生和回用技术，以美国密执安州木斯克根水处理系统最具代表性，其污水中的漂浮物首先经固体物质处理器粉碎，然后由潜污泵把污水提升到污水生态处理池底部，污水生态处理池底部装有曝气器进行鼓风曝气，使污水经过厌氧、活性污泥消解、好氧曝气及固液分离等阶段后，达到处理目的。该方法的优点在于(1)无臭味产生。可以营造出较好的人工景观。
(2)污泥产生量少，20年以上清理一次。
(3)建设投资省，比传统工艺节省25-30％。
(4)运行灵活，处理能力在较大范围内可调，适合发展中的城市。
该工艺缺点如下
(1)使用多个风机房多个风机向污水生态处理池供氧，不便于运行管理，而且会使运行过程中电耗过高，不适合与美国相比中国电费偏高的中国国情。
(2)在曝气器布置方式上污水生态处理池中一号曝气区曝气器数布置过多，电能消耗高。
(3)除磷效率约70％，达不到北京市对磷具有较高去除的要求(85％以上去除率)。
发明内容
本发明针对上述缺陷，对WWRR污水处理工艺进行改造，提供一种深池曝气污水生态处理方法，使其既具有WWRR的优点，又具有SBR间歇式操作特点，节约运行成本，同时可以进一步去除污水中的磷。采用本污水处理方法处理城市污水，处理后水质可达到北京市中水水质标准。
深池曝气污水生态处理方法，包括一污水生态处理池和曝气系统，所述污水生态处理池分为曝气区和出水区，所述曝气系统包括鼓风机、主风管道、曝气器、支风管道，其特征在于所述曝气区划分为一号曝气区和二号曝气区、三号曝气区，所述一号曝气区、二号曝气区和三号曝气区内的曝气器由密到疏布置，所述一号曝气区的曝气器高密度布置，一号曝气区的面积占污水生态处理池面积为15％-25％。
所述二号曝气区、三号曝气区的曝气器分组曝气。
所述污水生态处理池，池深8-15米，池壁呈梯形状，污水的水力停留时间为15-25天。
所述一号曝气区的曝气器间隔4-6米，两组支风管道间距8-10米；二号曝气区的曝气器间隔8-10米，两组支风管道间距15-20米；三号曝气区的曝气器间隔10-15米，两组支风管道间距20-30米。
所述出水区加入消毒药剂进行消毒处理。
所述出水区与出水池相连，出水池内加入除磷药剂进行除磷处理。
所述污水进入污水生态处理池前，由破碎机在水下对污水中的杂物进行破碎处理。
所述一号曝气区与二号曝气区之间设置导流墙。
所述三号曝气区与出水区之间设置导流墙。
所述导流墙为橡胶板。
本发明是在WWRR的基础上做的改进。
深池曝气污水生态处理方法，将曝气区通过导流墙划分为一号曝气区和二号曝气区、三号曝气区，污水依次通过上述三个曝气区时，其BOD-污泥负荷量递减，因此其空气供应量可以依次渐减，减少能量的浪费，与此相对应，曝气器由密到疏布置。在一号曝气区(较小区域)高密度布置曝气器，进行高强度曝气，可以降解污水中一半多有机物，然后在二号曝气区(较大区域)进一步处理，最后在三号曝气区进行少量曝气处理，这样可以在保证水质处理要求的条件下使电耗减小。空气从主风管道向支风管道的两端送入，通过分组的支风管道实现分组向池中曝气，从而可以实现间歇曝气，二号、三号曝气区相邻两道支风管道每两天轮换一次，这样本工艺具有间歇曝气特点，可以节约电能，又增强了厌氧除磷的效果。污水生态处理池深8-15米，污水的水力停留时间为15-25天，才能实现深池曝气污水生态处理的效果。本发明采用一号曝气区的曝气器间隔4-6米，两组支风管道间距8-10米；二号曝气区的曝气器间隔8-10米，两组支风管道间距15-20米；三号曝气区的曝气器间隔10-15米，两组支风管道间距20-30米。曝气器的分布还可以根据污水中污泥负荷量来决定支风管道间、曝气器间的分布间距。本发明把出水区中的水通过管道引入出水池，在该池加入除磷药剂进一步对污水处理，使本工艺具有较高的磷去除率。污水进入污水生态处理池前的破碎处理，是在水下进行，使得污水气味不易外散，保证了周围环境不受污染。本发明中导流墙的设计可以引导水流方向，增加污水的水力停留时间，从而增强系统污水处理能力，导流墙在接近水面处设置有方孔，使污水可通过方孔溢流到下一个处理单元。导流墙用橡胶板制成，而不是常规的用水泥砌成，在满足出水水质的前提下，减少了固定投资。
