專利名稱：污廢水處理及污泥安定化再利用方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種污廢水處理及污泥再利用方法，特別是涉及一種生物學的污廢水高度處理及污泥安定化資源再利用方法，本發明還涉及實施該方法的裝置。
現在，對污廢水高度處理技術進行研究，開發并應于實際中的工程很多。這些工程中，大部分都屬于把厭氧性槽，無氧槽、需氧性槽適當組合的A2O工藝系列，利用這些工藝的污廢水處理廠對流入水中的有機物與氮、磷進行適當地效率處理。但從高度處理工程來看改良A2O工程的各種工藝，在氮和磷的處理部分，當有機物的濃度降低時較難得到滿意的效果，其處理效率同有機物的依賴性大。特別是在這些工程的氮處理部分，為了除去占流入總氮大部分的氨性氮而進行誘導氮酸化，還原氮酸化后的氮酸性氮(NO2N)，在氮氣化的脫氮過程中，盡管能夠供給予前者所必需的有機物，但此時，若流入水中的有機物不足則脫氮效率低，總氮的去除也變得困難。還有，在現在使用的生物學高度處理工程中，用于有機物酸化分解的活性污泥關聯微生物和氨氣酸化的氮酸化菌，用于氮酸性或亞氮酸性氮(NO3N)還原的脫氮菌，用于磷釋放或攝取磷的微生物，這此關聯的微生物一方面混合成長，一方面發揮各自的處理污染物的作用。所以，在該系統內要求有符合各自成長環境的因素，若這此因素得不到滿足則處理效率降低。滿足這樣環境的污水處理系統會變得非常復雜，處理系統對若干運轉條件變化反應敏感，使處理效率降低，影響系統的正常運轉。為恢復正常的處理工作，需經過很復雜的過程。
已有污水處理工程中的另一個問題是惡臭問題解決困難。流入污廢水中的惡臭和大部分氨氣混合中的一部份作為還原性氣體能夠被看到。但是，A2O工程系列中，含有惡臭物質的污廢水經過最初沉淀槽，首先流入的是反應槽的厭氧氣槽，然后是反應槽的無氧氣槽。即流入水中所包含的有代表性的氨氣是第三步從反應機的需氧氣槽中酸化產生的且已喪失臭氣。即在工程的大部分中，只產生惡臭，在這樣的工程中，為解決惡臭問題只有捕集工程中產生的惡臭，利用其他脫臭設施。
還有，在依靠以住的活性污泥法來運轉的已有的污廢水處理場中，最困難的污泥處理問題是現在的高度處理工程中沒有改善的……在污廢水處理過程的最初及最終沉淀槽中，把產生的污泥在濃縮槽內濃縮，在消化槽內消化(大規模處理場中適用)、把生污泥按原樣脫水，大部分深埋或焚燒處理，一部分堆肥化后再利用。處理污泥所需費用為全部污廢水處理費用的一半，如果慮到這點的話，在污泥處理中，能夠節減費用，能夠與作為對所產生的污泥進行再利用有利的形態而形成的高度處理方法相呼應的污泥處理方法是很必要的。
本發明的目的在于克服上述缺陷，提供一種污廢水處理及污泥安定化再利用方法，該方法應能滿足各種凈化污水的微生物所需的條件，能高度處理有機物和氮、磷，解決污廢水處理過程中的惡臭問題，能實現對污泥的無害化以及更進一步的資源化處理。
本發明的目的還在于提供用于實施上述方法的裝置。
本發明污廢水處理及污泥安定化再利用方法先后包括下列步驟將污廢水流入前處理設施的沉砂池，沉降砂子后，通過格欄除去有礙后處理工程的夾雜物，流入最初沉淀槽；往強暴氣槽內添加最初沉淀槽的上澄液和最終沉淀槽的返送污泥，將強暴氣槽混合固形物(MLSS)的濃度維持在3000～5000mg/L，運轉與散氣管連接的鼓風機，將溶存氧氣的濃度維持在2.0～4.0mg/L，按流入量流入弱暴氣槽；供給空氣使弱暴氣槽溶存氧氣的溶度維持2.0～4.0mg/L，按流入量流入弱暴氣槽；供給空氣使弱暴氣槽溶存氧氣的濃度維持在0.3～0.5mg/L，按流入量流入無氧氣槽；一方面將無氧氣槽流入水中所含的溶存氧氣濃度維持在0.1mg/L以下，一方