一种硝化和反硝化污水处理装置及系统的制作方法

文档序号:4845625阅读:221来源:国知局
专利名称:一种硝化和反硝化污水处理装置及系统的制作方法
技术领域
本发明涉及污水的多级处理,具体涉及至少有一个物理处理步骤的污水的多级处理。
背景技术
现有生物污水处理方法主要有除磷、脱氮效果的吸附_生物降解法(AB法)、 厌氧_好氧法(AO法)、厌氧一缺氧_好氧法(A2O法)、氧化沟法和SBR序批式活性 污泥法,其中,SBR序批式活性污泥法是一种简易、快速且低耗的污水处理工艺,非常 适用于水质水量变化大的中小城镇的生活污水处理,以及易生物降解的工业废水处理。 但是,该方法在生物硝化和反硝化及除磷过程中仍然存在以下需要解决的问题1、硝化 菌与聚磷菌的不同泥龄之争;2、硝化要求低有机物浓度,反硝化要求较高有机物浓度; 3、硝化要求高氧,反硝化要求低氧;4、硝化过程为反硝化过程提供硝酸盐,但硝化过 程本身的硝酸盐过多时,又对硝化过程产生抑制而使全过程不能继续进行;5、硝化过程 是产酸耗碱的,而反硝化过程则是产碱的。国家知识产权局专利局2004年10月27日公开了一种“序批式生物膜系统反 硝化除磷脱氮处理城市污水的方法”(公开号为CN 1539769A),该方法披露以下工艺步 骤(1)进水期原水间隔4小时交替进入第一级反应器A和B; (2)厌氧期原水在A 和B中进行厌氧循环2小时,进行磷的释放;(3)静置内换水期第一级反应器经过厌氧 循环后,静置沉淀0.5小时,将具有高浓度磷的上清液排入第二级反应器;(4)硝化反应 期在第二级反应器中,来自第一级反应器静置沉淀后的高磷水经过好氧曝气3.5小时, 进行硝化反应;(5)硝化液内回流第二级反应器在硝化反应结束后,静置沉淀30min, 将上清液(硝化液)回流至第一级反应器;(6)反硝化聚磷期在第一级反应器中,对来 自第二级反应器的硝化液进行缺氧循环1.0小时,主要利用反硝化聚磷菌除磷脱氮;(7) 好氧反应期在第一级反应器中,缺氧1.0小时后,进行好氧曝气4.0小时,主要进行好 氧吸磷和BOD、COD的去除及残留NH3-N的硝化;(8)沉淀排水期第一级反应器在 好氧结束后,静置沉淀0.5小时后,将处理完达标的上清液排放。上述专利申请所述的方 法尽管解决了现有技术所存在的问题,但整个系统至少需要3台生物反应器,而且需要 仍然需要采用间歇式工作,其系统之复杂和水力停留时间之长是可以预见的。国家知识产权局专利局2005年8月10日公开了 “一种A2N反硝化除磷污水处 理方法及装置”(公开号为CN 1651343A)的专利申请,该申请中所述的装置(实际上 是一个污水处理系统)由水管、水箱、泵、厌氧池、中沉池、好氧生物膜硝化池、缺氧 池、快速曝气池、终沉池、出水管顺序串连组成,其中,所述的中沉池底部与缺氧池底 部之间连接有超越污泥管;所述的终沉池底部和厌氧池底部之间连通有回流污泥管。由 上述专利申请所述的系统可见,其使用的设备之多、工艺路线之长和占地面积之大是显 然的。

发明内容
鉴于现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是提供一种集成的反硝和反 硝化污水处理装置及其组成的污水处理系统。