CN101786770B - 一种微动力移动床生活污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微动力移动床生活污水处理系统，生活污水首先进入化粪池，然后过格栅提升至微动力移动床生物膜处理系统，最后通过复合生态处理系统后达标排放；微动力移动床生物膜处理系统包括依次连接的一个缺氧池、两个移动床生物膜氧化池和一个沉淀池；缺氧池底部设有穿孔曝气管，移动床生物膜氧化池填充有生物活性填料，并且底部中间位置设有微孔曝气盘，沉淀池底部设有排泥管；复合生态处理系统包括垂直流人工湿地和表面流人工湿地。本系统综合了MBBR与人工湿地的优点，在节约土地降低能耗的基础上，提高了污水的处理效率和水质指标。

Description

一种微动力移动床生活污水处理系统

技术领域

本发明涉及一种微动力移动床生活污水处理系统，适用于城镇中小型污水处理厂(站)及分散农村生活污水深度处理。

背景技术

20世纪90年代以来，我国生活污水排放量不断提高，城市水资源紧张状况日益加剧，成为制约社会经济增长和可持续发展的瓶颈。对生活污水进行处理对于缓解水体富营养化、防止水质性缺水造成的水资源供需矛盾等突出问题具有显著的经济价值和社会意义。

当前生活污水处理方法主要有活性污泥法，曝气生物滤池和生态处理工艺等。活性污泥法又有多种不同处理工艺如如氧化沟、普通活性污泥法等，生态处理方法主要有人工湿地、氧化塘工艺等。

组合式生活污水处理工艺是当前污水处理工艺的发展趋势。综合利用不同处理工艺的优点，进行优化组合从而达到在低能耗的情况下对污染物高效去除。要达到较高的处理标准，即进行深度处理可以采用膜法和生态方法，膜法由于膜本身价格较高，维护费用也相对较高，其经济性不如生态方法。

在现阶段的研究和应用中应用生化和生态方法相结合对污水进行处理取得了许多可喜的成果。如2009年3月丁会请等在《黑龙江环境通报》第33卷第1期报道了A/O+人工湿地工艺在乡镇污水处理厂的应用；2008年2月廖志等在《重庆建筑大学学报》第30卷第1期报道了接触氧化+人工湿地处理小区污水的研究；公开号CN101481194A的发明专利申请采用UASB厌氧硝化与人工湿地联用的处理工艺处理集镇生活污水处理，这些方法都取得了较好的处理效果。

移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor，简称MBBR)，又称悬浮填料生物膜工艺(Suspended Carrier Biofilm proeess，简称SCBP)，是由挪威Kaldne Mijecpteknogi公司与SINTEF研究所共同开发，其设计思想是能够连续运行，不发生堵塞，无需反冲洗，水头损失较小并且具有较大的比表面积，在原有活性污泥处理系统的基础上提高负荷率、增加脱氮除磷能力。现在该工艺得到了大量的研究并取得了许多令人欣喜的进展。公开号为CN 1014024887A的“一种两级移动床生物膜反应器中水处理系统”采用两级串联的移动床生物膜反应器对生活污水进行处理，然后进行紫外线消毒后排放，经过实际应用可以达到国家的排放标准。《上海大学学报(自然科学版)》第11卷第2期报道，2005年4月胡龙兴等利用MBBR对模拟的生活污水进行处理，结果表明当进水COD_Cr为200～550mg/L、水力停留时间为4h时，COD_Cr去除率达85％以上；即使在进水有机负荷和NH₃-N负荷分别为5.63kg/(m³·d)和0.47kg/(m³·d)的情况下，NH₃-N和TN的去除率也接近40％。《中国给水排水》第21卷第1期报道，2005年1月于洪斌等采用移动床生物膜反应器(MBBR)处理生活、生产混合污水，研究了对有机物的去除效果，试验发现，在填料填充比例为60％(体积比)，单级反应器的水力停留时间为6h、容积负荷为4.0～5.0kgCOD/(m³·d)的条件下，反应器运行稳定且处理效果好，最终出水COD平均为60mg/L，去除率＞90％。

