专利名称：改进型四沟式氧化沟及其污水处理方法
技术领域：
本发明涉及一种改进型四沟式氧化沟及其污水处理方法，属于污水处理领域。
背景技术：
交替式氧化沟是指在一沟或多沟中按时间顺序在空间上对氧化沟的曝气操作和 沉淀操作作出调整换位，以取得最佳的或要求的处理效果。其特点是，氧化沟曝气、沉淀交 替轮作，不设二沉池。基本类型有A、VR、D和T型四种，此外有四沟式氧化沟等。A型氧化沟是单沟交替工作式氧化沟，主要用于BOD的去除和硝化，且限于较小的 处理场合应用，各个工作时段持续时间的长短到取决于污水间歇排放的周期。VR型氧化沟也是单沟交替工作式氧化沟，主要也是用于BOD的去除及硝化，其特 点是将氧化沟分成容积基本相等的两部分，利用定时改变转刷的旋转方向，来改变沟内水 流方向，使两部分氧化沟交替地作为曝气区和沉淀区，不设二沉池，不需设污泥回流装置。D型氧化沟为双沟交替工作式氧化沟，一般由池容完全相同的两个氧化沟缉成， 两沟串联交替地作为曝气池和沉淀池，主要也是用于BOD的去除和硝化。D型处理能力在 1500 20000人口当量之间，但转刷的理论利用率仅37. 5%是该系统的最大特点。T型氧化沟为三沟交替工作式氧化沟系统。该系统由3个等容量的氧花沟组建在 一起作为一个单元运行，3个氧化沟之间相互双双连通，两侧氧化沟起曝气和沉淀双重作 用，中间的氧化沟始终进行曝气，不设二沉池及污泥回流装置，具有去除BOD及硝化脱氮的 功能，其转刷实际利用率理论值达到58%。四沟式氧化沟由4个氧化沟组成一污水处理单元，每一沟中都设有曝气设备，4个 沟之间相互双双连通，两侧氧化沟起曝气和沉淀双重作用，不设二沉池及污泥回流装置，具 有去除BOD及硝化脱氮的功能，容积利用率理论值提高到69%。虽然传统交替式氧化沟具有诸多的优点，但还是存在一些影响效率和功能的问 题，主要有。1、容积利用率不高。虽然四沟式氧化沟容积理论利用率较三沟式氧化沟有所提 高，但由于污水交替进出及变向流动会造成各沟间活性污泥浓度差异，沉淀池污泥浓度高， 反应池污泥浓度低，容积利用率达不到理论值。2、设备利用率不高。每个沟一般都设置曝气设备和搅拌设备，由于容积利用率不 高，设备的利用率也同样不高，装机容量大。此外两侧边沟轮换作为沉淀出水沟，一般设置 出水可调堰，台数多，控制复杂，维修量大。3、由于没有稳定的厌氧环境，生物除磷效果不理想。传统交替式氧化沟在沟内可 以形成局部缺氧环境，实现反硝化功能，但难以形成稳定的厌氧环境，实现生物除磷。
发明内容
鉴于传统四沟交替式氧化沟的不足，本发明的目的在于提供一种改进型四沟式氧 化沟及其污水处理方法，该改进型四沟式氧化沟在四沟式氧化沟之前增设厌氧池，可提高生物除磷脱氮的效率。本发明的技术方案是一种改进型四沟式氧化沟，包括四沟式氧化沟，所述的四沟 式氧化沟由四个氧化沟组成，每一氧化沟都设有曝气设备，四个氧化沟之间的公共池壁处 开设有连通相邻两氧化沟的连通孔，其特征在于所述的四沟式氧化沟之前设置有厌氧池， 所述的厌氧池经四个控制阀分别与相应的四个氧化沟相连接，所述的四沟式氧化沟的作为 沉淀用的边沟中的污泥经污泥回流泵回流到厌氧池。所述的曝气设备为转刷或转碟，所述的污泥回流泵为穿墙泵，所述的污泥回流泵 位于污泥回流泵房内，所述的污泥回流泵房合建于四沟式氧化沟中。所述的厌氧池中设有用于充分混合污水和回流污泥的潜水搅拌器。两侧的氧化沟分别设有用于调节氧化沟水位的可调式出水三角堰，所述可调式出 水三角堰安装在出水槽上，各出水槽的出水管上分别安装有浑水排放管，各出水管上分别 设有出水控制阀，各浑水排放管分别设有浑水排放控制阀。基于上述的一种改进型四沟式氧化沟，本发明提供相应的一种改进型四沟式氧化 沟污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤
(1)提供一种上述的改进型四沟式氧化沟；
(2)污水进入厌氧池，在潜水搅拌器的作用下与回流污泥充分混合；
(3)根据运行程序，由控制阀控制混合后的污水进入相应的氧化沟；
(4)根据运行程序，混合后的污水经过曝气设备和连通孔，并在边沟沉淀；
(5)根据运行程序，沉淀后的水由相应的出水槽出水，先打开浑水排放管上的浑水排放 控制阀排放浑水，再打开出水管的出水控制阀出水；
