专利名称：高浓度有机污水的气浮预处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于污水处理的方法及设备，具体涉及一种有机污水的气浮法水处理方法，以及使用该方法完成污水处理的装置。
背景技术：
对于有机污水的处理方法通常包括物理分离法、物理化学法及生物处理法等基本方法，其中，物理分离法主要有沉淀、气浮、超声、微波、过滤处理等工艺；物理化学法主要有混凝沉淀、电解气浮、化学加药、光催化氧化等工艺；生物处理法主要有好氧处理和厌氧处理法。一般来说，物理分离法存在出水水质不高的问题，不容易达到污水排放的要求，而物理化学法中的化学加药、光催化氧化等工艺则运行费用较高，因而气浮法及生物处理法得到了广泛应用。
气浮法是用于从液相中分离固体或液态颗粒的工艺，它是通过在液相中造成的小气泡(通常是空气泡)与颗粒物质接触后形成气泡与颗粒的结合体，使其浮力增大至足以将颗粒上升到液体表面而加以去除的工艺。目前所应用的气浮工艺根据气泡产生方式的不同，可分为分散空气气浮、溶解空气气浮与电气浮。①分散空气气浮利用机械剪切力将空气分散成微小气泡，与悬浮固体粘附而上升至水面，从而使悬浮颗粒得到去除。其优点是设备简单、易行；而缺点是气泡尺度大(直径＞1毫米)，上升速度快，比表面积小，与污染物接触时间短。②溶解空气气浮法利用在降压条件下从空气过饱和的水中释放出的微细气泡(直径＝20～200微米)进行气浮，有两种方式一种是常压下溶气，负压下运行(对应于真空气浮)；一种是高压下溶气，常压运行(对应于加压溶气气浮)。它的优点是空气溶解压力低，节省动力消耗和动力设备；缺点是所有设备在密封的气浮池内，使气浮池构造复杂；运行管理、维护不便。③电气浮法在直流电的作用下，用不溶性阳极和阴极直接电解废水，正负两极产生氢和氧的微气泡，将废水中的颗粒状污染物带至水面以进行固液分离。优点是去除污染物范围广、泥渣量少、工艺简单而且设备少；缺点是电耗大。综上所述，虽然气浮法由气泡生成的方式的不同，存在多种气浮法，但运用其中任何一种均存在不足处，有待于进一步的改进。
生物处理法是通过厌氧或有氧微生物的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。其中，借助厌氧微生物完成生物处理方法的称为厌氧生物处理，也称为厌氧消化，以上流式厌氧污泥床反应器为例，在反应器的底部有一个高浓度(可达60-80g/L)、高活性的污泥层，大部分的有机物在这里被转化为CH4和CO2，反应器的上部设有三相分离器，完成气、液、固三相的分离，被分离的消化气(即CH4和CO2)从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层，出水则从澄清区流出。整个过程的反应时间受到基础因素(如污泥浓度、营养比、混合接触状况、有机负荷等)及环境因素(如温度、PH值、氧化还原电位、有毒物质等)的影响。如用于油脂含量较高的污水处理时，完全分解反应需要20～30天，因此处理时间较长，是生物处理法的一大不足之处。然而，如果用气浮法处理，除了前述缺点外，也难以去除内含的糖类等可溶性有机物。
发明内容
本发明目的是提供一种处理时间短，且能有效去除高浓度污水中悬浮颗粒的有机污水预处理方法。
本发明的另一个目的是提供一种结构简单、成本低廉，能有效去除污水中悬浮颗粒的污水处理装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种高浓度有机污水的气浮预处理方法，通过搅拌使有机污水与含有高活性的厌氧菌的污泥混合，在15～60℃的温度下，污泥中的微生物在厌氧条件下分解污水中的有机物，生成气泡，气泡附着污水中未分解的颗粒杂质浮出水面，形成浮渣，使污水停留反应1小时至2小时后排出，完成有机污水的预处理。
