專利名稱：城市和工業(yè)廢水一體化橫流式流化床處理方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種城市綜合廢水和工業(yè)廢水的高效資源化處理方法。
在現有的工業(yè)廢水和城市綜合廢水處理中，所適用的技術主要是兩大類第一是已被廣泛應用的各種生化法(含各式低效傳統(tǒng)氧化溝)，它的主要特點是靠微生物降解廢水中的水污染物，借此達到治理污水之目的；第二是已被各行業(yè)推廣應用的物化法，其主要處理機理是通過一定的物理條件，加入化學藥品，使得廢水變?yōu)闈嵥渲饕饔脼榛瘜W物理作用。
物化法處理廢水的工藝流程為廢水→調節(jié)池→加入混凝劑→混凝攪拌池→絮凝攪拌池→澄清池→出水，同時對澄清池中的污泥到污泥濃縮池進行脫水。該處理工藝的工程投資少、占地面積小、設備簡單，操作方便；但混凝劑的用量較高，達0.08％-0.2％，一般0.05％-0.1％，由于受到混凝劑性能的限制，CODcr和BOD5去除率僅60％左右，NH3去除率僅40％左右，出水往往達不到國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)城鎮(zhèn)二級污水處理廠出水一級標準，處理污泥時需大量的藥品費達0.4-0.5元/m3，運行費用高，且污泥難處理，存在二次污染的問題。
常用的現有生化處理方法有活性污泥法、各式低效能氧化溝法、SBR、接觸氧化法、生物濾池等。
活性污泥法工藝流程為廢水→調節(jié)池→好氧池→澄清池→出水，同對澄清池中的污泥到污泥濃縮池進行脫水?；钚晕勰喾ㄔO計參數和參考值如下BOD負荷(N5)0.2～0.6kg BOD5/(kg MLSS.d)，容積負荷(Nv)0.8～2.0kgBOD5/(m3.d)，污泥齡(生物固體平均停留時間)5～15d；混合液懸浮固體(MLSS)3000～6000mg/L混合液揮發(fā)性懸浮固體(MLVSS)2400～4800mg/L污泥回流比(R)；25％～100％；曝氣時間(t)3～5h；BOD5去除率85％～90％。從活性污泥法工藝流程和設計參數可以看出，該方法處理工藝成熟，BOD5去除率高；但停留時間長，由于是平行布置，所以，占地面積大，污泥量大，需回流，且易發(fā)生污泥膨脹，能耗較高，耐沖擊負荷差，不易操作管理等。
現有氧化溝法的工藝流程圖為污水→集水井→氧化溝→澄清池→出水，同時對澄清池中的污泥進行脫水。氧化溝法設計參數如下BOD容積負荷0.2～0.4kg BOD5/(m3.d)，混合液懸浮固體(MLSS)3000～4000mg/L，污泥齡(生物固體平均停留時間)為15～30d，污泥回流比50％～150％，水力停留時間(t)8～36h，BOD5去除率75％～95％。從氧化溝法工藝流程和設計參數可以看出，該處理工藝成熟，BOD5去除率高，可實現脫氧反硝化，氮的去除率較高，耐沖擊負荷較大，可實現無設施的污泥回流，不易發(fā)生污泥膨脹，但停留時間長，占地面積大，能耗相對較高等。
生物濾池和接觸氧化法的工藝流程為污水→格柵→沉沙池→吸附池→二次沉淀池→出水，同時對二次沉淀池中的污泥進行脫水處理。該方法設計參數如下BOD容積負荷(Nv)1.0～1.8kg BOD5/(m3.d)，提高了處理效率，降低了能耗，得到了廣泛的應用，但存在著易堵塞、填料安裝更換不便、填料的比面積不夠大等問題。
LINPOR工藝，是高效的工藝，它主要是向活性污泥法添加多孔泡沫塑料顆粒作為生物載體材料而提高了處理效果，得到了應用，該顆粒填料粒徑在一厘米以上，造價昂貴，所以，沒能得到廣泛應用。
總之在現有技術中，有的存在投資大，運行費用高，耗能高，處理效率低等問題，有的存在安裝設備、填料復雜，維修困難等問題。
本發(fā)明目的是針對現有技術之不足，集現有技術之優(yōu)勢于一身，提供一種高效的工業(yè)廢水和城市綜合廢水的處理方法，不僅提高處理效率，降低廢水治理的運行成本，節(jié)約一次性投資，節(jié)省土地資源，而且對廢水中的各種污染物去除率高，污泥穩(wěn)定且極少。
為實現上述目的，本發(fā)明設計按以下工藝步驟得以實現a、在本發(fā)明的池體內，充填了不需安裝的具有苞埋菌體功能的填料，該填料的比表面積為50-130萬M2/M3，通過專有的苞埋技術，把微生物菌體苞埋在填料里，在水力推流和混流作用下，使污水充分與填料苞埋菌體接觸，菌體因吸收了污水提供的養(yǎng)份(污染物)而迅速成長，最后形成菌團，因此，微生物濃度高達30mg/L-60mg/L，由于填料和菌團處于流化狀態(tài)，菌團與污水良好接觸，微生物菌團將水中污染物吸附、呼吸、繁殖，最終達到迅速降解之目的。
