CN106630370B - 水力空化除磷装置及应用该装置的污水处理***、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水力空化除磷装置及应用该装置的污水处理***、方法。其中水力空化除磷装置包括：水力空化减泥机及设置于水力空化减泥机排出管口的铁屑放置框，水力空化减泥机包括相互串接在一起的至少两级空化装置；第一级空化装置包括置于一级空化腔内的第一空化器以及正对第一空化器出口的粉碎挡板；第二级空化装置包括顺序连接的第二空化器、射流约束体和二级扩散管，射流约束***于溶气腔内，溶气腔设置有溶气调节机构；铁屑放置框内填满用于与水力空化减泥机排出物进行氧化反应的铁屑，该铁屑放置框的底部壁面及侧壁设置网孔。本发明装置能够应用于现有的污水处理***中，减少污泥产量的同时进一步提高除磷效果。

Description

水力空化除磷装置及应用该装置的污水处理***、方法

技术领域

本发明涉及一种有机污水的处理装置，尤其涉及一种水力空化除磷装置及应用该装置的污水处理***、方法。

背景技术

为了防治日益严重的氮磷污染及水体富营养化问题,我国现行污水排放标准(GB8978-1996) 对城市污水处理厂出水中的磷指标提出了严格的要求。这就意味着,城市污水处理工艺都必须考虑除磷的问题。

城市污水处理通常选择同步脱氮除磷的生化处理工艺（如A²/O）。生物除磷是通过微生物在厌氧条件下释放磷以及在好氧条件下通过聚磷菌吸收磷，从而使磷进入污泥中被排出进而从污水中去除磷。在厌氧状态下，聚磷细胞对磷的释放越充分，体内贮存的聚β羟丁酸也越多.进入好氧状态后磷的吸收量也越大。厌氧状态下每释放1mg磷，进入好氧状态后就可吸收2.0～2.4mg磷。细胞内吸收了大量磷的高磷污泥最后以剩余污泥的形式排出***，从而完成除磷过程。现在广泛采用的A²O等生物除磷工艺主要就是利用了聚磷菌的聚磷作用。污水中的磷有很多存在形式，但主要为正磷酸盐PO₄ ^3--P、聚磷酸盐和有机磷。进入污水处理厂的污水中，绝大部分聚磷酸盐和有机磷被水解或矿化成了PO₄ ^3--P。污水中剩余的有机磷和聚磷酸盐在进入生物处理***后，也将被矿化或水解成PO₄ ^3--P，被聚磷菌摄取而去除。聚磷菌交替地处于厌氧状态和好氧状态。在厌氧状态下，聚磷菌能吸收污水中的乙酸、甲酸、丙酸及乙醇等极易生物降解的有机物质，贮存在体内作为营养源，同时将体内存贮的聚磷酸盐以PO₄ ^3--P的形式释放出来，以便获得能量。但是目前生物除磷工艺也存在一些问题。例如污水中碳源不足，仅靠生物除磷不能满足要求。一般认为要保证生物除磷效果，应控制进入厌氧段的污水中BOD₅/TP大于20。研究结果表明:当进水BOD₅/TP≤20时，出水TP只能达到1mg/L，进水BOD₅/TP＜20的生物除磷***出水TP难以达到1～2mg/L。然而我国绝大多数城市污水中BOD₅/TP≤20，远不能满足生物除磷对碳源的要求。特别是我国城镇污水处理厂的水质排放一级A标准规定出水中TP的浓度≤ 0.5mg/L.这就要求采用其他方法弥补生物除磷技术的不足。

