专利名称：污水生物处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污水生物处理装置，特别是一种塔式污水生物处理装置，包括位于塔下部的厌氧反应器、位于塔中部的好氧反应器、位于塔上部的分离器和位于厌氧反应器和好氧反应器之间的具有开口的隔板，其中在隔板的边缘设有向下突出的好氧污泥收集槽，该好氧污泥收集槽与好氧反应器流体连通。
背景技术：
通常，污水的好氧生物处理可以获得良好的水质，但需要大量能量以进行曝气并且会产生大量的固体污泥。污水的厌氧生物处理耗能少并且基本不产生额外的污泥，但获得的水质通常较差。将好氧处理和厌氧处理结合则可以取长补短。污水中大部分的可生物氧化的物质可在厌氧反应器中转化为甲烷使能量消耗和污泥增长量减小，而剩余的污染物可在好氧反应器中转化为污泥形式的生物质和碳酸气(二氧化碳)。好氧处理和厌氧处理的结合在一些大型装置上尤为适合。然而，这样的结合在小型装置中通常缺乏吸引力，因为带来的益处通常无法补偿增加的投资，也因为所需的占地面积较大。将好氧装置和厌氧装置彼此垂直布置，例如在同一个塔中，则使好氧处理和厌氧处理的结合也可适合于小型装置。国际专利申请W096/23，735公开了一种污水生物处理装置，包括作为升流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket, UASB)反应器的第一部分(所述第一部分包括位于底部的混合区、位于顶部的用于收集甲烷气泡的气体收集区以及位于混合区和气体收集区之间的厌氧反应区)，和安装在升流式厌氧污泥床反应器之上的作为好氧反应器的第二部分。该装置的缺陷之一是好氧污泥和厌氧污泥可在两个反应器之间的过渡区中混合。由于好氧反应器中流体剧烈的湍动，厌氧污泥可能无法下沉返回厌氧反应器。同时，当污水进料流量较低时，好氧污泥也可能沉降至厌氧反应器。这些都可能对污水处理效果产生不利影响。美国专利US6，063，273对W096/23，735公开的污水生物处理装置进行了改进，引入了作为厌氧污泥缓冲区的第三部分，该缓冲区的上部由具有开口的隔板限定，下部由气体收集装置限定，好氧反应器中提供空气/氧气的供气装置安装在该缓冲区上方。所述隔板使得厌氧污泥难以进入好氧反应器，也使好氧污泥难以进入厌氧反应器，而厌氧流出液则可以通过所述隔板的开口进入好氧反应器。在较为平静的缓冲区中，厌氧污泥可下沉返回厌氧反应器。然而，当污水进料流量较低或时，好氧污泥仍然可能通过开口不受控制地进入厌氧反应器。上述文献公开的装置都难以有效地对好氧反应器中的好氧污泥进行浓缩和沉淀， 也难以有效地控制好氧污泥回流至厌氧区。因此，仍然需要改进的污水生物处理装置以满足各种需要
发明内容
在一个方面，本发明提供一种塔式污水生物处理装置，包括升流式污泥床反应器、在升流式污泥床反应器上方的好氧反应器和位于升流式污泥床反应器和好氧反应器之间的具有一个或多个开口的隔板，其中在隔板的边缘设有向下突出的好氧污泥收集槽，该好氧污泥收集槽与好氧反应器流体连通。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，其中所述好氧污泥收集槽包括设置在升流式污泥床反应器内部和/或外部的环形槽。根据本发明的塔式污水生物处理装置的另一些实施方式，其中所述好氧污泥收集槽包括一个或多个设置在升流式污泥床反应器内部和/或外部的袋状槽。例如，当塔径较大时，可以设置环形槽或多个袋状槽以更有效地实现好氧污泥的沉降；当塔径较小时，可以仅设置一个袋状槽以节省设备投资。当环形槽或袋装槽设置在升流式污泥床反应器内部(塔内)时，所述环形槽或袋装槽可以由塔壁和与隔板和塔壁分别连接的槽壁限定从而贴靠在塔壁内部，所述环形槽或袋装槽与好氧反应器之间的流体连通可以通过在隔板的相应位置处设置一个或多个允许好氧反应器中的好氧污泥在重力作用下沉降进入好氧污泥收集槽的开口来实现。