申请日2019.12.18
公开(公告)日2020.02.21
IPC分类号C02F9/04; C02F1/52
摘要
本发明公开了一种改进型混凝沉淀除磷处理设备及其处理工艺，包括混凝池、污泥絮凝池、沉淀池A、沉淀池B、除磷剂加药装置;混凝池设有循环泵和管道混合器，管道混合器与除磷剂加药装置相连接，混凝池与污泥絮凝池之间通过过水孔一相连接，污泥絮凝池的中部设有斜管填料，污泥絮凝池与沉淀池A通过过水孔二相连接，沉淀池A出水管与沉淀池B相连接，沉淀池A和沉淀池B底部均设有锥形污泥斗，沉淀池A和沉淀池B的中部设有斜管填料，其中沉淀池B上部设有溢流堰，通过溢流堰出水。本发明结构简单紧凑，药剂用量和的动力消耗低，污泥产生量少，处理效率高，运维成本低。
权利要求书
1.改进型混凝沉淀除磷处理设备，其特征在于：包括混凝池(1)、污泥絮凝池(2)、沉淀池A(3)、沉淀池B(4)和除磷剂加药装置(5)，所述混凝池(1)设有循环泵(102)和管道混合器(103)，管道混合器(103)与除磷剂加药装置(5)相连接;所述混凝池(1)与污泥絮凝池(2)之间设有隔板一(201)，隔板一(201)下部设有圆形或方形过水孔(202);所述混凝池(1)与污泥絮凝池(2)通过过水孔一(202)相连接，污泥絮凝池(2)的中部设有斜管填料一(203);所述污泥絮凝池(2)与沉淀池A(3)之间设有隔板二(301)，隔板二上部设有圆形或方形过水孔(302)，通过过水孔二(302)相连接;所述沉淀池A(3)与沉淀池B(4)通过进水管(402)相连接，沉淀池A(3)和沉淀池B(4)底部均设有锥形污泥斗一(306)和锥形污泥斗二(405)，沉淀池A(3)和沉淀池B(4)的中部设有斜管填料二(304)和斜管填料三(403)，其中沉淀池B(4)上部设有溢流堰(406)，沉淀池B(4)通过溢流堰(406)出水。
2.根据权利要求1所述的改进型混凝沉淀除磷处理设备，其特征在于：污水通过系统进水口(101)进入混凝池(1)，混凝池(1)下部与循环泵(102)进口相连接，循环泵(102)出口与管道混合器(103)进口相连接通，管道混合器(103)出口通过管道将出水导入混凝池(1)上部，循环泵(102)进出口设有阀门，管道混合器(103)进口端的垂直方向设有一个加药口(104)，除磷剂加药装置(5)通过管道与管道混合器(103)的加药口(104)相连接。
3.根据权利要求1所述的改进型混凝沉淀除磷处理设备，其特征在于：所述除磷剂加药装置(5)由除磷剂储罐(501)、除磷剂计量泵(503)和可监测药剂液位的液位器(502)组成，除磷剂计量泵(503)位于除磷剂储罐(501)上部，液位器(502)位于除磷剂储罐(501)下部。
4.根据权利要求1所述的改进型混凝沉淀除磷处理设备，其特征在于：所述污泥絮凝池(2)的中部设有斜管填料一(203)，斜管填料一(203)均为聚乙烯蜂窝状斜管，并与水平面呈60°倾斜放置，若干斜管填料一(203)底部设有框架支撑，并由所述框架支撑固定。
5.根据权利要求1所述的改进型混凝沉淀除磷处理设备，其特征在于：所述沉淀池A(3)呈方形，沉淀池A(3)的中部设有斜管填料二(304)，斜管填料二(304)均为聚乙烯蜂窝状斜管，并与水平面呈60°倾斜放置，若干斜管填料二(304)底部设有框架支撑，并由所述框架支撑固定，沉淀池A(3)上部设有浮泥溢流口(303)，下部设有锥形污泥斗一(306)，污泥可通过锥形污泥斗(306)底部的排泥管(305)排放。
