深沟型气升推流立体循环式倒置A²O整体合建氧化沟的制作方法

专利名称：深沟型气升推流立体循环式倒置A²O整体合建氧化沟的制作方法
技术领域：
本发明涉及污、废水处理设施一氧化沟，尤其涉及一种深沟型气升推流 立体循环式倒置A20整体合建氧化沟。
技术背景氧化沟是具有完全混合和整体推流水力学特征的延时曝气活性污泥法水 处理工艺，由于其独特的"封闭循环流动"的水力学特性以及较长的泥龄和 较低的有机负荷,使其成为出水水质好、抗冲击能力强、运^Ht、定、流程简单，、 便于维护、污泥排量低可直接脱水以及一次性建设投资和运行费用较低的水处理工艺，在城市污7JC及工业废水处理中得到广泛应用。以水下推流器配合微孔曝气器技术为代表的深沟型氧化沟技术近年迅速兴起，在继承了传统氧化沟技术优势的前提下，较有成效的解决了氧化沟占地 较大问题，同时，较高的氧传质效果,有效提高了充氧设备的利用效率。以固液分离池、厌氧池、缺氧池等功能池与氧化沟主沟合建在同一构筑 物内的整体合建式氧化沟技术，以多种沟型和各种功能池不同的组合方式应 对复杂的被处理水水质，在去除碳源污染物的同时，有效提升了脱氮除磷处理 效果。整体合建式氧化沟的建设、运行非常经济，近年来已被广泛应用。倒置A2 0方法是为进一步提升脱氮除磷效果,在传统A2 0方法的基础上， 将生化系统的厌氧段置于缺氧段之后，并通过向两段分配进水的措施，使反硝 化过程优先获得碳源，增强脱氮效果和使厌氧段混合液直接进入好氧段，提升 除磷效果的工艺技术。由于它合理分配了原水的碳源营养物质而产生良好的 脱氮除磷效果,将成为城镇污水集中处理设施建设的首选工艺技术。目前，氧化沟技术依然朝着充分挖掘和利用传统氧化沟水力学特性，以进 一步减少占地和建设资金、进一步提高水处理效果尤其是除磷脱氮效果和进 一步降低运行成本为目标的新沟型技术研究、高效节能设备研究以及运行维 护简单节能方式研究等几个方面发展。传统的氧化沟包括深沟型及整体合建式氧化沟，具有多种沟型和充軋推 流方式，但它们均是按照沟道路径在水平面上延水平方向循环流动。由于其 "水平方向循环流态"和"延时曝气活性污泥方法"所必需的较大池容,氧化沟"占地大"的问题一直比较突出。目前，虽然以微孔曝气为充氧方式的氧化沟有效提高了氧化沟深度(如水深超过6米)，但再追求更高的氧化沟深度， 其供氧设备和水下推流设备的装机和动力荷载均会非线性提高，因而降低了 深沟型氧化沟的经济性。尤其在当前经济迅猛发展，人口增多，自然水体水质 进一步恶化，淡水资源，土地资源及能源日趋紧张的形势下，以减少占地为目 标的深沟型氧化沟技术的应用仍受到技术的限制和经济制约。解决氧化沟技术"出水7JC质好和占地面积大"的矛盾仍为污、废水处理领域的关注课题。发明内容本发明的主要目的在于针对上述问题，提供一种深沟型气升推流立体循环式倒置A勺整体合建氧化沟，建立包括供氧、水力流动和污泥、混合液大比 例交换的完整生化系统，在创造出良好的缺氧环境、厌氧环境、好氧环境、固 液分离环境，保证良好的出水水质尤其是脱氮除磷效果的前提下，达到减少占 地、减少设备、筒化操作、降低运行成本的效果。