本发明解决上述问题的技术方案如下—种厌氧-好氧硝化污水处理装置,其特征在于,该装置具有A反应罐,该A反 应罐自上而下由A圆柱筒和A圆锥筒连接构成;所述的A反应罐的A圆柱筒内的中心设 有上端敞的A圆柱形容器,A圆柱形容器外套设有A隔离筒,从而,在A圆柱形容器内 形成圆柱形的厌氧反应区,在A圆柱形容器与A隔离筒之间形成环形的A污泥整流区, 在A隔离筒与A圆柱筒之间形成环形的好氧生物膜硝化反应区;所述的A反应罐的A圆 锥筒内形成锥形的A污泥浓缩区;所述的A反应罐的A圆柱筒的上端口的外侧设有横断 面为L形的A群边,该A群边与A圆柱筒外壁之间形成环形的A上清液汇集区;横断 面为L形的A群边的上口设有A罐盖,其上部的中心设有A电机,该A电机的输出轴连 接一延伸至所述A圆柱形容器下部的A搅拌轴,所述A搅拌轴下部设有A搅拌叶;所述 A罐盖上设有环形的A空气分配管,该A空气分配管上均布有若干根垂直向下的A曝气 管,每根A曝气管延伸至所述好氧生物膜硝化反应区的下部,端头设有A曝气头,中部 套设有载有好氧菌填料环;所述的A反应罐下部设有与A圆柱形容器下部连通的A进水 管;所述的横断面为L形的A群边的底部设有A出水管;所述的A圆锥筒的底部设有A 排泥管。一种缺氧-好氧反硝化污水处理装置,其特征在于,该装置具有B反应罐,该B 反应罐自上而下由B圆柱筒和B圆锥筒连接构成;所述的B反应罐的B圆柱筒内的中心 设有上端敞的B圆柱形容器,B圆柱形容器外套设有B隔离筒,其中B圆柱形容器的中部 设有带升流孔的水平隔板,从而,在B圆柱形容器内下部形成圆柱形的缺氧反应区,在 B圆柱形容器内上部形成圆柱形的好氧反应区,在B圆柱形容器与B隔离筒之间形成环 形的B污泥整流区,在B隔离筒与B圆柱筒之间形成环形的升流通道;所述的B反应罐 的B圆锥筒内形成锥形的B污泥浓缩区;所述的B反应罐的B圆柱筒的上端口的外侧设 有横断面为L形的B群边,该B群边与B圆柱筒外壁之间形成环形的B上清液汇集区; 横断面为L形的B群边的上口设有B罐盖,其上部的中心设有B电机,该B电机的输出 轴连接一延伸至所述B圆柱形容器下部的缺氧反应区的B搅拌轴,所述B搅拌轴在位于 的缺氧反应区的一段上设有B搅拌叶;所述B罐盖上设有环形的B空气分配管,该B空 气分配管上均布有若干根垂直向下B曝气管,每根B曝气管延伸至所述好氧反应区的下 部,端头设有B曝气头;所述的B反应罐下部设有B进水管,该进水管的前端可与上述 厌氧_好氧硝化污水处理装置的A出水管匹配连接,后端延伸至B圆柱形容器下部与缺 氧反应区连通;所述的横断面为L形的B群边的底部设有B出水管;所述的B圆锥筒的 底部设有B排泥管。本发明所述的厌氧-好氧硝化污水处理装置,其中,所述的A圆柱形容器和A 隔离筒由设在A污泥整流区的支撑杆固定在一起,A隔离筒可直接固定在A罐盖的下表 面,也可使用设在好氧生物膜硝化反应区的支撑杆固定在A圆柱筒的内壁上。本发明所述的缺氧-好氧反硝化污水处理装置,其中,所述的B圆柱形容器和B 隔离筒由设在B污泥整流区的支撑杆固定在一起,B隔离筒可直接固定在B罐盖的下表面,也可使用设在升流通道内的支撑杆固定在B圆柱筒的内壁上。本发明所述的缺氧-好氧反硝化污水处理装置,其中,所述的B圆柱形容器内的 水平隔板上所设的升流孔位于水平隔板的中心,所述的B搅拌轴经升流孔延伸至缺氧反 应区。一种反硝和反硝化污水处理系统,其特征在于该系统由上述的厌氧_好氧硝化 污水处理装置和缺氧_好氧反硝化污水处理装置通过下述方式连接组成厌氧-好氧硝化污水处理装置的A出水管直接与缺氧-好氧反硝化污水处理装置 的B进水管连通,厌氧_好氧硝化污水处理装置的A排泥管串联污泥提升泵后并联在缺 氧_好氧反硝化污水处理装置的B进水管上;缺氧-好氧反硝化污水处理装置的B排泥 管串联污泥回流泵与厌氧_好氧硝化污水处理装置的A进水管连通。本发明较现有技术具有下列优点和效果1、本发明根据硝化和反硝化的工艺特点将整个工艺所需要的水运容器集成为两 个处理装置,从而极大减少了整个污水处理工艺的占地面积,同时使所有的工艺设备能 够工厂化生产,既可降低设备投资,又可缩短建设周期。