一种实现高浓度活性污泥法的生化处理装置及工艺的制作方法

本发明属于污水处理的技术领域，具体涉及一种实现高浓度活性污泥法的生化处理装置及工艺。

背景技术：

高浓度活性污泥法是在高活性污泥浓度，低溶解氧的条件下，使得在生化反应装置中的微生物数量极大、菌群特殊化、降解高效化，可以对污染物进行高效的降解。

高浓度活性污泥法，流程简单，便于管理，在高浓度活性污泥法在运行良好的条件下，出水指标较优，可作为再生水厂的原水，与其他工艺相比可不需活性炭吸附、臭氧氧化等高成本的工艺进行深度处理。高浓度活性污泥法的处理效果大大优于一般活性污泥法，具有极好的去除总氮的效果和去除其它污染物的效果，适用于污水深度处理。

生化活性污泥处理系统，一般由生化池和沉淀池组成，在生化池中利用活性污泥去除污染物，在沉淀池中实现泥水分离，得到处理后的出水。

但是，稳定维持生化处理系统的高浓度活性污泥是困难的，因为随着活性污泥的浓度升高，污泥沉降性能会显著降低，影响沉淀池中的泥水分离。实现稳定维持生化系统高浓度活性污泥的方法很多，但均存在一定优缺点，例如：

(1)生物膜法，需要价格高的膜组件，出水阻力大使得运行成本高，而且曝气量很大使得有机碳损失大，不利于脱氮；

(2)投加比重大的加载物质，如泥沙或铁粉等，克服了生物膜法的缺点，但需要投加和/或回收设备，操作麻烦且增加成本；

(3)采用高效沉淀池，克服了生物膜法和加载物质的缺点，但提高的幅度存在一定局限性。

辅助化学除磷，可以达到出水总磷的严格要求，如地方性准iv级排放标准(0.3mg/l)、地面水环境质量iv级标准(0.3mg/l)或地面水环境质量iii级标准(0.2mg/l)。但需要在生化处理之后设置混合反应池和沉淀池等构筑物，辅助化学除磷，一般置于生化处理之后。

技术实现要素：

为解决现有技术中的实现高浓度活性污泥法的途径存在的不足问题，本发明的目的在于提供一种实现高浓度活性污泥法的生化处理装置及工艺。

为达到上述目的，本发明提供了一种实现高浓度活性污泥法的生化处理装置，该处理装置包括依次连通的缺氧池、兼氧池、好氧池、混合反应池、沉淀池，好氧池与缺氧池通过混合液回流管连接，沉淀池与缺氧池通过污泥回流管连接，混合反应池上连接化学药剂投加系统。

现有技术中的生化活性污泥处理装置是在生化池之后设置沉淀池，化学辅助除磷一般是在生化处理装置之后设置混合反应池和沉淀池等构筑物。本发明是在生化池和沉淀池之间设置混合反应池，由此产生的化学污泥，对生化处理并无不利影响。本发明只需设置混合反应池，利用生化活性污泥处理装置的沉淀池，不需另建沉淀池，节约了工程投资。

进一步地，混合反应池由絮凝池和出水槽组成，絮凝池包括横向设置的第一絮凝池、第二絮凝池、第三絮凝池、第四絮凝池，第一絮凝池与好氧池的出水口连通，第一絮凝池、第二絮凝池、第三絮凝池、第四絮凝池、出水槽通过洞口依次连通，出水槽与沉淀池的进水口连通，化学药剂投加系统设置在第一絮凝池上方。第一絮凝池的进水方式是上进下出，第二絮凝池的进水方式是下进上出，第三絮凝池的进水方式是上进下出，第四絮凝池的进水方式是下进上出。

其中，第一絮凝池、第二絮凝池、第三絮凝池、第四絮凝池内均设有搅拌器，各池的搅拌器相互联动连接，且各池搅拌器的直径依次递减。

本发明的技术方案中，第一絮凝池、第二絮凝池、第三絮凝池、第四絮凝池横向设置，混合液依次经过四个絮凝池，并且通过第四絮凝池进入到最后的沉淀池中。由于各个絮凝池的宽度小于沉淀池的宽度，为了使进水均匀，设置出水槽，出水槽起到进水缓冲的作用。各个絮凝池中的搅拌器为联动连接，且各池搅拌器直径直径依次递减，以控制其浆板的边缘线速度，各池搅拌器的转速依次递减。

