一种复合功能初沉池、含有该初沉池的系统及其应用

摘要

本发明涉及一种复合功能初沉池，所述复合功能初沉池为圆形，池底坡度0.01-0.02，池底中心连接进水管，复合功能初沉池的底部安装有潜水推流器；池壁上设置有回流污泥管。本发明通过对初沉池结构改造和处理流程调整，使得初沉池可以按普通沉淀、水解酸化、厌氧释磷和缺氧反硝化方式运行，适应水温水质变化，提高有机物和氮磷处理效果。本发明提出的系统可以缩小污水厂整体池容、减低运行能耗。生物池缺氧、厌氧段可充分混合，使得泥水混合物SS浓度在池内各点基本一致。采用变池容方式建设，根据水质条件和运行需要确定总体生物处理运行池容，达到最小池容运行，当不需要进行生物处理时，按能耗较低的初沉或水解方式运行，节省电耗。

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种用沉淀方法去除污水中颗粒 的设备及其应用。

背景技术

初沉池是城镇污水处理厂的常规处理工序，设置在格栅、沉砂等预处 理过程之后，主要目的是去除水中大颗粒的污染物。初沉池对水质有一定 调质效果，缓解水质变化带来的冲击。

初沉池可以采用平流、竖流、幅流等多种形式，沉淀时间0.5-2.0小时， 表面水力负荷1.5-4.5m³/m²h，同时需要设置排泥撇渣设施。

近年来，在城镇污水处理厂设计中，初沉池设计与应用存在很多争议：

(1)很多水厂采用低负荷延时曝气工艺，生物处理池较大，认为可 以省略初沉池；

(2)初沉池在沉淀颗粒物同时，部分附着其上的有机物随之沉淀， 对脱氮除磷要求较高的水厂，加剧了碳源不足的问题，很多水厂因此放弃 初沉池；

(3)在不设置初沉池的污水厂，也存在进入生物池无机物过多，污 泥中有机成分低，生物池处理效率差等问题。

由此可见，如果仅有沉淀功能，初沉池设置与否都存在一定问题，对 后续处理工艺有影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是改进原有初沉池的结构，提出一种复合功能初沉池， 在保留沉淀功能的同时，强化水质调节功能，增加生物处理功能，使沉淀 池具备复合功能。同时改进污水处理系统，采用变容积脱氮除磷处理工艺， 使得整个污水处理工艺可以根据季节和水质情况灵活调整运行方式。

本发明的另一目的是提出含有所述复合功能初沉池的水处理设备。

本发明的第三个目的是提出所述水处理设备的应用。

(二)技术方案

一种复合功能初沉池，所述复合功能初沉池为圆形，池底坡度 0.01-0.02，池底中心连接进水管，所述复合功能初沉池的底部通过支架安 装潜水推流器。

所述复合功能初沉池内安装有刮泥机，所述刮泥机旋转桁架和刮泥板 等水下构件应适当缩短，避让潜水推流器，刮泥板边缘距离潜水推进器支 架0.5-1米；(使刮泥机安装位置不与潜水推流器碰撞)。

所述复合功能初沉池底部设进水管，复合功能初沉池的池壁上部设置 出水管；池壁上设回流污泥管，复合功能初沉池底部设排泥管。

复合功能初沉池底部设进水管，进水经进水中心管从顶部溢流进入池 内，出水经集水渠汇集，由池壁上部出水管排出。池壁中间高度处设回流 污泥管，回流污泥直接进入池内。复合功能初沉池底部设排泥管，由刮泥 板刮至泥斗的污泥经排泥管排出。

潜水推流器安装位置尽可能贴近池壁，具体安装数量与角度根据池容 大小经水力计算得到，潜水推流器应推动池内水体缓慢流动，形成环流， 流速0.1-0.3m/s。例如，所述复合功能初沉池的底部通过支架安装3-10 台潜水推流器。