城市污水生物除磷***由于存在着因碳源不足而引起出水水质不达标的问题。为了解决这一问题一般需要从工艺外部采取措施,增加进水中碳源数量,例如取消初沉池减少污水中碳的损失量；设置污泥消化***，将污泥消化液回流到生化反应池补充碳源。目前我国许多污水处理厂要求升级改造。即从原来的一级B标准升级到一级A标准。这种改造过程除了必须支付高昂的改造费用（有的厂甚至超过建厂所花费用）外，面临的另一困难是难以解决生物处理工艺技术达到一级A标准脱氮除磷所需碳源不足的问题。为了解决这一问题，尽管提出了很多新工艺（如改良A²/O工艺，倒置A²/O工艺等等），但是还不足以解决达标必须需碳源不足问题。不得已有些污水处理厂还采用了外加碳源的补碳方式，如甲醇、醋酸钠等，结果由于运行成本急剧增加，导致这种方式不实际生产所接受。

基于上述生物除磷存在的问题，我国大多数污水处理厂采用了化学除磷的方法。也即对经过生化处理后的污水再加入钙盐、铁盐或铝盐，使污水中的PO₄ ^3--P与这些盐类中的Ca²⁺、Fe³⁺、Al³⁺分别形成Ca₃（PO₃）₂、FePO₃、AlPO₃的磷酸盐沉淀，再进入外排的污泥中被除去。化学除磷虽然可以有效弥补生物除磷的不足，但是这种化学除磷只能出去污水中以正磷酸根形式存在的磷，不能除去有机磷或其他形式存在的磷，因此也不是完全凑效。特别是化学除磷通常要加入过量的药剂才能有效，而且工业级的药品中往往含有大量的杂质，有效成分含量低，造成化学污泥量大大增加，明显增加了污水处理厂的污泥产量，也增加了污水处理厂本。

发明内容

本发明目的是提供一种能有效去除有机污水中磷的水力空化除磷装置及应用该装置的污水处理***、方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种水力空化除磷装置，包括：水力空化减泥机，其特征在于还包括设置于所述水力空化减泥机的排出管口的铁屑放置框，

所述水力空化减泥机包括相互串接在一起的至少两级空化装置；

第一级空化装置包括置于一级空化腔内的第一空化器以及正对所述第一空化器出口的粉碎挡板；

第二级空化装置包括顺序连接的第二空化器、射流约束体和二级扩散管，所述射流约束***于溶气腔内，所述溶气腔设置有溶气调节机构；

所述铁屑放置框内填满用于与所述水力空化减泥机排出物进行氧化反应的铁屑，该铁屑放置框的底部壁面及侧壁设置网孔；

从所述水力空化减泥机的排出管口排出的含磷污水进入所述铁屑放置框，与铁屑放置框内的铁屑进行氧化反应后再经铁屑放置框底部壁面及侧壁的网孔流出。

所述水力空化减泥机还包括第三级空化装置和第四级空化装置；所述第二级空化装置、第三级空化装置和第四级空化装置从上到下竖直配置；所述第一级空化装置水平布置且位于所述第二级空化装置的上方；

所述第一级空化装置通过第一支撑封板与所述第二级空化装置连接；所述第二级空化装置通过第二支撑封板与所述第三级空化装置连接；所述第三级空化装置通过第三支撑封板与所述第四级空化装置连接。

本发明还公开了一种污水处理***，包括依次连接的格栅、沉砂池、生物反应池和污泥浓缩池，其特征在于：在所述污泥浓缩池出口端和生物反应池的入口之间串接一个水力空化除磷装置以形成一个污水循环***；所述水力空化除磷装置的入口端连接污泥浓缩池的出口端，其出口端经管路连接所述生物反应池的入口端。

所述生物反应池包括依次连接的缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和好氧池的循环回路；所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。

所述生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和好氧池的循环回路；所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。

所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和氧化沟，该氧化沟包括缺氧段和好氧段；所述氧化沟的出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。

所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和SBR反应池，所述SBR反应池出口端连接所述污泥浓缩池。

所述生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和MBR反应池，所述MBR反应池的一个出口端连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和MBR反应池的循环回路；所述MBR反应池的另一个出口端连接污泥浓缩池。

本发明还公开了一种采用水力空化除磷装置的污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤A：通过格栅和沉砂池对高浓度有机污水混合物进行预处理，去除有机污水混合物中的悬浮物；

