一体化处理深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水的反应器

摘要

本发明涉及一体化处理深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水的反应器，该反应器包括一体化设置的过滤单元、混合反应单元和沉淀单元，过滤单元上设有浓缩脱水污泥水进水口、浓缩脱水污泥水排泥口、过滤组件及浓缩脱水污泥水过滤出水口，混合反应单元设有深度脱水污泥水进水口与搅拌器，沉淀单元设有沉淀物收集口及净化污泥水出口。与现有技术相比，本发明由于高效过滤装置去除了浓缩脱水污泥水95％以上的悬浮固体，出水浊度低于5NTU，再与深度脱水污泥水混合反应，不仅可以提高污染物去除效果，而且生成沉淀物含磷量也显著提高，有利于污水中磷的资源化。

说明书

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种污水处理装置，尤其是涉及一种一体化处理深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水的反应器。

背景技术

以活性污泥法为代表的污水生物处理技术在污水净化的同时会排放大量含水率高于99％的剩余污泥，通过污泥浓缩和脱水过程实现污泥减容是污水处理厂的常规污泥处理工艺。污泥浓缩和脱水过程中产生的废水，称为浓缩脱水污泥水。随着城镇化建设的进一步提高，中国污水处理量增加，随之污泥量也大量增加，但土地资源越来越紧张，经浓缩脱水后含水率80％左右的污泥已不能满足填埋要求，污泥需经过进一步调理和深度脱水达到含水率60％以下才能进行填埋。在污泥深度脱水处理工艺中，需向污泥中投加FeCl₃、生石灰等进行调理，通过细胞破壁释放结合水、吸附水和内部水，改善污泥的脱水性能，再高压压榨脱水至含水率低于60％，特殊条件达到50％以下。目前，污泥深度脱水技术已在杭州七格、无锡芦村、厦门、集美等污水处理厂实际应用。污泥深度脱水过程中产生的废水，称为深度脱水污泥水。

随着污泥填埋处置对含水率要求的提高，深度脱水污泥水量从2006年的220t/d上升到2013年8220t/d，工程数量从2006年的1个上升到2013年的37个。目前，大部分大型污水处理厂都有浓缩脱水污泥水和深度脱水污泥水两种污泥水。浓缩脱水污泥水中悬浮物、有机物和正磷浓度较高，深度脱水污泥水中有机物和Ca²⁺离子浓度较高。将深度脱水污泥水和浓缩脱水污泥水混合，深度脱水污泥水中的Ca²⁺会与浓缩脱水污泥水中的正磷反应生成磷酸钙和羟基磷灰石等沉淀，同时还可去除部分有机物。但是，浓缩脱水污泥水悬浮物固体较高，两种污泥水直接混合不仅会降低污染物去除效率，而且形成的固体中有效磷含量较低，不利于资源化利用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、污水处理效果显著的一体化处理深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水的反应器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一体化处理深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水的反应器，该反应器包括一体化设置的过滤单元、混合反应单元和沉淀单元，所述的过滤单元上设有浓缩脱水污泥水进水口、浓缩脱水污泥水排泥口、过滤组件及浓缩脱水污泥水过滤出水口，所述的混合反应单元设有深度脱水污泥水进水口与搅拌器，所述的沉淀单元设有沉淀物收集口及净化污泥水出口；

浓缩脱水污泥水从浓缩脱水污泥水进水口进入到过滤单元中，经过滤组件分离后，颗粒物被截留，并从浓缩脱水污泥水排泥口排出，浓缩脱水污泥水过滤出水从浓缩脱水污泥水过滤出水口进入到混合反应单元，与从深度脱水污泥水进水口进入的深度脱水污泥水混合搅拌发生反应，形成的沉淀通过沉淀物收集口排出，上清液为净化污泥水，从净化污泥水出口排出。

所述的浓缩脱水污泥水进水口与浓缩脱水污泥水排泥口设在过滤组件的下侧，所述的浓缩脱水污泥水过滤出水口设在过滤组件的上侧。

所述的过滤组件为过滤网。

所述的过滤网为双层结构，下侧为150目过滤网，上侧为500目过滤网。

所述的过滤单元为一锥形体，所述的混合反应单元和沉淀单元共用一个锥形体，且混合反应单元的底部与沉淀单元连通。

所述的搅拌器为三叶桨式搅拌器。

利用本发明的反应器一体化处理深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水的具体步骤如下：

浓缩脱水污泥水首先从浓缩脱水污泥水进水口进入过滤单元并自下而上流动，经过过滤组件(小孔径滤网)，浓缩脱水污泥水中的大颗粒在该单元中可直接沉降，小颗粒则可经小孔径滤网过滤去除，并从浓缩脱水污泥水排泥口排出。

浓缩脱水污泥水过滤出水从浓缩脱水污泥水过滤出水口进入到混合反应单元，深度脱水污泥水则按照一定流量比例泵入混合反应单元，深度脱水污泥水中的Ca²⁺与浓缩脱水污泥水过滤出水中的PO₄^3-发生沉淀反应，部分有机物会通过协同沉淀的形式去除。

在沉淀单元中，浓缩脱水污泥水过滤出水和深度脱水污泥水反应形成的沉淀物会在重力作用下沉降，通过沉淀物收集口排出，上清液为净化污泥水，从净化污泥水出口排出。

与现有技术相比，本发明由于高效过滤装置去除了浓缩脱水污泥水95％以上的悬浮固体，出水浊度低于5NTU，再与深度脱水污泥水混合反应，不仅可以提高污染物去除效果，而且生成沉淀物含磷量也显著提高，有利于污水中磷的资源化。

