CN101376555B

CN101376555B - 多级生化生活污水处理方法及其处理装置

Info

Publication number: CN101376555B
Application number: CN2008101966589A
Authority: CN
Inventors: 陈海兵; 蔡晓幸; 马如中
Original assignee: DONGTAI CITY DONG FANG MARINE FITTING Co Ltd
Current assignee: DONGTAI CITY DONG FANG MARINE FITTING Co Ltd
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2028-10-07
Also published as: CN101376555A

Abstract

本发明公开了一种多级生化生活污水处理方法，它包括对一级接触氧化柜中的生活污水充入空气，并将经曝气后的生活污水泵入二级接触氧化柜；间歇地对二级接触氧化柜中的生活污水充入空气，并将上清液输送至沉淀柜进行泥水分离；将沉淀柜中的澄清液输送至膜生物反应柜；对置于膜生物反应柜中的滤膜组进行间歇抽吸以淬取清水而外排。本发明的污水处理装置是在处理装置本体内分隔有一级接触氧化柜、二级接触氧化柜以及沉淀柜及膜生物反应柜，该膜生物反应柜内设置有膜柜曝气管、膜柜返送管和滤膜组。该生活污水处理方法排放水质好，剩余污泥量少，能够满足严格的排放要求，广泛适用于船舶或陆上的生活污水处理系统中。

Description

多级生化生活污水处理方法及其处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种船舶或陆上生活污水的处理工艺方法。本发明还涉及一种采用该污水处理方法的处理装置。

背景技术

随着人口的增加、城市化进程的加快以及社会经济的快速发展，生活污水的排放量越来越大，生活污水排放对环境的破坏以及因此而带来的水资源短缺已成为严重阻碍经济发展和人们生活质量提高的障碍。为此，人们也在以前所未有的决心努力寻求污水资源化的有效途径，并通过制定各种国际公约、排放标准来限制和提高生活污水的排放要求。

就海上船舶生活污水排放而言，联合国国际海事组织下属海洋环境保护委员会，对1976年12月3日颁布的排放标准：SS≯50mg/l，BOD5≯50mg/l，大肠菌群≯250个/100ml，余氯尽可能低，无定量标准等指标进行了大幅度的调整，30年后的2006年10月13日以IMO MEPC.159(55)决议颁布的排放标准更严了一倍：SS≯35mg/l，BOD5≯25mg/l，原无规定的CODcr≯125mg/l，大肠菌群≯100个/100ml，余氯≯0.5mg/l。这个排放标准再次展现出人类对海洋环境保护的决心，也使得使用传统的船用生活污水处理装置将全部无法适应如此严格的排放要求。

显然，传统的污水处理方法已完全不能满足现代排污标准的高要求。尤其对于海上船舶而言，因其船上条件的限制，船舱空间狭小，摇摆、倾斜、振动等恶劣的环境条件，特别是维修空间的限制给处理装置的设计，安装维修均带来了诸多不便，传统的污水处理工艺及处理装置，对污水处理不彻底，即使BOD₅能达到要求，COD_cr还是不能达到要求。传统的污水处理方法不仅不能满足船上生活污水的处理要求，同样也不能很好地满足陆上的生活污水排放要求。

