申请日2018.04.17
公开(公告)日2018.08.24
IPC分类号B01D21/02; C02F3/12
摘要
本发明涉及一种用于连续式污水生物处理的二沉池，包括池体和设置在池体中的布水管、导流槽和流泥沟，所述导流槽位于所述流泥沟的正上方使得通过布水管进入导流槽内上部的混合液以基本垂直地向下的平推流方式流动，并且使该混合液中的污泥在重力作用下以无阻碍的方式通过导流槽并且直接落入设置在池体底部的流泥沟中，所述流泥沟中的污泥以无搅动的方式在重力作用下汇入集泥槽后排出池体。本发明二沉池的有益效果包括泥水分离主要在导流槽中进行而不受池体其他部分混合液流动的干扰，使得污泥在二沉池中的停留时间远短于二沉池水力停留时间，二沉池的池容利用率高、结构简洁、安装和操作方便快捷、泥水分离效率高且效果好等。
权利要求书
1.一种用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，包括池体(1)和设置在池体(1)中上部的导流槽(22)、设置在导流槽(22)中上部的布水管(21)以及设置在池体(1)底部的集排泥系统;所述集排泥系统包括遍布于池体(1)底部的多个山形斜板(34)、由相邻山形斜板(34)形成的流泥沟(35)以及与流泥沟(35)连通的集泥槽(31);所述导流槽(22)位于所述流泥沟(35)和/或集泥槽(31)的正上方使得通过布水管(21)进入导流槽(22)内上部的混合液以基本垂直地向下的平推流方式在导流槽(22)内流动，并且使得在导流槽(22)中初步沉降的所述混合液中的污泥在重力作用下以无阻碍的方式从导流槽(22)的下端开口(25)直接落入流泥沟(35)和/或集泥槽(31)中;所述流泥沟(35)中的污泥以无搅动的方式在重力作用下汇入集泥槽(31)后排出池体(1)。
2.根据权利要求1的所述用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，所述山形斜板(34)的横截面为等腰三角形，顶角为60-90度，优选70-80度;高度为小于等于2米，优选0.5-1.8米，更优选0.8-1.5米;长度为小于等于10米，优选3-8米，更优选4-6米，例如约5米。
3.根据前述权利要求中任一项的所述用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，所述流泥沟(35)基本垂直地连通集泥槽(31)，所述集泥槽(31)中设有用于排出污泥的排泥管(41);优选地，集泥槽(31)的底部低于流泥沟(35)的底部;优选地，所述集泥槽(31)的宽度为0.5-2米，优选为0.8-1.5米，更优选为1-1.2米。
4.根据权利要求3的所述用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，流泥沟(34)的底部以距离所述集泥槽(31)由近至远逐渐上升的方式形成斜坡(36);优选地，斜坡(36)的坡度为1000:2至1000:20，例如，1000:5、1000:8、1000:10、1000:15等。
5.根据权利要求3-4中任一项的所述用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，在集泥槽(31)中设有下沉的集泥坑(33)，集泥坑(33)的底部低于集泥槽(31)的底部，并且排泥管(41)的抽泥口(42)伸入集泥坑(33)以避免抽取污泥时对池体(1)中混合液的污泥沉降的扰动。
6.根据前述权利要求中任一项的所述用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，池体(1)中还设有与导流槽(22)相邻的澄清区(15)，所述导流槽(22)的下端开口(25)与池体(1)的底部之间具有间隙(26)并且所述导流槽(22)通过间隙(26)与澄清区(15)流体连通;所述澄清区(15)位于所述流泥沟(35)的正上方使得在澄清区(15)中沉降的污泥在重力作用下以无阻碍的方式直接落入流泥沟(35)中。
