申请日2001.07.27
公开(公告)日2002.01.02
IPC分类号C02F3/00; C02F3/30
摘要
本发明公开了一种生活废水和工业废水的复合式资源化处理方法以及实现该方法的装置,本发明方法将厌氧、缺氧、好氧在一个装置内以重叠方式、同一时间完成,该装置包括壳体,进水管和出水口,其中壳体内部分为反应池和澄清池,进水管上间隔地设置有布水管和回流管,反应池的中部设置有一个三相分离器,反应池的上部均布有二次回流管和曝气头。本发明方法及装置不仅能降低废水治理的运行成本,节约一次性投资,节省土地资源,而且对废水中的各种污染物去除率高,污泥极少,不会造成二次污染。
権利要求書
1、一种工业和生活废水的复合式资源化处理方法，该方法包括下列步骤：
(1)废水经一沉池或水泵进入一装置的进水管及布水管，再进入该装置的 反应池的底部，在水力作用下以推流形式向上流升，在通过回流管后又回到布 水管，经布水头喷出，使污水从反应池的底部到回流管的顶部反复循环，厌氧 菌及载体充分地与污水接触，使污染物被分解成CH4、CO2、H2S和沼气等;
(2)被处理过的废水经该装置的三相分离器溢水上升，沼气被三相分离器 的管道收集引出利用，污泥菌体被三相分离器滞留在下水体中，当污泥由于沉 降至回流管口时被吸力引导进入回流管，又与新的污水接触，如此反复，污泥 超多时，通过污泥排放管适时排放;
(3)经三相分离器溢出的水，由于水力的上升作用，进入该装置的缺氧处 理层进一步处理;
(4)随着水流的上升，水进入该装置的接触氧化层处理，接触氧化后经好 氧处理的水经该装置的二次回流管回流到缺氧处理层反复循环处理;
(5)再随着水流的上升，进行完全好氧曝气处理，进一步去除污染物，厌 氧、缺氧、好氧在一个装置内以重叠方式、同一时间处理，经处理后的洁水经 该装置的澄清池的出水口出来。
2、一种用于实现权利要求1的方法的装置，该装置包括壳体(1)，进水管 (2)和出水口(3)，其中壳体(1)内部分为反应池(4)和澄清池(5)，澄清 池(5)环绕在反应池(4)的上部外围，进水管(2)位于反应池(4)的底部， 出水口(3)位于澄清池(5)的上部;进水管(2)上间隔地设置有布水管(6) 和回流管(7)，其中回流管(7)的长度大于布水管(6)，回流管(7)和布水 管(6)均位于反应池(4)的底部;反应池(4)的中部设置有一个三相分离器 (8)，三相分离器(8)由板材(9)和管道(10)组成，其中每两块板材(9) 构成一个单元，每单元中的两板材(9)之间形成“”型，形成“”型的两 板材(9)的顶部与管道(10)连通，管道(10)穿过壳体(1)延至壳体(1) 外，又每单元之间留有一条供污水通过的缝隙(11);反应池(4)的上部均布 有二次回流管(12)和曝气头(13)，二次回流管(12)的底部设置有回流导向 环(14)。
3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于：澄清池(5)与反应池(4) 之间设有污泥回流孔(15);反应池(4)的底部设有污泥排放管(16)，污泥排 放管(16)穿过壳体(1)延至壳体(1)外。
说明书
工业和生活废水复合式资源化处理方法及其装置
本发明涉及一种工业废水和生活废水的复合式资源化处理方法以及实现该 方法的装置。
在现有的工业废水和生活废水处理中，所适用的技术主要是两大类：
(1)生化法，其主要特点是靠微生物降解废水中的水污染物，借此达到 治理污水之目的。常用的生化处理方法有活性污泥法、氧化沟法、生物吸附和 氧化法等。
活性污泥法工艺流程为废水→调节池→好氧池→澄清池→出水，同时对澄 清池中的污泥到污泥浓缩池进行脱水。活性污泥法设计参数和参考值如下： BOD负荷(N5)0.2～0.6kg BOD4/(kg MLSS.d)，容积负荷(Nv)0.8～2.0kg BOD5/(m3.d)，污泥龄(生物固体平均停留时间)：5～15d;混合液悬浮固体 (MLSS)：3000～6000mg/L：混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)2400～ 4800mg/L：污泥回流比(R);25%～100%;曝气时间(t)3～5h;BOD5去除 率85%～90%。从活性污泥法工艺流程和设计参数可以看出，该方法处理工艺 成熟，BOD5去除率高;但停留时间长，由于是平行布置，所以，占地面积大， 污泥量大，需回流，且易发生污泥膨胀，能耗较高，耐冲击负荷差，不易操作 管理等。