本发明深池曝气污水生态处理法，通过采用上述技术方案，运行成本每吨水处理费用不超过0.31元，并且其出水水质优良。
图1污水生态处理池结构分布示意2本发明工艺流程示意图1-支风管道，2-曝气器，3-导流墙，4-一号曝气区，5-二号曝气区，6-三号曝气区，7-出水区。
具体实施例方式
实施例1污水处理能力为10万吨/天，污水生态处理池总容积240万m3，平均水位为11.6m。
图1为本发明污水生态处理池结构分布示意图污水生态处理池通过两橡胶板导流墙3沿水流方向划分为一号曝气区4、二号曝气区5和三号曝气区6和出水区7，曝气区底部安装有曝气器2，曝气器2在三个曝气区由密到疏布置，对污水实行渐减供氧，节约电能。通过两台鼓风机送出的空气首先进入主风管道，然后进入支风管道1，支风管道1位于污水生态处理池池底，沿东西方向排布。曝气器2通过大小进气管与曝气支风管道1相连，排列在支风管道1的两侧。在一号曝气区4曝气器2间隔约为5米一个，两组支风管道1间距9米；二号曝气区5的曝气器2间隔10米排列，两组支风管道1间距18米；三号曝气区6的曝气器2间隔15米排列，两组支风管道1间距25米。供气时是从每一个支风管道1的两端同时向管道中供气，而且可以一组一组地向管道供气，从而可以分组地向池中曝气，本方法中污水生态处理池的二号、三号曝气区就采用间歇曝气，相邻的两道每两天轮换一次，这样本工艺又具有间歇曝气的特点，增强了厌氧除磷的效果，又可以节约电能。在一号曝气区4与二号曝气区5之间、在三号曝气区6与出水区7之间设置有橡胶板导流墙3，通过导流墙3控制污水流动的方向，增加污水的停留时间，在满足处理水质要求的前提下可以减少建设投资，增强污水处理能力。
图2是本发明深池曝气污水生态处理方法的工艺流程图。污水由市政管道末端密闭进入到进水泵房，经破碎机在水下对污水中的杂物破碎后，由潜污泵提升送至一号曝气区的底部，在进入一号曝气区前有计量装置对污水流量进行计量。污水在一号曝气区的末端通过橡胶板导流墙溢流出水进入二号曝气区，再由二号曝气区自流到三号曝气区，污水生态处理池底部均装有曝气器进行鼓风曝气。在污水生态处理池中，污水由池下部进入厌氧层内，在厌氧菌作用下，先消除水中部分有机物。通过曝气器曝气，使污水与池中厌氧层上面的活性污泥充分混合，并进行充氧，污泥中的好氧菌再次分解和吸收水中有机物。而生长变大的活性污泥絮体，在曝气器外逐渐凝聚、沉淀、向下运动，一部分被曝气器再次吸入作为返流污泥，一部分沉入池底。底部污泥在厌氧状态下，经过厌氧菌消解和微生物的新陈代谢，逐步稳定化。三号曝气区处理后的出水最终通过导流墙溢流至出水区，在该区加入消毒药剂进一步处理。之后通过管道收集到出水池，在该池中加入除磷药剂进一步除磷处理，水质达到北京市中水水质标准。处理后出水大部分经泵提升到中水池作中水用，少部分通过溢流口排入玉带河。
实施例2 本工艺与当前国内同类研究、同类技术的综合比较情况见下面两表表1比选方案技术性能
表2 工程技术经济指标表
从上述对比数据可以看出，本工艺节省投资，节约了运行成本，对周围环境的影响小。
实施例3本工艺与WWRR工艺的对比a.风机房布置WWRR技术采用多个风机房(7个)，多个风机同时向污水生态处理池供气的方式，每个风机负责曝气区的一部分。本污水处理工艺采用一个风机房，多台风机把空气送到环池主风管道中，再通过风支管道送到污水生态处理池底部。风机的这种布置方式便于运行管理，而且适合了与美国相比中国电费偏高的中国国情。
b.污水生态处理池分区形式和曝气器布置方式不同WWRR工艺把污水生态处理池分为两个区，一号曝气区曝气器1750个，曝气器间距6米到10米，底部曝气管道间距10米；二号曝气区曝气器438个，曝气器间距9米到15米，底部曝气管道间距12米。
