专利名称：污废水处理及污泥安定化再利用方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污废水处理及污泥再利用方法，特别是涉及一种生物学的污废水高度处理及污泥安定化资源再利用方法，本发明还涉及实施该方法的装置。
现在，对污废水高度处理技术进行研究，开发并应于实际中的工程很多。这些工程中，大部分都属于把厌氧性槽，无氧槽、需氧性槽适当组合的A2O工艺系列，利用这些工艺的污废水处理厂对流入水中的有机物与氮、磷进行适当地效率处理。但从高度处理工程来看改良A2O工程的各种工艺，在氮和磷的处理部分，当有机物的浓度降低时较难得到满意的效果，其处理效率同有机物的依赖性大。特别是在这些工程的氮处理部分，为了除去占流入总氮大部分的氨性氮而进行诱导氮酸化，还原氮酸化后的氮酸性氮(NO2N)，在氮气化的脱氮过程中，尽管能够供给予前者所必需的有机物，但此时，若流入水中的有机物不足则脱氮效率低，总氮的去除也变得困难。还有，在现在使用的生物学高度处理工程中，用于有机物酸化分解的活性污泥关联微生物和氨气酸化的氮酸化菌，用于氮酸性或亚氮酸性氮(NO3N)还原的脱氮菌，用于磷释放或摄取磷的微生物，这此关联的微生物一方面混合成长，一方面发挥各自的处理污染物的作用。所以，在该系统内要求有符合各自成长环境的因素，若这此因素得不到满足则处理效率降低。满足这样环境的污水处理系统会变得非常复杂，处理系统对若干运转条件变化反应敏感，使处理效率降低，影响系统的正常运转。为恢复正常的处理工作，需经过很复杂的过程。
已有污水处理工程中的另一个问题是恶臭问题解决困难。流入污废水中的恶臭和大部分氨气混合中的一部份作为还原性气体能够被看到。但是，A2O工程系列中，含有恶臭物质的污废水经过最初沉淀槽，首先流入的是反应槽的厌氧气槽，然后是反应槽的无氧气槽。即流入水中所包含的有代表性的氨气是第三步从反应机的需氧气槽中酸化产生的且已丧失臭气。即在工程的大部分中，只产生恶臭，在这样的工程中，为解决恶臭问题只有捕集工程中产生的恶臭，利用其他脱臭设施。
还有，在依靠以住的活性污泥法来运转的已有的污废水处理场中，最困难的污泥处理问题是现在的高度处理工程中没有改善的……在污废水处理过程的最初及最终沉淀槽中，把产生的污泥在浓缩槽内浓缩，在消化槽内消化(大规模处理场中适用)、把生污泥按原样脱水，大部分深埋或焚烧处理，一部分堆肥化后再利用。处理污泥所需费用为全部污废水处理费用的一半，如果虑到这点的话，在污泥处理中，能够节减费用，能够与作为对所产生的污泥进行再利用有利的形态而形成的高度处理方法相呼应的污泥处理方法是很必要的。
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种污废水处理及污泥安定化再利用方法，该方法应能满足各种净化污水的微生物所需的条件，能高度处理有机物和氮、磷，解决污废水处理过程中的恶臭问题，能实现对污泥的无害化以及更进一步的资源化处理。
本发明的目的还在于提供用于实施上述方法的装置。
本发明污废水处理及污泥安定化再利用方法先后包括下列步骤将污废水流入前处理设施的沉砂池，沉降砂子后，通过格栏除去有碍后处理工程的夹杂物，流入最初沉淀槽；往强暴气槽内添加最初沉淀槽的上澄液和最终沉淀槽的返送污泥，将强暴气槽混合固形物(MLSS)的浓度维持在3000～5000mg/L，运转与散气管连接的鼓风机，将溶存氧气的浓度维持在2.0～4.0mg/L，按流入量流入弱暴气槽；供给空气使弱暴气槽溶存氧气的溶度维持2.0～4.0mg/L，按流入量流入弱暴气槽；供给空气使弱暴气槽溶存氧气的浓度维持在0.3～0.5mg/L，按流入量流入无氧气槽；一方面将无氧气槽流入