面攪拌使污泥保持不沉降的狀態，按流入量流入最終沉淀槽；沉降流入最終沉淀槽水中所含的污泥，并將上澄液流出最終處理；將最初沉淀槽和最終沉淀槽的污泥輸送至濃縮槽，在濃縮槽將污泥的含水量濃縮到95％，上澄液返送至最初沉淀槽，污泥糕輸送至脫水機；在脫水機內，使污泥糕脫水到含水量為80％后，脫水余液返送至最初沉淀槽，污泥糕輸送至安定化反應機；在安定化反應機內，污泥糕(sludecake)與3％～5％的高活性酸化鈣一起反應后輸送至干燥步驟；在干燥步驟，使用內部溫度達到200℃的干燥機進行強干燥而得到有機肥料。
如果場地條件允許，上述干燥階段也可以通過在自然條件下，利用太陽干燥的方法來實現。
污廢水中有益微生物含量過低時，可以在強暴氣階段用活性劑投入機注入微生物活性劑。
為更好地滿足有益微生物的所需條件，更好凈化污廢水進一步在無氧槽至強暴氣槽間開通一個內循環路，并最好使內循環維持在50～200％，同樣使從最終沉淀槽流入強暴氣槽的污泥返還率保持在50％～100％。最好保證強暴氣槽中流入水的滯留時間為3～4小時，弱暴氣槽中流入水的滯留時間為1.5～2.0小時，無氧所槽中流入水的滯留時間為1.5～2.0小時。
本發明用于實施污廢水處理及污泥安定化再利用裝置，包括前處理設施，它將污廢水中的砂子沉降并通過格欄除去污廢水中的雜物；最初沉淀槽，它前后分別與前處理設施和強暴氣槽相連，它的底部有通向濃縮槽的沉淀物輸送管；強暴氣槽，底部具有與鼓風機連接的散氣管，其上部有微生物活性劑投入機，其流出水以自然下流的方式流入緊挨著的弱暴氣槽，弱暴氣槽同樣具備散氣管，其流出水以自然下流的方式流入緊挨著的無氧氣槽；無氧氣槽具備攪拌機；最終沉淀槽通過輸水管承接無氧氣槽的流出水，其底部連接通向濃縮槽和強暴氣槽的污泥輸送管；濃縮槽上部連接通向最初沉淀槽的上澄液輸送管，底部連接通向脫水機的污泥輸送管；脫水機連接通向安定化反應機的污泥輸送管；同時連接通向最初沉淀槽的脫水余液輸送管，安定化反應機頂部帶有高活性酸化鈣投入裝置，并連接通向干燥機的污泥糕輸送管；干燥機包括加熱裝置，驅動裝置。
本發明裝置優選無氧氣槽連接一個通向強暴氣槽的內循環管。
本發明裝置優選前處理設施中進一步包括流量調整槽，該流量調整槽以及強暴氣槽，弱暴氣槽，無氧氣槽應能滿足流入前述三個槽中的滯留時間分別為3～4小時，1.5～2小時，1.5～2小時。
本發明方法采用以上諸多技術措施后，能充分滿足各種凈化污水的微生物所需的條件，充分發揮各種有益微生物凈化污廢水的作用，其污染物質去除率是流入污廢水中的BoD5的95％以上，氮的75％～85％、磷的70％～80％，能高度處理污廢水中的在機物和氮、磷并且能以極其清凈的狀態放流。反復使用強暴氣和弱暴氣及無氧氣狀態，優化培養對污廢水高度處理有益的芽孢子桿菌，對污廢水中的機機物和氮、磷進行高度處理，解決了處理場的惡臭問題污泥經濃縮脫水進行安定化反應，能較好地殺死污泥中的病原物，并使易分解的物質揮發或安定化，接下來的干燥工藝更以堅固的固體化形式將污泥安定化，避免了污泥風干后的飛揚，同時也使污泥變成了有用的有機肥料。
為實施本發明方法而設計的本發明裝置，具備本發明方法所需求的各項性能，使本發明方法得到充分實施。
圖1是實施本發明污廢水處理及污泥安定化再利用方法的裝置結構簡圖。
