污水生物處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種污水生物處理裝置，包括濃縮混合液回流設備，其中所述濃縮混合液回流設備經(jīng)設置以使用氣體驅動濃縮混合液流動。所述氣體可以是曝氣氣體，特別是完成曝氣處理后的曝氣氣體。本發(fā)明的污水生物處理裝置可充分利用曝氣氣體的能量以實現(xiàn)濃縮混合液的回流，從而顯著減少了整個裝置的能耗和運動部件，具有高效、節(jié)能、高可靠性、可小型化等有益特點。
【專利說明】污水生物處理裝置【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污水生物處理裝置，其中所述污水生物處理裝置的濃縮混合液回流設備經(jīng)設置以利用氣體驅動濃縮混合液流動。特別地，所述氣體是用于所述污水生物處理裝置的曝氣氣體。
【背景技術】
[0002]通常在污水生物處理裝置中，混合液在曝氣槽中經(jīng)曝氣處理后在沉淀槽中靜置以分離得到上清液(或稱為“出水”)和濃縮混合液(或稱為“污泥”)，所述濃縮混合液的至少部分需要回流返回曝氣槽(或稱為“污泥回流”)與污水進料(或稱為“進水”)混合。污泥回流通常利用污泥回流泵(一般為離心泵)來完成。然而，污泥回流泵需要消耗額外的能量，并且需要經(jīng)常維護。此外，用電驅動的污泥回流泵還需要絕緣處理以防漏電危險。因此，污泥回流泵通常安裝在特定位置，限制了工藝布置的靈活性，并且往往需要大量連接管路，增加了設備投資，減小的整個裝置的可靠性。
[0003]此外，在污水生物處理中，曝氣風機通常是主要的耗能設備，但是曝氣氣體在完成曝氣處理后通常直接排放到大氣中，因此曝氣氣體中的能量并未得到充分利用，使得污水生物處理裝置的能耗較高。[0004]因此，仍然需要發(fā)展新的具有低能耗、高可靠性和高效率的污水生物處理裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個目的是提供一種污水生物處理裝置或方法以解決上述現(xiàn)有技術中的問題，為此本發(fā)明尤其提供以下技術方案:
[0006]1、一種污水生物處理裝置，包括濃縮混合液回流設備，其中所述濃縮混合液回流設備經(jīng)設置以使用氣體驅動濃縮混合液流動。
[0007]2、根據(jù)技術方案I的污水生物處理裝置，其中所述濃縮混合液回流設備經(jīng)設置以允許所述氣體與所述濃縮混合液接觸。
[0008]3、根據(jù)技術方案I或2的污水生物處理裝置，其中所述濃縮混合液回流設備包括允許所述氣體與所述濃縮混合液進入并接觸的導管，所述導管具有在所述導管下部的氣體入口和濃縮混合液入口、在所述導管中部的氣液混合輸送段和在所述導管上部的氣液混合物出口。
[0009]4、根據(jù)技術方案3的污水生物處理裝置，其中所述濃縮混合液回流設備還包括與所述氣液混合物出口流體連通的氣液分離裝置以分離所述氣體和所述濃縮混合液。
[0010]5、根據(jù)前述任一項技術方案的污水生物處理裝置，還包括曝氣段以提供曝氣氣體作為所述氣體。
[0011]6、根據(jù)前述任一項技術方案的污水生物處理裝置，還包括沉淀段以提供所述濃縮混合液。[0012]7、根據(jù)技術方案I的污水生物處理裝置，還包括缺氧處理段、沉淀段和曝氣段，其中所述缺氧處理段經(jīng)設置以接收污水進料和來自所述濃縮混合液回流設備的所述濃縮混合液并且進行缺氧處理以得到缺氧處理混合液，所述曝氣段經(jīng)設置以接收所述缺氧處理混合液并使其與曝氣氣體接觸以得到曝氣處理混合液，所述沉淀段經(jīng)設置以接收所述曝氣處理混合液并分離得到上清液和所述濃縮混合液，并且所述濃縮混合液回流設備經(jīng)設置以接收所述濃縮混合液并利用來自所述曝氣段的曝氣氣體驅動所述濃縮混合液流動。
