CN102617002B

CN102617002B - 分散性生活污水处理方法

Info

Publication number: CN102617002B
Application number: CN201210110167.4A
Authority: CN
Inventors: 严立; 董文杰; 黄礼共; 张业健
Original assignee: Wenzhou University
Current assignee: Wenzhou University
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2032-04-16
Also published as: CN102617002A

Abstract

一种分散性生活污水处理方法，先将污水引入土壤污水渗滤处理槽，经土壤污水渗滤处理槽截留、转化、降解原污水中的有机污染物和磷污染物，富含氨氮的水进入中间水池，并经水泵提升进入装填有包埋硝化菌颗粒的流化床，在包埋硝化菌作用下，水中的氨氮快速被氧化成硝酸盐，之后，通过流化床的尾端网格将固体颗粒与水分离，出水一部分直接排放，一部分清水通过水泵回流，并在进水端与原污水混合后再次进入土壤污水渗滤处理槽，水中的硝酸盐在土壤的缺氧环境中发生反硝化反应，硝酸盐转换为氮气，从而去除水中的氮污染物。具备去除有机物和磷污染物的能力，同时能够有效去除污水中的氨氮、降低总氮指标。

Description

分散性生活污水处理方法

技术领域

本发明涉及一种水处理方法，尤其涉及一种湖泊、河流、水库周边居住区和农村等分散性生活污水处理方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

水污染已经严重影响我国居民的健康生活，经济的持续发展。在镇一级以上的地方，一般都是通过管道收集生活污水，并建造城市生活污水处理厂，通过生化的方法将污水中的有机物、氮、磷等去除，但是污水管网和污水处理厂的建造成本高、运行维护费用大。对于我国湖泊、水库周边的地区，管网建设落后，并且村落极其分散、污水量小，采用污水管网收集并集中处理的方式是不经济也是不实际的。

土壤污水渗滤处理槽具有建设、运行成本低，维护简单，并且受气温影响较小，能够去除水中有机污染物和部分其他污染物，适宜分散性生活污水处理等诸多优点，近年来，在我国流域面源生活污水治理方面逐渐应用，有效去除了分散性生活污水中的有机物等污染物质，减轻了水环境的污染。但是实践证明，污水经过单一土壤污水渗滤处理槽后，出水中的总氮和氨氮污染物的指标仍然较高。这是由于污水中的氨氮首先需要经过硝化细菌的硝化作用转化成硝酸盐氮才能被进一步去除，硝化细菌属于好氧自养菌，而土壤污水渗滤处理槽中只有表面含有微氧，中部和底部氧气含量不足，不适合硝化菌生长。而氮污染物恰恰是湖泊、水库发生富营养化的主要因子，直接排放，会引起水体的富营养化，严重威胁我国众多的饮用水水源。因此，如何提高土壤污水渗滤处理槽的脱氮性能成为困扰水处理界的一个难题。

作为生物强化手段之一的固定化技术近年来受到广泛关注，它是利用化学或物理手段将游离的生物催化剂（细胞或酶）定位于限定的空间区域，使其保持活性并可反复使用。采用包埋法固定的硝化菌颗粒具有细菌密度大使得处理效率高，并且具有易于分离，能够连续和重复使用的特性，并通过流化床的方式能够有效硝化污水中的氨氮。但是，单一的包埋硝化颗粒流化床具有以下缺陷：

仅提供了好氧环境，无法满足反硝化细菌所需的缺氧环境，因此，氮源只是从形态上发生了改变，即铵态氮转化为硝态氮，氮污染物并未从根本上去除。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种分散性生活污水处理方法，能有效去除生活污水中含有的有机物、磷和氮污染物，并且成本低，管理维护简便。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种分散性生活污水处理方法，先将污水引入土壤污水渗滤处理槽，经土壤污水渗滤处理槽截留、转化、降解原污水中的有机污染物和磷污染物，富含氨氮的水进入中间水池，并经水泵提升进入装填有包埋硝化菌颗粒的流化床，在包埋硝化菌作用下，水中的氨氮快速被氧化成硝酸盐，之后，通过流化床的尾端网格将固体颗粒与水分离，出水一部分直接排放，一部分清水通过水泵回流，并在进水端与原污水混合后再次进入土壤污水渗滤处理槽，水中的硝酸盐在土壤的缺氧环境中发生反硝化反应，硝酸盐转换为氮气，从而去除水中的氮污染物。