附图说明

图1为本发明的反应器的结构示意图；

图2为不同的深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水体积比下，传统技术和本发明除磷效率对比示意图。

图中标号：A为过滤单元，B为混合反应单元，C为沉淀单元，1为浓缩脱水污泥水进水口，2为浓缩脱水污泥水排泥口，3为过滤组件，4为浓缩脱水污泥水过滤出水口，5为深度脱水污泥水进水口，6为搅拌器，7为净化污泥水出口，8为沉淀物收集口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一体化处理深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水的反应器，如图1所示，该反应器包括一体化设置的过滤单元A、混合反应单元B和沉淀单元C，过滤单元A上设有浓缩脱水污泥水进水口1、浓缩脱水污泥水排泥口2、过滤组件3及浓缩脱水污泥水过滤出水口4，混合反应单元B设有深度脱水污泥水进水口5与搅拌器6，沉淀单元C设有沉淀物收集口8及净化污泥水出口7；浓缩脱水污泥水进水口1与浓缩脱水污泥水排泥口2设在过滤组件3的下侧，浓缩脱水污泥水过滤出水口4设在过滤组件3的上侧。过滤组件3为过滤网。过滤网为双层结构，下侧为150目过滤网，上侧为500目过滤网。过滤单元A为一锥形体，混合反应单元B和沉淀单元C共用一个锥形体，且混合反应单元B的底部与沉淀单元C连通。搅拌器6为三叶桨式搅拌器。

利用该反应器一体化处理深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水的具体步骤如下：

浓缩脱水污泥水首先从浓缩脱水污泥水进水口1进入过滤单元A并自下而上流动，经过过滤组件3(小孔径滤网)，浓缩脱水污泥水中的大颗粒在该单元中可直接沉降，小颗粒则可经小孔径滤网过滤去除，并从浓缩脱水污泥水排泥口2排出。

浓缩脱水污泥水过滤出水从浓缩脱水污泥水过滤出水口4进入到混合反应单元B，深度脱水污泥水则按照一定流量比例从深度脱水污泥水进水口5泵入混合反应单元B，在三叶桨式搅拌器的搅拌作用下，温度场、浓度场迅速均匀混合，经过一定水力停留时间后充分反应，深度脱水污泥水中的Ca²⁺与浓缩脱水污泥水过滤出水中的PO₄^3-发生沉淀反应，部分有机物会通过协同沉淀的形式去除。

在沉淀单元C中，浓缩脱水污泥水过滤出水和深度脱水污泥水反应形成的沉淀物会在重力作用下沉降，通过沉淀物收集口8排出，上清液为净化污泥水，从净化污泥水出口7排出，进入后续系统。

实施例2

利用实施例1描述的一体化处理深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水的反应器，在上海市白龙港污水处理厂开展了深度脱水污泥水处理浓缩脱水污泥水现场试验，浓缩脱水污泥水处理水量为200L/d。浓缩脱水污泥水和深度脱水污泥水正磷浓度分别为10.32mg/L和0.08mg/L，Ca²⁺浓度分别为72.54mg/L和3057.11mg/L。浓缩脱水污泥水原水由浓缩脱水污泥水进水口1进入过滤单元A，先经过150目微网，再经500目微网过滤，水力停留时间30min，排泥周期2h。浓缩脱水污泥水过滤出水从浓缩脱水污泥水过滤出水口4进入混合反应单元B，与由深度脱水污泥水进水口5进入的深度脱水污泥水在搅拌强度G＝100s^-1的三叶桨式搅拌器下均匀混合，水力停留时间30min。经反应后生成的含磷固体产物在重力和水力条件作用下进入沉淀单元C，固液分离，固体沉淀在底部积累，并从沉淀物收集口8排出，排泥周期4h，反应后的净化污泥水由净化污泥水出口7进出，水力停留时间45min。

在不同的深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水体积比下，分别采用传统技术及利用该反应器进行一体化处理深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水，

传统的浓缩脱水技术处理是指：向浓缩脱水污泥水中投加铝盐、铁盐或聚丙烯酰胺等混凝剂后，采用搅拌反应和沉淀物沉积的方式来对浓缩脱水污泥水进行处理。该技术不仅需投加大量的药剂，且污泥液中的悬浮物会造成除磷效率下降，大量污泥絮体进入沉淀物，造成沉淀物含磷量较低。

采用深度脱水污泥水处理固液分离前后的浓缩脱水污泥水的除磷效率如图2所示，图中横坐标：深/浓表示深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水体积比，原水是指未经固液分离处理的浓缩脱水污泥水，上清液是指固液分离处理后的浓缩脱水污泥水。

用本一体化反应器处理两种污泥水得到的上清液，除磷效率明显高于传统含高浓度悬浮物污泥水混合下的除磷效率。当深度脱水污泥水与浓缩脱水污泥水体积比8％时，增加过滤组件后除磷效率由82.4％增加至92.2％，生成沉淀物含磷量(以P₂O₅计)由10.3％提高至16.8％，沉淀物含磷量的上升更有利于磷的资源化利用。

以上所述仅是本发明的实施方式的举例，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变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。