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种深沟型气升推流立体循环式倒置A20整体合建氧化沟，包括内设缺氧 区、厌氧区、设有微孔曝气器组的好氧区及固液分离区的倒置A勺整体合建氧 化沟，其中固液分离区设于主沟前端，厌氧区设于主沟末端，两原水进水管分 别安置在缺氧区和厌氧区的前端，其特征在于在主沟中下部设置了将主沟分 为上、下两层沟道且前端与固液分离区保有距离、后端进入厌氧区的水平隔板； 好氧区设于上层沟道;缺氧区设于下层沟道;在好氧区内设有n级(n>l)由 垂直于主沟侧墙平行设置的竖直进水挡水墙、出水挡水墙及位于其间的微孔 曝气器组构成的下设进水口 、上设出水口的曝气气升区，进水挡水墙及出水挡 水墙的侧面均固定连接主沟侧墙，且出水挡水墙的底部固定连接在水平隔板 上,在位于第一级曝气气升区内的水平隔板上设有若干个升流孔；好氧区内对 应n级曝气气升区分为n级幷氧反应区，并通过第一级曝气气升区的进水挡水 墙与厌氧区邻接、通过第n级好氧反应区的出水挡水墙与固液分离区邻接;所 述第一级曝气气升区的进7津水墙与底部固定连接在水平隔板末端、侧面固 定连接主沟侧墙并与其平行设置的隔板末端挡水墙构成厌氧区跌水槽，隔板 末端挡水墙上方设有跌水槽进水口 。在所述的固液分离区内靠近主沟前端端墙的中下部设置排泥管。 本发明的有益效果是(l)由于在主沟内设置水平隔板采取上下两层沟 道的立体循环方式，因而可有效提高氧化沟水深，与传统氧化沟相比，占地面积可大大减少；(2)采用曝气气升推流方式代替现有曝气充氧与推流分设 方式，不仅具有较高的氧总转移系数和良好的供氧能力，且巧妙地利用了曝 气器的气升推动力，通过流体重力势能与动能之间的能量转换实现对混合 液的推流作用充分实现了曝气与推流的混合；(3)在氧化沟下层设置缺氧区， 在缺氧区前端设置第一进水管，混合液进入缺氧区后不与空气接触，同时还 得到原水营养的补充，良好的缺氧环境使反硝化过程非常彻底，氮气的析出 量很大，体现出很高的氨氮和总氮去除效果，并节约建设和运行费用；(4)在 位于第一级曝气气升区的水平隔板上设置了若干个升流孔，可使缺氧区末 端的反硝化液直接进入曝气气升区，通过与氧充分接触迅速形成硝化液，加 速硝化一反硝化过程；(5)在主沟末端设置厌氧区，使厌氧段进水全部来自于 缺氧区的末端，而出水全部进入好氧区，/W而形成倒置A20运行模式。在 厌氧区的前端设置第二进水管，为平衡供应两区营养物质(碳源)创造了条 件。在营养物质(碳源)较充足的厌氧环境下，更有利于聚磷菌的成长代谢， 以便能更加彻底的释磷，为进入好氧区加倍聚磷创造了条件，为系统高效除 磷提供了保证。(6)系统结构紧凑，简捷,运行操作与维护十分简单，人工要 求少，易于实现自动化控制；总之，本发明建立了包括供^ 7jc力流动和污泥、 混合液大比例交换的完整生化系统，在创造良好的厌氧环境、缺氧环境、好 氧环境、固液分离环境、提高'总氮去除效果保证良好的出水水质尤其是脱氮 除磷效果的前提下，显现出减少占地、减少设备、简化操作、降低运行成本 的良好效果。


图l是本发明的俯视结构示意图；图2是图1的A-A剖面视图。 图中1固液分离区，2第二级好氧反应区出水挡水墙，3-1第 一级好氧反应 区，3-2第二级好氧反应区，4第二级曝气气升区的出水挡水墙，4-1第二级曝 气气升区的出水口， 5-1第一级曝气气升区，5-2第二级曝气气升区，6第二级 曝气气升区的进水挡水墙，6-1第二级曝气气升区进水口， 7第一级曝气气升 区的出水挡水墙，7-1第一级曝气气升区出水口 ， 8第一级曝气气升区的进水 挡水墙，8-1第一级曝气气升区进水口， 9隔板末端挡水墙，9-1跌水槽进水 口， 10厌氧区跌水槽，11厌氧区，12缺氧区原水进水管，13水平隔板，14,升流 孑L, 15-1微孔曝气器组，15-2微孔曝气器组，16缺氧区，17主沟侧墙，18厌氧 区原水进水管，19排泥管，20固液分离区出水管，21主沟前端端墙，22收水堰。以下结合附图和实施例对本发明详细说明。
