活性污泥污水处理装置及污水处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种活性污泥污水处理装置及污水处理工艺，包括生化池和二沉池，生化池的出口与二沉池的入口连通，二沉池的活性污泥出口与生化池的入口连通，生化池内部沿污水流动方向依次设有：厌氧区、缺氧区、好氧区、内部沉淀区以及后好氧区，厌氧区与生化池的入口连通，后好氧区与所述生化池的出口连通。内部沉淀区包括沉淀区和活性污泥收集区，沉淀区内设有活性污泥收集管；活性污泥收集管上设有若干收集孔。本发明能够在保持现有生化池池容的前提下，大大的提高了生化池的污泥浓度，而且进入二沉池的活性污泥浓度也得到降低，提高了二沉池的出水质量；二沉池的回流量较小，提高了生化池的释磷能力。
【专利说明】活性污泥污水处理装置及污水处理工艺【技术领域】
[0001]本发明涉及污水处理【技术领域】，特别涉及活性污泥污水处理装置及污水处理工艺。
【背景技术】
[0002]活性污泥工艺是污水处理的主要工艺，现已广泛应用于市政污水的处理和多种工业废水的处理。这种工艺的主要原理是通过生化池培养的微生物捕集污水中的污染物，然后在二沉池中沉淀下来。在曝气的作用下，微生物可以大幅度的降解水中的污染物；同时在微生物的絮凝沉淀的作用下，未降解的污染物绝大部分可以随同活性污泥在二沉池中沉淀下来，使二沉池的出水得以澄清。在常规市政污水处理中，这种工艺的出水，可以达到《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB2002)中的一级B排放标准。
[0003]根据二沉池的有关理论，进入二沉池的泥量越少，二沉池的出水效果越好。但是，对一般活性污泥工艺而言，进入二沉池的活性污泥少，意味着生化池的活性污泥量偏少，说明生化区的活性污泥负荷偏高，会造成污染物去除效果降低的现象。传统活性污泥工艺的设计，二沉池的活性污泥浓度按照3000-4000mg/l的标准设计，其主要原因是为了保证二沉池的固体通量符合设计要求，避免出现进入二沉池的活性污泥过多，而造成二沉池出水质量下降情况的情况。
[0004]现在比较流行的MBR (Membrane Bio-Reactor)工艺，也称膜生物反应器。该工艺通过采用超滤膜，将活性污泥完全拦截在生化池内，从而提高生化池的活性污泥浓度，提高活性污泥的处理效率。
[0005]但上述工艺主要问题在于，膜的投资和运行维护成本都较高，从而不可避免的使污水处理费用升高。因此，有必要寻求一种新的工艺，在提高生化池内活性污泥浓度的同时，尽量避免工程造价和运行费的提高。
【发明内容】
[0006](一)要解决的技术问题
[0007]本发明要解决的技术问题是:在常规活性污泥工艺中，若提高生化池的活性污泥浓度，必然导致进入二沉池的活性污泥量过大，导致二沉池的出水质量下降；若降低进入二沉池的活性污泥浓度，以保证出水质量，必然需要通过降低生化池活性污泥浓度的方式来实现，这又将导致生化池内活性污泥负荷偏高，污水处理效果降低。
[0008](二)技术方案
[0009]为了解决上述技术问题，本发明提供一种活性污泥污水处理装置，包括生化池和二沉池，所述生化池的出口与二沉池的入口连通，所述二沉池的活性污泥出口与生化池的入口连通，所述生化池内部沿污水流动方向依次设有:厌氧区、缺氧区、好氧区、内部沉淀区以及后好氧区，所述厌氧区与生化池的入口连通，所述后好氧区与所述生化池的出口连通。
[0010]其中，所述内部沉淀区包括沉淀区和活性污泥收集区，所述沉淀区内设有活性污泥收集管，所述活性污泥收集管的端部与活性污泥收集区连通，用于将内部沉淀区的活性污泥收集到活性污泥收集区内。
[0011]其中，所述活性污泥收集区内设有回流泵，所述回流泵通过管道分别与厌氧区和缺氧区连通，用于将内部沉淀区收集到的活性污泥送回厌氧区和/或缺氧区。
[0012]其中，所述回流泵连接厌氧区的管道上还设有回流控制阀。
[0013]其中，所述沉淀区的前、后侧面分别设置有沉淀区进水孔和沉淀区出水孔。