b、污水經一沉池或水泵直接進入高效水解酸化池(有的污水可省此級)再經布水裝置進入本發(fā)明之池體內，廢水在推流器的作用下使污水與填料載體所形成的菌團處于混流狀態(tài)，在池體內反復流動，進行好氧和缺氧，由于在整個循環(huán)池內填充滿了不需安裝的微米級填料，在水力作用下，填料處于流化狀態(tài)，污水與填料充分接觸，加快了降解的速度，因此，一般城市綜合污水只需在本發(fā)明的池體內停留的時間2-5小時，即可達到國家二級污水處理廠一級排放標準，污水經本發(fā)明處理后，經澄清，即達標排放，另外澄清池的污泥適時排放。用本發(fā)明工藝新建的污水處理廠，經過實際運行，污泥特別少，一般情況下，一個月才排一次污泥，而且污泥特別穩(wěn)定。
c、本發(fā)明所用填料，是本人發(fā)明加工之材料，選用耐降解的二氧化硅為原料，經提純、高溫膨化等工藝而獲得，該填料孔隙率高，每克擁有比表面積達15-38平方米，粒徑小至3至30微米，因此，在本發(fā)明中需設置專門填料與水的分離器，把微粒填料截留在本發(fā)明設備內，使填料永遠在設備內工作。
本發(fā)明與現有技術相比有以下的優(yōu)點1、處理效果好目前的活性污泥法、氧化溝、SBR等由于他們都是靠活性污泥對污水進行處理的；而本發(fā)明是靠填料為細菌作載體，因此效率高，水處理效果好。
2、節(jié)省土地現有技術所承建的污水處理廠，一般占地較大，如每一萬噸/日規(guī)模的污水處理廠，需占地4畝以上，而用本發(fā)明所建同規(guī)模的污水處理廠則只需2畝地，節(jié)約50％。
3、能耗低由于本發(fā)明兼有物化、接觸氧化、厭氧、缺氧之功能，因此，比現有的技術節(jié)省能耗30％以上。
4、處理效率高現有技術中，活性污泥法等容積負荷為0.2-0.6kgBOD/m3.d，容積負荷較低；而本發(fā)明的容積負荷可達1-11kgBOD/m3.d，比現有技術的處理負荷高出1-10倍以上。
5、污泥量少活性污泥法、氧化溝、SBR等污泥產量均相應較多，一般每天都要排污泥，最好的也不會超過五天，就需排一次污泥；而本發(fā)明所建成的污水處理廠，在運行中，一個月才排一次污泥。
6、節(jié)約投資本發(fā)明具有比現有工藝技術節(jié)省一次性投資，現有技術每處理一萬立方米/日需投資750萬元-1200萬元，而本發(fā)明在達到相同的處理量和處理效果時，只需投入600萬元，節(jié)約投資20％-50％。
7、本工藝可模塊化設計可從日處理幾十噸到數十萬噸。
8、水處理費用低每處理一噸水的人工費、電費等直接運行費在0.15元以內(即COD在350mg/L，電費按0.8元/KW.h計算，)。而現有技術每處理一噸水的直接費用在0.2-0.35元，本發(fā)明可比現有技術節(jié)約25％以上。
9、現有填料中多數都需要安裝，因此，維修更換填料較困難，且一般都需停機維修，這就給大規(guī)模推廣應用帶來阻力，再加上比表面積稍大一點的填料，價格均較高，每立方米容積填料加安裝一般都超過了180-1000元，所以，雖然加有填料的污水處理設施的處理效率高，但大規(guī)模的污水處理廠仍很難應用；而本發(fā)明的填料不需安裝，隨時可進行增加和減少，比表面積特別大，每立方米容積內可高達22.5-110萬平方米，且價格相對便宜，維護十分方便，加減填料時不需停機，因而，適合在任何規(guī)模的水處理廠使用；10、現有技術的流化床都是向上流或立式的，而本發(fā)明是橫向流的，且是循環(huán)的。
11、現有填料中多數都需安裝，而本發(fā)明使用的填料不需安裝。
下面結合實施案例和附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
本發(fā)明工藝應用廣泛，使用方法靈活，它可并連使用，也可串連使用，即可作厭氧流化床，又可作兼氧流化床，更可作好氧流化床(接觸氧化流化床)，為了說明其完整性，現將本發(fā)明串連使用作一案例說明，既一個作厭氧流化床和一個作好氧流化床(在有必要時可在厭氧與好氧中間再串一個缺氧流化床，增加除磷脫氮的能力)，按圖加以說明。


圖1本發(fā)明的應用圖例；圖2本發(fā)明的設備結構剖面示意圖；圖3本發(fā)明在污水處理廠中應用的流程圖。
