公布日：2023.04.21
申请日：2022.11.29
分类号：C02F3/00(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种初沉池内碳源开发污水处理方法，该方法使用初沉池内碳源开发污水处理装置进行，初沉池内碳源开发污水处理装置集水解发酵开发碳源、除悬浮物和脱氮除磷的多功能，包括水解发酵池、除臭回流装置、进水布水槽、刮泥装置、撇渣装置、排泥装置和出水堰，通过对各个部件进行具体设置的同时对处理步骤的各个参数进行具体设置，实现了可以大幅提高污水处理系统的脱氮除磷效率的技术效果，在降低生产运行成本的同时，增强出水水质的稳定性。
权利要求书
1.一种初沉池内碳源开发污水处理装置，其特征在于，包括水解发酵池、除臭回流装置、进水布水槽、刮泥装置、撇渣装置、排泥装置和出水堰；所述水解发酵池包括第一侧壁、第二侧壁、底壁、第一端壁、第二端壁和储泥槽，所述第一侧壁、第二侧壁、第一端壁、第二端壁和底壁合围成水解发酵池的主体发酵的槽结构，在紧靠第一端壁一侧的底壁上设置有开口与所述储泥槽连通，所述储泥槽顶部开口与底壁上的开口相连通，储泥槽内部设置有两个三角台，将储泥槽内部空间设置为上大下小的空间结构；在所述第一端壁上开设有污水入口，在第二端壁上开设有处理水排出口；所述除臭回流装置设置于水解发酵池的外部，包括除臭污泥回流泵和污泥回流管，所述除臭污泥回流泵设置于外部污水处理生物池的末端，所述污泥回流管的入口端与除臭污泥回流泵相连，出口端与进水布水槽相连，所述污泥回流管用于将污水处理生物池培养的含有除臭微生物的剩余污泥通过除臭污泥回流泵加压后排入至进水布水槽内；所述进水布水槽设置于水解发酵池的所述第一端壁的外部，所述进水布水槽为方槽状结构设置，顶部设置污泥回流管的出口端，在其中一个侧壁上设置有进水口，在与水解发酵池的所述污水入口相接处的侧壁上设置有多个污水排出口；所述刮泥装置包括第一链轮、第二链轮、第三链轮、第四链轮和刮泥链板，所述第一链轮设置于储泥槽正上方的第一侧壁和第二侧壁之间的上部，所述第二链轮的高度位置与第一链轮相同，也设置于第一侧壁和第二侧壁之间，第二链轮至第二端壁的距离为B，第二链轮至第一端壁的距离为A，满足A＝(2～6)B，所述第三链轮设置于紧靠第二端壁的第一侧壁和第二侧壁之间，第三链轮与底壁之间的距离为C，第一侧壁和第二侧壁的高度均为D，满足C＝(3％～8％)D，所述第四链轮设置于储泥槽与底壁相接处的第一侧壁和第二侧壁之间，所述刮泥链板顺次与第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮链接，在所述刮泥链板上均匀布设有多个刮板；所述出水堰设置于紧靠第二端壁的第一侧壁和第二侧壁之间，所述出水堰包括水平板和竖直板，所述水平板一端与第二端壁连接，另一端悬空，所述竖直板设置有多个，且均竖直的与水平板下方连接，所述处理水排出口开设于所述出水堰上方处的第二端壁上；所述撇渣装置设置于所述出水堰与所述第二链轮之间，所述撇渣装置包括撇渣筒和撇渣管道，所述撇渣筒的两个端部分别与所述第一侧壁和第二侧壁连接，所述撇渣筒的侧壁设置有多个开口，且多个开口始终朝向所述第二链轮的方向，所述撇渣管道与所述撇渣筒内部连通，并用于将撇渣筒内部的渣料排出；所述排泥装置设置于所述储泥槽的外部，所述排泥装置包括排泥泵和排泥管道，所述排泥管道设置于储泥槽和排泥泵之间，用于通过排泥泵的抽吸将储泥槽内的污泥排出；出水堰的所述水平板的高度为E，第二链轮的高度为F，E和F的位置关系满足：20cm<E-F<40cm；进水布水槽的污水排出口设置有2个，分别为污水上部排出口和污水下部排出口，且污水上部排出口和污水下部排出口均倾斜设置，其中污水上部排出口的出口端斜向下设置，污水下部排出口的出口端斜向上设置，同时与进水布水槽侧壁和水平面均垂直的平面定义为竖直出水面，污水上部排出口的数学轴心线与水平面的夹角为-2～-5°、与竖直出水面的夹角为1～3°，污水下部排出口的数学轴心线与水平面的夹角为2～5°、与竖直出水面的夹角为-1～-3°；且污水下部排出口的在竖直方向上与水解发酵池所述底壁的距离为H1，污水下部排出口的在竖直方向上与水解发酵池所述第一侧壁最顶端的距离为H2，满足H1：H2＝(1～1.3):1。
