CN100457655C - 一体式絮凝生物流动床污水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种一体式絮凝生物流动床污水处理工艺。本发明以集成一级强化技术和生物流动床技术为目的，由絮凝反应池和缺氧反应池合并为一体组成絮凝生物脱氮反应池，通过在絮凝生物脱氮反应池内投放悬浮填料，使反硝化细菌在其上集聚生长，并将好氧生物流动床出水超越中间沉淀池回流，从而实现了化学絮凝与反硝化生物脱氮在同一个反应器中完成，避开了一级强化技术和生物流动床技术之间直接串连存在矛盾的方面，同时减少了处理构筑物的数目，使整个工艺更为简约和紧凑，实现对这两种技术的有机耦合，提出一种集约化的高效污水处理技术。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种一体式絮凝生物流动床污水处理工艺(Incorporated Coagulation-Moving Bed Biological Reactor，IC-MBBR)。
背景技术
提高污水处理工艺的去除效率、降低污水处理工艺的占地面积，一直是污水处理领域研究的一个热点。在众多的研究成果中，一级强化技术和生物流动床技术由于更为有效和适用，在国内外备受关注。
一级强化技术是对传统工艺在一级处理单元进行的强化，包括两大类方法：(1)化学一级强化(Chemical Enhanced Primary Treatment，CEPT)，主要构筑物为絮凝反应池-沉淀池。它在传统污水处理工艺的初沉池之前设置絮凝反应池，并投加混凝剂和助凝剂，一方面，污水中的胶体物质在混凝剂和助凝剂的作用下，发生胶体脱稳→凝聚成长→形成絮体(矾花)的过程；另一方面，金属混凝剂与水中溶解态的磷直接反应生成不溶性沉淀，如AlPO4、FePO4沉淀；当它们在初沉池中受重力作用被沉淀去除时，传统的一级处理就得到了大大的强化。(2)化学生物絮凝，主要构筑物为絮凝反应池-沉淀池。它在化学一级强化的基础上，将一部分沉淀池污泥回流至絮凝反应池，在以曝气为反应动力的絮凝反应池中，回流污泥的絮凝和吸附作用得到充分利用，污染物受到化学与生物的双重作用，从而使CEPT得到进一步强化。
生物流动床技术是对传统工艺在二级处理单元进行的强化，主要构筑物为缺氧生物流动床-好氧生物流动床-沉淀池。其关键是在生化反应池中投加悬浮填料，填料在水中处于悬浮状态，能在反应器内流化翻动，微生物附着在填料上生长，使该技术兼有活性污泥法和生物膜法的特征。其特点在于，一方面，悬浮填料的高比表面积给微生物提供了面积较大的栖息场所，提高了生化反应器内的MLVSS；另一方面，悬浮填料在运行过程中处于流化状态，生物膜与污染物质广泛而频繁地接触，提高了传质效率，同时填料的翅状叶片切割大气泡为小气泡，提高了氧的利用率。
近年来，为了对这两种技术进行集成，一些学者把这两种技术串连在一起，提出了一级强化和生物流动床的组合技术，比如强化絮凝+生物流动床工艺、化学强化+悬浮填料活性污泥工艺、化学生物絮凝+悬浮填料床工艺。这些组合工艺使污水处理效率大大提高，使水力停留时间大大减少，有效地节约了用地。另外，由于受到了经济条件的限制，国内许多地方在新建污水处理厂时有很多选择了一级强化技术，将二级处理留到以后完成。由于一级强化和生物流动床的组合技术非常适合于这一类污水处理厂今后的改造扩建，因此有着广阔的前景。
但是，这些组合工艺在技术进步上存在着一个缺陷，就是它们仅仅简单地把一级强化技术与生物流动床技术串连在一起，即主要构筑物为絮凝反应池-中间沉淀池+缺氧生物流动床-好氧生物流动床-二次沉淀池，并没有真正地实现这两种技术的有机耦合，因而使这些组合工艺常常存在以下缺点：(1)工艺流程复杂，设备与构筑物多，不够简约；(2)前段一级强化容易使后段生化反应发生反硝化碳源不足的问题。
发明内容