具体实施方式
图l是本发明的俯视结构示意图；图2是图1的A-A剖面视图，图中箭头 为流体流动方向。如图所示，是一种矩形深沟型气升推流立体循环式倒置A20 整体合建氧化沟，包括内设缺氧区16、厌氧区ll、设有微孔曝气器组的好氧 区及固液分离区1的倒置A沁整体合建氧化沟，其中固液分离区l设于主沟前 端，厌氧区11设于主沟末端，两原水进水管12、 18分别安置在缺氧区16和 厌氧区ll的前端，其特征在于在主沟中下部设置了将主沟分为上、下两层沟 道且前端与固液分离区1保有距离、后端进入厌氧区11的水平隔板13;好氧 区设于上层沟道;缺氧区16设于下层沟道；在好氧区内设有n级(n>l)由 垂直于主沟侧墙平行设置的竖直进水挡水墙、出水挡水墙及位于其间的微孔 曝气器组构成的下设进水口 、上设出水口的曝气气升区，进水挡水墙及出水挡 水墙的侧面均固定连接主沟側墙，且出水挡水墙的底部固定连接在水平隔板 上；本实施例中，在好氧区内设置了两级曝气气升区5-1、 5-2,第一级曝气气 升区5-1是由进水挡水墙8、出水挡水墙7及位于其间的微孔曝气器组15-1 构成，进水挡水墙8下设进水口 8-1、出水挡水墙7上设出水口 7-1;第二级 曝气气升区5-2是由进水挡水墙6、出水挡水墙4及位于其间的微孔曝气器组 15-2构成，进7JC挡水墙6下设进水口 6-1、出水挡水墙4上设出水口 4-1;进水 挡水墙8、 6及出水挡水墙7、 4的侧面均固定连接主沟侧墙17，且出水挡水墙 7、 4的底部固定连接在水平隔板13上。在位于第一级曝气气升区5-1内的水 平隔板13上设有若干个升流孔14;好氧区内对应上述两级曝气气升区5-l、 5-2 分为两级好氧反应区3-1、 3-2,好氧区通过第一级曝气气升区5-1的进水挡水 墙8与厌氧区11邻接、通过第二级好氧反应区3-2的出水墙2与固液分离区1 邻接；上述第一级曝气气升区5-1的进水挡水墙8与底部固定连接在水平隔板 13末端、侧面固定连接主沟侧墙17并与其平行设置的隔板末端挡水墙9构成 厌氧区跌水槽IO,隔板末端挡水墙9上方设有跌水槽进水口 9-1。上述的固液 分离区1内靠近主沟前端端墙21的中下部设置排泥管19。综上所述，概括本发明的特点(l)设置了水平隔板，使主沟分为上下两层 沟道，好氧区设置在上层沟道,缺氧区设置在下层沟道，使主沟水体形成上下 立体循环的流态。它是氧化沟向更深沟型发展的重要技术手段,使氧化沟有效 减少占地成本。(2)它依据"气升"原理，充分利用了水下微孔曝气器充气所 产生的含气水整体比重远小于1而体积膨胀和液下气泡挟水加速度垂直上升的物理效果，在氧化沟上层沟道好氧区内设置了 一级或多级曝气气升区，该区 域在供氧的同时，所产生的水头即水力势能推动水体整体流动也即势能转换 为动能，在选择氧传质效果非常优秀的微孔曝气器为气源，只提供硝化和去除 碳源污染物所需气量的前提下，不增加其他任何动力和设备，使主沟水体在保 证活性污泥不下沉沉淀的流速下整体流动。它的能耗水平只在单一的系统生 化需氧量范围内，它的设备装机只是微孔曝气系统单一设备,在省掉诸如各类 推流、污泥污水提升和交换设备的前提下，即可实现整个氧化沟生化系统的 供氧、水力推流和污泥、混合液在各功能区之间大比例交换的完整水处理过 程。