目前生活污水资源化的处理方法大致有：生化法处理法、物理化学处理法及电化学处理法等污水处理方法，由于生化处理方法及其处理装置具有结构简单、净化效果好、药剂用量少及运行成本低的优点，而成为最为普遍认同的生活污水处理途径。该处理方法是通过充氧建立和保持好氧菌的适宜生长条件，利用该微生物群体来消化分解污水中的有机物，使之生成对环境无害的二氧化碳和水，以此净化污水，而微生物在此过程中也得以繁殖。其具体的工艺流程为：污水经进水管进入到曝气柜，在不断通入空气的情况下，依靠溶解氧来消解有机物，好氧菌在此消化分解有机物，污泥中所含有的碳、氧、氢、氮大都被好氧菌转化成二氧化碳和水并生成新的细胞，二氧化碳通过逸气口逸出，之后混合液经粗滤网过滤后进入到生物接触氧化柜，该氧化柜内装有一定数量的软性填料，利用污水中自有的微生物菌，经一定时间的曝气，培养且使之迅速繁殖成一定活性的好氧菌，好氧菌继续吸收污水中的有机物及氧气，进行生物氧化、分解，一部分生成二氧化碳、水和无机物，另一部分则在填料上生成新的具有一定活性的生物膜，继续降解污水中的有机物，然后进入沉淀消毒柜，生活污水中的活性污泥沉淀于沉淀柜的底部，由通往底部的空管将其提升并返回曝气柜，同时经净化处理后的生活污水清液流入消毒腔，并由定量泵加入一定量的含氯溶液进行消毒处理而排放。

与之相应，采用上述生活污水处理方法的处理装置，包括有曝气柜、生物接触氧化柜和沉淀消毒柜，曝气柜上连接有污水输入管，曝气柜和生物接触氧化柜之间连通有粉碎泵，生物接触氧化柜和沉淀柜之间装有抽吸泵，沉淀消毒柜上连通有排放管及排放泵，充气泵分别通向曝气柜和生物接触氧化柜，以便向曝气柜和生物接触氧化柜中充入空气，而使好氧菌生长繁殖并消解污泥中的有机物。

现有的这样污水处理方法及其处理流程，使污泥中的有机物得到了一定程度的消解，污泥被有效地减容、减量，减少了整个生物处理系统中向外排放的生物量，在一定程度上提高了排放水的水质，降低了污水对环境和水资源的污染。但现有这种处理方法仍存在诸多不足：首先，这种处理方法对污水的处理并不彻底，即使满足生活污水排放标准中的BOD₅要求，却无法达到COD_cr的排放要求。第二，沉淀柜向外排放的剩余污泥量和异味仍不能达到理想要求，甚至要花费相当的费用对剩余污泥进行后续处理，显得很不经济，也没有充分发挥污水生化处理法的最大效能。第三，在传统的连续曝气过程中，使得丝状菌过度繁殖，从而引起污泥的膨胀，而膨胀的污泥，又必然会随排出水带出，造成排出水的重复污染超标，特别是氨氮指标超标严重。

发明内容

针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种多级生化生活污水处理方法，该方法不仅有效地保证其净化处理后的排放水质好，剩余污泥量少，能够满足严格的排放标准；而且工艺流程合理，处理效果稳定。本发明另一个要解决的技术问题还要提供一种实现该生活污水处理方法的处理装置。

为了解决上述技术问题，本发明的多级生化生活污水处理装置，包括处理装置本体，该处理装置本体内分隔有一级接触氧化柜、二级接触氧化柜以及沉淀柜；所述一级接触氧化柜与二级接触氧化柜相连通，二级接触氧化柜与沉淀柜相连通；一级接触氧化柜上连接有污水输入管，且该一级接触氧化柜内还设置有一级柜曝气管；二级接触氧化柜内设置有二级柜曝气管和软性填料；所述沉淀柜内设置有沉淀柜返送管；所述处理装置本体内还分隔设置有膜生物反应柜，该膜生物反应柜内设置有膜柜曝气管、膜柜返送管和滤膜组，所述沉淀柜与该膜生物反应柜相连通；所述滤膜组萃取清水出口通向真空泵；所述一级接触氧化柜经粉碎泵与二级接触氧化柜相连通，在一级接触氧化柜和二级接触氧化柜之间还设置有滤网；所述处理装置本体采用卧式圆筒结构，该卧式圆筒的两端采用椭圆封头，所述沉淀柜设置于处理装置本体端部的该椭圆封头处。

