CN101654312B - 连续运行强化生物膜除磷的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续运行强化生物膜除磷的装置和方法，由进水箱、中间水箱、生物滤池三部分组成，可实现连续式生物除磷。生物滤池采用厌氧/好氧交替式附着生长体系，采用石英砂作为生物载体，在其表面形成由聚磷菌、普通异养菌以及硝化菌、反硝化菌形成的混合菌群生物膜，利用可调式时间程序控制反应器进、出水方向，以及反应器与大气的接通，使生物膜交替循环暴露于厌氧/好氧环境中，利用聚磷菌在厌氧释磷-好氧吸磷的循环交替中去除废水中的磷，该系统也可同时脱氮、去除废水中的有机物。
Description
技术领域
本发明属污废、水生物脱氮、除磷的生物技术领域，特别是涉及一种连续运行强化生物膜除磷的装置和方法。
背景技术
现有的生物除磷技术主要包括活性污泥法以及生物膜法，活性污泥法存在污泥产量大、污泥膨胀、回流污泥中硝酸盐消耗进水有机物影响除磷效果等不利因素。此外，活性污泥系统占地面积大、运行管理复杂，不适合小水量污水处理，系统产生的高磷剩余污泥需及时处置，否则会带来二次释磷的问题等。对废水流量较小的场合，适合采用附着生长生物膜法对污废水进行脱氮、除磷。生物膜脱氮、除磷工艺中，反应器主要形式为续批式生物膜生物除磷反应器、生物滤池、生物流化床等。与活性污泥法相比，生物膜法除磷系统中生物滤池中的生物量大，产生的剩余生物量少、聚磷菌在生物膜中的组成比例高，反应器组合程度高、具有负荷高、占地小、系统具有易于操作、无需污泥回流等特点。
在生物滤池生物除磷系统中，运行方式主要有序批式间歇运行(SBBPR)、以及连续运行交替式厌氧/好氧生物滤池系统(AAn/OBAF)。SBBPR目前有四级反应(Ana/O/Ano/O)序批式、厌氧/好氧序批式、厌氧/缺氧序批式固定床生物膜反应器法，一般无法连续处理废水，若需实现连续式运行操作所需滤池数量多，操作繁杂。而连续运行交替式AA/OBAF法虽然能够连续运行，但存在厌氧/好氧环境交替变化时的过渡段，原厌氧状态下释磷产生的高磷废水在进入到好氧状态初期时出水含磷量高，无法达标排放，且运行过程中，具有出水磷含量变动较大，出水水质不稳定的特点。
此外，不论是厌氧/好氧、厌氧/缺氧除磷工艺都受进水易降解有机物含量影响(用rbCOD表示)，rbCOD与进水磷含量之比低于10时，生物除磷效果受碳源限制变差，除磷效率对反应器内溶解氧水平变化较敏感，控制反应器在厌氧段的密闭性，对除磷效果有较大影响。现有的生物膜除磷系统，填料上水深较小，如果反应器为敞开式设计，厌氧段空气中的氧气扩散进入废水，会消耗大量的rbCOD，降低废水的除磷效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种解决现有技术中因为反应器厌氧段不密封，在交替式厌氧/好氧生物滤池处理系统的连续运行操作中，厌氧/好氧交替段排放出水含磷量不达标问题的一种连续运行强化生物膜除磷的装置和方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种连续运行强化生物膜除磷的装置，包括进水箱、中间水箱和生物滤池，其特征在于：所述的生物滤池底部的进水管道安装有2个单向阀，分别与进水水泵和中间进水水泵相连，进水泵由第一电子时间控制器控制水泵的启、停；中间水泵、生物滤池的大气连通顶阀和空压机由第二电子时间控制器控制其启闭状态，生物滤池的出水管与一个三通相接，其一端为回流管与中间水箱相连，另一端为出水总管，出水总管处接有废水出流阀由第三电子时间控制器控制它的启闭。
所述的进水水箱的体积为生物滤池体积的5倍。
一种连续运行强化生物膜除磷的方法，包括下列步骤：
(1)废水连续流入进水水箱，调节水质、水量；