步骤B：通过生物反应池的生物处理方法，利用微生物的代谢作用，去除预处理后的有机污水混合物中的有机污染物质，并通过污泥浓缩池对生物处理后的排出物进行浓缩处理，减少排出物中污泥的含水量；

步骤C：经步骤B处理后的污泥混合液进入水力空化减泥机的第一空化器后产生高速射流撞击在与所述第一空化器正对的粉碎挡板上，使污泥混合液中的大颗粒污泥絮体破碎，导致水力空化减泥机的一级空化腔内的混合液压力进一步增大；经一级空化后的污泥混合液进入水力空化减泥机第二空化器，在第二级空化装置内的溶气腔及射流约束体的共同作用下产生溶气空化； 二级空化后的污泥混合液通过二级扩散管排出；

步骤D：经过步骤C排出的氧化性污泥混合物冲击在铁屑放置框上进而使氧化性污泥混合物与铁屑反应形成高价铁离子，高价铁离子进一步与污泥混合物中的磷酸根结合形成磷酸铁沉淀，从而达到除磷效果；

步骤E：经步骤D处理后的剩余污泥返回生物反应池中再次经过生物处理进一步减少有机污泥排出量。

该方法步骤C还包括：含有污泥的待处理混合液经所述第一级空化装置和第二级空化装置的两级空化处理后依次进入下游的所述第三级空化装置内的第三空化器和第四级空化装置内第四空化器进行三级和四级空化处理，最后经出水管排出。

与现有技术相比，本发明工程投资少、运行成本低、能应用于现有的污水处理***中，进一步有效提高除磷效果。

附图说明

图1是本发明水力空化除磷装置结构示意图；

图2是本发明水力空化除磷装置中水力空化减泥机的结构示意图；

图3是应用本发明水力空化除磷装置的污水处理***采用A/O生化处理工艺的工艺流程图；

图4是应用本发明水力空化除磷装置的污水处理***采用A²/O生化处理工艺的工艺流程图；

图5是应用本发明水力空化除磷装置的污水处理***采用氧化沟生化处理工艺的工艺流程图；

图6是应用本发明水力空化除磷装置的污水处理***采用SBR生化处理工艺的工艺流程图；

图7是应用本发明水力空化除磷装置的污水处理***采用MBR生化处理工艺的工艺流程图；

图8是本发明污水处理方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所述，本发明水力空化除磷装置包括：水力空化减泥机1及设置于所述水力空化减泥机排出管口2的铁屑放置框3。铁屑放置框3内布满用于与水力空化减泥机1排出物进行氧化反应的铁屑。该铁屑放置框3的底部壁面及侧壁设置网孔。从水力空化减泥机1的排出管口2排出的含磷污水进入铁屑放置框3，与铁屑放置框3内的铁屑进行氧化反应后再经铁屑放置框3底部壁面及侧壁的网孔流出。所述铁屑放置框3优选为靶式铁屑放置框。所述水力空化减泥机1的入口处连接有无堵塞排污泵，该无堵塞排污泵提供一定流量和压力的污泥混合液进入水力空化减泥机1中，经过水力空化减泥机1的具有一定流量和压力的含磷污水经排出管口2进入铁屑放置框3内。

如图2所示，所述水力空化减泥机1包括相互串接在一起的至少两级空化装置；第一级空化装置100包括置于一级空化腔101内的第一空化器103以及正对所述第一空化器103出口的粉碎挡板102；第二级空化装置20包括顺序连接的第二空化器21、射流约束体25和二级扩散管26，所述射流约束体25位于溶气腔23内，所述溶气腔23设置有溶气调节机构。

