CN102730834A - 闸门式循环比可调氧化沟装置及其操作方法 - Google Patents

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本发明公开了一种闸门式循环比可调氧化沟装置及其操作方法，该装置包括厌氧池（2）、氧化沟池（3）和沉淀池（4），在厌氧池（2）内部设置有第一搅拌器（9）；氧化沟池（3）划分为好氧区和缺氧区，在好氧区起始端和缺氧区起始端分别设置有闸门式循环比调控设备（12），在好氧区内设置有立式表曝机（11），在缺氧区内设置有第二搅拌器（10），本发明的优点是：不改变其它运行参数，不使用化学药剂，仅通过调节循环比可以显著提高氧化沟的除污效果，并且可以使脱氮除磷同时达到较高去除率。与实现相同处理效果的其它活性污泥工艺相比，可节省耗氧量和耗电量。

Description

闸门式循环比可调氧化沟装置及其操作方法
技术领域
本发明属于环境工程中的污水处理技术领域，涉及一种闸门式循环比可调氧化沟装置及其操作方法。
背景技术
1954年，世界上第一座氧化沟污水处理厂在荷兰建立，历经了几十年的发展。目前，氧化沟工艺设计规范或手册中均未将循环比(循环廊道断面通过的循环流量和进水流量的比值)作为工艺设计参数。设计过程中，常依据设计规范或手册选定污泥浓度、污泥负荷、污泥龄等设计参数值，之后计算得到氧化沟所需的容积，最后依据场地等要求，确定氧化沟的廊道宽度、深度及长度和廊道数目，最终导致了已建氧化沟工艺循环比差异很大，见表1。
表1  已建氧化沟工艺的循环比
Figure BDA00001894064100011
注：QTOT=86400·v·B·H=Qin+RsQin+RQin，故
Figure BDA00001894064100012
式中：QTOT--通过循环廊道断面的总流量，m3/d；Qin--单座氧化沟进水流量，m3/d
R--循环比；B--廊道宽，m；H--有效水深，m；86400—时间单位秒与天转化系数。
RS--污泥回流比，估取1(即100%)；v--混合液流速，估取0.3m/s。
由于循环比在氧化沟工艺设计中并未作为设计参数被设计者考虑在内。此外，污水处理厂投产运行后，进水流量并不是管理人员能调控的参数，而是由外界情况所决定。已建成氧化沟工艺***廊道宽（B）及有效水深(H，是氧化沟池底上表面到氧化沟池最高设计水位的距离)是定值。而混合液在沟内的流速过小会导致污泥沉降淤积。流速过大一方面会造成运行不经济；另一方面会使活性污泥絮体粒径变小，这样泥水混合液由氧化沟池进入沉淀池后沉降性能变差，最终会使氧化沟工艺***的出水水质变差。所以氧化沟内混合液流速常保持在0.3m/s左右。氧化沟工艺***的污泥回流比(由沉淀池回流至反应池的污泥量与进水流量的比值)经验值在0.75-1.5之间（即75%-150%），数值较小，因此污泥回流比Rs的微小波动对循环比R没有很大影响。
在现有的氧化沟工艺技术中，有在循环廊道内加装具有一定孔径的插板，但是插板的过流面积是固定的，因此对于这样的氧化沟工艺，其循环比也不能调节，也是定值。
综上可知，现有氧化沟工艺技术中存在以下问题：循环比未能成为可有效调控的工艺运行参数，因此导致了不投加化学药剂仅依靠活性污泥微生物降解作用的氧化沟工艺难以使脱氮除磷同时达到较高去除率。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种闸门式循环比可调氧化沟装置。
本发明的第二个目的是提供一种闸门式循环比可调氧化沟装置的操作方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种闸门式循环比可调氧化沟装置，厌氧池2通过管路依次与氧化沟池3、沉淀池4、污泥回流泵5的进水端连接，污泥回流泵5的出水端通过管路与厌氧池2连接；厌氧池2的侧壁上设置有进水管1；连接沉淀池4与污泥回流泵5的进水端的管路上设置有三通6，三通6的第三出口与剩余污泥排放管7连接；沉淀池4的上部设置有出水管8；在厌氧池2内部设置有第一搅拌器9；在氧化沟池3划分为好氧区和缺氧区，在好氧区起始端和缺氧区起始端分别设置有闸门式循环比调控设备12，在好氧区内设置有立式表曝机11，在缺氧区内设置有第二搅拌器10，所述闸门式循环比调控设备12包括丝杆13，丝杆13的上部与闸板框架16的上边框活动连接，丝杆13的下部与闸板14的顶部固定连接，闸板14的下端与氧化沟池3池底的上表面之间留有通道，丝杆13的顶部与电动操作装置或手动操作转盘连接。