[0013]8、根據(jù)技術方案7的污水生物處理裝置，其中所述曝氣段設有氣液分離裝置以分離得到所述曝氣處理混合液和曝氣氣體，所述氣液分離裝置與所述沉淀段流體連通以允許所述沉淀段接收所述曝氣處理混合液，并且所述氣液分離裝置經(jīng)設置以防止所述曝氣氣體進入所述沉淀段。
[0014]9、根據(jù)技術方案7或8的污水生物處理裝置，其中缺氧處理段、沉淀段和曝氣段經(jīng)設置以使所述污水生物處理裝置形成臥式污水生物處理裝置。
[0015]10、根據(jù)上述任一項的技術方案的污水生物處理裝置，其中所述污水生物處理裝置的至少部分設置在地面以下或地面以上，或者所述污水生物處理裝置設置在可移動的平臺上。
[0016]11、一種污水生物處理方法，包括:利用氣體驅動濃縮混合液流動。
[0017]12、根據(jù)技術方案11的污水生物處理方法，其中至少部分所述氣體是曝氣氣體。
[0018]13、根據(jù)技術方案11或12的污水生物處理方法，所述濃縮混合液來自沉淀段。
[0019]14、根據(jù)技術方案11的污水生物處理方法，還包括:將污水進料與所述濃縮混合液混合并引入缺氧處理段進行缺氧處理以得到缺氧處理混合液，將缺氧處理混合液弓丨入曝氣段與曝氣氣體接觸以得到曝氣處理混合液，將所述曝氣處理混合液引入沉淀段以得到上清液和所述濃縮混合液， 并且將曝氣氣體用作所述氣體以驅動所述濃縮混合液流動。
[0020]15、根據(jù)技術方案11-14中任一項的污水生物處理方法，其中所述氣體與所述濃縮混合液接觸。
[0021]16、根據(jù)技術方案11-15中任一項的污水生物處理方法，其中所述氣體是含氧氣體。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的污水生物處理裝置的一些實施方式，所述濃縮混合液回流設備利用氣體驅動濃縮混合液流動，其中所述氣體可以直接與濃縮混合液接觸，優(yōu)選所述氣體與所述濃縮混合液混合，這樣所述氣體夾帶濃縮混合液上浮，從而驅動濃縮混合液流動。
[0023]在一些實施方式中，所述濃縮混合液回流設備包括允許所述氣體與所述濃縮混合液進入的導管，所述導管具有氣體入口、混合液入口和氣液混合物出口。當氣體從氣體入口進入后在導管中與從混合液入口進入的濃縮混合液混合，在氣體的壓力和上浮作用下，氣體和濃縮混合液在導管中形成氣液混合物并且并流流動，然后從氣液混合物出口排出，從而驅動濃縮混合液流動。在一些實施方式中，所述導管以傾斜向上的方式或基本豎直的方式布置以利于氣體上浮。
[0024]在一些實施方式中，所述導管的氣體入口可以與合適的氣源流體連通，并通過流量控制閥以控制進入導管的氣體流量，從而控制濃縮混合液的流量。在另一些實施方式中，所述導管的混合液入口的上游設置流量控制閥以控制進入導管的濃縮混合液的流量。
[0025]在一些情況下，所述氣體可以來自任何可用的氣體來源，例如所述氣體可以來自于空氣壓縮機、風機、諸如空氣、氧氣、氮氣、惰性氣體等氣體的儲罐。優(yōu)選所述氣體的壓力大于或等于大氣壓。優(yōu)選所述氣體是含氧氣體。在一些情況下，至少部分所述氣體來自曝氣氣體。曝氣氣體可以收集自曝氣裝置的任何位置。優(yōu)選地，曝氣氣體是在曝氣裝置上方收集的從曝氣混合液中逸出的曝氣氣體。通常曝氣氣體中的氧在曝氣處理中不能全部消耗，因此經(jīng)過曝氣處理后的曝氣氣體仍然含有氧。在一些情況下，也可以設置額外的污泥回流泵以驅動濃縮混合液流動。在一些情況下，可以利用所述氣體來驅動額外的污泥回流泵。