所述第一级空化装置100包括一级空化腔101，置于一级空化腔101内的第一空化器103，以及设置于一级空化腔101内并正对第一空化器103出口的粉碎挡板102。所述第一空化器103具体为第一收缩喷管，该第一收缩喷管水平安装在所述第一级空化装置100的壳体上，其出口端伸入由所述第一级空化装置100壳体和第一支撑封板104围成的一级空化腔101内。所述粉碎挡板102竖直固定在所述第一支撑封板104的后侧。优选的，所述粉碎挡板102为弧形粉碎挡板，该弧形粉碎挡板与所述第一收缩喷管出口的喷射角适配。当含有污泥的混合液进入第一空化器103后产生高速射流并撞击粉碎挡板102，通过撞击粉碎挡板102，使混合物中的污泥絮体先被破坏，便于后续空化能对污泥细胞进行充分作用，以提高空化对污泥细胞的破壁效率，强化一级空化效应。

所述第二空化器21为竖直向下设置的第二收缩喷管，为了增强空化效率，优选地，所述第二空化器21可以设置位于加热腔22中，所述第二收缩喷管外壁面、第一支撑封板104、第二级空化装置20外壳和第一支撑板223包尾形成所述加热腔22，所述加热腔22的壁面设置有加热圈221。优选地，所述加热圈221为不锈钢云母加热圈。通过加热圈221可以满足当地水温工况对空化器的要求进而增强空化效率。所述加热腔22的壁面设置有隔热板222。所述加热腔22为可选择装置，在没有设置加热腔22时也能够实现空化效果，但是增加加热腔22后，能提高空化的效率。所述二级扩散管26与第二级空化装置20外壳之间还设置有第二支撑板24，所述第一支撑板223与所述第二支撑板24以及连接两支撑板的竖壁包围形成所述溶气腔23。所述溶气调节机构用于满足第二级空化装置20中射流溶气空化对于进气量的要求，具体包括与所述溶气腔23连通的进气管273，安装在所述进气管273上的空气流量计272以及设置在进气管273入口处的调气阀271。所述第二空化器20的出口伸入所述溶气腔23中，所述第二空化器20的出口处还设置有射流约束体25，用于使射流流畅并产生涡流空化。所述射流约束体25的竖切面大致呈“V”型。所述射流约束体25出口与所述二级扩散管26的入口对接。

含有污泥的待处理混合液进入所述第一空化器103后形成高速射流撞击在所述粉碎挡板102上，使混合液中的大颗粒污泥絮体破碎，然后进入所述第二空化器21，混合液在所述第二空化器21内产生溶气空化，二级空化的混合液再经所述二级扩散管26排出。

水力空化减泥机1还包括第三级空化装置30和第四级空化装置40。所述三级空化装置30包括第三空化器32以及与其连接的三级扩散管33。所述第三空化器32具体为竖直向下设置的第三收缩喷管。所述四级空化装置40包括第四空化器42。第四空化器42具体为竖直向下设置的第四收缩喷管，该第四收缩喷管上还设置有多个空化喷嘴。第四空化器42向下伸入第四空化腔43中。所述四级空化装置40底部还设置有出水管45以及泄水阀44。

第二级空化装置20、第三级空化装置30和第四级空化装置40从上到下竖直配置；第一级空化装置100水平布置且位于所述第二级空化装置20的上方。

第一级空化装置100通过第一支撑封板104与所述第二级空化装置20连接；所述第二级空化装置20通过第二支撑封板31与所述第三级空化装置30连接；所述第三级空化装置30通过第三支撑封板41与所述第四级空化装置40连接。

含有污泥的待处理混合液经所述第一级空化装置100和第二级空化装置20的两级空化处理后依次进入所述第三级空化装置30内的第三空化器32和第四级空化装置40内第四空化器42进行三级和四级空化处理，最后经出水管45排出。本发明采用的水力空化减泥机底部还设置有支座46。

水力空化减泥机1中空化装置的数量根据实际情况设置，例如在需要增强空化效果时，可以增加相应的空化装置。

本发明采用的水力空化减泥机为综合水力空化实用设备。工作原理如下：由无堵塞排污泵提供一定流量和压力的污泥混合液进入水力空化减泥机中，产生四级空化的连续作用，强化了对污泥的处理程度。无堵塞排污泵使污泥混合液高速进入一级空化器，在一级空化器空化作用及一级空化器出口高速水流撞击弧形粉碎挡板的综合作用下实现对污泥混合液的第一次预处理，以达到大颗粒污泥絮体破碎化，并为第二级空化效应提供足够的压力及流量配比。接下来连续的三级空化对一级空化预处理过的泥水进行更充分地处理，以此提高减泥机对泥水的一次性通过处理效率。