2.根据权利要求1所述的初沉池内碳源开发污水处理装置，其特征在于，所述除臭回流装置还包括设置于污泥回流管上的电磁流量计，所述电磁流量计用于测量含有除臭微生物的剩余污泥的回流量；所述排泥管道设置于进水布水槽的底壁正下方，在所述排泥管道上设置有闸门和电磁流量计，所述闸门用于日常检修，所述电磁流量计用于测量和控制污泥的排放量，在排泥管道与排泥泵之间设置有放空管道，所述放空管道用于日常检修。
3.根据权利要求1所述的初沉池内碳源开发污水处理装置，其特征在于，所述撇渣装置还包括撇渣角度控制电动阀门，所述撇渣筒的两个端部分别与所述第一侧壁和第二侧壁以可转动的方式连接，所述撇渣角度控制电动阀门用于控制所述撇渣筒侧壁的多个开口在始终朝向所述第二链轮方向的基础上，始终位于污水上表面处；所述撇渣管道外部连接渣水分离器，对撇渣管道排出的渣料进行固液分离。
4.一种初沉池内碳源开发污水处理方法，其特征在于，所述初沉池内碳源开发污水处理方法使用权利要求1～3任一项所述的初沉池内碳源开发污水处理装置，包括如下步骤：(1)将外部污水处理生物池培养得到的含有除臭微生物的剩余污泥利用除臭回流装置排入到进水布水槽内，同时也将生活污水排入到进水布水槽内，其中通过除臭回流装置排入的剩余污泥的质量是排入到进水布水槽内物料总量的4～6wt％；(2)通过进水布水槽将剩余污泥与生活污水进行混合，然后通过污水入口将混合物排入到水解发酵池内，启动刮泥装置，进行生活废水中初沉污泥与剩余污泥的混合水解发酵过程，通过剩余污泥内的水解细菌、酸化菌的作用下，将生活废水中的固体颗粒物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，并且启动第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮，带动刮泥链板以第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮，然后再向第一链轮的移动方向带动刮泥链板不断移动，并富集生活废水中的悬浮物；(3)每0.8～1.2小时启动一次所述撇渣装置，进行撇渣，实现对悬浮物的去除；(4)每小时启动一次所述排泥泵，每次运行4～6min，维持水解发酵池内的污泥浓度梯度，保持水解发酵池的水下一米的污泥浓度为8000～10000mg/L，保持所述出水堰位置的污泥浓度为2900～3100mg/L；(5)控制水解发酵池内的污水停留时间为2～3h，水解发酵池内的污泥停留时间为3～4天，实现初沉池内碳源开发的污水处理。
5.根据权利要求4所述的初沉池内碳源开发污水处理方法，其特征在于，步骤(4)中，通过控制进水流速和排泥泵的运行时间来对污水停留时间和污泥停留时间进行控制。
6.根据权利要求4所述的初沉池内碳源开发污水处理方法，其特征在于，步骤(4)中，通过控制含有除臭微生物的剩余污泥回流量和水解发酵池排泥泵运行时间来实现水解发酵池水下一米的污泥浓度和出水堰位置的污泥浓度。
7.根据权利要求4所述的初沉池内碳源开发污水处理方法，其特征在于，所述刮泥链板的移动速度为28～33m/h。
8.根据权利要求5或6所述的初沉池内碳源开发污水处理方法，其特征在于，步骤(4)中的进水流速为700-1100m3/h，含有除臭微生物的剩余污泥回流排入的流速为50-100m3/h。
发明内容
本发明的目的是提供一种集水解发酵开发碳源、除悬浮物和脱氮除磷的多功能活性初沉池系统，解决传统初沉池运行导致的进水碳源流失问题，通过初沉污泥和回流污泥进行混合产酸发酵，产生大量的优质VFA碳源，补充脱氮除磷所需碳源，大幅度提高系统脱氮除磷效率。
具体通过如下技术方案实现：
一种初沉池内碳源开发污水处理装置，包括水解发酵池、除臭回流装置、进水布水槽、刮泥装置、撇渣装置、排泥装置和出水堰。
所述水解发酵池包括第一侧壁、第二侧壁、底壁、第一端壁、第二端壁和储泥槽，所述第一侧壁、第二侧壁、第一端壁、第二端壁和底壁合围成水解发酵池的主体发酵的槽结构，在紧靠第一端壁一侧的底壁上设置有开口与所述储泥槽连通，所述储泥槽顶部开口与底壁上的开口相连通，储泥槽内部设置有两个三角台，将储泥槽内部空间设置为上大下小的空间结构；在所述第一端壁上开设有污水入口，在第二端壁上开设有处理水排出口。
