CN100509665C - 用硅藻精土协同生化作用处理污水的方法 - Google Patents

用硅藻精土协同生化作用处理污水的方法 Download PDF

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本发明公开了一种用硅藻精土协同生化作用处理污水的方法，包括如下步骤：污水去除漂浮物后进入生化系统中进行处理，同时向生化系统中投加硅藻精土使其浓度达到20～2000mg/L，生化系统出水再通入二沉池和/或硅藻土深度处理池进行处理，分离污泥并经过消毒后出水。本方法的运用，不仅能够提高污水处理效果(尤其是除磷脱氮效果)，改善出水各项指标，同时它对于现有的常规生化处理改变不大，从而为污水厂的改造提供了一种更快捷经济的方式。

Description

用硅藻精土协同生化作用处理污水的方法
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种利用硅藻精土协同生化作用的方法处理污水。
背景技术
目前，硅藻精土水处理技术在污废水处理中主要作为一种物化方式使用，作为工艺的预处理单元或者深度处理单元：利用硅藻精土良好的吸附、絮凝、沉淀作用，使得污水中的污染物得到削减。作为工艺预处理单元而言，污染物在前端硅藻精土处理系统经过物化处理后得到削减后再进入后面生化系统；而作为深度处理工艺而言，污水经过生化处理后，进水硅藻精土处理单元，使得污水中COD、SS、T-P等指标得到进一步的削减。然而，由于硅藻精土水处理剂本身不具备脱氮作用，加上目前国家对城镇污水处理厂除磷脱氮的严格要求，因此，传统的硅藻精土水处理方法在城镇污水处理的运行推广中受到很大的限制。
发明内容
本发明的目的是根据目前国家对城镇污水处理厂除磷脱氮的严格要求，提供一种针对城镇污水处理厂污水高效除磷脱氮的方法。本发明仍采用传统生化工艺(如A/O、A2/O、SBR、CASS等)与硅藻精土水处理技术相结合的方式。区别在于，在传统硅藻精土水处理技术吸附、絮凝、沉淀三大作用所具备的良好的去除COD、SS、TP效果的基础上，通过在生化处理过程中直接投加硅藻精土或者将末端硅藻精土处理系统中的硅藻精土水处理剂回流至前端生化系统，实现硅藻精土与微生物的协同作用，强化生化作用，提高生化系统得脱氮功能，使得工艺具备良好的除磷脱氮功能。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种用硅藻精土协同生化作用处理污水的方法，包括如下步骤：污水去除漂浮物后进入生化系统中进行处理，同时向生化系统中投加硅藻精土使其浓度达到20～2000mg/L，优选为50～500mg/L，生化系统出水再通入二沉池和/或硅藻土深度处理池进行处理，分离污泥并经过消毒后出水。
本发明的方法可分别由如下三种工艺流程实现：
流程一：
污水先经过粗格栅、沉砂池、细格栅去除漂浮物后自流到集水池，由提升泵提升至生化系统，通过往生化系统中投加硅藻精土以及末端硅藻精土的回流，实现硅藻精土与微生物的协同作用，强化生化、尤其是提高生化系统硝化、脱氮作用，生化系统出水自流至二沉池，在二沉池中进行泥水分离后上清液由泵提升进入硅藻土深度处理系统，并在泵前投加硅藻精土水处理剂，利用硅藻精土的吸附、絮凝、沉淀作用，达到进一步去除水中污染物(如COD、SS、T-P)的目的，处理出水进入消毒池消毒后排放。(详见图1)
向生化系统中投加硅藻精土时，使硅藻精土浓度达到20～2000mg/L，优选为50～500mg/L。