下面結合附圖對本發明作更進一步的具體說明本發明的污廢水處理及污泥安定化再利用方法包括將污廢水在前處理設施1中除去砂子和夾雜物，貯藏于最初沉淀槽2，使污廢水包含的可能沉降物質沉降后。沉降的污泥通過污泥輸送管22送出至濃縮槽7，上澄液通過流出水輸送管18送出至強暴氣槽3在強暴氣槽3內，來自最初沉淀槽2的上澄液與通過污泥輸送管21返送的最終沉淀槽6中的污泥混合，使污廢水中混合固形物含量維持在3000～5000mg/L，為使溶存氧氣的濃度保持在2.0～4.0mglL應運轉鼓風機11，并通過散氣管3暴氣。在強暴氣槽3內，流入水中的有機物借助槽內的微生物進行酸化分解，氨氣性氮和有機氮借助酸化菌進行酸化，一邊生成亞氨氣性氮和氨氣性氮一邊除去含有氨氣的污廢水臭氣。污廢水在強暴氣槽3內滯留3～4小時后，以自然下流的方式流入弱暴氣槽4。在弱暴氣槽4內，為將污廢水溶存氧氣的濃度維持在0.3～0.5mg/L，應供給空氣，保持弱好氣性條件，誘導好氣性脫氮。在強暴氣槽3內，氮酸化后移送來的亞氨氣性氮和氨氣性氮在溶存氧氣濃度低的狀態，一方面限制氧氣傳達，一方面通過電子供體與利用槽內的有機物，產生脫氮反應，把亞氨氣性氮和氨氣性氮還原成氮氣后除去。污廢水在弱暴氣槽4滯留1.5～2小時后，以自然下流的方式流入無氧氣槽5。在無氧氣槽5內攪拌以防止污泥沉降和促進反應，結果能使若干溶存氧氣存在，其濃度應維持在0.1mg/L以下。在無氧氣槽5內，把未在弱暴氣槽4反應的剩余有機物和氨氣性氮利用電子供與體(elotron doner)，將未脫氮的亞氨氣性氮和氨氣性氮脫氮后把剩余的磷吸著至吸著性強的微生物，并與緊終沉淀槽6內的分離情況進行對比。污廢水在無氧氣槽5內滯留1.5～2.0小時后，以自然下流的方式流入最終沉淀槽6。最終沉淀槽6內的污廢水，置放一定時間后沉降污廢水中的污泥，污泥沉降后的上澄液作為通過污廢水高度處理的凈水流放外部。其的凈水流放外部。其污染物除去率是流入污廢水中的BoD5的95％以上，氮的75％～85％、磷的70％～80％，所以能高度處理有機物和氮、磷且能以極其清凈的狀態放流。
還有，在最終沉淀槽6沉淀的污泥通過污泥輸送管21返送至強暴氣槽3，剩余污泥通過污泥輸送管23輸送至濃縮槽7。濃縮槽7通過和最初沉淀槽2連接的污泥輸送管22收集最初沉淀槽2的沉降污泥，通過污泥輸送管23收集最終沉降槽6的剩余污泥，將含水量濃縮至95％后輸送至脫水機8，上澄液返送至最初沉淀槽2，由污廢水高度處理部分再進行處理。在污泥安定化反應機9中，向脫水機8輸送來的污泥糕內混合3％～5％的高活性酸化鈣，使其反應5分鐘。反應機9是反應物質間能夠相互完全混合的完全混合型反應機，反應中的機機物在最小單位的粒子狀態下，被添加物的酸化鈣完全捕獲并安定化。投入反應機9的高活性酸化鈣，一方面吸收污泥內的水分形成酸化鈣，一方面發熱使PH上升到13。在該過程中，污泥內的蟲卵、病原菌等死亡，反應過程中易分解的物質被揮發并安定化。污泥安定化反應機9內反應結束的安定化處理物進入干燥機10。在干燥機10內，捕獲處理物中有機物的水合酸化鈣在干燥過程中，一方面流失水分，一方面和二氧化碳反應生成碳酸鈣，以堅固的固化體形式被固定化，PH值也降到9。使用加熱機的強制干燥機10時，干燥時間應小于2小時，干燥機10內部溫度以超過200℃宜。地面充分的情況可使用太陽熱運作的太陽熱干燥機，干燥時間要求數日，但生產的有機肥比使用強制干燥機生產的品質要優秀。
實施本發明方法的裝置包括前處理設施1最初沉淀槽2、強暴氣槽3、弱暴氣槽4、無氧氣槽5、最終沉淀槽6、濃縮槽7、脫水機8、污泥安定化反應機9及干燥機10。前處理設施1具備和沉砂池、格欄同一功能的設施物，一方面具有污廢水的流入口16，另一方面具有與最初沉淀槽2連接的輸水管17。最初沉淀槽2一方面具有從前處理設施1開始的流入口，另一方具有與強暴氣槽3連接的流出水輸水管18。強暴氣槽3底部具有與送風機11連接的散氣管13，其上部有微生物活性劑投入機12，一方面具有和最初沉淀槽2連接的輸水管18、和最終沉淀槽6連接的污泥輸送管21和無氧氣槽5連接的內部循環管20，另一方面能以自然下流的方式使強暴氣槽3的流出水流入靠近的弱暴氣槽4，強暴氣槽3內流入水的滯留時間為3～4小時。弱暴氣槽4具有散氣管13，在和強暴氣槽3臨近的一面，強暴氣槽3內的流出水能夠以自然下流的方式流入，其另一面，弱暴氣槽4的流出水能夠以自然下流的方式流入臨近的無氧氣槽5，弱暴氣槽4內流入水的滯留時間為1.5～2.0小時。