发明内容

本发明提供一种紧凑的污水处理系统，充分集成生化方法和生态方法的优点，弥补各自的不足，在当前土地和能源紧缺的情况下具有很大的应用前景。

一种微动力移动床生活污水处理系统，生活污水首先进入化粪池，然后过格栅提升至微动力移动床生物膜处理系统，最后通过复合生态处理系统后达标排放；

所述的微动力移动床生物膜处理系统包括依次连接的缺氧池、两个移动床生物膜氧化池(MBBR氧化池)和一个沉淀池；缺氧池底部设有穿孔曝气管，MBBR氧化池填充有生物活性填料，并且底部中间位置设有微孔曝气盘，沉淀池底部设有排泥管；

所述的复合生态处理系统包括垂直流人工湿地和表面流人工湿地。

生活污水首先进入化粪池，经过化粪池厌氧生物处理，大分子有机物质被降解，同时也去除少量COD。

所述的生物活性填料一般采用常用的聚乙烯或聚丙烯制作的中空圆柱状填料，生物活性填料的投加量为MBBR氧化池容积的10-40％。

所述的微动力移动床生物膜处理系统统一用一台风机通过穿孔曝气管和微孔曝气盘向缺氧池和MBBR氧化池鼓风，通往缺氧池和MBBR氧化池的曝气管路中装有阀门和流量计，通过控制其流量间接控制水中的溶解氧浓度。缺氧池中污水的溶解氧浓度最优控制在0.2-0.8mg/L，MBBR氧化池中污水的溶解氧浓度最优控制在2-4mg/L。第二个MBBR氧化池中设置消化液回流管，通过自吸泵将消化液回流到缺氧池中，回流比控制在100-200％。沉淀池底部为锥形，锥形部分的底部设有排泥管，剩余污泥排出系统。

对于普通的生活污水，在微动力移动床生物膜处理系统的停留时间一般控制在4-10h，气水比(体积比)为10∶1-15∶1。

所采用的复合生态处理系统包括垂直流人工湿地和表面流人工湿地，垂直流人工湿地和表面流人工湿地占地面积之比为0.5-2。

所述的垂直流人工湿地包括上行池和下行池，上行池底部设有湿地进水口，上行池的出水口高出下行池的水位20-50cm。为了跌水充氧，垂直流湿地不同于常规的排列，而是污水从底部进入湿地先经过上行池，再进入下行池。为了提高基质对污水的处理效率，上行池的深度可以达到1.2-1.5米，要比普通的池子深20-50厘米，池中种植根系较长的植物如香根草、薏苡等。上行池的液面比基质高处10-20厘米，提高植物的密度，增加植物吸收的效率，同时也立体的利用空间和阳光。下行池深0.8-1.0米。上行池在进入下行池的界面上设置导流斜坡，斜坡上设置半球形突起，以提高跌水的充氧效率。

所述的表面流人工湿地的深度为0.8-1.0米，底部铺有活性炭与泥土的混合物质，然后上面种植沉水植物和浮叶植物，并放养螺丝等动物，使其与自然水体衔接。整个生态处理系统的水力停留时间为10-20小时，这要少于通常所用生化生态连用技术，因此占地面积也会相应的下降1/2-1/3。

化粪池出水经过格栅过滤大块物质以后，通过进水管进入到微动力移动床生物膜处理系统。所述的微动力移动床生物膜处理系统主要由缺氧池、MBBR氧化池、沉淀池组成。由于MBBR氧化池中移动填料通过曝气盘的曝气处于运动之中，这种运动增加了填料与污染物质及微生物的接触几率，提高氧利用效率，因此污染物可以在填料表面进行集中去除，并且填料的吸附作用可以保持对低浓度污染物的高效去除，从而保证出水的稳定性，同时污泥在运动中的填料比固定填料更容易自行脱落，因此耗能相对较低。填料运动过程中，在填料表面形成生物膜，在生物膜上存在好氧、兼氧和厌氧区，这些填料表面同时进行着硝化和反硝化两种反应，所以在处理过程中还可以达到脱氮除磷的目的，而且与A/O等方法相比，占地小，操作简单。经过微动力移动床生物膜处理系统以后，大部分的COD被去除，氨氮和总氮得到极大的降低，一部分的磷被去除。泥水混合液通过导流筒进入沉淀池，污泥在此沉淀，剩余污泥从排泥管排出，出水通过排水管进入到垂直流人工湿地。