二沉池进行泥水分离后，一部分污泥回流至生化缺氧段，剩余污泥进入污泥浓缩池，硅藻土深度处理池进行泥水分离后，一部分硅藻精土回流至生化系统最前端，另一部分剩余污泥和二沉池剩余污泥一起通过污泥脱水机脱水后外运处置。污泥浓缩池上清液和脱水机滤液回流至集水池中再处理。
污水经二沉池处理后再通入硅藻土深度处理池进行深度处理，在进入硅藻土深度处理池前先向水中加入20～80ppm的硅藻精土。在硅藻土深度处理后，部分硅藻精土回流至生化系统最前端，硅藻精土回流的回流比为5％～50％。
具体的硅藻土深度处理池深度处理单元一般为硅藻精土与活性污泥充分混合、固定后，一起提升到水力循环澄清池或机械加速澄清池或专用的水处理设备内发生吸附、絮凝、过滤作用，同时再将部分硅藻(硅壳)回流到生化池内，起到增加微生物与载体接触时间的目的。
流程二：
污水先经过粗格栅、沉砂池、细格栅去除漂浮物后自流到集水池，由提升泵提升至生化系统，通过往生化系统中投加硅藻精土，实现硅藻精土与微生物的协同作用，强化生化、尤其是提高生化系统硝化、脱氮作用，生化系统出水自流至二沉池，在二沉池中进行泥水分离后上清液进入消毒池消毒后排放。(详见图2)
向生化系统中投加硅藻精土时，使硅藻精土浓度达到20～2000mg/L，优选为50～500mg/L。
二沉池进行泥水分离后，一部分污泥回流至生化缺氧段，其回流比为40％～400％，剩余污泥进入污泥浓缩池，通过污泥脱水机脱水后外运处置。污泥浓缩池上清液和脱水机滤液回流至集水池中再处理。
流程三：
污水先经过粗格栅、沉砂池、细格栅去除漂浮物后自流到集水池，由提升泵提升至生化系统，通过往生化系统中投加硅藻精土以及从末端回流活性污泥与硅藻精土的混合液，实现硅藻精土与微生物的协同作用，强化生化、尤其是提高生化系统硝化、脱氮作用，生化系统出水由泵提升进入硅藻土深度处理系统，并在泵前投加硅藻精土水处理剂，利用硅藻精土的吸附、絮凝、沉淀作用，达到进一步去除水中污染物(如COD、SS、T-P)的目的，处理出水进入消毒池消毒后排放。(详见图3)
向生化系统中投加硅藻精土时，使硅藻精土浓度达到20～2000mg/L，优选为50～500mg/L。
硅藻土深度处理池进行泥水分离后，一部分硅藻精土回流至生化系统最前端，硅藻精土回流的回流比为40％～400％，另一部分剩余污泥和二沉池剩余污泥一起通过污泥脱水机脱水后外运处置。污泥浓缩池上清液和脱水机滤液回流至集水池中再处理。在进入硅藻土深度处理池前先向水中加入20～80ppm的硅藻精土。
本发明的硅藻精土在末端的添加往往是作为工艺的深度处理部分。流程一和三中硅藻精土在硅藻土深度处理池的泵前加药，通过水泵叶轮使得硅藻精土水处理剂与污废水充分混合，硅藻精土水处理剂投加量为20ppm～80ppm。初次运行时，首先一次性地往生化系统进水端中投加硅藻精土，使得硅藻精土在生化池浓度达到20～2000mg/L。然后，随着将末端的剩余硅藻精土水处理剂部分回流至前端生化系统，可以补充剩余污泥排放造成的生化系统中硅藻精土量的降低从而不必在生化系统中继续添加硅藻精土。流程二中因只有污泥回流，故需在生化系统中不断补充硅藻精土使其浓度符合20～2000mg/L。
生化系统添加了硅藻精土后，微生物附着其上，溶解氧的传质性能受到一定限制，同时考虑到好氧池同步硝化-反硝化作用条件，此时，系统好氧池溶解氧应保持在1～4mg/L左右。
本发明突破了现有的硅藻精土水处理技术仅采取其物化方式使用，作为工艺的预处理单元或者深度处理单元的方式，而将硅藻精土直接与常规生化处理相结合，从而达到了协同增效的作用，不仅克服了硅藻精土水处理剂本身不具备除磷脱氮的作用，更是将常规生化处理的出水提高到了一个新的水平，最高去除率可达到99％。分析其深层次的原因，有可能是硅藻精土内部孔隙多，孔隙间串联相通，拥有巨大的比表面和合适的表面负电性，同时它又是单细胞低等植物硅藻的遗骸，具有优良的生物相容性，可以作为一种优良的多孔生物载体。硅藻精土生物载体有利于增加微生物泥龄、富集硝化细菌，延长微生物和污染物的接触时间，同时硅藻土表面的生物膜存在着同时硝化-反硝化(SND)过程，从而能够有效地降低废水中的氨氮、总氮。