(6)根据运行程序，四沟式氧化沟的边沟的污泥由相应的污泥回流区经穿墙泵回流污 泥，以及相应的剩余污泥由剩余污泥泵排放掉。步骤(3)、步骤(4)、步骤(5)及步骤(6)中所述的运行程序包括以下6个阶段。(1)第一阶段运行时间为1. 5小时，污水进入潜水搅拌器全部运行、转刷全部关闭 的缺氧状态的I沟，完成反硝化作用；I沟内混合液再进入II沟和III沟，II沟和III沟内所有 转刷和潜水搅拌器全部运行，进行硝化作用；好氧状态的II沟和III沟内混合液进入IV沟，IV 沟处于沉淀和出水状态，IV沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经IV沟侧的出水槽 排出，位于IV沟侧的污泥回流泵开启运行，回流污泥至厌氧池进行除磷。(2)第二阶段运行时间为1. 5小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的 好氧状态的II沟；I沟内所有转刷和潜水搅拌器也全部运行；II沟和III沟内混合液进入IV 沟，IV沟处于沉淀和出水状态，IV沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经出IV沟侧的 出水槽排出，IV沟侧的污泥回流泵开启运行，回流污泥至厌氧池进行除磷。(3)第三阶段运行时间为1小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好 氧状态的II沟，II沟和III沟内混合液进入IV沟；I沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，处 于预沉淀状态，剩余活性污泥从I沟排出；IV沟处于沉淀和出水状态，IV沟内所有转刷和潜 水搅拌器全部关闭，出水经IV沟侧的出水槽排出，IV沟侧的污泥回流泵开启运行，回流污泥 至厌氧池进行除磷。(4)第四阶段运行时间为1. 5小时，污水进入潜水搅拌器全部运行、转刷全部关闭 的缺氧状态的IV沟，完成反硝化作用；IV沟内混合液再进入II沟和III沟，II沟和III沟内所有转刷和潜水搅拌器全部运行，进行硝化作用；好氧状态的II沟和III沟内混合液进入I沟，I 沟处于沉淀和出水状态，I沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经I沟侧的出水槽 排出，位于I沟侧的污泥回流泵开启运行，回流污泥至厌氧池进行除磷。(5)第五阶段运行时间为1. 5小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的 好氧状态的III沟；IV沟内所有转刷和潜水搅拌器也全部运行；II沟和III沟内混合液进入I 沟，I沟处于沉淀和出水状态，I沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经I沟侧的出 水槽排出，I沟侧的污泥回流泵开启运行，回流污泥至厌氧池进行除磷。(6)第六阶段运行时间为1小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好 氧状态的III沟，II沟和III沟内混合液进入I沟；IV沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，处 于预沉淀状态，剩余活性污泥从IV沟排出；I沟处于沉淀和出水状态，I沟内所有转刷和潜 水搅拌器全部关闭，出水经I沟侧的出水槽排出，I沟侧的污泥回流泵开启运行，回流污泥 至厌氧池进行除磷。(7)再重复上述6个阶段，连续循环运转。与现有技术相比较，本发明具有以下优点。(1)该改进型四沟式氧化沟在四沟式氧化沟之前增设厌氧池，将作为沉淀功能的 边沟中污泥回流到该池与进水混合，主要目的是富磷污泥释放和补充活性污泥，实现系统 的除磷，同时也能使各沟间活性污泥浓度相当；由于污泥的均勻分布，真正实现氧化沟的容 积利用率由三沟式氧化沟的58%提高到69%，大大降低了作为沉淀池的边沟容积，使氧化沟 总容积减少11%，同时也相应提高了设备利用率，使设备装机容量也降低了 11%。(2)将污泥回流泵房合建于氧化沟，采用穿墙泵(也称潜水过墙泵)回流污泥，可减 少了泵的提升扬程，节省了电耗，同时构筑物的合建，极大得节省土建投资。( 3 )传统交替式氧化沟边沟一般配备可调节电动旋转堰门用于出水和调节转刷叶 片的浸没深度，为减少设备投资和便于维护管理，本发明采用可调式出水三角堰出水。
