CN102503045A - 一种生物膜污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物膜污水处理方法，该方法的步骤为：将城市污水依次通入砂水分离器和预曝气池进行预沉淀和预曝气，然后将预处理后的污水通入生物滤池进行填料挂膜；挂膜结束经后，进行常规水处理运作。所述的生物滤池内设有迷宫型流道，该迷宫型流道由若干平行的隔墙构成，相邻的两块隔墙中，一块与生物滤池的一边连成一体，另一块与该边对面的另一边连成一体；所述的迷宫型流道内横向均匀嵌设有若干块填料，每一块填料的一个端面与滤池底面接触，两侧面分别与迷宫型流道的侧壁接触。所述的填料为设有若干个通孔的矩形块，该填料以陶粒为集料，并按以下的材料配比制得：骨料级配为5～8mm，灰集比为140g/L，矿渣掺量为0.4g/L。

Description

一种生物膜污水处理方法

技术领域

本发明涉及水、废水或污水的生物处理，具体涉及一种生物膜污水处理方法。

背景技术

生物膜法是与活性污泥法并行的一种好氧型生物废水处理方法，主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。其工艺是使含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。生成的生物膜上繁殖着大量的微生物，它们吸附和降解水中的有机污染物，能起到与活性污泥同样的净化污水作用。生物膜法主要类别有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床等。其中，生物接触氧化法也称淹没式生物滤池；池内设置填料，使已经充氧的污水浸没全部滤料，并以一定速度流经填料。填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触，水中的有机物被微生物吸附，氧化分解和转化成新的生物膜。生物接触氧化法对冲击负荷有较强的适应能力，污泥生产量少，可保证出水水质。

在上述的生物接触氧化法中，被处理的污水与填料中的生物膜接触的越充分，水处理的效果就越好，为此，本领域的技术人员对生物滤池及填料的结构作了很多的研究，例如，公开号为CN 2801770Y的中国实用新型专利公开的一种“组合式生物膜序批污水处理装置”，该污水处理装置由接触氧化区、生物区、循环回流泵和滗水泵组成，其中，所述的生物区为一迷宫型流道，该迷宫型流道由在一矩形的滤池内设置若干平行的隔墙形成的矩形空间首尾连接而成；生物区的池底设有环形的曝气管，池内设有填料。污水在上述的迷宫型流道形成弯折的水力流态，具有滤池占地面积小、污水流动路径长的优点。但是，所述的填料通常是随机放入池内的，池底的曝气头曝气的时候，所述的填料因被冲击而漂浮在水中，因此从池底流过的污水不能与填料中的生物膜接触，明显降低了生物膜水处理的出水水质及处理效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高处理效率和出水水质的生物膜污水处理方法。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种生物膜污水处理方法，其特征在于，该方法由以下步骤组成：

(1)预处理

城市污水经格栅过滤并在砂水分离器中进行砂水分离后，进入沉淀池进行预沉淀2小时，然后进入预曝气池进行预曝气，使溶解氧浓度为2.0-2.5mg/L；

(2)填料挂膜

将经步骤(1)预处理后的污水通入生物滤池进行如下的驯化：向生物滤池的进水端内投入接种污泥，并用搅拌器以28r/min的转速搅拌保持污泥处于悬浮状态；以24小时为一个周期，持续地将污水从生物滤池的出水端引回至生物滤池的进水端，并进行曝气，使生物滤池内的溶解氧浓度为2.0～2.5mg/L；每个周期结束后，重新更换经步骤(1)预处理的污水和接种污泥，10～14个周期后挂膜结束；

(3)生物处理

挂膜结束后进行下述操作投入正常运行：将步骤(1)预处理后的污水通入生物滤池内，待生物滤池充满后便按下述方法对生物滤池内的污水进行生物处理24小时排出：将污水从生物滤池的出水端引回生物滤池的进水端循环处理，同时进行曝气，使生物滤池内的溶解氧浓度为2.5～3.0mg/L；

其中，所述的生物滤池内设有迷宫型流道，该迷宫型流道由若干平行的隔墙构成，相邻的两块隔墙中，一块与生物滤池的一边连成一体，另一块与该边对面的另一边连成一体；所述的迷宫型流道内横向均匀嵌设有若干块填料，每一块填料的一个端面与滤池底面接触，两侧面分别与迷宫型流道的侧壁接触；所述的填料为设有若干个通孔的矩形块，该填料以陶粒为集料，并按以下的材料配比制得：骨料级配为5-8mm，灰集比为140g/L，矿渣掺量为0.4g/L。