2、本发明利用同时利用硝化和反硝化的工艺特点以及水与污泥的物理特性对反 应的各区域进行合理安排,有效地解决了集成化时各反应相互干扰的技术难题。具体 是,在厌氧_好氧硝化污水处理装置中,巧妙地将厌氧反应区设在中心,好氧生物膜硝 化反应区设在四周,A污泥浓缩区设在好氧生物膜硝化反应区的下部,A上清液汇集区 设在好氧生物膜硝化反应区上部的外侧,同时在厌氧反应区和好氧生物膜硝化反应区之 间增设一A污泥整流区,从而既能将硝化过程必需具备的厌氧、好氧生物膜硝化反应区 和沉淀区有效隔离,也能进一步改善了泥水的分离效果;在缺氧_好氧反硝化污水处理 装置中,巧妙地将好氧反应区和缺氧反应区设在中心的上部和下部,B污泥整流区设在 四周,B污泥浓缩区设在B污泥整流区的下部,B上清液汇集区设在B污泥整流区上部 的外侧,同时在B污泥整流区内增设一 B隔离筒,使B隔离筒与B圆柱筒之间形成一环 形的升流通道,从而既能将反硝化过程必须具备的缺氧、好氧反应区和沉淀区能有效隔 离,也能进一步改善了泥水的分离效果。


图1、图2和图3为本发明所述的厌氧_好氧硝化污水处理装置的一个具体实施 例的结构示意图,其中图1为主视图(沿中轴线纵剖),图2为俯视图,图3为图1的 A-A剖视图。图4、图5、图6和图7为本发明所述的缺氧-好氧反硝化污水处理装置的一个 具体实施例的结构示意图,其中图4为主视图(沿中轴线纵剖),图5为俯视图,图6为 图4的B-B剖视图,图7为图4的C-C剖视放大图。图8为本发明所述反硝和反硝化污水处理系统的一个具体实施例的工艺流程 图。
具体实施例方式图1 图3为本发明所述的厌氧-好氧硝化污水处理装置的一个具体实施例,其结构如下所述。参见图1和图3,A反应罐1由A圆柱筒1-1和A圆锥筒1_2上下连接构成,其 中,A圆柱筒1-1的上端口的外侧设有横断面为L形的A群边2,A群边2的上口设有A 罐盖4,底部设有A出水管20,A群边2与A圆柱筒1-1外壁之间形成环形的A上清液 汇集区3; A圆柱筒1-1内的中心设有上端敞口的A圆柱形容器5,A圆柱形容器5外套 设设有A隔离筒6,从而,在A圆柱形容器5内形成圆柱形的厌氧反应区7,在A圆柱形 容器5与A隔离筒6之间形成环形的A污泥整流区8,在A隔离筒6与A圆柱筒1_1之 间形成环形的好氧生物膜硝化反应区9; A圆锥筒1-2的底部设有A排泥管21,内部形成 锥形的A污泥浓缩区10。上述的A反应罐1下部的A圆锥筒1-2上设有与A圆柱形容 器5下部连通的A进水管19。上述的A隔离筒6直接焊接固定在A罐盖4的下表面, A圆柱形容器5由设在A污泥整流区8内的支撑杆15固定在A隔离筒6的内壁上。参见图1、图2和图3,上述的A罐盖4上部的中心设有A电机11,A电机11 的输出轴连接一延伸至A圆柱形容器5下部的A搅拌轴12,A搅拌轴12下部设有A搅 拌叶13。上述A罐盖4上还设有环形的A空气分配管14,A空气分配管14上均布有六 根垂直向下的A曝气管16,每根A曝气管16延伸至所述好氧生物膜硝化反应区9的下 部,端头设有A曝气头17,中部套设有载有好氧菌填料环18。图4 图7为本发明所述的缺氧-好氧反硝化污水处理装置的一个具体实施例, 其结构如下所述。参见图4 图7,B反应罐22由B圆柱筒22_1和B圆锥筒22_2上下连接构成, 其中,B圆柱筒22-1的上端口的外侧设有横断面为L形的B群边23,B群边23的上口 设有B罐盖24,底部设有B出水管25,B群边23与B圆柱筒22-1外壁之间形成环形的 B上清液汇集区26; B圆柱筒22-1的中心设有上端敞的B圆柱形容器27,B圆柱形容器 27外套设设有B隔离筒28,其中B圆柱形容器27的中部设有中心带升流孔29的水平隔 板30,从而,在B圆柱形容器27内下部形成圆柱形的缺氧反应区31,在B圆柱形容器 27内上部形成圆柱形的好氧反应区32,在B圆柱形容器27与B隔离筒28之间形成环形 的B污泥整流区33,在B隔离筒28与B圆柱筒22_1之间形成环形的升流通道34 ; B圆 锥筒22-2的底部设有B排泥管35,内部形成锥形的B污泥浓缩区36。