[0026]本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，當采用曝氣氣體與濃縮混合液接觸(優(yōu)選混合)來驅動濃縮混合液流動時，污水處理的脫氮效果和/或去除COD的效果得到了意想不到的提高。不受任何理論的約束，可以認為來自沉淀段的濃縮混合液與含氧氣體(優(yōu)選曝氣氣體)接觸后再與污水進料混合，增強了反硝化作用，由此實現(xiàn)了更好的脫氮和去除COD的效果。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述沉淀段可以是任何能夠使曝氣處理混合液分離形成上清液和濃縮混合液的裝置。通常，沉淀段可以是沉淀槽或沉淀池，其中可以設置斜板或斜管以加強分離效果。濃縮混合液通常在沉淀作用下形成于沉淀槽或沉淀池的下部，其中可以設有集泥槽以加強濃縮混合液的沉降效果。沉淀段與濃縮混合液回流設備可以通過污泥回流管流體連通。所述污泥回流管的一端可以設置在沉淀槽或沉淀池的下部，優(yōu)選設置在集泥槽中，以抽取濃縮混合液。所述污泥回流管的另一端可以與混合液入口流體連通。沉淀段中可以設置混合液分布器以使來自曝氣段的曝氣處理混合液均勻分布在沉淀段中并避免擾動沉淀段中已經(jīng)分離的上清液和濃縮混合液。在一些情況下，在沉淀段的上部設有溢流槽以排出上清液作為出水。
[0028]在本發(fā)明中，缺氧處理可以通過任何能夠基本避免含氧氣體與混合液接觸的方法來實現(xiàn)。通常只要基本上不存在溶解氧，例如溶解氧水平低于0.lmg/L時，即可認為是處于缺氧處理狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述缺氧處理段可以是任何能夠使?jié)饪s混合液和污水進料混合后形成的混合液經(jīng)受缺氧處理的裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一些實施方式，所述缺氧處理段可以是任何能夠使來自濃縮混合液回流設備的濃縮混合液和污水進料混合并經(jīng)受缺氧處理的裝置。 在一些情況下，缺氧處理可以通過在沒有曝氣的情況下使混合液緩慢流動的方式實現(xiàn)。合適的缺氧處理段可以是允許混合液以平流式、豎流式或輻流式等方式流動的池或槽。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，曝氣段可以是任何能夠進行混合液曝氣處理的裝置，例如曝氣池或曝氣槽。曝氣段中可以設置曝氣器以強化曝氣處理，所述曝氣器可以是例如螺旋曝氣器、微孔曝氣器、板式曝氣器、旋混曝氣器、管式曝氣器、射流式曝氣器等。
[0030]在一些情況下，曝氣段經(jīng)設置使得來自缺氧處理段的缺氧處理混合液從曝氣段的第一端進入，而曝氣處理后形成的曝氣處理混合液從曝氣段的第二端排出后引入沉淀段，其中曝氣段的第一端和第二端經(jīng)設置彼此遠離以盡可能避免溝流和短路。在另一些情況下，曝氣段中還設有折流板以進一步加強曝氣處理效果以及避免溝流和短路。
[0031]在一些情況下，曝氣段中的至少部分，優(yōu)選全部曝氣氣體經(jīng)收集后引入所述濃縮混合液回流設備。在一些情況下，在曝氣段的第二端設置氣液分離裝置以將曝氣氣體與曝氣處理混合液分離，使曝氣處理混合液引入沉淀段并防止曝氣氣體進入沉淀段。所述氣液分離裝置可以是任何能夠實現(xiàn)曝氣氣體與曝氣處理混合液分離的裝置。例如，所述氣液分離裝置可以是一個或多個容器或一段或多段管，其頂部設有允許曝氣處理混合液進入所述容器或管的一個或多個開口，并且其底部設有與沉淀段流體連通的管路以允許所述容器或管中的曝氣處理混合液進入沉淀段。在一些情況下，所述容器或管的所述開口沒入曝氣段的混合液中以接收曝氣處理混合液并防止曝氣氣體進入沉淀段。
