CN101219831A

CN101219831A - 泳动床/活性污泥法串联装置

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Publication number: CN101219831A
Application number: CNA200810056825XA
Authority: CN
Inventors: 张岩; 王永胜; 小山登一郎; 陈晨; 吕鑑; 张�杰
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2008-07-16

Abstract

泳动床/活性污泥法串联装置涉及污水生物处理领域。本发明依次包括进水槽(1)通过进水泵(2)连接液体流量计(3)，进水到多级串联的反应槽中，经多级反应后泥水进入沉淀池(11)进行泥水分离，处理水从沉淀池排出；其特征在于，多级串联的反应槽设置为：填料(9)填充在第一级反应槽形成泳动床(7)，后续反应槽为活性污泥槽(8)。多级串联的反应槽内在竖直方向上设置导流板(10)，在导流板一侧设置曝气装置(6)，在设置曝气装置的一侧形成升流区，另一侧为降流区，形成内循环；导流板为上、下各留有通孔(14)的隔板。本发明结构简单、可灵活进行运行方式的改变和处理能力的强化，适合于水质和水量不稳定的污废水处理。

Description

泳动床/活性污泥法串联装置

技术领域

本发明为一种高效污水生物处理装置，用以处理各种含有机污染物及氨氮的污水，涉及污水生物处理领域。

背景技术

公知技术活性污泥法于1914年在英国的曼彻斯特建立试验厂以来，已有近百年的应用历史，随着实际生产上的广泛应用和技术上的不断革新改进，在传统活性污泥处理系统的基础上，开发出了许多改进或变形的工艺，以高效去除污水中的有机物并同时进行硝化反应，并能逐渐满足不同的性能要求，这些工艺在曝气形式、曝气设备、污泥停留时间、运行模式和除氮能力等方面逐步得到改进，目前活性污泥法及其变形工艺已广泛应用于生活污水、城市污水以及有机性工业废水中，成为主体污水处理技术。但是，传统活性污泥法还存在着一些比较突出的问题。传统活性污泥法存在着污泥易于膨胀、剩余污泥量大、MLSS低等缺陷。

公知技术生物接触氧化法自1971年在日本开创以来，30多年来该技术得到广泛的应用和研究。生物接触氧化法的净化机理和一般的生物膜法相同，从微生物的生长方式和场所来看，生物接触氧化法类似于生物滤池；从流体力学特性和曝气方式来看，生物接触氧化法又和活性污泥法相似，所以它兼具滤池法和普通活性污泥法的优点。生物接触氧化法典型的工艺流程如图1所示，在接触氧化池内充填填料，污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料，填料上布满生物膜，污水与生物膜频繁接触，在生物膜上微生物新陈代谢功能的作用下，污水中的污染物得到去除，实现了污水的净化。

生物接触氧化法的核心部分为生物填料，它是生物膜的载体，污水净化过程就是附着于填料之上以及悬浮于填料之间的微生物的新陈代谢过程。填料的特性对生物膜的性状、氧的利用率和水力分布条件等起重要作用，是直接影响生物接触氧化工艺处理效果的关键因素。目前应用于生物接触氧化法的填料主要有粒状填料(如炉渣、沸石、塑料球、纤维球)、蜂窝填料、软性纤维填料、半软性填料以及组合填料等。各种填料因其材料、性质、比表面积、空隙率的不同，而直接影响挂膜、微生物生长、氧利用率等。性能良好的填料应该具有应该包括以下几方面的特征。

(1)生物膜分布均匀，不出现积泥和结团现象；

(2)空隙率较大，不易产生堵塞现象；

(3)化学与生物性质稳定，具有较强的耐腐蚀性，可以在污水中长期浸泡；

(4)具有一定的抗压、抗拉强度，使用寿命长；

(5)具有较大的比表面积和亲水性，利于生物膜的附着生长；

(6)有较好的充氧能力，降低能耗。

与活性污泥法相比，生物接触氧化法具有运行稳定、剩余污泥量小、管理简单、对氨氮和难降解污染物去除能力强、能够适应较大水质范围的变化等突出优点。如果选用比表面积较大、空隙率高、有一定强度和韧性、亲水性的软性填料，增强填料的附着性能、提高反应器存留的活性生物量、提高生物膜的生物活性，就可以大大降低反应器的占地面积，实现污水的高效处理。