其中，沉淀池底部的潜水推流器安装支架和池壁之间用素混凝土填 充，素混凝土与池底之间的角度为50-60°。

含有本发明所述的复合功能初沉池的污水处理系统，还包括预处理单 元、厌(缺)氧池、过渡池、好氧池、二沉池，

所述厌(缺)氧池、过渡池、好氧池顺次连接构成一个整体的池格， 厌(缺)氧池、过渡池、好氧池之间以隔板隔开；所述预处理单元通过进 水管连接复合功能初沉池，所述复合功能初沉池通过出水管连接厌(缺) 氧池，所述好氧池通过出水管道连接二沉池，好氧池出水端设有内回流管 连接厌(缺)氧池和过渡池，内回流管上设置有内回流泵，内回流污泥可 以选择进入厌(缺)氧池或过渡池，内回流比100-200％，内回流量通过 内回流泵调节。

所述二沉池底部污泥通过外回流污泥管与厌(缺)氧池和复合功能初 沉池连接，外回流比50-200％，进入厌(缺)氧池和复合功能初沉池的外 回流污泥量通过阀门和外回流泵流量调节调节；所述二沉池上部设置有出 水管道。

其中，厌氧、缺氧和好氧池的设置方式可采用水处理中常规的做法， 之间以隔板隔开，联通方式是底部联通或上部溢流联通，可通过底部联通 孔和上部过水孔联通。

其中，厌(缺)氧池安装潜水搅拌器，好氧池安装底部曝气装置，过 渡池既安装潜水搅拌器，也安装底部曝气装置。

其中，所述二沉池底部还设置有污泥排放管道。

应用本发明所述系统进行污水处理的方法，复合功能初沉池为以下四 种运行模式中的一种：

(1)普通沉淀模式

夏季，当水温超过20℃，好氧池即可满足硝化需要，生物池(包括 厌(缺)氧池，过渡池、好氧池)池容满足脱氮除磷需要时，复合功能初 沉池用作普通沉淀池。复合功能初沉池内的潜水推流器停止运行，刮泥机 正常运行；二沉池外回流污泥进入厌(缺)氧池，回流比为进水量的 50-100％，厌(缺)氧池用作厌氧释磷。好氧池内回流污泥进入过渡池， 回流比100-200％，过渡池曝气设备关闭，潜水搅拌器开启，用作反硝化 池；好氧池用作硝化池。

(2)水解沉淀模式运行

当进水含有较多难降解物质，BOD₅/COD小于0.3时，复合沉淀池可 以按照水解沉淀池模式运行。

复合功能初沉池用作水解沉淀池，池内的潜水推流器采用低速运行， 搅动底部污泥，使底部流速达到0.15-0.25m/S(需要连续运行，维持底部 流速)，形成悬浮污泥层，刮泥机正常运行，减少初沉池排泥。二沉池回 流污泥进入厌(缺)氧池，回流比为进水量的50-100％，厌(缺)氧池用 于厌氧释磷；好氧池内回流污泥进入过渡池，回流比100-200％，过渡池 曝气设备关闭，潜水搅拌器开启，用作反硝化池。好氧池用作硝化池。

这种运行模式下，进水难降解有机物可以在复合功能初沉池内发生水 解反应，部分长链有机物断链，B/C比增加，为后续生物处理创造较好的 条件。

(3)厌氧释磷模式

当碳氮比条件较差，BOD5/TN小于4，反硝化反应需要更大的池容， 复合功能初沉池可以用作厌氧释磷，生物处理池中厌(缺)氧池和过渡池 都可以用作反硝化池，增强反硝化功能。

复合功能初沉池全部开启底部推流搅拌器，搅动底部污泥，刮泥机停 止运行。二沉池回流污泥分别进入厌(缺)氧池和复合功能初沉池，回流 比为进水量的50-100％，进入复合功能初沉池的回流污泥占总回流污泥的 比例为10％-50％；好氧池内回流污泥进入厌(缺)氧池，过渡池停止曝 气，开启搅拌器，厌(缺)氧池和过渡池都用作反硝化池。好氧池用作硝 化池。