土壤装置水力负荷控制为8~16cm/d，相应的停留时间控制在5~10小时；流化床停留时间控制在2~4小时，所需要的溶解氧通过微孔曝气供给，溶解氧浓度控制为2~3mg/L；流化床装置中包埋硝化菌的填充率按5%计；流化床尾端网格能截留住包埋硝化菌颗粒；流化床出水按回流比100%通过回流泵回流至前端与原污水混合后再进入土壤污水渗滤处理槽。

土壤污水渗滤处理槽主要由布水槽、集水管、级配土壤、草皮组成。布水槽中设穿孔布水管，穿孔布水管中心离装置表面15-20cm，污水从穿孔布水管上的小孔流出，经毛细作用提升，再均匀渗流到土壤深层。集水管为穿孔塑料管，其中心距装置底部15cm。穿孔塑料管周围均填有砾石，其外裹透水无纺布，主要用于防止穿孔塑料管被土壤颗粒堵塞。装置内部填满级配土壤，表面种有草皮。

流化床装置为中心管气升式内循环结构，装置底部通过气泵供气，气体用于提供包埋硝化菌硝化所需溶解氧以及保持硝化颗粒处于流化状态，装置顶部设置网格，用于分离颗粒与处理后的水。本发明采用的包埋硝化菌颗粒见《固定化活性污泥的制备方法及处理微污染水的方法》（中国发明专利申请号：200910194651.8）。

本发明与现有技术相比较，其优势主要体现在以下几个方面：

1、充分利用湖泊、水库、农村等处的地形，有效去除污水中的氨氮、磷和有机物等污染物。由于本发明在土壤污水渗滤处理槽后置了一个包埋硝化菌颗粒流化床，二者在建设过程中可以合建，也可以分建，适合不规则的、偏远地区农村等分散性生活污水的处理。同时，没有失去作为单一土壤渗滤处理污水的优势，能够利用土壤本身截留作用，微生物的吸附降解功能以及土壤表面种植植物对污染物的吸收利用，去除有机污染物和磷污染物。同时，流化床中的包埋颗粒具有高密度的硝化细菌，并且活性很大，能够快速将污水中的氨氮转化为硝酸盐氮，弥补了单一土壤槽硝化功能不足的劣势，硝化颗粒驯化成熟后表面生长的白色生物膜也能够利用污水中的有机物以及硝化菌产生的胞外聚合物和溶解性微生物产物等。流化床出水回流至前端土壤污水渗滤处理槽，回流水富含硝酸盐氮，在同时具备碳源和硝酸盐氮条件下，于土壤中的缺氧环境中发生反硝化反应，氮污染物以氮气的形式排放，污水中的总氮得以去除。由此可知，本系统既具备去除有机物和磷污染物的能力，同时能够有效去除污水中的氨氮、降低总氮指标。

2、组合系统的建设、运行管理成本低。本发明在单级土壤污水渗滤处理槽的基础上，后置包埋硝化菌颗粒流化床和中间水池，上述系统利用了土壤、无纺布等低廉的材料，仅流化床和中间水池为混凝土结构，总造价控制在400~500元/吨，远低于传统的污水处理厂平均1500元/吨的造价。在运行过程中，流化床需要通过底部曝气将包埋颗粒形成流化状态及提供给硝化菌足够的氧，由于停留时间远短于传统的污水处理厂，故电耗亦小；此外，水泵需要消耗动力，但由于提升高程极低，动力消耗相应极小，整个系统全自动运行，仅需定期维护水泵和投加补充颗粒（一年一次，投加量为原投加颗粒的10%）。

