CN101012087A

CN101012087A - 利用流化床工艺处理污水的方法及其生物亲和性填料以及填料的制备方法

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Publication number: CN101012087A
Application number: CNA2006101519035A
Authority: CN
Inventors: 刘德沛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2026-08-29
Also published as: CN100546925C

Abstract

本发明公开了一种利用流化床工艺处理污水的方法及其生物亲和性填料以及填料的制备方法，该方法包括以下步骤：在流化床内填充生物亲和性填料，将预处理后的污水依序经过厌氧脉冲流化床和好氧循环流化床，进行生化处理；最后，将生物处理的污水通过二沉池或气浮进行泥水分离，并在有必要时进行后处理如消毒处理，以达到排放标准。将污泥排入污泥浓缩池或回流至厌氧池、好氧池。所述生物亲和性填料主要成分包括聚氨酯、稀土金属和铁系氧化物。流化床中投加生物亲和性填料，增加了生化系统内的生物量，提高了生化处理系统的去除率、增加了系统运行稳定性，能够有效地减少活性污泥膨胀现象，而且极大地提高了系统的脱氮效率。

Description

利用流化床工艺处理污水的方法及其生物亲和性填料以及填料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理的工艺方法及其填料以及填料的制备方法。

背景技术

现有的污水生化处理工艺中，所常用的方法主要有活性污泥法和生物接触氧化法，其处理机理都是利用污水中的生物细菌将污水中的有机污染物分解为二氧化碳CO₂和水H₂O，实现对污水的净化。

但是这两种方法都存在不足之处：1)生化系统污染物负荷相对较低，抗冲击能力较小；2)易发生丝状菌膨胀，运行管理困难；3)处理浓度相对很低或很高的有机废水时去除率较低；4)系统脱氮效果较差。

发明内容

为了克服现有技术的缺点而提供一种系统稳定、处理效果优异、易于运行管理的利用流化床工艺处理污水的方法。

本发明的另一目的在于提供一种生物亲和性填料及其制备方法，提高了污水生化处理系统的去除率、增加系统运行稳定性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是，利用流化床工艺处理污水的方法，包括以下步骤：

(1)在脉冲流化床内和循环流化床内填加高效生物亲和性填料，污水先进入脉冲流化床进行厌氧生化处理，然后进入循环流化床进行好氧生化处理；

(2)生化处理后的污水通过二沉池或气浮进行泥水分离。分离后的污水达标排放，污泥排入污泥浓缩池或回流至厌氧池、好氧池；

上述技术方案的进一步改进在于：可根据污水的水质情况进行预处理及后处理。预处理主要是去除大部分对微生物有毒害作用的物质、部分难降解及高色度的物质；后处理如消毒处理。

所述的对污水进行预处理包括：调节污水的水温、PH值以及加入混凝剂进行混凝反应及沉淀分离或气浮分离。

所述的污水进行预处理包括污水流经初沉池、调节池。

本发明的另一技术方案为高效生物亲和性填料，组成成分包括聚氨脂、稀土金属和铁系氧化物。

该填料组分重量份为：聚氨酯95-98稀土金属0.1-0.5铁系氧化物1.5-3。

所述的稀土金属为钪(Sc)、钇(Y)、钐(Ln)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)中的一种或几种组合。

本发明的另一技术方案为高效生物亲和性填料的制备方法，包括有下列步骤：

混料：将添加剂按剂量混入聚氨酯原料中；

发泡：利用聚氨酯发泡成型技术进行发泡；

初切：通过专用的数控切割设备进行分割；

成品：经过筛选获得合格的成品。

聚氨酯原料为聚醚；成品粒径为8mm×8mm×8mm--30mm×30mm×30mm。

与现有技术相比较，本发明脉冲流化床循环流化床污水处理工艺在实际应用中具有以下优点：首先，流化床内投加高效生物亲和性填料，增加了生化系统内的生物量，提高了生化系统的去除率、增加系统运行的稳定性。其次，高效生物亲和性填料能够有效地减少活性污泥膨胀现象，解决了传统的组合式或其他形式填料的填挂、维修、更换等一系列难题，对于一些要求投入成本低的处理工程及旧处理工程的改造有明显的优势。另外，脉冲流化床内的填料有效地保持了厌氧池的污泥浓度，使厌氧菌的含量达到较高水平；循环流化床单元内悬浮的部分填料，解决了以往氧化池表面漂浮大量泡沫的现象。

本发明为污水处理提供了一种生物亲和性填料，该填料具有巨大的比表面；具有生物亲和功能；在流动水体中具有自呼吸功能；在生化处理污水时具有功能自定位倾向；具有对气体的吸附功能；堆密度0.95-1.10g/cm等优点，由于填料结构的特殊性，使得填料内外溶解氧的含量不同，附着在填料上的微生物分布存在差异，便形成了A/O处理单元而具有脱氮功能。填料内部的反硝化细菌利用进水中的有机物作为碳源将污水中的NO₃-N转化为N²，实现反硝化脱氮。同时，填料外部和污水中的NH₃-N被转化为NO₃-N，实现硝化反应。这样在废水处理系统中，就形成了无数个“微型”A/O脱氮系统，极大提高了脱氮效率。并且，投加的填料增加了微生物量，延长了系统内微生物停留时间，即污泥龄得到延长，更有助于氨氮的去除。其制备方法简单，使用方便。