[0032]在一些實施方式中，在曝氣段中設置集氣裝置以收集曝氣氣體。所述導管的氣體入口與集氣裝置流體連通。所述集氣裝置可以包括設置在曝氣裝置上方的集氣罩，集氣罩的頂部設有導氣管以允許集氣罩收集的氣體由氣體入口進入所述導管。在一些實施方式中，在所述導氣管上設有流量控制閥以控制進入所述導管的氣體的流量，從而控制濃縮混合液的流量。在一些情況下，集氣罩還可以設有放空管以將集氣罩收集的氣體的至少部分排放，在所述放空管上還可以設置控制閥以控制排放氣體的流量或比例，進而控制進入所述導管的氣體的流量并控制濃縮混合液的流量。
[0033]在一些情況下，集氣罩可以設置在曝氣段的中部或頂部。集氣罩的部分可以向上延伸凸出曝氣段的頂部壁面以形成集氣包。至少部分集氣罩的壁面可以是限定曝氣段的壁面。在一些情況下，集氣罩可以是位于曝氣段內(nèi)部的獨立的傘形罩。在另一些情況下，集氣罩由曝氣段的頂部以及任選的與頂部相接的側壁限定。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的污水生物處理裝置的一些實施方式，所述缺氧處理段、沉淀段和曝氣段可以設置在呈臥式布置的同一筒體中。所述筒體可以是圓形筒體或多邊形筒體(優(yōu)選四、五、六、七、八或更多邊筒體)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的污水生物處理裝置的一些實施方式，提供所述氣體的裝置，例如提供曝氣氣體的風機等，和/或提供污水進料的裝置，例如污水進料泵或真空汲水裝置(包括真空泵等)，可以設置在污水生物處理裝置的內(nèi)部，例如缺氧處理段、沉淀段和/或曝氣段的內(nèi)部，優(yōu)選曝氣段的內(nèi)部。這樣設置的好處至少是可以減少噪音，便于布置和安裝，以利于在小區(qū)等人口眾多、空間狹小的地方部署。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的污水生物處理裝置的一些實施方式，其中所述污水生物處理裝置的至少部分經(jīng)設置位于地面以下。例如，根據(jù)本發(fā)明的污水生物處理裝置可以至少部分甚至全部設置于地面以下，例如半地下室或地下室內(nèi)，以節(jié)約用地、減少噪音并避免對景觀的影響。在一些情況下，所述污水生物處理裝置可以設置在地面上。當本發(fā)明的污水生物處理裝置設置在地面上或半地下室內(nèi)時，可以置于露天場所或建筑物內(nèi)。在另一些情況下，本發(fā)明的污水生物處理裝置可以設置在可移動的平臺上，例如拖車等交通工具上，從而可以方便靈活地在不同的需要污水處理的地點之間運輸，快速地部署和投入使用。
[0037]本發(fā)明的污水生物處理裝置和方法充分利用了污水生物處理中的曝氣氣體，可以不再使用污泥回流泵，因此減少了能耗和設備投資，使得裝置和工藝的布置更加靈活，并且由于減少了裝置的運動部件和管路連接，從而提高其可靠性。
[0038]本發(fā)明的污水生物處理裝置和方法使回流的濃縮混合液與曝氣氣體接觸從而強化了脫氮和消除C OD的效果，提高了污水處理效果。因此本發(fā)明的污水生物處理裝置和方法具有出水水質好、容積負荷高、節(jié)省占地、污泥產(chǎn)量低、對周邊環(huán)境影響小等優(yōu)點。
[0039]本發(fā)明的污水生物處理裝置可以采用臥式布置，適合于置入建筑物中或埋入地下，或者設置在可移動的平臺上。并且本發(fā)明的污水生物處理裝置尤其適合于小型化和社區(qū)化污水處理的需要。【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1是本發(fā)明污水生物處理裝置的一個實施方式的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0041]以下結合附圖對本發(fā)明的一些實施方式進行進一步的介紹，但并非意欲限制本發(fā)明的保護范圍。
