CN100467402C - 升流式复合厌氧水解酸化处理装置及其方法 - Google Patents
升流式复合厌氧水解酸化处理装置及其方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种升流式复合厌氧水解酸化处理装置及其方法，属于污水处理技术领域，解决了现有工艺水解酸化效率低、易堵塞、构造复杂的问题。其装置底部设有进水管(1)，顶部设有集水装置(5)，集水装置(5)连接出水管(8)，特征在于还包括：自下至上依次为悬浮污泥区(2)、泥水分离区(3)、生物膜强化区(4)；悬浮污泥区(2)设有循环泵(6)，循环泵(6)分别与悬浮污泥区(2)和进水管(1)连接，形成一个循环回路；悬浮污泥区(2)设有排泥口(7)，泥水分离区(3)与悬浮污泥区(2)通过变径接头(9)连接，生物膜强化区(4)填充生物载体。本发明装置及方法简单，水解酸化效率高，可用于生活污水及可生化性较好的工业污水的处理。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种污水水解酸化处理装置及其方法。
背景技术
传统的污水处理工艺一般采用初沉池作为预处理工艺，以去除污水中的悬浮物和颗粒性物质，提高污水的可生化性并减小后续处理工艺的有机负荷，但初沉池主要靠物理作用对污水进行预处理，无法改善污水的可生化性，其出水中仍含有大量难降解物质，占地面积较大。从20世纪80年代以来我国一些污水处理工艺中开始用水解酸化作为预处理工艺。
水解酸化处理工艺是考虑到产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，在装置中利用水流动的淘洗作用造成甲烷菌在装置中难于繁殖，将厌氧处理控制在反应时间短的厌氧处理第一阶段，即在大量水解细菌、产酸菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质。将水解酸化处理作为各种污水生化处理的预处理，可提高污水生化性，从而降低后续生物处理单元的负荷。水解酸化处理工艺对COD平均去除率为20％～40％，而悬浮性COD去除率更高，为50％～60％，出水悬浮物的浓度为50mg/L左右，这些因素对于各种后续处理单元是非常有利的。因此，水解酸化处理工艺被广泛运用在难生物降解的化工、造纸、有机物浓度高的食品废水以及工业污水含量较高的城市污水处理工艺中。
目前，应用较广泛的水解酸化处理技术有厌氧流化床装置、固定生物膜法水解酸化池和UASB活性污泥法厌氧装置等，前二种均是采用生物膜处理方法，该方法微生物停留时间长，易于酸化菌的富集，水解酸化效率高，出水悬浮物浓度低。但生物膜法耐负荷冲击能力较低，容易堵塞，不能保持长时间正常运行，不适宜低浓度、大水量的污水处理工程，固定生物膜法容易死膜，且很难恢复，处理效率低。UASB活性污泥法水解酸化装置是利用污水通过活性污泥层的吸附、物理沉降和生物降解作用去除有机污染物的，由于水解酸化细菌生长世代周期比较长，所以需维持较高的污泥浓度，该方法耐负荷冲击能力强，污泥产量低，为防止污泥沉积，污水需保证一定上升流速，为了防止厌氧水解酸化后的出水不带污泥，装置的上部设有三相分离器，该方法相对来说结构复杂，造价高，水解酸化效率低。
发明内容
本发明目的是为了克服上述现有水解酸化装置占地面积较大，构造复杂，水解酸化效率低，易堵塞的问题，提供一种活性污泥法和生物膜法相结合的升流式复合厌氧水解酸化装置，其构造简单，不易堵塞，占地面积小，水解酸化效率高。
一种升流式复合厌氧水解酸化装置，底部设有进水管1，顶部设有集水装置5，集水装置5连接出水管8，其特征在于，
该装置还包括：自下至上依次为悬浮污泥区2、泥水分离区3、生物膜强化区4；悬浮污泥区2设有循环泵6，循环泵6分别与悬浮污泥区2和进水管1连接，形成一个循环回路；悬浮污泥区2设有排泥口7，泥水分离区3与悬浮污泥区2通过变径接头9连接；生物膜强化区4填充生物载体，其填充体积比为30％～60％，高于此取值范围时，易发生堵塞，低于此取值范围时，水解酸化效率降低。
更优化的方案，悬浮污泥区2距进水口30cm～50cm设有排泥口7。排泥口7设在该处不易堵塞。