水中所含的溶存氧气浓度维持在0.1mg/L以下，一方面搅拌使污泥保持不沉降的状态，按流入量流入最终沉淀槽；沉降流入最终沉淀槽水中所含的污泥，并将上澄液流出最终处理；将最初沉淀槽和最终沉淀槽的污泥输送至浓缩槽，在浓缩槽将污泥的含水量浓缩到95％，上澄液返送至最初沉淀槽，污泥糕输送至脱水机；在脱水机内，使污泥糕脱水到含水量为80％后，脱水余液返送至最初沉淀槽，污泥糕输送至安定化反应机；在安定化反应机内，污泥糕(sludecake)与3％～5％的高活性酸化钙一起反应后输送至干燥步骤；在干燥步骤，使用内部温度达到200℃的干燥机进行强干燥而得到有机肥料。
如果场地条件允许，上述干燥阶段也可以通过在自然条件下，利用太阳干燥的方法来实现。
污废水中有益微生物含量过低时，可以在强暴气阶段用活性剂投入机注入微生物活性剂。
为更好地满足有益微生物的所需条件，更好净化污废水进一步在无氧槽至强暴气槽间开通一个内循环路，并最好使内循环维持在50～200％，同样使从最终沉淀槽流入强暴气槽的污泥返还率保持在50％～100％。最好保证强暴气槽中流入水的滞留时间为3～4小时，弱暴气槽中流入水的滞留时间为1.5～2.0小时，无氧所槽中流入水的滞留时间为1.5～2.0小时。
本发明用于实施污废水处理及污泥安定化再利用装置，包括前处理设施，它将污废水中的砂子沉降并通过格栏除去污废水中的杂物；最初沉淀槽，它前后分别与前处理设施和强暴气槽相连，它的底部有通向浓缩槽的沉淀物输送管；强暴气槽，底部具有与鼓风机连接的散气管，其上部有微生物活性剂投入机，其流出水以自然下流的方式流入紧挨着的弱暴气槽，弱暴气槽同样具备散气管，其流出水以自然下流的方式流入紧挨着的无氧气槽；无氧气槽具备搅拌机；最终沉淀槽通过输水管承接无氧气槽的流出水，其底部连接通向浓缩槽和强暴气槽的污泥输送管；浓缩槽上部连接通向最初沉淀槽的上澄液输送管，底部连接通向脱水机的污泥输送管；脱水机连接通向安定化反应机的污泥输送管；同时连接通向最初沉淀槽的脱水余液输送管，安定化反应机顶部带有高活性酸化钙投入装置，并连接通向干燥机的污泥糕输送管；干燥机包括加热装置，驱动装置。
本发明装置优选无氧气槽连接一个通向强暴气槽的内循环管。
本发明装置优选前处理设施中进一步包括流量调整槽，该流量调整槽以及强暴气槽，弱暴气槽，无氧气槽应能满足流入前述三个槽中的滞留时间分别为3～4小时，1.5～2小时，1.5～2小时。
本发明方法采用以上诸多技术措施后，能充分满足各种净化污水的微生物所需的条件，充分发挥各种有益微生物净化污废水的作用，其污染物质去除率是流入污废水中的BoD5的95％以上，氮的75％～85％、磷的70％～80％，能高度处理污废水中的在机物和氮、磷并且能以极其清净的状态放流。反复使用强暴气和弱暴气及无氧气状态，优化培养对污废水高度处理有益的芽孢子杆菌，对污废水中的机机物和氮、磷进行高度处理，解决了处理场的恶臭问题污泥经浓缩脱水进行安定化反应，能较好地杀死污泥中的病原物，并使易分解的物质挥发或安定化，接下来的干燥工艺更以坚固的固体化形式将污泥安定化，避免了污泥风干后的飞扬，同时也使污泥变成了有用的有机肥料。
为实施本发明方法而设计的本发明装置，具备本发明方法所需求的各项性能，使本发明方法得到充分实施。
图1是实施本发明污废水处理及污泥安定化再利用方法的装置结构简图。
