用于固液分离的重力沉降装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于固液分离的重力沉降装置和方法，特别是用于污水生物处理中泥水分离的重力沉降装置和方法。本实用新型还涉及应用该重力沉降装置和方法的污水生物处理装置和方法。
【背景技术】
[0002]重力沉降法是利用液体介质中悬浮颗粒的可沉降性能(即悬浮颗粒的密度大于液体介质密度的特点)，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。重力沉降广泛用于各种需要固液分离的场合。在污水生物处理中，重力沉降常用于:沉砂池，用以去除污水中的无机性易沉物；初次沉降池，用来以较经济的方式去除悬浮有机物，减轻后续生物处理构筑物的有机负荷；二次沉降池(或称二沉池)，用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等，使处理后的水得以澄清，常用的二沉池有平流式、辐流式和竖流式二沉池(参见图1);污泥浓缩池，将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。
[0003]高浓度活性污泥法是尽可能保持曝气槽内活性污泥在高浓度水平的处理方法，其能够处理难分解物质，降低单位活性污泥基质的负荷量，促使有机性的剩余污泥减少甚至几乎不能产出。高浓度活性污泥法的优点还包括:a)提高处理工艺各单元的的反应速率，减小所需的反应时间山)菌胶团直径相对较高，其菌胶团内更容易形成缺氧反硝化，可发生同程反硝化；c)有效降低回流中溶解氧含量，提高厌氧有效释磷、反硝化脱氮的有机物利用率；d)具有较高的泥龄，生物系统内的优势菌种一般不受泥龄限制，因此在脱氮除磷工艺中各类主要功能细菌在适应脱氮除磷环境时形成优势菌种；e)在厌氧阶段的水解酸化作用有利于后续反硝化作用时有机物的更好吸收利用。但是，随着系统污泥浓度的增加，污泥沉降性能会迅速下降，通常的二沉池往往不能实现具有高浓度污泥的曝气混合液的固液分离，使得高浓度活性污泥法难以实际应用。
[0004]目前，实现高浓度活性污泥法的途径包括:膜-生物反应器(MembraneB1-Reactor, MBR)、人工添加泥沙、磁粉等增强污泥沉降性能的物质等。此外，也有报道通过序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor activated sludge process，SBR)和低表面负荷高污泥回流比的二沉池等来实现高浓度活性污泥法。然而这些途径大都具有分离效率低、处理能力有限、不适于大规模和长时间应用等问题。
[0005]因此仍然需要改进的用于固液分离的重力沉降装置和方法，例如改进的二沉池等，以用于进一步改善固液混合液的固液分离效果，特别是污水生物处理中的泥水混合液的泥水分离效果。
【发明内容】
[0006]本实用新型的一个目的是提供一种用于固液分离的重力沉降装置、一种用于固液分离的重力沉降方法以及利用本实用新型的重力沉降装置或方法的污水生物处理装置和方法。为此本实用新型提供以下技术方案。
[0007]1、一种重力沉降装置，其用于由颗粒和液体介质形成的混合液的连续固液分离，其中所述颗粒的密度大于所述液体介质的密度，所述重力沉降装置包括沉降池和从上到下依次设置在所述沉降池中的以下机构:在第一水平截面上设置的一个或多个上清液出口、第二水平截面上设置的一个或多个第一混合液入口、在第三水平截面上设置的一个或多个第二混合液入口、和第四水平截面上设置的一个或多个浓缩混合液出口，在所述第一水平截面和第二水平截面之间的区域设为澄清区，在所述第二水平截面和第三水平截面之间的区域设为快速沉降区，在所述第三水平截面和第四水平截面之间的区域设为洗出区，
[0008]其中所述快速沉降区中不设混合液入口，并且所述快速沉降区的高度占所述澄清区、快速沉降区和洗出区的总高度的比例为20% -95%，30% -95%，35% -95%,30 % -90%,35% -90 % ,40 % -90 % , 45 % -90 % , 35 % -85 %,40 % -80 %,40 % -70 %,40% -60%，约 45%，约 50%，约 55%，约 60%，约 65%，约 70%，约 75%。
