生物倍增工藝簡介

高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置專利目的

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》目的在于克服專利背景中相關技術的不足，提供一種不僅可以確保短程硝化/反硝化要求低溶氧，而且高污泥濃度不沉降，并且處理過程能形成二個及以上環(huán)流，能夠充分發(fā)揮生物倍增工藝優(yōu)勢的高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置。

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》另一目的在于提供一種工藝可調性好，能應用于多種廢水的高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置。

高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置技術方案

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》目的實現(xiàn)，主要改進是將原生物倍增工藝中曝氣好氧區(qū)設計為環(huán)形溝，環(huán)形溝內設置形成環(huán)流的推流裝置，將相鄰設置的提升區(qū)、進水混合反應區(qū)和沉淀區(qū)移至環(huán)形溝內側，并使相應功能區(qū)連通，通過環(huán)形溝形成至少二個環(huán)流，從而克服了有關的生物倍增工藝處理池布局帶來的不足，實現(xiàn)《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》目的。具體說，《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》包括按生物倍增處理流程水連通的進水混合反應區(qū)、水提升區(qū)、曝氣好氧區(qū)和沉淀區(qū)，其特征在于曝氣好氧區(qū)為環(huán)形溝，環(huán)形溝內有水流推進裝置，進水混合反應區(qū)、水提升區(qū)、沉淀區(qū)內置環(huán)形溝內側，環(huán)形溝分別與沉淀區(qū)及進水混合反應區(qū)連通。

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》的裝置處理基本流程，與2010年6月前相關技術生物倍增污水處理工藝大致相同：處理進水，首先進入進水混合反應區(qū)，進水混合反應區(qū)視處理水質情況，可通過調節(jié)進入的回流量分別設定為缺氧狀態(tài)或厭氧狀態(tài)，分別進行生物脫氮或生物除磷；經生物脫氮或生物除磷處理污水通過連通口或管進入提升區(qū)，由提升裝置提升進入好氧環(huán)形溝，在水流推進裝置推動下在環(huán)形溝內形成環(huán)流，并通過環(huán)形溝向其它處理單元配水：例如環(huán)形溝內一部分混合泥水通過池壁開孔或連通管進入沉淀區(qū)，進行泥水分離，澄清出水由上部出水堰收集排出；一部分混合泥水依環(huán)形溝流動通過池壁開孔等進入進水混合反應區(qū)循環(huán)（簡稱小循環(huán)），一部分混合泥水在環(huán)形溝內環(huán)流（簡稱大循環(huán)），從而使處理污水形成至少二個處理循環(huán)，循環(huán)量視污水水質調節(jié)。沉淀池沉淀污泥，部分通過池壁開孔等回流至進水混合反應區(qū)以保持處理中高污泥濃度，其余部分作為多余的污泥排出。由于在環(huán)形溝內增加推流裝置，從而加大了混合泥水在環(huán)形溝內流速，可以確保生物倍增工藝要求低溶氧下的小曝氣量，高污泥含量不沉降（混合泥水流動主要依靠推流裝置推流），既可以確保短程硝化/反硝化的進行，又保持高的污泥含量，可以確保生物倍增工藝優(yōu)勢發(fā)揮。各池容積按水質及工藝處理要求計算確定。

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》中：曝氣好氧環(huán)形溝，一是如2010年6月前相關的生物倍增技術作為好氧反應區(qū)，在低溶氧下實現(xiàn)縱向短程硝化/反硝化脫氮，以及生物去除有機物，二是形成處理混合泥水不同環(huán)流提供配水通道，形成至少二個處理環(huán)流。按此功能，環(huán)形溝，溝形例如可以是矩形溝，也可以是類似氧化溝的兩端弧形溝，為延長混合泥水在好氧溝內環(huán)流時間，以及在短的地塊能滿足環(huán)流停留時間要求，還可以將環(huán)形溝設計成套合的二溝或以上。環(huán)形溝內充氧裝置，基本類同生物倍增工藝，主要以底曝氣供氧裝置供氧為主，例如可以是水處理用各種微孔曝氣器、射流曝氣裝置、散流曝氣裝置等，其中尤以微孔曝氣器為佳，其產生氣泡細小、比表面積大，上升流速慢，微生物更容易獲取氧，并可以提高氧傳遞效率。此外，根據(jù)處理水水質情況，例如氨氮過高或過低的廢水處理，也可以通過增加表面曝氣裝置，形成以表面曝氣裝置為主或底部曝氣 表面曝氣兩種充氧模式，提高水中溶氧。