本方法的运用，不仅能够提高污水处理效果(尤其是除磷脱氮效果)，改善出水各项指标，同时它对于现有的常规生化处理改变不大，从而为污水厂的改造提供了一种更快捷经济的方式。
附图说明
图1是本发明流程一的工艺流程示意图。
图2是本发明流程二的工艺流程示意图。
图3是本发明流程三的工艺流程示意图。
具体实施方式
为说明本方法相比其他硅藻土水处理方法更具优势，现通过实施例与对比例比较如下：
市售的硅藻精土水处理剂，其中SiO2·nH2O的含量一般为75wt％以上，经检测本发明实施例的硅藻精土的成分为：SiO2·nH2O含量为75％；改性剂碱式氯化铝、聚铝铁20％～50％，粒径100～500目。
实施例1：
采用A2/O+二沉池+硅藻土深度处理池工艺的处理方法：污水先经过粗格栅、沉砂池、细格栅去除漂浮物后自流到集水池，由提升泵提升至A2/O生化单元：污水首先进入厌氧池，进行磷的释放以有助于后面好氧池中嗜磷菌对磷的去除，然后进入缺氧池，在缺氧池内反硝化细菌将生化系统内回流提供的NO2 -、NO3 -转化为N2释放，实现脱氮作用，污水最后进入好氧池，将水中有机物进一步降解，并将氨氮转化为脱氮所需的NO2 -、NO3 -。通过往生化系统中投加硅藻精土以及从末端回流活性污泥与硅藻精土的混合液，实现硅藻精土与微生物的协同作用，强化生化、尤其是提高生化系统硝化、脱氮作用，生化系统出水自流至二沉池，在二沉池中进行泥水分离后上清液由泵提升进入硅藻土深度处理系统，并在泵前投加硅藻精土水处理剂，利用硅藻精土的吸附、絮凝、沉淀作用，达到进一步去除水中污染物(如COD、SS、T-P)的目的，处理出水进入消毒池消毒后排放。
硅藻土深度处理池进行泥水分离后，一部分硅藻精土回流至生化系统最前端，另一部分剩余污泥和二沉池剩余污泥一起通过污泥脱水机脱水后外运处置。污泥浓缩池上清液和脱水机滤液回流至集水池中再处理。
实施例生化总停留时间为10～11h。其中厌氧池及缺氧池溶解氧均维持在0.2mg/L以下，好氧池溶解氧维持在1～4mg/L左右。生化池中硅藻精土浓度维持在200～300mg/L左右，硅藻精土回流比25％～40％。末端深度处理单元硅藻精土投加量为40～60ppm。
实施例2：
采用A/O+硅藻土深度处理池工艺的处理方法：污水先经过粗格栅、沉砂池、细格栅去除漂浮物后自流到集水池，由提升泵提升至A/O生化系统：污水首先进入缺氧池，在缺氧池内反硝化细菌将生化系统内回流提供的NO2 -、NO3 -转化为N2释放，实现脱氮作用，污水接着进入好氧池，将水中有机物进一步降解，并将氨氮转化为脱氮所需的NO2 -、NO3 -。通过往生化系统中投加硅藻精土以及从末端回流活性污泥与硅藻精土的混合液，实现硅藻精土与微生物的协同作用，强化生化、尤其是提高生化系统硝化、脱氮作用，生化系统出水由泵提升进入硅藻土深度处理系统，并在泵前投加硅藻精土水处理剂，利用硅藻精土的吸附、絮凝、沉淀作用，达到进一步去除水中污染物(如COD、SS、T-P)的目的，处理出水进入消毒池消毒后排放。
硅藻土深度处理池进行泥水分离后，一部分硅藻精土回流至生化系统最前端，另一部分剩余污泥和二沉池剩余污泥一起通过污泥脱水机脱水后外运处置。污泥浓缩池上清液和脱水机滤液回流至集水池中再处理。
