申请日2017.07.27
公开(公告)日2017.11.07
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明提供了一种废水处理系统，依次包括溶气罐、一级旋流器组、二级旋流器组、第一级缺氧池、第一级好氧池、第二级缺氧池、第二级好氧池，所述溶气罐与空压机相连，所述第一级好氧池和第二级好氧池内设置生物膜组件维持活性污泥的生物量，废水进入一级旋流器组和二级旋流器组能够除去比重较大的以无机SS为主的重质SS、轻质SS及穿透性有机物，试验结果表明，使用本申请的废水处理系统出水COD<40mg/L、TN<12mg/L、重质SS<20mg/L、轻质SS<50mg/L。
权利要求书
1.一种废水处理系统，其特征在于，依次包括溶气罐、一级旋流器组、二级旋流器组、第一级缺氧池、第一级好氧池、第二级缺氧池、第二级好氧池，所述溶气罐与空压机相连，所述第一级好氧池和第二级好氧池内设置生物膜组件维持活性污泥的生物量。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述一级旋流器组中的一级旋流器独立为圆锥形筒体，所述圆锥形筒体的锥角为12～16°，所述一级旋流器的长径比为4.5～5：1，所述一级旋流器的分级粒度为50～150μm，所述一级旋流器的切线进水口与溢流口的竖向距离为250～300mm;所述二级旋流器组中的二级旋流器独立为圆锥形筒体，所述圆锥形筒体的锥角为8～12°，所述二级旋流器的长径比为6～6.5：1，所述二级旋流器的分级粒度为40～100μm，所述二级旋流器的切线进水口距离溢流口的竖向距离为150～200mm;
所述一级旋流器和二级旋流器单根最大处理量独立地为30m3/h，一级旋流器和二级旋流器使用数量根据实际处理水量并联叠加。
3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述废水处理系统中当废水处理量小于1000m3/d时，采用全部进水加压溶气气浮法，进水全部通入溶气罐中;当废水处理量大于1000m3/d时，采用部分进水加压溶气气浮法,将进水10～30%通入溶气罐中作为溶气用水。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二级旋流器组的底流口出水回流一部分进入溶气罐中，当溶气罐采用全部进水溶气时，回流比为25～35%;当溶气罐采用部分进水溶气时，回流比为15～25%。
5.一种权利要求1所述的废水处理系统用于废水处理的方法，其特征在于，所述废水水温≤10℃，悬浮物含量为300～450mg/L，轻质悬浮物含量为120～150mg/L，COD值为200～300mg/L，氨氮含量为25～35mg/L，总氮含量为50～75mg/L。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述溶气罐内气液比为5%～10%;所述溶气罐工作压力为0.36～0.4MPa。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一级旋流器组的压降为0.06～0.1MPa;所述二级旋流器组的压降为0.06～0.1MPa。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一级旋流器组的底流分率为5%～10%，所述二级旋流器组的底流分率为5%～10%。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一级缺氧池与第二级缺氧池的进水分流比为5:5或7:3;
当污水原水COD/TN低于或等于3时，第一级缺氧池与第二级缺氧池的进水分流比为5:5;
当污水原水COD/TN大于3时，第一级缺氧池与第二级缺氧池的进水分流比为7:3。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二级好氧池的混合液内回流比为2～4;
第一级缺氧池与第二级缺氧池的内回流量之比与第一级缺氧池与第二级缺氧池的污水原水进水量之比相同。
说明书
一种废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及对污水处理技术领域，尤其涉及一种废水处理系统及方法。
背景技术
城市污水厂的污水进水中毒性、难降解的有机物含量高，就传统的沉砂池与初沉池串联系统而言，占地面积大，仅侧重于对泥沙的处理，而对悬浮物(SS)去除效果差，尤其是轻质SS，此外，当原水中含有毒性、难降解的有机物(即穿透性有机物)时，这类有机物会附着在有些轻质或偏有机性的SS上，此时传统沉砂池与初沉池串联系统对毒性难降解有机物没有起到一定的去除效果。同时，北方严寒地区城市污水生化处理面临两个亟待解决的问题：一是原水有机碳源不足对生物深度脱氮的限制;二是北方严寒地区冬季水温低，对硝化过程造成严重抑制，进而造成生物脱氮效果差。
目前，人们对污水中轻质SS的去除并没有起到足够的关注，对穿透性有机物也是在进入二级处理阶段前通过利用臭氧等高级氧化法进行预处理来增强后续处理单元的可生化性，但是其设备投资成本昂贵且运行成本高。此外，对生化效能的强化也仅仅关注调整污泥龄和生物负荷的工程措施，即通过保持活性污泥高泥龄、低生物负荷，以实现对难降解复杂有机物的有效去除。但污泥特性是通过环境条件的整体优化得以保证的，个别工况参数的改变难以长期维持理想的污泥性状，如因单独降低负荷则难以保持污泥较高活性和高污泥浓度，最终缺氧-好氧系统整体效能难以维持稳定。在现有工程应用中，也有通过强化好氧池中空气曝气强度来加强池内混合和剪切效果，但这样势必造成能耗的浪费，且获得的效果并不显著。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种废水处理系统，通过气浮旋流单元串联AO处理系统的使用，实现了含显著比例的难降解有机工业废水的污水处理，显著除去污水中的悬浮物，辅助去除穿透性有机物，有效地改善出水质量，同时降低能耗。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种废水处理系统，依次包括溶气罐、一级旋流器组、二级旋流器组、第一级缺氧池、第一级好氧池、第二级缺氧池、第二级好氧池，所述溶气罐与空压机相连，所述第一级好氧池和第二级好氧池内设置生物膜组件维持活性污泥的生物量。
