CN101318758A - 一种气浮与生物滤池相结合的水处理工艺 - Google Patents

Abstract

一种气浮与生物滤池相结合的水处理工艺涉及水处理工艺。本发明的目的在于将气浮与生物滤池进行有机结合达到全面提高处理水水质。本发明所提供的工艺，①是将预处理后的污水引入气浮池中，进行气浮除磷，同时去除部分悬浮物；②再将污水送入生物滤池中，进行生物脱氮，并进一步去除有机物和悬浮物质；③最后出水经消毒处理。其中，生物滤池采用普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池或曝气生物滤池。本发明工艺适用于含各种有机污染物的水体，曝气总能耗低，净化效率高，可以达到一级A排放标准及回用的目的。

Description

一种气浮与生物滤池相结合的水处理工艺

技术领域

本发明涉及一种水处理工艺，具体涉及一种适用于含有机污染物的各种水体的处理方法。

背景技术

气浮净水是指设法在水中通入或产生大量的微细气泡，使其粘附于杂质絮粒上，造成密度小于水的状态，并依靠浮力使其上浮至水面，从而实现固液分离。由于空气的密度比水小得多，只有水的1/775，因此粘附了一定数量微气泡的絮粒，其上浮速度比原絮粒的下沉速度快得多，从而造成气浮法比沉淀法的分离时间短得多。另外，气浮法不仅在去浊、去色方面优于沉淀池，而且在降低污染水源中的COD、木质素以及提高水中溶解氧方面都有独特的优点。比沉淀池造价低，停留时间短，占地面积小。

气浮净水技术按产生气泡的方式不同而有多种类型，如压力溶气气浮法、电解凝聚气浮法、微孔布气气浮法(须投加表面活性剂)、叶轮散气气浮法等，其中压力溶气气浮又分为压缩空气供气及水射器吸气两种，而以压缩空气供气的压力溶气气浮装置应用面最广，其运行原理为：原水加入混凝剂经混合后流入絮凝池，再流入气浮池，从气浮池出水中分流一部分水，经水泵加压后送入空气饱和器，同时空气加压后也被送入空气饱和器。将加压饱和的溶气水，送到气浮池前端入口处，经释放器释放。溶气水由释放器流出时压力陡降，水中的空气便会析出，形成微细气泡，这些气泡能粘附于在絮凝池中形成的絮体上，使之迅速上浮。絮体浮升至水面形成浮渣，通过刮渣机排入浮渣室，再经排渣管排出池外。

近十年来，气浮净水技术已在国内迅速发展，全国已拥有千余座各类气浮净水装置。该技术已较广泛地应用于炼油、造纸、印染、电力、化纤、毛纺、食品、城市污水、自来水等行业，并取得了良好的效益。然而，由于气浮充气的作用，气浮出水中的溶解氧可以达到饱和或过饱和(DO＞8mg/L)，这些溶解氧如果不能得到有效地利用，将造成溶解氧浪费的现象，不符合可持续发展中有关节能降耗的要求。

生物滤池是在好氧条件下利用附着在载体上的生物膜对水中可生物降解物质进行去除的一种方法。目前常用的生物滤池有普通生物滤池(滴滤池)、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、曝气生物滤池等。其原理是：在生物滤池中，污水通过布水器均匀的分布在滤池表面，在重力作用下，以滴状喷洒下落，一部分被吸附于滤料表面，成为呈薄膜状的附着水层，另一部分则以薄膜的形式渗流过滤层，成为流动水层，最后到达排水系统，流出池外。污水流过滤床时，滤料截留了污水中的悬浮物，同时把污水中的胶体和溶解性物质吸附在自己的表面，其中的有机物被微生物利用以生长繁殖，这些微生物又进一步吸附了污水中呈悬浮、胶体和溶解状态的物质，逐渐形成了生物膜。生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物即以污水中的有机物作为营养，对污水中的有机物进行吸附氧化作用，同时进水中的污染物与滤池滤料接触产生的物化和生化作用，也可以使水中的氨氮、亚硝酸盐氮得到有效去除，使污水得到净化。生物滤池运行过程中，水力负荷、有机物负荷以及供氧条件是影响生物滤池性能的重要因素。结合上述分析，生物滤池为好氧处理工艺，如果能够充分利用前段处理工艺(气浮)出水中的溶解氧，则可减少曝气量，降低能耗，因此其可被视为一种具有可持续发展意义的高效低耗水质净化处理工艺。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种气浮与生物滤池相结合的水处理工艺，全面提高城市污水再生水水质。