上述的B反应罐 22下部的B圆锥筒22-2上设有B进水管44,该进水管44的前端可与上述厌氧-好氧硝 化污水处理装置的A出水管20匹配连接,后端延伸至B圆柱形容器27下部与缺氧反应 31区连通。上述的B隔离筒28直接焊接固定在B罐盖24的下表面,B圆柱形容器27 由设在B污泥整流区33内的支撑杆37固定在B隔离筒28的内壁上。参见图4图5和图6,上述B罐盖24上部的的中心设有B电机38,B电机38的 输出轴连接一经水平隔板30上所设升流孔29延伸至B圆柱形容器27下部的缺氧反应区 31的B搅拌轴39,B搅拌轴39在位于的缺氧反应区31的一段上设有B搅拌叶40 ; B罐 盖24上还设有环形的B空气分配管41,B空气分配管41上均布有六根垂直向下B曝气 管42,每根B曝气管42延伸至好氧反应区32的下部,端头设有B曝气头43。图8为本发明所述反硝和反硝化污水处理系统的一个具体实施例,其工艺流程 如下所述。参见图8,将图1 3所示的厌氧-好氧硝化污水处理装置45的A出水管20直接与图4 7所示的缺氧-好氧反硝化污水处理装置46的B进水管44连通,再将厌氧-好 氧硝化污水处理装置的A排泥管21串联污泥提升泵47后并联在缺氧-好氧反硝化污水处 理装置的B进水管44上,然后把缺氧-好氧反硝化污水处理装置46的B排泥管35串联 污泥回流泵48与厌氧-好氧硝化污水处理装置45的A进水管19连通即可一种反硝和反 硝化污水处理系统。以下结合附图和一个具体应用实施例对本发明所述的工作流程及效果进行进一 步详细描述接种污泥来自广州市浙滘污水处理厂的回流污泥,试验用水采用人工合成 废水,该废水的指标为COD 为 136-194mg/L,NH4+ 为 23.7-31.4mg/L,TP 为 4.14-7.95mg/L,TN为26.5_37.2mg/L,pH为6.8-7.2。试验中所采用的分析方法均按照
国家环境保护局发布的标准方法。参见图1和图4,试验前将接种污泥添加到厌氧_好氧硝化污水处理装置45和 缺氧_好氧反硝化污水处理装置46内,并将单独利用接种污泥作为好氧菌载于好氧菌填 料环18上,然后再安置于好氧生物膜硝化反应区9。参见图8并结合图1和图4,将原 污水投加入水箱49中,启动进水泵50、污泥提升泵48和污泥回流泵48。污水和回流污 泥在厌氧反应区7中停留时间为40-60分钟,由A搅拌叶13搅拌充分混合,回流污泥中 的少量NO2-和NO3-快速被异养菌反硝化去除,聚磷菌吸收挥发性有机酸,并进行磷的释 放。厌氧反应区7中排出的泥水进入到A污泥整流区8进行泥水分离,上清液随上升水 流进入好氧生物膜硝化反应区9进行好氧硝化反应并汇集到A上清液汇集区3内,然后 经A出水管20流入缺氧-好氧反硝化污水处理装置46的缺氧反应区31内;沉淀下来的 释磷污泥在A污泥浓缩区10内浓缩,并由污泥提升泵47提升至缺氧-好氧反硝化污水 处理装置46的缺氧反应区31内。在缺氧反应区31内经好氧硝化后的含有大量N03_的 硝化液与浓缩后释磷污泥停留时间为60-90分钟进行充分混合,释磷污泥中的反硝化聚 磷菌与硝化液中的NO3-进行反硝化吸磷反应。反硝化吸磷反应后的泥水混合液经水平隔 板30上所设的升流孔29进入好氧反应区32,在好氧状态下,异养菌氧化COD,硝化菌 将NH4+氧化为NO2-和NO”聚磷菌进行好氧吸收磷。