[0014]其中，所述好氧区、内部沉淀区和后好氧区均连接有曝气装置，连接所述曝气装置的管路上均设有控制阀，所述内部沉淀区曝气装置的控制阀处于关闭状态。[0015]基于所述活性污泥污水处理装置的活性污泥污水处理工艺，其中，污水在所述沉淀区的停留时间为1-2小时。
[0016]其中，污水在所述好氧区的停留时间为0.5-1小时。
[0017](三)有益效果
[0018]上述技术方案具有如下优点:通过在生化池的好氧区后设置内部沉淀区和后好氧区的方式，使得生化池内的活性污泥含量提高，生化池去污效果好；进入二沉池的活性污泥浓度较小，二沉池的沉淀效果好；进入二沉池的活性污泥浓度较低，二沉池回流的活性污泥量较少，降低了回流的活性污泥对生化池厌氧区厌氧环境的破坏，增强了系统的除磷能力。改进后装置的生化池内的活性污泥浓度是常规活性污泥浓度的2-4倍，大大提高了生化池的处理能力。内部沉淀区结构简单，可以在原有的生化池内直接施工，无需破坏原有生化池，建造施工成本较低，维护费用低。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明活性污泥污水处理装置的俯视结构示意图；
[0020]图2是本发明沉淀区进水方向的侧视图；
[0021]图3是本发明沉淀区出水方向的侧视图。
[0022]其中，1、厌氧区；2、回流控制阀；3、缺氧区；4、好氧区；5、沉淀区；6、活性污泥收集区；7、回流泵；8、后好氧区；9、二沉池；10、活性污泥收集管；11、沉淀区进水孔；12、沉淀区出水孔。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0024]为便于描述，进行如下定义:
[0025]内回流:内部沉淀区收集到的污泥通过回流泵7送回厌氧区I或者缺氧区3的过程;
[0026]外回流:二沉池9中的活性污泥返回厌氧区I的过程。
[0027]图1所示是本发明活性污泥污水处理装置的结构示意图，其中箭头表示污水流动方向以及活性污泥收集区6、二沉池9内的活性污泥的回流方向。该污水处理装置包括生化池和二沉池9，污水经生化池内的活性污泥处理，吸附掉污水中的污染物后，进入二沉池9沉淀。沉淀后的清水由二沉池9的出水孔排出，沉淀下来的活性污泥由二沉池9的活性污泥出口返回生化池。其中生化池内部沿污水流动方向依次设置有厌氧区1、缺氧区3、好氧区4、内部沉淀区5和后好氧区8，二沉池9返回的活性污泥经厌氧区I进入生化池内。内部沉淀区包括沉淀区5和活性污泥收集区6，沉淀区5内设有若干活性污泥收集管10，活性污泥收集管10的端部与活性污泥收集区6连通；活性污泥收集管10上设有收集孔，活性污泥收集管10通过收集孔将沉淀下来的活性污泥收集起来，并送至活性污泥收集区6。活性污泥收集区6内设有回流泵7，回流泵7通过管道分别与生化池的厌氧区I和缺氧区3连通，回流泵7活性污泥收集区6收集到的活性污泥输送到厌氧区I和缺氧区3 ;回流泵7与厌氧区I之间的管路上还设有回流控制阀2，可根据需要控制流入厌氧区I的活性污泥分配比例，以适应系统对脱氮和除磷的需求。污水从内部沉淀区出来后，经后好氧区8处理后流入二沉池9。
[0028]图2和图3所示分别为沉淀区5进水侧和出水侧的截面示意图,进水侧设有沉淀区进水孔11，污水由沉淀区进水孔11进入沉淀区5 ;出水侧设有沉淀区出水孔12，在沉淀区5沉淀后的污水从沉淀区出水孔12排出，进入后好氧区8。沉淀区5内的活性污泥收集管10通过底部的固定支撑装置悬空固定在沉淀区5的下部，使活性污泥收集管10的底部也能够收集到活性污泥。
[0029]另外生化池中的好氧区4、内部沉淀区和后好氧区8都连接有曝气装置，各曝气装置的管路上都设有控制阀，可根据反应需求，随时进行曝气。好氧区4和后好氧区8的曝气控制阀常开；内部沉淀区的曝气阀门常闭，当有必要以传统工艺条件运行时，可以对内部沉淀区进行曝气，使得生化池的生产工艺与现有生产工艺趋于一致。