实施例生化总停留时间为10～11h。其中缺氧池溶解氧均维持在0.2mg/L以下，好氧池溶解氧维持在1～4mg/L左右。生化池中硅藻精土浓度维持在400～500mg/L左右，硅藻精土回流比150％～200％。末端深度处理单元硅藻精土投加量为40～60ppm。
对比例1：
采用硅藻土处理池+A/O工艺的处理方法(硅藻土处理池作为预处理)：污水先经过粗格栅、沉砂池、细格栅去除漂浮物后自流到集水池，由提升泵提升至硅藻土处理池，利用硅藻精土的吸附、絮凝、沉淀作用，达到去除水中污染物(如COD、SS、T-P)的目的，降低后端生化系统负荷。硅藻土处池出水自流至A/O生化单元：污水首先进入缺氧池，在缺氧池内反硝化细菌将生化系统内回流提供的NO2 -、NO3 -转化为N2释放，实现脱氮作用，污水接着进入好氧池，将水中有机物进一步降解，并将氨氮转化为脱氮所需的NO2 -、NO3 -。生化出水经过二沉池泥水分离，再经过消毒后排放。
生化总停留时间为10～11h。其中厌氧池及缺氧池溶解氧均维持在0.2mg/L以下，好氧池溶解氧维持在2mg/L左右。前端硅藻精土系统硅藻精土投加量为20～80ppm。
对比例2：
采用A2/O+二沉池+硅藻土深度处理池工艺(无硅藻精土投加及回流)：该方法除了未在生化系统中添加硅藻精土以及未将末端硅藻精土回流至生化系统以外，其余步骤与实施例1相同。
对比例3：
采用A2/O+二沉池+硅藻土深度处理池工艺(少量硅藻精土投加及回流)：该方法除了采用少量硅藻精土的投加及回流以外，其余步骤与实施例1相同
生化系统硅藻精土浓度为10～15mg/L，硅藻精土回流比1％～5％。其余参数与实施例1相同。
对比例4：
采用A2/O+二沉池工艺(传统生化工艺)
生化总停留时间为10～11h。其中厌氧池及缺氧池溶解氧均维持在0.2mg/L以下，好氧池溶解氧维持在2mg/L左右。
将实施例与对比例单独运用来处理相同水质的污水，具体过程及结果比较如下表所示。
表1 实施例及对比例过程及结果
从上表可以看出：实施例1、实施例2主要是利用硅藻精土良好的生物载体性，能够起到提高生化系统好氧池中活性污泥硝化速率的作用，实施例相比未添加、回流硅藻精土以及少量添加、回流硅藻精土的生化系统而言，硝化速率提高约1.7倍。同时，生化系统好氧池内还存在着反硝化作用，反硝化速率为0.015gT-N/(gVSS.d)，使得在好氧池中具有同步硝化-反硝化作用，这是对比例所不具备的。
此外，从运行效果上面来看，添加、回流硅藻精土后的系统对COD，尤其是氨氮、T-N的去除率有明显的提高，COD去除率由70％～80％提高至96％以上，氨氮去除率由75％左右提高至99％，T-N去除率由50％～60％提高至85％以上。系统出水T-P指标均较低，出水T-P浓度为0.1mg/L。
对比例4的方法(传统生化方法)对污水中氮磷的去除效果均一般；对比例1、2、3方法的运用只具备良好的除磷效果，脱氮作用一般；针对目前污水厂除磷脱氮改造，本方法的运用能够同时具备除磷和脱氮的效果，效果明显得到改善。

Claims (1)

1、一种用硅藻精土协同生化作用处理污水的方法，其特征在于包括如下步骤：污水去除漂浮物后进入生化系统中进行处理，同时向生化系统中投加硅藻精土使其浓度达到200～300mg/L，生化系统出水先通入二沉池进行处理，再通入硅藻土深度处理池进行深度处理，分离污泥并经过消毒后出水；在进入硅藻土深度处理池前先向水中加入40～60ppm的硅藻精土，在硅藻土深度处理后，部分硅藻精土回流至生化系统最前端，其回流比为25％～40％。
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