HEST系列高效节能生活污水处理装置的制作方法

文档序号:25543373发布日期:2021-06-18 20:40
HEST系列高效节能生活污水处理装置的制作方法

本发明设计了一种新型hest系列高效节能生活污水处理装置,属于资源与环境领域。



背景技术:

现有生活污水处理设备主要技术路线分为:ao法、a2o法、ao2法+mbr法等,传统的工艺方法和工艺部件在污水处理过程中仍然存在着许多不足和缺点,本发明就是针对传统生活污水处理设备中的工艺方法和组件的不足之处出发,进行发明设计,首先将传统生活污水处理设备的工艺、组件的优缺点进行详细的叙述和说明。

a/o法的优越性是除了使有机污染物得到降解之外,还具有一定的脱氮除磷功能,是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理,所以a/o法是改进的活性污泥法。a/o工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起,a段do不大于0.2mg/l,o段do=2~4mg/l。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸,使大分子有机物分解为小分子有机物,不溶性的有机物转化成可溶性有机物,当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时,可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧段,异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的n或氨基酸中的氨基)游离出氨(nh3、nh4+),在充足供氧条件下,自养菌的硝化作用将nh3-n(nh4+)氧化为no3-,通过回流控制返回至a池,在缺氧条件下,异氧菌的反硝化作用将no3-还原为分子态氮(n2)完成c、n、o在生态中的循环,实现污水无害化处理。

工艺优点:

(1)效率高,该工艺对废水中的有机物,氨氮等均有较高的去除效果。当总停留时间大于54h,经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀,可将cod值降至100mg/l以下,其他指标也达到排放标准,总氮去除率在70%以上;

(2)流程简单,投资省,操作费用低。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源,故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源;

(3)缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。如cod、bod5和scn-在缺氧段中去除率在60%、30%、50%,有机物的去除率为和30%,故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程;

(4)容积负荷高。由于硝化阶段采用了强化生化,反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术,有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度,具有较高的容积负荷;

(5)缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时,本工艺均能维持正常运行,故操作管理也很简单。通过以上流程的比较,不难看出,生物脱氮工艺本身就是脱氮的同时,也降解cod等有机物。

工艺缺点:

(1)由于没有独立的污泥回流系统,从而不能培养出具有独特功能的污泥,难降解物质的降解率较低;

(2)若要提高脱氮效率,必须加大内循环比,因而加大了运行费用。另外,内循环液来自曝气池,含有一定的do,使a段难以保持理想的缺氧状态,影响反硝化效果,脱氮率很难达到90%。

a2o工艺(aao工艺、aao法)是一种常用的二级污水处理工艺,具有同步脱氮除磷的作用a2/o工艺(aao工艺、aao法),是一种常用的二级污水处理工艺,具有同步脱氮除磷的作用,可用于二级污水处理或三级污水处理;后续增加深度处理后,可作为中水回用,具有良好的脱氮除磷效果。污水与回流污泥先进入厌氧池(do<0.2mg/l)完全混合,经一定时间(1~2h)的厌氧分解,去除部分bod,使部分含氮化合物转化成n2(反硝化作用)而释放,回流污泥中的聚磷微生物(聚磷菌等)释放出磷,满足细菌对磷的需求。然后污水流入缺氧池(do<=0.5mg/l),池中的反硝化细菌以污水中未分解的含碳有机物为碳源,将好氧池内通过内循环回流进来的硝酸根还原为n2而释放。接下来污水流入好氧池(do,2-4mg/l),水中的nh3-n(氨氮)进行硝化反应生成硝酸根,同时水中的有机物氧化分解供给吸磷微生物以能量,微生物从水中吸收磷,磷进入细胞组织,富集在微生物内,经沉淀分离后以富磷污泥的形式从系统中排出。a2/o工艺中的厌氧、缺氧、好氧过程可以在不同的设备中运行,也可在同一设备的不同部位完成。例如,在氧化沟工艺中,可以通过控制转刷的供氧量使各段分别处于厌氧、缺氧、好氧状态。也可使设备在不同状态间歇运行。

工艺优点:

(1)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和微生物菌群种类的有机配合,能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能;

(2)在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中,该工艺流程最为简单,总的水力停留时间也少于同类其他工艺;

(3)在厌氧-缺氧-好氧交替运行下,丝状菌不会大量繁殖,svi一般小于100,不会发生污泥膨胀;

(4)污泥沉降性较好。

缺点:

