多级回流负荷控制生物法工艺设备的制作方法

专利名称：多级回流负荷控制生物法工艺设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业废水处理工艺及设备，特别是用于纺织印染废水处理， 主要以多级污泥回流并进行负荷控制的生物法为特点的工艺方法以及相应的工 艺设备系统。
背景技术：
纺织业是我国传统支柱产业，其用水量和排水量均较大，每年排放废水量约 9亿多吨，位居工业废水"排行榜"第六位。纺织废水主要包括印染废水、化纤 生产废水、洗毛废水、麻脱胶废水和化纤浆粕废水五种。印染废水是纺织工业的 主要污染源，排放量约占纺织工业废水排放量的80%。
印染废水是指棉、毛、化纤等纺织产品在预处理、染色、印花、整理等各个 工序排放的多种废水的混合废水，或除漂白废水以外的综合废水。其成分复杂， 主要含以芳烃和杂环化合物为母体的带有显色基团和极性基团的染料。染料分子 中有含能与水分子形成氢键的基团，属活性染料和中性染料，能全溶于水中；也 有不含或少含亲水基团的染料，以疏水性悬浮微粒形式存在于水中；同时有含少 量亲水基团但分子量很大或完全不含亲水基团的染料，在水中常以胶体形式存 在。为使染色更加均匀，印染时还常加入一些助剂，如促染剂或缓染剂。本发明 主要针对以印染废水为代表的含难降解大分子有机物的高浓度工业废水，该类废 水的特点如下1、废水水质复杂，冲击负荷高；2、含大分子难降解有机物质， 传统工艺流程难以充分降解，导致排水不易达标排放；3、由于水质经常波动， 导致传统工艺流程各工段处理能力不稳定，出水水质波动大；4、传统工艺流程 对该类废水的水质波动适应性较差，事故发生后生化系统不易恢复。上述在生产 过程中加入的原辅材料，很大一部分都随着生产废水排放入环境，对环境造成严 重的污染。对印染废水的处理一直是水处理研究的一个难题。
生化法是目前国内外主要的印染废水处理方法，是利用微生物酶来氧化或还 原染料分子、破坏其不饱和键及发色基团，从而达到处理目的一种印染废水处理 方法。其典型工艺流程有A/0工艺，AVO或A/()2工艺，物化+A/0工艺，A0/物化工艺，物化+A/0+物化工艺等五种。
A/0工艺一般先采用厌氧法对印染浅水进行水解酸化反应，以提高废水的可 生化性，使难降解物质变为小分子物质后，再通过好氧反应继续降解。如，"ABR 水解/生物接触氧化处理印染废水"《中国给水排水，2005， 21 (10): 52 54》。
A70或A/()2工艺在传统A/0工艺中，再添加一级厌氧或好氧处理，加强 对有机物的去除。
物化+A/O工艺采取先物化再生化的处理工艺，混凝等物化反应后可使废 水降到生化处理所需要的PH值范围，避免了先生化、后物化工艺处理时，需加 酸/碱调节PH值的情况。如，"混凝沉淀——曝气生物流池——纳米材料复合膜 技术在印染废水回用处理中的应用"《水处理技术，2007， 32 (7): 58 60》。
A/0+物化工艺印染废水处理采用先生化后物化的处理能降低药剂投加量， 从而降低运行费用，适用于废水PH适中不需预先调节PH的印染废水。
物化+A/0+物化工艺在生化处理前后进行物化强化处理，可保证废水出水 达标。适用于污染物浓度高且排水标准要求高的印染废水处理，或需进行废水回 用的处理。
废水生化处理步骤中的关键是污泥中的微生物问题，它涉及微生物种类、浓 度、活性以及微生物的繁殖、变异等相关因素。中国专利文献CN1686862 (改良 型交替式活性污泥法污水处理工艺及其装置)、CN101045581 (污泥自回流好氧生 物处理装置)、CN1255341C (—种活性污泥和生物膜结合的生物脱氮除磷处理方 法)、CN1412133等均涉及生物法中活性污泥回流技术，它们各有其特点，但也 存在技术不够成熟，对含大分子难降解有机物质、水质复杂、冲击负荷高的高浓 度印染废水难以适应，导致不能达标排放的问题。