下面结合附图对本发明作更进一步的具体说明本发明的污废水处理及污泥安定化再利用方法包括将污废水在前处理设施1中除去砂子和夹杂物，贮藏于最初沉淀槽2，使污废水包含的可能沉降物质沉降后。沉降的污泥通过污泥输送管22送出至浓缩槽7，上澄液通过流出水输送管18送出至强暴气槽3在强暴气槽3内，来自最初沉淀槽2的上澄液与通过污泥输送管21返送的最终沉淀槽6中的污泥混合，使污废水中混合固形物含量维持在3000～5000mg/L，为使溶存氧气的浓度保持在2.0～4.0mglL应运转鼓风机11，并通过散气管3暴气。在强暴气槽3内，流入水中的有机物借助槽内的微生物进行酸化分解，氨气性氮和有机氮借助酸化菌进行酸化，一边生成亚氨气性氮和氨气性氮一边除去含有氨气的污废水臭气。污废水在强暴气槽3内滞留3～4小时后，以自然下流的方式流入弱暴气槽4。在弱暴气槽4内，为将污废水溶存氧气的浓度维持在0.3～0.5mg/L，应供给空气，保持弱好气性条件，诱导好气性脱氮。在强暴气槽3内，氮酸化后移送来的亚氨气性氮和氨气性氮在溶存氧气浓度低的状态，一方面限制氧气传达，一方面通过电子供体与利用槽内的有机物，产生脱氮反应，把亚氨气性氮和氨气性氮还原成氮气后除去。污废水在弱暴气槽4滞留1.5～2小时后，以自然下流的方式流入无氧气槽5。在无氧气槽5内搅拌以防止污泥沉降和促进反应，结果能使若干溶存氧气存在，其浓度应维持在0.1mg/L以下。在无氧气槽5内，把未在弱暴气槽4反应的剩余有机物和氨气性氮利用电子供与体(elotron doner)，将未脱氮的亚氨气性氮和氨气性氮脱氮后把剩余的磷吸着至吸着性强的微生物，并与紧终沉淀槽6内的分离情况进行对比。污废水在无氧气槽5内滞留1.5～2.0小时后，以自然下流的方式流入最终沉淀槽6。最终沉淀槽6内的污废水，置放一定时间后沉降污废水中的污泥，污泥沉降后的上澄液作为通过污废水高度处理的净水流放外部。其的净水流放外部。其污染物除去率是流入污废水中的BoD5的95％以上，氮的75％～85％、磷的70％～80％，所以能高度处理有机物和氮、磷且能以极其清净的状态放流。
还有，在最终沉淀槽6沉淀的污泥通过污泥输送管21返送至强暴气槽3，剩余污泥通过污泥输送管23输送至浓缩槽7。浓缩槽7通过和最初沉淀槽2连接的污泥输送管22收集最初沉淀槽2的沉降污泥，通过污泥输送管23收集最终沉降槽6的剩余污泥，将含水量浓缩至95％后输送至脱水机8，上澄液返送至最初沉淀槽2，由污废水高度处理部分再进行处理。在污泥安定化反应机9中，向脱水机8输送来的污泥糕内混合3％～5％的高活性酸化钙，使其反应5分钟。反应机9是反应物质间能够相互完全混合的完全混合型反应机，反应中的机机物在最小单位的粒子状态下，被添加物的酸化钙完全捕获并安定化。投入反应机9的高活性酸化钙，一方面吸收污泥内的水分形成酸化钙，一方面发热使PH上升到13。在该过程中，污泥内的虫卵、病原菌等死亡，反应过程中易分解的物质被挥发并安定化。污泥安定化反应机9内反应结束的安定化处理物进入干燥机10。在干燥机10内，捕获处理物中有机物的水合酸化钙在干燥过程中，一方面流失水分，一方面和二氧化碳反应生成碳酸钙，以坚固的固化体形式被固定化，PH值也降到9。使用加热机的强制干燥机10时，干燥时间应小于2小时，干燥机10内部温度以超过200℃宜。地面充分的情况可使用太阳热运作的太阳热干燥机，干燥时间要求数日，但生产的有机肥比使用强制干燥机生产的品质要优秀。
实施本发明方法的装置包括前处理设施1最初沉淀槽2、强暴气槽3、弱暴气槽4、无氧气槽5、最终沉淀槽6、浓缩槽7、脱水机8、污泥安定化反应机9及干燥机10。前处理设施1具备和沉砂池、格栏同一功能的设施物，一方面具有污废水的流入口16，另一方面具有与最初沉淀槽2连接的输水管17。最初沉淀槽2一方面具有从前处理设施1开始的流入口，另一方具有与强暴气槽3连接的流出水输水管18。强暴气槽3底部具有与送风机11连接的散气管13，其上部有微生物活性剂投入机12，一方面具有和最初沉淀槽2连接的输水管18、和最终沉淀槽6连接的污泥输送管21和无氧气槽5连接的内部循环管20，另一方面能以自然下流的方式使强暴气槽3的流出水流入靠近的弱暴气槽4，强暴气槽3内流入水的滞留时间为3～4小时。弱暴气槽4具有散气管13，在和强暴气槽3临近的一面，强暴气槽3内的流出水能够以自然下流的方式流入，其另一面，弱暴气槽4的流出水能够以自然下流的方式流入临近的无氧气槽5，弱暴气槽4内流入水的滞留时间为1.5～2.0小时。