3、系统处理污水后污泥产量低。由于本发明主要利用土壤中的缺氧和厌氧环境去除污水中的有机污染物，而厌氧菌生长速率远远低于好氧细菌，所以产生的污泥量很少。而包埋硝化菌快速氧化污水中氨氮的过程中，硝化细菌的增长速率慢，包埋硝化颗粒随着时间略微增大，颗粒表面增长的白色生物膜周期性掉落能够被网格截留。由于进入流化床的有机负荷不高，这部分生物膜受负荷限制，增长缓慢，故产生的泥量少。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明土壤污水渗滤处理槽剖面图；

图3为本发明包埋硝化菌颗粒流化床结构示意图。

图中，1、污水；2、土壤污水渗滤处理槽；3、中间水池；4、包埋硝化菌颗粒流化床；5、净化后排放水；6、回流管；7、草皮；8、布水槽；9、布水管；10、级配土壤；11、土壤装置槽壁；12、集水管；13、砾石；14、透水无纺布；15、网格；16、微孔曝气头；17、回转式鼓风机；18、转子流量计；19、中心管；20、包埋硝化颗粒。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步描述。

具体实施方式

本发明实施例采用的方法流程如图1所示，主要包括将污水中的有机物和磷污染物降解，同时具有发生反硝化功能的土壤污水处理槽2；中间水池3；同时将污水中氨氮高效转化为硝酸盐氮的包埋硝化颗粒流化床4；回流管6。分散性生活污水进入如图2所示的土壤污水渗滤处理槽2，经其对污水中的有机物和磷污染物截留、转化、降解后，富含氨氮的水进入中间水池3，并经水泵提升进入装填有包埋固定化硝化菌颗粒20的流化床4，包埋硝化菌颗粒流化床4如图3所示，在固定化硝化菌颗粒20的作用下，水中的氨氮快速被氧化成硝酸盐，之后，通过包埋硝化菌颗粒流化床4的尾端网格将固体颗粒与水分离，出水一部分直接排放，一部分回流，并在进水端与原污水1混合后再次进入土壤污水渗滤处理槽2，水中的硝酸盐在土壤的缺氧环境中发生反硝化反应，硝酸盐转换为氮气，从而去除水中的氮污染物。

实施例1：

采用本方法处理南方某水库周边生活污水，全年水温≥15℃，污水量为3吨/日，土地污水渗滤槽2尺寸为6×6×1.2m，系统上部设置布水槽8，槽内设一根管径为10cm的穿孔管作为布水管9，布水管9中心距装置上部20cm，系统底部设管径为10cm的穿孔管作为集水管12，集水管12中心距底部15cm，穿孔管周围填有砾石13，其外裹透水无纺布14，土壤污水渗滤处理槽2内部填充级配土壤10，表面种有草皮7。流化床4为中心管气升式内循环结构，反应器由有机玻璃制成，内径1m，有效高度1m，有效容积6m³，流化床4内包埋菌颗粒的体积填充率为5%以颗粒的堆积体积计。包埋硝化菌颗粒20尺寸为3×3×3mm，黑色，无味，比水略重，密度约为1.02g/cm³，曝气后可均匀悬浮于水相。回转式鼓风机17通过中心管19下部的微孔曝气头16进入反应器，气量通过转子流量计18进行调节。土壤污水渗滤处理槽2水力负荷采用12cm/d，停留时间为12h；包埋硝化菌颗粒流化床4停留时间为2h，溶解氧浓度保持在2-3mg/L；回流液通过回流泵回流后于土壤污水渗滤处理槽2前端进水1混合，回流比采用100%。进水有机物CODcr为159.5-213.0mg/L，氨氮NH₄ ⁺-N为26.9-34.7mg/L，总氮TN为28.2-36.9mg/L，总磷TP为2-3.3mg/L。组合装置连续运行12个月，CODcr、NH₄ ⁺-N、TN和TP平均去除率分别达到88.13%，、94.01%、69.08%、81.93%。