[0042]圖1是根據(jù)本發(fā)明的污水生物處理裝置的一個實施方式的結構示意圖，其中所述污水生物處理裝置包括缺氧處理段(SI)、沉淀段(S2)和曝氣段(S3)，它們設置在同一筒體中，相互之間用隔板隔開。
[0043]污水進料作為進水通過污水進料供應裝置(可以是污水泵或汲水裝置，未示出)送入缺氧處理段(Si)。污水進料在缺氧處理段(SI)中與來自濃縮混合液回流設備(包括濃縮混合液管(3)、導管(9)、氣液混合物管(10)和氣液分離器(11))的濃縮混合液混合，并從缺氧處理段(SI)中緩慢通過以得到缺氧處理混合液。
[0044]來自缺氧處理段(SI)的所述缺氧處理混合液通過缺氧處理混合液管(I)進入曝氣段(S3)中，并與來自曝氣器(4)的曝氣氣體接觸以進行曝氣處理從而得到曝氣處理混合液。曝氣氣體在曝氣段(S3)中上浮并逸出曝氣處理混合液的液面，從而在曝氣段(S3)的上部積聚。曝氣處理混合液通過氣液分離裝置(6)和曝氣處理混合液管(5)進入沉淀段
(S2)，其中氣液分離裝置(6)具有向上的允許曝氣處理混合液進入所述氣液分離裝置(6)的開口，并且所述開口位于混合液液面以下以防止曝氣氣體進入沉淀段(S2)。
[0045]來自曝氣段(S3)的所述曝氣處理混合液通過混合液分布器(2)均勻分布在沉淀段(S2)中，并分離成在沉淀段(S2)上部的上清液和在沉淀段(S2)下部的濃縮混合液。所述上清液作為出水通過溢流槽(12)排出。位于沉淀段(S2)下部的所述濃縮混合液經(jīng)過濃縮混合液回流設備(包括濃縮混合液管(3)、導管(9)、氣液混合物管(10)和氣液分離器
(11))進入缺氧處理段(SI)。
[0046]積聚在曝氣段(S3)上部的曝氣氣體通過集氣罩(7)和導氣管(8)進入導管(9)。集氣罩(7)中多余的曝氣氣體可以通過放空閥(13)排出。所述曝氣氣體與來自沉淀段(S2)的濃縮混合液在導管(9)中接觸并混合以形成氣液混合物。氣液混合物在氣體的壓力和上浮作用下在導管(9)中向上運動并通過氣液混合物管(10)進入氣液分離裝置(11)。氣液混合物在氣液分離裝置(11)中分離成濃縮混合液和曝氣氣體，其中曝氣氣體排出，而濃縮混合液被引入缺氧處理段(SI)。
[0047]在圖1所示的污水生物處理裝置中，用曝氣氣體驅動濃縮混合液(污泥)流動，并由此帶動濃縮混合液在整個污水生物處理裝置中的循環(huán)，因此充分利用了氣體的能量，其中回流污泥的流量可通過放空閥(13)控制的進入導氣管(8)的曝氣氣體的流量來調節(jié)和控制，減少了整個污水生物處理裝置的能耗。此外，由于避免了污泥回流泵的使用，減少了設備投資，增加了污水處理裝置的可靠性。
[0048]此外，圖1所示的污水生物處理裝置可以為臥式布置，從而減小了整個裝置的高度。同時缺氧處理段(SI)、沉淀段(S2)和曝氣段(S3)緊湊地集成在一起，減小了占地，簡化了結構，方便了維護。因此所述污水生物處理裝置可以設置在地下或半地下構筑物中，或者在需要時可以安裝在可移動的平臺上(例如交通工具上)，有利于節(jié)約用地、保持溫度、美化環(huán)境、方便運輸和部署。
[0049]圖1所示的污水生物處理裝置通過使曝氣氣體與濃縮混合液(活性污泥)接觸，在其回流的提升過程中對其進行充氧，使得充氧后的濃縮混合液在隨后與污水進料混合并進行缺氧處理時能夠強化了缺氧處理段中的反硝化作用，從而增強了整個裝置的脫氮和消除COD的效果，提高了污水處理的效率，改善了出水水質。
