CN101638281A

CN101638281A - 一种用于废水处理的曝气氧化生态床

Info

Publication number: CN101638281A
Application number: CN200910023679A
Authority: CN
Inventors: 马兴元; 牛艳芳; 俞从正; 王瑞
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2029-08-25
Also published as: CN101638281B

Abstract

一种用于废水处理的曝气氧化生态床，它是在曝气氧化床的上面设置隔离层，并在隔离层上面铺上土壤，构建植被层。它汇集了微生物、植物、浮游动物对污染物的处理功能，整个床体可以看作是一个较为完整的生态系统。曝气氧化生态床完全不同于现有的废水处理系统，它可以看作是是一个具有废水处理功能的绿化区，是一种具有美化环境功能的废水处理系统。这种全新的废水处理技术，可用于城市废水处理、景观水区的净化和以有机物污染为主的工业废水的处理。曝气氧化生态床的结构示意图见上图。

Description

一种用于废水处理的曝气氧化生态床

技术领域

本发明涉及一种废水处理装置，特别涉及一种用于废水处理的曝气氧化生态床。

背景技术

水是人类赖以生存的特殊资源，是有限的，不能替代的，尽管地球表面的71％覆盖着水，但淡水只有2.5％，其中还有近70％冻结在南极和格陵兰的冰盖中，江河、湖泊、水库及浅层地下水等虽较易开采供人类直接使用，但其数量不足世界淡水的1％，约占地球全部水的0.007％。就是这点淡水，其中仅农业用水就占了全部淡水资源的70％。我国被联合国列为世界13个贫水国之一。然而，水污染的问题引起了当代世界各国的普遍关注，水污染已直接影响着民众的生活、生存环境。

截至2008年10月，全国设市、县及部分重点建制镇共建成污水处理厂1459座，日处理能力8553万吨(36个大城市共建成288座，日处理能力为3497万吨)，分别比“十五”末期增加60.5％和42.6％，全国设市污水处理率已由2005年的52％增加到2007年的63％；在建城镇污水处理项目1033个，设计日处理能力约3595万吨。2008年1至10月，全国已投入运行的城镇污水处理厂累计处理污水达190亿吨，运行负荷率达到76％，同比分别增长了21％和约3个百分点。在国际金融危机的背景下，中国采取继续扩大内需，促进经济增长政策，把环境保护放在突出的战略位置。2008年四季度新增的千亿元中央投资中，投向节能减排和生态建设的资金达120亿元。用于重点流域的水污染防治工程投资及用于城镇污水和垃圾处理设施、污水管网建设提速的资金高达60亿元，前者投资为10亿元，后者为50亿元。

污水处理的方法很多，归纳起来可分为物理法、化学法和生物法等。

曝气生物滤池(BAF)属于生物膜法工艺，是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上，才逐渐成熟，并得到应用和推广。1927年美国得克萨斯州建立了第一座生产性SCA，采用灌木及过滤板作为填料，池内有空气扩散装置，该系统的设计流量为1800m³/d。20世纪30年代，德国开发了类似滤池，内填粗炉渣。直到20世纪70年代末80年代初。一种新型的生物滤池引入了反冲洗，通过反冲洗的方式更新生物膜和消除截留的悬浮物。

目前世界范围内已有几百座BAF设施，曝气生物滤池在欧洲、北美及日本等国和地区广泛应用。如20世纪90年代以来，法国OTV公司使用密度比水轻的聚苯乙烯小球状滤料(Biostyrene)，开发了具有脱氮功能的BiostyrBAF工艺，应用该工艺的污水处理厂亦已超过百座；法国Degremont水务公司开发了Biofor BAF工艺，该工艺使用特制的、有7种不同类型的膨胀硅铝酸盐颗粒(Biolite)作为滤料，采用升流式、水、气同向运行方式，根据废水水质及处理要求，将这些填料组合使用，可同时实现对有机物、SS和氮、磷的去除。由于曝气生物滤池中存在厌氧和兼性微生物，使得反硝化得以进行。Pujol研究认为，反硝化最好采用外加碳源的办法，在最佳滤速为10～15m/h时，脱氮能力可达到100％。Pujol等比较了前置反硝化和后置反硝化的优劣，认为反硝化过程应采用上向流的进水方式进行。Chen等研究生物过滤反应器与活性污泥反应器以及流化床的反硝化特性时，发现在不同水力条件下，反应器内微生物种群会发生一定的变化，但优势种群——杆菌属基本稳定。Puzava等在曝气生物滤池一体化硝化反硝化方面取得了一定进展，他们通过调整曝气量将反应器内的溶解氧浓度控制在0.5～3mg/L，从而控制溶解氧不扩散到生物膜内部，实现同步硝化反硝化。中试结果表明，通过实时曝气，即使将曝气量降低50％，也可达到同样的处理效果。显然，曝气生物滤池的硝化，反硝化能力已经得到了很好的实践证明对去除污水中氨氮的技术发展具有一定的推动作用。