(2)废水经进水水泵提升，由底部进入上流式生物滤池，此时生物滤池顶部的阀门在第二电子时间控制器控制下关闭，生物滤池进入厌氧状态，填料表面的生物膜开始厌氧释磷，厌氧状态的持续时间根据废水水质、生物滤池的水力负荷、生物膜生长的情况由第二电子时间控制器控制；
(3)废水经生物厌氧释磷、去除有机物杂质后从生物滤池顶部流出，此时废水出流阀由第三电子时间控制器控制为闭合状态，生物滤池出水自流进入到中间水箱；
(4)当生物滤池中的厌氧释磷结束后，进水水泵停止运行、中间进水水泵开启，此时生物滤池顶大气联通阀、空压机均由第二电子时间控制器控制，自动开启；在此阶段，生物滤池顶部与大气连通，生物滤池由空压机供氧，生物滤池进入到好氧状态，废水自中间水箱由中间进水水泵提升，从底部进入生物滤池，利用填料表面生长的生物膜进行好氧生物吸磷，同时进一步吸收废水中的残留有机物；
(5)由于生物滤池连续运行，厌氧/好氧状态切换后，生物滤池内原有的厌氧出水磷含量是进水磷含量的数倍，此时生物滤池出水继续回流至中间水箱，待原有的生物滤池内废水全部置换完毕后，处理的好氧生物出水可直接排放，此时废水出流阀开启，废水经生物滤池处理后的合格废水外排。
有益效果
1.可以实现连续运行操作，克服目前已有的生物膜法中续批式除磷反应器类型存在的无法连续运行的缺点，此外该系统可自动切换生物滤池内的厌氧/好氧环境，可以降低现有交替式厌氧/好氧生物滤池系统人工操作的复杂程度与劳动强度；
2.本系统可提高聚磷菌在生物膜中的富集程度，滤池顶部的阀门在厌氧状态自动关闭，可降低大气中的氧对除磷效果的影响，对于低C/P废水处理效果较普通活性污泥法EBPR要好；
3.采用可调节式厌氧/好氧交替时间控制系统，可以根据进水水质、生物膜生长等具体情况独立调整厌氧/好氧循环周期，使系统运行效率提高；
4.同时采用时间控制性回流操作系统，减小了厌氧/好氧过渡段对出水水质差的影响。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图。
图中：C1：进水水箱，C2：中间水箱，T1～T3：电子时间控制器，B1：滤池系统，P1，P2：提升泵，P3：空压机，V1、V2：单向阀，V3：大气连通阀，V4：废水出流阀
图.2为本发明装置设备组成以及管道连接图。
图3为本发明装置生物滤池结构示意图。
图中：
1.进水管 2.曝气头 3.法兰 4.有机玻璃柱 5.石英砂 6.填料采样口 7.水样采样口 8.排气阀9.总出水口 10.穿孔布水板 11.反冲洗水管 12.支座
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明整个系统主要由进水水箱C1、中间水箱C2、生物滤池B1、以及进水泵P1、中间水泵P2、空压机P3以及时间控制器T1～T3组成。系统组成及设备布置与控制如图1所示。
如图1、2、3所示，滤池底部进水管道安装单向阀，进水泵P1由时间控制器T1控制水泵的启、停；中间水泵P2、滤池大气连通顶阀V3、空压机P3的运行由时间控制器T2控制、滤池总出水与回流的切换由时间控制器T3控制。
废水连续流入进水水箱C1(进水水箱的体积为滤池体积的5倍)，调节水质、水量。废水经泵(P1)提升，由底部进入上流式生物滤池B1，此时滤池顶部电磁阀电子时间控制器T2关闭，生物滤池进入厌氧状态，填料表面的生物膜开始厌氧释磷。厌氧状态的持续时间由时间控制器程序控制，可根据废水水质、生物滤池的水力负荷、生物膜生长等情况调节。废水经生物厌氧释磷、去除有机物等杂质后从滤池顶部流出，此时废水出流阀V4由时间控制器T3控制为闭合状态，滤池出水自流进入到中间水箱C2。