上述四级空化效应的耦合作用，使污泥水中的有机物质得到充分的氧化分解。同时空化产生时伴随强烈的冲击波的微射流，并以每秒数万次连续作用发生着，带来高效机械切碎效应，并产生具有高化学活性的自由基-OH，随后与溶液中有机污染物发生氧化反应，将混合液中大多数有机污染物氧化分解成为低分子量物质，冲击波和高速微射流在混合液中产生的强大水力剪切力，对污泥结构进行有效破坏，使大分子主链上的碳键断裂，转变为短链底分子有机物，使细胞内溶质流出，并进一步被分解掉。

本发明污水处理***，包括依次连接的格栅、沉砂池、生物反应池和污泥浓缩池，在污泥浓缩池出口端和生物反应池的入口之间串接一个水力空化除磷装置以形成一个污水循环***；所述水力空化除磷装置的入口端连接污泥浓缩池的出口端，其出口端经管路连接所述生物反应池的入口端。

如图3所示，本发明***采用A/O生化处理工艺的工艺流程图中，生物反应池包括依次连接的缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成所述缺氧池和好氧池的循环回路；所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和污泥浓缩池。该污水浓缩池出口端连接所述水力空化减泥机入口端，所述水力空化减泥机出口端连接所述缺氧池入口端。

如图4所示，本发明***采用A²/O生化处理工艺的工艺流程图中，生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和好氧池的循环回路；所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。该污泥浓缩池出口端连接所述水力空化减泥机入口端，所述水力空化减泥机出口端连接所述厌氧池入口端。

如图5所示，本发明***采用氧化沟生化处理工艺的工艺流程图中，生物反应池包括依次连接的厌氧池和氧化沟，该氧化沟包括缺氧段和好氧段；所述氧化沟的出口端依次连接二沉池和污泥浓缩池。该污泥浓缩池出口端连接所述水力空化减泥机入口端，所述水力空化减泥机出口端连接所述厌氧池入口端。

如图6所示，本发明***采用SBR生化处理工艺的工艺流程图中，生物反应池包括依次连接的厌氧池和SBR反应池，所述SBR反应池出口端连接所述污泥浓缩池。该污泥浓缩池出口端连接所述水力空化减泥机入口端，所述水力空化减泥机出口端连接所述厌氧池入口端。

如图7所示，本发明***采用MBR生化处理工艺的工艺流程图中，生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和MBR反应池，所述MBR反应池的一个出口端连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和MBR反应池的循环回路；所述MBR反应池的另一个出口端连接污泥浓缩池。该污泥浓缩池出口端连接所述水力空化减泥机入口端，所述水力空化减泥机出口端连接所述厌氧池入口端。

如图8所示，本发明方法包括以下步骤：

步骤A：对高浓度有机污水混合物进行预处理，去除有机污水混合物中的漂浮物和悬浮物。步骤A中通过依次连接的格栅、沉砂池对高浓度有机污水混合物进行预处理。所述格栅是由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿轮或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道或污水处理厂的前端，用来截留有机污水混合物中较粗大漂浮物和悬浮物，如：纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、塑料制品等，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。沉淀池用于去除污水中易沉降的无机性颗粒物、或水中悬浮固体，同时也去除一部分呈悬浮状态的有机物。

步骤B：通过生物反应池的生物处理方法，利用微生物的代谢作用，去除预处理后的有机污水混合物中的有机污染物质，并对生物处理后的排出物进行浓缩处理，减少排出物中污泥的含水量。