一种闸门式循环比可调氧化沟装置的操作方法，包括如下步骤：
步骤一：准备一种闸门式循环比可调氧化沟装置，厌氧池2通过管路依次与氧化沟池3、沉淀池4、污泥回流泵5的进水端连接，污泥回流泵5的出水端通过管路与厌氧池2连接；厌氧池2的侧壁上设置有进水管1；连接沉淀池4与污泥回流泵5的进水端的管路上设置有三通6，三通6的第三出口与剩余污泥排放管7连接；沉淀池4的上部设置有出水管8；在厌氧池2内部设置有第一搅拌器9；在氧化沟池3划分为好氧区和缺氧区，在好氧区起始端和缺氧区起始端分别设置有闸门式循环比调控设备12，在好氧区内设置有立式表曝机11，在缺氧区内设置有第二搅拌器10，所述闸门式循环比调控设备12包括丝杆13，丝杆13的上部与闸板框架16的上边框活动连接，丝杆13的下部与闸板14的顶部固定连接，闸板14的下端与氧化沟池3池底的上表面之间留有通道，丝杆13的顶部与电动操作装置或手动操作转盘连接；
步骤二：将原污水自进水管1流入厌氧池2，同时将来自沉淀池4的回流污泥经污泥回流泵5泵入厌氧池2，原污水和回流污泥在第一搅拌器9的作用下混合并反应，形成的泥水混合液流入氧化沟池3，开启立式表曝机11和第二搅拌器10，氧化沟池3内泥水混合液在缺氧区和好氧区间循环流动；开启两个闸门式循环比调控设备12并保持开启度一致，用于改变氧化沟池3的循环廊道的过流断面面积，从而改变氧化沟池3的循环比；泥水混合液经管道流入沉淀池4；沉淀池4上层清液经出水管8排出，沉淀池4底部污泥一部分经污泥回流泵5泵入厌氧池2，另一部分通过三通6经剩余污泥排放管7排放。
所述闸门式循环比调控设备的操作方法为：通过电动操作装置或手动操作转盘控制丝杆13上下移动，丝杆13的上下移动带动闸板14上下移动。闸板的开启度为γ，所述γ为氧化沟池循环廊道实际过流断面面积占廊道宽和有效水深之积的比例，最好是0.2≤γ≤0.6。
本发明具有以下有益效果：
(1)不改变其它运行参数，不使用化学药剂，仅通过调节循环比可以显著提高氧化沟的除污效果，并且可以使脱氮除磷同时达到较高去除率。
(2)与实现相同处理效果的其它活性污泥工艺相比，可节省30%左右的耗氧量和15%左右的耗电量。
(3)与传统活性污泥工艺相比较，省去了好氧区向缺氧区回流混合液的内回流泵房及内回流泵，减小了占地面积，节约了建造费用。
(4)与其它活性污泥工艺相比较，扩大了好氧区向缺氧区回流混合液的回流比调节范围，增加了氧化沟工艺对进水水质、水量波动的适应性。
(5)对现有设置氧化沟工艺的污水处理厂改造方式简单。
附图说明
图1为本发明一种闸门式循环比可调氧化沟装置的结构示意图。
图2为闸门式循环比调控设备结构示意图。
具体实施方式
本发明使污水经过厌氧、缺氧、好氧处理过程实现了同时脱氮除磷，在此期间调节氧化沟池内闸门式循环比调控设备的闸板的开启度来改变氧化沟池的循环廊道的过流断面面积，以此调控氧化沟池混合液的循环比，改变混合液在氧化沟池内缺氧区和好氧区循环的周期(混合液在缺氧区和好氧区循环一周的时间)和频率(单位时间内混合液在缺氧区和好氧区循环的次数)，最终在循环比调控设备的最佳开启度下可以使本发明的一种闸门式循环比可调氧化沟装置的脱氮除磷同时达到较高去除率。