(1)污泥中磷含量高,一般为2.5%以上,因此除磷主要通过排泥;由于污泥增长有一定限度,不易提高,因此除磷效果难再提高,当p/bod值高时更是如此;

(2)脱氮效果也难再进一步提高,内循环量一般以2q为限,不宜太高。

mbr法mbr污水处理,是现代污水处理的一种常用方式,其采用膜生物反应器(membranebioreactor,简称mbr〕技术是生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新技术,取代了传统工艺中的二沉池,它可以高效地进行固液分离,得到直接使用的稳定中水。mbr污水处理,是现代污水处理的一种常用方式,其采用膜生物反应器(membranebioreactor,简称mbr〕技术是生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新技术,取代了传统工艺中的二沉池,它可以高效地进行固液分离,得到直接使用的稳定中水。又可在生物池内维持高浓度的微生物量,工艺剩余污泥少,极有效地去除氨氮,出水悬浮物和浊度接近于零,出水中细菌和病毒被大幅度去除,占地面积小。工艺流程说明污水经格栅进入调节池后经提升泵进入生物反应器,通过plc控制器开启曝气机充氧,生物反应器出水经循环泵进入膜分离处理单元,浓水返回调节池,膜分离的水经过快速混合法氯化消毒(次氯酸钠、漂白粉、氯片)后,进入中水贮水池。反冲洗泵利用清洗池中处理水对膜处理设备进行反冲洗,反冲污水返回调节池。通过生物反应器内的水位控制提升泵的启闭。膜单元的过滤操作与反冲洗操作可自动或手动控制。当膜单元需要化学清洗操作时,关闭进水阀和污水循环阀,打开药洗阀和药剂循环阀,启动药液循环泵,进行化学清洗操作。

mbr工优艺点:

(1)能高效地进行固液分离,将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开。分离工艺简单,占地面积小,出水水质好,一般不须经三级处理即可回用;

(2)可使生物处理单元内生物量维持在高浓度,使容积负荷大大提高,同时膜分离的高效性,使处理单元水力停留时间大大的缩短,生物反应器的占地面积相应减少;

(3)由于可防止各种微生物菌群的流失,有利于生长速度缓慢的细菌(硝化细菌等)的生长,从而使系统中各种代谢过程顺利进行;

(4)使一些大分子难降解有机物的停留时间变长,有利于它们的分解;

(5)膜处理技术与其它的过滤分离技术一样,在长期的运转过程中,膜作为一种过滤介质堵塞,膜的通过水量运转时间而逐渐下降有效的反冲洗和化学清洗可减缓膜通量的下降,维持mbr系统的有效使用寿命;

缺点:

(1)运行、维护、保养需要相对专业人员进行,如无专业人员不适宜采用mbr方式;

(2)mbr膜的运行费用较高;

(3)制造成本较高;

(4)膜寿命短,一般3~5年。

传统曝气组件需要的曝气风机压力比较高,造成风机能耗很高。

传统回流方式一般采用回流泵作为动力进行回流,能耗较高。

传统的工艺方法和材料现状是能耗高、制造成本高、寿命短、工艺针对性强等问题,针对以上问题现状进行了发明。



技术实现要素:

发明内容针对上述现有技术存在问题,本发明提供一种新型的hest高效节能生活污水处理装置。这种新型生活设备取消了回流泵、mbr膜等,采用新工艺和材料、装置,达到了去除氨氮、磷、悬浮物等目标,达到了节能的目的,并且使污水主要指标(如cod/bod/氨氮/总磷/悬浮物等)达到了国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb18918-2002一级a的排放标准。