实施例2：

采用本方法处理北方农村生活污水，全年有4个月水温≤15℃，污水量为45吨/日，土地污水渗滤槽2尺寸为25×20×1.2m，系统上部设置布水槽8，槽内设一根管径为20cm的穿孔管作为布水管9，布水管9中心距装置上部20cm，系统底部设管径为20cm的穿孔管作为集水管12，集水管12中心距底部15cm，穿孔管周围填有砾石13，其外裹透水无纺布14，土壤污水渗滤处理槽2内部填充级配土壤10，表面种有草皮7。流化床4为中心管气升式内循环结构，反应器由有机玻璃制成，内径10.6 m，有效高度2m，有效容积180 m³，流化床4内包埋菌颗粒的体积填充率为5%以颗粒的堆积体积计。包埋硝化菌颗粒20尺寸为3×3×3mm，黑色，无味，比水略重，密度约为1.02g/cm³，曝气后可均匀悬浮于水相。回转式鼓风机17通过中心管19下部的微孔曝气头16进入反应器，气量通过转子流量计18进行调节。土壤污水渗滤处理槽2水力负荷采用10cm/d，停留时间为12h；包埋硝化菌颗粒流化床4停留时间为4h，溶解氧浓度保持在2-3mg/L；回流液通过回流泵回流后于土壤污水渗滤处理槽2前端进水1混合，回流比采用100%。农村污水的进水有机物CODcr为121.2-175.1mg/L，氨氮NH₄ ⁺-N为23.7-31.8mg/L，总氮TN为27.5-33.6mg/L，总磷TP为2.1-2.8mg/L。组合装置连续运行15个月，CODcr、NH₄ ⁺-N、TN和TP平均去除率分别达到91.08%，、93.19%、60.15%、92.12%。

Claims

1.一种分散性生活污水处理方法，由土壤污水渗滤处理槽和包埋固定化硝化菌颗粒流化床组成，其特征在于：分散性生活污水进入土壤污水渗滤处理槽，经其对污水中的有机物和磷污染物截留、转化、降解后，富含氨氮的水进入中间水池，并经水泵提升进入装填有包埋固定化硝化菌颗粒的流化床，在固定化硝化菌颗粒的作用下，水中的氨氮快速被氧化成硝酸盐，之后，通过流化床的尾端网格将固体颗粒与水分离，出水一部分直接排放，一部分回流，并在进水端与原污水混合后再次进入土壤污水渗滤处理槽，水中的硝酸盐在土壤的缺氧环境中发生反硝化反应，硝酸盐转换为氮气，从而去除水中的氮污染物；土壤污水渗滤处理槽的处理水量不大于100吨/日，水力负荷为8~16cm/d；包埋固定化硝化菌颗粒流化床出水按照回流比为100%进行回流；包埋固定化硝化菌颗粒流化床的颗粒填充率为5%，停留时间为：水温≥15℃为2小时或水温≤15℃为4小时；土壤污水渗滤处理槽主要由布水槽、集水管、级配土壤、草皮组成，布水槽中设穿孔布水管，穿孔布水管中心离装置表面15-20cm，污水从穿孔布水管上的小孔流出，经毛细作用提升，再均匀渗流到土壤深层，集水管为穿孔塑料管，其中心距装置底部15cm，穿孔塑料管周围均填有砾石，其外裹透水无纺布，主要用于防止穿孔塑料管被土壤颗粒堵塞，装置内部填满级配土壤，表面种有草皮。

2.根据权利要求1所述的分散性生活污水处理方法，其特征在于每年补充一次包埋固定化硝化菌颗粒，补充量为前一次投加量的10%。