它在创造了良好的缺氧环境、厌氧环境、好氧环境和固液分离环境的同时，节能效果得以充分体现。在好氧区水平面积的长、宽比小于1. 5的条件下， 可不设第二级曝气气升区，以减少建设资金。对于较重污染水的处理，由于需 氧量较大，所利用的动能可使流态和交换更为理想，因此也更能体现节能效 果。(3)在氧化沟下层设置缺氧区，在缺氧区前端设置第一进水管，混合液进入 缺氧区后不与空气接触，同时还得到原水营养的补充。良好的缺氧环境使反硝 化过程非常彻底，氮气的析出量很大,体现出很高的氨氮和总氮去除效果。在 下层沟道设置缺氧区，实际上是对氧化沟工艺的缺氧段进行强化和改善,相对 于在氧化沟之外专设缺氧池的整体合建式氧化沟，本发明由于使氧化沟自身 缺氧段取得理想的脱氮效果，没有必要在氧化沟之外再设缺氧池，因此节约了 建设和运行费用。(4)在位于第 一级曝气气升区的水平隔板上设置了若干个升 流孑L，可使缺氧区末端的反硝化液直接进入曝气气升区，通过与氧充分接触迅 速形成硝化液,加速硝化一反硝化过程。(5)在主沟末端设置厌氧区，使厌氧段 进水全部来自于缺氧区的末端，而出水全部进入好氧区，从而形成倒置A20 运行模式。在厌氧区的前端设置第二进水管，为平衡供应两区营养物质(碳 源)创造了条件。在营养物质(碳源)较充足的厌氧环境下，更有利于聚磷 菌的成长代谢，以便能更加彻底的释磷，为进入好氧区加倍聚磷创造了条件， 为系统高效除磷提供了保证。厌氧区内设有跌水槽，其功能是利用曝气气升 负压的抽吸作用将厌氧区混合液直接送入好氧区。 本发明的工作原理及工作过程如下如图1、图2所示，是一种矩形深沟型气升推流立体循环式倒置A卩0整体 合建氧化沟，包括缺氧区16、厌氧区11、第一级曝气气升区5-l、第二级曝 气气升区5-2、第一级好氧反应区3-1、第二级好氧反应区3-2、固液分离区 l共7个功能区。图中箭头为流体流动方向。水平隔板13将氧化沟主沟分割成上下两层沟道，形成上下立体循环流态；第一级、第二级曝气气升区5-l、 5-2的作用是在提供氧气的同时提供辅助推流动力；厌氧区11内设有跌水槽 IO,作用是利用气升负压将厌氧区11的混合液直接送入好氧区；固液分离区1 利用层流原理将混合液中的活性污泥分离，并将分离出的上清液收集并排出 系统；缺氧区进水管12是向系统输送原水的主通道，并优先为缺氧区16提供 营养物质；厌氧区进水管18向系统输送部分原水并为缺氧区16提供营养物 质，与缺氧区进水管12构成干衡提供营养物质的关系；升流孔14将缺氧区16 末端一部分混合液直接送入第一曝气气升区5-1，加速硝化和反硝化过程。本系统的工作过程是氧化沟待处理的原水进入系统前，首先以碳源营养 分配的目的，原水分两路通过缺氧区进水管12和厌氧区进水管18分别进入主 沟下层沟道缺氧区16和厌氧区11,进入两区的原水在紊流作用下迅速分散汇 入混合液，分别完成水力停留和缺、厌氧生化过程一即反硝化过程，主要去除 以氨氮、总氮为标志的相关污染物质并完成聚磷微生物的释磷过程。缺氧区16 的混合液在完成缺氧停留和生化后，其中的一部分通过第一级曝气气升区5-1 底部的升流孔14，在气升负压作用下提前分流，进入以微孔曝气器组15-1为 气源的第一级曝气气升区5-1实现硝化过程；另一部分则进入厌氧区11与厌 氧区原水进水管18的进水汇流，混合液在立体循环升流阶段的整体推流作用 下完成水力停留和厌氧生化并通过跌水槽10，在微孔曝气器组15-1气升负压 作用下也进入第一级曝气气升区5-1。