本发明所提供的工艺，包括以下步骤(如图1所示)：

1)预处理：将污水依次引入格栅、沉砂池和沉淀池中，去除颗粒固体和部分悬浮物；

2)步骤1)中的出水引入絮凝池，投加聚合氯化铝进行絮凝，投加量为20mg/L污水，其中，磷营养盐在此通过与聚合氯化铝分别进行化学反应和物理絮凝作用，生成沉淀物；

3)将步骤2)中的出水送入气浮池中，气浮池表面负荷为2m³/m²·h，水力停留时间控制在10-20min，通过气浮过程，一方面去除水中微小悬浮物等杂质(包括含磷营养盐的沉淀物质)，另一方面也使得水中溶解氧(DO)浓度增大至饱和或过饱和状态(DO＞8mg/L)，为后续生物滤池硝化/反硝化脱氮提供适宜的进水；

4)将步骤3)中的出水引入生物滤池中，通过生物滤池中硝化细菌和反硝化细菌的协同作用，将污水中的氨氮最终转化为氮气排出系统，同时在反硝化的过程中，将污水中的剩余有机污染物以碳源的形式进行深度去除，并进一步去除水中的悬浮污染物；

5)步骤4)的出水引入清水池中投加液氯消毒，液氯使用剂量为10mg/L水，接触时间10-30min后，出水。

其中，当进水有机物含量较高时，步骤3)中采用空气曝气或采用空气曝气的同时通入适量纯氧，以保证后续生物滤池中微生物的需要；步骤4)中所述的生物滤池为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池或曝气生物滤池。

可以根据污水水质情况，采用不同的曝气方式和生物滤池形式，通过控制气浮池和生物滤池运行状态，可以维持生物滤池部分好氧状态和部分厌氧状态，以达到硝化反硝化的目的：

①气浮工艺与普通生物滤池结合

普通生物滤池，由池体、滤料、布水系统和排水系统组成，形状为方形、矩形或圆形。污水经气浮池处理后，水中有机物及杂质含量降低，同时溶解氧浓度增高，污水经布水装置均匀撒布于滤料上，从上到下流经滤料，在微生物作用下得到进一步净化。

气浮工艺与普通生物滤池结合后，由于污水经气浮处理后，水中有机物及杂质含量降低，因而可以减少布气装置的堵塞，并增大生物滤池水力负荷。同时，溶解氧含量大幅增加，供氧充足，微生物活性增强，从而也可以增大有机负荷。

普通生物滤池的滤料可以是沙子、陶瓷、活性炭等无机材料，也可以是塑料、纤维、树脂等有机材料，形状为粒状、波纹板、蜂窝形等。可以选择一种滤料，以同一种密度均匀布置，或采用不同密度布置，也可以是多种滤料分层布置。可以通过控制滤层厚度的方式，或者在池壁不同位置开孔的方式，使滤层上部供氧充足，可以发生硝化反应，而下部为厌氧区，可以达到反硝化的目的。

②气浮工艺与高负荷生物滤池结合

用气浮池代替高负荷生物滤池流程中的初沉池，污水经气浮池处理后，直接进入旋转布水器，均匀布撒于生物滤池表面。由于进入生物滤池的溶解氧含量高，同时有机污染物浓度也比传统工艺为低，因而可以减少高负荷生物滤池的回流水量，降低系统运行成本。同时在有机物负荷较高的情况下，也可以采用将回流水直接加压溶气的方式，进一步增大供氧，以满足生物滤池中微生物的需要，因而本工艺具有很强的抗冲击负荷能力，可用于高浓度废水的处理。相对于传统的高负荷生物滤池，本工艺供氧充足，可以使滤池内产生硝化反应。