实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种主要采用生物法处理高浓度、含难降解大分 子、冲击负荷高的印染废水的多级回流负荷控制生物法工艺设备。
本实用新型的目的是这样实现的 一种多级回流负荷控制生物法工艺设备， 包括一体化多级生物处理设备由九级生物处理池集合的一体化池，该池分为三 阶段，每一阶段三级， 一共九级，每一级容积相同，相邻两个池之间共用一个池 壁，第一阶段的第一级、第二级为接触厌氧池，池内装有高密度填料，第三级为中间沉淀池，池内底部配备有用于曝气的穿孔管；第二阶段的第一级、第二级为 接触氧化池，两池内装填有不同类别、不同密度的填料，第三级为曝气强度比前 两级小的间隙曝气池，池内底部配备有用于曝气的穿孔管；第三阶段第一级、第 二级为另需投加基本营养物的接触氧化池，第三级为曝气沉淀池，池内底部配置 有用于曝气的穿孔管；还具有污泥回流负荷控制系统上述九级生物处理池均设 置有污泥回流管，每一回流管上设有控制阀，所有回流管与排泥总管连通，九级 生物处理池均设置有排泥管，每一排泥管上设置有控制阀，所有排泥管经泵与排 泥总管连通；排泥总管经阀门与前处理设备连通。
本实用新型多级回流负荷控制生物法主要针对含大分子难降解污染物的工 业废水的生化法去除，其特点如下
1、 污泥多级回流是本方法的关键，该法实质为通过对活性污泥的有效控制， 尽量使活性污泥中的微生物的活性保持在最佳；针对不同种类的污染物，控制微 生物在对数增殖期、减速增殖期、内源呼吸期等不同时期对其进行有效降解。
2、 负荷控制实际上是污泥回流的目的，通过污泥有效回流，控制各池子内 F/M (污泥负荷)值和污泥龄0c，从而实现对该池处理负荷的控制，对提高处理 效率有很大作用。
3、 本工艺融合了模块化设计的理念，即每一级曝气池容积基本一样，只是 里面的曝气方式、曝气量、填充物等不同，并且可以根据所处理水的水质特点进 行灵活配置，灵活组合。
4、 气池为多级， 一般至少3级以上。
5、 每个曝气池的生物负荷不一样，可以通过曝气方式、曝气量、填充物以 及活性污泥浓度的不同，进行处理负荷的调节。
6、 每一级曝气池都有独立的回流设施，且回流设施能实现所有曝气池间污 泥的相互回流和调节补充，其目的是为了使活性污泥的作用最大化。
7、 快速反应理念当出现高负荷冲击，导致系统恶化，某池需要调整的时 候，该污泥配用系统将能做到快速反应，对受冲击曝气池进行调整，做到迅速提 高或降低任何一级曝气池的处理负荷及能力。
8、 可以根据实际情况把某级装置设计成沉淀曝气两用的池型；这样可以灵 活运用。9、 该工艺由于引入模块化设计理念，每一级曝气池容积大小基本一样，所 以，处理设施一般以一体化池的形式出现，占地小，施工方便，建设费用并不比 其他工艺多。
10、 该工艺实际上是一种全新设计理念的体现，是多种实用工艺的集成，是 超越不同生化处理工艺的一种设计理念。


图1图2是本新型的工艺设备流程图(图1中A点与图2中A点相接)； 图3是图1图2所示污泥多级回流负荷控制系统(图1图2中虚线框内部分) 的放大图4是图3所示系统的(一个具体实施例) 一体化池的俯视图5图6图7图8分别是图4 一体化池沿I -1线、II-II线、IIHII线、IV-
IV线的剖面图。
具体实施方式
图3示出，多级回流负荷控制生物法工艺设备由前处理设备和后处理设备以 及一体化多级生物处理设备组成。前处理设备由顺次串联的格栅间101、调节池 102、混合搅拌池103、反应池104、初沉池105以及中和池106组成，与中和池 连接的多级生物处理设备为由九级生物处理池集合为一体化池，相邻两个池之 间共用一个池壁，该池分为三阶段，每一阶段三级， 一共九级，每一级容积相同， 第一阶段的第一级、第二级为接触厌氧池1、 2，池内装有高密度填料，第三级 为中间沉淀池3，池内底部配备有用于曝气的穿孔管；第二阶段的第一级、第二 级为接触氧化池4、 5，两池内装填有不同类别、不同密度的填料，第三级为间 隙曝气池6，池内底部配备有用于曝气的穿孔管，曝气强度比前两级小，不曝气 