CN101200341B - 公路服务区污水处理工艺及动态膜生物反应器 - Google Patents

公路服务区污水处理工艺及动态膜生物反应器 Download PDF

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Abstract

一种适用于公路服务区污水处理的工艺及该工艺中采用的一种装置。该工艺为生物、生态和化学的组合处理工艺，污水依次通过调节厌氧池、动态膜生物反应器和人工湿地，动态膜生物反应器混合液回流至调节厌氧池，人工湿地中添加脱氮除磷的功能填料，该工艺适应了公路服务区污水水质水量变化大、氮磷污染物浓度高的特点，达到稳定达标的要求。该工艺中采用动态膜生物反应器为好氧处理装置，将反应区、污泥区和清水区集成于一个反应器中，适应了公路服务区用地紧张的特点，同时为该装置与调节厌氧池和人工湿地的组合提供了条件。

Description

公路服务区污水处理工艺及动态膜生物反应器
一、技术领域
本发明属环境保护领域，特别涉及一种公路服务区污水处理的工艺，以及实现该工艺的一种动态膜生物反应器。
二、背景技术
公路服务区污水具有水量小、水质和水量波动大、污水中氮、磷浓度高等特点，其中氨氮浓度可达100mg/L、磷浓度可达10mg/L。而普通生活污水中氨氮浓度一般为20mg/L、磷浓度一般为5mg/L。目前公路服务区污水处理的主要工艺有生物接触氧化法和厌氧、好氧交替运行法(A/O法)。经生物接触氧化工艺为主的污水处理装置处理后，氨氮、磷酸盐不能稳定达标。普通A/O活性污泥法具有脱氮除磷功能，但抗水量水质变化的性能差。生物接触氧化法和A/O法均需要二沉池等单元，占地面积大，且出水悬浮物浓度波动大。
三、发明内容
本发明针对上述技术问题，提供一种特别适用于公路服务区污水处理的生物、生态和化学组合处理工艺，能适应于污水水量、水质冲击负荷，能有效去除服务区污水中的氮、磷等特征污染物。同时，提供一种特别适用于该工艺的动态膜生物反应器，作为该工艺中生物处理的主要设备。
本发明的技术解决方案为：一种公路服务区污水处理工艺，公路服务区污水依次通过调节厌氧池、动态膜生物反应器和人工湿地后排放，动态膜生物反应器内的污水混合液部分回流至调节厌氧池，调节厌氧池和动态膜生物反应器构成厌氧-好氧生物处理循环系统，其中调节厌氧池的体积为公路服务区一天的污水产生量，进行水量水质调节；调节厌氧池内设有厌氧区段，在该厌氧区段内，污水与动态膜生物反应器回流来的混合液进行混合。人工湿地的进水区和出水区设有多孔混凝土、粒状高岭土、膨润土或凹凸棒土填料，用以脱氮除磷。一种动态膜生物反应器，该反应器由进水管道、出水管道、反应区、清水区和污泥区组成，进水管道与反应区相连，污水由进水管道进入反应区，反应区内设有膜组件，膜组件设有出水口，出水口与清水区相通，膜组件的下方设有曝气系统，污泥区上部设有污水混合液回流管道，污泥区下部设有排泥管道，清水区设有出水管道。膜组件是以筛分孔径为0.1～0.5mm的多孔基材为过滤面的动态膜。膜组件的基材为金属网、尼龙网或者无纺布。服务区污水自流进入调节厌氧池，污水在调节厌氧池内均质、酸化，同时污水与从动态膜生物反应器回流的混合液混合，在调节厌氧池的厌氧区内发生缺氧脱氮反应和厌氧释磷反应；调节厌氧池污水进入设有曝气系统的动态膜生物反应器，在动态膜生物反应器内发生硝化反应和好氧吸磷反应，动态膜生物反应器内的混合液通过回流管道进入调节厌氧池的厌氧区；好氧吸磷后的活性污泥在动态膜生物反应器的污泥区浓缩后排入污泥池，定期外运；动态膜反应器的反应区内的污水通过动态膜组件的过滤进入清水区，动态膜生物反应器清水区的水再通过添加了脱氮除磷功能填料的人工湿地进一步深度处理，确保出水稳定达标排放。
有益效果：
工艺中设置的大容积的调节厌氧池，可以调节服务区近一天的污水量，从而适应服务区污水水量、水质变化大的特点，减轻水量、水质冲击负荷对后续处理过程的影响。
工艺中的调节厌氧池是将调节池与厌氧池一体化布置，在调节池内设置厌氧区段，占地面积小，可适应于服务区占地小的特点。
动态膜生物反应器中反应区、污泥区和清水区的一体化布置，特别适应于服务区占地小的特点，在动态膜生物反应器中设置污泥区，为动态膜生物反应器与调节厌氧池组合创造条件，在动态膜生物反应器中设置清水区，为动态膜生物反应器与人工湿地组合创造条件。
