用于固液分離的重力沉降裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及用于固液分離的重力沉降裝置和方法，特別是用于污水生物處理中泥水分離的重力沉降裝置和方法。本實用新型還涉及應用該重力沉降裝置和方法的污水生物處理裝置和方法。
【背景技術】
[0002]重力沉降法是利用液體介質中懸浮顆粒的可沉降性能(即懸浮顆粒的密度大于液體介質密度的特點)，在重力作用下產生下沉作用，以達到固液分離的一種過程。重力沉降廣泛用于各種需要固液分離的場合。在污水生物處理中，重力沉降常用于:沉砂池，用以去除污水中的無機性易沉物；初次沉降池，用來以較經濟的方式去除懸浮有機物，減輕后續生物處理構筑物的有機負荷；二次沉降池(或稱二沉池)，用來分離生物處理工藝中產生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清，常用的二沉池有平流式、輻流式和豎流式二沉池(參見圖1);污泥濃縮池，將來自初沉池及二沉池的污泥進一步濃縮，以減小體積，降低后續構筑物的尺寸及處理費用等。
[0003]高濃度活性污泥法是盡可能保持曝氣槽內活性污泥在高濃度水平的處理方法，其能夠處理難分解物質，降低單位活性污泥基質的負荷量，促使有機性的剩余污泥減少甚至幾乎不能產出。高濃度活性污泥法的優點還包括:a)提高處理工藝各單元的的反應速率，減小所需的反應時間山)菌膠團直徑相對較高，其菌膠團內更容易形成缺氧反硝化，可發生同程反硝化；c)有效降低回流中溶解氧含量，提高厭氧有效釋磷、反硝化脫氮的有機物利用率；d)具有較高的泥齡，生物系統內的優勢菌種一般不受泥齡限制，因此在脫氮除磷工藝中各類主要功能細菌在適應脫氮除磷環境時形成優勢菌種；e)在厭氧階段的水解酸化作用有利于后續反硝化作用時有機物的更好吸收利用。但是，隨著系統污泥濃度的增加，污泥沉降性能會迅速下降，通常的二沉池往往不能實現具有高濃度污泥的曝氣混合液的固液分離，使得高濃度活性污泥法難以實際應用。
[0004]目前，實現高濃度活性污泥法的途徑包括:膜-生物反應器(MembraneB1-Reactor, MBR)、人工添加泥沙、磁粉等增強污泥沉降性能的物質等。此外，也有報道通過序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor activated sludge process，SBR)和低表面負荷高污泥回流比的二沉池等來實現高濃度活性污泥法。然而這些途徑大都具有分離效率低、處理能力有限、不適于大規模和長時間應用等問題。
[0005]因此仍然需要改進的用于固液分離的重力沉降裝置和方法，例如改進的二沉池等，以用于進一步改善固液混合液的固液分離效果，特別是污水生物處理中的泥水混合液的泥水分離效果。
【發明內容】
[0006]本實用新型的一個目的是提供一種用于固液分離的重力沉降裝置、一種用于固液分離的重力沉降方法以及利用本實用新型的重力沉降裝置或方法的污水生物處理裝置和方法。為此本實用新型提供以下技術方案。
[0007]1、一種重力沉降裝置，其用于由顆粒和液體介質形成的混合液的連續固液分離，其中所述顆粒的密度大于所述液體介質的密度，所述重力沉降裝置包括沉降池和從上到下依次設置在所述沉降池中的以下機構:在第一水平截面上設置的一個或多個上清液出口、第二水平截面上設置的一個或多個第一混合液入口、在第三水平截面上設置的一個或多個第二混合液入口、和第四水平截面上設置的一個或多個濃縮混合液出口，在所述第一水平截面和第二水平截面之間的區域設為澄清區，在所述第二水平截面和第三水平截面之間的區域設為快速沉降區，在所述第三水平截面和第四水平截面之間的區域設為洗出區，
[0008]其中所述快速沉降區中不設混合液入口，并且所述快速沉降區的高度占所述澄清區、快速沉降區和洗出區的總高度的比例為20% -95%，30% -95%，35% -95%,30 % -90%,35% -90 % ,40 % -90 % , 45 % -90 % , 35 % -85 %,40 % -80 %,40 % -70 %,40% -60%，約 45%，約 50%，約 55%，約 60%，約 65%，約 70%，約 75%。