当生物滤池中的厌氧释磷结束后，进水泵P1停止运行、中间进水泵P2开启，此时生物滤池顶大气联通阀V3、空压机均P3由时间控制器T2控制，自动开启。在此阶段，生物滤池顶部与大气连通，生物滤池由空压机供氧，生物滤池进入到好氧状态，废水自中间水箱C2由中间进水泵P2提升由底部进入生物滤池B1，利用填料表面生长的生物膜进行好氧生物吸磷，同时进一步吸收废水中的残留有机物，保证出水水质达标。
由于生物滤池连续运行，厌氧/好氧状态切换后，滤池内原有的厌氧出水磷含量是进水磷含量的数倍，无法直接排放，此时生物滤池出水继续回流至中间水箱C2。待原有的滤池内废水全部置换完毕后，新近处理的好氧生物出水可直接排放，此时废水出流阀开启，废水经生物滤池处理后的合格废水外排。
由于采用附着生长体系，不同于传统的活性污泥生物除磷体系通过对高磷污泥的排除来从系统中除磷，本系统通过联合控制厌氧/好氧循环时间(Cycling duration time)、生物滤池水力负荷、生物滤池反冲洗来选择及控制聚磷菌在生物膜中的生长以及在混合菌群中的优势，采用可调节式厌氧/好氧交替时间控制系统，可以根据进水水质、生物膜生长等具体情况独立调整厌氧段、好氧段的持续时间、厌氧/好氧循环周期，提高聚磷菌在系统生物膜中的比例，增加系统除磷、脱氮的稳定运行性，同时降低本生物除磷系统对进水C/P的需求。
Claims (3)
1.一种连续运行强化生物膜除磷的装置，包括进水箱、中间水箱和上流式生物滤池，其特征在于：所述的上流式生物滤池(B1)底部的进水管道安装有2个单向阀，分别与用于将进水箱中的废水送入所述上流式生物滤池(B1)的进水水泵(P1)和用于将中间水箱中的废水送入所述上流式生物滤池(B1)的中间进水水泵(P2)相连，进水水泵(P1)由第一电子时间控制器(T1)控制进水水泵(P1)的启、停；中间进水水泵(P2)、上流式生物滤池的大气连通顶阀(V3)和用于为上流式生物滤池(B1)供氧的空压机(P3)由第二电子时间控制器(T2)控制，上流式生物滤池(B1)的出水管与一个三通相接，其一端为回流管与中间水箱相连，另一端为出水总管，出水总管处接有废水出流阀(V4)由第三电子时间控制器(T3)控制其启闭。
2.根据权利要求1所述的一种连续运行强化生物膜除磷的装置，其特征在于：所述的进水箱(C1)、中间水箱(C2)的体积为上流式生物滤池(B1)体积的5倍。
3.一种利用权利要求1所述装置进行连续运行强化生物膜除磷的方法，包括下列步骤：
(1)废水连续流入进水箱，调节水质、水量；
(2)废水经进水水泵提升，由底部进入上流式生物滤池，此时上流式生物滤池顶部的阀门在第二电子时间控制器控制下关闭，上流式生物滤池进入厌氧状态，填料表面的生物膜开始厌氧释磷，厌氧状态的持续时间可根据废水水质、上流式生物滤池的水力负荷、生物膜生长的情况由第二电子时间控制器进行调节、控制；
(3)废水经生物厌氧释磷、去除有机物杂质后从上流式生物滤池顶部流出，此时废水出流阀由第三电子时间控制器控制为闭合状态，上流式生物滤池出水自流进入到中间水箱；
(4)当上流式生物滤池中的厌氧释磷结束后，进水水泵停止运行、中间进水水泵开启，此时上流式生物滤池大气连通顶阀、空压机均由第二电子时间控制器控制，自动开启；在此阶段，上流式生物滤池顶部与大气连通，上流式生物滤池由空压机供氧，上流式生物滤池进入到好氧状态，废水自中间水箱由中间进水水泵提升，从底部进入上流式生物滤池，利用填料表面生长的生物膜进行好氧生物吸磷，同时进一步吸收废水中的残留有机物；
(5)由于上流式生物滤池连续运行，厌氧/好氧状态切换后，上流式生物滤池内原有的厌氧出水磷含量是进水磷含量的数倍，此时上流式生物滤池出水继续回流至 中间水箱，待原有的上流式生物滤池内废水全部置换完毕后，处理的好氧生物出水可直接排放，此时废水出流阀由第三电子时间控制器控制开启，废水经上流式生物滤池处理后的合格废水外排。
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