環(huán)形溝內的水流推進裝置，主要為混合泥水在環(huán)形溝內快速流動提供動力，一方面確保長的循環(huán)環(huán)流實現(xiàn)，另一方面提供混合泥水足夠流速，防止高濃度污泥因低流速而產生污泥沉降。使實現(xiàn)縱向短程硝化/反硝化曝氣供氧，與混合泥水推流動力分開，從而可以確保為實現(xiàn)短程硝化/反硝化所需低溶氧，而又可保持循環(huán)液高污泥濃度，因而較好協(xié)調了生物倍增工藝高污泥濃度及低溶氧矛盾，使兩者達到工藝要求統(tǒng)一。水流推進裝置，由于其主要功能是提供混合泥水流動推流動力，理論上對推進器可以不限定，例如可以是葉輪式推進器，也可以是氧化溝用轉盤或轉刷，以及射流器、吸射器等，只要能推動水流流動的動力均可以被應用，為避免推流中過渡增氧破壞低溶氧，一種較好為采用水下推進器。從形成推流功能，推進裝置可以設計在環(huán)形溝的任意位置，其中一種較好是設置在提升出水區(qū)附近，可以同時利用提升水位差增加推流，以降低推流功率。視處理水設計環(huán)形溝環(huán)流長度，水流推進裝置，可以是一處，也可以是在流程路徑上兩個或以上。在大循環(huán)中，為防止循環(huán)未端因流速降低，造成污泥沉降，水流推進裝置推流，可以設計成間隙雙向運行，例如采用轉盤間隙正反運轉，這樣循環(huán)頭尾交替可以有效防止未端因流速降低導致污泥沉淀。

提升裝置，主要功能同生物倍增工藝，將來目進水混合反應區(qū)混合泥水提升進入外側環(huán)形溝，形成更新環(huán)流。提升裝置，可以是泵，也可以是氣提裝置，或者其他具有提水功能裝置，例如在提升區(qū)與環(huán)形溝池壁上開孔，設置推進器，其中一種較好為采用空氣提升，氣提具有能耗低，節(jié)能。提升區(qū)，可以與進水混合反應區(qū)平行布置，也可以是垂直布置。

進水混合反應區(qū)，是進水處理第一步，除承擔進水混合功能外，根據(jù)進水水質情況，可以分別通過調節(jié)進入進水區(qū)回流量大小，設置為缺氧狀態(tài)或厭氧狀態(tài)，分別實現(xiàn)生物脫氮為主運行模式或生物除磷為主運行模式，實現(xiàn)以生物脫氮為主，或以生物除磷為主兩種處理功能，因而又可稱為厭氧區(qū)或缺氧區(qū)。

此外：為了改善進水混合反應區(qū)內水流狀態(tài)，防止高污泥濃度產生污泥沉降，以及加快進水混合，進水區(qū)內較好設置有加速混合攪流裝置，例如葉輪推進器、攪拌器等水力混合、推進器，以提高污水混合能力和流動速度。

沉淀區(qū)，為實現(xiàn)快速澄清以及提高澄清效果，可以同生物倍增工藝，在沉淀池內設置加速泥水分離沉淀填料，例如斜板或斜管泥水分離填料。斜板或斜管可以采用直通道斜置例如60度斜置方式，也可以采用豎向彎曲波紋斜板豎向安裝方式；底部沉淀污泥，一部分通過底部開口或連通，向進水混合反應區(qū)補充活性污泥，保持污泥含量要求，一部分被排出沉淀池。排出沉淀池可以通過設置在沉淀區(qū)的刮/吸泥裝置排出，或者通過固定安裝在沉淀區(qū)或靠近沉淀區(qū)的抽吸泵排出。根據(jù)沉淀池形結構，其刮和/或吸泥裝置，可以采用往復式，或旋轉式，只需在加速沉淀泥水分離填料兩側或中心留出驅動空間。