进一步地，兼氧池与好氧池内均设置有多个微孔曝气盘。

进一步地，沉淀池内设置有链式刮泥机和穿孔排泥管，穿孔排泥管与污泥回流管连接。

本发明还提供了一种实现高浓度活性污泥法的处理工艺，该工艺包括以下步骤：

(1)进水污水、好氧池回流的混合液与沉淀池回流的污泥形成混合液，在缺氧池内进行反硝化处理；

(2)步骤(1)处理后的混合液在兼氧池内进行同步硝化与反硝化处理；

(3)步骤(2)处理后的混合液在好氧池内进行硝化处理，然后将部分混合液回流到缺氧池中；

(4)在混合反应池内，向步骤(3)处理后的混合液中投加混凝剂和絮凝剂进行化学辅助除磷；

(5)步骤(4)处理后的混合液在沉淀池进行泥水分离后，清水排放，同时将部分污泥回流到缺氧池中。

辅助化学除磷本来就需要投入化学药剂，本发明的生化处理工艺无须另外投入药剂，且同时实现高浓度活性污泥法，节约了运行成本，而且，高浓度活性污泥法的曝气量较少，也可以节约运行成本。

进一步地，步骤(1)中形成混合液的活性污泥浓度mlss控制在6g/l以上。

进一步地，步骤(2)中控制混合液的溶氧量为0.8-1.2mg/l，步骤(3)中控制混合液的溶氧量为2-2.5mg/l。

进一步地，混凝剂为硫酸铝、碱式氯化铝、三氯化铁中的一种，絮凝剂为聚丙烯酰胺。其中，混凝剂与絮凝剂的投加量均为50-100ppm。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的生化处理装置只需在好氧池与沉淀池之间设置混合反应池，在混合反应池中结合化学药剂辅助处理，实现了高浓度活性污泥法，且装置结构简单，节约了工程投资。

(2)本发明化学辅助除磷投加的化学药剂，可以显著提高生化处理系统的活性污泥的沉降性能，稳定维持生化系统的高浓度活性污泥，实现高浓度活性污泥法，投加化学药剂，由此产生的化学污泥，对生化处理并无不利影响；在利用化学辅助除磷实现深度除磷的同时，利用高浓度活性污泥法实现深度去除总氮和其它污染物。

(3)本发明的处理工艺既实现了化学辅助除磷，同时又实现了高浓度活性污泥法，可以达到更高水平的总磷和总氮去除效果，并相当有效地去除其它污染物，可以广泛应用于所有城市黑臭水体治理、城市污水深度处理或类似的工业废水处理。

附图说明

图1为本发明生化处理装置的纵切结构示意图；

图2为本发明生化处理装置的俯视图；

图3为本发明生化处理工艺的流程图；

图中：

1、缺氧池；2、兼氧池；3、好氧池；4、混合反应池；5、沉淀池；6、絮凝池；61、第一絮凝池；62、第二絮凝池；63、第三絮凝池；64、第四絮凝池；7、出水槽；8、混合液回流管；9、污泥回流管；10、化学药剂投加系统；11、搅拌器；12、微孔曝气盘。

具体实施方式

下面通过说明书附图对本发明做进一步地详细描述。

如附图1、2所示，本发明的一种实现高浓度活性污泥法的生化处理装置，该处理装置包括依次连通的缺氧池1、兼氧池2、好氧池3、混合反应池4、沉淀池5，好氧池3与缺氧池通过混合液回流管8连接，沉淀池5与缺氧池1通过污泥回流管9连接，混合反应池4上连接化学药剂投加系统10。