高负荷生物滤池滤料可以采用粒状滤料，粒径相对普通生物滤池略大，空隙率较高，或采用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等材料制成的呈波纹状、列管状和蜂窝状的人工滤料。

运行过程中，回流水和回流污泥可以采用不同的回流方式，既可以回流入生物滤池前，也可以回流入气浮池前。也可以不设二沉池，生物滤池出水(含生物污泥)直接回流至气浮池，这样能够提高气浮池的效果，并使其兼行二沉池的作用。

③气浮工艺与塔式生物滤池结合

塔式生物滤池是参照化学工业中的填料洗涤塔方式发展而成的一种新型高负荷生物滤池，高度一般为8～24m，直径1～3.5米，在构造上由塔身、滤料、布水系统以及通风和排水系统组成。塔身一般沿塔高分层，每层都承托滤料。污水从塔的上部均匀布撒，依靠重力流过滤料并得到净化。

采用气浮与塔式生物滤池结合的工艺时，一方面可以为进水提供较高浓度的溶解氧，从而满足了微生物生长繁殖的需要，另一方面也可以在一定程度上降低塔高，减少运行费用。

④气浮工艺与曝气生物滤池结合

曝气生物滤池是集生物降解、固液分离于一体的污水处理工艺，是生物接触氧化工艺与过滤工艺的有机结合。该工艺将生物接触氧化与过滤结合在一起，不设沉淀池，占地面积小，基建投资省；此外，由于采用的滤料粒径较小，比表面积大，生物量高，通过反冲洗再生实现滤池的周期运行，可以有效的更新生物膜，保持接触氧化的高效性，因而可以在短时间内对污水进行快速净化。

采用气浮与曝气生物滤池相结合的方法时，由于气浮工艺对悬浮物的分离效果要大大优于沉淀池，分离时间短而有效，因而可以保证生物滤池进水对悬浮物浓度的要求，防止了滤料的堵塞。同时，经气浮处理后的水含有高浓度溶解氧，可以为微生物所利用，因而可以减少曝气生物滤池曝气强度，降低运行费用。

根据水流方向与进水位置的不同，气浮与曝气生物滤池结合的工艺又可以分为以下几种：

A污水从滤池上部往下流，空气从下往上曝气

该曝气生物滤池运行方式为：污水经气浮池处理后，直接流入曝气生物滤池，水流从上往下流经滤料。同时，空气从滤料底部向上通入，与水流方向相反，使水与气充分接触。该工艺中，进水含有较高浓度的溶解氧，因而可以为滤层上部的微生物提供充足的氧，空气从滤料底部向上通入，因而可以为滤层底部的微生物提供充足的氧，充分发挥了整个滤层的氧化降解作用。

当系统运行一段时间时，随着生物量和滤层截留的杂质的增多，水头损失增大，需要进行反冲洗。反冲洗时可以采用气水反冲的方式，反冲洗废水回流到气浮池进行处理。

B污水和空气都从滤池下部流入，方向从下往上

该曝气生物滤池运行方式为：污水经气浮池处理后，从下部进入生物滤池，同时空气通过曝气管在底部曝气，水流和气流方向相同，从下往上流经滤料，在此进行BOD、COD、氨氮、SS的去除。沿滤层从下往上，氧气逐渐被微生物所消耗，进入缺氧状态，也可以进行厌氧反硝化反应。

