基本信息
- 項目名稱：
- 污水處理工藝中的新型泥水分離裝置
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品為一種應用于污水生物處理工藝中的新型泥水分離裝置：使用含孔道的普通基材（如無紡布）作為載體，利用微生物的附著性能，使微生物附著在基材表面形成一層動態(tài)的生物過濾層。泥水混合物通過基材時由于微生物濾餅層微細孔道的截留作用，將活性污泥截留在反應池內(nèi)，處理后的污水透過孔隙排出，從而實現(xiàn)泥水快速有效的分離。
- 詳細介紹：
- 隨著人口的增加和經(jīng)濟、社會的快速發(fā)展，水資源短缺和水污染成為當今人類社會面臨的亟待解決的難題，如何經(jīng)濟、高效地處理生活污水和工業(yè)廢水成為水處理領(lǐng)域的研究熱點。 生物處理工藝在污水處理領(lǐng)域應用最為廣泛也最為經(jīng)濟，該工藝通過適應污水條件的微生物代謝達到凈化污水的目的。傳統(tǒng)的污水生物處理工藝有多種運行方式，如活性污泥法、厭氧-缺氧-好氧法等，在污水處理工藝中，微生物菌體、細菌代謝產(chǎn)物、不可降解的有機物以及無機物統(tǒng)稱為活性污泥。在污水中的污染物質(zhì)降解完畢之后必須將活性污泥與凈化后的污水有效分離才能最終達到污水凈化的目的，因此泥水分離是污水生物處理中最后的也是至關(guān)重要的單元，二次沉淀池是這些工藝中典型的泥水分離裝置。 序批式活性污泥法是一種新型的污水處理工藝，按時序分為五個階段：進水、反應、沉淀、潷水、待機，可在一個反應池中實現(xiàn)脫氮除磷。該工藝不設(shè)二次沉淀池，但為實現(xiàn)泥水分離，同樣需要較長的沉淀時間。如果污泥沉降性能差，就會大大延長反應周期，增加運行成本，而且為了實現(xiàn)泥水分離，在該工藝中，必須使用造價昂貴、結(jié)構(gòu)復雜的潷水器。 本作品的目標是突破現(xiàn)有的通過沉淀實現(xiàn)固液分離的技術(shù)思路，將空氣污染凈化過程中的布袋除塵過濾技術(shù)思想引入到污水處理工藝中，并且將固液分離和污水生物凈化合為同一單元。 本作品為一種應用于污水生物處理工藝中的新型泥水分離裝置：使用含孔道的普通基材（如無紡布）作為載體，利用微生物的附著性能，使微生物附著在基材表面形成一層動態(tài)的生物過濾層。泥水混合物通過基材時由于微生物濾餅層微細孔道的截留作用，將活性污泥截留在反應池內(nèi)，處理后的污水透過孔隙排出，從而實現(xiàn)泥水快速有效的分離。 作品的獨到之處主要體現(xiàn)在： 1、將空氣污染凈化中的布袋除塵技術(shù)的基本原理和技術(shù)路線引入到污水處理工藝中，利用多孔基材上附著的微生物層達到泥水分離的目的，不需專門的沉淀或潷水時間，且分離效果好。 2、裝置運行過程中可通過增加生物處理曝氣量等方法實現(xiàn)微生物過濾層的動態(tài)化，實現(xiàn)自動控制，維持固液分離系統(tǒng)的穩(wěn)定。 本作品作為新型泥水分離裝置可實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，現(xiàn)場安裝，并且已在某長江大橋施工營地污水處理工程中完成中試試驗，與傳統(tǒng)的二次沉淀池和潷水器相比，該裝置可明顯降低投資和運行成本，而且處理效果更好。 與傳統(tǒng)的泥水分離方法相比，該作品在以下幾方面有獨特的優(yōu)越之處： 1、經(jīng)濟性 以某長江大橋施工營地污水處理工程中試試驗為例，該工程處理規(guī)模為200噸/天，新型泥水分離裝置價格為5670元，若采用二次沉淀池則需成本15000元，若采用潷水器則成本為40000元左右。可見，新型泥水分離裝置可以明顯節(jié)約建設(shè)成本。 2、便捷性 建設(shè)二次沉淀池需經(jīng)過土方開挖、現(xiàn)場施工、養(yǎng)護等復雜過程，建設(shè)工期長、成本高、流程復雜，整個建造過程需7天-10天左右；序批式活性污泥法雖不需建二次沉淀池，但潷水器一般需要進口，安裝困難，整個安裝過程需3天左右，且潷水器運行復雜、容易損壞。 