当环形槽或袋装槽设置在升流式污泥床反应器外部(塔外)时，所述环形槽或袋装槽可以由塔壁和塔壁外与塔壁连接的槽壁限定从而贴挂在塔壁外部，所述环形槽或袋装槽与好氧反应器之间的流体连通可以通过在塔壁的相应位置处设置一个或多个允许好氧反应器中的好氧污泥在重力的作用下沉降进入好氧污泥收集槽的开口来实现。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，还包括允许好氧污泥收集槽中的物料进入升流式污泥床反应器的管路。该管路中可以设置阀和泵以控制或调节物料的流量。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，其中在隔板边缘具有向下突出进入升流式污泥床反应器内部或外部(优选内部)的好氧污泥收集槽，该好氧污泥收集槽与好氧反应器流体连通并与升流式污泥床反应器流体隔离。将好氧污泥槽设置在隔板下升流式污泥床反应器的内部或外部(优选内部)不仅简化了设备结构、减小了设备投资和占地，还提高了好氧污泥浓度和沉降效果。这样的好氧污泥槽在好氧污泥在沉降过程中将其中的含氧气体析出返回好氧反应器，这样不但充分利用了含氧气体，还使得好氧污泥槽中的好氧污泥基本不含溶解氧，在将好氧污泥引入升流式污泥床反应器时不会干扰其中的厌氧反应和/或水解反应。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，其中所述开口具有允许流体向上流动的单向通过装置，也即，该单向通过装置允许升流式污泥床反应器的流体向上流动通过所述开口进入好氧反应器并且阻止好氧反应器的流体向下流动通过所述开口进入升流式污泥床反应器。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，其中所述单向通过装置可以是任何合适的能够允许流体单向流动的装置，优选为任何合适的单向阀、止回阀或单向盖板。单向盖板可以是单片薄板，其形状、尺寸和位置与开口匹配并可转动地与隔板连接， 使其在第一状态下能够封闭开口阻止流体通过，在第二状态下允许流体通过。单片薄板可以是固定在隔板上开口边缘的弹性薄板，例如具有弹性的金属、塑料或橡胶薄板。当开口为狭缝形状时，单向盖板也可以是两片分别固定在隔板上狭缝两边相互依靠的弹性薄板，例如具有弹性的金属、塑料或橡胶薄板。当隔板下方流体压力大于上方流体压力时，两片弹性薄板在压差的作用下弯曲分开从而形成允许流体通过的缝隙通道。当隔板下方流体压力小于等于上方流体压力时，两片弹性薄板在压差的作用下相互贴靠从而封闭隔板的狭缝阻止流体通过。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，其中在所述好氧反应器中还设有一个或多个气体分布器以使包含氧气的气体例如空气和/或氧气分布在好氧反应器中。所述气体分布器优选为任何合适的曝气器，例如螺旋曝气器、微孔曝气器、板式曝气器、旋混曝气器、管式曝气器、射流式曝气器等。优选使用固定螺旋曝气器，例如固定单螺旋曝气器、固定双螺旋曝气器或固定三螺旋曝气器等。所述气体分布器可设置在隔板上方任何合适的位置。在所述气体分布器允许液体从其下端进入(例如固定螺旋曝气器)的情况下，所述气体分布器(例如固定螺旋曝气器)设置在所述一个或多个开口的基本正上方，从而使来自所述开口的流体与混合液进入所述气体分布器以与气体混合。如果允许，所述开口的单向通过装置也可以位于所述气体分布器下端之内。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，所述升流式污泥床反应器可以是升流式厌氧污泥床反应器，在厌氧反应条件下工作生成甲烷气体。在这样的情况下， 如果需要，可以在所述升流式污泥床反应器的上部所述隔板的下方设置集气装置以收集并导出甲烷气体(例如，US6063273中描述的升流式厌氧污泥床反应器和甲烷气体收集装置)。