CN102432104B - 高效低动力多层水平流生物膜污水处理方法与设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效低动力多层水平流生物膜污水处理方法与设备。污水流经生物膜时，生物膜上的微生物会吸附污水中有机物和氮磷等，在生物膜上微生物的好养、厌氧作用下，污水中的有机物和氮磷等被去除，达到污水净化的目的。本发明提出的村镇污水处理设备由集水桶，进水泵、进水槽、流量计、支撑框架、平头载体、聚乙烯平板、出水箱、出水泵和各管路组成。此发明工艺简单，体积小，移动迅捷，操作简易，处理快速，而且节约能耗，充分利用了空间条件，对污水负荷和污水处理效果均有不同程度的提升，是适合在农村、城镇处理小型污水体系的污水处理设备，同时该设备也是符合要求的能做出快速反应的临时应用水处理设备。

Description

高效低动力多层水平流生物膜污水处理方法与设备
技术领域
本发明属于环境保护，水处理技术与设备领域，具体为一种高效低动力多层水平流生物膜污水处理方法与设备。
背景技术
城镇、村镇生活污水处理项目的特点是水量较小，数量较多。农田径流和生活洗涤水由于有机物及氮、磷的含量高，不但对环境带来了很大的压力，而且饮用水中过多的氮等直接威胁着人类的健康。传统的处理的工艺在大型污水处理厂发挥着重要的作用，但对于小规模的农村和城镇污水处理来说，传统的工艺投资高、占地面积大、运行管理难。因此在村镇有机废水处理过程中，有必要引进一种快速便捷的处理方案。而多层水平流生物膜去除有机物和氨氮的一体式污水处理反应器，能够提供一种占地省、经济简便的新型工艺设备。
膜技术是当前比较热门的一种处理污染废水的一种方法，当有机废水流过载体时，微生物在其表面生长繁殖，形成生物膜，膜的表面由于与空气接触而溶有较多的溶解氧，形成好氧膜，膜的内层溶解氧较少，易形成厌氧层，整个膜处于不断增长，脱落和更新的状态。微生物生长代谢将污水中的有机物作为营养吸收，从而使污染物得到降解。
传统的生物膜反应器大多为单级反应器，与本反应器的多级立体空间有较大不同，虽然其结构紧凑、简单，但单级反应器不利于各种功效不同的优势微生物菌群生长环境的构建，处理效能较低。用于污水处理的多级生物膜反应器虽然也有一定的研究，例如中国专利号为200410013159.3，实用新型创造名称为“用于污水处理的载体循环生物处理方法”；专利号为200720022616.4，实用新型专利名称为“多层动态膜污水净化装置”；专利号为200820100500.2，实用新型专利名称为“用于污水处理的生物膜反应设备”等先后公开了不同结构的多级生物膜反应器。但前两者为单点进水，存在反硝化时碳源不足、脱氮效果不理想以及化学除磷污泥量大的问题；后者为水平式结构，占用空间较大，限制了生物膜层的数量，移动性能差，不适用于农村家庭便携式要求。并且以上反应器均为浸没式生物膜反应器，均需要曝气才能产生好氧条件。本发明相对于以上技术，具有多点进水和占地面积小的优点，且不需曝气装置，自身即可形成好氧区和厌氧区等不同类型微生物生长区域，充分利用了空间条件，对污水负荷和污水处理效果均有不同程度的提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种占地省、经济简便的高效低动力多层水平流生物膜污水处理方法与设备，解决现有村镇污水处理问题。
本发明提出的高效低动力多层水平流生物膜污水处理方法，城镇、农村污水进入集水桶，一些大粒径的杂质及纤维经机械作用被滤除；粗滤后的污水经进水阀门进入支撑框架，在反应系统内污水逐次流经各层载体，载体上附着的生物膜吸收污水中有机物和氮磷等，水质逐渐变好；最后出水流入出水箱中。具体步骤如下：
(1)接种活性污泥，取40～50L悬浮固体（SS）浓度为3000～5000mg/L活性污泥进行接种，接种时间为15小时，活性污泥被聚乙烯平板载体截留并均匀覆盖在聚乙烯平板表面，活性污泥选自硝化污水处理设备以保证硝化反应速率，接种可以分两段进行，以便接种比较均匀；接种的目的是使聚乙烯平板表面截留足够量的微生物以便正常运行时微生物能够较快的覆盖整个聚乙烯平板。