调节厌氧池与动态膜生物反应器的组合，调节厌氧池内发生厌氧反应，动态膜生物反应器内发生好氧反应，厌氧、好氧交替运行，可以有效去除污水中的氮、磷污染物，适应服务区污水中氮、磷浓度高的特点。
动态膜生物反应器与人工湿地的组合，充分利用动态膜生物反应器膜组件过滤、拦截悬浮物的功能，形成生物处理与生态处理相结合的工艺。生物接触氧化法和A/O法的二沉池出水悬浮物(SS)浓度一般为30～100mg/L，而动态膜生物反应器的出水SS浓度一般为5～10mg/L。动态膜生物反应器作为人工湿地的前置处理工序，既可以发挥动态膜生物反应器内膜组件具有过滤、拦截悬浮物的功能，出水悬浮物低的特点，避免其他好氧处理装置与人工湿地组合产生的人工湿地易堵塞的缺点；还可以发挥动态膜生物反应器内膜组件提供了微生物生长载体，反应器内活性污泥浓度高、生物处理效果好的特点，减小人工湿地的占地面积，避免其他好氧处理装置与人工湿地组合产生的人工湿地占地面积过大的缺点。
动态膜生物反应器与人工湿地的组合，可以利用人工湿地中的基质吸附性能和植物生长吸收性能，进一步去除污水中的氮、磷污染物，对污水进行深度处理。
在人工湿地的进水区和出水区添加多孔混凝土块、高岭土、膨润土或凹凸棒土颗粒等脱氮除磷功能填料，形成生态处理和化学处理相结合的工艺，适应服务区污水磷酸盐浓度高的特点，确保出水中磷酸盐稳定达标排放。
四、附图说明
图1为公路服务区污水处理工艺流程图；
图2为动态膜生物反应器分区平面示意图；
图3为动态膜生物反应器的结构示意图；
图4为动态膜生物反应器的剖面示意图；
图5为添加脱氮除磷功能填料的人工湿地结构示意图。
图中1为动态膜生物反应器反应区；2为动态膜生物反应器清水区；3为动态膜生物反应器污泥区；4为动态膜生物反应器曝气管道；5为动态膜组件；6为动态膜生物反应器混合液回流管道；7为动态膜生物反应器排泥管道；8为动态膜组件出水口；9为人工湿地进水区；10为人工湿地反应区；11为人工湿地出水区；12为脱氮除磷功能填料；13为人工湿地基质。
五、具体实施方式
实施例1：
本发明中，服务区污水经格栅、调节厌氧池后进入动态膜生物反应器，再进入人工湿地深度处理后排放。
格栅可采用普通格栅或机械格栅中的粗格栅或细格栅。
调节厌氧池，可采用地下式或半地下式，容积为服务区一天污水产生量的0.8～1.0倍。调节厌氧池可采用长方形，长宽比为2～5∶1，调节厌氧池有效容积的0.2～0.5为厌氧区。厌氧区的搅拌可采用潜水机械搅拌机、射流搅拌机或立式搅拌机。
调节厌氧池的污水用潜污泵或污水泵送入动态膜生物反应器反应区。水泵的流量为服务区污水小时产生量的1～3倍，水泵的扬程由调节厌氧池与动态膜生物反应器之间的水位差和沿程管道阻力决定。
动态膜生物反应器可采用地上式或半地上式，可采用钢筋混凝土结构或钢结构形式。动态膜生物反应器容积为服务区一天污水产生量的0.2～0.8倍，动态膜生物反应器反应区的有效水深为1.2～2.0m，反应区液位比动态膜组件上部高50～500mm。动态膜组件的过滤材料可采用金属网、尼龙网或无纺布等多孔材料，动态膜组件的支撑框架可采用金属、塑料或玻璃钢等材料。动态膜生物反应器内的供氧可采用穿孔曝气、微孔曝气、散流曝气或可变孔曝气。
动态膜生物反应器的出水可采用自流出水或自吸泵抽吸出水。
人工湿地为潜流型人工湿地，其内部水流可采用水平式或垂直式。人工湿地长宽比为2～5∶1，有效水深为0.4～0.8m，进水区宽为0.3～0.8m，出水区宽为0.3～0.8m。人工湿地的脱氮除磷功能填料可采用多孔混凝土砌块或高岭土、膨润土、凹凸棒土颗粒等，脱氮除磷功能填料可布设于人工湿地的基质区、进水区或出水区。
实施例2：应用本发明对某高速公路服务区污水处理设施进行了改造。