时作为中间沉淀池；第三阶段第一级、第二级为另需投加基本营养物的接触氧化 池7、 8，第三级为曝气沉淀池9，池内底部配置有用于曝气的穿孔管，不曝气时 作为沉淀池使用；还具有污泥回流负荷控制系统上述九级生物处理池的顶部均 设置有污泥回流管10、 10a、 10b，每一回流管上设控制阀，所有回流管与排泥 总管1A连通，九级生物处理池均设置有排泥管，所有排泥管ll、 lla、 llb经泵 与排泥总管1A经阀门与调节池102连通、与储泥池302连通以及与污泥回流池 301连通。参见图4~8，九级生物处理池中，每池的排泥管的排泥口位于池底、且在 池的进水口的远端，每池的污泥回流管的回流口位于池顶、且在池的进水口的近 端。 一体化池的外周池壁围合为一个长方形，并由纵向、横向各两个隔板将其分 隔为九个池体，第一排池体从左向右为第一阶段的第一、二、三级池l、 2、 3， 第二排池体从右向左为第二阶段的第四、五、六级池4、 5、 6,第三排池体从左 向右为第三阶段的第七、八、九级池7、 8、 9，且纵向隔板在水流方向上构成上、 下错位的折流板；池1的前部设置有矩形水渠la,水渠la上设有进水口，池1 前端板上设有与水渠连通的进口阀；池3的后部以及池4的前部设有矩形水渠 2a，池3后端板上设有出口阀，池4前端板上设有进口阀；池6的后部以及池7 的前部设有矩形水渠3a，池6后端板上设有出口阀，池7前端板上设有进口阀； 池9后部设有矩形水渠4a，池9后端板上设有出口阀，水渠4a上设有出水口。
参见图1图2，后处理设备由二沉池201和浅层气浮机202组成；二沉池的 进水口经管道和阀门与曝气沉淀池9的出水口连接，二沉池的出水口经管道和阀 门与浅层气浮机的进水口连接；还具有污泥回流池301; 二沉池底部排泥口经管 道和泵与污泥回流池301连通，污泥回流池的出口经管道、阀门和泵与污泥回流 总管连通。还具有储泥池302;调节池102以及反应池104的底部排泥口分别经 管道和阀门与储泥池连通，生物处理池的排泥总管1A经阀门与储泥池连通。
图1图2图3示出，多级回流负荷控制生物法工艺包括絮凝沉淀、中和等前 处理工序，多级生物处理池以及二沉、气浮等后处理工序，由前处理工序来的工 业废水进入一体化池，该一体化池为多级生物处理池的集合， 一共分为三阶段， 每一阶段有三级， 一共九级，每一级容积相同；
废水先进入第一阶段，其第一、第二级为接触厌氧池1、 2 (也叫水解酸化 池)，池内填充有用以提高生物处理负荷的高密度填料；用以提高其生物处理负 荷；废水中的微生物附着在填料上，形成厌氧生物膜，微生物浓度很高，前两级 池为初步分解、降解污染物的主要工段；第三级为中间沉淀池3，底部配备了穿 孔管曝气，也起着兼氧的作用，每一级底部都有机械泵对污泥进行抽取，污泥既 可以回流到前面的预处理沉淀设施，如，回流到调节池，起到对调节池进行改性 的作用，也可以回流到初沉池，起到絮凝沉淀作用，也可以送到储泥池302进行 脱水处理。废水自流入第二阶段，第二阶段为好氧曝气阶段，其第一、第二级为接触氧 化池4、 5，该池中填充了不同类别、不同密度的填料，用以控制提高其生物处 理负荷；废水中的微生物附着在填料上，形成好氧生物膜，生物膜里面的微生物 浓度很高，对污染物处理效率也很高，该两级池为降低污染物的主要工段；第三 级为间隙曝气池6，底部配备了穿孔管曝气，曝气强度比前两级小，不曝气时作 为中间沉淀池，便于污泥沉淀收集；收集后的污泥回流入前面的各级生物处理池， 由于活性污泥生长迅速，容易成型，被回流到前面接触氧化池后更容易生成生物 膜，加快了生物膜的更新换代，有效补充定期脱落的生物膜，縮短了由于生物膜 脱落而造成的污染物削减能力骤然下降的真空期；该阶段微生物活性较高，处理 负荷较高，主要用于处理易降解污染物，该阶段污泥可以回流到所有各级生物处 理池；