一种用于本发明多级生化生活污水处理装置的生活污水处理方法，该处理方法包括以下步骤：

A、将生活污水输送至一级接触氧化柜；

B、对送入一级接触氧化柜中的生活污水不断充入空气，进行曝气充氧，使活性污泥消化分解污水中的有机物；

C、将一级接触氧化柜中经曝气后的生活污水粉碎后，泵入具有软性填料的二级接触氧化柜；

D、间歇地对二级接触氧化柜中的生活污水充入空气，进行再次的曝气充氧，并使之在二级接触氧化柜中的软填料上生成具有一定活性的生物膜；

E、将二级接触氧化柜中的上清液输送至沉淀柜进行泥水分离；

F、将沉淀柜中的澄清液输送至膜生物反应柜，使之到达预定的低水位线以上；所述预定的低水位线位于滤膜组顶部以上一定高度，该高度为滤膜组总高度的1/6～1/3；

H、将沉淀柜的沉淀污泥间歇地向一级接触氧化柜返送；

I、对置于膜生物反应柜中的滤膜组进行间歇抽吸；以萃取清水，该间歇抽吸的抽吸时间与停止抽吸时间之比为4～12∶1，该抽吸时间为6min～20min；在此期间连续向膜生物反应柜内曝气充氧；

J、在膜生物反应柜中污水低于预定低水位线时，停止向该膜生物反应柜充入空气，并间歇地向一级接触氧化柜返送污水；所述从膜生物反应柜向一级接触氧化柜返送污水的返送时间与停息返送时间之比为12～18∶1，返送时间为20min～40min；

K、将滤膜组萃取的清水外排。

本发明由于采用了一级接触氧化柜中的曝气充氧、二级接触氧化柜的生物膜法、沉淀柜的泥水分离以及膜生物反应柜的膜截留处理等多级污水处理方法，使得该处理装置和方法具有如下显著的优点：

首先，生活污水进入到一级接触氧化柜中，由于不断地向该级接触氧化柜中通入空气，利用柜内存在着依靠溶解氧来消解有机物的好氧菌，而使大部分污水中通常所含的碳、氧、氢和氮等成份被转化为二氧化碳和水，并生成新的细胞。生活污水被曝气处理后又被送入到二级接触氧化柜中，而该氧化柜中设置有软性填料，软性填料在水面呈漂浮状，微生物可以生长在软性填料上并形成生物膜，该生物膜进一步吸附消解有机物，且生活污水中的大部分原生动物和后生动物寄居于生物膜内，且能迅速繁殖成为一定活性的好氧菌，好氧菌继续通过吸收污水中的有机物及氧气，进行生物氧化、分解、一部分生成二氧化碳、水和无机物，另一部分则在填料上生成新的具有一定活性的生物膜，继续降解污水中的有机物。沉淀柜再进行泥水分离。且将沉淀柜中的污泥间歇返送至一级接触氧化柜中继续消化分解。在此过程中污泥被多级、反复消解有机物，得到了较为充分的降解，有机物去除率较高，工艺流程合理，剩余污泥量极少。

第二、在本处理方法中尤其采用了膜生物反应柜的膜生物处理技术，该过程巧妙地利用了膜的截留作用提高反应柜内污泥浓度，增加污泥停留时间，有利于系统中硝化细菌的生长，大大提高氨氮的去除效果和污染物去除率。同时膜的截留作用也大大提高了出水水质，大幅度地去除细菌和病毒，使整理处理系统具有极强的污物处理能力，完全满足了严格排放标准的BOD₅和COD_cr要求。

第三，也由于在本处理方法中，采用了在处理工作过程中对膜生物柜中的滤膜组进行间歇抽吸和连续曝气，在停止对膜组抽吸时，连续曝气所引起的水流搅动而对膜附着污物产生剪切作用，使得膜表面沉积物自动脱落，实现了对膜组的在线清洗，不仅保持了膜的工作通量和工作效果，而且大大减轻人工膜清洗的工作量，该间歇抽吸从根本上解决了膜清洗中不可逾越的技术障碍。