[0009]在一些实施方式中，所述重力沉降装置经设置使得由第一混合液入口进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。在一些实施方式中，所述重力沉降装置经设置使得由浓缩混合液出口排出沉降池的浓缩混合液的流量大于或等于由第二混合液入口进入沉降池的混合液的流量。
[0010]2、根据以上技术方案中任一项的重力沉降装置，其中由浓缩混合液出口排出的浓缩混合液与由上清液出口排出的上清液的流量比为20% -1000%，例如20% -500%,20% -300%, 20% -200%, 20% -150%, 30% -120%, 50% -100%。
[0011]3、根据以上技术方案中任一项的重力沉降装置，其中所述澄清区的高度占所述澄清区、快速沉降区和洗出区的总高度的比例为5% -40%，例如5% -35%,8% -30%,10% -25%，15% -20%，约 6%，约 7%，约 8%，约 10%，约 15%，约 20%，约 30%，约 35%。
[0012]4、根据以上技术方案中任一项的重力沉降装置，其中所述洗出区的高度占所述澄清区、快速沉降区和洗出区的总高度的比例为1% _40%，例如5% -35%,8% -30%,10% -25%，15% -20%，约 3%，约 4%，约 5%，约 12%，约 15%，约 20%，约 30%，约 35%。
[0013]5、根据以上技术方案中任一项的重力沉降装置，其中所述颗粒是污水生物处理中的活性污泥，所述液体介质是水，例如污水、净水、废水等，所述混合液是由活性污泥和水形成的混合液(或称泥水混合液)，特别是经过曝气处理的混合液，例如来自曝气池的混合液。所述混合液的固体悬浮物浓度(SS)，也即颗粒浓度，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、根据以上技术方案中任一项的重力沉降装置，其中所述重力沉降装置是竖流式、平流式或辐流式沉降池，优选竖流式沉降池。
[0015]7、根据以上技术方案中任一项的重力沉降装置，其中所述重力沉降装置是污水生物处理中的二次沉降池(或称二次沉淀池、二沉池)。
[0016]8、根据以上技术方案中任一项的重力沉降装置，其中所述第一混合液入口和第二混合液入口分别是用于向所述竖流式沉降池提供混合液的竖管的上端口和下端口。
[0017]在一些实施方式中，所述一个或多个第一混合液入口可以设置于任意合适的位置，优选设置于竖流式或辐流式沉降池的中央，或者平流式沉降池的一端；或者在有多个第一混合液入口时，均匀地设置于竖流式或辐流式沉降池的周边或整个区域，或者平流式沉降池的一端。
[0018]在一些实施方式中，所述竖管的上端口和下端口之间设有混合液入口，所述竖管经设置使得由混合液入口进入的混合液经上端口流出的流体阻力小于等于经下端口流出的流体阻力。这样的设计可以有利地使得只有从上端口流出的混合液能够进入澄清区，而经下端口流出的混合液不会进入澄清区。通常，所述竖管可以是内径上下一致的圆管或多边形管。
[0019]9、根据以上技术方案中任一项的重力沉降装置，其中所述第一混合液入口处设有混合液分布机构和/或消能机构。所述混合液分布机构和/或效能机构可以是栅格、筛板、穿孔挡板、穿孔墙、反射板、潜孔等。所述一个或多个第一混合液入口通常是朝上或基本水平的方向的开口，一般应避免朝下开口以尽量减少对快速沉降区的干扰。所述一个或多个第二混合液入口通常是朝下或基本水平的方向的开口，一般应避免朝上开口以尽量减少对快速沉降区的干扰。
[0020]在一些实施方式中，所述一个或多个第二混合液入口可以具有任意合适的布置，优选的布置应尽量使来自快速沉降区的浓缩混合液快速从浓缩混合液出口排出。例如，所述一个或多个第二混合液入口可以设置在沉降池下部的一个或多个集泥槽中。
[0021]10、根据以上技术方案中任一项的重力沉降装置，其中所述沉降池具有锥形底部，所述浓缩混合液出口和所述第二混合液入口处设在所述锥形底部中。