另一种厌氧释磷运行方式：

当进水温度较低，小于15℃，硝化反应需要更大的池容，复合功能 初沉池可以用作厌氧释磷，生物处理池中厌(缺)氧池可以用作反硝化池， 过渡池和好氧池都用作硝化池，增强硝化功能。

复合功能初沉池全部开启底部推流搅拌器，搅动底部污泥，刮泥机停 止运行。二沉池回流污泥分别进入厌(缺)氧池和复合功能初沉池，回流 比为进水量的50-100％，进入复合功能初沉池的回流污泥占总回流污泥的 比例为10％-50％；好氧池内回流污泥进入厌(缺)氧池，过渡池停止搅 拌，开启曝气器，厌(缺)氧池用作反硝化池，过渡池和好氧池都用作硝 化池。

(4)缺氧脱氮模式

当冬季气温低(水温4-15℃)，碳源不足，BOD/TN小于4时，硝化 和反硝化都需要增加池容时，复合功能初沉池可以用作反硝化池。这样， 复合功能初沉池和厌(缺)氧池都作为反硝化池，过渡池和好氧池作为硝 化池。

复合功能初沉池底部潜水推流器全部打开，刮泥机停止运行，外回流 污泥全部回流到复合初沉池；生物池过渡池和好氧池按好氧方式运行，内 回流污泥进入厌(缺)氧池。

进一步地，按照(1)普通沉淀模式运行时，为防止复合初沉池底部 潜水推流器附近污泥淤积，需定期开启潜水推流器，频率为每1-2日一次， 时间0.5-1h。

其中，按照(2)水解沉淀模式运行时，复合功能初沉池用作水解沉 淀池，池内的潜水推流器采用低速运行，搅动底部污泥，使底部流速达到 0.15-0.25m/S(需要连续运行，维持底部流速)，形成悬浮污泥层，

其中，按照厌氧释磷模式运行时，调节外回流比，控制复合初沉池内 氧化还原电位低于-300mv，按照缺氧脱氮模式运行时，调节外回流比， 控制复合初沉池内氧化还原电位在-100～-200mV。

为节省池容，在设计计算时，当设计水温为冬季最冷月温度时，在池 容计算时，反硝化区池容应包括复合功能初沉池和生物池厌(缺)氧区， 硝化区应包括生物池过渡池和好氧池。当设计水温为夏季温度时，硝化区 仅包括生物池好氧池，反硝化区包括过渡池，厌氧释磷区为生物池厌(缺) 氧池。复合功能初沉池按一般初沉池设计计算。

进一步地，按照(4)缺氧脱氮模式运行时，复合功能初沉池底部潜 水推流器全部打开，刮泥机停止运行，外回流污泥全部回流到复合初沉池， 回流比为进水量的50-200％。生物池过渡池和好氧池按好氧方式运行，内 回流污泥进入厌(缺)氧池，内回流比为100％。

(三)有益效果

1、通过对初沉池的结构改造和处理流程的调整，使得初沉池可以按 多种方式运行，适应污水厂四季水质变化，达到最佳处理效果。

2、缩小污水厂整体池容。污水处理厂需要的生物处理池容与温度有 很大关系，冬季需要池容可以到达夏季所需池容的两倍以上，在冬季水温 降低时，将初沉池用作生物处理，可以减小污水厂整体池容。

3、减低运行能耗。生物池缺氧、厌氧段要充分混合，需要充分搅拌， 使得泥水混合物SS浓度在池内各点基本一致。采用变池容方式建设，根 据水质条件和运行需要确定总体生物处理运行池容，可以达到最小池容运 行，当不需要进行生物处理时，按能耗较低的初沉或水解方式运行，节省 电耗。