(2)城镇或农村污水进入集水桶，一些大粒径的杂质及纤维经机械作用被滤除；
(3)步骤(2)出水进入反应系统，其流速为正常运行流速的一半，等生物膜完全适应、驯化之后（一般情况下，两周之内生物膜即可完成驯化，具体驯化时间可根据进水情况做适当的调整），以正常流速（处理COD和氨氮浓度分别为400mg/L和25mg/L污水时，每层聚乙烯平板每天负荷为400L/m2）使污水流经反应系统，并同时监测各项指标，按指标结果调节入水流量；污水流经生物膜时，生物膜上的微生物会吸附污水中有机物和氮磷等，在生物膜表层与空气接触多，氧气比较充足，微生物进行好养呼吸，在靠近载体层段，由于上层生物膜的隔绝，氧气浓度很低，微生物一般进行厌氧发酵，如此在微生物的好养、厌氧作用下，污水中的有机物和氮磷等被去除，达到污水净化的目的。另外，老化的生物膜由于附着性下降，会从载体上脱落，随水流作用与出水一起被收集，生物膜达到连续、不间断生长与脱落；污水在反应系统内的水力停留时间为6-9小时。
本发明提出的高效低动力多层水平流生物膜污水处理设备，由入水系统，反应系统和出水系统构成，其中：入水系统包括集水桶1、进水泵2、进水槽3和流量计4，集水桶1通过进水泵2和管道连接进水槽3的进水口，进水槽3的出水口通过流量计4和管道连接反应系统顶部进水口，集水桶1内布置有格栅；集水桶1位于反应系统上方，反应系统为立体式，包括支撑框架5、平头载体6和聚乙烯平板7，支撑框架5水平均匀布置于反应系统内，聚乙烯平板7放置于支撑框架5上方，每个聚乙烯平板7上均均匀分布有平头载体6，出水系统包括出水箱8和出水泵9，出水箱8位于反应系统底部，出水箱8的出水口通过管道连接出水泵9；平头载体6上分布生物膜。
本发明中，所述平头载体6为塑料组合材料、弹性填料、无纺布、纤维填料或其它生物膜载体中任一种。
本发明中，所述平头载体6为沟槽式载体或凸点式载体。
本发明中，集水桶中的格栅可进行初步过滤，去除一些大型杂质，进水泵作用是将污水抬升到进水槽中，进水槽可控制进入反应系统的水量与水流速度，流量计调节进入反应系统的流量；反应系统是整个设备的核心，本反应设备为立体式，水流方式为水平流，反应系统最大限度的利用了空间，本反应系统设置多层聚乙烯平板，每层平板均生长生物膜，污水流经每一层的生物膜，很大程度的增大了污水和生物膜的接触面积，增加了水力停留时间，理论上讲，如果隔板足够多，出水水质就会足够好；出水系统由出水箱和出水泵组成。
本发明中，支撑框架使反应系统与外界隔离，保证反应系统的稳定性；平头载体起增大生物膜表面积作用，因此为增大表面积可以采用沟槽式或者凸点式的载体。
本发明的有益效果在于：
1.本处理装置涉及一种一体式生物反应装置，好氧、厌氧过程均在同一反应系统内进行，大大节省了占地空间，同时好氧、厌氧过程的进行能够去除水中有机物和氮磷等污染物，而且对颗粒物也有较强的去处效果。
2.好氧、厌氧过程均在自然条件下进行，不用人工曝气，省掉了曝气装置。
3.本反应装置只在进水、出水使用泵操作耗能，其它阶段均是自动进行，整个工艺耗能比较低，另外本装置为立体式结构，方便移动。
附图说明
图1为本高效低动力多层水平流生物膜污水处理设备结构图示。
图2为本高效低动力多层水平流生物膜污水处理反应器其部件运行图。
