申请日2015.11.04
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C02F9/14; C02F11/00; C02F11/06; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种水力空化除磷装置及应用该装置的污水处理系统、方法。其中水力空化除磷装置包括：水力空化减泥机及设置于水力空化减泥机排出管口的铁屑放置框，水力空化减泥机包括相互串接在一起的至少两级空化装置;第一级空化装置包括置于一级空化腔内的第一空化器以及正对第一空化器出口的粉碎挡板;第二级空化装置包括顺序连接的第二空化器、射流约束体和二级扩散管，射流约束体位于溶气腔内，溶气腔设置有溶气调节机构;铁屑放置框内填满用于与水力空化减泥机排出物进行氧化反应的铁屑，该铁屑放置框的底部壁面及侧壁设置网孔。本发明装置能够应用于现有的污水处理系统中，减少污泥产量的同时进一步提高除磷效果。
权利要求书
1.一种水力空化除磷装置，包括：水力空化减泥机(1)，其特征在于还包括设置于所述水力空化减泥机(1)的排出管口(2)的铁屑放置框(3)，
所述水力空化减泥机(1)包括相互串接在一起的至少两级空化装置;
第一级空化装置(100)包括置于一级空化腔(101)内的第一空化器(103)以及正对所述第一空化器(103)出口的粉碎挡板(102);
第二级空化装置(20)包括顺序连接的第二空化器(21)、射流约束体(25)和二级扩散管(26)，所述射流约束体(25)位于溶气腔(23)内，所述溶气腔(23)设置有溶气调节机构;
所述铁屑放置框(3)内填满用于与所述水力空化减泥机排出物进行氧化反应的铁屑，该铁屑放置框(3)的底部壁面及侧壁设置网孔;
从所述水力空化减泥机(1)的排出管口(2)排出的含磷污水进入所述铁屑放置框(3)，与铁屑放置框(3)内的铁屑进行氧化反应后再经铁屑放置框(3)底部壁面及侧壁的网孔流出。
2.如权利要求1所述的水力空化除磷装置，其特征在于：
所述水力空化减泥机还包括第三级空化装置(30)和第四级空化装置(40);所述第二级空化装置(20)、第三级空化装置(30)和第四级空化装置(40)从上到下竖直配置;所述第一级空化装置(100)水平布置且位于所述第二级空化装置(20)的上方;
所述第一级空化装置(100)通过第一支撑封板(104)与所述第二级空化装置(20)连接;所述第二级空化装置(20)通过第二支撑封板(31)与所述第三级空化装置(30)连接;所述第三级空化装置(30)通过第三支撑封板(41)与所述第四级空化装置(40)连接。
3.一种污水处理系统，包括依次连接的格栅、沉砂池、生物反应池和污泥浓缩池，其特征在于：在所述污泥浓缩池出口端和生物反应池的入口之间串接一个如权利要求1至3任一项权利要求所述的水力空化除磷装置以形成一个污水循环系统;所述水力空化除磷装置的入口端连接污泥浓缩池的出口端，其出口端经管路连接所述生物反应池的入口端。
4.如权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和好氧池的循环回路;所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。
5.如权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和好氧池的循环回路;所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。
6.如权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和氧化沟，该氧化沟包括缺氧段和好氧段;所述氧化沟的出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。
7.如权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和SBR反应池，所述SBR反应池出口端连接所述污泥浓缩池。
8.如权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和MBR反应池，所述MBR反应池的一个出口端连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和MBR反应池的循环回路;所述MBR反应池的另一个出口端连接污泥浓缩池。
9.一种采用如权利要求1所述的水力空化除磷装置的污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A：通过格栅和沉砂池对高浓度有机污水混合物进行预处理，去除有机污水混合物中的悬浮物;
步骤B：通过生物反应池的生物处理方法，利用微生物的代谢作用，去除预处理后的有机污水混合物中的有机污染物质，并通过污泥浓缩池对生物处理后的排出物进行浓缩处理，减少排出物中污泥的含水量;