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种闸门式循环比可调氧化沟装置，厌氧池（2）通过管路依次与氧化沟池（3）、沉淀池（4）、污泥回流泵（5）的进水端连接，污泥回流泵（5）的出水端通过管路与厌氧池（2）连接；厌氧池（2）的侧壁上设置有进水管（1）；连接沉淀池（4）与污泥回流泵（5）的进水端的管路上设置有三通（6），三通（6）的第三出口与剩余污泥排放管（7）连接；沉淀池（4）的上部设置有出水管（8）；在厌氧池（2）内部设置有第一搅拌器（9）；氧化沟池（3）划分为好氧区和缺氧区，在好氧区起始端和缺氧区起始端分别设置有闸门式循环比调控设备（12），在好氧区内设置有立式表曝机（11），在缺氧区内设置有第二搅拌器（10），所述闸门式循环比调控设备（12）包括丝杆（13），丝杆（13）的上部与闸板框架（16）的上边框活动连接，丝杆（13）的下部通过螺栓螺母15与闸板（14）的顶部固定连接，闸板（14）的下端与氧化沟池（3）池底的上表面之间留有通道，丝杆13的顶部与电动操作装置或手动操作转盘连接。
一种闸门式循环比可调氧化沟装置的操作方法，包括如下步骤：
步骤一：准备一种闸门式循环比可调氧化沟装置，厌氧池2通过管路依次与氧化沟池3、沉淀池4、污泥回流泵5的进水端连接，污泥回流泵5的出水端通过管路与厌氧池2连接；厌氧池2的侧壁上设置有进水管1；连接沉淀池4与污泥回流泵5的进水端的管路上设置有三通6，三通6的第三出口与剩余污泥排放管7连接；沉淀池4的上部设置有出水管8；在厌氧池2内部设置有第一搅拌器9；在氧化沟池3划分为好氧区和缺氧区，在好氧区起始端和缺氧区起始端分别设置有闸门式循环比调控设备12，在好氧区内设置有立式表曝机11，在缺氧区内设置有第二搅拌器10，所述闸门式循环比调控设备12包括丝杆13，丝杆13的上部与闸板框架16的上边框活动连接，丝杆13的下部通过螺栓螺母15与闸板14的顶部固定连接，丝杆顶部可连接电动操作装置(市售)或手动操作转盘(市售)。闸板框架16的竖向边框设置有标尺17，闸板14上沿所对应的标尺标识指示当前开启度。闸板14的下端与氧化沟池3池底的上表面之间留有通道。
步骤二：将原污水自进水管流入厌氧池，同时将来自沉淀池的回流污泥经污泥回流泵泵入厌氧池，原污水和回流污泥在第一搅拌器的作用下混合并反应，形成的泥水混合液流入氧化沟池，开启立式表曝机和第二搅拌器，氧化沟池内泥水混合液在缺氧区和好氧区间循环流动；开启两个闸门式循环比调控设备并保持开启度一致，用于改变氧化沟池的循环廊道的过流断面面积，从而改变氧化沟池的循环比；泥水混合液经管道流入沉淀池；沉淀池上层清液经出水管排出，沉淀池底部污泥一部分经污泥回流泵泵入厌氧池，另一部分通过三通经剩余污泥排放管排放。
闸板14全关时，闸板14上沿与氧化沟池内最高设计水位平齐，闸板14的下沿与氧化沟池的池底的上表面之间留有通道，其距离为氧化沟池有效水深的1/30（氧化沟池的有效水深，是氧化沟池底上表面至氧化沟池最高设计水位的距离)，闸板14的宽度于所在廊道宽一致。闸门式循环比调控设备的操作方法为：通过电动操作装置或手动操作转盘控制丝杆13沿垂线上下移动，丝杆13的上下移动带动闸板14上下移动。
所述闸板开启度为γ，闸板全关时，γ为0.03；闸板全开时，闸板下沿与氧化沟池内最高设计水位平齐，γ为1。当0.03≤γ≤1.0间调节时，可使氧化沟池循环比在几十至数百之间变化。可以使氧化沟工艺脱氮除磷同时达到较高去除率的闸门式循环比调控设备的最佳调节范围在0.2≤γ≤0.6之间。
采用图1所示闸门式循环比可调氧化沟装置，在氧化沟池循环廊道内溶解氧浓度为0.5mg/L处的好氧区起始端和溶解氧浓度为0.5mg/L处的缺氧区起始端分别设置两个闸门式循环比调控设备，该闸门式循环比调控设备的闸板下沿与氧化沟池底的上表面之间的距离为氧化沟池有效水深的1/30。
实施例1：
进水量50L/h，水力停留时间HRT=12h,污泥回流比RS=100%，污泥龄SRT=12d,混合液污泥浓度MLSS=4000mg/L，装置进水和沉淀池出水水质及去除效果见表2。
表2  闸门式循环比可调氧化沟装置不同开启度除污效果
Figure BDA00001894064100051
实施例2：
进水量50L/h，水力停留时间HRT=12h,污泥回流比RS=100%，污泥龄SRT=12d,混合液污泥浓度MLSS=4000mg/L，装置进水和沉淀池出水水质及去除效果见表3
表3  闸门式循环比可调氧化沟装置不同开启度除污效果
Figure BDA00001894064100052