图1为本发明改进型四沟式氧化沟的构造示意图。图2为本发明运行程序第一阶段的状态示意图。图3为本发明运行程序第二阶段的状态示意图。图4为本发明运行程序第三阶段的状态示意图。图5为本发明运行程序第四阶段的状态示意图。图6为本发明运行程序第五阶段的状态示意图。图7为本发明运行程序第六阶段的状态示意图。图中N-好氧状态，DN-缺氧状态，A-厌氧状态，S-沉淀状态，PS-预沉状态。
具体实施例方式参考图1，一种改进型四沟式氧化沟，包括四沟式氧化沟，所述的四沟式氧化沟由 四个氧化沟组成，每一氧化沟都设有曝气设备1，四个氧化沟之间的公共池壁处开设有连通 相邻两氧化沟的连通孔2，其特征在于所述的四沟式氧化沟之前设置有厌氧池3，所述的 厌氧池3经四个控制阀4分别与相应的四个氧化沟相连接，所述的四沟式氧化沟的作为沉淀用的边沟中的污泥经污泥回流泵5回流到厌氧池3。所述的曝气设备1为转刷或转碟，所述的污泥回流泵5为穿墙泵，所述的污泥回流 泵5位于污泥回流泵房内，所述的污泥回流泵房合建于四沟式氧化沟中，可节省能耗，降低 设备投资成本。为了充分混合污水和回流污泥，所述的厌氧池3中设有潜水搅拌器6。该四沟式氧 化沟的四个氧化沟内也分别设有潜水搅拌器6。两侧的氧化沟分别设有用于调节氧化沟水位的可调式出水三角堰7，所述可调式 出水三角堰7安装在出水槽8上，但采用出水槽8出水存在曝气阶段，边沟的出水槽8内进 入了混合液，在预沉淀时污染物会沉积在出水槽8内的问题，使出水不能直接排放，因此各 出水槽8的出水管9上分别安装有浑水排放管10，各出水管9上分别设有出水控制阀11， 各浑水排放管10分别设有浑水排放控制阀12，控制氧化沟的出水。基于上述的一种改进型四沟式氧化沟，本发明提供相应的一种改进型四沟式氧化 沟污水处理方法，其特征在于提供一种上述的改进型四沟式氧化沟；污水进入厌氧池3， 在潜水搅拌器6的作用下与回流污泥充分混合；根据运行程序，由控制阀4控制混合后的污 水进入相应的氧化沟，混合后的污水经过曝气设备1和连通孔2沉淀，沉淀后的水由相应的 可调式出水三角堰7到相应的出水槽8，先打开浑水排放管10上的浑水排放控制阀12排放 浑水，再打开出水管9的出水控制阀11出水，四沟式氧化沟的边沟的污泥由相应的污泥回 流区13经穿墙泵回流污泥，以及相应的剩余污泥由剩余污泥泵排放掉。所述的运行程序包括以下6个阶段。参考图2，第一阶段运行时间为1. 5小时，污水进入潜水搅拌器6全部运行、转刷全 部关闭的缺氧状态的I沟，完成反硝化作用；I沟内混合液再进入II沟和III沟，II沟和III沟 内所有转刷和潜水搅拌器6全部运行，进行硝化作用；好氧状态的II沟和III沟内混合液进 入IV沟，IV沟处于沉淀和出水状态，IV沟内所有转刷和潜水搅拌器6全部关闭，出水经IV沟 侧的出水槽8排出，位于IV沟侧的污泥回流泵5开启运行，回流污泥至厌氧池3进行除磷。参考图3，第二阶段运行时间为1. 5小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器6全部 运行的好氧状态的II沟；I沟内所有转刷和潜水搅拌器6也全部运行；II沟和III沟内混合 液进入IV沟，IV沟处于沉淀和出水状态，IV沟内所有转刷和潜水搅拌器6全部关闭，出水经 IV沟侧的出水槽8排出，IV沟侧的污泥回流泵5开启运行，回流污泥至厌氧池3进行除磷。参考图4，第三阶段运行时间为1小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器6全部运 行的好氧状态的II沟，II沟和III沟内混合液进入IV沟；I沟内所有转刷和潜水搅拌器6全 部关闭，处于预沉淀状态，剩余活性污泥从I沟排出；IV沟处于沉淀和出水状态，IV沟内所 有转刷和潜水搅拌器6全部关闭，出水经IV沟侧的出水槽8排出，IV沟侧的污泥回流泵5开 启运行，回流污泥至厌氧池3进行除磷。参考图5，第四阶段运行时间为1. 