7.根据权利要求6的所述用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，所述澄清区(15)中还设有用于排出上清液的出水槽(16);优选地，出水槽(16)的溢流堰距离池体(1)底部的高度大于等于5米，优选为5-8米，例如5-7米、5.5-6.5米、约6米等。
8.根据前述权利要求中任一项的所述用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，所述导流槽(22)下端开口(25)位于液面以下泥水界面的附近;优选地，下端开口(25)与池体1中混合液表面的距离大于等于2米，例如2-2.5米等;优选地，下端开口(25)位于泥水界面上方，与泥水界面的距离小于等于2米。
9.根据前述权利要求中任一项的所述用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，所述导流槽(22)的总过流断面面积为所述池体(1)的总过流断面面积的5%至50%，优选6%至40%，例如10%、15%、20%、25%、30%、35%等，使得所述导流槽(22)中混合液向下流动的速度小于等于10mm/s，优选小于等于8mm/s，例如约7mm/s、约6mm/s、约5mm/s、约4mm/s、约3mm/s。
10.根据前述权利要求中任一项的所述用于污水生物处理的二沉池，其特征在于，所述导流槽(22)为沿池体(1)长度方向设置的由基本竖直设置且相互平行的第一隔板(23)和第二隔板(24)构成的狭缝，所述第一隔板(23)和第二隔板(24)的下端相互平齐构成狭缝状的所述下端开口(25);优选地，所述第一隔板(23)和第二隔板(24)之间的间距为0.5-2.5米，例如0.5-2.0米、1.0-1.5米、1.25-1.30米等;优选地，所述集泥槽(31)沿池体(1)的长度方向设置在池体(1)的底部中间位置，所述下端开口(25)和所述集泥槽(31)均与所述池体(1)等长，所述流泥沟(35)一端与所述集泥槽(31)相连，另一端直抵所述池体(1)的内壁，所述下端开口(25)位于所述集泥槽(31)正上方并与之平行。
11.根据权利要求10的所述用于污水生物处理的二沉池，其特征在于，所述池体(1)为长方体构筑物，长度为10-20米，所述导流槽(22)与池体(1)的池壁之间的最大距离不超过6-12米;优选地，所述池体(1)有多个，各个池体(1)的底部通过各自的集泥槽(31)流体连通。
12.根据前述权利要求中任一项的所述用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，所述布水管(21)基本水平地沿所述导流槽(22)的长度方向设置于混合液表面附近，例如所述布水管(21)位于混合液表面以下0.2-0.5米，例如0.25-0.35米;优选地，所述布水管(21)的侧壁沿布水管(21)的长度方向设有多个布水孔(212)使得经布水孔(212)进入导流槽(22)的混合液的流量沿导流槽(22)的长度方向基本上处处相等。
13.根据权利要求12的所述用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，所述布水管(21)的横截面为圆形或凸多边形，并且其截面直径D为0.2-1.5米，优选为0.4-1.2米，例如0.6-1.0米、0.6-0.9米、0.7-0.8米等。
14.一种连续式污水生物处理方法，包括：
S00，提供根据前述权利要求中任一项的所述的用于连续式污水生物处理的二沉池;
S10，将曝气后的混合液引入布水管(21)，然后均匀地分布在导流槽(22)上部中，使得导流槽(22)中的混合液以基本垂直地向下的平推流方式流动;