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，所述升流式污泥床反应器可以是水解反应器，在以水解反应为主要反应的条件下工作。在此情况下，生成的甲烷量较少可以忽略，因此甲烷气体收集装置可以省略。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，其中在升流式污泥床反应器的底部设有混合槽，用于混合污水进料、以及任选的厌氧循环污泥和/或好氧污泥。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，其中在升流式污泥床反应器的底部设有污泥收集槽，用于收集厌氧污泥和任选的好氧污泥。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，其中在好氧反应器的上部设有分离器，所述分离器可以是任何合适的分离器，优选气-液-固三相分离器，以使好氧处理后的物料中的气体、净化水分别分离、排出并使好氧污泥返回好氧处理器。根据本发明的塔式污水生物处理装置的一些实施方式，在所述液固分离区中还设置有斜板或斜管以增强泥水分离效率，提高出水水质。本发明的塔式污水生物处理装置具有简单的设备结构、较小的设备投资和占地， 允许好氧反应器中的污泥浓缩沉降以及溶解氧的充分利用，避免好氧污泥中溶解氧干扰厌氧反应和/或水解反应，并能够根据需要控制好氧反应器的污泥向升流式污泥床反应器的流动。
图1是本发明的塔式污水生物处理装置的一个实施方式的结构示意图，其中好氧污泥槽设置在塔内。图2是本发明的塔式污水生物处理装置的一个实施方式的结构示意图，其中好氧污泥槽设置在塔外。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的一些实施方式进行进一步的介绍，但并非意欲限制本发明的保护范围。附图1是本发明的塔式污水生物处理装置的一个实施方式的结构示意图，其中所述塔式污水生物处理装置包括升流式污泥床反应器(101)、好氧反应器(102)、分离器 (103)和位于升流式污泥床反应器(101)和好氧反应器(102)之间的隔板04)。这些单元都设置在单个圆柱形塔(17)之内(例如10-30米高的塔)。塔(17)的下部是升流式污泥床反应器(101)，其底部设有污泥收集槽0 和混合槽(23)，污泥收集槽0 中的污泥可通过污泥泵送入混合槽与来自污水进料管 (1)的污水原水混合，或者通过污泥排出管00)排出。混合后的污水原水和回流污泥在升流式污泥床反应器(101)的反应区(2)中进行厌氧反应和/或水解反应。控制送入混合槽 (23)的污泥和污水原水的流量可以在升流式污泥床反应器中形成向上的层流，其中的污泥在流动和沉降的平衡中稳定地悬浮在升流式污泥床反应器中形成污泥床层，透过污泥床层继续向上流动的清液通过隔板04)上的开口(18)(优选具有单向通过装置)进入好氧反应器(102)。任选地，可在隔板04)下方设置气体收集装置(例如US6，063，273中所述的集气罩)(未示出)以收集厌氧所应产生的甲烷等气体。塔(17)的中部是好氧反应器(102)，其底部由隔板04)限定，上部由锥形罩(6) 限定。锥形罩(6)与塔壁之间具有允许流体通过的缝隙通道。固定螺旋曝气器( 设置在隔板04)的上方，正对着开口(18)。供气管(4)将含氧气体例如空气或氧气送入固定螺旋曝气器(5)。含氧气体与好氧反应器中的物料和来自开口(18)的物料在固定螺旋曝气器 (5)中混合分散形成小气泡，然后进入好氧反应区(4)进行好氧反应或好氧处理。在隔板04)的边缘设有向下突出进入升流式污泥床反应器(101)内部的好氧污泥槽(27)。好氧污泥槽、2 )通过开口 05)与好氧反应器(102)流体连通，并通过槽壁06) 与升流式污泥床反应器(101)流体隔离。好氧污泥槽07)与好氧反应器(102)流体连通的开口 05)上方可以设置挡板08)。