氧化沟法的工艺流程图为污水→集水井→氧化沟→澄清池→出水，同时对 澄清池中的污泥进行脱水。氧化沟法设计参数如下：BOD负荷：0.03～0.05kg BOD5/(kg MLSS.d)，容积负荷0.1～0.2kg BOD5/(m3.d)，混合液悬浮固体 (MLSS)：3000～4000mg/L，污泥龄(生物固体平均停留时间)为15～30d， 污泥回流比：50%～150%，水力停留时间(t)：8～36h，BOD5去除率75%～ 90%。从氧化沟法工艺流程和设计参数可以看出，该处理工艺成熟，BOD5去 除率高，可实现脱氧反硝化，氮的去除率较高，耐冲击负荷较大，可实现无设 施的污泥回流，不易发生污泥膨胀;但停留时间长，占地面积大，能耗较高等。
生物吸附和氧化法的工艺流程为污水→格栅→沉砂池→吸附池→二次沉淀 池→出水，同时对二次沉淀池中的污泥进行脱水处理。该方法设计参数如下： BOD负荷(N5)：0.2～0.6kg BOD5/(kgMLSS.d)，容积负荷(Nv)1.0～1.2kg BOD5/(m3.d)，混合液悬浮固体(MLSS)：1000～3000mg/L，污泥再生池4000～ 10000mg/L;混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)，吸附池800～2400mg/L， 污泥再生池3200～8000mg/L，污泥龄(生物固体平均停留时间)为5～15d， 反应时间：吸附池0.5h～1.0h：污泥再生池3h～6h，污泥回流比(R)：25%～ 100%，BOD5去除率85%～90%。从其工艺流程和设计参数可以看出，该方 法处理工艺成熟，污泥不易发生膨胀，耐冲击负荷较活性污泥法高;缺点是A 段对氮的去除率很低，占地面积大，能耗较高，构筑物多、流程长、需回流、 污泥量大、水头损失大、不易操作管理等。
总之现有的生化法处理工业和生活废水存在占地大，一次性工程投资大， 运行费用高，耗能高，处理效率低等缺点。
(2)物化法，其主要处理机理是通过一定的物理条件，加入化学药品， 使得废水变为洁水，其主要作用为化学物理作用。物化法处理废水的工艺流程 为废水→调节池→加入混凝剂→混凝搅拌池→絮凝搅拌池→澄清池→出水，同 时对澄清池中的污泥到污泥浓缩池进行脱水。该处理工艺的工程投资少、占地 面积小、设备简单，操作方便;但混凝剂的用量较高，达0.08%-0.2%，一般 0.05%-0.1%，由于受到混凝剂性能的限制，CODcr和BOD5去除率仅60%左 右，NH3去除率仅40%左右，出水往往达不到国家《污水综合排放标准》 (GB8978-1996)城镇二级污水处理厂出水一级标准，处理污泥时需大量的药 品费达0.4-0.5元/m3，运行费用高，且污泥难处理，存在二次污染的问题。
本发明的目的是提供一种生活废水和工业废水的复合式资源化处理方法以 及实现该方法的装置，该方法及装置不仅能降低废水治理的运行成本，节约一 次性投资，节省土地资源，而且对废水中的各种污染物去除率高，污泥极少， 不会造成二次污染。
本发明提供的工业和生活废水的复合式资源化处理方法包括下列步骤：
(1)废水经一沉池或水泵进入一装置的进水管及布水管，再进入该装置 的反应池的底部，在水力作用下以推流形式向上流升，在通过回流管后又回到 布水管，经布水头喷出，使污水从反应池的底部到回流管的顶部反复循环，厌 氧菌及载体充分地与污水接触，使污染物被分解成CH4、CO2、H2S和沼气等;
(2)被处理过的废水经该装置的三相分离器溢水上升，沼气被三相分离 器的管道收集引出利用，污泥菌体被三相分离器滞留在下水体中，当污泥由于 沉降至回流管口时被吸力引导进入回流管，又与新的污水接触，如此反复，污 泥超多时，通过污泥排放管适时排放;
(3)经三相分离器溢出的水，由于水力的上升作用，进入该装置的缺氧 处理层进一步处理;