本发明针对现有一级强化+生物流动床组合工艺存在的不足之处，提出一种一体式絮凝生物流动床污水处理工艺(Incorporated Coagulation-Moving Bed Biological Reactor，IC-MBBR)。
本发明提出的一体式絮凝生物流动床污水处理工艺，由絮凝生物脱氮反应池2、中间沉淀池3、好氧生物流动床4、二次沉淀池5依次连通组成，其中絮凝生物脱氮反应池2由絮凝反应池和缺氧反应池合并为一体组成，絮凝生物脱氮反应池2中加入悬浮填料，其具体步骤为：
(1)将城市污水和回流水泵入絮凝生物脱氮反应池，与化学混凝剂、絮凝剂、悬浮填料充分混合，搅拌，反应时间为0.5～1.2小时，悬浮填料的投加率为10～50％，污水中的胶体物质通过脱稳、絮凝反应，絮体成长；化学混凝剂与污水中溶解态的磷反应，生成不溶性沉淀(如AlPO4、FePO4)；悬浮填料上的生物膜对进水中的有机物进行水解反应；同时悬浮填料上的生物膜以进水中的有机物为碳源，将回流水中的硝酸盐氮通过反硝化反应转变为氮气，释放到大气；
(2)经絮凝生物脱氮反应池出来的混合液进入中间沉淀池，沉淀时间为0.5～2小时，依靠重力分离出混合液中的有机、无机絮体及磷酸盐沉淀，有效去除总磷(TP)、悬浮固体(SS)、化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)，产生的沉淀物部分经泵回流入絮凝生物脱氮反应池，回流比0～40％，剩余部分沉淀物作为剩余污泥排放；
(3)从中间沉淀池产生的上清液进入好氧生物流动床进行生化反应，反应时间为2～6小时，超越中间沉淀池的部分处理水回流至絮凝生物脱氮反应池，回流比50～200％；
(4)从好氧生物流动床出来的夹带脱落生物膜和污泥的混合液进入二沉池再次进行固液分离，沉淀时间为0.5～3小时，其中上清液出水即为达到排放标准的尾水，沉淀物部分经泵回流至好氧生物流动床，回流比为0～50％，剩余部分沉淀物作为剩余污泥排放。
本发明中，所述化学混凝剂为硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁等之一种，加入量以Al2O3为有效成分计小于10mg/L。
本发明中，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)、硅胶等之一种，加入量为0～1mg/L。
本发明中，所述悬浮填料比重接近与水，能在反应池内流化翻动，形状为球形或圆柱形，粒径1cm～10cm，比表面积大于150m2/m3，材质为塑料材料，聚丙烯、聚乙烯等之一种。
本发明中，搅拌采用机械混合、水力混合等之一种，但不采用鼓气搅拌方式。
本发明中，混凝剂和絮凝剂的投加可采用管道混合、机械混合、水力混合等之一种，但不采用鼓气混合方式。
本发明将生物脱氮和化学絮凝合并在一个反应池中完成，实现了一级强化技术和生物流动床技术的耦合集成，具有以下优点：
1、工艺各部分得到最大限度的强化，取消了脱氮反应池，使工艺总体更加紧凑、简约，节省占地。
2、将脱氮反应池与絮凝反应池合并，使脱氮反应能够利用原生污水中的碳源，有效避免了现有技术中反硝化碳源不足的问题。
3、在絮凝生物脱氮反应池中处于流动状态的悬浮填料切割搅拌产生的水力大涡漩为小涡漩，减小涡漩尺度，提高絮凝效率。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图中标号：1为管道混合器，2为絮凝生物脱氮反应池，3为中间沉淀池，4为好氧生物流动床，5为二次沉淀池。
具体实施方式
实施例1
采用IC-MBBR工艺处理某乡镇生活污水。污水经格栅除去飘浮物之后，进入絮凝生物脱氮反应池。混凝剂选用PAC，絮凝剂选用PAM，采用泵后管道投加、管道混合器混合，其中PAC投加量为30mg/L，PAM投加量为1mg/L。絮凝生物脱氮反应池的水力停留时间为60分钟，采用机械搅拌混合，填料投加率30％。出水进入中间沉淀池，沉淀时间为1小时，产生的沉淀物30％回流至絮凝脱氮池，其余作为剩余污泥排放，上清液则进入好氧生物流动床。好氧生物流动床水力停留时间4小时，填料投加率40％，溶解氧控制在2～4mg/L。好氧生物流动床出水50％回流到絮凝脱氮反应池进行反硝化反应，另外50％则进入二沉池。二沉池沉淀时间为2小时，产生的沉淀物20％经泵回流至好氧生物流动床反应池，其余作为剩余污泥排放。经检测，出水优于GB18918-2002二级排放标准。