為了增強已定型池的工藝可調節(jié)性，提高對處理污水的適應性，以及進一步節(jié)約運行能耗，一種較好在提升區(qū)與環(huán)形溝共用壁上設置連通流量可控的閘門或閥門或推流裝置。運行中：例如當進水污染物濃度較低，通過較小循環(huán)流量即可達到處理要求時，可以停止或減小提升裝置提升，開啟閘門或閥門或池壁面的推流裝置，向環(huán)形溝補充進水，這樣可以節(jié)省提升能耗，在更節(jié)能下運行。為提高自流進入環(huán)形溝“自動力”，環(huán)形溝內推進環(huán)流的水流推進裝置，較好設置在可控閘門或閥門或推流裝置水流動方向前端，通過推流裝置形成的“抽吸作用”，增強自流“動力”及自流量。

為了提高對高NH₃-N（例如NH₃-N≥100毫克/升的皮革、酒精）廢水的氮去除能力，可以通過增加曝氣提高好氧溝的溶解氧含量，例如使溶解氧至2毫克/升。提高溶解氧方式，可以是加大底曝供氣量，或者再增加表曝裝置，例如轉盤、轉刷等充氧裝置，還可以單獨采用表曝供氧。

高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置改善效果

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》相對于2010年6月前的生物倍增工藝池型，由于改變了池型布置結構，將曝氣好氧區(qū)改為環(huán)形溝，并在環(huán)形溝內設置推進環(huán)流的水流推進裝置，將其他處理功能區(qū)內置于環(huán)形溝圈內側相鄰設置。從而帶來了如下變化：

首先，改變了處理混合液循環(huán)形式并提高了循環(huán)流速，使處理混合泥水形成了進水混合反應區(qū)-提升區(qū)-好氧環(huán)形溝-進水混合反應區(qū)小循環(huán)；和好氧環(huán)形溝內大循環(huán)；以及還有好氧環(huán)形溝-沉淀區(qū)出水通道（沉淀出水與處理循環(huán)分開），這樣使得需檢修其中某一單元設備時，不會因不能實現(xiàn)處理循環(huán)而導致要停止運行，同時小循環(huán)，已得到處理的低濃度循環(huán)混合液對進水進行大比倍稀釋（循環(huán)流量可根據(jù)需要為進水量的幾十甚至上千倍），使進水污染物濃度被迅速降低，使進水在進水混合反應區(qū)池內污染物濃度差大幅降低，更有效避免了進水高濃度的COD造成對活性污泥的沖擊，穩(wěn)定了微生物生長環(huán)境，從而提高了抗沖擊負荷能力；好氧溝內的大循環(huán)，增加了污水在好氧環(huán)形溝內水力流程及停留時間（好氧流程被加長），不僅強化了COD、BOD、NH₃-N、特別是總氮的去除，而且由于循環(huán)液中的污染物隨著水流循環(huán)，被微生物逐漸降解污染物濃度降低，在循環(huán)末端形成了溶氧濃度相對提高，硝態(tài)氮含量增加，從而強化了脫氮功能，并對難降解有機廢水以及生化性差的廢水有較好的處理效果，特別是將環(huán)形溝設計成套合的二溝或以上，更是延長了混合泥水環(huán)流時間，以及未端溶氧高段流程，提高了污水處理能力，可以確保出水總氮穩(wěn)定達標，同時此設計還提高了對短小地塊的適應性。高的環(huán)流流速，確保了在低曝氣溶氧下（溶氧最低可在0.1毫克/升），高污泥含量（例如污泥濃度8克/升）也不會發(fā)生污泥沉淀，較好解決了生物倍增工藝要求低溶氧和高污泥含量矛盾；此外，推進器產生高的流速還使泥水混合及與氧接觸傳質加快，可以確保生物倍增工藝優(yōu)勢發(fā)揮；加大推流還能進一步提高污泥濃度。此外，此溝形設計及增加推流裝置，還提高了回流比，以及回流比的可調性，可以根據(jù)處理污水情況，靈活調節(jié)回流比；大的回流比又保持了高的污泥濃度，高的污泥濃度可以確?？v向短程硝化/反硝化較低溶氧，短程硝化/反硝化效果好，兩者很好協(xié)調是《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》區(qū)別于2010年6月前的生物倍增池型布置的最大區(qū)別。