第四，由于在二级接触氧化柜和膜生物反应柜采用间歇的曝气充氧，形成了好氧-缺氧的处理效果，不仅克服了传统工艺中的丝状菌过度繁殖，所引起的污泥膨胀随水带出而造成排放水超标，而且具有硝化和反硝化的处理效果，有效解决了脱氮除磷问题。

第五、由于膜生物反应柜中的膜截留作用，实现了完全的泥水分离，从而保证了优良的出水水质和较高的污泥浓度，而较大的有机负荷和污泥浓度，又可以使生物反应器容积变小，加之多处理柜均相互分隔地设置于处理装置本体内，使得整体结构十分合理紧凑。

附图说明

下面结构附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明一种具体实施方式的结构流程简图。

图2是实现图1所示流程的一种具体处理装置的示意结构剖视图。

图3是图2所示结构中A-A剖面的结构示意图。

图4是图2所示结构中B-B剖面的结构示意图。

图5是图2所示结构中C-C剖面的结构示意图。

图6是图2所示结构中D-D剖面的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，处理装置本体2被分隔成一级接触氧化柜3、二级接触氧化柜8、沉淀柜17和膜生物反应柜10等四级处理柜。在一级接触氧化柜3内设置有一级柜曝气管1。在二级接触氧化柜8内设有二级柜曝气管24和软性填料5，该软性填料5采用维尼纶、尼龙丝等常见材料。在沉淀柜17中设置有沉淀柜返送管18，在膜生物反应柜10内设置有膜柜曝气管22、膜柜返送管21和滤膜组13。在一级接触氧化柜3的上方位置连接有污水输入管6，该一级接触氧化柜3经粉碎泵25与二级接触氧化柜8相连通，在一级接触氧化柜3和二级接触氧化柜8之间还设置有滤网29(如图3所示)，以滤去漫入二级接触氧化柜8中的污泥浮块。二级接触氧化柜8通过上清液输送管12与沉淀柜17相连通，沉淀柜17则通过澄清液输送管14与膜生物反应柜10相连通。膜生物反应柜10中的滤膜组13的萃取水出口与真空泵16相连通，真空泵16出口处连通有消毒器26，该消毒器26的出水口经流量计27连向排放管28。一级柜曝气管1、二级柜曝气管8以及膜柜曝气管22分别通过各自的管道与充气泵7相连通，该充气泵7可为通用鼓风机。在膜生物反应柜10上方位置连通有加药泵9。提升气泵11经各自对应的电磁阀和沉淀柜提升气管15及膜柜提升气管20通向沉淀返送管18和膜柜返送管21内。

工作时，生活污水经污水输入管6被输入到一级接触氧化柜3中，位于该柜中的一级柜曝气管1不断向柜中生活污水充入空气，在污水中形成许许多多的微小气泡，并造成水的紊流，从而达到将空气中的氧溶入污水中的目的，形成对污水的曝气充氧，使活性污泥消化分解污水中的有机物。一级接触氧化柜中经曝气后的生活污水通过粉碎泵25的粉碎而被输送至二级接触氧化柜8中，二级柜曝气管24间歇地向二级柜中的生活污水曝气充氧，该间歇过程包括依次进行的进入、曝气、沉淀、排放及休闲，形成好氧、缺氧效果；与此同时，在二级接触氧化柜8中软性填料5上形成具有一定活性的生物膜，这不仅进一步加大了其与有机物的接触面积，而且使之能悬浮于水中不下沉。二级接触氧化柜8中的上清液经上清液输送管12输送至沉淀柜17，该沉淀柜17中置有硬性填料30，以加速上清液的沉淀及泥水分离，沉淀柜17中的沉淀污泥间歇地向一级接触氧化柜3返送，该间歇返送时间视污水处理量和处理条件根据具体情况设定。沉淀柜17中的澄清液经澄清液输送管14输送至膜生物反应柜10中，在该膜生物反应柜10中预先设定低水位线，该低水位线应当位于滤膜组13顶部以上一定高度，该高度应当视处理装置的实际工作情况在膜组总高度的1/6～1/3之间选择，此时效果最佳。