步骤C：经步骤B处理后的污泥混合液进入水力空化减泥机的第一空化器103后产生高速射流撞击在与所述第一空化器103正对的粉碎挡板102上，使污泥混合液中的大颗粒污泥絮体破碎，导致水力空化减泥机的一级空化腔101内的混合液压力进一步增大；经一级空化后的污泥混合液进入水力空化减泥机第二空化器21，在第二级空化装置20内的溶气腔23及射流约束体25的共同作用下产生溶气空化； 二级空化后的污泥混合液通过二级扩散管26排出。所述步骤C中优选为经一级空化后的污泥混合液进入水力空化减泥机第二空化器21，在第二级空化装置20内的加热圈221、溶气腔23及射流约束体25的共同作用下产生溶气空化。

步骤C还包括：含有污泥的待处理混合液经所述第一级空化装置100和第二级空化装置20的两级空化处理后依次进入下游的所述第三级空化装置30内的第三空化器32和第四级空化装置40内第四空化器42进行三级和四级空化处理，最后经出水管45排出。

步骤D：经过步骤C排出的氧化性污泥混合物冲击在铁屑放置框上进而使氧化性污泥混合物与铁屑反应形成高价铁离子，高价铁离子进一步与污泥混合物中的磷酸根结合形成磷酸铁沉淀，从而达到除磷效果。

步骤E：经步骤D处理后的剩余污泥返回生物反应池中再次经过生物处理进而减少有机污泥排出量。

如图3所示，本发明采用A/O生化处理工艺的工艺流程图中，步骤B具体为：

B1：预处理后的有机污水混合物以及从好氧池回流的混合液进入所述缺氧池中进行脱氮处理；

B2：经过缺氧池处理后的有机污水混合物进入好氧池中进而去除有机污水混合物中的BOD、并实现氨氮的硝化和磷的吸收；经过所述好氧池处理后的部分污水混合液回流至所述缺氧池中。所述BOD具体为生物需氧量。

经过所述好氧池的污水混合液进入所述二沉池中进行泥水分离，将悬浮固体从水中分离出来，分离后上清液作为处理后的净化水排放，分离后的部分污泥混合物进入所述污泥浓缩池中进行浓缩后进入水力空化除磷装置中进行空化及除磷处理，经过水力空化除磷装置处理后的剩余污泥回流至所述缺氧池中继续进行生物处理。

如图4所示，本发明采用A²/O生化处理工艺的工艺流程图中步骤B具体为：

B0：预处理后的有机污水混合物进入所述厌氧池中，在所述厌氧池中有机污水混合物中的聚磷菌释放磷，同时对部分有机物进行氨化处理后进入所述缺氧池中；

B1：预处理后的有机污水混合物以及从好氧池回流的混合液进入所述缺氧池中进行脱氮处理；

B2：经过缺氧池处理后的有机污水混合物进入好氧池中进而去除有机污水混合物中的BOD、并实现氨氮的硝化和磷的吸收；经过所述好氧池处理后的部分污水混合液回流至所述缺氧池中。

经过所述好氧池的污水混合液进入所述二沉池中进行泥水分离，将悬浮固体从水中分离出来，分离后上清液作为处理后的净化水排放，分离后的部分污泥混合物进入所述污泥浓缩池中进行浓缩后进入水力空化除磷装置中进行空化及除磷处理，经过水力空化除磷装置处理后的剩余污泥回流至所述缺氧池中继续进行生物处理。

如图5所示，本发明***采用氧化沟生化处理工艺的工艺流程图中，步骤B具体为：预处理后的有机污水混合物进入所述厌氧池中，在所述厌氧池中有机污水混合物中的聚磷菌释放磷，同时对部分有机物进行氨化处理后进入所述氧气沟中；有机污水在所述氧气沟中进行处理实现氨氮的硝化和磷的吸收。

经过所述氧化沟的污水混合液进入所述二沉池中进行泥水分离，将悬浮固体从水中分离出来，分离后上清液作为处理后的净化水排放，分离后的部分污泥混合物进入所述污泥浓缩池中进行浓缩后进入水力空化除磷装置中进行空化及除磷处理，经过水力空化除磷装置处理后的剩余污泥回流至所述厌氧池中继续进行生物处理。