实施例3：
进水量60L/h，水力停留时间HRT=10h,污泥回流比RS=100%，污泥龄SRT=12d,混合液污泥浓度MLSS=4000mg/L，装置进水和沉淀池出水水质及去除效果见表4
表4  闸门式循环比可调氧化沟装置不同开启度除污效果
Figure BDA00001894064100061
试验阶段，将闸板完全关闭，泥水混合液仅从闸板底部通道通过，此时开启度γ最小为0.03，将闸板全开，此时开启度γ最大为1；同时在最佳调节范围0.2≤γ≤0.6内，沉淀池出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中的一级B标准，在最佳调节范围内通过试验找到某一最佳开启度，此时沉淀池出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中的一级A标准。

Claims (3)

1.一种闸门式循环比可调氧化沟装置，厌氧池（2）通过管路依次与氧化沟池（3）、沉淀池（4）、污泥回流泵（5）的进水端连接，污泥回流泵（5）的出水端通过管路与厌氧池（2）连接；厌氧池（2）的侧壁上设置有进水管（1）；连接沉淀池（4）与污泥回流泵（5）的进水端的管路上设置有三通（6），三通（6）的第三出口与剩余污泥排放管（7）连接；沉淀池（4）的上部设置有出水管（8）；在厌氧池（2）内部设置有第一搅拌器（9）；氧化沟池（3）划分为好氧区和缺氧区，在好氧区起始端和缺氧区起始端分别设置有闸门式循环比调控设备（12），在好氧区内设置有立式表曝机（11），在缺氧区内设置有第二搅拌器（10），所述闸门式循环比调控设备（12）包括丝杆（13），丝杆（13）的上部与闸板框架（16）的上边框活动连接，丝杆（13）的下部与闸板（14）的顶部固定连接，闸板（14）的下端与氧化沟池（3）池底的上表面之间留有通道，丝杆（13）的顶部与电动操作装置或手动操作转盘连接。
2.一种闸门式循环比可调氧化沟装置的操作方法，其特征是包括如下步骤：
步骤一：准备一种闸门式循环比可调氧化沟装置，厌氧池（2）通过管路依次与氧化沟池（3）、沉淀池（4）、污泥回流泵（5）的进水端连接，污泥回流泵（5）的出水端通过管路与厌氧池（2）连接；厌氧池（2）的侧壁上设置有进水管（1）；连接沉淀池（4）与污泥回流泵（5）的进水端的管路上设置有三通（6），三通（6）的第三出口与剩余污泥排放管（7）连接；沉淀池（4）的上部设置有出水管（8）；在厌氧池（2）内部设置有第一搅拌器（9）；氧化沟池（3）划分为好氧区和缺氧区，在好氧区起始端和缺氧区起始端分别设置有闸门式循环比调控设备（12），在好氧区内设置有立式表曝机（11），在缺氧区内设置有第二搅拌器（10），所述闸门式循环比调控设备（12）包括丝杆（13），丝杆（13）的上部与闸板框架（16）的上边框活动连接，丝杆（13）的下部与闸板（14）的顶部固定连接，闸板（14）的下端与氧化沟池（3）池底的上表面之间留有通道，丝杆（13）的顶部与电动操作装置或手动操作转盘连接；
步骤二：将原污水自进水管（1）流入厌氧池（2），同时将来自沉淀池（4）的回流污泥经污泥回流泵（5）泵入厌氧池（2），原污水和回流污泥在第一搅拌器（9）的作用下混合并反应，形成的泥水混合液流入氧化沟池（3），开启立式表曝机（11）和第二搅拌器（10），氧化沟池（3）内泥水混合液在缺氧区和好氧区间循环流动；开启两个闸门式循环比调控设备（12）并保持开启度一致，用于改变氧化沟池（3）的循环廊道的过流断面面积，从而改变氧化沟池（3）的循环比；泥水混合液经管道流入沉淀池（4）；沉淀池（4）上层清液经出水管（8）排出，沉淀池（4）底部污泥一部分经污泥回流泵（5）泵入厌氧池（2），另一部分通过三通（6）经剩余污泥排放管（7）排放。
3.根据权利要求2所述的一种闸门式循环比可调氧化沟装置的操作方法，其特征是所述丝杆13的上下移动带动闸板14上下移动，所述开启度为γ，所述0.2≤γ≤0.6。
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