與二次沉淀池和潷水器相比，新型泥水分離裝置可預先工業(yè)化加工生產(chǎn)，現(xiàn)場進行簡單的組件拼裝連接即可投入使用，操作簡單，運行方便。以某長江大橋施工營地污水處理中試試驗為例，新型泥水分離裝置現(xiàn)場安裝只需1天即可完成。 3、高效性 傳統(tǒng)二次沉淀池和潷水器出水懸浮物濃度（SS）分別為30mg/L和20 mg/L，新型泥水分離裝置出水懸浮物濃度為10mg/L。傳統(tǒng)的二次沉淀池和潷水器的沉淀時間約為2小時和1小時，采用新型的泥水分離裝置不需要專門的沉淀時間，可連續(xù)出水，處理效率更高。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的和思路：采用新型泥水分離裝置，改進傳統(tǒng)污水處理工藝中的固液分離單元，節(jié)省工程造價、降低運行成本、穩(wěn)定出水水質(zhì)。 創(chuàng)新點： 1、突破傳統(tǒng)的依靠沉淀實現(xiàn)泥水分離的思路，將空氣污染凈化中的布袋除塵技術(shù)的技術(shù)路線引入到污水處理工藝中，利用多孔基材上附著的微生物層達到泥水分離的目的，不需專門的沉淀或潷水時間，處理效率高且分離效果好。 2、可通過增加生物處理曝氣量等方法實現(xiàn)微生物過濾層的動態(tài)化，自動控制，維持固液分離系統(tǒng)的穩(wěn)定。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、微生物過濾層形成控制技術(shù) 根據(jù)微生物生長機理，建立合適的微生物生長模型，使微生物在無紡布上生長到適宜的厚度，形成動態(tài)過濾層。 2、微生物強化培養(yǎng)技術(shù) 控制曝氣量、水力停留時間等條件，使微生物處于最佳狀態(tài)從而快速增殖。 3、自動控制技術(shù) 建立自控模型，對出水通量在線檢測，將結(jié)果輸入PLC控制器，根據(jù)既設(shè)參數(shù)調(diào)節(jié)曝氣量，使出水通量控制在合理的范圍之內(nèi)，維持固液分離系統(tǒng)的穩(wěn)定。 主要技術(shù)指標：實驗室試驗以及現(xiàn)場中試結(jié)果表明，與活性污泥曝氣池合建的新型泥水分離裝置，當進水水質(zhì)為：CODCr≤300，BOD5 ≤185，TN≤35，SS≤200時，出水水質(zhì)為CODCr≤60，BOD5 ≤10，TN≤8，SS≤10，達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，單位為mg/L。
科學性、先進性
- 科學性： ①文獻查閱。參考膜過濾技術(shù)和布袋除塵技術(shù)的文獻資料，進行作品可行性研究。 ②試驗研究。自行設(shè)計污水處理反應器，模擬試驗，確定相關(guān)技術(shù)參數(shù)，為工程應用提供依據(jù)。 ③現(xiàn)場中試。在某施工營地進行了生活污水處理中試試驗，現(xiàn)場取樣檢測結(jié)果表明，出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標準。 先進性： ①處理效果好。傳統(tǒng)二次沉淀池和潷水器出水懸浮物濃度（SS）為30mg/L和20 mg/L，該作品出水懸浮物濃度為10mg/L。 ②處理效率高。傳統(tǒng)的二次沉淀池和潷水器的沉淀時間約為2小時和1小時，該作品不需專門的沉淀時間，可連續(xù)出水。 ③節(jié)約工程造價和運行成本。以某10萬噸/天的城市生活污水處理廠為例，假設(shè)用新型泥水分離裝置取代傳統(tǒng)泥水分離工藝，工程造價可節(jié)省800萬元左右，運行成本可節(jié)約2000-3000元/天。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 待定
作品可展示的形式