上述好氧反应均通过气泵51进行 曝气,曝气量的大小根据运行状态进出水情况进行调整,控制出水NH4+在<5mg/L,TP < 1.2mg/L即可。好氧反应区32溢出的泥水进入到B污泥整流区33进行泥水分离,上 清液经升流通道34汇集到B上清液汇集区26,然后排出系统;沉淀下来的富磷污泥在B 污泥浓缩区36浓缩,一部分由回流污泥泵48经A进水管19送回厌氧-好氧硝化污水处 理装置45的厌氧反应区7,另一部分剩余的污泥经B排泥管35排除。经上述处理后,所排出的水中,COD、NH4+、TP和TN的浓度分别为 15.7-33.5mg/L,0_3.2mg/L,0.11_1.14mg/L 和 4.7_11.2mg/L,三项指标的平均值分别为 22.3mg/L, 1.4mg/L, 0.58mg/L 和 7.6mg/L,。上述系统,COD, NH4+,TP 禾口 TN 的 平均去除率分别为87.8%,94.6%, 89.4%禾P 80.9%。
权利要求
1.一种厌氧-好氧硝化污水处理装置,其特征在于,该装置具有A反应罐(1),该A 反应罐(1)自上而下由A圆柱筒(1-1)和A圆锥筒(1-2)连接构成;其中,所述的A反 应罐(1)的A圆柱筒(1-1)内的中心设有上端敞的A圆柱形容器(5),A圆柱形容器(5) 外套设有A隔离筒(6),从而,在A圆柱形容器(5)内形成圆柱形的厌氧反应区(7),在 A圆柱形容器(5)与A隔离筒(6)之间形成环形的A污泥整流区(8),在A隔离筒(6)与 A圆柱筒(1-1)之间形成环形的好氧生物膜硝化反应区(9);所述的A反应罐(1)的A圆 锥筒(1-2)内形成锥形的A污泥浓缩区(10);所述的A反应罐(1)的A圆柱筒(1-1)的 上端口的外侧设有横断面为L形的A群边(2),该A群边(2)与A圆柱筒(1-1)外壁之 间形成环形的A上清液汇集区(3);横断面为L形的A群边(2)的上口设有A罐盖(4), 其上部的中心设有A电机(11),该A电机(11)的输出轴连接一延伸至所述A圆柱形容 器(5)下部的A搅拌轴(12),所述A搅拌轴(12)下部设有A搅拌叶(13);所述A罐盖 (4)上设有环形的A空气分配管(14),该A空气分配管(14)上均布有若干根垂直向下的 A曝气管(16),每根A曝气管(16)延伸至所述好氧生物膜硝化反应区(9)的下部,端头 设有A曝气头(17),中部套设有载有好氧菌填料环(18);所述的A反应罐(1)下部设有 与A圆柱形容器(5)下部连通的A进水管(19);所述的A群边(2)的底部设有A出水管 (20);所述的A圆锥筒(1-2)的底部设有A排泥管(21)。
2.—种缺氧-好氧反硝化污水处理装置,其特征在于,该装置具有B反应罐(22), 该B反应罐(22)自上而下由B圆柱筒(22-1)和B圆锥筒(22_2)连接构成;所述的B反 应罐(22)的B圆柱筒(22-1)内的中心设有上端敞的B圆柱形容器(27),B圆柱形容器(27)外套设有B隔离筒(28),其中B圆柱形容器(27)的中部设有带升流孔(29)的水平 隔板(30),从而,在B圆柱形容器(27)内下部形成圆柱形的缺氧反应区(31),在B圆 柱形容器(27)内上部形成圆柱形的好氧反应区(32),在B圆柱形容器(27)与B隔离筒(28)之间形成环形的B污泥整流区(33),在B隔离筒(28)与B圆柱筒(22_1)之间形成 环形的升流通道(34);所述的B反应罐(22)的B圆锥筒(22-2)内形成锥形的B污泥浓 缩区(36);所述的B反应罐(22)的B圆柱筒(22-1)的上端口的外侧设有横断面为L形 