当膜生物反应柜10中的水位在预定低水位线以上时，真空泵16对滤膜组13进行间隙地抽吸，如抽吸12min，停止抽吸2min，经过大量的试验分析、数据对比，抽吸时间与停止抽吸时间之比选择4～12∶1之间，效果最佳，对膜组件的清洗也恰当合理，在该间歇抽吸期间膜柜曝气管22连续不断地向柜内曝气充氧。当进水速度和抽吸萃取速度使膜生物反应柜10中的水位低于预定低水位线时，膜柜曝气管22停止向柜内充入空气，此时膜柜返送管21间歇地向一级接触氧化柜3内返送污水，使返送污水在一级接触氧化柜中进一步消解，如返送30min，停止返送2.5min，经过试验分析、数据对比，返送时间选择在20min～40min之间，返送污水的返送时间与停息返送时间之比为12～18∶1最为合理有效。

真空泵16通过对滤膜组13萃取的清水送入消毒柜26，本实施例中的消毒柜采用紫外线消毒器，以进一步杀灭清水的有害物，当然该消毒柜26还可以是臭氧消毒器或充氯消毒器等常见的消毒设施。经消毒的清水再经流量计27和排放管28向外排出。

当整体污水处理系统停止工作时，粉碎泵25可维持间歇工作，以维持好氧菌一定的活性。当该污水处理装置载于船舶上，而船舶又航行至公海等允许直接排放区域时，或在陆上遇有允许直排条件时，可以采用序批式处理污水，将沉淀柜内的序批处理水直接排放。此时膜生物反应柜10停止工作，这样可以延长渗透膜级的使用寿命。

为了延长膜生物反应柜中膜组件的工作效率，维持膜通量，防止膜污染，应定期对膜组件进行化学清洗，化学清洗时，首先使该膜柜与其它腔室隔绝，由加药泵9加入清洗剂对膜组件进行浸泡清洗。该处理装置采用在线清洗方式，使膜组的自动清洗成为可能，不仅清洗效果好，延长膜的使用寿命，而且大大降低清洗工作量，具有使用、维护方便的优势。

该处理装置中的各种粉碎泵、排放泵、真空泵、加药泵及多只电磁阀的启闭均由常规的PLC程序控制或采用相应的电气控制柜控制，各输送管也视具体使用情况以串接方式加接输送泵。

如图2所示，处理装置本体2采用卧式圆筒结构，该卧式圆筒的两端采用椭圆封头，该结构不仅受压合理，避免死角，而且根据流体力学原理，圆筒体结构有利于反应内混合液良好的紊动，保持悬浮状态，减少因剪切造成的污泥颗粒破解，并提高曝气设备的充氧速率。处理装置本体2通过一级柜隔板4、二级柜隔板23及膜柜隔板19将本体依次分隔成一级接触氧化柜3、二级接触氧化柜8、膜生物反应柜10及沉淀柜17。沉淀柜17设置于本体端部的椭圆封头处，有利于形成沉淀柜的漏斗型底部，以加速沉淀。由于考虑到柜内空间位置，膜柜返送管21从二级接触氧化柜8内穿过壁板而伸入到膜生物反应柜10内。与提升气泵11连通的沉淀柜提升气管15，其下端部弯曲向上地伸入到沉淀柜返送管18内，当沉淀柜提升气管15向沉淀柜返送管18吸入空气时，返送管18的下端吸口产生负压而吸取沉淀物。膜柜返送管21和膜柜提升管20具有同样的原理和作用。

如图3所示，在一级接触氧化柜3内的下部位置设有一级柜曝气管1，该一级柜曝气管1通过气管与充气泵7相连通，该充气泵7采用通用的离心鼓风机，使之构成鼓风曝气结构。在一级柜隔板4的上部位置开有圆形通孔，该圆形通孔上覆有滤网29。