- 實物、展板、圖片、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明：該作品應用于污水處理工程中可預先加工生產(chǎn)，現(xiàn)場組件拼裝后即可投入使用。 技術(shù)優(yōu)勢： 1、經(jīng)濟性：假設(shè)現(xiàn)有一適用于50萬人口的生活污水處理廠，若用新型泥水分離裝置取代傳統(tǒng)泥水分離工藝，可節(jié)約工程造價800萬元左右，節(jié)約運行成本2000-3000元/天。 2、便捷性：該作品可預先加工生產(chǎn)，操作簡單，以某施工營地污水處理中試試驗為例，現(xiàn)場安裝僅1天即可完成。 3、高效性：與傳統(tǒng)方法相比，新型泥水分離裝置出水效果更優(yōu)，經(jīng)實驗室研究和中試試驗測定，出水水質(zhì)達到國家一級標準。 適應范圍和應用前景： 實驗室研究和現(xiàn)場中試結(jié)果表明，本作品作為新型泥水分離裝置可以有效改進現(xiàn)有的污水處理中的泥水分離單元，具有處理效果好、建設(shè)成本低、工藝穩(wěn)定性強等優(yōu)點，符合國家節(jié)能減排的政策要求，特別是在農(nóng)村集鎮(zhèn)、施工營地、部隊營房、高速公路服務(wù)區(qū)等分散式污水處理場合，這種投資省、施工方便、維護要求低的技術(shù)更具有廣闊的應用前景。
同類課題研究水平概述
- 在污水生物處理反應器中，微生物菌體、細菌代謝產(chǎn)物、不可降解的有機物以及無機物多呈絮狀，統(tǒng)稱為活性污泥絮體。生物處理反應完畢之后，必須將活性污泥與凈化后的污水有效分離（簡稱泥水分離）才能最終達到污水凈化的目的。目前國內(nèi)外正在使用和研究的泥水分離技術(shù)主要有以下幾種：二次沉淀池、潷水器、多孔填料。 二次沉淀池是一種傳統(tǒng)的泥水分離裝置，其工作原理是泥水混合液經(jīng)過1-2小時的自然沉降，活性污泥絮體沉淀于反應池底部，上清液通過出水堰自流出池體，完成泥水分離過程。該泥水分離裝置的優(yōu)點是污水處理量大，工藝簡單，適用于大型工程，缺點是需要長時間沉淀，因此需要較大的池體體積和建設(shè)成本。以適用于50萬人口的縣城、日處理量為10萬噸的污水處理廠為例，二次沉淀池池體造價可達720萬元，占地面積為1500m2，因此如何降低二次沉淀池的建設(shè)成本和建造面積是國內(nèi)外的研究熱點，但目前尚未取得突破性進展。 潷水器是應用于傳統(tǒng)序批式污水處理工藝中的泥水分離裝置，其基本原理是經(jīng)過一定時間的自然沉降活性污泥沉淀于池底之后，通過自動控制系統(tǒng)控制潷水器在液面表面移動，上清液經(jīng)潷水器流出反應池。使用該裝置可省去二次沉淀池，但是該裝置價格昂貴、使用壽命短，應用于3萬噸/天的潷水器價格為3—5萬元（不含自動控制設(shè)備）。目前國內(nèi)外許多廠家和研究機構(gòu)均致力于開發(fā)價格低廉、操作方便潷水器。 使用多孔填料作為泥水分離裝置的原理是利用多孔介質(zhì)的過濾性能，截留泥水混合液中的顆粒物質(zhì)實現(xiàn)泥水分離。該裝置泥水分離效果好，但一定周期內(nèi)的反沖洗及高價的過濾材料限制了其在污水處理的廣泛應用。探究適宜的操作條件、研制新型防堵塞填料是目前該領(lǐng)域的研究熱點，現(xiàn)已有多層濾料以及新型填料的問世，使該技術(shù)有了一定程度的發(fā)展。 布袋除塵技術(shù)是一種空氣凈化工藝，其原理是含塵氣體通過布袋時在布袋孔隙間累積形成濾餅層截留粉塵顆粒，實現(xiàn)“氣—固”分離，該技術(shù)在空氣污染凈化中已得到廣泛應用。但是將空氣污染中的布袋除塵的技術(shù)思路引入到污水處理領(lǐng)域，使用含孔道的普通基材（如無紡布）作為載體，利用微生物的附著性能，使微生物附著在基材表面形成一層動態(tài)的生物過濾層實現(xiàn)泥水分離的固液分離技術(shù)，國內(nèi)外目前均尚見到相關(guān)報道。