如图6所示，本发明采用SBR生化处理工艺的工艺流程图中，步骤B具体包括：预处理后的有机污水混合物进入所述厌氧池中，在所述厌氧池中有机污水释放磷，同时对部分有机物进行氨化处理后进入SBR反应池中，SBR反应池中的微生物利用有机污水中的有机物进行新陈代谢，将有机污染物转化为CO₂、H₂O无机物。

经过所述SBR反应池处理后的上清液作为处理后的净化水排放，处理后的部分污泥混合物进入所述污泥浓缩池中进行浓缩后进入水力空化除磷装置中进行空化及除磷处理，经过水力空化除磷装置处理后的剩余污泥回流至所述厌氧池中继续进行生物处理。

如图7所示，本发明采用MBR生化处理工艺的工艺流程图中，步骤B具体包括如下步骤：

B01：预处理后的有机污水混合物进入所述厌氧池中，在所述厌氧池中有机污水中的聚磷菌释放磷，同时对部分有机物进行氨化分解后进入所述缺氧池中；

B02：预处理后的有机污水混合物以及MBR反应池回流的混合液进入所述缺氧池中进行脱氮处理；

B03：经过所述缺氧池处理后的有机污水混合物进入MBR反应池中对有机污水混合物中的有机物进行降解；经过所述MBR反应池处理后的部分污水混合液回流至所述缺氧池中。

经过所述MBR反应池处理后的上清液作为处理后的净化水排放，处理后的部分污泥混合物进入所述污泥浓缩池中进行浓缩后进入水力空化除磷装置中进行空化及除磷处理，经过水力空化除磷装置处理后的剩余污泥回流至所述厌氧池中继续进行生物处理。

本发明方法中通过水力空化减泥机处理的污水混合液经过两级空化处理后，还要经过第三级空化装置30和第四级空化装置40的空化步骤。经过上述四级空化的连续作用，强化了空化效应，使污泥絮体破碎化并使其中的难降解有机物直接分解成C0₂、H₂0，难降解有机物大分子链断裂为小分子链，然后被氧化成脂肪酸，从而提高污水有机物的可生化性。此外，水力空化减泥机产生的高氧化性水流冲击氧化铁屑放置框中的铁屑，使铁屑中的铁被氧化成高价铁（Fe²⁺、Fe³⁺），这些高价铁离子再与污水中的磷酸根相结合生成磷酸铁沉淀{ Fe ₃（PO3）₂、FePO3}被去除。从而达到从污水中去除磷的目的。

本发明方法的效果如下：

2015年6月1日，本发明装置安装在深圳盐田污水处理厂，已取得良好的除磷效果。实际使用效果见表1.

表1结果表明：该污水处理厂从1-5月份采用化学除磷，投加PAFC除磷剂，出水中TP平均浓度为0.60mg/L； 6月-7月份采用本发明水力空化除磷装置及本发明工艺技术，不投加PAFC除磷剂，出水中TP平均浓度减低到0.57mg/L。由此可见本发明装置可以替代传统的化学除磷方法除去城市污水中的磷，并获得更好的除磷效果，而且可明显降低运行成本。

表1、深圳某污水厂2015年1-7月进出水TP平均值及化学除磷 (PAFC)效果对比表：

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水力空化除磷装置，包括：水力空化减泥机（1），其特征在于还包括设置于所述水力空化减泥机（1）的排出管口（2）的铁屑放置框（3），

所述水力空化减泥机（1）包括相互串接在一起的至少两级空化装置；

第一级空化装置（100）包括置于一级空化腔（101）内的第一空化器（103）以及正对所述第一空化器（103）出口的粉碎挡板（102）；

第二级空化装置（20）包括顺序连接的第二空化器（21）、射流约束体（25）和二级扩散管（26），所述射流约束体（25）位于溶气腔（23）内，所述溶气腔（23）设置有溶气调节机构；