附图说明

图1是本发明利用流化床工艺处理污水的方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

本发明提供一种利用流化床工艺处理污水的方法，包括以下步骤：

(3)可根据污水的水质情况进行预处理及后处理。预处理主要是去除大部分对微生物有毒害作用的物质、部分难降解及高色度的物质；后处理如消毒处理。

在发明中，脉冲流化床循环流化床污水处理工艺还进一步包括：初淀池101、调节池102、二沉池105和污泥浓缩池106。所采用的设备主要包括：行车式刮吸泥机、板式换热气、脉冲布水器、水下推进器以及二沉池辐流式全桥式刮吸泥器。所述流化床污水处理工艺中污水依序经过初淀池101、调节池102、脉冲流化床103、循环流化床104和二沉池105，最后，经消毒后排出。结合附图具体描述如下。

参照图1所示，在步骤(1)、将污水引入初淀池101、调节污水的PH值，并加入混凝剂进行混凝反应，去除大部分硫化物、部分难降及高色度物质。然后，通过初淀池101中的行车式刮吸泥机进行泥水分离，将污泥排入污泥浓缩池，污水导入调节池102，所述调节池102中配有板式换热器，通过板式换热器调节调节池102中的污水温度，控制其温度不超过生化处理要求。所述脉冲流化床103内置有脉冲布水器，所述循环流化床104内置有水下推进器，脉冲流化床103和循环流化床104中均填充有生物亲和性填料，接着，在步骤(2)中，将污水依序经过脉冲流化床103和循环流化床104，通过高效生物亲和性填料对污水进行生化处理。最后，在步骤(3)中，通过二淀池105的全桥式刮吸泥机将泥水进行分离处理，污泥进入污泥浓缩池沉淀，部分较为混浊的污水回流至脉冲流化床103重新进行厌氧生化，部分较为澄清的处理水经消毒达到环保标准后向外排放，完成净化过程。

在本发明的一个实施例中，该工程施工、安装完毕进水调试运行时，生化处理单元投加生化污泥菌种，用于污水处理，填料载体表面生物膜的形成、生长及其对废水降解的特性是生物流化床技术应用的关键。本发明高效生物亲和性填料的形成过程如下所述：生化污泥菌种经驯化、培养十几天后，当循环流化床活性污泥浓度达到0.7g/l左右时，向脉冲流化床、循环流化床开始投加高效生物亲和性填料，投加比例为30％。初始时大部分填料浮在反应池表面，2天后，填料开始挂膜，5-7天左右，循环流化床填料上的微生物量繁殖迅速，生物膜较厚，填料大部分处于悬浮状态，在水力推流和混流作用下，使污水充分与填料内的微生物接触，微生物因吸收了污水提供的养分(污染物)而迅速成长，半个月后，脉冲流化床内高效生物亲和性填料也达到良好的流化状态，一个半月左右时间，整个系统达到设计处理水量。

本发明的流化床污水处理工艺中，平均去除率如下：

在本发明中，所述高效生物亲和性填料是由聚氨酯和一定比例的多种稀土金属及铁系氧化物配比加工而成。在其中一个较佳实施例中，所述高效生物亲和性填料主要成分包括聚氨酯、稀土金属和铁系氧化物，其各组分的重量份为：

聚氨酯95-98稀土金属0.1-0.5铁系氧化物1.5-3

其中，所述的稀土金属为钪(Sc)、钇(Y)、钐(Ln)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)中的一种或几种组合。

在本发明中，高效生物亲和性填料的制备方法，包括有下列步骤：

混料：将添加剂按剂量混入聚氨酯原料中；

发泡：利用聚氨酯发泡成型技术进行发泡；

初切：通过专用的数控切割设备进行分割；

成品：经过筛选获得合格的成品。

其中，聚氨酯原料为聚醚；成品粒径优选为8mm×8mm×8mm--30mm×30mm×30mm之间。

最终，获得的该填料可以为：孔隙率90％-95％，密度介于1.0-1.05之间，堆密度为0.95-1.10g/cm³。

铁系元素具有较好的生物相容性，加入生物亲和性填料中，起到生物膜生长物理平台的作用，同时增加了电子传递功能，从而成为功能性的生物催化载体，微生物以铁作为电子受体进行新陈代谢，以使用常规填料时以水中的溶解氧为电子受体的新陈代谢速度大大提高，从而在宏观上明显提高了生物流化床的废水处理效率。