附图说明

图1为本发明复合功能初沉池的俯视图。

图2为本发明复合功能初沉池的I-I面剖视图。

图3为运行模式(1)常规沉淀模式的流程图。

图4为运行模式(2)水解酸化模式的流程图。

图5为运行模式(3)厌氧释磷模式的流程图。

图6为运行模式(4)缺氧反硝化模式的流程图。

图中，1进水管，2出水管，3外回流污泥管，4初沉污泥排放管， 5剩余污泥排放管，6预处理单元，7复合功能初沉池，8厌(缺)氧 池，9过渡池，10好氧池，11二沉池，12潜水推进器，13内回流污 泥管，14素混凝土填充，15机械刮泥机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描 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。

如无特殊说明，实施例中所使用的手段为本领域公知的技术手段。

实施例1：

某污水处理厂处理规模150000吨/日，原处理工艺为初沉池—生物池 —二沉池，生物池分为厌氧和好氧两部分。初沉池水力停留时间(HRT) 3.2h，生物池HRT 7.5h，出水达到《污水综合排放标准》二级标准。污水 处理厂实施提标改造后，要求增加脱氮除磷功能，出水达到一级A标准。 受到场地限制，污水处理厂只能扩建一组生物池，生物池HRT为10h。 在冬季低温时，仍不能满足脱氮除磷处理要求，因此，对初沉池实施改造， 使之具有脱氮除磷功能。

见图1、图2。改造后，圆形的复合初沉池7共四座，每座直径40m， 有效容积5000m³，HRT 3.2h。池底坡度0.01-0.02，池底中心连接进水管 1，进水经进水中心管从顶部溢流进入池内，出水经集水渠汇集，由池壁 上部出水管2排出。池壁上、中间高度处，设外回流污泥管3，回流污泥 直接进入池内。复合功能初沉池底部设排泥管4，由刮泥板刮至泥斗的污 泥经排泥管排出。

每座初沉池安装机械刮泥机151台，水下部分直径34m，潜水推流 器12共6台，单机功率7.5kw。刮泥板边缘距离潜水推进器支架0.5米； 使刮泥机安装位置不与潜水推流器碰撞。沉淀池底部的潜水推流器安装支 架和池壁之间用素混凝土填充，素混凝土与池底之间的角度为60°。

改造后生物池4座，单座有效容积15651m³，HRT10h。生物池分为 好氧池10、过渡池9、厌(缺)氧池8三部分，HRT分别为3.5h、3h和 3.5h。好氧池10安装微孔曝气器，厌(缺)氧池8安装潜水推流器，过 渡池9同时安装潜水推流器和微孔曝气器。内回流比0-200％，可以回流 到厌(缺)氧池，也可以回流到过渡池，回流比可调。二沉池污泥外回流 可以回流到复合功能初沉池7和厌(缺)氧池，外回流比0-200％，回流 比可调。

预处理单元6出水通过进水管1进入复合功能初沉池7，复合功能初 沉池7通过出水管2连接厌(缺)氧池8，好氧池10通过出水管道连接 二沉池11，好氧池出水端设有内回流污泥管13连接厌(缺)氧池8和过 渡池9，内回流管上设置有内回流泵，内回流污泥可以选择进入厌(缺) 氧池或过渡池，内回流比0-200％，内回流量通过内回流泵调节。

二沉池底部通过外回流污泥管3与厌(缺)氧池8和复合功能初沉池 7连接，外回流比50-200％，进入厌(缺)氧池和复合功能初沉池的外回 流污泥量通过阀门和外回流泵流量调节调节；二沉池11上部设置有出水 管2。二沉池11底部还设置有剩余污泥排放管5。