所述除臭回流装置设置于水解发酵池的外部，包括除臭污泥回流泵和污泥回流管，所述除臭污泥回流泵设置于外部污水处理生物池的末端，所述污泥回流管的入口端与除臭污泥回流泵相连，出口端与进水布水槽相连，所述污泥回流管用于将污水处理生物池培养的含有除臭微生物的剩余污泥通过除臭污泥回流泵加压后排入至进水布水槽内。
所述进水布水槽设置于水解发酵池的所述第一端壁的外部，所述进水布水槽为方槽状结构设置，顶部设置污泥回流管的出口端，在其中一个侧壁上设置有进水口，在与水解发酵池的所述污水入口相接处的侧壁上设置有多个污水排出口。
所述刮泥装置包括第一链轮、第二链轮、第三链轮、第四链轮和刮泥链板，所述第一链轮设置于储泥槽正上方的第一侧壁和第二侧壁之间的上部，所述第二链轮的高度位置与第一链轮相同，也设置于第一侧壁和第二侧壁之间，第二链轮至第二端壁的距离为B，第二链轮至第一端壁的距离为A，满足A＝(2～6)B，所述第三链轮设置于紧靠第二端壁的第一侧壁和第二侧壁之间，第三链轮与底壁之间的距离为C，第一侧壁和第二侧壁的高度均为D，满足C＝(3～8％)D，所述第四链轮设置于储泥槽与底壁相接处的第一侧壁和第二侧壁之间，所述刮泥链板顺次与第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮链接，在所述刮泥链板上均匀布设有多个刮板。
所述出水堰设置于紧靠第二端壁的第一侧壁和第二侧壁之间，所述出水堰包括水平板和竖直板，所述水平板一端与第二端壁连接，另一端悬空，所述竖直板设置有多个，且均竖直的与水平板下方连接，所述处理水排出口开设于所述出水堰上方处的第二端壁上。
所述撇渣装置设置于所述出水堰与所述第二链轮之间，所述撇渣装置包括撇渣筒和撇渣管道，所述撇渣筒的两个端部分别与所述第一侧壁和第二侧壁连接，所述撇渣筒的侧壁设置有多个开口，且多个开口始终朝向所述第二链轮的方向，所述撇渣管道与所述撇渣筒内部连通，并用于将撇渣筒内部的渣料排出。
所述排泥装置设置于所述储泥槽的外部，所述排泥装置包括排泥泵和排泥管道，所述排泥管道设置于储泥槽和排泥泵之间，用于通过排泥泵的抽吸将储泥槽内的污泥排出。
作为优选，出水堰的所述水平板的高度为E，第二链轮的高度为F，E和F的位置关系满足：20cm<E-F<40cm。
作为优选，进水布水槽的污水排出口设置有2个，分别为污水上部排出口和污水下部排出口，且污水上部排出口和污水下部排出口均倾斜设置，其中污水上部排出口的出口端斜向下设置，污水下部排出口的出口端斜向上设置，同时与进水布水槽侧壁和水平面均垂直的平面定义为竖直出水面，污水上部排出口的数学轴心线与水平面的夹角为-2～-5°、与竖直出水面的夹角为1～3°，污水下部排出口的数学轴心线与水平面的夹角为2～5°、与竖直出水面的夹角为-1～-3°；且污水下部排出口的在竖直方向上与水解发酵池所述底壁的距离为H1，污水下部排出口的在竖直方向上与水解发酵池所述第一侧壁最顶端的距离为H2，满足H1：H2＝(1～1.3):1。
作为优选，所述除臭回流装置还包括设置于污泥回流管上的电磁流量计，所述电磁流量计用于测量含有除臭微生物的剩余污泥的回流量。
作为优选，所述撇渣装置还包括撇渣角度控制电动阀门，所述撇渣筒的两个端部分别与所述第一侧壁和第二侧壁以可转动的方式连接，所述撇渣角度控制电动阀门用于控制所述撇渣筒侧壁的多个开口在始终朝向所述第二链轮方向的基础上，始终位于污水上表面处；所述撇渣管道外部连接渣水分离器，对撇渣管道排出的渣料进行固液分离。
作为优选，所述排泥管道设置于进水布水槽的底壁正下方，在所述排泥管道上设置有闸门和电磁流量计，所述闸门用于日常检修，所述电磁流量计用于测量和控制污泥的排放量，在排泥管道与排泥泵之间设置有放空管道，所述放空管道用于日常检修。
一种初沉池内碳源开发污水处理方法，所述初沉池内碳源开发污水处理方法使用上述的初沉池内碳源开发污水处理装置，包括如下步骤：