这两股来自缺氧区16和厌氧区11的混 合液，在气升水流的强力搅拌下快速与氧气接触并跃升进入第一级好氧反应 区3-1,在好氧反应区紊流作用下完成水力停留和好氧生化后，被第二级膝气 气升区5-2进水口 6-1负压吸进第二级好氧反应区3-2并在该区完成水力停 留和好氧生化，在此过程主要去除以C0D、 B0D为标志的碳源相关污染物质并 完成聚磷微生物的聚磷过程，然后进入固液分离区1。在固液分离区，相当于 原水进水量的一小部分混合液在水力静压作用下，分流升入固液分离区1进 行固液分离，分离后的上清液则通过收水堰22排出系统。固液分离后的污泥 一部分靠自身重力下沉，由排泥管19排出系统，另外一部分在立体循环系统 降流阶段的整体推流作用下，分散融入主沟混合液实现污泥无泵自动回流。 主沟混合液则向下流入下层沟道缺氧区16，以整体推流流态与缺氧区原水进 水管12的原水汇流,参与下一个周期的循环，周而复始完成净化。本发明运行 的各个技术环节均体现了高效和节能。
权利要求
1. 一种深沟型气升推流立体循环式倒置A2O整体合建氧化沟，包括内设缺氧区、厌氧区、设有微孔曝气器组的好氧区及固液分离区的倒置A2O整体合建氧化沟，其中固液分离区设于主沟前端，厌氧区设于主沟末端，两原水进水管分别安置在缺氧区和厌氧区的前端，其特征在于在主沟中下部设置了将主沟分为上、下两层沟道且前端与固液分离区保有距离、后端进入厌氧区的水平隔板；好氧区设于上层沟道；缺氧区设于下层沟道；在好氧区内设有n级(n≥1)由垂直于主沟侧墙平行设置的竖直进水挡水墙、出水挡水墙及位于其间的微孔曝气器组构成的下设进水口、上设出水口的曝气气升区，进水挡水墙及出水挡水墙的侧面均固定连接主沟侧墙，且出水挡水墙的底部固定连接在水平隔板上，在位于第一级曝气气升区内的水平隔板上设有若干个升流孔；好氧区内对应n级曝气气升区分为n级好氧反应区，并通过第一级曝气气升区的进水挡水墙与厌氧区邻接、通过第n级好氧反应区的出水挡水墙与固液分离区邻接；所述第一级曝气气升区的进水挡水墙与底部固定连接在水平隔板末端、侧面固定连接主沟侧墙并与其平行设置的隔板末端挡水墙构成厌氧区跌水槽，隔板末端挡水墙上方设有跌水槽进水口。
2、 根据权利要求l所迷的深沟型气升推流立体循环式倒置A勺整体合建 氧化沟，其特征在于在所述的固液分离区内靠近主沟前端端墙的中下部设置 排泥管。
全文摘要
本发明涉及深沟型气升推流立体循环式倒置A²O整体合建氧化沟，包括内设缺氧区，厌氧区，设有微孔曝气器组的好氧区及固液分离区的倒置A²O整体合建氧化沟，固液分离区在主沟前端，厌氧区在主沟末端，进水口分设在缺氧区和厌氧区的前端，其特征是主沟中下部设置了将主沟分为上下两层沟道的水平隔板；好氧区及缺氧区分设在上下层沟道；好氧区内设n级(n≥1)由进水挡水墙，出水挡水墙及微孔曝气器组构成的有下进水口、上出水口的曝气气升区，第一级曝气气升区水平隔板有若干升流孔；好氧区内对应曝气气升区分为n级好氧反应区。本发明的优点是出水水质尤其是脱氮除磷效果良好，减少占地，减少设备，简化操作，运行成本降低。
文档编号C02F3/30GK101269879SQ200810053029
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月7日 优先权日2008年5月7日
发明者夏斌杰, 孙玉超, 居文钟, 彦 李, 李红卫, 涛 杨 申请人:天津市天水环保设计工程有限公司