S20，使所述混合液中的污泥在重力作用下以无阻碍的方式通过导流槽(22)并且直接落入设置在池体(1)底部的流泥沟(35)和/或集泥槽(31)中;
S30，将集泥槽(31)中的污泥从排泥管(41)排出。
15.根据权利要求14的所述连续式污水生物处理方法，还包括：
S40，将导流槽(22)下端的污泥减少的混合液从间隙(26)导入澄清区(15)中进行澄清;
S50，将澄清区(15)中落下的污泥通过山形斜板(34)汇入流泥沟(36)，接着汇入集泥槽(31)后从排泥管(41)一起排出。
说明书
一种用于连续式污水生物处理的二沉池
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别涉及用于连续式污水生物处理的二沉池。
背景技术
固液分离系统(二沉池)是污水生物处理(活性污泥工艺)的核心部分。在二沉池中将污泥高效快速地从混合液中分离往往决定着污水生物处理的成败。例如，污泥在沉淀池中停留时间过长会改变污泥性质，甚至有可能导致污泥膨胀，造成二沉池大量的污泥上浮现象，严重时会造成系统污泥的大量流失，最终引起系统的崩溃。因此，仍然需要开发新的二沉池以高效快速分离混合液中的污泥。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于连续式污水生物处理的二沉池以解决前述现有技术中的问题。具体而言，本发明提供以下技术方案。
在一个方面，本发明提供一种用于连续式污水生物处理的二沉池，其特征在于，包括池体和设置在池体中上部的导流槽、设置在导流槽中上部的布水管以及设置在池体底部的集排泥系统;所述集排泥系统包括遍布于池体底部的多个山形斜板、由相邻山形斜板形成的流泥沟以及与流泥沟连通的集泥槽;所述导流槽位于所述流泥沟和/或集泥槽的正上方使得通过布水管进入导流槽内上部的混合液以基本垂直地向下的平推流方式在导流槽内流动，并且使得在导流槽中初步沉降的所述混合液中的污泥在重力作用下以无阻碍的方式从导流槽的下端开口直接落入流泥沟和/或集泥槽中;所述流泥沟中的污泥以无搅动的方式在重力作用下汇入集泥槽后排出池体。
进一步地，所述山形斜板的横截面为等腰三角形，顶角为60-90度，优选70-80度;高度为小于等于2米，优选0.5-1.8米，更优选0.8-1.5米;长度为小于等于10米，优选3-8米，更优选4-6米，例如约5米。
进一步地，所述流泥沟基本垂直地连通集泥槽，所述集泥槽中设有用于排出污泥的排泥管;优选地，集泥槽的底部低于流泥沟的底部;优选地，所述集泥槽的宽度为0.5-2米，优选为0.8-1.5米，更优选为1-1.2米。
进一步地，流泥沟的底部以距离所述集泥槽由近至远逐渐上升的方式形成斜坡;优选地，斜坡的坡度为1000:2至1000:20，例如，1000:5、1000:8、1000:10、1000:15等。
进一步地，在集泥槽中设有下沉的集泥坑，集泥坑的底部低于集泥槽的底部，并且排泥管的抽泥口伸入集泥坑以避免抽取污泥时对池体中混合液的污泥沉降的扰动。
进一步地，池体中还设有与导流槽相邻的澄清区，所述导流槽的下端开口与池体的底部之间具有间隙并且所述导流槽通过间隙与澄清区流体连通;所述澄清区位于所述流泥沟的正上方使得在澄清区中沉降的污泥在重力作用下以无阻碍的方式直接落入流泥沟中。
进一步地，所述澄清区中还设有用于排出上清液的出水槽;优选地，出水槽的溢流堰距离池体底部的高度大于等于5米，优选为5-8米，优选大于等于6米，7米或8米，例如5-7米、5.5-6.5米、约6米等。
进一步地，所述导流槽的总过流断面面积为所述池体的总过流断面面积的5%至50%，优选6%至40%，例如10%、15%、20%、25%、30%、35%等，使得所述导流槽(22)中混合液向下流动的速度小于等于10mm/s，优选小于等于8mm/s，例如约7mm/s、约6mm/s、约5mm/s、约4mm/s、约3mm/s。