活性污泥法与生物接触氧化法均具有各自的优点，但是传统活性污泥法存在的污泥易于膨胀、剩余污泥量大、MLSS低等缺陷，生物接触氧化法存在生物膜活性不高、生物膜易堵塞等缺陷，如果将生物接触氧化法与活性污泥法串联起来，实现生物膜法与活性污泥法的有机结合，一方面可以强化活性污泥法的处理能力和稳定性，解决活性污泥法存在的问题；另一方面可以节省生物载体的投加量。由于附着生长生物膜法和悬浮生长活性污泥法的串联，可以实现不同功能微生物的生长，容易形成从低营养级细菌到高营养级原、后生动物的较长食物量，因此在从低营养级向高营养级微生物的物质转换过程中实现了能力的损失，进而实现污泥减量效果。由于生物膜的存在利于世代时间长、生长速度缓慢的硝化细菌的生长，实现了生物固体停留时间与水力停留时间的分离，系统在较短的HRT下仍能保持很强的硝化效果。因此，如果将生物接触氧化法和活性污泥法串联来，可以弥补两者的功能缺陷，并兼具两者的优点，有利于实现高效稳定的污水处理效果。

发明内容

针对传统活性污泥法存在的污泥易于膨胀、剩余污泥量大、MLSS低等缺陷，生物接触氧化法存在生物膜活性不高、易堵塞等缺陷，本发明提供了一种生物接触氧化法与活性污泥法串联的结合工艺方式，即泳动床/活性污泥法多级串联装置，兼具两者的优点，具有微生物多样性、食物链长、活性高、微生物存活的世代时间长、沉降性能良好、易于维护运行和管理等特点。

本发明提供的泳动床/活性污泥法多级串联装置，如附图2所示，依次包括进水槽1通过进水泵2连接液体流量计3，进水到多级串联的反应槽中，经过多级反应后，泥水进入沉淀池11进行泥水分离，处理水从沉淀池11排出；

其特征在于，上述的多级串联的反应槽设置为：填料9填充在第一级反应槽形成泳动床7，后续反应槽为活性污泥槽8，泳动床7和活性污泥槽8串联起来形成泳动床/活性污泥法串联装置。

上述的多级串联的反应槽内在竖直方向上设置导流板10，在导流板10的一侧设置曝气装置6，在设置曝气装置7的一侧形成升流区，另外一侧为降流区，形成内循环；其中导流板10为上、下各留有通孔14的隔板。

填充在第一级反应槽中的填料9采用亲水性聚丙烯酸纤维填料。

填料9填充在第一级反应槽形成的泳动床7中，内循环水流与填料及其上面附着生长的生物膜发生了碰撞与接触，产生了同向流和多重异向流，使生物载体与生物膜处于“泳动”状态，这种“泳动”状态保持了生物膜的较高活性，同时不会使生物膜生长过厚也不至于使生物膜大面积脱落，保持了微生物链的稳定性，另外生物膜的存在将SRT与HRT分离开了，利于世代时间长、增殖速度缓慢的硝化细菌的良好生长，保证工艺在较短HRT条件下的很强硝化效果。

在活性污泥槽8中，可以通过设置隔板或设置单侧底部曝气来实现水流的内循环，有利于污染物与微生物絮体的接触，同时也有利于在槽内存留较高的生物量，一方面可以提高其处理能力，另一方面也可以减轻后续沉淀池的固体负荷，可以减小沉淀池的占地面积。

泳动床和活性污泥法的多级串联有利于不同功能的优势菌的分别生长，避免了单级反应器中异养菌或自养菌占据的绝对优势而抑制了对方的生长，可以在分级反应器中根据营养物质的供给情况实现不同类型优势菌的生长，对污染物的去除效果更好；同时在单级反应器中由于微生物对易降解有机物如低分子有机酸、葡萄糖等的优先降解而抑制了微生物对其它难降解物质的分解，而在多级反应器中，利用易降解底物的异养菌和利用难降解底物的异养菌可以分别存在于不同的反应槽中，所以有机物的去除效果更好更彻底。

本发明泳动床/活性污泥法串联装置应用于污水处理具有的优点在于：

(1)通过设置反应器单侧曝气和设置导流板10实现了水流内循环，在填料区保持了填料及其附着生长生物膜的“泳动”状态，保持了生物膜的高活性和较长食物链，同时生物膜的存在使得SRT与HRT分离开来，有利于世代时间长、增殖速度缓慢的微生物生长。