其中，厌(缺)氧池8安装潜水搅拌器，好氧池10安装底部曝气装 置，过渡池9既安装潜水搅拌器，也安装底部曝气装置。

实施例2：普通运行模式

见图3。夏季，当水温达到20℃以上时，进水BOD/TN大于4， BOD/COD大于0.3，水质条件较好时，复合功能初沉池当做普通沉淀池 运行。复合初沉池内的潜水推流器停止运行，刮泥机正常运行；污泥外回 流点在生物反应池的厌(缺)氧池，回流比为进水量的70-100％，厌(缺) 氧池用作厌氧释磷。过渡池微孔曝气器关闭，潜水推流器运行，内回流污 泥点在过渡池，内回流比200％，过渡池用作反硝化。好氧池微孔曝气器 开启，用作硝化。厌氧释磷、反硝化、硝化的HRT分别为3.5h，3h，3.5h， 污泥浓度3.5g/L，满足生物处理要求，出水稳定达到一级A标准。

实施例3水解沉淀池模式运行

见图4。当水温在20℃以上，BOD/COD小于0.3，复合沉淀池按照 水解沉淀池模式运行。复合初沉池内的潜水推流器3台运行3台停止，搅 动底部污泥，形成悬浮污泥层，刮泥机运行。生物池运行模式与普通运行 模式相同。

复合初沉池出水水质趋于稳定，小分子易降解有机物增加，提高B/C 到0.3左右，有利于后续生物处理。初沉水解、厌氧释磷、反硝化和硝化 的HRT分别为3.2h、3.5h，3h，3.5h。

实施例4厌氧释磷模式运行

见图5。当水温降低到15℃，BOD5/TN为3.5，硝化反应需要更长 时间完成，需要增加生物处理容积，增强脱氮除磷效果。复合功能初沉池 用作厌氧释磷，厌(缺)氧池用作反硝化池，过渡池和好氧池用作硝化反 应，厌氧释磷、反硝化和硝化反应HRT分别为3.2h、3.5h和6.5h，大幅 度提高硝化反应时间，增强硝化作用。

复合功能初沉池充分发挥释磷作用。全部开启底部推流搅拌器，搅动 底部污泥，刮泥机停止运行。二沉池污泥回流比为70-100％，分别进入复 合功能初沉池和厌(缺)氧池，进入复合功能初沉池的污泥占总回流污泥 的比例为10-50％。调节进入复合功能初沉池的外回流污泥量，控制复合 初沉池内氧化还原电位(ORP)小于-250mv。内回流污泥进入厌(缺) 氧池，回流比100-200％，过渡池内潜水搅拌器停止运行，微孔曝气器开 启。

延长硝化反应时间后，可以减少温度降低的不利影响，氨氮出水浓度 保持在5mg/L以内。在较低温度下，整体生物处理工艺运行良好，满足 出水一级A标准。

实施例5缺氧脱氮模式运行

见图6。当冬季水温降低到13-15℃，有时进水中碳源不足，BOD/TN 达不到4，反硝化反应速率降低，也需要延长反应时间。这时启动冬季碳 源不足运行模式，将复合功能初沉池、厌(缺)氧池用作反硝化反应，过 渡池、好氧池用作硝化反应，反硝化反应和硝化反应的HRT分别为6.7h 和6.5h，整个系统全部池容用作生物脱氮，最大限度应对温度和水质的不 利影响，除磷以化学除磷为主。

复合功能初沉池用作缺氧池。全部打开底部推流器，刮泥机停止运行， 外回流污泥全部回流到复合初沉池，回流比为进水量的50-100％，充分进 行反硝化反应。内回流污泥进入厌(缺)氧池，回流比100-200％，过渡 池内潜水搅拌器停止运行，微孔曝气器开启。

通过对初沉池结构和整个系统的改造，该污水处理厂生物处理池HRT 可以在10-13.2h之间调整，硝化反应HRT可以在3.5-6.5h之间调整，反 硝化反应HRT可以在3.5-6.7h之间调整，厌氧释磷反应池容可以在0-3.5h 之间调整，在不同温度和水质条件下，可以选择不同运行方案，达到最佳 处理效果。