优选地，所述一级旋流器组的一级旋流器独立为圆锥形筒体，所述圆锥形筒体的锥角为12～16°，所述一级旋流器的长径比为4.5～5：1，所述一级旋流器的分级粒度为50～150μm，所述一级旋流器的切线进水口与溢流口的竖向距离为250～300mm;所述二级旋流器组的旋流器独立为圆锥形筒体，所述圆锥形筒体的锥角为8～12°，所述二级旋流器的长径比为6～6.5：1，所述二级旋流器的分级粒度为40～100μm，所述二级旋流器的切线进水口距离溢流口的竖向距离为150～200mm;所述一级旋流器和二级旋流器单根最大处理量独立地为30m3/h，各级旋流管使用数量根据实际处理水量并联叠加。
优选地，所述废水处理系统中当废水处理量小于1000m3/d时，采用全部进水加压溶气气浮法,进水全部通入溶气罐中;当废水处理量大于1000m3/d时，采用部分进水加压溶气气浮法,将进水10～30%通入溶气罐中作为溶气用水。
优选地，所述二级旋流器组底流口出水回流一部分进入溶气罐中，当溶气罐采用全部进水溶气时，回流比为25～35%;当溶气罐采用部分进水溶气时，回流比为15～25%。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的废水处理系统用于废水处理的方法，所述废水水温≤10℃，悬浮物含量为300～450mg/L，轻质悬浮物含量为120～150mg/L，COD值为200～300mg/L，氨氮含量为25～35mg/L，总氮含量为50～75mg/L。
优选地，所述溶气罐工作压力为0.36～0.4MPa。
优选地，所述溶气罐内气液比为5%～10%。
优选地，所述一级旋流器组的压降为0.06～0.1MPa;所述二级旋流器组的压降为0.06～0.1MPa。
优选地，所述一级旋流器组的底流分率为5%～10%，所述二级旋流器组的底流分率为5%～10%。
优选地，所述第一级缺氧池与第二级缺氧池的进水分流比为5:5或7:3;
当污水原水COD/TN低于或等于3时，第一级缺氧池与第二级缺氧池的进水分流比为5:5;
当污水原水COD/TN大于3时，第一级缺氧池与第二级缺氧池的进水分流比为7:3。
优选地，所述第二级好氧池的混合液内回流比为2～4;
第一级缺氧池与第二级缺氧池的内回流量之比与第一级缺氧池与第二级缺氧池的污水原水进水量之比相同。
本发明提供了一种废水处理系统，依次包括溶气罐、一级旋流器组、二级旋流器组、第一级缺氧池、第一级好氧池、第二级缺氧池、第二级好氧池，所述溶气罐与空压机相连，所述一级旋流器组设有排污口，所述第一级好氧池和第二级好氧池内设置生物膜组件维持活性污泥的生物量，当废水经泵提升后根据处理量大小选择进水方式，当废水处理量较小时，废水经泵提升后全部通入溶气罐中;当废水处理量较大时，一部分废水直接进入一级旋流器组内，剩下的废水进入溶气罐内。同时空压机将空气打入溶气罐，进水在溶气罐与空气充分混合后进入一级旋流器组内高速旋转、离心，由于溶气水释放气泡不充分，此时一级旋流器组主要完成重力水力旋流和辅助的气浮旋流作用，较水的比重较大的以无机SS为主的重质SS从旋流器底部排出，比重较小的轻质SS及其附着穿透性有机物随水从旋流器顶部溢流口管道经减压阀流入二级旋流器组，此时溶于水中的空气逐渐充分释放出来，并携带比重较小的轻质SS及其附着穿透性有机物在二级旋流器组内高速旋转、离心，强化轻质SS与气泡粘附，造成显著气浮旋流效应，二级旋流器组出水一部分由底流口排入缺氧、好氧工段进行生物脱氮，剩下的一部分出水通过泵回流进入溶气罐中。同时，含有较高浓度轻质SS及其附着穿透性有机物的废水从顶部溢流口排出。
与现有技术进行对比，本发明具有以下优点及有益技术效果：
(1)在生化处理段前端设置一级旋流器组以及二级旋流器组，对废水进行旋流除砂和气浮旋流除轻质SS和穿透性有机物处理，通过调控溶气罐压力、旋流器进出口压力差等，可优化流场分布，强化SS与微气泡粘附，实现离心分离SS和剪切剥离轻质SS表面有机物，达到生化前段高效去除SS，降低生化进水无机SS比例，提高污泥絮体有机成分比例的目的。同时，通过对废水的部分溶气使运行能耗降低，通过二级旋流器组的出水回流可以有效的防止溶气罐堵塞。在最优的运行工况下，SS去除率最高可达到60%，高于普通的沉砂池(约30%～40%)，轻质SS去除率最高可达50%，较沉砂池高30～40%，并且相较于初沉池的1～2小时的沉淀时间，气浮旋流处理时间大大缩短，大约只需5～10min，因此占地面积大大减小。根据运行成本核算，当处理规模为2000t/d时，运行成本为0.045元/t，当处理规模为10000t/d时，运行成本为0.03元/t。由此可见，气浮旋流不仅对SS的去除效果显著，而且当运行规模增大时，运行成本降低也更加显著。
(2)生化处理阶段采用内嵌生物膜两级新型缺氧好氧处理系统。主要优化手段包括多点进水、多级回流和末端O池内生物膜组件的运用。针对进水COD低，有机碳源不足影响反硝化脱氮问题，进行了工况参数的优化，具体优化结果如下：进水和混合液回流均按照7:3的比例分别进入一级缺氧池和二级进水，末端好氧池的出水内回流比为2～4;试验结果表明，出水分别可达12mg/L和0.5mg/L，出水COD<40mg/L、TN<12mg/L、NH3-N<0.5mg/L。