在无氧气槽5内，具有搅拌机14，和弱暴气槽4临近的一面弱暴气槽4的流出水能够以自然下流的方式流入，其另一面，通过输水管19流入临近的最终沉淀槽6，同时，无氧气槽5的流出水通过内部循环输水管20向强暴气槽3循环，无氧气槽5的流出水以50％～200％的处理量通过强暴气槽3进行内循环，无氧气槽5内流入水的滞留时间为1.5～2.0小时。在最终沉淀槽6的底部，具有和暴气槽3连接的污泥返送输送管21和与浓缩槽连接的污泥输送管23，从最终沉淀槽6流入强暴气槽3的污泥返送率保持在50％-100％。无氧气槽5能够流向最终沉淀槽6的流出水，是由最终处理水流出放流管24的放流量决定的，浓缩槽7通过污泥输送管23接收来自最终沉淀槽6的污泥和通过污泥输送管22接收来的最初沉淀槽2的污泥，浓缩槽7通过输水管25将上澄液送回最初沉淀槽2，通过污泥输送管25将底部的污泥输送到脱水机8。在脱水机8的下段，有将聚集的脱水余液送至最初沉淀槽2的输水管27，脱水机8具有使浓缩槽7中的污泥流入的污泥输送管26，同时具有向下步安定化反应机9输送脱水糕的污泥糕输送管28。在安定化反应机9的上部有为反应而设置的高活性酸化钙投入装置15，一方面具有污泥脱水糕的投入部，另一方面具有处理物的排出口和将排出的处理物输送至干燥机10的处理物输送管29。干燥机10有能适当加热处理物的加热装置，耐火砖驱动装置等设备以及使干燥后生产的有机肥料包装商品化的包装处理设施，干燥机10具有输出有机肥料的出口30。
权利要求
1.一种污废水处理及污泥安定化再利用方法，该方法包括下列步骤(1)将污废水流入前处理设施的沉砂池，沉降砂子后，通过格栏除去有碍后处理工程的夹杂物，流入最初沉淀槽；(2)在最初沉淀槽，沉淀可能沉降的有机物和无机物，将沉淀物送出至浓缩槽，上澄液送出至强暴气槽；(3)往强暴气槽内添加最初沉淀槽的上澄液和最终沉淀槽的返送污泥，将强暴气槽混合固形物(MLSS)的浓度维持在3000～5000mg/L，运转与散气管连接的鼓风机，将溶存氧气的浓度维持在2.0～4.0mg/L，按流入量流入弱暴气槽；(4)供给空气使弱暴气槽溶存氧气的浓度维持在0.3～0.5mg/L，按流入量流入无氧气槽；(5)一方面将无氧气槽流入水中所含的溶存氧气浓度维持在0.1mg/L以下，一方面搅拌使污泥保持不沉降的状态，按流入量流入最终沉淀槽；(6)沉降流入最终沉淀槽水中所含的污泥，并将上澄液流出最终处理；(7)将最沉淀槽和最终沉淀槽的污泥输送至浓缩槽，在浓缩槽将污泥的含水量浓缩至95％，上澄液返送至最初沉淀槽，污泥糕输送至脱水机；(8)在脱水机内，使污泥糕脱水到含水量为80％后，脱水余液返送至最初沉淀槽，污泥糕输送至安定化反应机；(9)在安定化反应机内，污泥糕(Sludgecake)与3％～5％高活性酸化钙一起反应后输送至干燥步骤；(10)在干燥步骤，使用内部温度达到200℃的干燥机进行强干燥而得到有机肥料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述干燥步骤还可以通过在自然状态下，利用太阳干燥的方法来实现。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在所述强暴气步骤用活性剂投入机注入微生物活性剂。