其次，沉淀區(qū)置于環(huán)形溝內，僅起泥水分離澄清用，而無原來環(huán)流過流功能，不僅可以確保澄清所要求的水流靜態(tài)，有利于快速澄清和高的澄清效果，即使不設置加速泥水分離沉淀填料，也能很好實現(xiàn)沉淀分離；而且克服了2010年6月前相關的技術沉淀區(qū)過流產生死角導致污泥沉淀，降低環(huán)流污泥濃度現(xiàn)象。

再就是，提升區(qū)和環(huán)形溝間增設可控閘門或閥門，使得在曝雨或進水低污染物濃度，可以關閉提升裝置，依靠閘門或閥門連通為環(huán)流提供新鮮混合液，保持一定補充循環(huán)量，從而確保維持微生物代謝所需營養(yǎng)，可避免因關閉提升，造成無增補混合液循環(huán)引起微生物代謝營養(yǎng)不足而造成微生物無營養(yǎng)源“饑餓死亡”，還節(jié)省了曝氣能耗，實現(xiàn)更節(jié)能運行。同時曝雨時可使進水直接進入沉淀區(qū)，經澄清后直接排出，避免因暴雨造成大流量而引起污泥流失現(xiàn)象，提高了工藝抗暴雨沖擊能力，易于系統(tǒng)回復使用。同時，提升區(qū)和環(huán)形溝間增設可控閘門或閥門，還提高了處理裝置根據(jù)處理污水調節(jié)的靈活性。

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》保持了生物倍增工藝運行條件，而又不同于2010年6月前的生物倍增池型，其環(huán)形溝內置合建式生物倍增處理池型，確保生物倍增工藝要求——低溶氧、高污泥濃度，在實際工程中更能實現(xiàn)，該專利池型溶氧可以控制在0.1~0.5毫克/升，污泥濃度實際可以提高到5~8克/升或更高（視推流）而不會出現(xiàn)污泥沉淀?？朔?010年6月前的生物倍增工藝處理單元布局難以克服的缺點，可以更充分發(fā)揮生物倍增工藝處理效果及優(yōu)勢，并且裝置工藝適應性強，可以根據(jù)不同處理污水及處理要求調節(jié)總回流比，及二個循環(huán)回流量，能高效穩(wěn)定實現(xiàn)生物倍增工藝，并提高了抗沖擊負荷以及抗曝雨沖擊能力，此為實用新型裝置最大特點。

在好氧溝上增設或替代設置曝氣轉盤、轉刷等充氧裝置，通過加大好氧溝的溶解氧含量，例如將溶解氧提高至2毫克/升或更高，可以提高對高NH₃-N（例如NH₃-N≥100毫克/升的皮革、酒精等廢水氮去除能力，擴大了生物倍增工藝應用范圍。并且，該裝置可以在建設或建成后，根據(jù)處理水質情況，靈活增加曝氣裝置實現(xiàn)，更是提高了專利裝置的靈活性，應用可擴充性好，克服了2010年6月前的生物倍增工藝池型布局建成后難以擴展功能的局限。

《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》是對生物倍增工藝水處理裝置的改進，尤其涉及一種改變處理池布局，能形成二個及以上處理循環(huán)的高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置（環(huán)形溝內置合建式生物倍增處理裝置）。

圖1為相關技術生物倍增工藝基本池型布置示意圖。

圖2為《高效穩(wěn)定生物倍增工藝污水處理裝置》基本池型布置示意圖。

圖3-圖12為各種變形池型布置示意圖（省略內部裝置）。