本发明污水处理工艺将曝气区分为三个区，一号曝气区曝气器783个，曝气器间距5米，底部支风管道间距9米；二号曝气区的曝气器1359个，曝气器间距10米，支风管道间距18米；三号曝气区的曝气器421个，曝气器间距15米，支风管道间距25米。
这种布置方式较WWRR工艺有以下好处1.在一号曝气区(较小区域)高密度布置曝气器，进行高强度曝气，可以降解污水中一半多有机物，然后在二号曝气区(较大区域)进一步处理，最后在三号曝气区进行少量曝气处理。以上布置方式可使电耗减小。
2.供气时从每一个支风管道的两端同时向管道中供气，而且可以通过电路自动地分组向池中曝气，本污水处理厂的二号、三号曝气区就采用间歇曝气，相邻的两道每两天轮换一次，这样本工艺又具有间歇曝气的特点，可以节约电能，又增强了厌氧除磷的效果。
c.本发明选用国产高效组合曝气器，该装置全部利用国内现有材料，造价低，具有充氧能力强，氧的利用率高，且有使池底活性污泥回流到活性污泥层的作用。此外该装置使用寿命长，20年基本不用维修。
d.进一步除磷处理为适应中国国情，根据北京市对磷具有较高去除的要求在出水池加入除磷药剂进行污水的除磷处理。污水经过处理后达到北京市中水标准，大部分给附近企业作为工业用水使用。
e.本工艺与WWRR工艺技术性能对比表表3本工艺与WWRR工艺技术性能对比表
从上表看出，本发明工艺污水中各项目去除率大部分高于美国密执安州木斯克根污水处理系统(WWRR)，效率明显提高。
权利要求
1.深池曝气污水生态处理方法，包括一污水生态处理池和曝气系统，所述污水生态处理池分为曝气区和出水区，所述曝气系统包括鼓风机、主风管道、曝气器、支风管道，其特征在于所述曝气区划分为一号曝气区和二号曝气区、三号曝气区，所述一号曝气区、二号曝气区和三号曝气区内的曝气器由密到疏布置，所述一号曝气区的曝气器高密度布置，一号曝气区的面积占污水生态处理池面积为15％-25％。
2.根据权利要求1所述的深池曝气污水生态处理方法，所述二号曝气区、三号曝气区的曝气器分组曝气。
3.根据权利要求1所述的深池曝气污水生态处理方法，所述污水生态处理池，池深8-15米，池壁呈梯形状，污水的水力停留时间为15-25天。
4.根据权利要求1所述的深池曝气污水生态处理方法，所述一号曝气区的曝气器间隔4-6米，两组支风管道间距8-10米；二号曝气区的曝气器间隔8-10米，两组支风管道间距15-20米；三号曝气区的曝气器间隔10-15米，两组支风管道间距20-30米。
5.根据权利要求1所述的深池曝气污水生态处理方法，所述出水区加入消毒药剂进行消毒处理。
6.根据权利要求1所述的深池曝气污水生态处理方法，所述出水区与出水池相连，出水池内加入除磷药剂进行除磷处理。
7.根据权利要求1所述的深池曝气污水生态处理方法，所述污水进入污水生态处理池前，由破碎机在水下对污水中的杂物进行破碎处理。
8.根据权利要求1所述的深池曝气污水生态处理方法，所述一号曝气区与二号曝气区之间设置导流墙，所述三号曝气区与出水区之间设置导流墙。
9.根据权利要求8所述的深池曝气污水生态处理方法，所述导流墙为橡胶板。
全文摘要
本发明涉及“深池曝气污水生态处理方法”。深池曝气污水生态处理方法，包括一污水生态处理池和曝气系统，所述污水生态处理池分为曝气区和出水区，所述曝气系统包括鼓风机、主风管道、曝气器、支风管道，其特征在于所述曝气区划分为一号曝气区、二号曝气区和三号曝气区，一号曝气区、二号曝气区和三号曝气区内的曝气器由密到疏布置，所述一号曝气区内的曝气器高密度布置，一号曝气区的面积占污水生态处理池面积为15％－25％，曝气区内的曝气器分组曝气。本发明是对WWRR污水处理工艺进行改造，使其具有WWRR的优点，同时能具有SBR间歇式操作特点，节约运行成本，同时可以进一步去除污水中的磷。采用本污水处理方法处理城市污水，处理后水质可达到北京市中水水质标准。
文档编号C02F3/02GK1858009SQ20061001194
公开日2006年11月8日 申请日期2006年5月19日 优先权日2006年5月19日
发明者李冠健, 孔凡仪 申请人:北京市碧水污水处理厂