5小时，污水进入潜水搅拌器6全部运行、转刷全 部关闭的缺氧状态的IV沟，完成反硝化作用；IV沟内混合液再进入II沟和III沟，II沟和III沟 内所有转刷和潜水搅拌器6全部运行，进行硝化作用；好氧状态的II沟和III沟内混合液进 入I沟，I沟处于沉淀和出水状态，I沟内所有转刷和潜水搅拌器6全部关闭，出水经I沟 侧的出水槽8排出，位于I沟侧的污泥回流泵5开启运行，回流污泥至厌氧池3进行除磷。参考图6，第五阶段运行时间为1. 5小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器6全部运行的好氧状态的III沟；IV沟内所有转刷和潜水搅拌器6也全部运行；II沟和III沟内混合 液进入I沟，I沟处于沉淀和出水状态，I沟内所有转刷和潜水搅拌器6全部关闭，出水经 I沟侧的出水槽8排出，I沟侧的污泥回流泵5开启运行，回流污泥至厌氧池3进行除磷。参考图7，第六阶段运行时间为1小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器6全部运 行的好氧状态的III沟，II沟和III沟内混合液进入I沟；IV沟内所有转刷和潜水搅拌器6全 部关闭，处于预沉淀状态，剩余活性污泥从IV沟排出；I沟处于沉淀和出水状态，I沟内所 有转刷和潜水搅拌器6全部关闭，出水经I沟侧的出水槽8排出，I沟侧的污泥回流泵5开 启运行，回流污泥至厌氧池3进行除磷。再重复上述6个阶段，每个6个阶段为一个周期，循环运转。下面结合一具体应用例子对本发明实施例作进一步的说明某城镇污水厂采用 本发明，其水量为1万m3/d，厌氧区水力停留时间HRT = 1.3h，氧化沟总水力停留时间HRT =15. 8h，总泥龄 SRT=18. 8d，污泥负荷 FWV= 0. 082kgB0D5/kgMLSS. d，氧化沟有效水深 H = 4. 50m,污泥最大回流比100%，氧化沟内污泥浓度均勻，混合液浓度不小于3000mg/L，平均 COD、NH4+-N和TP的去除率分别高达80. 9%,85. 5%和82. 6%，出水水质优于《城镇污水处理 厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准的规定。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一种改进型四沟式氧化沟，包括四沟式氧化沟，所述的四沟式氧化沟由四个氧化沟组成，每一氧化沟都设有曝气设备，四个氧化沟之间的公共池壁处开设有连通相邻两氧化沟的连通孔，其特征在于所述的四沟式氧化沟之前设置有厌氧池，所述的厌氧池经四个控制阀分别与相应的四个氧化沟相连接，所述的四沟式氧化沟的作为沉淀用的边沟中的污泥经污泥回流泵回流到厌氧池。
2.根据权利要求1所述的改进型四沟式氧化沟，其特征在于所述的曝气设备为转刷 或转碟，所述的污泥回流泵为穿墙泵，所述的污泥回流泵位于污泥回流泵房内，所述的污泥 回流泵房合建于四沟式氧化沟中。
3.根据权利要求2所述的改进型四沟式氧化沟，其特征在于所述的厌氧池中设有用 于充分混合污水和回流污泥的潜水搅拌器。
4.根据权利要求3所述的改进型四沟式氧化沟，其特征在于两侧的氧化沟分别设有 用于调节氧化沟水位的可调式出水三角堰，所述可调式出水三角堰安装在出水槽上，各出 水槽的出水管上分别安装有浑水排放管，各出水管上分别设有出水控制阀，各浑水排放管 分别设有浑水排放控制阀。
5.一种改进型四沟式氧化沟污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤(1)提供一种如权利要求1-4所述的改进型四沟式氧化沟；(2)污水进入厌氧池，在潜水搅拌器的作用下与回流污泥充分混合；(3)根据运行程序，由控制阀控制混合后的污水进入相应的氧化沟；(4)根据运行程序，混合后的污水经过曝气设备和连通孔，并在边沟沉淀；(5)根据运行程序，沉淀后的水由相应的出水槽出水，先打开浑水排放管上的浑水排放 控制阀排放浑水，再打开出水管的出水控制阀出水；(6)根据运行程序，四沟式氧化沟的边沟的污泥由相应的污泥回流区经穿墙泵回流污 泥，以及相应的剩余污泥由剩余污泥泵排放掉。