本发明的缺氧池1、兼氧池2、好氧池3、混合反应池4、沉淀池5通过洞口依次连通，缺氧池1进水，然后依次通过兼氧池2、好氧池3、混合反应池4、沉淀池5，剩余清水排出。本技术方案的生化池包括缺氧池1、兼氧池2、好氧池3，在缺氧池1、兼氧池2、好氧池3内微生物对污水中的污染物进行降解。在好氧池3和沉淀池5之间设置结合化学辅助处理的混合反应池4，混合反应池4上连接化学药剂投加系统10(化学药剂投加系统10包括化学药剂储箱、水泵和控制阀)，利用投加的化学药剂去除污染物，由此产生的化学污泥，对生化处理并无不利影响。好氧池3中的混合液通过混合液回流管8回流到缺氧池1中，沉淀池5中的活性污泥通过污泥回流管9连接回流到缺氧池1中，从而使得缺氧池1的活性污泥维持高浓度状态。

进一步地，混合反应池4由絮凝池6和出水槽7组成，絮凝池6包括横向设置的第一絮凝池61、第二絮凝池62、第三絮凝池63、第四絮凝池64，第一絮凝池61与好氧池3的出水口连通，第一絮凝池61、第二絮凝池62、第三絮凝池63、第四絮凝池64、出水槽7依次连通，出水槽7与沉淀池5的进水口连通。第一絮凝池61的进水方式是上进下出，第二絮凝池62的进水方式是下进上出，第三絮凝池63的进水方式是上进下出，第四絮凝池64的进水方式是下进上出，沉淀池5的进水口设置在下端，这样设置不易出现短流。

其中，第一絮凝池61、第二絮凝池62、第三絮凝池63、第四絮凝池64内均设有搅拌器11，各池中的搅拌器11相互联动连接，且各池搅拌器11的直径依次递减。

本发明的技术方案中，絮凝池6位于混合反应池4上游，分为四个部分，沿装置横向安排，混合液依次流过。出水槽7位于混合反应池4下游，下部连接沉淀池5的进水口。为了使进水均匀，设置出水槽7，混合液由出水槽7进入到沉淀池5中。各个絮凝池中的搅拌器11，联动，各池搅拌器11直径按5、4、3、2的比例确定，依次递减，以控制其浆板的边缘线速度。

本发明的技术方案中，兼氧池2与好氧池3内均设置有多个微孔曝气盘12。本发明一个实施例中，兼氧池2与好氧池3内均设置有φ176mm微孔曝气盘，各25只，曝气盘间距纵横皆为0.5米。本发明选择的微孔曝气盘12将空气分散成气泡，扩散到混合液中，使气泡中的氧溶解到混合液中，提供微生物生化反应所要的溶解氧，同时保证污水的充分混合，使活性污泥处于悬浮状态，通过泥、水、气三相的充分接触，保证活性污泥充分利用水中的溶解氧来分解污染物。

本发明的技术方案中，缺氧池1内设置有悬挂式搅拌器，浆板伸入池中，以使得进水污水、好氧池3回流的混合液与沉淀池5回流的污泥混合均匀。缺氧池1设置为两格，在第一格缺氧池的上端进水，下端出水进入到第二格缺氧池中，再通过上端的出水口进水到兼氧池2中，这样不易出现短流。好氧池3内安装有混合液回流泵，混合液回流管8上安装电磁流量计，以便计量。混合液回流管8上安装阀门，以便检修。

本发明的技术方案中，沉淀池5内设置有链式刮泥机和穿孔排泥管，穿孔排泥管与污泥回流管9连接。穿孔排泥管安装在沉淀池5始端池底，用于收集污泥，穿孔排泥管连接污泥回流管9。沉淀池5内还设置有污泥回流泵，其安装于污泥回流管9上，污泥回流管9上带阀门，污泥回流管9上还安装电磁流量计，以便计量。

本发明的生化处理装置可以集中安装在1eee集装箱中，便于移动。池体置于集装箱内，全部配套设备和管道布置在池体之内，便于埋入地下。控制设备、投药设备、走道、扶梯另设于集装箱外。集装箱内外均防腐，整套装置可以埋于地下，以减少占地面积。