进一步地，所述导流槽下端开口位于液面以下泥水界面的附近;优选地，下端开口位于泥水界面上方，与池体1中混合液表面的距离大于等于2米，例如2-2.5米等;优选地，下端开口(25)与池体1中混合液表面的距离大于等于2米，例如2-3.5米、2-3.0米、2-2.5米等;优选地，下端开口(25)位于泥水界面上方，与泥水界面的距离小于等于2米。
进一步地，所述导流槽为沿池体长度方向设置的由基本竖直设置且相互平行的第一隔板和第二隔板构成的狭缝，所述第一隔板和第二隔板的下端相互平齐构成狭缝状的所述下端开口;优选地，所述第一隔板和第二隔板之间的间距为0.5-2.5米，例如0.5-2.0米、1.0-1.5米、1.25-1.30米等;优选地，所述集泥槽沿池体的长度方向设置在池体的底部中间位置，所述下端开口和所述集泥槽均与所述池体等长，所述流泥沟一端与所述集泥槽相连，另一端直抵所述池体的内壁，所述下端开口位于所述集泥槽正上方并与之平行。
进一步地，所述池体为长方体构筑物，长度为10-20米，所述导流槽与池体的池壁之间的最大距离不超过6-12米;优选地，所述池体有多个，各个池体的底部通过各自的集泥槽流体连通。
进一步地，所述布水管基本水平地沿所述导流槽的长度方向设置于混合液表面附近，并且布水管的侧壁沿布水管的长度方向设有多个布水孔使得经布水孔进入导流槽的混合液的流量沿导流槽的长度方向基本上处处相等。
进一步地，所述布水管的横截面为圆形或凸多边形，并且其截面直径D为0.2-1.5米，优选为0.4-1.2米，例如0.6-1.0米、0.6-0.9米、0.7-0.8米等。
进一步地，所述布水孔为倒置的等腰三角形开口并且设置在所述布水管的两侧，所述等腰三角形开口的下端顶点距离通过所述布水管轴线的水平截面的距离为直径D的0-20%，所述等腰三角形开口的上端边长为直径D的2-20%，所述等腰三角形开口的高度为直径D的2-30%，并且多个所述等腰三角形开口相互之间的距离为直径D的2-20%。
在另一个方面，本发明提供一种连续式污水生物处理方法，包括：
S00，提供根据前述权利要求中任一项的所述的用于连续式污水生物处理的二沉池;
S10，将曝气后的混合液引入布水管，然后均匀地分布在导流槽上部中，使得导流槽中的混合液以基本垂直地向下的平推流方式流动;
S20，使所述混合液中的污泥在重力作用下以无阻碍的方式通过导流槽并且直接落入设置在池体底部的流泥沟和/或集泥槽中;
S30，将集泥槽中的污泥从排泥管排出。
进一步地，所述连续式污水生物处理方法，还包括：
S40，将导流槽下端的污泥减少的混合液从间隙导入澄清区中进行澄清;
S50，将澄清区中落下的污泥通过山形斜板汇入流泥沟，接着汇入集泥槽后从排泥管一起排出。
不受任何理论的束缚，本发明的发明人认为在本发明的二沉池中，导流槽将其中的混合液与池体其他部分的混合液隔开，使得通过布水管进入导流槽内上部的混合液能够以基本垂直地向下的平推流方式流动;并且导流槽中以及导流槽与流泥沟和集泥槽之间无其他构件，使得混合液中的污泥在重力作用下能够以无阻碍的方式通过导流槽并且直接落入设置在池体底部的流泥沟和集泥槽中。因此，导流槽中的污泥的沉降速度可以到达最大，即：污泥自身在重力作用下的沉降速度与混合液向下流动的速度之和，由此充分利用了混合液的流动速度使污泥尽快到达流泥沟和集泥槽，然后通过集泥槽排出，显著减少了污泥在二沉池中的停留时间。此外，由于污泥在导流槽、流泥沟和集泥槽中只受重力作用，均未受到机械搅动，因此污泥在之前的污水处理过程中形成的诸如菌胶团、污泥颗粒等结构能够得到最大程度的保留，在污泥回流后的相应生物处理过程中无需恢复相应结构，从而能够实现更高污水生物处理效率。