经过前两阶段生物处理后，废水进入第三阶段，第三阶段由两级接触氧化池 7、 8和一级曝气沉淀池9组成。该两级接触氧化法与前一阶段接触氧化池有很 大不同，其所针对的污染物类型明显不同，是针对难降解有机物。在该接触氧化 池中，通过投加基本营养物(如氮、磷等)的方式，结合接触氧化法可维持高浓 度微生物而污泥不膨胀的特点，维持了大量微生物，而这些微生物由于得不到足 够的食物(有机物)作为营养，长期处于"饥饿"状态，我们称之为"饥饿控制 法"，就是使微生物进行变异，使其不再以易降解小分子有机物为食品，而是以 难降解大分子有机物为食物，如聚乙烯醇等，换句话说，就是培养专性菌。微生 物的生长期处于第三阶段内源呼吸期，处于内源呼吸期的微生物，其活性潜力 最强，吸附能力也强；而经过前面数级生化处理后的工业废水中已经基本没有易 降解小分子有机物，只剩下难降解大分子有机物，由此迫使处于内源呼吸期的微
生物进行变异，以难降解大分子有机物作为食物；经过一段时间驯化后，该两级 接触氧化池中的微生物将被驯化成适合于该类工业废水的专性菌(所谓专性菌其 实就是针对该类工业废水中难降解物质的微生物，而其余易降解物质都可以通过 普通生物法降解)。而该种专性菌有别于实验室培育出来的专性菌，具有生命力 强、费用低、有自我复制功能、环境适应性强的特点。通过该两级接触氧化池处 理后的工业废水能够达到污染物排放的更高标准。最后一级曝气沉淀池中设置有 简单的曝气装置，其主要功能为预沉淀，也可通过池内的曝气装置进行曝气；本阶段各级池内的污泥可以回流到前面所有的各级生物处理池内。该池中沉淀下来 的污泥有别于二沉池沉淀的污泥，因为设置了曝气装置，可以进行曝气，沉淀污 泥中微生物进行激活，然后回流至前面各级生物处理池，能够让微生物成长尽快 进入对数增殖期，减少前面曝气池中活性污泥的生成时间。
前处理工序中，工业废水经格栅间101处理后进入调节池102，然后采用潜 水泵，从调节池打入混合搅拌池103，同时，从高位槽来的絮凝剂加入到混合搅 拌池内工业废水中，再进入到反应池104中进行聚凝反应，随后从反应池底部流 出，从初沉池底部流入，进入到初沉池105中进行初步沉淀，初沉池的清液再进 入中和池106内，进行加酸中和，达到要求的PH值。
后处理工序中，经最后一级曝气沉淀池9出来的废水进入二沉池201中沉淀 处理，二沉池中上部的清液经浅层气浮机202进行气浮处理后达标排放。
二沉池201中污泥由泵从池底抽出送至污泥回流池301,污泥回流池301内 的污泥经泵由管路分别送至第一段第一级接触厌氧池1、第二段第一级接触氧化 池4，以及第三段第一级接触氧化池7中，并由管路上阀门控制污泥的输入。
调节池102、反应池104、初沉池105、曝气沉淀池9以及浅层气浮机202 内污泥由其底部分别经管线由阀门控制自流入储泥池302储存，储泥池302的上 清液经管线、阀门控制送入调节池102,储泥板302内污泥经泵从池底抽出，经 脱水机303脱水后、泥渣外运处理。(图1图2中，高位储泥池304，风机房305)。
关于本新型多级回流负荷控制生物法工艺操作说明
该工艺与其他单一工艺相比较，最大的不同是污泥多级回流系统的操作。由 于该污泥系统要保证后续曝气池污泥能回流到前面所有各级曝气池，同时还要保 证能输送到污泥处理系统，做到多功能融于一体；所以污泥多级回流系统在操作 上比较繁琐；但是现代化工业程控系统己经能完全应用于污水处理，从技术层面 上来说，污泥多级回流系统操作繁琐的问题可以很方便的解决，目前即使是简单 的PLC都能对其进行有效的控制，只是在阀门和操作控制系统的投入比一般单一 工艺多，与此同时，对操作人员素质提出了更高要求。
与本实用新型的前处理设备和后处理设备并不局限于本案中的具体实例。根 据废水情况以及处理后的水质要求，相应有不同的组合方式供选择，还可采用现 有其它的废水处理单元操作及设备以作配套。
