申请日2014.10.16
公开(公告)日2015.01.28
IPC分类号C02F3/28
摘要
本实用新型公开了一种水解酸化污水处理装置，该装置由无动力脉冲布水系统、层递式水解酸化反应区、工艺条件控制系统、澄清出水系统和排泥系统五大系统组成。无动力脉冲布水系统包括进水流量计、进水控制阀、进水管、无动力脉冲布水器、布水管、单向脉冲水射器;层递式水解酸化反应区包括平板式酶浮填料层、悬浮污泥层和污泥床层;工艺条件控制系统包括各反应层的氧化还原电位计和污泥浓度计;澄清出水系统包括澄清区和出水堰;排泥系统包括集泥斗、排泥控制阀、排泥泵、排泥管和排泥流量计。本实用新型适用于高浓度、难降解有机废水的高效水解酸化处理，能够明显改善废水的可生化性，保障后续生化处理工艺的稳定运行，节约占地、降低处理成本。
权利要求书
1.一种水解酸化污水处理装置，其特征在于，包括无动力脉冲布水系统、 层递式水解酸化反应区、工艺条件控制系统、澄清出水系统和排泥系统;
所述无动力脉冲布水系统包括进水流量计(1)、进水控制阀(2)、进水管 (3)、无动力脉冲布水器(11)、布水管(13)和单向脉冲水射器(23)，进水 流量计(1)、进水控制阀(2)和无动力脉冲布水器(11)依次通过进水管(3) 相连接，无动力脉冲布水器(11)、单向脉冲水射器(23)通过布水管(13)相 连接;
所述层递式水解酸化反应区由平板式酶浮填料层(19)、悬浮污泥层(20) 和污泥床层(21)组成，平板式酶浮填料层(19)、悬浮污泥层(20)和污泥床 层(21)在处理装置内自上向下依次分布;
所述工艺条件控制系统包括第一污泥浓度计(4)、第二污泥浓度计(5)、 第三污泥浓度计(6)、第一氧化还原电位仪(14)、第二氧化还原电位仪(15)、 第三氧化还原电位仪(16)和第四氧化还原电位仪(17);第一污泥浓度计(4) 位于平板式酶浮填料层(19)的底端，第二污泥浓度计(5)位于悬浮污泥层(20) 的底端，第三污泥浓度计(6)位于污泥床层(21)的底端;第一氧化还原电位 仪(14)位于平板式酶浮填料层(19)的顶端，第二氧化还原电位仪(15)位 于平板式酶浮填料层(19)的底端，第三氧化还原电位仪(16)位于悬浮污泥 层(20)的底端，第四氧化还原电位仪(17)位于污泥床层(21)的底端;
所述澄清出水系统位于处理装置的上部，包括澄清区(18)和出水堰(12);
所述排泥系统包括集泥斗(22)、排泥控制阀(10)、排泥泵(9)、排泥管 (8)和排泥流量计(7)，集泥斗(22)、排泥控制阀(10)、排泥泵(9)和排 泥流量计(7)通过排泥管(8)依次连接。
2.根据权利要求1所述一种水解酸化污水处理装置，其特征在于，所述单 向脉冲水射器(23)的脉冲水流为由内而外的单向流，脉冲下水流速为3～5m/s。
3.根据权利要求1所述一种水解酸化污水处理装置，其特征在于，所述平 板式酶浮填料层(19)的填料为双层膜结构、经过表面亲水改性的平板式生物 填料，填料安装角度为与水平面呈60-75度角，填料安装高度为0.8-1.6m，填料 间距为10-20cm。
4.根据权利要求1所述一种水解酸化污水处理装置，其特征在于，所述悬 浮污泥层(20)的层高为1.5-2.5m，污泥浓度为4-12g/L，氧化还原电位为 -100～50mV。
5.根据权利要求1所述一种水解酸化污水处理装置，其特征在于，所述污 泥床层(21)的层高为1-2m，污泥浓度为12-20g/L。
说明书
一种水解酸化污水处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种水解酸化污水处理装置，适用于高浓度、难降解有机废水的高效水解酸化处理，能够明显改善废水的可生化性，保障后续生化处理工艺的稳定运行，节约占地、降低处理成本。
背景技术
水解酸化预处理作为提高废水可生化性、增强处理工艺抗水质水量冲击能力的有效手段，收到国内外很多污水处理厂特别是工业废水处理厂的青睐。水解酸化的理论基础为Zeikus等人提出了厌氧消化四类群理论，即水解阶段、酸化阶段、产乙酸阶段、产甲烷阶段。根据以上理论，水解酸化实际上是厌氧消化过程的前两个阶段，即水解阶段和酸化阶段。水解阶段，废水中的高分子或环状有机物在胞外酶的作用下被断链或开环，转为能够透过细胞膜的小分子有机物并被转移进入细胞内;酸化阶段，进入细胞的小分子有机物被进一步转化为更简单的化合物(有机酸、醇类、乳酸等)并分泌到细胞外。一些水解酸化污水处理装置即是基于以上原理，在传统厌氧反应器的基础上改进而来，其运行效果并不理想。