(4)随着水流的上升，水进入该装置的接触氧化层处理，接触氧化后经 好氧处理的水经该装置的二次回流管回流到缺氧处理层反复循环处理;
(5)再随着水流的上升，进行完全好氧曝气处理，进一步去除污染物， 厌氧、缺氧、好氧在一个装置内以重叠方式、同一时间处理，经处理后的洁水 经该装置的澄清池的出水口出来。
用于实现本发明的装置，该装置包括壳体，进水管和出水口，其中壳体内 部分为反应池和澄清池，澄清池环绕在反应池的上部外围，进水管位于反应池 的底部，出水口位于澄清池的上部;进水管上间隔地设置有布水管和回流管， 其中回流管的长度大于布水管，回流管和布水管均位于反应池的底部;反应池 的中部设置有一个三相分离器，三相分离器由板材和管道组成，其中每两块板 材构成一个单元，每单元中的两板材之间形成“”型，形成“”型的两板 材的顶部与管道连通，管道穿过壳体延至壳体外，又每单元之间留有一条供污 水通过的缝隙;反应池的上部均布有二次回流管和曝气头，二次回流管的底部 设置有回流导向环。
本发明的工作原理：废水经粗格栅、水泵、细格栅、沉砂池(初沉池)、 进入高位配水槽，然后进入本发明装置的进水管及布水管，再进入反应池的底 部，在水力作用下以推流形式向上流升，在通过回流管后又回到布水管，使污 水从反应池的底部到回流管的顶部反复循环，厌氧菌及载体在污水的上升速度 的作用下，最广泛地与污水接触，达到迅速降解污染物之目的，使污染物被分 解成CH4、CO2、H2S和沼气等。被处理过的污水经三相分离器溢水上升，沼 气被三相分离器的管道收集引出利用，污泥菌体被三相分离器滞留在下水体 中，当污泥由于沉降至回流管口时被吸力引导进入回流管，又与新的污水接触， 如此反复。污泥超多时，通过污泥排放管适时排放。经三相分离器溢出的水， 由于水力的上升作用，水逐步上升，进入缺氧处理层进一步处理。随着水流的 上升，污水进入接触氧化层处理，接触氧化后经好氧处理的污水经二次回流管 回流到缺氧处理区反复循环处理，达到进一步处理之目的，其中回流导向环用 作回流导向，曝气头作曝气用。随着水流的上升，进行完全好氧曝气处理，进 一步去除污染物，处理后的洁水经澄清池出水口排出。
本发明与现有技术相比具有以下的优点：
1、处理效果好：与目前的活性污泥法的氧化沟、SBR等相比具有明显的 差别，氧化沟是靠污水在水池内循环流动、曝气缺氧的反复作用达到去除率的， 而且占地大，能耗高，处理效率低，负荷为0.3kg/m3.d，污泥量大。SBR有连 续式和间隙式两种方式，占地比氧化沟稍小，但同样存在投资大、能耗高、污 泥量大、处理效率较低，负荷为0.5kg/m3.d。其它的一些工艺，虽然处理效 果较高，但去除氨氮、磷等的效果往往都不行。而本发明将厌氧、缺氧、好氧 在一个装置内以重叠方式、同一时间完成，尤其是厌氧和好氧在一个水体内完 成，现有工艺是从来没有过的，而且处理效率高，负荷可达COD10～45kg/m3.d， 去除磷，脱氨氮的效果好。但它不同于现有技术的A2/O和A/O法，A2/O法是 靠在一个独立的厌氧设备里将污水厌氧处理后，流入第二个水池进行缺氧、好 氧，靠动力反复回流而达到处理的，它们都是由两个水池分别完成厌氧、好氧 的，且水是平行横向流动的，它们的处理效率低，负荷只能达到BOD 0.5～ 0.8kg/m3.d，而本发明是靠水向上流动在不新增动力消耗的情况下，达到两次 回流，比现有技术节约能源，提高效率12～90倍，水处理效果好，效率高。
2、节约投资：本发明具有比现有工艺技术节省一次性投资，现有技术每 处理1万立方米/日需投资600万元～1500万元，而本发明在达到相同的处理 量和处理效果时，只需投入450万元，节约投资25%～70%。
3、节约土地资源：现有技术处理1万吨/日废水，需占地面积为2～8亩， 而本工艺只需土地1亩，节约用地50%以上。
4、本工艺可模块化设计：日处理可从几十立方米到数十万立方米。
5、水处理费用低：每处理1吨水的人工费、电费等直接运行费在0.09元 以内(即COD在350mg/L，电费按0.8元/KW.h计算，)，而现有技术每处理1 吨水的直接费用在0.2～0.5元，本发明可比现有技术节约55%以上。
6、比现有技术污泥少：比SBR和氧化沟少65%以上的污泥，减轻了污泥的 处理费用。