本工艺采用气水同向流，可以均匀布气布水，同时可避免截留的悬浮物聚集。反冲洗时采用气水反冲，反冲洗出水回流入气浮池再次进行处理。

本发明具有以下有益效果：

1)本发明将气浮工艺与生物滤池进行有机结合，在气浮池后加生物滤池，在气浮过程中一方面去除水中磷营养盐等杂质，另一方面也使得水中溶解氧浓度增大，当进入后续的生物滤池时，这部分溶解氧可以作为微生物的供氧，从而使得溶解氧充分利用，提高生物滤池净水效果，增大生物滤池负荷，将有机物分离、滤池截留和生物硝化反硝化作用相结合，达到全面提高处理水水质的目的。

2)本发明所提供的工艺可以用于多种有机污染水的处理，除少数含有对微生物有强烈毒性抑制作用的有机污染水外的各种有机污染水，包括工业有机废水、城市污水、生活污水、受有机污染的天然地表水、地下水等。

3)本发明所提供的工艺具有很高的净化效率，应用于污水处理时，可以达到一级A排放标准及回用的目的。

附图说明

图1气浮生物过滤工艺流程。

以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步描述。

具体实施方式

实施例

所处理的城市污水水质如下：COD＝220～500mg/L，BOD₅＝120～220mg/L，SS≤200mg/L，NH₄ ⁺-N＝55～85mg/L，NO₂ ^--N＜0.25mg/L，NO₃ ^--N＜1.5mg/L，TP＝3.5～8.0mg/L，PH＝7.0～8.0。

处理后的出水水质如下：COD＜50mg/L，去除率90％以上；BOD₅＜10mg/L，去除率95％以上；SS＜10mg/L，去除率95％以上；NH₄ ⁺-N＜5mg/L，去除率95％以上；TN≤15mg/L，去除率90％以上；TP≤0.5mg/L，去除率90％以上；PH＝7.0～8.0。

具体处理如下：

1)预处理：将城市污水引入格栅、沉砂池和沉淀池，主要去除污水中的较大颗粒固体悬浮物，出水进入絮凝池；

2)絮凝：絮凝池中投加约20mg/L的聚合氯化铝，进行絮凝反应，其中，磷营养盐在此通过与聚合氯化铝进行化学反应，生成磷酸盐沉淀物；

3)气浮：经过预处理和絮凝的城市污水进入气浮池中，气浮池表面负荷为2m³/(m²·h)，水力停留时间控制在15min，通过气浮过程，一方面去除水中微小悬浮物等杂质(包括含磷营养盐的沉淀物质)，另一方面也使得水中溶解氧(DO)浓度增大至饱和或过饱和状态(不低于8mg/L)，为后续生物滤池硝化/反硝化脱氮提供适宜的进水；

4)生物滤池：气浮出水进入曝气生物滤池。气浮过程提供的不低于8mg/L的溶解氧可以作为微生物的供氧，从而使得溶解氧充分利用，提高生物滤池净水效果，增大生物滤池负荷，将有机物分离、滤池截留和生物硝化反硝化作用相结合，达到全面提高处理水水质的目的。在生物滤池中，污水中的氨氮通过生物硝化/反硝化，转化成氮气，排出系统，实现城市污水中氮素的深度去除，有机物在生物反硝化过程中，以电子受体的形式，被反硝化细菌代谢分解得以去除；

5)出水引入清水池中投加液氯消毒，使用剂量为10mg/L左右，接触时间20min后，出水，出水水质优于一级A排放水质相关标准，满足再生水用户的要求。

Claims (2)

1、一种气浮与生物滤池相结合的水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)预处理：将污水依次引入格栅、沉砂池和沉淀池中，去除颗粒固体和部分悬浮物；

2)将步骤1)中的出水引入絮凝池，投加聚合氯化铝，投加量为20mg/L污水；

3)将步骤2)中的出水送入气浮池中，气浮池表面负荷为2m³/m²·h，水力停留时间控制在10-20min；

4)将步骤3)中的出水引入生物滤池中脱氮并去除有机物；

5)将步骤4)的出水引入清水池中投加液氯消毒，液氯使用剂量为10mg/L水，接触时间10-30min后，出水。

2、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤4)中所述的生物滤池为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池或曝气生物滤池。