生物厌氧对污水处理过程中，分为水解酸化、产氢或乙酸和产甲烷三个阶段，根据被处理污水性质的不同，限制分解速度的阶段亦不同，如在含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的污水中，水解阶段易成为速度限制步骤，而简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均能被微生物迅速分解，对含这类有机物为主的污水来说，产甲烷易成为限速阶段，由于厌氧消化的这三个阶段是同时进行的，保持某种程度的动态平衡，因此，利用该消化特性，在有机污水与微生物反应至少1小时后，有机污水中占小部分的易分解糖类污染物等先被分解完成，生成气体(包括CO2、H2、CH4)，当气体超过其在水中的饱和溶解度，便形成微小的气泡从水中逸出，利用这些气泡作为气浮法的气源，将污水中还未分解、难以分解的脂类等颗粒杂质黏附带至水面，形成浮渣，去除浮渣后的水经沉淀后，得到预处理后的水，实现溶解性有机物的降解和悬浮杂质的分离。
上述技术方案中，所述污泥为高浓度活性污泥，其平均浓度为50～60g/L，活性生物量为70～80％。
优选的技术方案是，所述污泥中的微生物与污水中的有机物的反应温度为30～38℃，反应时间为2小时。
为达到上述另一个目的，本发明采用的技术方案是一种高浓度有机污水的气浮预处理装置，包括一反应池体，所述池体内设有将池体分为反应区与分离区的分隔板，所述反应区侧的池壁顶部设有排渣结构，底部分别设有进水管和放空管，反应区内设有导流筒，所述导流筒通过支墩架于位于池底的污泥床上，对应于导流筒上方的池体顶部架设的踏板上固定有搅拌器，搅拌桨伸入导流筒内；所述分离区侧的池壁顶部设有出水管，所述分隔板高度低于排渣斗及出水管的高度，其近底部设有污泥回流孔，分离区内设有挡板，挡板平行于分隔板设置，顶端高于出水管，底端高于污泥回流孔。
上述技术方案中，所述出水管侧的池壁上设有与分隔板平行布置的出水堰，所述出水管与出水堰连通。
进一步的技术方案，所述排渣结构由固定于池壁上的排渣斗及与排渣斗连通的排渣管构成。
其工作过程为有机污水自反应池体反应区底部的进水管输至池体内，搅拌器的搅拌桨转动，将导流筒内的污水与污泥床的污泥充分混合，混合液随着搅拌浆的搅动，沿导流筒壁慢慢上升，污水中的有机物与污泥内的微生物发生分解反应，生成气泡，附着污水中未分解的颗粒杂质物上升至导流筒顶部的池顶水面，形成浮渣层(待反应一段时间后，形成的浮渣层同时又保证了反应器内污水与空气的隔绝，形成一个绝对的厌氧环境，使得厌氧微生物产气稳定)，而被分解后带有少量污泥的水流经分隔板顶部通道流至分离区，经沉淀后由出水管输出，沉淀的污泥经回流孔回流至反应区的污泥床处。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点1.本发明的预处理方法通过将生物厌氧与气浮法相结合的污水处理方法，利用污水中有机物与污泥中微生物在厌氧条件下反应，由易分解的有机物生成的气泡带走剩余难分解的有机物及颗粒杂质，与气浮法相比，省去了气浮法中的溶气与释放装置，节约了造价与运行费用，而与生物厌氧法比较，大大缩短反应时间；2.本发明特别适合于处理带有较多油脂而又有一定量的糖份的有机污水，例如处理牛肉干的污水，糖份容易被厌氧菌消化，用于产气，而难于消化的油脂则被气浮形成浮渣后排出，解决了现有技术中气浮法不能去除糖份等易溶有机物，而单纯的生物处理法时间消耗过长的技术难题；3.本发明装置仅包括一反应池体，将反应区、沉淀区通过分隔板分隔，结构简单紧凑，占地面积小。
附图1为本发明实施例一的结构俯视示意图；附图2为图1的A-A剖视示意图；附图3为图1的B-B剖视示意图。
其中1、搅拌器；2、钢踏板；3、工字钢支架；4、导流筒；5、排渣斗；6、排渣管；7、搅拌桨；8、支墩；9、放空管；10、反应池体；11、进水管；12、出水管；13、分隔板；14、挡板；15、出水堰；16、回流孔。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述实施例一参见附图1至附图3所示，一种高浓度有机污水的气浮预处理装置，包括一反应池体10，池体顶部开口，其内部经设于池底的分隔板13分为反应区与分离区，所述反应区侧的池壁顶部设有排渣管6，底部分别设有进水管11和放空管9，反应区内设有导流筒4，所述导流筒通过3个支墩8架于位于池底的污泥床上，对应于导流筒上方的池体顶部架设有钢踏板2，搅拌器1经工字钢支架3与钢踏板固定，搅拌桨7伸入导流筒4内，所述分离区侧的池壁顶部设有出水管12，所述出水管侧的池壁上设有与分隔板平行布置的出水堰15，所述出水管与出水堰连通，所述出渣管6侧的池壁上设有排渣斗5，所述排渣管与排渣斗连通；分离区内与分隔板13平行布置有挡板14，挡板顶端高于出水管设置，分隔板与挡板之间形成导流通道，处理过后的水流从分隔板顶部进入分离区，经导流通道从挡板下方流至出水区域，而挡板一方面挡住浮渣，另一方面起水流减速及污泥沉淀作用，使水流中的污泥被沉淀下来，经过设置在分隔板底部的7个污泥回流孔16回流至反应区污泥床。