该服务区污水产生量为150m3/d。采用的调节厌氧池长16.5m，宽5m，长宽比为3.3∶1。调节厌氧池有效容积为150m3，可以调节服务区一天的污水量，调节厌氧池占地面积为82m2。厌氧池有效容积为50m3，占调节厌氧池总有效容积的0.33。单个动态膜生物反应器长6m，宽3m，高2m，动态膜生物反应器总有效容积为64m3，动态膜生物反应器有效水深1.8m，比动态膜组件上部高300mm。动态膜生物反应器内共有动态膜组件320片，动态膜组件膜片总过滤面积为320m2，动态膜生物反应器占地面积为36m2。采用的人工湿地占地面积320m2，有效水深0.6m。单级人工湿地长21m，宽5m，进水区宽0.5m，出水区宽0.5m。人工湿地的进水区和出水区充填有多孔混凝土块脱氮除磷功能填料。
实施例3
服务区污水自流进入调节厌氧池，污水在调节厌氧池内均质、酸化，同时与通过4动态膜生物反应器混合液回流管道进入调节厌氧池的混合液混合，在调节厌氧池内发生缺氧脱氮反应和厌氧释磷反应；调节厌氧池污水通过进水管道进入1动态膜生物反应器反应区，压缩空气通过4曝气管道进入动态膜生物反应器，对1动态膜生物反应器反应区进行充氧，微生物在1动态膜生物反应器反应区内发生硝化反应和好氧吸磷反应，好氧吸磷后的活性污泥在3污泥区浓缩，浓缩污泥通过7排泥管道进入污泥池，动态膜生物反应器的部分混合液通过6混合液回流管道进入调节厌氧池，动态膜生物反应器反应区的出水通过5动态膜组件的8动态膜组件出水口进入2动态膜生物反应器清水区，2动态膜生物反应器清水区的水通过出水管道进入9人工湿地进水区；进入污泥池的污泥由环卫部门定期外运，送至污泥干化场；人工湿地进水通过9人工湿地进水区进入10人工湿地反应区进一步深度处理，处理后的污水进入11人工湿地出水区，同时设置在9人工湿地进水区和11人工湿地出水区的12脱氮除磷功能填料和13人工湿地基质也对污水进行一定的化学处理，出水达标排放。
实施例4
一种公路服务区污水处理工艺，公路服务区污水依次通过调节厌氧池、动态膜生物反应器和人工湿地后排放，动态膜生物反应器内的污水混合液部分回流至调节厌氧池，调节厌氧池和动态膜生物反应器构成厌氧-好氧生物处理循环系统，其中调节厌氧池的体积为公路服务区一天的污水产生量，进行水量水质调节；调节厌氧池内设有厌氧区段，在该厌氧区段内，污水与动态膜生物反应器回流来的混合液进行混合。人工湿地的进水区和出水区设有多孔混凝土、粒状高岭土、膨润土或凹凸棒土填料，用以脱氮除磷。一种动态膜生物反应器，其特征在于该反应器由进水管道、出水管道、反应区1、清水区2和污泥区3组成，进水管道与反应区1相连，污水由进水管道进入反应区1，反应区1内设有膜组件5，膜组件5设有出水口8，出水口8与清水区2相通，膜组件5的下方设有曝气系统4，污泥区3上部设有污水混合液回流管道6，污泥区3下部设有排泥管道7，清水区2设有出水管道。膜组件是以筛分孔径为0.1～0.5mm的多孔基材为过滤面的动态膜。膜组件的基材为金属网、尼龙网或者无纺布。
实施例5
公路服务区污水经格栅自流进入调节厌氧池，在调节厌氧池内停留8～24小时，污水在调节厌氧池厌氧区与回流的混合流混合，停留2～4小时；调节厌氧池污水进入动态膜生物反应器，在动态膜生物反应器反应区内发生好氧反应，污水在动态膜生物反应器反应区内停留3～8小时；好氧活性污泥浓缩后排入污泥池；动态膜生物反应器反应区部分混合液回流进入调节厌氧池，回流比为1～3；动态膜生物反应器出水进入人工湿地，人工湿地水力停留时间为12～72小时；污泥池的污泥定期外运；人工湿地进水在人工湿地内一步深度处理，出水达标排放。
本实施例中，各阶段主要运行参数是：
调节厌氧池水力停留时间：8～24小时；
调节厌氧池厌氧区水力停留时间：2～4小时；
动态膜生物反应器反应区水力停留时间：3～8小时；
混合液回流比(R)：1～3；
污泥龄(SRT)：5～20天；
动态膜生物反应器反应区溶解氧(DO)：1.5～3.0mg/L；
动态膜生物反应器反应区污泥浓度：2000～7000mg/L；
人工湿地水力停留时间：12～72小时；
按照本实施例运行的污水处理装置，在进水水质参数为：化学需氧量(COD)260～620mg/L，氨氮(NH3-N)27～126mg/L，悬浮物(SS)129～475mg/L，总磷(TP)4.3～13.3mg/L，酸碱度(pH)6.8～8.5。其出水水质参数为：化学需氧量(COD)8～60mg/L，氨氮(NH3-N)1～5mg/L，悬浮物(SS)4～8mg/L，总磷(TP)0.4～0.5mg/L，酸碱度(pH)6.5～8.5。