实施例2
采用IC-MBBR工艺处理某旅游区生活污水。污水经格栅除去飘浮物之后，进入絮凝生物脱氮反应池。混凝剂选用硫酸铝，絮凝剂选用硅胶，采用泵后管道投加、机械搅拌混合，其中硫酸铝投加量为20mg/L，硅胶投加量为0.5mg/L。絮凝脱氮反应池水力停留时间60分钟，采用机械搅拌混合，填料投加率30％。出水进入中间沉淀池，沉淀时间为1小时，产生的沉淀物作为污泥全部排放，上清液则进入好氧生物流动床反应池。好氧生物流动床水力停留时间3小时，填料投加率40％，气水比4∶1。好氧生物流动床出水80％回流到絮凝生物脱氮反应池进行反硝化反应，20％则进入二沉池。二沉池沉淀时间为2小时，产生的沉淀物作为污泥全部排放。经检测，出水优于GB18918-2002二级排放标准。
Claims (6)
1、一体式絮凝生物流动床污水处理工艺，其特征在于由絮凝生物脱氮反应池(2)、中间沉淀池(3)、好氧生物流动床(4)、二次沉淀池(5)依次连通组成，其中絮凝生物脱氮反应池(2)由絮凝反应池和缺氧反应池合并为一体组成，絮凝生物脱氮反应池(2)中加入悬浮填料，其具体步骤为：
(1)将城市污水和回流水泵入絮凝生物脱氮反应池，与化学混凝剂、絮凝剂、悬浮填料充分混合，搅拌，反应时间为0.5～1.2小时，悬浮填料的投加率为10～50％，污水中的胶体物质通过脱稳、絮凝反应，絮体成长；化学混凝剂与污水中溶解态的磷反应，生成不溶性沉淀；悬浮填料上的生物膜对进水中的有机物进行水解反应；同时悬浮填料上的生物膜以进水中的有机物为碳源，将回流水中的硝酸盐氮通过反硝化反应转变为氮气，释放到大气；
(2)经絮凝生物脱氮反应池出来的混合液进入中间沉淀池，沉淀时间为0.5～2小时，分离出混合液中的有机、无机絮体及磷酸盐沉淀，有效去除总磷、悬浮固体、化学需氧量和生化需氧量，产生的沉淀物部分经泵回流入絮凝生物脱氮反应池，回流比0～40％，剩余部分沉淀物作为剩余污泥排放；
(3)从中间沉淀池产生的上清液进入好氧生物流动床进行生化反应，反应时间为2～6小时，超越中间沉淀池的部分处理水回流至絮凝生物脱氮反应池，回流比50～200％；
(4)从好氧生物流动床出来的夹带脱落生物膜和污泥的混合液进入二沉池再次进行固液分离，沉淀时间为0.5～3小时，其中上清液出水即为达到排放标准的尾水，沉淀物部分经泵回流至好氧生物流动床，回流比为0～50％，剩余部分沉淀物作为剩余污泥排放。
2、根据权利要求1所述的一体式絮凝生物流动床污水处理工艺，其特征在于所述化学混凝剂为硫酸铝、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁之一种，加入量以Al2O3为有效成分计小于10mg/L。
3、根据权利要求1所述的一体式絮凝生物流动床污水处理工艺，其特征在于所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、硅胶之一种，加入量为0～1mg/L。
4、根据权利要求1所述的一体式絮凝生物流动床污水处理工艺，其特征在于所述悬浮填料形状为球形或圆柱形，粒径1cm～10cm，比表面积大于150m2/m3，材质为聚丙烯、聚乙烯之一种。
5、根据权利要求1所述的一体式絮凝生物流动床污水处理工艺，其特征在于搅拌采用机械混合、水力混合之一种。
6、根据权利要求1所述的一体式絮凝生物流动床污水处理工艺，其特征在于混凝剂、絮凝剂投加采用机械混合、管道混合、水力混合之一种。
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