本系统综合了MBBR与人工湿地的优点，在节约土地降低能耗的基础上，提高了污水的处理效率和水质指标。利用本系统处理生活污水，停留时间缩短，污泥产率远远小于普通活性污泥法，复合生态湿地采用自流式没有能耗，不使用补水管，节省了材料和建设人工，比普通的活性污泥法节约1/2的能耗。由于MBBR工艺本身停留时间段占地少，其出水中污染物的浓度已经降到较低水平，人工湿地的水力负荷会相对提高，因此占地会相应的比单独用人工湿地处理大约可以减少1/3的用地。由于垂直流湿地的上行池较深，可以实现好氧与厌氧交替，污水从上行池进入下行池时采用了三排突起，可以实现跌水充氧，从而增加充氧的效率，实现人工湿地对有机物和氮磷等污染物的高效去除。本发明系统使得污水处理可以达到更高的标准，轻松实现污水处理厂污染物排放1级A标准。

附图说明

图1为本发明系统流程图；

图2为微动力移动床生物膜处理系统结构示意图；

图3为复合生态处理系统结构示意图；

图4为应用例处理前后COD变化图；

图5为应用例处理前后氨氮含量变化图；

图6为应用例处理前后总磷含量变化图。

具体实施方式

如图1所示，一种微动力移动床生活污水处理系统，生活污水首先进入化粪池，然后过格栅提升至微动力移动床生物膜处理系统，最后通过复合生态处理系统后达标排放；所述的复合生态处理系统包括垂直流人工湿地和表面流人工湿地。

如图2所示的微动力移动床生物处理系统，总共由四个体积相同彼此相通的聚乙烯桶组成，即一个缺氧池、两个MBBR氧化池和一个沉淀池。缺氧池底部装有环形的穿孔曝气管，可以通过控制曝气量控制池子内的溶解氧，实现深度脱氮。MBBR氧化池的底部中间位置装有微孔曝气盘，并填充有池容积30％的生物活性填料，曝气时填料和泥水混合液在池子中不断的翻滚运动。沉淀池为竖流式沉淀池，中间设置导流筒，底部为锥形。系统统一用一台风机鼓风，通往缺氧池和氧化池的曝气管路中装有阀门和流量计，通过控制其流量间接控制水中的溶解氧浓度缺氧池的溶解氧浓度控制在0.2-0.8mg/L，氧化池的溶解氧浓度控制在2-4mg/L。第二个MBBR氧化池中设置消化液回流管，通过自吸泵将消化液回流到缺氧池中，回流比控制在100-200％。进水管位于缺氧池的上部直通到桶的距底部15-30cm处，在对应的另一测的上部距垂直部分上缘10-20cm处在MBBR氧化池相同的位置用PVC管相连，然后在MBBR氧化池的另一侧下部距垂直部分的上部10-20cm的位置与另一个MBBR氧化池用PVC管连接，在后一个MBBR氧化池的上部，与进水管相对的一侧用PVC管与沉淀池相连，并且PVC管直通到导流筒。沉淀池锥形部分的底部设有排泥管，剩余污泥排出系统。