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的无氧气槽至强暴气槽间还有返向的内部循环。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的从无氧气槽流入强暴气槽的内部循环维持在50％～200％。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的从最终沉淀槽流入强暴气槽的污泥返还率保持在50％～100％。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的污泥安定化反应机内添加高活性酸化钙后的反应时间是5分钟。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述强暴气槽中流入水的滞留时间为3～4小时，弱暴气槽中流入水的滞留时间为1.5～2.0小时，无氧气槽中流入水的滞留时间为1.5～2.0小时。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于污泥糕在干燥机内的干燥时间小于2小时，干燥机内部温度超过200℃。
10.用于实施权利要求1所述方法的装置，包括前处理设施(1)，它将污废水中的砂子沉降并通过格栏除去污废水中的杂物；最初沉淀槽(2)，它前后分别与前处理设施(1)和强暴气槽(3)相连，它的底部有通向浓缩槽(7)的沉淀物输送管(22)；强暴气槽(3)底部具有与鼓风机(11)连接的散气管(13)，其上部有微生物活性剂投入机(12)，其流出水以自然下流的方式流入紧挨着的弱暴气槽(4)；弱暴气槽(4)同样具备散气管(13)，其流出水以自然下流方式流入紧挨着的无氧气槽(5)；无氧气槽(5)具备搅拌机(14)；最终沉淀槽(6)通过输水管(19)承接无氧气槽(5)的流出水，其底部连接通向强暴气槽(2)和浓缩槽(7)的污泥输送管；浓缩槽(7)上部连接通向最初沉淀槽(2)的上澄液输送管(25)，底部连接通向脱水机(8)的污泥输送管(26)；脱水机(8)连接通向安定化反应机(9)的污泥糕输送管(28)，同时连接通向最初沉淀槽(2)的脱水余液输送管(27)；安定化反应机(9)顶部带有高活性酸化钙投入装置(15)，并连接通向干燥机(10)的污泥糕输送管(29)；干燥机包括加热装置，驱动装置。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述的无氧槽(5)连接一个通向强暴气槽(3)的内循环管(20)；
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于所述前处理设施(1)中还进一步包括流量调整槽。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于所述流量调整槽以及强暴气槽(3)，弱暴气槽(4)，无氧气槽(5)应能满足流入前述三个槽中水的滞留时间分别为3～4小时，1.5～2小时，1.5～2小时。
全文摘要
本发明涉及一种污废水处理及污泥安定化再利用方法,通过优化培养对污废水处理卓有成效的芽孢杆菌,实现对污废水中的有机物和氮磷的高度处理并以极其清净的状态放流,并进一步对产生的污泥进行安定化处理得到有用的有机肥料。本发明还涉及实施本发明方法的装置,包括前处理设施,最初沉淀槽、强暴气槽、弱暴气槽、无氧气槽、最终沉淀槽、浓缩槽脱水机、污泥安定化反应机及干燥机。
文档编号C05F7/00GK1346807SQ0013411
公开日2002年5月1日 申请日期2000年12月6日 优先权日2000年12月6日
发明者尹寅秀 申请人:尹寅秀