如附图3所示，本发明还提供了一种实现高浓度活性污泥法的处理工艺，该工艺包括以下步骤：

(1)进水污水、好氧池3回流的混合液与沉淀池5回流的污泥形成混合液，在缺氧池1内进行反硝化处理；

(2)步骤(1)处理后的混合液在兼氧池2内进行同步硝化与反硝化处理；

(3)步骤(2)处理后的混合液在好氧池3内进行硝化处理，然后将部分混合液回流到缺氧池1中；

(4)在混合反应池4内，向步骤(3)处理后的混合液中投加絮凝剂和混凝剂进行化学辅助除磷；

(5)步骤(4)处理后的混合液在沉淀池进行泥水分离后，清水排放，同时将部分污泥回流到缺氧池1中。

进水污水与来自好氧池3的回流混合液，以及来自沉淀池5的回流污泥，混合形成混合液，依次经过缺氧池1、兼氧池2和好氧池3。在缺氧池1中进行反硝化处理，反硝化细菌将混合液中的硝氮转化为氮气排出，在兼氧池2中进行同步硝化反硝化处理，将进水带来的氨氮直接转化为氮气，在好氧池3中进行硝化处理，硝化细菌将将进水带来的氨氮转化为硝氮。混合液在混合反应池中，投入化学药剂辅助除磷，进行混合反应，在生物除磷的基础上，进一步化学除磷，同时提高了活性污泥的沉降性能。混合液最后进入沉淀池5，进行固液分离，上层澄清水排出，浓缩的污泥回流到装置前端的缺氧池1中。

其中，混合反应池4由絮凝池6和出水槽7组成，絮凝池6包括横向设置的第一絮凝池61、第二絮凝池62、第三絮凝池63、第四絮凝池64。这样，混合液由好氧池3进入到第一絮凝池61中，化学药剂投加到第一絮凝池61中，混合液依次流过第一絮凝池61、第二絮凝池62、第三絮凝池63、第四絮凝池64。各个絮凝池中的搅拌器11，联动，各池搅拌器11直径依次递减，以控制其浆板的边缘线速度。各个絮凝池中的转速依次递减，浆板外缘速度分别为0.5m/s、0.4m/s、0.3m/s0.2m/s。在第一絮凝池61中，设置相对较快的转速，使得化学药剂与混合液快速地混合均匀，进行絮凝反应；第二絮凝池62、第三絮凝池63、第四絮凝池64中搅拌器的转速依次递减，是为了防止在反应过程中，形成的絮凝状态被破坏。

步骤(1)中形成混合液的活性污泥浓度mlss控制在6g/l以上。控制的活性污泥浓度较高，使得混合液的有机负荷相对较小，对污染指标具有较高的去除效率。

步骤(2)中控制混合液的溶氧量为0.8-1.2mg/l，步骤(3)中控制混合液的溶氧量为2-2.5mg/l。在溶解氧0.8-1.2mg/l的条件下，细菌利用混合液中的污染物进行同步硝化反硝化处理，在兼氧池2中的同步硝化反硝化的作用下，可以缩短停留时间并在较低回流比的条件下，对氮有极好的去除效果，并可高效地去除总磷和其他的污染物。在好氧池3溶氧量为2-2.5mg/l的条件下，使得硝化细菌混合液中的氨氮转化为硝氮，后将部分混合液回流到缺氧池1中，形成循环，从而将污染物中的氮元素很好地去除。

絮凝剂为聚丙烯酰胺，混凝剂为硫酸铝、碱式氯化铝、三氯化铁中的一种。絮凝剂与混凝剂的投加量均为50-100ppm。在混合反应池4中投加絮凝剂和混凝剂进行化学辅助除磷，可以达到出水总磷的严格要求，如地方性准iv级排放标准(0.3mg/l)、地面水环境质量iv级标准(0.3mg/l)或地面水环境质量iii级标准(0.2mg/l)。

本发明在实现深度除磷的同时，利用化学辅助除磷投加的化学药剂，显著提高活性污泥的沉淀能力，从而稳定维持生化处理装置的高浓度活性污泥，显著强化生物处理能力，能够在相当短的水力停留时间内，达到极高的总氮去除效果，同时有效地去除了其它污染物。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。