[0030]沉淀区出水孔12可以选择如图3所示的淹没出水孔的方式排水，出水孔的形状优选为矩形长边孔，以延长出水堰宽度，减缓水流速，提高出水效果；当沉淀区内的水位高于沉淀区出水孔12时，污水就可以通过沉淀区出水孔12流入后好氧区8 ;当然也可以选择水平直堰的结构来实现排水 功能，水平直堰就是在出水侧设置一水平挡板，沉淀区5的水从水平挡板顶部流入后好氧区8内。无论采用何种结构，只要能实现阻挡沉淀物，并实现排水功能即可。内部沉淀区的设置可相对简易，不追求高质量的出水水质，只要能够保证将大量的活性污泥截留下来即可，因而该沉淀区5可以采用较高的活性污泥层高度，从而该沉淀区5可以采用较短的停留时间，优选为1-2小时。
[0031]这种结构的内部沉淀区结构简单，不需要进行专业维护，维护费用低。不论是在新建设施中还是在改建、扩建设施中，其设置和施工都很方便，可直接在原有的生化池内施工。
[0032]经过内部沉淀区的浓缩，可以提高活性污泥浓度，提高内回流效率；由于内部沉淀区具有一定时间的缺氧过程，使得内回流的脱氮和除磷效果优于传统的AAO工艺(厌氧-缺氧_好氧法)。
[0033]后好氧区8的设置是为了对从内部沉淀区溢流出来的活性污泥继续曝气，避免活性污泥缺氧时间较长而造成厌氧释磷或者在二沉池9中发生活性污泥上浮现象；后好氧区8的停留时间优选为0.5-1小时。
[0034]通过对内部沉淀区中的活性污泥进行回流，并对回流量加以控制，可以控制内部沉淀区的活性污泥溢出量；能够大幅度提高沉淀区5前厌氧区1、缺氧区3、和好氧区4的活性污泥浓度，提高生化系统的综合处理能力；在保证生化池中较高的活性污泥浓度的同时，保证进入二沉池9的活性污泥量能够控制在较低范围内；大量的活性污泥都被截留在内部沉淀区，流入二沉池9的活性污泥量只有很少一部分。
[0035]下面以某市政污水处理设施AAO工艺的改造为例。原有设施的污水处理能力为8万吨/天，现扩容至12万吨/天。原工艺设计中，污水在生化池内的总停留时间为18小时，其中厌氧和缺氧合计时间为6小时，好氧时间为12小时，生化池活性污泥浓度为4000mg/l，二沉池9设计表面负荷为lm3/m2*h。现拟提高日处理水量至12万吨。在保持原生化池容不变的前提下，生化池内的总停留时间缩减为12小时，其中厌氧和缺氧停留时间为4小时，好氧停留时间为8小时；如果不提高活性污泥浓度，则活性污泥负荷提高至原来的1.5倍，出水不达标的风险很大。
[0036]对该改造工程采用本发明公布的处理工艺，在好氧区4末端设1.5小时的内部沉淀区和0.5小时后好氧区8，则沉淀区5前端还有4小时的高浓度厌氧、缺氧区3和6小时的高浓度好氧区4。仅以好氧区4为例，虽然停留时间缩短为原来的1/2，但如果活性污泥浓度提高到8000mg/l，则活性污泥浓度提高至原来的2倍，总体上使活性污泥负荷与原工艺相当；与此同时，由于厌氧区I和缺氧区3的活性污泥浓度也大幅度增加，厌氧和缺氧的处理效果，也得以大幅度提高，所以综合处理效果，要好于原工艺。而且，本工艺通过内部沉淀区的作用，活性污泥浓度提高的幅度，并不止2倍；实践表明完全可以达到原来的3倍以上。因而，生化系统的处理能力在原工艺的基础上，还会有更大幅度提升。所以，在生化池整体池容不变的情况下，对生化池按照本发明公布的工艺进行适当改造，不仅能够保证处理效果，甚至还会取得比原工艺更好的效果。
[0037]本实施例的沉淀区5采用单侧池壁中部穿孔进水，对侧池壁上通长平直出水堰或水面下孔口淹没出流的方式出水，也可采用三角堰等出水方式，不必设置挡渣板等设施。底部回流活性污泥收集管10采用穿孔管收集。回流泵7利用已有的内回流泵7，在内部沉淀区建一单独封闭的隔池，作为活性污泥收集区6 ;将孔管收集的活性污泥引至活性污泥收集区6内，利用回流泵7送回厌氧区I。由于生化池内的活性污泥浓度较高，沉淀区5前方的好氧区4的处理能力也得到大幅度提高；活性污泥在内部沉淀区内处于缺氧环境，可以认为内部沉淀区也具备一定的缺氧反硝化的功能。同时，内部沉淀区收集到的活性污泥具有比曝气混合液更高的污泥浓度，活性污泥回流到厌氧区I和缺氧区2，既可以适当降低浓度，又减少了回流污泥中的氧含量，不仅节约了能耗，也可以使脱氮效果优于目前传统的活性污泥工艺。