本发明所述的生物膜污水处理方法，其中，所述的滤池内共设有8块隔墙，形成由9个平行段连成的迷宫型流道，每一段迷宫型流道嵌设有5块等距分布的填料。

本发明所述的生物膜污水处理方法，其中，所述的填料为长方体，其上设有5个通孔，每一通孔均为矩形；所述的5个通孔均匀地分布在所述长方体填料的面积最大的矩形面上，并使得位于所述矩形面的每一条对角线上通孔的数量为3个。

本发明所述的生物膜污水处理方法，由于该方法中的生物滤池具有迷宫型流道，所用的填料为嵌入在迷宫型流道中，因此当位于生物滤池池底的曝气头曝气时，填料不会上浮，流过迷宫型流道的污水必须流经填料，显著提高了污水与生物膜接触的机率，获得更好的出水水质。此外，由于所使用的填料是以陶粒基料，因此生物膜不会结团，亦有利于提高污水处理的处理效率，保证所净化的水质。经本发明的生物膜污水处理方法处理后，COD、NH₃-N和TN的去除率平均可达到86.2％、88.3％和67.9％。

附图说明

图1为本发明的污水处理方法所的工艺流程图。

图2～图4为本发明所述的生物滤池的一个具体结构示意图，其中，图2为主视图，图3为图2的A-A剖视图，图4为图2的B-B剖视图，图中箭头表示污水的流动方向。

图5和图6为本发明所述的填料的一个具体结构示意图，其中图5为主视图，图6为图左视图。

图7～图9分别为本发明所述的填料挂膜过程中COD、NH₃-N和TN的浓度和去除率与时间的关系曲线。

图10～图12分别为本发明所述的生物处理过程中COD、NH₃-N和TN的浓度和去除率与时间的关系曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的生物膜污水处理方法的实施过程作详细

的描述：

参见图1，本发明的生物膜污水处理方法使用的污水处理装置主要由粗格栅11、提升泵12、细格栅13、砂水分离器14、进水槽15、取水器16、沉淀桶17、预曝气桶18和生物滤池2依次连接而成，其中，所述的预曝气桶18内设有与预曝气桶空气压缩机19连接的曝气头6。

参见图2～图4，上述污水处理装置中的生物滤池2设计成矩形，池内平行地设有8块隔墙3，其中，相邻的两块隔墙3中，一块与生物滤池2的一边连成一体，另一块与该边对面的另一边连成一体，从而将生物滤池2分隔成由9个平行段连成的迷宫型流道；该迷宫型流道的两头分别为进水端和出水端，进水端上设有进水管7，出水端设有排水管8；出水端和进水端之间连接有由回流管4和回流泵5构成的回流装置。迷宫型流道的每一平行段的底部均设有一个曝气头6，这些曝气头6通过曝气管9连接在空气压缩机10上。

参见图2～图6，所述的迷宫型流道的每一平行段内横向均匀的嵌入5块长方形填料1，每一块填料1的底面与迷宫型流道的底面贴合，两侧面分别与迷宫型流道的侧壁贴合。所述的填料1上设有5个通孔1-1，每一通孔1-1均为矩形；所述的5个通孔1-1均匀地分布在所述长方体填料1的面积最大的矩形面上，并使得位于所述矩形面的每一条对角线上通孔的数量为3个。

所述的填料1由陶粒、水泥和矿渣制成，其具体制备方法为：以骨料级配为5-8mm的粘土陶粒为集料，按每升陶粒中含140g水泥和0.4g矿渣的比例，将所述的陶粒、水泥和矿渣与水均匀混合成浆水浇入模腔中成型，并立即在上述模腔中的成型件的表面覆盖不透水的薄膜，在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜，拆模。拆模后立即其放入温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的标准养护室中养护28天。最后得到的填料1本体的长×宽×高为200mm×100mm×40mm，填料1本体上的矩形通孔的截面大小为20mm×20mm，填料1本体的孔隙率为32.3％，强度为1.5Mpa。

应用上述的污水处理装置按以下的步骤实施本发明的生物膜污水处理方法：

(1)预处理

城市污水在提升泵12的作用下，经粗栅格11和细格栅13过滤后进入砂水分离器14，经分离的污水进入进水槽15，并由取水器16输送到沉淀桶17中进行预沉淀2小时；沉淀后的污水上清液流入预曝气桶18，启动预曝气空气压缩机19向预曝气桶18内的污水进行曝气充氧，通过调节曝气管上的控制阀20，使得溶解氧浓度为2.0～2.5mg/L。

(2)填料挂膜

将经步骤(1)预处理的污水通入生物滤池2进行驯化，驯化的方法为：

向生物滤池2的进水端内投入污水处理厂生化池中经浓缩的新鲜混合液作为接种污泥，并用搅拌器以28r/min的转速搅拌保持污泥处于悬浮状态；

以24小时为一个周期，持续地以700L/h的流量将生物滤池2中的污水从出水端经回流管4引回至进水端，并启动空气压缩机10进行曝气，使溶解氧浓度为2.0～2.5mg/L；培养过程的水温控制在25～30℃之间；每个周期结束后，重新更换经步骤(1)预处理的污水和接种污泥；连续进行12个周期后，处理装置出水中COD、NH₃-N和TN的浓度稳定，且镜检出原生动物和后生动物，挂膜结束。