所述的一种升流式复合厌氧水解酸化装置的处理污水的方法，污水从底部进水管1进入该装置，其特征在于，污水自下至上依次流经悬浮污泥区2、泥水分离区3、生物膜强化区4；所述的悬浮污泥区2设有循环泵6，沉淀污泥通过循环泵6在悬浮污泥区2实现循环，其流量为进水流量的2～4倍，低于此取值范围时，则导致污泥浓度分布不均，水解效率降低，高于此取值范围时，则导致泥水分离效果变差；最后出水通过集水装置5连接的出水管8排出。
悬浮污泥区2水力停留时间为0.8～1.0h，是为了维持较高的水解效率，易于水解细菌的富集、生长。泥水分离区3水力停留时间为1～1.5h，在此取值范围内泥水分离效果最佳，否则，易导致生物膜强化区的堵塞；生物膜强化区4的水力停留时间为2～3h，低于此取值范围时，酸化效率降低，高于此取值范围时，出水中悬浮物浓度升高。
本发明升流式复合厌氧水解酸化处理方法运的机理：污水首先与泥水分离区的回流污泥混合，然后从该发明装置底部进水管进入悬浮污泥区，该区设有循环泵，使污泥处于膨胀状态，并且可维持较高的污泥浓度8～15g/L，从而能够使污水与污泥充分接触，通过吸附、沉降作用去除颗粒性物质和胶体物质，回流污泥中的水解细菌对污水进行快速水解，将污水中难降解的大分子有机物转化为小分子有机物，同时，该区具有较高耐负荷冲击能力。悬浮污泥区出水进入泥水分离区，通过增大管径，减小混合液上升流速，由于污泥的沉降速度大于混合液上升流速，因此，在该区依靠污泥、污水密度差异实现泥水分离过程，沉降污泥通过循环泵在装置底部与进水进行充分混合，从而保证较高的水解效率，防止污泥进入生物膜强化区堵塞生物膜。泥水分离区上清液进入生物膜强化区，由于水解酸化菌生长缓慢，生物膜系统易于酸化细菌的生长、富集，该段对胶体物质和可溶性大分子有机物继续进行降解，将其转化为易生物降解小分子有机物或可溶性物质，同时对泥水分离区出水中的微小悬浮物起拦截作用，可使出水中悬浮物浓度降至30mg/L以下。
有益效果
1、水解酸化效率高，出水水质稳定。
本发明采用活性污泥法和生物膜法串级运行，分别完成水解和酸化过程，活性污泥段可维持较高的污泥浓度，具有较高的耐负荷冲击能力，生物膜段易于水解酸化菌的生长富集，污水经过活性污泥段的吸附和物理沉降作用、生物膜段的强化生物降解作用，有机物得到有效去除，同时污水的可生化性得到大大提高。传统水解酸化装置COD平均去除率在30％～40％，本发明装置COD平均去除率在40％～60％，COD去除率提高20％左右，传统水解酸化装置出水悬浮物浓度在50mg/L左右，本发明装置出水悬浮物浓度小于30mg/L。本发明装置比传统水解酸化装置污水可生化性(BOD5/COD)提高幅度高出0.2左右。
2、构造简单，占地面积小，不易堵塞。
传统的活性污泥法水解酸化装置为了防止厌氧水解生化后的出水不带污泥，装置的上部设有三相分离器，为防止污泥在底部沉积需保证一定上升流速，高度一般大于4米，相对来说结构复杂，造价高，传统的生物膜法水解酸化装置，为防止生物膜堵塞，一般设有反冲洗装置或污水须经过预处理，由于生物膜法水解酸化速率较慢，所需水力停留时间较长，构筑物容积较大。本发明采用立体式结构布置，节省占地面积，出水采用集水装置，无需三相分离器，与传统水解酸化工艺相比，构造简单，悬浮污泥段具有较高的污泥浓度和上升流速，生物膜强化区与悬浮污泥区之间通过泥水分离区连接，从而整个装置不易堵塞。
附图说明
图1：本发明升流式复合厌氧水解酸化处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例详细说明本发明。
试验采用的升流式复合厌氧水解酸化处理装置总有效容积为27L，由进水管1，悬浮污泥区2、泥水分离区3、生物膜强化区4、集水装置5、出水管8，顺序连接构成；悬浮污泥区2设有循环泵6，循环泵6分别与悬浮污泥区2和进水管1连接，形成一个循环回路；悬浮污泥区2设有排泥口7，泥水分离区3与悬浮污泥区2通过变径接头9连接；悬浮污泥区2有效容积为6L，管径为DN100，泥水分离区3有效容积为6L，管径为DN200，生物膜强化区4管径为DN200，有效容积为15L，填充碳纤维生物载体，填充体积比为45％，该生物载体的比较面积为280m2/m3。
具体处理过程如下：