另一方面，需要通过二沉池处理的全部混合液都从导流槽导入，首先在导流槽内以不大于10mm/s的缓慢流速垂直向下地流动，直至泥水界面附近，大量的污泥直接落入流泥沟和/或集泥槽中，然后在重力和排出污泥的曳力作用下流入集泥坑后排出，清液从导流槽下方的间隙流入澄清区后逐渐上升并从液面处的出水槽排出;由于导流槽内的混合液流速缓慢，不会冲击流泥沟和/或集泥槽中的污泥造成返流，另外整个二沉池中发生泥水分离的主要区域(包括导流槽内以及导流槽下方的泥水界面与流泥沟/集泥槽之间的区域)中混合液都没有明显的横向(水平)流动，甚至澄清区中也没有明显的横向(水平)流动，因此污泥得以在重力作用下以近乎垂直的方向沿最短距离落入流泥沟/集泥槽后排出，使得污泥在二沉池中的停留时间最短。不受任何理论的限制，发明人认为缩短污泥在二沉池中的停留时间，使其尽快返回之前的污水生物处理阶段有利于污泥最大限度地保持其进入二沉池之前的状态和性质并在污泥返回污水生物处理阶段后更快地恢复活性，从而提高污水生物处理阶段的处理效率。
此外，澄清区中的污泥落在池底后，通过山形斜板、流泥沟和集泥槽后排出，因此污泥的流动被限制在这些沟槽中，避免了池底污泥流动对其上混合液的扰动，也避免了传统使用刮泥板时污泥残留、扰动后污泥返混以及扰动上层混合液等问题。同时，通过利用重力进行污泥的集中、浓缩和流动，使污泥能够自动、平稳、及时地从流泥沟汇入集泥槽(优选集泥坑)并排出二沉池，实现了池底各处污泥面自动平衡的效果，避免了现有技术中从各个流泥沟或支集泥槽分别抽取污泥时，由于抽取量与污泥量不匹配而导致的污泥在某些位置停留时间过长的问题。
再者，本发明中，除了在池底设置斜板外，在池底上方部分(例如二沉池的中上部)中都未设置任何斜板，这就避免了在二沉池中上部设置斜板时落在斜板上的污泥需要沿斜板移动更长距离而导致停留时间过长的问题，以及由于中上部污泥量小使得落在斜板上的污泥滑落缓慢甚至附着在斜板上的问题;至于池底斜板上的污泥，利用泥量大所致的“雪崩”效应以及距离排泥口较近而产生的冲刷效应，则能够及时排出;由此使得本发明二沉池不会发生传统斜板沉淀池中污泥在斜板上停留时间过长甚至附着的问题。
综上，本发明二沉池的有益效果至少在于，泥水分离主要在导流槽中进行而不受池体其他部分混合液流动的干扰，使得污泥在二沉池中的停留时间远短于二沉池的水力停留时间，二沉池的池容利用率高、结构简洁、安装和操作方便快捷、泥水分离效率高且效果好等。
在本文中所用的术语具有其在本领域内公知的含义，然而为清楚起见，仍然给出以下定义。
术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
“基本”或“基本上”并不排除“完全”的意思。如一个成分“基本上不含”Y，也可以是完全不含有Y。在限定具体数值的情况下，是指该具体数值具有以该具体数值为基础的上下浮动的范围，浮动范围可以是该具体数值的+/-5%，+/-4%，+/-3%，+/-2%，+/-1%，+/-0.5%，+/-0.2%，+/-0.1%，+/-0.05%，+/-0.01%等。如果需要，“基本”或“基本上”可以以上浮动范围代替或从本发明定义中删除。
本发明中“恒水位”表示池体中的液面位置基本保持不变。例如，池体中的液面位置变化的范围小于池体中液体深度的+/-5%，+/-4%，+/-3%，+/-2%，+/-1%，+/-0.5%，+/-0.2%，+/-0.1%，+/-0.05%，+/-0.01%等。“含有”既包括提到的因素，也允许包括附加的、不确定的因素。“大约”、“约”、“左右”在限定具体数值的情况下，是指该具体数值具有以该具体数值为基础的上下浮动的范围，浮动范围可以是该具体数值的+/-5%，+/-4%，+/-3%，+/-2%，+/-1%，+/-0.5%，+/-0.2%，+/-0.1%，+/-0.05%，+/-0.01%等。“和/或”表示由其连接的多个术语可以各自单独使用，也可以相互任意组合。
本发明中，为简明起见而使用的数值范围不仅包括其端点值，也包括其所有的子范围和此范围内所有的单独的数值。例如，数值范围1-6不仅包括子范围，例如1-3、1-4、1-5、2-4、2-6、3-6等，也包括此范围内单独的数值，例如1、2、3、4、5、6。