为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:一种利用hest系列装置的多腔结构和微动力、超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置,实现多级生化(a2o3)工艺目的:包括采用纳米微气泡曝气材料,摒弃了传统高能耗风机等设备,采用超低能耗、微动力空气泵;包括摒弃了传统的填料模式,采用了独特的多孔自旋转生物球填料(一种多孔自旋转悬浮球填料,其特征在多孔、内外双球体结构,外层多孔球体作为支撑机构,内层多孔球体内装填填料,并且能悬浮在水中,并且内层球体具备在微气泡、水流等外力作用下能自旋转的一种新型填料,安全解决了传统填料固定面受水流、气泡冲击,各个面受力、接触氧气不均匀,生化菌类分布、数量不均匀,极大程度增加了生化菌类数量,提高了生化效果);工艺腔内装填多孔自旋转悬浮球填料,通过采用微动力超低能耗曝气装置和回流系统,曝气系统产生的上升的微气泡做自身自转旋转的动力,自旋转生物球为生化菌类载体的生物单元,微生物菌类稳定、数量较大,通过曝气系统产生的上升的微气泡做自身自转旋转的动力,通过自身旋转达到附着在悬浮球上的生化菌类充分与污水接触,全方位处理对于污水中的有机物进行高效降解等,产生污泥量小;在旋转力等作用下,产生的少量污泥即时脱落,进一步增强了生化菌类的附着力,增强微生物菌类稳定,进而提高工艺效果;包括利用超低能耗曝气气源做为动力的气动力回流装置,将硝化液和活性污泥进行工艺回流,进一步增强工艺生化效果,同时减少了污泥产生量,降低了沉淀工艺腔内必沉淀污泥的负荷,增强单位体积沉淀池的沉淀效果。其特征在于省去传统回流需要利用回流泵回流,起到了节能、装置小型化、系统简单化的目标,并且进一步降低成本,进一步提高了工艺系统处理污水的效果。

本发明的有益效果是:

1)采用超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置,同等生活污水处理装置能耗是传统动力生活污水处理设备的20%左右;

2)采用超低能耗微动力纳米曝气材料和装置,产生360°全方位连续微气泡,不仅仅作为菌类的氧气源,也作为多孔旋转生物球填料的自旋转动力,使氧气和附着在多孔旋转生物球填料生化菌类充分接触,增加氧气供应效果,节省能耗,增加生化菌类数量,加快繁殖速度,进而提高工艺生化效果;

3)采用利用高效节能微动力曝气风机所提供同源气体作为动力源(实现了曝气和回流同步,避免了自控设计的复杂性),利用独特结构的汽提回流装置进行硝化液和污泥的回流,其特征在于省去传统回流需要利用回流泵回流,起到了节能、装置小型化、系统简单化的目标;

4)取消了mbr膜,采用了2级沉淀+多孔自旋转生物球填料模式。有效地降低了运行费;

5)采用了独特的自旋转生物球填料,增大了生化菌落附着表面积,提高了单位体积菌群数量,提高了生化菌落氧气供应的及时性,增强了生化菌落活性,有效延长了生化菌落存活时间,有效地减少了污泥产生量,并且提高了氧气利用效率。提高了菌群密度和活性。

附图说明

图1是:hest系列高效节能生活污水处理装置。

图1中:hest系列高效节能生活污水处理装置图共分为11部分:分别为1.进水管、2.初沉池、3.厌氧池(a1池)、4.兼氧池(a2池)、5.好氧池1(o1池)、6.好氧池2(o2池)、7.好氧池3(o3池)、8.二沉池、9.出水管、10.超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置,其特征是:采用多腔结构体,将权利要求书2项所述的新型生活污水处理工艺a2o3和权利要求书3项所述的超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置进行了完美组合,高度集成化设计、制造,达到了生活污水达标排放标准的处理要求,实现了生活污水处理的高效性,稳定性,实现了动力、能源的超低消耗,达到了节能的目的。

图2是:一种新型生活污水处理工艺。

图2中:一种新型生活污水处理工艺流程如下:1.(生活污水)自流进入2(初沉池),经过初步沉淀,自流进入3(厌氧池),进行初步厌氧反应,将有机物进行初步分解后进入4(缺氧池),初步分解后的有机物经过深度厌氧反应后,彻底进行分解,随后自流进入5(好氧池一),在超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置作用下通过好氧反应将分解后的有机物进行初步降解、去除,随后自流进入6(好氧池二),将分解后的有机物进行进一步降解、去除,最后经过自流进入7(好氧池三),将分解后的有机物进行彻底的降解、去除,同时利用超低能耗曝气气源做为动力的气动力回流器通过12(硝化液回流器)将硝化液进行工艺回流,最后进入8(二沉池),水中悬浮物通过沉淀后,清水通过溢流流出到9(排水管),达标排放。同时利用超低能耗曝气气源做为动力的气动力回流器通过11(活性污泥回流器)将活性污泥进行工艺回流,进一步增强工艺生化效果,同时有效降低产生污泥数量,减少沉淀工艺腔内沉淀污泥的负载。