(2)水流内循环保证了营养物质与微生物的高频接触，利于营养物质的高效去除。

(3)水流内循环利于反应槽内存留大量的生物量，一方面可以提高处理能力，另一方面可以减轻沉淀池的固体负荷，减小沉淀池的占地面积。

(4)多级串联装置布局有利于不同功能菌的分布与生长，在高C/N比污、废水中可以避免大量增长的异养菌对自养菌的抑制作用，异养菌对底物的降解和自养菌对氨氮的硝化可以在不同的反应级中实现；同时不同营养条件的异养菌如利用易降解底物的异养菌和利用难降解底物的异养菌可以存在于不同的反应槽中，因此有机物的降解效果更佳。

附图说明：

图1.是典型生物接触氧化装置图。

图2.是本发明的泳动床/活性污泥法串联装置示意图。

图3.是导流板10的结构示意图。

图中：1-进水槽；2-进水泵；3-液体流量计；4-空气压缩机；5-气体流量计；6-曝气装置；7-泳动床；8-活性污泥反应槽；9-填料；10-导流板；11-沉淀池；12-污泥回流泵；13-接触氧化池；14-通孔。

具体实施方式

下面结合附图2和附图3对本发明实施例作进一步的说明。

附图2，本发明的泳动床/活性污泥法多级串联装置包含泳动床7和活性污泥反应槽8，导流板10将单槽左右两侧垂直分成升流区和降流区，空气压缩机4通过气体流量计5连接曝气装置6，曝气装置6设置在升流区的底部创造了水流内循环，填料9在内循环水流作用下产生“泳动”状态。污水通过进水泵2和液体流量计3以1∶1-1∶5的体积分配比例进入到泳动床7和活性污泥反应槽8中，沉淀池11污泥通过回流泵12也同时进入泳动床7中，泥、水、气在单槽中经过一定的循环后，部分泥和水进入后续反应槽中，经过多级反应后，泥水进入沉淀池11进行泥水分离，处理水从沉淀池11排出。

对于中低浓度有机废水，如城市生活污水，本发明的泳动床/活性污泥法串联装置可以在常规好氧条件下工作，实现有机物的氧化和有机氮与氨氮的硝化。

对于高浓度的有机废水处理，可以在本发明的装置的活性污泥槽中投加一定比例的填料，可以将一级反应槽控制成缺氧，后续反应槽控制为好氧，并进行混合液回流，可以实现有机物的氧化、硝化和反硝化。

主要技术参数

HRT＝2.5～10h；DO＝2.0～4.0mg/L

填料：亲水性聚丙烯酸纤维

实施实例

以某学校生活小区排放的实际生活污水(pH＝7.4～7.8，COD＝140～394mg/L，NH₄ ⁺-N＝52～85mg/L)为原水。所选择的泳动床/活性污泥法多级串联装置由5个11L的单槽组成，总有效容积为55 L，第一槽为泳动床7，内添有直径为100mm长度520mm的亲水性聚丙烯酸纤维填料(日本NET株式会社制BF填料)，第二槽及以后活性污泥反应槽8，泳动床与活性污泥反应槽体积分配比为1∶4，系统正式启动后泳动床/活性污泥法多级串联装置处理生活污水具有处理能力强、微生物浓度高、活性高、污泥产量低、无污泥膨胀之虞等突出特点。在HRT＝3.2h，SRT＝9d，DO＝2.2～3.7mg·L^-1，平均COD和NH₄ ⁺-N的去除率分别高达90.9％和98.3％；整个运行过程中未出现污泥膨胀现象，表观污泥产率为0.23kg-MLSS·kg^-1-COD_removed(0.33kg-MLVSS·kg^-1-BOD_removed)，比常规活性污泥法降低了45％～59％，比生物膜法降低了27％；装置内MLSS浓度高，最高达9000mg·L^-1，平均达4300mg·L^-1，高于传统推流活性污泥1000～3000mg·L^-1的水平，污泥＝MLVSS/MLSS值0.82～0.90，平均达0.87，高于普通活性污泥处理生活污水的0.75，具有较高的活性。

Claims

1.泳动床/活性污泥法串联装置，依次包括进水槽(1)通过进水泵(2)连接液体流量计(3)，进水到多级串联的反应槽中，经过多级反应后，泥水进入沉淀池(11)进行泥水分离，处理水从沉淀池排出；

其特征在于，上述的多级串联的反应槽设置为：填料(9)填充在第一级反应槽形成泳动床(7)，后续反应槽为活性污泥槽(8)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上述的多级串联的反应槽内在竖直方向上设置导流板(10)，在导流板的一侧设置曝气装置(6)，在设置曝气装置的一侧形成升流区，另外一侧为降流区，形成内循环；其中导流板为上、下各留有通孔(14)的隔板。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：填充在第一级反应槽的填料(9)采用亲水性聚丙烯酸纤维填料。