我国是在20世纪70年代开始研究曝气生物滤池工艺的，80年代开始在工程中推广应用，到目前为止，曝气生物滤池己在国内多个行业的水处理工程中得以成功应用。2001年，郑俊等人采用上向流曝气生物滤池进行了生活污水处理的实验研究。刘建广也采用曝气生物滤池进行了印染废水的处理研究。目前，国内在工业废水方面应用曝气生物滤池的实例还有哈尔滨工业大学李玉华等人，采用气浮十曝气生物滤池工艺对哈尔滨某棉纺厂的生产车间排水进行处理，处理后出水达到国家《污水综合排放标准》的二级标准。随着国内中水回用工程的应用，曝气生物滤池工艺得到大力推广，尤其在以城市生活污水为中水水源的中水回用工程中，以其处理效果好、运行费用低、占地面积小、易于维护等优势占有主导地位，适用于各种出水标准要求的BAF工艺被研究开发，具有同时除碳、脱氮、除磷功能的工艺成为研究热点，尤其在硝化、反硝化的研究上更加活跃。另外，曝气生物滤池独特的空间梯度分布特征及运行特点使其具备了一定的短程硝化反硝化能力，曝气生物滤池采用粒状颗粒作为过滤和生物氧化的介质和载体，在整体上和每一单元填料表面所附着生物膜中都存在着基质和溶解氧的浓度梯度分布，这为各种不同生态类型的微生物在生物膜内不同部位占据优势生态位提供了条件。

人工湿地是为了人类的利用和利益，通过模拟自然湿地，人为设计与建造的由饱和基质、挺水植物与沉水植物、动物和水体组成的复合体。人工湿地污水处理系统具有低投资、低运行费、低能耗、不需要复杂的维护、污染物质去除率较高等特点。

人工湿地处理污水技术于20世纪80、90年代在欧洲、美国、加拿大、日本等地得到了广泛的应用。人工湿地主要由人工基质、填料和水生植物组成，目前对人工湿地的处理机理已经取得了基本一致的认识：利用系统中基质-水生植物-微生物的物理、化学、生物的三重协同作用，通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换和微生物分解来实现对污水的高效净化。关于湿地中的基质、植物和微生物对有机物、N、P、SS、重金属、病原体等详细的处理作用，国内外已经有众多学者进行了详细的阐述。

我国在“七五”期间开始对人工湿地进行研究。首例采用人工湿地处理污水的研究工作始于1987年，由天津市环境保护研究所建成了芦苇湿地工程。基于人工湿地独特的优势，深圳市洪湖公园的人工湿地被国家环境保护总局列为2002年12项国家重点环境保护实用技术示范工程之一。2005年，北京兴建了用地约1135公顷的奥林匹克公园北部森林公园湿地，该湿地除满足奥运会比赛和绿色生态带的需要外，还将作为一个污水处理系统，使清河再生水厂提供的中水达到森林公园用水的标准。

夏孟婧介绍了用于处理造纸废水的芦苇人工湿地的构造工艺、特点及类型，分析了不同构造工艺，不同类型的芦苇人工湿地的特征，并通过实例说明了芦苇人工湿地处理造纸废水的效果，提出了芦苇人工湿地处理造纸废水的优势以及存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有美化环境功能的用于废水处理的曝气氧化生态床。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括开设有进水口和出水口的床体，所述的床体包括相互连通的进水调节池、曝气氧化腔和出水沉淀池，进水调节池一侧开设有进水口，另一侧开设有若干排与曝气氧化腔相连通的进水布水孔，出水沉淀池一侧开设有出水口，另一侧开设有与若干排与曝气氧化腔相连通的出水孔，且在曝气氧化腔内自下而上依次设置有好氧生物膜法曝气层、隔离层和植被层，在床体的底部开设有若干与曝气氧化腔相连通的曝气孔，在隔离层和植被层上设置有若干组与好氧生物膜法曝气层相连通的排气孔。