6.根据权利要求5所述的改进型四沟式氧化沟污水处理方法，其特征在于步骤(3)、 步骤(4)、步骤(5)及步骤(6)中所述的运行程序包括以下6个阶段(1)第一阶段运行时间为1.5小时，污水进入潜水搅拌器全部运行、转刷全部关闭的缺 氧状态的I沟，完成反硝化作用；I沟内混合液再进入II沟和III沟，II沟和III沟内所有转刷 和潜水搅拌器全部运行，进行硝化作用；好氧状态的II沟和III沟内混合液进入IV沟，IV沟处 于沉淀和出水状态，IV沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经IV沟侧的出水槽排出， 位于IV沟侧的污泥回流泵开启运行，回流污泥至厌氧池进行除磷；(2)第二阶段运行时间为1.5小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好氧 状态的II沟和III沟；I沟内所有转刷和潜水搅拌器也全部运行；II沟和III沟内混合液进入 IV沟，IV沟处于沉淀和出水状态，IV沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经出IV沟侧 的出水槽排出，IV沟侧的污泥回流泵开启运行，回流污泥至厌氧池进行除磷；(3)第三阶段运行时间为1小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好氧状 态的II沟和III沟，II沟和III沟内混合液一部分进入IV沟；I沟内所有转刷和潜水搅拌器全 部关闭，处于预沉淀状态，剩余活性污泥从I沟排出；IV沟处于沉淀和出水状态，IV沟内所 有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经IV沟侧的出水槽排出，IV沟侧的污泥回流泵开启运 行，回流污泥至厌氧池进行除磷；(4)第四阶段运行时间为1.5小时，污水进入潜水搅拌器全部运行、转刷全部关闭的缺 氧状态的IV沟，完成反硝化作用；IV沟内混合液再进入II沟和III沟，II沟和III沟内所有转刷 和潜水搅拌器全部运行，进行硝化作用；好氧状态的II沟和III沟内混合液进入I沟，I沟处 于沉淀和出水状态，I沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经I沟侧的出水槽排出， 位于I沟侧的污泥回流泵开启运行，回流污泥至厌氧池进行除磷；(5)第五阶段运行时间为1.5小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好氧 状态的II沟和III沟；IV沟内所有转刷和潜水搅拌器也全部运行；II沟和III沟内混合液进入 I沟，I沟处于沉淀和出水状态，I沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经I沟侧的 出水槽排出，I沟侧的污泥回流泵开启运行，回流污泥至厌氧池进行除磷；(6)第六阶段运行时间为1小时，污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好氧状 态的II沟和III沟，II沟和III沟内混合液一部分进入I沟；IV沟内所有转刷和潜水搅拌器全 部关闭，处于预沉淀状态，剩余活性污泥从IV沟排出；I沟处于沉淀和出水状态，I沟内所 有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经I沟侧的出水槽排出，I沟侧的污泥回流泵开启运 行，回流污泥至厌氧池进行除磷；(7)再重复上述6个阶段，连续循环运转。
全文摘要
本发明涉及一种改进型四沟式氧化沟，包括四沟式氧化沟，所述的四沟式氧化沟由四个氧化沟组成，每一氧化沟都设有曝气设备，四个氧化沟之间的公共池壁处开设有连通相邻两氧化沟的连通孔，其特征在于所述的四沟式氧化沟之前设置有厌氧池，所述的厌氧池经四个控制阀分别与相应的四个氧化沟相连接，所述的四沟式氧化沟的作为沉淀用的边沟中的污泥经污泥回流泵回流到厌氧池；基于该改进型四沟式氧化沟，本发明提供一种改进型四沟式氧化沟污水处理方法。本发明可以提高生物除磷脱氮的效率，提高设备利用率，降低能耗，节省投资及运行成本。
文档编号C02F3/30GK101985383SQ20101056621
公开日2011年3月16日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者王永胜, 肖友淦, 魏忠庆 申请人:福州城建设计研究院