根据微生物的生长形式，水解酸化反应器可分为活性污泥法和生物膜法两大类。活性污泥法水解酸化反应器主要有升流式水解污泥床反应器(UHSB)、折流板反应器(ABR)等。UHSB反应器由经典的升流式厌氧污泥床反应器(UASB)改进而来，反应器无需密封，无需设置三相分离器，但需增设循环泵以强化搅拌，有较大的动力消耗且反应器启动时间长;折流板反应器(ABR)由厌氧折流板反应器改进而来，反应器中设置折板，强化湍流传质，促进颗粒状污泥的形成，由于需将反应室分隔成数个升流式污泥床，结构复杂、建造和运行控制难度大。生物膜法水解酸化反应器主要有水解滤池反应器(HF)、厌氧接触氧化反应器等。水解滤池反应器(HF)由厌氧滤床反应器(AF)改进而来，反应器以组合填料作载体，在其表面形成一层生物膜，污泥世代期较长，耐冲击负荷能力强，水解酸化效果稳定，但反应器载体较昂贵，在废水悬浮物较大情况下，容易发生短流和堵塞，这是生物膜法水解酸化反应器普遍存在的问题，也是其不能广泛推广的主要原因。
近年来，随着水解酸化理论和应用技术的不断完善，除反应器水解酸化效能外，反应器结构合理性、经济性、可操作性及通用性逐渐成为研究的重点。结构设计上，需满足高负荷运行的要求，主要通过完善布配水系统、保证泥水混合均匀无短流、丰富微生物种群等手段实现;经济性及可操作性方上，要求通过合理设计减少土建及设备的投资，且便于日常操作及维护;通用性及稳定性上，由于废水水质变化较大，反应器需能承受各种负荷冲击、适应不同废水，能够充分水解酸化难降解有机物，且能够保证长时间运行的稳定性和安全性。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，开发一种占地面积省、工艺参数控制简单灵活、水解酸化效率高、运行控制成本低廉的水解酸化污水处理装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水解酸化污水处理装置，包括无动力脉冲布水系统、层递式水解酸化反应区、工艺条件控制系统、澄清出水系统和排泥系统;
所述无动力脉冲布水系统包括进水流量计、进水控制阀、进水管、无动力脉冲布水器、布水管和单向脉冲水射器，进水流量计、进水控制阀和无动力脉冲布水器依次通过进水管相连接，无动力脉冲布水器、单向脉冲水射器通过布水管相连接;
所述层递式水解酸化反应区由平板式酶浮填料层、悬浮污泥层和污泥床层组成，平板式酶浮填料层、悬浮污泥层和污泥床层在处理装置内自上向下依次分布;
所述工艺条件控制系统包括第一污泥浓度计、第二污泥浓度计、第三污泥浓度计、第一氧化还原电位仪、第二氧化还原电位仪、第三氧化还原电位仪和第四氧化还原电位仪;第一污泥浓度计位于平板式酶浮填料层的底端，第二污泥浓度计位于悬浮污泥层的底端，第三污泥浓度计位于污泥床层的底端;第一污泥浓度计和第二污泥浓度计控制悬浮污泥层的高度及其污泥浓度，第二污泥浓度计和第三污泥浓度计控制污泥床层的高度及其污泥浓度;第一氧化还原电位仪位于平板式酶浮填料层的顶端，第二氧化还原电位仪位于平板式酶浮填料层的底端，第三氧化还原电位仪位于悬浮污泥层的底端，第四氧化还原电位仪位于污泥床层的底端;第一氧化还原电位仪和第二氧化还原电位仪控制平板式酶浮填料层的氧化还原电位，第二氧化还原电位仪和第三氧化还原电位仪控制悬浮污泥层的氧化还原电位，第三氧化还原电位仪和第四氧化还原电位仪控制污泥床层的氧化还原电位;
所述澄清出水系统位于处理装置的上部，包括澄清区和出水堰;
所述排泥系统包括集泥斗、排泥控制阀、排泥泵、排泥管和排泥流量计，集泥斗、排泥控制阀、排泥泵和排泥流量计通过排泥管依次连接。
进一步地，所述单向脉冲水射器的脉冲水流为由内而外的单向流，脉冲下水流速为3～5 m/s。
进一步地，所述平板式酶浮填料层的填料为双层膜结构、经过表面亲水改性的平板式生物填料，填料安装角度为与水平面呈60-75度角，填料安装高度为0.8-1.6m，填料间距为10-20cm。
进一步地，所述悬浮污泥层的层高为1.5-2.5m，污泥浓度为4-12g/L，氧化还原电位为-100~50mV。
进一步地，所述污泥床层的层高为1-2m，污泥浓度为12-20g/L。
本实用新型基于不同微生物对不同污染物处理的专业性原理，以废水分质分段处理思想为指导，总结了已有水解酸化反应器的设计运行经验及存在的关键问题，具备以下有益效果：通过引入无动力脉冲布水系统和单向脉冲水射器，能够有效避免布水管的堵塞;通过进水流量计和进水控制阀控制布水器的进水量，能够精确控制每根布水管的出口流速，确保该水解酸化污水处理装置的布水均匀;通过平板式酶浮填料层、悬浮污泥层和污泥床层的三层设计，将活性污泥法和微生物膜法有机融合于同一处理装置，创新性地在一个水解酸化污水处理装置内建立三个具有相对独立微生物种群系统的生化处理层，确保难降解有机污染物被充分水解酸化;通过工艺条件控制系统，能够精确控制各生化处理层的关键工艺运行参数，确保将其控制在最合理控制区间;通过平板式酶浮填料层的截留和澄清区对残留悬浮物的进一步重力沉淀去除，确保出水悬浮物控制在低浓度，降低对后续工艺的影响;通过引入集泥斗有效收集污泥、避免污泥死角，通过排泥流量计、排泥控制阀和排泥泵精确控制排泥量，确保有效调节层递式水解酸化反应区各反应层的污泥浓度及有效性。通过五大系统的协作运行，能够显著提高处理装置的抗污染物负荷冲击能力、强化有机污染物的去除能力和可生化性的提高、提升处理装置的单位处理负荷，最终实现提高处理效果、节约占地面积、降低土建投资、节省运行费用的目的。