1.采用a2o3+超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置技术的组合工艺;其特征在于:利用根据权利要求书3项所述的一种超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置,采其特征在于:用a2o3新型组合工艺,两者之间进行了完美组合,形成的一种新型生活污水处理工艺,达到了传统利用高成本mbr膜等才能达到的去除cod、bod5、ss、氨氮、磷等生活污水中污染物的效果,实现了工艺低成本、制造简单、运行可靠、操作简单的目的。

2.整套装置工艺均在权利要求3要求的超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置作用下进行,工艺去除效果良好,内部形成了360°全方位针对有机物的降解环境,实现了对于生活污水中的有机物进行高效、彻底的降解,再利用超低能耗曝气气源做为动力的气动力回流装置,将硝化液和活性污泥进行工艺回流,进一步增强工艺生化效果,同时有效降低产生污泥数量,减少沉淀工艺腔内沉淀污泥的负荷,增强单位体积沉淀池的沉淀效果。

图2工艺流程其特征在于:生活污水经过化粪池处理后自流进入初沉池,经过初步沉淀后进入厌氧池,经过厌氧反应,将有机物进行初步分解后进入缺氧池,初步分解后的有机物经过深度反应后,彻底进行分解,随后自流进入好氧池1,通过将分解后的有机物进行初步降解、去除,随后进入好氧池2将分解后的有机物进行进一步降解、去除,最后经过自流进入好氧池3,将分解后的有机物进行彻底的降解、去除,最后进入沉淀池,水中悬浮物通过沉淀后,清水通过溢流装置流出,达标排放。整套流程均在权利3要求的超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置作用下进行,工艺去除效果良好,内部形成了360°全方位针对有机物的降解环境,实现了对于生活污水中的有机物进行高效、彻底的降解,再利用超低能耗曝气气源做为动力的气动力回流装置,将硝化液和活性污泥进行工艺回流,进一步增强工艺生化效果,同时有效降低产生污泥数量,减少沉淀工艺腔内沉淀污泥的负荷,增强单位体积沉淀池的沉淀效果。

图3是:超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置示意图。

超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置由11部分通过设计高度集成:1.进水管,2.回流管道,3.o1池进气管道,4.o2池进气管道,5.o3池进气管道,6.出水管,7.回流进气管,8.自旋转生物填料,9.纳米微气泡曝气器,10.沉淀池螺旋填料,11.超节能空气泵,其中12.初沉池、13.厌氧池(a1池)、14.兼氧池(a2池)、15.好氧池一(o1池)、16.好氧池二(o2池)、17.好氧池三(o3池)、18.二沉池是hest系列高效节能生活污水处理装置的7个工艺腔。

超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置其特征在于:

(1)集成超低能耗空气泵作为整套装置和系统的动力,其特征在选用超低能耗空气泵,并作为整套装置动力源;

(2)集成适应和满足整套系统的低能耗纳米微气泡曝气元件,其特征在对空气源压力要求很低,能360°全方位产生极其微小的连续气泡,不仅仅作为菌类的氧气源,也作为多孔旋转生物球填料的自旋转动力,给生化菌提供了充足的氧气的同时,极大程度上减轻了空气流对生物单元生化菌类的冲击,极大程度提高了好氧生物滤池处理污水的能效。;

(3)集成以曝气产生的微气泡为动力源的多孔自旋转生物球填料,其特征在以曝气产生的微气泡为动力源,及自身具备多孔、自旋转、悬浮性填料;

(4)集成以自旋转悬生物球旋转力为动力的污泥脱落和重力沉淀结合沉淀器,其特征在以自旋转悬浮球旋转力为动力的污泥脱落和重力沉淀结合沉淀器;

(5)集成以超低能耗曝气气源做为动力的回流装置,其特征在以超低能耗曝气同源气源做为动力,实现了工艺的同步。

超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置的发明解决了传统形式的多种问题:

实现体积的小量化、结构的简单化、制造的简单化、维护的便捷化、成本的最低化,能源消耗的最低化、处理效果的彻底化、处理效率的高效化、系统运行的稳定化。

图4是:自旋转生物球填料结构图。

图4中:自旋转生物球填料分为4个部分,1外层支撑球体、2内层多孔自转球体、3自转中心轴、4填料。其特征在于:自旋转生物球填料为内外双层多孔球体,外部球体作为整个填料的支撑机构,为内层球体旋转提供结构支撑。内部球体作为填料填充容器和自旋转机构,通过曝气系统产生的上升的微气泡做自身自转旋转的动力,通过自身旋转达到附着在内部填料上的生化菌类充分与污水和氧气进行接触,增加生化菌类数量,加快生化菌类繁殖和消化有机物的数量,自身的旋转实现了全方位对于污水中的有机物进行高效降解等,产生污泥量小;在旋转力等作用下,产生的少量污泥即时脱落,进一步增强了生化菌类的附着力,增强微生物菌类稳定,进而提高工艺效果。