图中标号：1为集水桶，2为进水泵，3为进水槽，4为流量计，5为支撑框架，6为平头载体，7为聚乙烯平板，8为出水箱，9为出水泵。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1：聚乙烯平板7水平表面积为0.32m2，层数为40层。进水中含COD 400mg/L,含氨氮25mg/L，日处理量为50L/天,污水在设备中的水力停留时间为8小时。污水流入集水桶1，其中较大颗粒杂质被格栅截留，初滤后的污水经进水泵2进入进水槽3，流量计4调节进水流量为50L/d，多余的污水由回流装置流回集水桶1内。污水进入支撑框架5部分，层层流经聚乙烯平板7，其中有机物和氨氮被附着在平头载体6上的微生物吸附，通过膜表面的好氧作用和内部微生物的厌氧作用，原水中的有机物和氮、磷等随着水流的不断推进，逐渐被生物膜所吸附，污染物逐渐被去除，最后干净的出水进入出水箱8内，由出水泵9排除。经本处理装置处理后COD和氨氮分别降为30mg/L和2mg/L,出水达到水质要求，确保并得到了符合排放标准的出水。
图1中，实现高效低动力多层水平流生物膜污水处理工艺所采用的装置主要是：集水桶1，进水泵2，进水槽3，流量计4，支撑框架5，平头载体6，聚乙烯平板7，出水箱8和出水泵9。集水桶1紧贴支撑框架5，进水槽3位于支撑框架5的上方，进水由流量计4控制，流量计4位于进水槽3与支撑框架5中间，平头载体6均匀镶嵌在聚乙烯平板7上面，聚乙烯平板7高18mm，相邻聚乙烯平板7间隙为2mm，聚乙烯平板7的数量可根据污水的水质情况和负荷来调节；出水箱8位于支撑框架5的下方，收集反应系统处理后出水。
图2表示了支撑框架内部的运行过程，进水经阀门进支撑框架5，支撑框架5内载体6主要是支撑和增大接触面积的作用，载体形式可以为沟槽状或凸点式，原水与平头载体6上的生物膜接触，污染物可被载体吸收，水流方向为水平流，原水流过一层载体之后，碰到挡墙并在挡墙引导作用下向下一层生物膜流动，如此往复，以致污水流经每一层生物膜。

Claims (4)

1.一种高效低动力多层水平流生物膜污水处理设备，其特征在于由入水系统，反应系统和出水系统构成，其中：入水系统包括集水桶(1)、进水泵(2)、进水槽(3)和流量计(4)，集水桶(1)通过进水泵(2)和管道连接进水槽(3)的进水口，进水槽(3)的出水口通过流量计(4)和管道连接反应系统顶部进水口，集水桶(1)内布置有格栅；集水桶(1)位于反应系统上方，反应系统为立体式，包括支撑框架(5)、平头载体(6)和聚乙烯平板(7)，支撑框架(5)水平均匀布置于反应系统内，聚乙烯平板(7)放置于支撑框架(5)上方，每个聚乙烯平板(7)上均均匀分布有平头载体(6)，出水系统包括出水箱(8)和出水泵(9)，出水箱(8)位于反应系统底部，出水箱(8)的出水口通过管道连接出水泵(9)；平头载体(6)上分布生物膜；所述低动力为好氧、厌氧过程均在自然条件下进行，不用人工曝气。
2.根据权利要求1所述的高效低动力多层水平流生物膜污水处理设备，其特征在于所述平头载体(6)为塑料组合材料、弹性填料、无纺布或纤维填料中任一种。
3.根据权利要求1所述的高效低动力多层水平流生物膜污水处理设备，其特征在于所述平头载体(6)为沟槽式载体或凸点式载体。
4.一种如权利要求1所述的高效低动力多层水平流生物膜污水处理设备的使用方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)接种活性污泥，取40～50L悬浮固体浓度为3000～5000mg/L的活性污泥进行接种，接种时间为15小时，活性污泥被平头载体截留并均匀覆盖在聚乙烯平板表面，活性污泥选自硝化污水处理设备，接种分两段进行，以便接种比较均匀； 
(2)城镇或农村污水进入集水桶，大粒径的杂质经机械作用被滤除；
(3)步骤(2)出水进入反应系统，其流速为正常运行流速的一半，等生物膜完全适应、驯化之后，以正常流速使污水流经反应系统，并同时监测各项指标，按指标结果调节入水流量；污水流经生物膜时，生物膜上的微生物吸附污水中有机物和氮磷，在生物膜表层与空气接触多，氧气比较充足，微生物进行好氧呼吸，在靠近平头载体层段，微生物进行厌氧发酵，在微生物的好氧、厌氧作用下，污水中的有机物和氮磷被去除，污水在反应系统内的水力停留时间为6-9小时。
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