6.根据权利要求1所述的改进型混凝沉淀除磷处理设备，其特征在于：所述沉淀池A(3)与沉淀池B(4)通过进口管(402)相连接，沉淀池B(4)呈方形，沉淀池B(4)的中部设有斜管填料三(403)，斜管填料三(403)均为聚乙烯蜂窝状斜管，并与水平面呈60°倾斜放置，若干斜管填料三(403)底部设有框架支撑，并由所述框架支撑固定，沉淀池B(4)下部设有锥形污泥斗二(405)，污泥可通过排泥口(404)排放，沉淀池B(4)上部设有溢流堰(406)，清水可自流进入出水槽(407)，通过出水槽(407)上的出水口(408)排放。
7.权利要求1-6任一项所述的改进型混凝沉淀除磷处理设备的处理工艺，包括如下步骤：
(1)污水首先自流进入混凝池(1)，与循环泵(102)出水初步混合，随后被循环泵(102)抽入管道混合器(103)与除磷剂充分混合，回到混凝池(1)，此过程形成大量小絮体，除去水中大部分的磷酸根;
(2)混凝池(1)出水从底部进入污泥絮凝池(2)，上升过程中与池内大量未饱和的絮体碰撞，絮体增大，并吸附、络合、沉淀水中剩余的磷形成饱和污泥，在水流作用下越过斜管填料一(203)的污泥进入沉淀池A(3)，下部污泥留在污泥絮凝池(2)与后续进水继续反应;
(3)部分污泥随出水进入沉淀池A(3)，经自由沉降和斜管填料二(304)截留，比重小的浮泥浮于池面，比重较大的大部分沉入锥形污泥斗一(306)，极少部分随水流经管道(402)进入沉淀池B(4);
(4)沉淀池A(3)出水进入沉淀池B(4)后，由于重力作用，水中剩余的污泥及颗粒物质沉入锥形污泥斗二(405)，水流上升至溢流堰(406)后，出水直接达标排放。
8.根据权利要求7所述的改进型混凝沉淀除磷处理设备的处理工艺，其特征在于：在步骤(1)中，循环泵的流量大于系统进水流量，通过管道混合器(103)的局部水头损失不小于0.4m，管道内流速为0.8～1.0m/s，混凝池反应时间5-20min;在步骤(2)中，污泥絮凝池(2)的上升流速为3-7m/h，污泥絮凝池(2)的反应时间为10-30min，正常情况下，污泥絮凝池(2)的污泥不外排。
9.根据权利要求7所述的改进型混凝沉淀除磷处理设备的处理工艺，其特征在于：在步骤(3)中，沉淀池A(3)的上部设置有进水口，中部的斜管填料(304)截留比重小的浮泥，浮泥较多时通过浮泥溢流口(303)排放，比重大的污泥随水流沿斜管填料二(304)壁向下流动，大部分泥由于重力作用沉降至锥形污泥斗一(306)，少部分随水流进入沉淀池B(4)，沉淀池A(3)的表面负荷达到3-6m3/(m2*h)，正常情况下，沉淀池A(3)作为主要排泥区，通过排泥口(305)排放。
10.根据权利要求7所述的改进型混凝沉淀除磷处理设备的处理工艺，其特征在于：在步骤(4)中，沉淀池B(4)为上向流斜管沉淀池，沉淀池B(4)的中下部设置有进水管(402)，沉淀池B(4)的中部斜管填料三(403)对泥水混合物有较好的泥水分离效果，分离后的污泥返回锥形污泥斗二(405)，清水经过溢流堰(406)的作用，清水自流进入出水槽(407)，通过出水槽(407)上的出水口(408)达标排放，沉淀池B(4)的表面负荷达到3-6m3/(m2*h)，正常情况下，沉淀池B(4)的底部锥形污泥斗二(405)作为次要排泥区;步骤(3)和步骤(4)中，沉淀池A(3)和沉淀池B(4)的整个沉淀过程的水力停留时间为0.5-1h。
说明书
改进型混凝沉淀除磷处理设备及其处理工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种改进型混凝沉淀除磷处理设备及其处理工艺。
背景技术