该填料具有良好的弹性、较大的比表面及较强的生物亲和功能，在流动水体中具有自呼吸功能，在水力、气流的搅拌、冲击下，填料自身形状会发生微小变化，此形状变化保证了填料内部、外部之间形成良好物质交换条件。在生化处理污水过程中具有功能自定位倾向，同时对气体有吸附功能。填料中含有的多种稀有金属促进了微生物的生化反应。

而且由于填料结构的特殊性，使得填料内外溶解氧的含量不同，附着在填料上的微生物分布存在差异，便形成了A/O处理单元而具有脱氮功能。填料内部的反硝化细菌利用进水中的有机物作为碳源将污水中的NO₃-N转化为N²，实现反消化脱氮。同时，填料外部和污水中的NH₃-N被转化为NO₃-N，实现硝化反应。这样在废水处理系统中，就形成了无数个“微型”A/O脱氮系统，极大提高了脱氮效率。并且，投加的填料增加了微生物量，延长了系统内微生物停留时间，即污泥龄得到延长，更有助于氨氮的去除。

经验性中试和工程实际应用证明，生物亲和性填料的外形尺寸为1cm×1cm×1cm时使用效果最佳。生化反应单元内，填料填充率控制在15％-40％为宜。

生物亲和性填料在微生物附着生长的情况下，会自发形成一个“悬浮-沉淀”的循环过程。填料投加到生化反应池初期，填料上附着生长着少量的微生物，填料在反应池内呈悬浮生长状态。随着填料上微生物的逐渐增加，填料整体的比重增加，此时填料沉淀于反应池的底层。沉淀于底层的填料上微生物由于物质传递减弱和生物自身老化氧化，开始与填料剥离，生物亲和性填料逐渐又恢复到悬浮状态，重复着“悬浮-沉淀”的循环过程。

脉冲流化床循环流化床污水处理工艺中的脉冲流化床单元103是应用厌氧反应的水解酸化反应原理，脉冲流化床单元103内投加一定体积比的生物亲和性填料，利用脉冲布水器的脉冲布水作用，填料在反应器达到“悬浮-沉淀”的流化状态。循环流化床单元104是应用好氧微生物氧化反应原理，将生物亲和性填料投加到循环流化床内，在水力、气流的冲击和搅拌下，达到良好的硫化状态，循环流化床出水端通过水下推动器将填料回流至循环流化床进水端，完成整个循环流化过程。

利用流化床处理污水的方法在实际应用中具有以下优点：

首先，流化床内投加高效生物亲和性填料，增加了生化系统内的生物量，提高了生化系统的去除率、增加系统运行稳定性。

其次，生物亲和性填料能够有效地减少活性污泥膨胀现象，比传统的组合式或其他形式填料成本低，使用方便，对于一些要求投入成本低的处理工程及旧处理工程的改造有着明显的优势。

另外，循环流化床单元内悬浮的部分填料，解决了以往氧化池表面漂浮大量泡沫的现象。

而且，该工艺中高效生物亲和性填料的使用，对设计、施工无特殊要求，填料的投加、补充、更新操作简单。

Claims

1.利用流化床工艺处理污水的方法，包括以下步骤：

(1)在脉冲流化床内和循环流化床内填加生物亲和性填料；

(2)污水先进入脉冲流化床进行厌氧生化处理，然后进入循环流化床进行好氧生化处理。

2.根据权利要求1所述的利用流化床工艺处理污水的方法，其特征在于：进行完生化处理后的污水通过二沉池或气浮进行泥水分离，分离后的污水达标排放，污泥排入污泥浓缩池或回流至厌氧池、好氧池。

3.根据权利要求1所述的利用流化床工艺处理污水的方法，其特征在于：可根据污水的水质情况进行预处理及后处理。

4.根据权利要求3所述的利用流化床工艺处理污水的方法，其特征在于：所述的对污水进行预处理包括：污水流经初沉池、调节池；调节污水的水温、PH值以及加入混凝剂进行混凝反应及沉淀分离或气浮分离。

5.根据权利要求3所述的利用流化床工艺处理污水的方法，其特征在于：所述的污水进行后处理包括消毒处理。

6.一种如上述权利要求1所述的生物亲和性填料，其特征在于：包括聚氨酯、稀土金属和铁系氧化物。

7.根据权利要求6所述的生物亲和性填料，其特征在于：该填料组分重量份为：聚氨酯95-98稀土金属0.1-0.5铁系氧化物1.5-3。

8.根据权利要求6或7所述的生物亲和性填料，其特征在于：所述的稀土金属为钪(Sc)、钇(Y)、钐(Ln)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)中的一种或几种组合。

9.一种如权利要求6所述的生物亲和性填料的制备方法，包括有下列步骤：

混料：将添加剂按剂量混入聚氨酯原料中；

发泡：利用聚氨酯发泡成型技术进行发泡；

初切：通过专用的数控切割设备进行分割；

成品：经过筛选获得合格的成品。

10.根据权利要求9所述的生物亲和性填料的制备方法，其特征在于：聚氨酯原料为聚醚；成品粒径为8mm×8mm×8mm--30mm×30mm×30mm。