的B群边(23),该B群边(23)与B圆柱筒(22_1)外壁之间形成环形的B上清液汇集区 (26);横断面为L形的B群边(23)的上口设有B罐盖(24),其上部的中心设有B电机 (38),该B电机(38)的输出轴连接一延伸至所述B圆柱形容器(27)下部的缺氧反应区 (31)的B搅拌轴(39),所述B搅拌轴(39)在位于的缺氧反应区(31)的一段上设有B搅 拌叶(40);所述B罐盖(24)上设有环形的B空气分配管(41),该B空气分配管(41)上 均布有若干根垂直向下B曝气管(42),每根B曝气管(42)延伸至所述好氧反应区(32)的 下部,端头设有B曝气头(43);所述的B反应罐(22)下部设有B进水管(44),该进水 管(44)的前端可与权利要求1所述的厌氧-好氧硝化污水处理装置的A出水管(20)匹配 连接,后端延伸至B圆柱形容器(27)下部与缺氧反应区(31)连通;所述的B群边(23) 的底部设有B出水管(25);所述的B圆锥筒(22-2)的底部设有B排泥管(35)。
3.根据权利要求1所述的一种厌氧-好氧硝化污水处理装置,其特征在于,所述的A 圆柱形容器(5)和A隔离筒(6)由设在A污泥整流区(8)的支撑杆(15)固定在一起,A 隔离筒(6)直接固定在A罐盖(4)的下表面。
4.根据权利要求2所述的一种缺氧-好氧反硝化污水处理装置,其特征在于,所述的B圆柱形容器(27)和B隔离筒(28)由设在B污泥整流区(33)的支撑棒(37)固定在一 起,B隔离筒(28)直接固定在B罐盖(24)的下表面。
5.根据权利要求2或4所述的一种缺氧-好氧反硝化污水处理装置,其特征在于,所 述的B圆柱形容器(27)内的水平隔板(30)上所设的升流孔(29)位于水平隔板(30)的中 心,所述的B搅拌轴(39)经升流孔(29)延伸至缺氧反应区(31)。
6.一种反硝和反硝化污水处理系统,其特征在于该系统由权利要求1所述的厌氧-好 氧硝化污水处理装置和权利要求2所述的缺氧-好氧反硝化污水处理装置通过下述方式连 接组成厌氧-好氧硝化污水处理装置(45)的A出水管(20)直接与缺氧-好氧反硝化污水处 理装置(46)的B进水管(44)连通,厌氧-好氧硝化污水处理装置(45)的A排泥管(21) 串联污泥提升泵(47)后并联在缺氧-好氧反硝化污水处理装置(46)的B进水管(44)上; 缺氧-好氧反硝化污水处理装置(46)的B排泥管(35)串联污泥回流泵(48)与厌氧-好 氧硝化污水处理装置(45)的A进水管(19)连通。
全文摘要
本发明公开了一种厌氧-好氧硝化污水处理装置,该装置将厌氧反应区设在中心,好氧生物膜硝化反应区设在四周,A污泥浓缩区设在好氧生物膜硝化反应区的下部,A上清液汇集区设在好氧生物膜硝化反应区上部的外侧,同时在厌氧反应区和好氧生物膜硝化反应区之间增设一A污泥整流区;本发明还公开了缺氧-好氧反硝化污水处理装置,该装置将好氧反应区和缺氧反应区设在中心的上部和下部,B污泥整流区设在四周,B污泥浓缩区设在B污泥整流区的下部,B上清液汇集区设在B污泥整流区上部的外侧,同时在B污泥整流区内增设一B隔离筒,使B隔离筒与B圆柱筒之间形成一环形的升流通道。本发明还公开将上述两装置依次连接组成的硝化和反硝化污水处理系统。
文档编号C02F3/30GK102010061SQ20101052612
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者张可方, 张朝升, 荣宏伟 申请人:广州大学
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