挡板08)可在一定程度上减少好氧反应器(101)中物料的运动对好氧污泥槽(XT)中好氧污泥的沉降。好氧污泥在好氧污泥槽(XT)中停留时将逐渐消耗其中的溶解氧。好氧污泥槽(XT)中的好氧污泥可以通过污泥管(19)和污泥泵 (21)进入混合槽(23)，或通过污泥排出管OO)排出。塔(17)的上部是分离器(103)。来自好氧反应器的物料通过锥形罩(6)的出口 (15)进入气体分离区(11)。物料中的气泡在气体分离区(11)平稳地逸出液面并通过排气管(12)排出。排除气体后的物料向下通过气液分离筒(9)与出口(15)之间的缝隙通道⑶和气液分离筒(9)下部的斜面(7)与锥形罩(6)之间的缝隙通道(16)进入液固分离区(10)， 在液固分离区(10)中，作为固体沉淀的好氧污泥沉降浓缩后通过锥形罩(6)与塔壁之间的缝隙通道返回好氧反应器(102)的好氧反应区G)，同时作为上清液的净化水进入液固分离区(10)上部的集水区(13)，并通过排水管(14)排出。附图2是本发明的塔式污水生物处理装置的另一个实施方式的结构示意图，其与附图1的装置之间的不同之处在于在隔板04)的边缘设有向下突出设置在升流式污泥床反应器(101)外部的好氧污泥槽(ZT)。好氧污泥槽07)由塔壁和槽壁06)限定。好氧污泥槽(XT)通过塔壁上的开口 0 与好氧反应器(10 流体连通。好氧污泥在好氧污泥槽 (27)中停留时将逐渐消耗其中的溶解氧。好氧污泥槽(XT)中的好氧污泥可以通过污泥管 (19)和污泥泵(21)进入混合槽(23)，或通过污泥排出管(20)排出。
以上通过举例说明的方式描述了本发明。但是，应当理解，本发明绝不仅仅限于这些具体实施方式
。普通技术人员可以对本发明进行各种修改或变动，而这些修改和变动都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种塔式污水生物处理装置，包括升流式污泥床反应器、设置在升流式污泥床反应器上方的好氧反应器和设置在升流式污泥床反应器和好氧反应器之间的具有一个或多个开口的隔板，其中在隔板的边缘设有向下突出的好氧污泥收集槽，该好氧污泥收集槽与好氧反应器流体连通。
2.根据权利要求1的塔式污水生物处理装置，其中所述好氧污泥收集槽包括设置在升流式污泥床反应器内部和/或外部的环形槽。
3.根据权利要求1的塔式污水生物处理装置，其中所述好氧污泥收集槽包括一个或多个设置在升流式污泥床反应器内部和/或外部的袋状槽。
4.根据权利要求1-3中任一项的塔式污水生物处理装置，还包括允许好氧污泥收集槽中的物料进入升流式污泥床反应器的管路。
5.根据权利要求1-3的塔式污水生物处理装置，其中所述升流式污泥床反应器是升流式厌氧污泥床反应器。
6.根据权利要求1-3中任一项的塔式污水生物处理装置，其中所述升流式污泥床反应器是水解反应器。
7.根据权利要求1-3中任一项的塔式污水生物处理装置，其中所述开口具有单向通过装置，该单向通过装置允许升流式污泥床反应器的物料通过所述开口进入好氧反应器并且阻止好氧反应器的物料通过所述开口进入升流式污泥床反应器。
8.根据权利要求1-3中任一项的塔式污水生物处理装置，其中在所述好氧反应器中设置一个或多个气体分布器。
9.根据权利要求8的塔式污水生物处理装置，其中所述气体分布器对应地设置在所述开口的上方。
10.根据权利要求1的塔式污水生物处理装置，其中在好氧反应器的上部设有气液固三相分离器。
全文摘要
本发明涉及一种塔式污水生物处理装置，包括升流式污泥床反应器、在升流式污泥床反应器上方的好氧反应器和位于升流式污泥床反应器和好氧反应器之间的具有一个或多个开口的隔板，其中在隔板边缘具有向下突出的好氧污泥收集槽以便浓缩和收集好氧污泥。
文档编号C02F9/14GK102372397SQ201010272740
公开日2012年3月14日 申请日期2010年9月1日 优先权日2010年8月6日
发明者周连奎, 李进民 申请人:周连奎, 李进民