Claims (5)

1.一种公路服务区污水处理工艺，其特征在于公路服务区污水依次通过厌氧-好氧生物处理循环系统和人工湿地后排放，其中厌氧-好氧生物处理循环系统由调节厌氧池和动态膜生物反应器组成，动态膜生物反应器内的污水混合液部分回流至调节厌氧池，调节厌氧池的体积为公路服务区一天的污水产生量，进行水量水质调节；调节厌氧池内设有厌氧区段，在该厌氧区段内，污水与动态膜生物反应器回流来的混合液进行混合。
2.根据权利要求1所述的公路服务区污水处理工艺，其特征在于所述人工湿地的进水区和出水区设有多孔混凝土、粒状高岭土、膨润土或凹凸棒土填料，用以脱氮除磷。
3.一种实施权利要求1所述公路服务区污水处理工艺的动态膜生物反应器，其特征在于该反应器由进水管道、出水管道、反应区(1)、清水区(2)和污泥区(3)组成，进水管道与反应区(1)相连，污水由进水管道进入反应区(1)，反应区(1)内设有膜组件(5)，膜组件(5)设有出水口(8)，出水口(8)与清水区(2)相通，膜组件(5)的下方设有曝气系统(4)，污泥区(3)上部设有污水混合液回流管道(6)，污泥区(3)下部设有排泥管道(7)，清水区(2)设有出水管道。
4.根据权利要求3所述的动态膜生物反应器，其特征在于所述膜组件是以筛分孔径为0.1～0.5mm的多孔基材为过滤面的动态膜。
5.根据权利要求4所述的动态膜生物反应器，其特征在于所述膜组件的基材为金属网、尼龙网或者无纺布。
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