所述铁屑放置框（3）内填满用于与所述水力空化减泥机排出物进行氧化反应的铁屑，该铁屑放置框（3）的底部壁面及侧壁设置网孔；

从所述水力空化减泥机（1）的排出管口（2）排出的含磷污水进入所述铁屑放置框（3），与铁屑放置框（3）内的铁屑进行氧化反应后再经铁屑放置框（3）底部壁面及侧壁的网孔流出。

2.如权利要求1所述的水力空化除磷装置，其特征在于：

所述水力空化减泥机还包括第三级空化装置（30）和第四级空化装置（40）；所述第二级空化装置（20）、第三级空化装置（30）和第四级空化装置（40）从上到下竖直配置；所述第一级空化装置（100）水平布置且位于所述第二级空化装置（20）的上方；

所述第一级空化装置（100）通过第一支撑封板（104）与所述第二级空化装置（20）连接；所述第二级空化装置（20）通过第二支撑封板（31）与所述第三级空化装置（30）连接；所述第三级空化装置（30）通过第三支撑封板（41）与所述第四级空化装置（40）连接。

3.一种污水处理***，包括依次连接的格栅、沉砂池、生物反应池和污泥浓缩池，其特征在于：在所述污泥浓缩池出口端和生物反应池的入口之间串接一个如权利要求1或2所述的水力空化除磷装置以形成一个污水循环***；所述水力空化除磷装置的入口端连接污泥浓缩池的出口端，其出口端经管路连接所述生物反应池的入口端。

4.如权利要求3所述的污水处理***，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和好氧池的循环回路；所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。

5.如权利要求3所述的污水处理***，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和好氧池的循环回路；所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。

6.如权利要求3所述的污水处理***，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和氧化沟，该氧化沟包括缺氧段和好氧段；所述氧化沟的出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池。

7.如权利要求3所述的污水处理***，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和SBR反应池，所述SBR反应池出口端连接所述污泥浓缩池。

8.如权利要求3所述的污水处理***，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和MBR反应池，所述MBR反应池的一个出口端连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和MBR反应池的循环回路；所述MBR反应池的另一个出口端连接污泥浓缩池。

9.一种采用如权利要求1所述的水力空化除磷装置的污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤A：通过格栅和沉砂池对高浓度有机污水混合物进行预处理，去除有机污水混合物中的悬浮物；

步骤B：通过生物反应池的生物处理方法，利用微生物的代谢作用，去除预处理后的有机污水混合物中的有机污染物质，并通过污泥浓缩池对生物处理后的排出物进行浓缩处理，减少排出物中污泥的含水量；

步骤C：经步骤B处理后的污泥混合液进入水力空化减泥机的第一空化器（103）后产生高速射流撞击在与所述第一空化器（103）正对的粉碎挡板（102）上，使污泥混合液中的大颗粒污泥絮体破碎，导致水力空化减泥机的一级空化腔（101）内的混合液压力进一步增大；经一级空化后的污泥混合液进入水力空化减泥机第二空化器（21），在第二级空化装置（20）内的溶气腔（23）及射流约束体（25）的共同作用下产生溶气空化； 二级空化后的污泥混合液通过二级扩散管（26）排出；

步骤D：经过步骤C排出的氧化性污泥混合物冲击在铁屑放置框上进而使氧化性污泥混合物与铁屑反应形成高价铁离子，高价铁离子进一步与污泥混合物中的磷酸根结合形成磷酸铁沉淀，从而达到除磷效果；

步骤E：经步骤D处理后的剩余污泥返回生物反应池中再次经过生物处理进一步减少有机污泥排出量。

10.如权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于：

该方法步骤C还包括：含有污泥的待处理混合液经所述第一级空化装置（100）和第二级空化装置（20）的两级空化处理后依次进入下游的第三级空化装置（30）内的第三空化器（32）和第四级空化装置（40）内第四空化器（42）进行三级和四级空化处理，最后经出水管（45）排出。