污水处理中，脱氮除磷是必须要考虑的问题。对于引发水体富营养化而言，磷的作用远大于氮的作用，因此控制磷的浓度十分重要。目前，城市污水处理厂所采用的除磷技术主要有生物除磷和化学除磷两种。生物除磷是在好氧条件下，通过微生物对污染水体中的溶解性磷酸盐过量吸收来完成。化学除磷是向水体中加入化学药剂，通过其与水体中的磷酸盐反应形成沉淀来达到除磷目的。国内外经验表明，采用生物除磷方法，条件要求非常苛刻，容易受进水水质水量波动的影响，而且，磷的去除量一般为BOD5去除量的3.5～4.5%，出水含磷很难低于1.0mg/L。此外，由于硝化菌和聚磷菌的污泥龄差距，对生物处理工艺而言，脱氮除磷是互相矛盾的目标。因此较好的处理手段为优先满足脱氮目标，再通过混凝沉淀工艺化学除磷，使出水满足磷的污染物排放标准。
现有的混凝沉淀除磷工艺，一般设置混合区、絮凝区和沉淀区。混合区投加石灰、PAC或PFS作为除磷剂，通过快速搅拌使药剂与污水充分混合反应，凝聚成微絮凝体;絮凝区投加PAM作为絮凝剂，通过慢速搅拌增强絮凝作用，将小絮体转化为较大絮体，进而形成化学污泥;沉淀区通过重力沉降或机械旋流等措施完成泥水分离，从而降低水中的磷的浓度，达到排放标准。实际应用中，对于小水量的污水处理，此工艺存在如下缺陷：
由于化学反应常常伴随副反应，达到预期效果需要过量投加除磷剂(按《给水排水手册》第5册，要求出水P浓度在0.5mg/L以下，后沉淀和同步沉淀化学除磷工艺中加入的金属离子与进水总磷的摩尔比需达到2，而理论值小于1)，一方面造成药剂的大量消耗，另一方面产生大量的化学污泥，故药剂投加和污泥处置的运行成本较高。
混凝区和絮凝区的机械搅拌需长期用电，对于处理水量少的工程而言，电费成本高。
高分子聚合物——聚丙烯酰胺(PAM)虽然有较好的助凝作用，但需溶解后投加，其溶解时间长，而且溶解后很容易失效。
适用于小水量污水处理的沉淀池一般是竖流式和斜板式/斜管式，竖流式沉淀池池身高度大，施工较困难，斜板式/斜管式沉淀池抗冲击负荷能力差，水质波动时泥水分离效果不好，出水SS含量往往超标，后续需要过滤措施。
目前，缺乏一种处理效率高的混凝沉淀除磷处理设备及其处理工艺。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于提出一种处理效率高的改进型混凝沉淀除磷处理设备及其处理工艺。
为实现上述技术目的，本发明提供了一种改进型混凝沉淀除磷处理设备，包括混凝池、污泥絮凝池、沉淀池A、沉淀池B和除磷剂加药装置，所述混凝池设有循环泵和管道混合器，管道混合器与除磷剂加药装置相连接;所述混凝池与污泥絮凝池之间设有隔板一，隔板一下部设有圆形或方形过水孔一;所述混凝池与污泥絮凝池通过过水孔一相连接，污泥絮凝池的中部设有斜管填料一;所述污泥絮凝池与沉淀池A之间设有隔板二，隔板二上部设有圆形或方形过水孔二，通过过水孔二相连接;所述沉淀池A与沉淀池B通过进水管相连接，沉淀池A和沉淀池B底部设有锥形污泥斗一和锥形污泥斗二，沉淀池A和沉淀池B的中部设有斜管填料二和斜管填料三，其中沉淀池B上部设有溢流堰，沉淀池B通过溢流堰出水。
进一步地，污水通过系统进水口进入混凝池，混凝池下部与循环泵进口相连接，循环泵出口与管道混合器进口相连接，管道混合器出口通过管道将出水导入混凝池上部，循环泵进出口设有阀门，管道混合器进口端的垂直方向设有一个加药口，除磷剂加药装置通过管道与管道混合器的加药口相连接。
进一步地，所述除磷剂加药装置由除磷剂储罐、除磷剂计量泵和可监测药剂液位的液位器组成，除磷剂计量泵位于除磷剂储罐上部，液位器位于除磷剂储罐下部。
进一步地，污泥絮凝池的中部设有斜管填料一，每一斜管填料一均为聚乙烯蜂窝状斜管，并与水平面呈60°倾斜放置，若干斜管填料一底部设有框架支撑，并由所述框架支撑固定。