化粪池出水经过格栅过滤大块物质以后，通过进水管1进入到微动力移动床生物膜处理系统。微动力移动床生物膜处理系统，主要由缺氧池2、MBBR氧化池5、沉淀池7组成。由于移动床生物膜处理系统MBBR氧化池5中生物活性填料3通过微孔曝气盘4的曝气处于运动之中，这种运动增加了填料与污染物质及微生物的接触几率，提高氧利用效率，因此污染物可以在填料表面进行集中去除，并且填料的吸附作用可以保持对低浓度污染物的高效去除，从而保证出水的稳定性，同时污泥在运动中的填料比固定填料更容易自行脱落，因此耗能相对较低。填料运动过程中，在填料表面形成生物膜，在生物膜上存在好氧、兼氧和厌氧区，这些填料表面同时进行着硝化和反硝化两种反应，所以在处理过程中还可以达到脱氮除磷的目的，而且与A/O等方法相比，占地小，操作简单。经过MBBR氧化池处理以后，大部分的COD被去除，氨氮和总氮得到极大的降低，一部分的磷被去除。泥水混合液通过导流筒6进入沉淀池7，污泥在此沉淀，剩余污泥从排泥管9排出，出水通过排水管8进入到复合生态处理系统。

如图3所示的复合生态处理系统，经过MBBR处理过的污水通过湿地进水管11进入垂直流人工湿地12。污水从底部进入垂直流人工湿地的上行池12，上行池池深为1.2-1.5米，池内自下而上填充粒径分别为10cm，5cm，2cm的砾石作为填料。上行池12的出水口高出下行池14的水位20-50cm，污水经过导流斜坡13跌水充氧进入下行池，从而提高整个处理过程的溶解氧，使湿地的对污水的处理更加高效湿，地内种植湿地植物15，在春冬季和秋冬季种植不同的植物。在这里可以进一步的去除小部分的COD，氮、磷等将得到进一步去除。然后污水进入表面流人工湿地17，并在内部种植浮叶植物16和沉水植物19，通过植物和微生物的作用，使污水进一步净化，最终出水达到国家城镇污水处理厂污染物排放一级A标准从出水口18流出。

应用例：

污水采自某小区的生活污水采用本发明系统进行处理，MBBR氧化池中停留8h，复合生态系统中停留1.5天，处理量为19L/天。

从图4-6可以看出系统对COD、氨氮、总磷的去除率都在85％以上，而出水的水质也比较稳定，进水的COD和氨氮的波动性较大，但是出水的COD和氨氮都是维持在30-50mg/L和3-5mg/L的水平，已经基本达到一级A标准。

Claims (5)

1.一种微动力移动床生活污水处理装置，其特征在于：生活污水首先进入化粪池，然后过格栅提升至微动力移动床生物膜处理系统，最后通过复合生态处理系统后达标排放；

所述的微动力移动床生物膜处理系统包括依次连接的一个缺氧池、两个移动床生物膜氧化池和一个沉淀池；缺氧池底部设有穿孔曝气管，移动床生物膜氧化池填充有生物活性填料，并且底部设有微孔曝气盘，沉淀池底部设有排泥管；

所述的复合生态处理系统包括垂直流人工湿地和表面流人工湿地；所述的垂直流人工湿地包括上行池和下行池，上行池底部设有湿地进水口，上行池的出水口高出下行池的水位20-50cm，上行池在进入下行池的界面上设置导流斜坡，导流斜坡上设置半球形突起。

2.如权利要求1所述的微动力移动床生活污水处理装置，其特征在于：缺氧池中污水的溶解氧浓度为0.2-0.8mg/L，移动床生物膜氧化池中污水的溶解氧浓度为2-4mg/L。

3.如权利要求1所述的微动力移动床生活污水处理装置，其特征在于：所述的垂直流人工湿地和表面流人工湿地占地面积之比为0.5-2。

4.如权利要求1所述的微动力移动床生活污水处理装置，其特征在于：所述的生物活性填料的投加量为移动床生物膜氧化池容积的10-40％。

5.如权利要求1所述的微动力移动床生活污水处理装置，其特征在于：生活污水在微动力移动床生物膜处理系统的停留时间为4-10h，气水比为10∶1-15∶1。

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