[0009]在一些實施方式中，所述重力沉降裝置經設置使得由第一混合液入口進入沉降池的混合液的流量大于或等于由上清液出口排出沉降池的上清液的流量。在一些實施方式中，所述重力沉降裝置經設置使得由濃縮混合液出口排出沉降池的濃縮混合液的流量大于或等于由第二混合液入口進入沉降池的混合液的流量。
[0010]2、根據以上技術方案中任一項的重力沉降裝置，其中由濃縮混合液出口排出的濃縮混合液與由上清液出口排出的上清液的流量比為20% -1000%，例如20% -500%,20% -300%, 20% -200%, 20% -150%, 30% -120%, 50% -100%。
[0011]3、根據以上技術方案中任一項的重力沉降裝置，其中所述澄清區的高度占所述澄清區、快速沉降區和洗出區的總高度的比例為5% -40%，例如5% -35%,8% -30%,10% -25%，15% -20%，約 6%，約 7%，約 8%，約 10%，約 15%，約 20%，約 30%，約 35%。
[0012]4、根據以上技術方案中任一項的重力沉降裝置，其中所述洗出區的高度占所述澄清區、快速沉降區和洗出區的總高度的比例為1% _40%，例如5% -35%,8% -30%,10% -25%，15% -20%，約 3%，約 4%，約 5%，約 12%，約 15%，約 20%，約 30%，約 35%。
[0013]5、根據以上技術方案中任一項的重力沉降裝置，其中所述顆粒是污水生物處理中的活性污泥，所述液體介質是水，例如污水、凈水、廢水等，所述混合液是由活性污泥和水形成的混合液(或稱泥水混合液)，特別是經過曝氣處理的混合液，例如來自曝氣池的混合液。所述混合液的固體懸浮物濃度(SS)，也即顆粒濃度，大于等于500mg/L，例如大于等于 600mg/L，700mg/L，800mg/L，900mg/L，1000mg/L，1500mg/L，2000mg/L，2500mg/L，3000mg/L,3500mg/L，4000mg/L，4500mg/L,5000mg/L，5500mg/L，6000mg/L，6500mg/L，7000mg/L，7500mg/L，8000mg/L，9000mg/L，10000mg/L。
[0014]6、根據以上技術方案中任一項的重力沉降裝置，其中所述重力沉降裝置是豎流式、平流式或輻流式沉降池，優選豎流式沉降池。
[0015]7、根據以上技術方案中任一項的重力沉降裝置，其中所述重力沉降裝置是污水生物處理中的二次沉降池(或稱二次沉淀池、二沉池)。
[0016]8、根據以上技術方案中任一項的重力沉降裝置，其中所述第一混合液入口和第二混合液入口分別是用于向所述豎流式沉降池提供混合液的豎管的上端口和下端口。
[0017]在一些實施方式中，所述一個或多個第一混合液入口可以設置于任意合適的位置，優選設置于豎流式或輻流式沉降池的中央，或者平流式沉降池的一端；或者在有多個第一混合液入口時，均勻地設置于豎流式或輻流式沉降池的周邊或整個區域，或者平流式沉降池的一端。
[0018]在一些實施方式中，所述豎管的上端口和下端口之間設有混合液入口，所述豎管經設置使得由混合液入口進入的混合液經上端口流出的流體阻力小于等于經下端口流出的流體阻力。這樣的設計可以有利地使得只有從上端口流出的混合液能夠進入澄清區，而經下端口流出的混合液不會進入澄清區。通常，所述豎管可以是內徑上下一致的圓管或多邊形管。
[0019]9、根據以上技術方案中任一項的重力沉降裝置，其中所述第一混合液入口處設有混合液分布機構和/或消能機構。所述混合液分布機構和/或效能機構可以是柵格、篩板、穿孔擋板、穿孔墻、反射板、潛孔等。所述一個或多個第一混合液入口通常是朝上或基本水平的方向的開口，一般應避免朝下開口以盡量減少對快速沉降區的干擾。所述一個或多個第二混合液入口通常是朝下或基本水平的方向的開口，一般應避免朝上開口以盡量減少對快速沉降區的干擾。
[0020]在一些實施方式中，所述一個或多個第二混合液入口可以具有任意合適的布置，優選的布置應盡量使來自快速沉降區的濃縮混合液快速從濃縮混合液出口排出。例如，所述一個或多個第二混合液入口可以設置在沉降池下部的一個或多個集泥槽中。
[0021]10、根據以上技術方案中任一項的重力沉降裝置，其中所述沉降池具有錐形底部，所述濃縮混合液出口和所述第二混合液入口處設在所述錐形底部中。