图7～图9显示了上述的挂膜过程中污水中的COD、NH₃-N和TN的浓度及去除率的变化。由图7可以看出，当进水的COD的浓度为109～171mg/L时，挂膜完成后，出水中的COD平均去除率和浓度分别为69.41％和36.82mg/L；由图8可以看出，当进水中NH₃-N的浓度为9.91～16.28mg/L时，挂膜完成后，出水中NH₃-N的平均去除率和浓度分别为91.52％和1.16mg/L；由图9可以看出，当进水中TN的浓度为24.24～30.53mg/L时，挂膜完成后，出水中TN的平均去除率和浓度分别为53.44％和12.96mg/L。

(3)生物处理

挂膜结束后，污水处理装置投入正常运行，处理工艺如下：

将待处理城市污水按上述步骤(1)进行预处理，预处理后的污水按间歇循环的方式通入生物滤池2进行生物处理，即：

以60L/h的流量向生物滤池2内通入经预处理的污水，待生物滤池充满后，按上述通入流量的300％(即回流比为3)将污水从生物滤池2的出水端经引流管4引回生物滤池2的进水端循环处理，同时进行曝气，使生物滤池2内的溶解氧浓度为2.5～3.0mg/L；处理过程中，水温为25～30℃、pH为7.0～7.5、水力负荷为12m³/(h.m²)；上述的循环过程连续进行24小时，然后将处理后的水从排水管8中排出，并以每升水1mg的比例加入液氯在线消毒，完成一批次污水的处理。接着重复上述的处理过程，进行下一批次的污水的处理。

图10～图12分别显示了在上述的生物处理过程中，水中的COD、NH₃-N和TN的浓度和去除率与时间的关系，由图中可以看出，出水中的COD、NH₃-N和TN的平均浓度分别为18.57mg/L、2.04mg/L和7.84mg/L，出水中的COD、NH₃-N和TN的平均去除率分别达到86.20％、88.31％和67.94％。从而验证了本发明的生物膜污水处理方法具有处理效率高、出水水质好的优点。

Claims (3)

1.一种生物膜污水处理方法，其特征在于，该方法由以下步骤组成：

(1)预处理

城市污水经格栅过滤并在砂水分离器中进行砂水分离后，进入沉淀池进行预沉淀2小时，然后进入预曝气池进行预曝气，使溶解氧浓度为2.0～2.5mg/L；

(2)填料挂膜

将经步骤(1)预处理后的污水通入生物滤池进行如下的驯化：向生物滤池的进水端内投入接种污泥，并用搅拌器以28r/min的转速搅拌保持污泥处于悬浮状态；以24小时为一个周期，持续地将污水从生物滤池的出水端引回至生物滤池的进水端，并进行曝气，使生物滤池内的溶解氧浓度为2.0～2.5mg/L；每个周期结束后，重新更换经步骤(1)预处理的污水和接种污泥，10～14个周期后挂膜结束；

(3)生物处理

挂膜结束后进行下述操作投入正常运行：将步骤(1)预处理后的污水通入生物滤池内，待生物滤池充满后便按下述方法对生物滤池内的污水进行生物处理24小时排出：将污水从生物滤池的出水端引回生物滤池的进水端循环处理，同时进行曝气，使生物滤池内的溶解氧浓度为2.5～3.0mg/L；

其中，所述的生物滤池内设有迷宫型流道，该迷宫型流道由若干平行的隔墙构成，相邻的两块隔墙中，一块与生物滤池的一边连成一体，另一块与该边对面的另一边连成一体；所述的迷宫型流道内横向均匀嵌设有若干块填料，每一块填料的一个端面与滤池底面接触，两侧面分别与迷宫型流道的侧壁接触；所述的填料为设有若干个通孔的矩形块，该填料以陶粒为集料，并按以下的材料配比制得：骨料级配为58mm，灰集比为140g/L，矿渣掺量为0.4g/L。

2.根据权利要求1所述的一种生物膜污水处理方法，其特征在于，所述的滤池内共设有8块隔墙，形成由9个平行段连成的迷宫型流道，每一段迷宫型流道嵌设有5块等距分布的填料。

3.根据权利要求1或2所述的一种生物膜污水处理方法，其特征在于，所述的填料为长方体，其上设有5个通孔，每一通孔均为矩形；所述的5个通孔均匀地分布在所述长方体填料的面积最大的矩形面上，并使得位于所述矩形面的每一条对角线上通孔的数量为3个。

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