步骤C：经步骤B处理后的污泥混合液进入水力空化减泥机的第一空化器(103)后产生高速射流撞击在与所述第一空化器(103)正对的粉碎挡板(102)上，使污泥混合液中的大颗粒污泥絮体破碎，导致水力空化减泥机的一级空化腔(101)内的混合液压力进一步增大;经一级空化后的污泥混合液进入水力空化减泥机第二空化器(21)，在第二级空化装置(20)内的溶气腔(23)及射流约束体(25)的共同作用下产生溶气空化; 二级空化后的污泥混合液通过二级扩散管(26)排出;
步骤D：经过步骤C排出的氧化性污泥混合物冲击在铁屑放置框上进而使氧化性污泥混合物与铁屑反应形成高价铁离子，高价铁离子进一步与污泥混合物中的磷酸根结合形成磷酸铁沉淀，从而达到除磷效果;
步骤E：经步骤D处理后的剩余污泥返回生物反应池中再次经过生物处理进一步减少有机污泥排出量。
10.如权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于：
该方法步骤C还包括：含有污泥的待处理混合液经所述第一级空化装置(100)和第二级空化装置(20)的两级空化处理后依次进入下游的所述第三级空化装置(30)内的第三空化器(32)和第四级空化装置(40)内第四空化器(42)进行三级和四级空化处理，最后经出水管(45)排出。
说明书
水力空化除磷装置及应用该装置的污水处理系统、方法
技术领域
本发明涉及一种有机污水的处理装置，尤其涉及一种水力空化除磷装置及应用该装置的污水处理系统、方法。
背景技术
为了防治日益严重的氮磷污染及水体富营养化问题,我国现行污水排放标准( GB8978-1996) 对城市污水处理厂出水中的磷指标提出了严格的要求。这就意味着,城市污水处理工艺都必须考虑除磷的问题。
城市污水处理通常选择同步脱氮除磷的生化处理工艺(如A2/O)。生物除磷是通过微生物在厌氧条件下释放磷以及在好氧条件下通过聚磷菌吸收磷，从而使磷进入污泥中被排出进而从污水中去除磷。在厌氧状态下，聚磷细胞对磷的释放越充分，体内贮存的聚β羟丁酸也越多.进入好氧状态后磷的吸收量也越大。厌氧状态下每释放1mg磷，进入好氧状态后就可吸收2.0～2.4mg磷。细胞内吸收了大量磷的高磷污泥最后以剩余污泥的形式排出系统，从而完成除磷过程。现在广泛采用的A2O等生物除磷工艺主要就是利用了聚磷菌的聚磷作用。污水中的磷有很多存在形式，但主要为正磷酸盐PO43--P、聚磷酸盐和有机磷。进入污水处理厂的污水中，绝大部分聚磷酸盐和有机磷被水解或矿化成了PO43--P。污水中剩余的有机磷和聚磷酸盐在进入生物处理系统后，也将被矿化或水解成PO43--P，被聚磷菌摄取而去除。聚磷菌交替地处于厌氧状态和好氧状态。在厌氧状态下，聚磷菌能吸收污水中的乙酸、甲酸、丙酸及乙醇等极易生物降解的有机物质，贮存在体内作为营养源，同时将体内存贮的聚磷酸盐以PO43--P的形式释放出来，以便获得能量。但是目前生物除磷工艺也存在一些问题。例如污水中碳源不足，仅靠生物除磷不能满足要求。 一般认为要保证生物除磷效果，应控制进入厌氧段的污水中BOD5/TP大于20。研究结果表明:当进水BOD5/TP≤20时，出水TP只能达到1mg/L，进水BOD5/TP<20的生物除磷系统出水TP难以达到1～2mg/L。然而我国绝大多数城市污水中BOD5/TP≤20，远不能满足生物除磷对碳源的要求。特别是我国城镇污水处理厂的水质排放一级A标准规定出水中TP的浓度≤ 0.5mg/L.这就要求采用其他方法弥补生物除磷技术的不足。
城市污水生物除磷系统由于存在着因碳源不足而引起出水水质不达标的问题。为了解决这一问题一般需要从工艺外部采取措施,增加进水中碳源数量,例如取消初沉池减少污水中碳的损失量;设置污泥消化系统，将污泥消化液回流到生化反应池补充碳源。目前我国许多污水处理厂要求升级改造。即从原来的一级B标准升级到一级A标准。这种改造过程除了必须支付高昂的改造费用(有的厂甚至超过建厂所花费用)外，面临的另一困难是难以解决生物处理工艺技术达到一级A标准脱氮除磷所需碳源不足的问题。为了解决这一问题，尽管提出了很多新工艺(如改良A2/O工艺，倒置A2/O工艺等等)，但是还不足以解决达标必须需碳源不足问题。不得已有些污水处理厂还采用了外加碳源的补碳方式，如甲醇、醋酸钠等，结果由于运行成本急剧增加，导致这种方式不实际生产所接受。
基于上述生物除磷存在的问题，我国大多数污水处理厂采用了化学除磷的方法。也即对经过生化处理后的污水再加入钙盐、铁盐或铝盐，使污水中的PO3- 4-P与这些盐类中的Ca2+、Fe3+、Al3+分别形成Ca3(PO3)2、FePO3、AlPO3的磷酸盐沉淀，再进入外排的污泥中被除去。化学除磷虽然可以有效弥补生物除磷的不足，但是这种化学除磷只能出去污水中以正磷酸根形式存在的磷，不能除去有机磷或其他形式存在的磷，因此也不是完全凑效。特别是化学除磷通常要加入过量的药剂才能有效，而且工业级的药品中往往含有大量的杂质，有效成分含量低，造成化学污泥量大大增加，明显增加了污水处理厂的污泥产量，也增加了污水处理厂本。