具体实施方式

图1hest系列高效节能生活污水处理装置的具体实施方式:设计、制造采用耐腐蚀、承压强度高的多腔结构体,将权利要求书2项所述的新型生活污水处理工艺a2o3和权利要求书3项所述的超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置进行了完美组合,内部高度集成化设计、制造,内部工艺管道简洁、运营、维护方便,出水达到了生活污水达标排放标准的处理要求,实现了生活污水处理的高效性,稳定性,实现了动力、能源的超低消耗,达到了节能的目的。

图2一种新型生活污水处理装置工艺具体实施方式:(1)采用a2o3+超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置技术的组合工艺;其特征在于:利用权利要求书3项所述的一种超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置,将传统a(厌氧)和o(好氧)工艺进行了a2o3的新型组合,两者之间进行了完美设计和组合,形成的一种新型生活污水处理工艺,用最低廉池成本达到了传统利用高成本mbr膜等才能彻底去除cod、bod5、ss、氨氮、磷等生活污水中污染物的效果,实现了工艺可靠、运行成本低、制造成本低、机构简单、运行可靠、操作简单的目的;(2)整套工艺均在权利要求书3项要求的超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置作用下进行,工艺去除效果良好,内部形成了360°全方位针对有机物的降解环境,实现了对于生活污水中的有机物进行高效、彻底的降解,再利用超低能耗曝气气源做为动力的气动力回流装置,将硝化液和活性污泥进行工艺回流,进一步增强工艺生化效果,同时有效降低产生污泥数量,减少沉淀工艺腔内沉淀污泥的负荷,增强单位体积沉淀池的沉淀效果。

图3超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置具体实施方式:超低能耗曝气、回流、沉淀集成装置由11部分通过组合设计,进行了高度集成:

1)动力集成,以超低能耗空气泵作为整套装置和系统的动力,其特征在选用超低能耗空气泵,并作为整套装置动力源;

2)曝气元件集成,集成适应和满足整套系统的低能耗纳米微气泡曝气元件,其特征在对空气源压力要求很低,能360°全方位产生极其微小的连续气泡,不仅仅作为菌类的氧气源,也作为多孔旋转生物球填料的自旋转动力,给生化菌提供了充足的氧气的同时,极大程度上减轻了空气流对生物单元生化菌类的冲击,极大程度提高了好氧生物滤池处理污水的能效;3)填料的集成,集成以曝气产生的微气泡为动力源的多孔自旋转生物球填料,其特征在以曝气产生的微气泡为动力源,及自身具备多孔、自旋转、悬浮性填料;

4)沉淀装置集成,集成以自旋转悬生物球旋转力为动力的污泥脱落和重力沉淀结合沉淀器,其特征在以自旋转悬浮球旋转力为动力的污泥脱落和重力沉淀结合沉淀器;

5)回流器的集成,集成以超低能耗曝气同一气源做为动力的回流装置,其特征在以超低能耗曝气同源气源做为动力,实现了工艺的同步,实现体积的小量化、结构的简单化、制造的简单化、维护的便捷化、成本的最低化,能源消耗的最低化、处理效果的彻底化、处理效率的高效化、系统运行的稳定化。

图4自旋转生物球填料的具体实施方式:自旋转生物球填料采用耐腐蚀、轻量化的高分子材料,通过模具等挤塑成型,外层多孔球体作为支撑球体,内层多孔自转球体通过自转中心轴连接在一起,内部装填填料;自旋转生物球填料为内外双层多孔球体,外部球体作为整个填料的支撑机构,为内层球体旋转提供结构支撑。内部球体作为填料填充容器和自旋转机构,通过曝气系统产生的上升的微气泡做自身自转旋转的动力,通过自身旋转达到附着在内部填料上的生化菌类充分与污水和氧气进行接触,增加生化菌类数量,加快生化菌类繁殖和消化有机物的数量,自身的旋转实现了全方位对于污水中的有机物进行高效降解等,产生污泥量小;在旋转力等作用下,产生的少量污泥即时脱落,进一步增强了生化菌类的附着力,增强微生物菌类稳定,进而提高工艺效。

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