由圖三所知，廢水經粗細格柵、水泵、沉沙池(初沉池)，廢水進入本發(fā)明設施如圖2所示，廢水經進水口(1)由裝置底部進入裝置內的橫向流化廊道(2)，在水下推進器(4)的作用下使微粒填料橫向流化，并在設備內反復循環(huán)同速流動，流速0.2-0.5M/S，完成一次循環(huán)需0.5-8分鐘，(3)為導流環(huán)，廊道墻(5)使得污混合液在設備內來回橫向流化并反復循環(huán)，永遠使混合液處于橫向流化狀態(tài)，讓廢水與填料所形成的生物模反復接觸，使污染物被吸附，最終被微生物降解，在A池內，污染物最終被微生物分解為水和沼氣，而在好氧池B內，污染物被好氧細菌降解，為了要保證微粒填料永遠保持在本發(fā)明的設備內，采用了一體化結構，即在設備循環(huán)廊道的一面，設有船型澄清池，反復循環(huán)的混合液，通過船形澄清池下部流過，而經反復處理過的水經(6)澄清池前唇下方的進水口(7)進入澄清池，在經過導向板(17)導向，混合液進入澄清狀態(tài)，填料和菌團下澄至污泥澄降回流板(8)，由于角度原因和負壓作用，填料和菌團經回流孔(9)又回流到橫向流化循環(huán)廊道，繼續(xù)處理污水，為了保證澄清效果，在澄清池還加裝了助澄斜板(18)，多余污泥進入污泥斗(10)，再經排泥管(11)排出回流或脫水外運，澄清的水經出水堰(12)排出殼體(14)。如厭氧池A，要加上蓋，還要產生沼氣，應設置沼氣收集設備，加裝管道加以利用和管理，如果是好氧池B，就加上曝氣頭(13)即可。廢水在橫流式厭氧床處理器內處理時，CODcr、BOD5的降解率可達到70-95％(視溫度、水質而定)，水力停留時間T＝2-5小時，容積負荷設計值可達COD10-45kg/m3.h。橫流式好氧流化床用于處理廢水時(充填高效微米級填料)，CODcr、BOD5等降解率可達70％-95％，容積負荷設計值可達BOD 1-11kg/m3.d，水力停留時間T＝1.5-5小時。因此，廢水通過本發(fā)明設施之A、B兩池串連處理時，各相關參數可視情況而設定，對CODcr、BOD5等污染物，降解去除率可達95％以上。如果設污泥回流、串一級缺氧并控制回流，氨氮、磷的去除率可達75％-93％，可確保水處理的最佳效果。
權利要求
1.城市和工業(yè)廢水一體化橫流式流化床處理方法及其裝置，該方法依次包括以下工藝步驟(1)、在設備內加入微粒填料，用水下推進器，微粒填料和污水組成的混合液橫向流化，在裝置內反復流動，永遠使混合液處于橫向流的流化狀態(tài)，微粒填料載體所生成的生物模充分地與污水接觸，使廢水中的污染物被生物菌體吸附、降解。(2)、被處理后的混合液進入設于裝置內的一體化澄清池，進行固液分離，清水經澄清后溢出出水槽排出，長滿生物模的微粒填料經澄清池底部的孔隙又回到裝置的橫向流化廊道，使微粒填料載體長期滯留于裝置內，并長期處于橫向流化狀態(tài)。(3)、本裝置可串連使用，也可并連使用，還可作厭氧橫向式流化床工藝、缺氧(兼氧)橫向式流化床工藝、好氧橫向式流化床工藝等使用。
2.一種用于實現權利要求1的方法的裝置，該裝置包括進水口(1)由裝置底部或其它部位進入本裝置，環(huán)流廊道(2)，水下推進器(4)，廊道墻(5)，廊道的一面設有船型澄清池，反復循環(huán)的混合液，通過船形澄清池下部流過，澄清池前唇(6)，一體化船形澄清池進水口(7)，經過導向板(17)，污泥澄降回流板(8)，污泥(填料)回流孔(9)，助澄斜板(18)，污泥斗(10)，排泥管(11)，出水堰(12)，殼體(14)，曝氣頭(13)。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于澄清池設于橫向流化床一體內的上部，設有污泥回流孔(9)，同時還在同一澄清池內設有污泥斗(10)，排泥管(11)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污水一體化橫流式流化床處理方法及其裝置,本發(fā)明方法是在一個裝置內使微粒填料和污水的混合液橫向流化,而且橫向流化是在裝置內不間斷反復循環(huán)的,在流化中污水得到快速處理,該裝置包括殼體,進水口和出水口,在殼體內部設有橫流式流化床和一體化澄清池,污泥從澄清池底部回流孔回到橫流式流化循環(huán)廊道。本裝置可作厭氧、缺氧、好氧流化床,如是好氧流化床,加裝曝氣設備即可。本發(fā)明不僅能降低污水治理的運行成本,減少污水處理設備的一次性投資,節(jié)約土地資源,而且效率和對污水中的各種污染物去除率都很高,污泥少且十分穩(wěn)定。
文檔編號C02F3/10GK1371874SQ0210266
公開日2002年10月2日 申請日期2002年2月27日 優(yōu)先權日2001年12月21日
發(fā)明者蒲重良 申請人:蒲重良