本发明的好氧生物膜法曝气层采用比表面积较大的粒径为2～8cm的沸石、球形陶粒、无烟煤或人工合成的专用多孔滤料；隔离层采用粒径为0.2～1cm的碎石或沙子；植被层由土壤和植物组成；曝气孔采用底层均匀曝气的方式。

本发明是一种可用于废水处理的曝气氧化生态床，是一种全新的废水处理技术。它是在曝气氧化床的上面设置隔离层，并在隔离层上面铺上土壤，构建植被层。它汇集了微生物、植物、浮游动物(在处理废水的时候，启动曝气氧化生态床以后，会产生微生物和浮游动物)对污染物的处理功能，整个床体可以看作是一个较为完整的生态系统。曝气氧化生态床不同于现有的废水处理系统，它可以看作是是一个具有废水处理功能的绿化区，是一种具有美化环境功能的废水处理系统。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明包括开设有进水口1和出水口6的床体13，所述的床体13包括相互连通的进水调节池2、曝气氧化腔14和出水沉淀池5，进水调节池2一侧开设有进水口1，另一侧开设有若干排与曝气氧化腔14相连通的进水布水孔3，出水沉淀池5一侧开设有出水口6，另一侧开设有与若干排与曝气氧化腔14相连通的出水孔4，且在曝气氧化腔14内自下而上依次设置有好氧生物膜法曝气层8、隔离层9和植被层10，在床体13的底部开设有若干与曝气氧化腔14相连通的曝气孔7，在隔离层9和植被层10上设置有若干组与好氧生物膜法曝气层8相连通的排气孔12。

好氧生物膜法曝气层由比表面积较大的滤料填充而成，填料可选择沸石、球形陶粒、无烟煤和各种人工合成的专用多孔滤料，滤料粒经为2～8cm；隔离层由颗粒较小的填料填充而成，主要防止植被层的土壤进入好氧生物膜法曝气层，填料可选择碎石和沙子，填料粒经为0.2～1cm；植被层由土壤和植物11组成，植物可选则水竹、千屈菜、美人蕉、芦苇、蕹菜等品种。

曝气系统采用底层均匀曝气的方式，可选则列管式曝气器，空气从底部由列管式曝气器经曝气孔7进入好氧生物膜法曝气层8，由插入植被层10和隔离层9的排气孔12排出；进水出水系统采用平推流的方式进水，在好氧生物膜法曝气层8的一端设置多个进水布水孔3，使废水均匀进入并流经整个好氧生物膜法曝气层8，最后从好氧生物膜法曝气层另一端流出。在整个过程中，部分废水会渗入隔离层和植被层。

曝气氧化生态床汇集了微生物、植物、浮游动物对废水中污染物的处理功能，整个床体可以看作是一个较为完整的生态系统。

Claims

1、一种用于废水处理的曝气氧化生态床，包括开设有进水口(1)和出水口(6)的床体(13)，其特征在于：所述的床体(13)包括相互连通的进水调节池(2)、曝气氧化腔(14)和出水沉淀池(5)，进水调节池(2)一侧开设有进水口(1)，另一侧开设有若干排与曝气氧化腔(14)相连通的进水布水孔(3)，出水沉淀池(5)一侧开设有出水口(6)，另一侧开设有与若干排与曝气氧化腔(14)相连通的出水孔(4)，且在曝气氧化腔(14)内自下而上依次设置有好氧生物膜法曝气层(8)、隔离层(9)和植被层(10)，在床体(13)的底部开设有若干与曝气氧化腔(14)相连通的曝气孔(7)，在隔离层(9)和植被层(10)上设置有若干组与好氧生物膜法曝气层(8)相连通的排气孔(12)。

2、根据权利要求1所述的用于废水处理的曝气氧化生态床，其特征在于：所述的好氧生物膜法曝气层(8)采用比表面积较大的粒径为2～8cm的沸石、球形陶粒、无烟煤或人工合成的专用多孔滤料。

3、根据权利要求1所述的用于废水处理的曝气氧化生态床，其特征在于：所述的隔离层(9)采用粒径为0.2～1cm的碎石或沙子。

4、根据权利要求1所述的用于废水处理的曝气氧化生态床，其特征在于：所述的植被层(10)由土壤和植物(11)组成。

5、根据权利要求1所述的用于废水处理的曝气氧化生态床，其特征在于：所述的曝气孔(7)采用底层均匀曝气的方式。