如图4所示，在二级接触氧化柜8内分别设有二级柜曝气管24和软性填料5，该软性填料5采用维尼纶或尼龙丝等材料，每串软性材料之间相互间隔一定的距离。二级柜曝气管24也通过气管与充气泵7连通，构成鼓风曝气结构。

如图5所示，膜生物反应柜10中设有膜柜曝气管22和滤膜组13。膜柜曝气管22通过气管和电磁阀连向充气泵7。滤膜组13的滤膜采用中空纤维膜，当然也可以是管式膜等微滤膜和超滤膜，一般膜的孔径应当选择在0.1～0.4um之间。一级柜曝气管1、二级柜曝气管24及膜柜曝气管22还可以分别通向各自充气泵，或两两并接通向一充气泵。

如图6所示，在沉淀柜17内设有沉淀返送管18，在沉淀柜的进水口设置有硬性填料30，该硬性填料30有助于加速污泥颗粒的沉降，其材料采用短截的PVC斜管、环氧纸蜂窝、陶料等通用器材。

Claims

1.一种多级生化生活污水处理装置，包括处理装置本体(2)，该处理装置本体(2)内分隔有一级接触氧化柜(3)、二级接触氧化柜(8)以及沉淀柜(17)；所述一级接触氧化柜(3)与二级接触氧化柜(8)相连通，二级接触氧化柜(8)与沉淀柜(17)相连通；一级接触氧化柜(3)上连接有污水输入管(6)，且该一级接触氧化柜(3)内还设置有一级柜曝气管(1)；二级接触氧化柜(8)内设置有二级柜曝气管(24)和软性填料(5)；所述沉淀柜(17)内设置有沉淀柜返送管(18)；其特征在于：所述处理装置本体(2)内还分隔设置有膜生物反应柜(10)，该膜生物反应柜(10)内设置有膜柜曝气管(22)、膜柜返送管(21)和滤膜组(13)，所述沉淀柜(17)与该膜生物反应柜(10)相连通；所述滤膜组(13)萃取清水出口通向真空泵(16)；所述一级接触氧化柜(3)经粉碎泵(25)与二级接触氧化柜(8)相连通，在一级接触氧化柜(3)和二级接触氧化柜(8)之间还设置有滤网(29)；所述处理装置本体(2)采用卧式圆筒结构，该卧式圆筒的两端采用椭圆封头，所述沉淀柜(17)设置于处理装置本体(2)端部的该椭圆封头处。

2.根据权利要求1所述的多级生化生活污水处理装置，其特征在于：所述滤膜组(13)组件采用中空纤维膜或管式膜。

3.根据权利要求1所述的多级生化生活污水处理装置，其特征在于：所述一级柜曝气管(1)、二级柜曝气管(24)以及膜柜曝气管(22)与充气泵(7)相连通；所述膜生物反应柜(10)上连通有加药泵(9)。

4.一种用于权利要求1所述多级生化生活污水处理装置的生活污水处理方法，其特征是该处理方法包括以下步骤：

A、将生活污水输送至一级接触氧化柜；

H、将沉淀柜的沉淀污泥间歇地向一级接触氧化柜返送；

K、将滤膜组萃取的清水外排。

5.根据权利要求4所述的生活污水处理方法，其特征是：所述间歇对二级接触氧化柜中的生活污水曝气充氧过程，包括对该柜生活污水依次进行进水、曝气、沉淀、排放、休闲过程。

6.根据权利要求4所述的生活污水处理方法，其特征是：所述膜生物反应柜中滤膜组的间歇抽吸时间为8min～16min。

7.根据权利要求4所述的生活污水处理方法，其特征是：将滤膜组萃取的清水经消毒后外排；该消毒方法为紫外线消毒、臭氧消毒或充氯消毒。