[0038]对于二沉池9而言，在池容不变的前提下，其水力负荷提高至原工艺的1.5倍，达到1.5m3/m2.h ;但由于进入二沉池9的活性污泥固体通量可以控制在较低的水平，因而可以保证出水效果不受影响。原设计二沉池9进泥浓度为4000mg/l，根据固体通量原理，为保证同等的沉淀效果，只要控制内部沉淀区溢出活性污泥的浓度不超过2600mg/l (设计进入二沉池9活性污泥浓度的2/3，在内部沉淀区的作用下，进入二沉池9的污泥浓度还可以进一步降低)，即可达到同等的使用要求。
[0039]少量进入二沉池9的活性污泥可以通过二沉池9的活性污泥出口，回流至生化池厌氧区1，主要作为生化除磷的厌氧活性污泥使用；二沉池9中的部分活性污泥，通过剩余活性污泥泵，排至系统外。由于二沉池9的活性污泥较少，所以回流量比较小，因而可以降低二沉池9的总体进水量，从而有助于提高二沉池9的沉淀效果；从二沉池9回流到厌氧区1的回流量小，这部分水量对生化池厌氧区I的厌氧环境破坏较小，从而可以增强厌氧区I的释磷效果，有助于系统的除磷能力的提高。
[0040]由以上实施例可以看出，本发明通过采用在现有生化池的好氧区4后设置内部沉淀区和后好氧区8，并将沉淀区5收集到的活性污泥通过回流泵7回流到厌氧区I或缺氧区3，确保生化池内的活性污泥含量保持在较高范围；在不改变原有生化池池容的前提下，提高了生化池的处理能力。内部沉淀区的设置还导致进入二沉池9的活性污泥浓度较低，二沉池9的沉淀效果显著提高。二沉池9返回生化池厌氧区I的活性污泥量大大减少，返回的活性污泥对厌氧区I的厌氧环境影响较小，提高了厌氧区I的释磷效果。相对比较缺氧的内部沉淀区将沉淀后的活性污泥收集到活性污泥收集区6，然后通过回流泵7送回生化池的厌氧区I或缺氧区3 ;该过程可以使活性污泥进一步浓缩，使得回流到厌氧区I或缺氧区3的活性污泥浓度较高，回流效率高；而且内部沉淀区是一个相对缺氧的环境，使活性污泥获得一个缺氧过程，提高了活性污泥的脱氮和除磷效果。这种结构的内部沉淀区结构简单，在不破坏原有生化池的基础上，可以直接施工，施工造价较低，便于广泛推广使用。
[0041]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种活性污泥污水处理装置，包括生化池和二沉池，所述生化池的出口与二沉池的入口连通，所述二沉池的活性污泥出口与生化池的入口连通，其特征在于，所述生化池内部沿污水流动方向依次设有:厌氧区、缺氧区、好氧区、内部沉淀区以及后好氧区，所述厌氧区与生化池的入口连通，所述后好氧区与所述生化池的出口连通。
2.如权利要求1所述的活性污泥污水处理装置，其特征在于，所述内部沉淀区包括沉淀区和活性污泥收集区，所述沉淀区内设有活性污泥收集管，所述活性污泥收集管的端部与活性污泥收集区连通，用于将内部沉淀区的活性污泥收集到活性污泥收集区内。
3.如权利要求2所述的活性污泥污水处理装置，其特征在于，所述活性污泥收集区内设有回流泵，所述回流泵通过管道分别与厌氧区和缺氧区连通，用于将内部沉淀区收集到的活性污泥送回厌氧区和/或缺氧区。
4.如权利要求3所述的活性污泥污水处理装置，其特征在于，所述回流泵连接厌氧区的管道上还设有回流控制阀。
5.如权利要求2所述的活性污泥污水处理装置，其特征在于，所述沉淀区的前、后侧面分别设置有沉淀区进水孔和沉淀区出水孔。
6.如权利要求2所述的活性污泥污水处理装置，其特征在于，所述好氧区、内部沉淀区和后好氧区均连接有曝气装置，连接所述曝气装置的管路上均设有控制阀，所述内部沉淀区曝气装置的控制阀处于关闭状态。
7.基于权利要求1-6任一项所述活性污泥污水处理装置的活性污泥污水处理工艺，其特征在于，污水在所述沉淀区的停留时间为1-2小时。
8.如权利要求7所述的活性污泥污水处理工艺，其特征在于，污水在所述好氧区的停留时间为0.5-1小时 。
【文档编号】C02F3/30GK103833135SQ201410083449
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】王旭, 周丽颖, 袁琳 申请人:浦华环保有限公司, 紫光环保有限公司