[0050]以上通過舉例說明的方式描述了本發(fā)明。但是，應當理解，本發(fā)明絕不僅僅限于這些【具體實施方式】。普通技術人員可以對本發(fā)明進行各種修改或變動，而這些修改和變動都屬于本發(fā)明的保護范 圍。
【權利要求】
1.一種污水生物處理裝置，包括濃縮混合液回流設備，其中所述濃縮混合液回流設備經(jīng)設置以使用氣體驅動濃縮混合液流動。
2.根據(jù)權利要求1的污水生物處理裝置，其中所述濃縮混合液回流設備經(jīng)設置以允許所述氣體與所述濃縮混合液接觸。
3.根據(jù)權利要求1或2的污水生物處理裝置，其中所述濃縮混合液回流設備包括允許所述氣體與所述濃縮混合液進入并接觸的導管，所述導管具有在所述導管下部的氣體入口和濃縮混合液入口、在所述導管中部的氣液混合輸送段和在所述導管上部的氣液混合物出□。
4.根據(jù)權利要求3的污水生物處理裝置，其中所述濃縮混合液回流設備還包括與所述氣液混合物出口流體連通的氣液分離裝置以分離所述氣體和所述濃縮混合液。
5.根據(jù)前述任一項權利要求的污水生物處理裝置，還包括曝氣段以提供曝氣氣體作為所述氣體。
6.根據(jù)前述任一項權利要求的污水生物處理裝置，還包括沉淀段以提供所述濃縮混合液。
7.根據(jù)權利要求1的污水生物處理裝置，還包括缺氧處理段、沉淀段和曝氣段，其中所述缺氧處理段經(jīng)設置以接收污水進料和來自所述濃縮混合液回流設備的所述濃縮混合液并且進行缺氧處理以得到缺氧處理混合液，所述曝氣段經(jīng)設置以接收所述缺氧處理混合液并使其與曝氣氣體接觸以得到曝氣處理混合液，所述沉淀段經(jīng)設置以接收所述曝氣處理混合液并分離得到上清液和所述濃縮混合液，并且所述濃縮混合液回流設備經(jīng)設置以接收所述濃縮混合液并利用來自所述 曝氣段的曝氣氣體驅動所述濃縮混合液流動。
8.根據(jù)權利要求7的污水生物處理裝置，其中所述曝氣段設有氣液分離裝置以分離得到所述曝氣處理混合液和曝氣氣體，所述氣液分離裝置與所述沉淀段流體連通以允許所述沉淀段接收所述曝氣處理混合液，并且所述氣液分離裝置經(jīng)設置以防止所述曝氣氣體進入所述沉淀段。
9.根據(jù)權利要求7或8的污水生物處理裝置，其中缺氧處理段、沉淀段和曝氣段經(jīng)設置以使所述污水生物處理裝置形成臥式污水生物處理裝置。
10.根據(jù)上述任一項的權利要求的污水生物處理裝置，其中所述污水生物處理裝置的至少部分設置在地面以下或地面以上，或者所述污水生物處理裝置設置在可移動的平臺上。
11.一種污水生物處理方法，包括:利用氣體驅動濃縮混合液流動。
12.根據(jù)權利要求11的污水生物處理方法，其中至少部分所述氣體是曝氣氣體。
13.根據(jù)權利要求11或12的污水生物處理方法，所述濃縮混合液來自沉淀段。
14.根據(jù)權利要求11的污水生物處理方法，還包括:將污水進料與所述濃縮混合液混合并引入缺氧處理段進行缺氧處理以得到缺氧處理混合液，將缺氧處理混合液引入曝氣段與曝氣氣體接觸以得到曝氣處理混合液，將所述曝氣處理混合液引入沉淀段以得到上清液和所述濃縮混合液，并且將曝氣氣體用作所述氣體以驅動所述濃縮混合液流動。
15.根據(jù)權利要求11-14中任一項的污水生物處理方法，其中所述氣體與所述濃縮混合液接觸。
16.根據(jù)權利要求14的污水生物處理方法，其中所述氣體是含氧氣體。
【文檔編號】C02F3/30GK103523920SQ201210235013
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月6日 優(yōu)先權日:2012年7月6日
【發(fā)明者】李進民, 周連奎, 李大勇 申請人:李進民, 周連奎, 李大勇