进一步地，沉淀池A呈方形，沉淀池A的中部设有斜管填料二，每一斜管填料二均为聚乙烯蜂窝状斜管，并与水平面呈60°倾斜放置，若干斜管填料二底部设有框架支撑，并由所述框架支撑固定，沉淀池A上部设有浮泥溢流口，下部设有锥形污泥斗一，污泥可通过锥形污泥斗底部的排泥管排放。
更进一步地，沉淀池A与沉淀池B通过进口管相连接，沉淀池B呈方形，沉淀池B的中部设有斜管填料三，每一斜管填料三均为聚乙烯蜂窝状斜管，并与水平面呈60°倾斜放置，若干斜管填料三底部设有框架支撑，并由所述框架支撑固定，沉淀池B下部设有锥形污泥斗二，污泥可通过排泥口排放，沉淀池B上部设有溢流堰，清水可自流进入出水槽，通过出水槽上的出水口排放。
本发明还提供了所述改进型混凝沉淀除磷处理设备的处理工艺，包括如下步骤：
(1)污水首先自流进入混凝池，与循环泵出水初步混合，随后被循环泵抽入管道混合器与除磷剂充分混合，回到混凝池，此过程形成大量小絮体，除去水中大部分的磷酸根;
(2)混凝池出水从底部进入污泥絮凝池，上升过程中与池内大量未饱和的絮体碰撞，絮体增大，并吸附、络合、沉淀水中剩余的磷形成饱和污泥，在水流作用下越过斜管填料一的污泥进入沉淀池A，下部污泥留在污泥絮凝池与后续进水继续反应;
(3)部分污泥随出水进入沉淀池A，经自由沉降和斜管填料二截留，比重小的浮泥浮于池面，比重较大的大部分沉入锥形污泥斗一，极少部分随水流经管道进入沉淀池B;
(4)沉淀池A出水进入沉淀池B后，由于重力作用，水中剩余的污泥及颗粒物质沉入锥形污泥斗二，水流上升至溢流堰后，出水直接达标排放。
进一步地，在步骤(1)中，循环泵的流量大于系统进水流量，通过管道混合器的局部水头损失不小于0.4m，管道内流速为0.8～1.0m/s，混凝池反应时间5-20min;在步骤(2)中，污泥絮凝池的上升流速为3-7m/h，污泥絮凝池的反应时间为10-30min，正常情况下，污泥絮凝池的污泥不外排。
进一步地，在步骤(3)中，沉淀池A的上部设置有进水口，中部的斜管填料一截留比重小的浮泥，浮泥较多时通过浮泥溢流口排放，比重大的污泥随水流沿斜管填料二壁向下流动，大部分泥由于重力作用沉降至锥形污泥斗一，少部分随水流进入沉淀池B，沉淀池A的表面负荷达到3-6m3/(m2*h)，正常情况下，沉淀池A作为主要排泥区，通过排泥口排放。
更进一步地，在步骤(4)中，沉淀池B为上向流斜管沉淀池，沉淀池B的中下部设置有进水管，沉淀池B的中部斜管填料三对泥水混合物有较好的泥水分离效果，分离后的污泥返回锥形污泥斗二，清水经过溢流堰的作用，清水自流进入出水槽，通过出水槽上的出水口达标排放，沉淀池B的表面负荷达到3-6m3/(m2*h)，正常情况下，沉淀池B的底部锥形污泥斗二作为次要排泥区;步骤(3)和步骤(4)中，沉淀池A和沉淀池B的整个沉淀过程的水力停留时间为0.5-1h。
本发明的有益效果：本发明处理效率高、投资成本低、运行费用低。
本发明改进型混凝沉淀除磷处理设备及其处理工艺与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本工艺采用污泥作为絮凝剂，取代不易溶解的PAM，使池内未饱和的污泥继续吸附水中的磷，一方面降低了药剂消耗，另一方面减少了化学污泥的产生，故药剂消耗和污泥处置的运行成本较低。
(2)本工艺絮凝区不需搅拌机，降低了电费成本。
(3)本工艺采用下向流斜管沉淀池(沉淀池A)和上向流斜管沉淀池(沉淀池B)串联，增强了系统的抗冲击能力，泥水分离效果好，出水总磷和SS含量均达标，后续不需过滤即可直接排放。而且两沉淀池的整个沉淀过程的水力停留时间为0.5-1h，大大提高了沉淀效率。（发明人王文标;胡姣;朱成辉;黄海峰）