污水通过进水管1，首先与泥水分离区3回流污泥混合后，从装置底部进入悬浮污泥区2，悬浮污泥区2污泥浓度为10g/L，该区设有循环泵6，通过调节循环泵6流量可以控制悬浮污泥区2污水上升流速，使污泥处于膨胀状态，保证污水与污泥充分接触，通过物理吸附、沉降作用去除污水中颗粒性物质和部分污染物，悬浮污泥区2的水力停留时间为1h，保证完成水解反应过程，悬浮污泥区的固体停留时间为40d，一方面保证该区的微生物浓度，另一方面可完成污泥的水解酸化过程，实现污泥的减量。悬浮污泥区2出水进入泥水分离区3，泥水分离区3通过增大管径减小上升流速，使得污泥的沉降速度大于污水的上升流速，实现泥水分离，沉淀下来的污泥通过循环泵6与进水混合，泥水分离区3的水力停留时间为1h，主要是为了保证泥水分离效果，防止生物膜强化区4堵塞。泥水分离区3上清液进入生物膜强化区4，生物膜强化区4填充生物载体的比表面积为280m2/m3，生物载体的填充体积比为45％，以保证该区的酸化微生物浓度，生物膜强化区4的水力停留时间为2.5h，使得污水中的难降解物质被酸化微生物充分降解；生物膜强化区4出水进入集水装置5，集水装置5与出水管8连接，污水经出水管8流出该装置。
实施实例1：以北京某大学家属区排放的实际生活污水为对象，投加适量啤酒来达到不同的COD浓度，当进水流量为6L/h，进水的COD＝800～1000mg/L、BOD5＝328～410mg/L、SS＝63～137mg/L。水解酸化装置总水力停留时间为4.5h，悬浮污泥区回流比为进水流量的200％，实验在室温下进行(23～25℃)。运行结果表明：实验原水BOD5/COD为0.41，水解酸化出水BOD5/COD升高至0.76，污水可生化性得到很大提高。经水解酸化后COD平均去除率超过50％，悬浮物浓度平均去除率超过70％，出水悬浮物浓度小于30mg/L，该装置在改善污水可生化性的同时在系统内部实现了污泥的处理，该装置排出的污泥主要成分为难降解无机物。
实施实例2：以某大学家属区排放的实际生活污水为对象，投加适量淀粉来达到不同的COD、SS浓度，当进水流量为6L/h，进水的COD＝1000～1500mg/L、BOD5＝320～480mg/L、SS＝114～213mg/L。水解酸化装置总水力停留时间为4.5h，悬浮污泥区回流比为进水流量的300％，实验在室温下进行(23～25℃)。运行结果表明：实验原水BOD5/COD为0.32，水解酸化出水BOD5/COD升高至0.63，污水可生化性得到很大提高。经水解酸化后COD平均去除率超过50％，出水COD浓度小于800mg/L，悬浮物浓度平均去除率超过80％，出水悬浮物浓度小于30mg/L，污泥产量为传统水解酸化工艺的1/3，实现了污水、污泥一体化处理。
Claims (5)
1、一种升流式复合厌氧水解酸化装置，底部设有进水管(1)，顶部设有集水装置(5)，集水装置(5)连接出水管(8)，其特征在于，
该装置还包括：自下至上依次为悬浮污泥区(2)、泥水分离区(3)、生物膜强化区(4)；悬浮污泥区(2)设有循环泵(6)，循环泵(6)分别与悬浮污泥区(2)和进水管(1)连接，形成一个循环回路；悬浮污泥区(2)设有排泥口(7)，泥水分离区(3)与悬浮污泥区(2)通过变径接头(9)连接，生物膜强化区(4)填充生物载体。
2、应用权利要求1所述的一种升流式复合厌氧水解酸化装置进行污水处理的方法，污水从底部进水管(1)进入该装置，其特征在于，污水自下至上依次流经悬浮污泥区(2)、泥水分离区(3)、生物膜强化区(4)，最后出水通过集水装置(5)连接的出水管(8)排出，悬浮污泥区(2)设有循环泵(6)，泥水分离区(3)沉淀污泥通过循环泵(6)在悬浮污泥区(2)实现循环。
3、根据权利要求2所述的处理污水的方法，其特征在于，悬浮污泥区(2)水力停留时间为0.8～1.0h；泥水分离区(3)水力停留时间为1～1.5h，生物膜强化区(4)的水力停留时间为2～3h。
4、根据权利要求2所述的处理污水的方法，其特征在于，悬浮污泥区(2)的固体停留时间为30～50d。
5、根据权利要求2所述的处理污水的方法，其特征在于，循环泵(6)流量为进水流量的2～4倍。
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