在無氧氣槽5內，具有攪拌機14，和弱暴氣槽4臨近的一面弱暴氣槽4的流出水能夠以自然下流的方式流入，其另一面，通過輸水管19流入臨近的最終沉淀槽6，同時，無氧氣槽5的流出水通過內部循環輸水管20向強暴氣槽3循環，無氧氣槽5的流出水以50％～200％的處理量通過強暴氣槽3進行內循環，無氧氣槽5內流入水的滯留時間為1.5～2.0小時。在最終沉淀槽6的底部，具有和暴氣槽3連接的污泥返送輸送管21和與濃縮槽連接的污泥輸送管23，從最終沉淀槽6流入強暴氣槽3的污泥返送率保持在50％-100％。無氧氣槽5能夠流向最終沉淀槽6的流出水，是由最終處理水流出放流管24的放流量決定的，濃縮槽7通過污泥輸送管23接收來自最終沉淀槽6的污泥和通過污泥輸送管22接收來的最初沉淀槽2的污泥，濃縮槽7通過輸水管25將上澄液送回最初沉淀槽2，通過污泥輸送管25將底部的污泥輸送到脫水機8。在脫水機8的下段，有將聚集的脫水余液送至最初沉淀槽2的輸水管27，脫水機8具有使濃縮槽7中的污泥流入的污泥輸送管26，同時具有向下步安定化反應機9輸送脫水糕的污泥糕輸送管28。在安定化反應機9的上部有為反應而設置的高活性酸化鈣投入裝置15，一方面具有污泥脫水糕的投入部，另一方面具有處理物的排出口和將排出的處理物輸送至干燥機10的處理物輸送管29。干燥機10有能適當加熱處理物的加熱裝置，耐火磚驅動裝置等設備以及使干燥后生產的有機肥料包裝商品化的包裝處理設施，干燥機10具有輸出有機肥料的出口30。
權利要求
1.一種污廢水處理及污泥安定化再利用方法，該方法包括下列步驟(1)將污廢水流入前處理設施的沉砂池，沉降砂子后，通過格欄除去有礙后處理工程的夾雜物，流入最初沉淀槽；(2)在最初沉淀槽，沉淀可能沉降的有機物和無機物，將沉淀物送出至濃縮槽，上澄液送出至強暴氣槽；(3)往強暴氣槽內添加最初沉淀槽的上澄液和最終沉淀槽的返送污泥，將強暴氣槽混合固形物(MLSS)的濃度維持在3000～5000mg/L，運轉與散氣管連接的鼓風機，將溶存氧氣的濃度維持在2.0～4.0mg/L，按流入量流入弱暴氣槽；(4)供給空氣使弱暴氣槽溶存氧氣的濃度維持在0.3～0.5mg/L，按流入量流入無氧氣槽；(5)一方面將無氧氣槽流入水中所含的溶存氧氣濃度維持在0.1mg/L以下，一方面攪拌使污泥保持不沉降的狀態，按流入量流入最終沉淀槽；(6)沉降流入最終沉淀槽水中所含的污泥，并將上澄液流出最終處理；(7)將最沉淀槽和最終沉淀槽的污泥輸送至濃縮槽，在濃縮槽將污泥的含水量濃縮至95％，上澄液返送至最初沉淀槽，污泥糕輸送至脫水機；(8)在脫水機內，使污泥糕脫水到含水量為80％后，脫水余液返送至最初沉淀槽，污泥糕輸送至安定化反應機；(9)在安定化反應機內，污泥糕(Sludgecake)與3％～5％高活性酸化鈣一起反應后輸送至干燥步驟；(10)在干燥步驟，使用內部溫度達到200℃的干燥機進行強干燥而得到有機肥料。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述干燥步驟還可以通過在自然狀態下，利用太陽干燥的方法來實現。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于在所述強暴氣步驟用活性劑投入機注入微生物活性劑。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的無氧氣槽至強暴氣槽間還有返向的內部循環。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述的從無氧氣槽流入強暴氣槽的內部循環維持在50％～200％。