有机污水自反应池体反应区底部的进水管输至池体内，搅拌器的搅拌桨转动，将导流筒内的污水与污泥床的污泥充分混合，所述污泥为高浓度活性污泥，其平均浓度为55g/L，活性生物量为75％，混合液随着搅拌浆的搅动，沿导流筒壁慢慢上升，污水中的有机物与污泥内的微生物发生分解反应，生成气泡，污水中未分解的悬浮颗粒杂质物附着于气泡上上升至导流筒顶部的池顶水面，形成浮渣层，而被分解后带有污泥的水流经分隔板顶部通道流至分离区，经沉淀后由出水管输出，沉淀的污泥经回流孔回至反应区的污泥床处。
以本实例处理牛肉干生产的废水为例，规模为240m3/d，反应池体为钢筋混凝土结构，有效容积为20m3，水力停留时间为2h，内设直径为0.8m的钢板制导流筒，搅拌机1台，133转/分，功率为0.55Kw，进出水管采用DN32镀锌钢管，排渣管与放空管采用DN50镀锌钢管。经调试稳定运行后，进水动植物油平均为206mg/l，出水平均为12mg/l，去除率为94.2％。
权利要求
1.一种高浓度有机污水的气浮预处理方法，其特征在于通过搅拌使有机污水与含有高活性厌氧菌的污泥混合，在15～60℃的温度下，污泥中的微生物在厌氧条件下分解污水中的有机物，生成气泡，气泡附着污水中未分解的颗粒杂质及悬浮油脂浮出水面，形成浮渣，使污水停留反应1至2小时后排出，完成有机污水的预处理。
2.根据权利要求1所述的高浓度有机污水的气浮预处理方法，其特征在于所述污泥为高浓度厌氧活性污泥，其平均浓度为50～60g/L，活性生物量为70～80％。
3.根据权利要求1所述的高浓度有机污水的气浮预处理方法，其特征在于所述污泥中的微生物与污水中的有机物的反应温度为30～38℃，反应时间为2小时。
4.一种高浓度有机污水的气浮预处理装置，包括一反应池体[10]，所述池体内设有将池体分为反应区与分离区的分隔板，所述反应区侧的池壁顶部设有排渣结构，底部分别设有进水管[11]和放空管[9]，其特征在于反应区内设有导流筒[4]，所述导流筒通过支墩[8]架于位于池底的污泥床上，对应于导流筒上方的池体顶部架设的踏板上固定有搅拌器[1]，搅拌桨[7]伸入导流筒内；所述分离区侧的池壁顶部设有出水管[12]，所述分隔板[13]高度低于排渣斗及出水管的高度，其近底部设有污泥回流孔，分离区内设有挡板[14]，挡板平行于分隔板设置，顶端高于出水管，底端高于污泥回流孔[16]。
5.根据权利要求4所述的气浮预处理装置，其特征在于所述出水管[12]侧的池壁上设有与分隔板平行布置的出水堰[15]，所述出水管[12]与出水堰连通。
6.根据权利要求4所述的气浮预处理装置，其特征在于所述排渣结构由固定于池壁上的排渣斗[5]及与排渣斗连通的排渣管[6]构成。
全文摘要
本发明公开了一种有机污水的气浮预处理方法，其特征在于通过搅拌使有机污水与含有高活性的厌氧菌的污泥混合，在15～60℃的温度下，污泥中的微生物在厌氧条件下分解污水中的有机物，生成气泡，气泡附着污水中未分解的颗粒杂质浮出水面，形成浮渣，使污水停留反应1小时至2小时后排出，完成有机污水的预处理。其装置包括一反应池体，其内部经设于池底的分隔板分为反应区与分离区，所述反应区侧的池壁顶部设有排渣管，底部分别设有进水管和放空管，反应区内设有导流筒，对应于导流筒上方设有搅拌器；所述分离区侧的池壁顶部设有出水管，所述分隔板顶端设有缺口，其近底部设有回流孔。本发明利用生物厌氧法生成的气体作为气浮法的气源，去除颗粒杂质，大大缩短反应时间，降低成本。
文档编号C02F1/24GK1951838SQ20061009759
公开日2007年4月25日 申请日期2006年11月10日 优先权日2006年11月10日
发明者黄天寅, 黄勇, 吕锡武 申请人:苏州科技学院