(1)将外部污水处理生物池培养得到的含有除臭微生物的剩余污泥利用除臭回流装置排入到进水布水槽内，同时也将生活污水排入到进水布水槽内，其中通过除臭回流装置排入的剩余污泥的质量是排入到进水布水槽内物料总量的4～6wt％。
(2)通过进水布水槽将剩余污泥与生活污水进行混合，然后通过污水入口将混合物排入到水解发酵池内，启动刮泥装置，进行生活废水中初沉污泥与剩余污泥的混合水解发酵过程，通过剩余污泥内的水解细菌、酸化菌的作用下，将生活废水中的固体颗粒物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，并且启动第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮，带动刮泥链板以第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮，然后再向第一链轮的移动方向带动刮泥链板不断移动，并富集生活废水中的悬浮物。
(3)每0.8～1.2小时启动一次所述撇渣装置，进行撇渣，实现对悬浮物的去除。
(4)每小时启动一次所述排泥泵，每次运行4～6min，维持水解发酵池内的污泥浓度梯度，保持水解发酵池的水下一米的污泥浓度为8000～10000mg/L，保持所述出水堰位置的污泥浓度为2900～3100mg/L；
(5)控制水解发酵池内的污水停留时间为2～3h，水解发酵池内的污泥停留时间为3～4天，实现初沉池内碳源开发的污水处理。
作为优选，步骤(4)中，通过控制进水流速和排泥泵的运行时间来对污水停留时间和污泥停留时间进行控制。
作为优选，步骤(5)中，通过控制含有除臭微生物的剩余污泥回流量和水解发酵池排泥泵运行时间来实现初沉池水下一米的污泥浓度和出水堰位置的污泥浓度。
作为优选，所述刮泥链板的移动速度为28～33m/h。
作为优选，步骤(4)中的进水流速为700-1100m3/h，含有除臭微生物的剩余污泥回流排入的流速为50-100m3/h。
本发明的技术效果在于：
(1)本发明通过对各个部件，尤其是在水解发酵池内的各部件进行具体详细设置以及进行具体配合方式进行具体配置，使得在同一个池子内可完成初沉污泥与剩余污泥混合水解发酵而开发碳源的过程，该过程强化了系统脱氮除磷效果；由于水解发酵池内水体和污泥的混合以及反应需要合适的配合方式以及污泥与水体的接触程度，因此，通过合理设定各个链轮的位置配合方式，使得成渣、除臭污泥与污水的接触以及与污水中污泥的接触、水体发酵水解等过程能够更为优化，避免了污泥堆积而造成与水体不能有效接触的问题，本发明的具体设置强化了接触，提高了水解酸化效率，同时避免了撇渣存在死区和污泥逐渐富集在底部而导致刮泥阻力大等问题；由于进水流速相对较快，进水布水槽内污水和除臭污泥已经处于混合的状态，通过合理将两个污水排出口设置为相互对应倾斜的方式，从而使得从进水布水槽排出的水体以涡流的形式流入到水解发酵池内，避免水体中的颗粒物在储泥槽上方出现沉降的现象，通过与水流速度以及与水下一米的污泥浓度、出水堰位置的污泥浓度的设置进行配合而合理设定了其具体的倾斜角度，从而使得涡流扰动既能避免颗粒物沉降，又能保证不同部位污泥浓度符合本发明设定的范围。同时在水解发酵池内保留了传统初沉池功能，在水解发酵的同时实现了去除固体颗粒和悬浮物的效果，减少了对生化系统冲击。
(2)在各个部件设置合理的情况下，通过对工艺各步骤的参数进行具体设置，使得在本发明的水解发酵池内实现了脱氮除磷、去除固体颗粒和悬浮物等效果，通过对各个参数进行具体控制，尤其是控制初沉池水下一米的污泥浓度和出水堰位置的污泥浓度，可以使污泥发酵效果最佳，大幅度提高了原水碳源利用率，可以有效改善低碳氮比城镇污水厂进水水质，在降低生产运行成本的同时，增强出水水质的稳定性。
(3)通过对各个参数与水质之间的关系进行具体设置，实现了根据进出水水质的变化而灵活调整发酵时间、排泥时间以及发酵污泥浓度等参数，大大提高了抗冲击性，适应了不同水质和水量，达到了运行灵活的效果。本发明水解发酵池出水的SCOD和VFA相对进水均提高了30％以上，有效改善了后续处理的进水水质。
（发明人：王继苗;刘振;尹建辉;张燕;顾瑞环;唐晓虎;马晓宁;王仁礼;王媛媛;沈传浩;迟文浩;孙扬;蔡宏亮;孙贤鹏;王晓霞;冯娟）