权利要求1、一种多级回流负荷控制生物法工艺设备，其特征是包括一体化多级生物处理设备由九级生物处理池集合的一体化池，该池分为三阶段，每一阶段三级，一共九级，每一级容积相同，相邻两个池之间共用一个池壁，第一阶段的第一级、第二级为接触厌氧池(1、2)，池内装有高密度填料，第三级为中间沉淀池(3)，池内底部配备有用于曝气的穿孔管；第二阶段的第一级、第二级为接触氧化池(4、5)，两池内装填有不同类别、不同密度的填料，第三级为曝气强度比前两级小的间隙曝气池(6)，池内底部配备有用于曝气的穿孔管；第三阶段第一级、第二级为另需投加基本营养物的接触氧化池(7、8)，第三级为曝气沉淀池(9)，池内底部配置有用于曝气的穿孔管；还具有污泥回流负荷控制系统上述九级生物处理池均设置有污泥回流管，每一回流管上设有控制阀，所有回流管与排泥总管(1A)连通，九级生物处理池均设置有排泥管，每一排泥管上设置有控制阀，所有排泥管经泵与排泥总管(1A)连通；排泥总管(1A)经阀门与前处理设备连通。
2、 根据权利要求1所述多级回流负荷控制生物法工艺设备，其特征是所 述九级生物处理池中，每池的排泥管的排泥口位于池底、且在池的进水口的远端， 每池的污泥回流管的回流口位于池顶、且在池的进水口的近端。
3、 根据权利要求2所述多级回流负荷控制生物法工艺设备，其特征是所 述一体化池的外周池壁围合为一个长方形，并由纵向、横向各两个隔板将其分隔为九个池体，第一排池体从左向右为第一阶段的第一、二、三级池(1、 2、 3)， 第二排池体从右向左为第二阶段的第四、五、六级池(4、 5、 6)，第三排池体从 左向右为第三阶段的第七、八、九级池(7、 8、 9)，且纵向隔板在水流方向上构 成上、下错位的折流板；池(1)的前部设置有矩形水渠(la)，水渠(la)上设 有进水口，池(1)前端板上设有与水渠连通的进口阔；池(3)的后部以及池(4) 的前部设有矩形水渠(2a)，池(3)后端板上设有出口阀，池(4)前端板上设 有进口阀；池(6)的后部以及池(7)的前部设有矩形水渠(3a)，池(6)后端 板上设有出口阀，池(7)前端板上设有进口阀；池(9)后部设有矩形水渠(4a)， 池(9)后端板上设有出口阀，水渠(4a)上设有出水口。
4、 根据权利要求1或2或3所述多级回流负荷控制生物法工艺设备，其特 征是还具有前处理设备由顺次串联的格栅间(101)、调节池(102)、混合搅拌池(103)、反应池(104)、初沉池(105)以及中和池(106)组成。
5、 根据权利要求4所述多级回流负荷控制生物法工艺设备，其特征是还 具有后处理设备由二沉池(201)和浅层气浮机(202)组成；二沉池的进水口 经管道和阀门与曝气沉淀池(9)的出水口连接，二沉池的出水口经管道和阀门 与浅层气浮机的进水口连接；还具有污泥回流池(301); 二沉池底部排泥口经管 道和泵与污泥回流池(301)连通，污泥回流池的出口经管道、阀门和泵与排泥 总管(1A)连通。
6、 根据权利要求5所述多级回流负荷控制生物法工艺设备，其特征是还 具有储泥池(302);调节池(102)以及反应池(104)的底部排泥口分别经管道 和阀门与储泥池连通，生物处理池的排泥总管(1A)经阀门与储泥池连通。
专利摘要一种多级回流负荷控制生物法工艺设备，由前处理设备、污泥多级回流生物处理设备以及后处理设备组成。该生物处理设备由多个生物处理池集合为一体，分为三段九级，每级容积相同，第一段的第一、第二级为接触厌氧池，第三级为中间沉淀池，第二段的第一、第二级为接触氧化池，第三级为间隙曝气池，第三段的第一、二级为另需投加基本营养物的接触氧化池，第三级曝气沉淀池。根据负荷状况，池中的污泥回流至前面各级池中，以控制池中微生物的活性、繁殖以及变异等生化过程。面对高负荷冲击，污泥配用系统能作出快速反应及调整；本实用新型具有占地小、施工方便、建设费用低的优点。
文档编号C02F1/52GK201245530SQ200820064108
公开日2009年5月27日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者宏 叶, 蜀 孙, 王幸锐, 田庆华, 磊 简 申请人:四川省环境保护科学研究院