发明内容
本发明目的是提供一种能有效去除有机污水中磷的水力空化除磷装置及应用该装置的污水处理系统、方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种水力空化除磷装置，包括：水力空化减泥机，其特征在于还包括设置于所述水力空化减泥机的排出管口的铁屑放置框，
所述水力空化减泥机包括相互串接在一起的至少两级空化装置;
第一级空化装置包括置于一级空化腔内的第一空化器以及正对所述第一空化器出口的粉碎挡板;
第二级空化装置包括顺序连接的第二空化器、射流约束体和二级扩散管，所述射流约束体位于溶气腔内，所述溶气腔设置有溶气调节机构;
所述铁屑放置框内填满用于与所述水力空化减泥机排出物进行氧化反应的铁屑，该铁屑放置框的底部壁面及侧壁设置网孔;
从所述水力空化减泥机的排出管口排出的含磷污水进入所述铁屑放置框，与铁屑放置框内的铁屑进行氧化反应后再经铁屑放置框底部壁面及侧壁的网孔流出。
所述水力空化减泥机还包括第三级空化装置和第四级空化装置;所述第二级空化装置、第三级空化装置和第四级空化装置从上到下竖直配置;所述第一级空化装置水平布置且位于所述第二级空化装置的上方;
所述第一级空化装置通过第一支撑封板与所述第二级空化装置连接;所述第二级空化装置通过第二支撑封板与所述第三级空化装置连接;所述第三级空化装置通过第三支撑封板与所述第四级空化装置连接。
本发明还公开了一种污水处理系统，包括依次连接的格栅、沉砂池、生物反应池和污泥浓缩池，其特征在于：在所述污泥浓缩池出口端和生物反应池的入口之间串接一个水力空化除磷装置以形成一个污水循环系统;所述水力空化除磷装置的入口端连接污泥浓缩池的出口端，其出口端经管路连接所述生物反应池的入口端。
所述生物反应池包括依次连接的缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和好氧池的循环回路;所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。
所述生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和好氧池的循环回路;所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。
所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和氧化沟，该氧化沟包括缺氧段和好氧段;所述氧化沟的出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。
所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和SBR反应池，所述SBR反应池出口端连接所述污泥浓缩池。
所述生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和MBR反应池，所述MBR反应池的一个出口端连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和MBR反应池的循环回路;所述MBR反应池的另一个出口端连接污泥浓缩池。
本发明还公开了一种采用水力空化除磷装置的污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A：通过格栅和沉砂池对高浓度有机污水混合物进行预处理，去除有机污水混合物中的悬浮物;
步骤B：通过生物反应池的生物处理方法，利用微生物的代谢作用，去除预处理后的有机污水混合物中的有机污染物质，并通过污泥浓缩池对生物处理后的排出物进行浓缩处理，减少排出物中污泥的含水量;
步骤C：经步骤B处理后的污泥混合液进入水力空化减泥机的第一空化器后产生高速射流撞击在与所述第一空化器正对的粉碎挡板上，使污泥混合液中的大颗粒污泥絮体破碎，导致水力空化减泥机的一级空化腔内的混合液压力进一步增大;经一级空化后的污泥混合液进入水力空化减泥机第二空化器，在第二级空化装置内的溶气腔及射流约束体的共同作用下产生溶气空化; 二级空化后的污泥混合液通过二级扩散管排出;
步骤D：经过步骤C排出的氧化性污泥混合物冲击在铁屑放置框上进而使氧化性污泥混合物与铁屑反应形成高价铁离子，高价铁离子进一步与污泥混合物中的磷酸根结合形成磷酸铁沉淀，从而达到除磷效果;
步骤E：经步骤D处理后的剩余污泥返回生物反应池中再次经过生物处理进一步减少有机污泥排出量。
该方法步骤C还包括：含有污泥的待处理混合液经所述第一级空化装置和第二级空化装置的两级空化处理后依次进入下游的所述第三级空化装置内的第三空化器和第四级空化装置内第四空化器进行三级和四级空化处理，最后经出水管排出。
与现有技术相比，本发明工程投资少、运行成本低、能应用于现有的污水处理系统中，进一步有效提高除磷效果。