6.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的從最終沉淀槽流入強暴氣槽的污泥返還率保持在50％～100％。
7.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的污泥安定化反應機內添加高活性酸化鈣后的反應時間是5分鐘。
8.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述強暴氣槽中流入水的滯留時間為3～4小時，弱暴氣槽中流入水的滯留時間為1.5～2.0小時，無氧氣槽中流入水的滯留時間為1.5～2.0小時。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于污泥糕在干燥機內的干燥時間小于2小時，干燥機內部溫度超過200℃。
10.用于實施權利要求1所述方法的裝置，包括前處理設施(1)，它將污廢水中的砂子沉降并通過格欄除去污廢水中的雜物；最初沉淀槽(2)，它前后分別與前處理設施(1)和強暴氣槽(3)相連，它的底部有通向濃縮槽(7)的沉淀物輸送管(22)；強暴氣槽(3)底部具有與鼓風機(11)連接的散氣管(13)，其上部有微生物活性劑投入機(12)，其流出水以自然下流的方式流入緊挨著的弱暴氣槽(4)；弱暴氣槽(4)同樣具備散氣管(13)，其流出水以自然下流方式流入緊挨著的無氧氣槽(5)；無氧氣槽(5)具備攪拌機(14)；最終沉淀槽(6)通過輸水管(19)承接無氧氣槽(5)的流出水，其底部連接通向強暴氣槽(2)和濃縮槽(7)的污泥輸送管；濃縮槽(7)上部連接通向最初沉淀槽(2)的上澄液輸送管(25)，底部連接通向脫水機(8)的污泥輸送管(26)；脫水機(8)連接通向安定化反應機(9)的污泥糕輸送管(28)，同時連接通向最初沉淀槽(2)的脫水余液輸送管(27)；安定化反應機(9)頂部帶有高活性酸化鈣投入裝置(15)，并連接通向干燥機(10)的污泥糕輸送管(29)；干燥機包括加熱裝置，驅動裝置。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特征在于所述的無氧槽(5)連接一個通向強暴氣槽(3)的內循環管(20)；
12.根據權利要求10或11所述的裝置，其特征在于所述前處理設施(1)中還進一步包括流量調整槽。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特征在于所述流量調整槽以及強暴氣槽(3)，弱暴氣槽(4)，無氧氣槽(5)應能滿足流入前述三個槽中水的滯留時間分別為3～4小時，1.5～2小時，1.5～2小時。
全文摘要
本發明涉及一種污廢水處理及污泥安定化再利用方法,通過優化培養對污廢水處理卓有成效的芽孢桿菌,實現對污廢水中的有機物和氮磷的高度處理并以極其清凈的狀態放流,并進一步對產生的污泥進行安定化處理得到有用的有機肥料。本發明還涉及實施本發明方法的裝置,包括前處理設施,最初沉淀槽、強暴氣槽、弱暴氣槽、無氧氣槽、最終沉淀槽、濃縮槽脫水機、污泥安定化反應機及干燥機。
文檔編號C05F7/00GK1346807SQ0013411
公開日2002年5月1日 申請日期2000年12月6日 優先權日2000年12月6日
發明者尹寅秀 申請人:尹寅秀