CN103755012A - 混合填料床曝气生物滤池污水处理装置和处理方法 - Google Patents

Abstract

混合填料床曝气生物滤池污水处理装置和处理方法，涉及污水处理。所述装置设有进水槽、提升泵、鼓风机、生物滤柱和曝气头；进水槽出水口接提升泵进口，生物滤柱设有柱体、承托板、进出水口，提升泵出口接进水口，进水口设于柱体的底部，承托板设于进水口的上方，在承托板上设有至少1个用于布水的通孔，在柱体内承托板上填入混合填料，出水口设在柱体的顶部，在柱体上设有取样口，鼓风机的出风口接设于柱体底部的曝气头。进水槽中的海水养殖废水在提升泵的作用下，流入生物滤柱的底部，废水经过混合填料后从生物滤柱顶部的出水口流出。利于微生物的生长，在运行过程中，贝壳生物陶粒可释放出一定的碳酸钙，缓冲pH，保证微生物硝化所需环境。

Description

混合填料床曝气生物滤池污水处理装置和处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理，尤其是涉及一种混合填料床曝气生物滤池污水处理装置和处理方法。

背景技术

我国是一个资源型和水质型缺水的国家。联合国规定，我国的人均水资源量已不足世界人均水平的1/4，是一个资源型缺水的国家。随着经济的快速发展，水污染情况日益严重。目前，我国污水治理面临的形势是，水污染严重、治理起步晚、基础差、要求高。根据国家污水排放预测和环境治理2010年远景规划，我国在2010年污水排放总量约为763亿立方米，需要处理45%，每日处理量达9407万立方米，而目前我国已建成的污水处理系统能力不到3000万立方米，还有大量污水必须在今后几年内治理达标。同时不少地方要求污水处理必须达到回用标准，这就在数量和质量上提出了很高的要求。

目前处理污水的方法有活性污泥法和生物膜法。活性污泥法虽然能达到一定的排放水标准，但是存在负荷底、工程投资高、占地大等问题。曝气生物滤池(BAF)是近年来受到广泛关注的一种新型污水处理技术，具有占地面积少、投资费用低、处理效率高、出水水质好等优点。现已被应用于许多污水处理厂的二级处理、深度处理以及污水的回用。滤料是BAF的核心构件，滤料是影响微生物固定、生长、繁殖和脱落的重要因素，选择合适的滤料对于BAF的设计、运行和达到预定的处理效果具有决定作用。混合填料可以提高BAF的去污能力和抗冲击负荷的能力，又能有效的减少反冲洗成本和初期建设成本。2004年，邓惠萍等（邓慧萍,吴国荣,张玉先.沸石和活性炭除氨氮、有机物的互补作用[J].中国给水排水,2004,20(5):50-52）研究了沸石与活性炭去除天然有机物和氨氮的效果以及二者在去除氨氮和有机物中的互补作用。结果表明：活性炭对有机物的吸附效果明显优于沸石，沸石则对进水氨氮峰值有很好的削减作用，而活性炭可保证对氨氮的稳定去除。沸石+活性炭工艺可以发挥沸石和活性炭的各自优势，能有效去除微污染源水中的氨氮和有机物。2007年，刘芳等（刘芳,赵朝成,张秀霞.组合填料生物滤池处理锦纶废水二级出水的性能研究[J].环境工程学报,2007,4(1):38-43）采用陶粒和活性炭组合填料生物滤池对锦纶废水二级生物处理出水进行了深度净化，研究结果表明，曝气生物滤池处理效果良好，平均出水COD、NH4+-N和TN分别为32mg/L、1.5mg/L和8.1mg/L。2012年，彭晓兰等（彭晓兰，陈吕军.不同填料组合的曝气生物滤池前置反硝化工艺特性的比较研究[J].环境工程学报,2012,6(4):1207-1214）研究了陶粒-沸石和沸石-陶粒两组混合填料在不同水力负荷条件下对污水的处理效果，结果发现沸石-陶粒组合的脱氮能力高于陶粒-沸石的脱氮能力。混合滤柱可以充分发挥滤料的优势，目前的混合填料多采用多级生物滤池方法，采用单级混合床生物滤池的研究还鲜有报道。目前，补充碱度的方式主要是投加NaHCO₃或NaOH，这无疑增加了运行成本与管理的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合填料床曝气生物滤池污水处理装置。

本发明的另一目的在于提供一种混合填料床曝气生物滤池污水处理方法。

所述混合填料床曝气生物滤池污水处理装置设有进水槽、提升泵、鼓风机、生物滤柱和曝气头；所述进水槽的出水口接提升泵的进口，所述生物滤柱设有柱体、承托板、进水口和出水口，提升泵的出口接进水口，进水口设于柱体的底部，承托板设于进水口的上方，在承托板上设有至少1个用于布水的通孔，在柱体内承托板上填入混合填料，出水口设在柱体的顶部，在柱体上设有取样口，鼓风机的出风口接设于柱体底部的曝气头。

所述曝气头与鼓风机之间可设有流量计。

所述混合填料的高度可为0.5～4m，所述混合填料可采用火山岩烧结滤料和贝壳生物陶粒，所述火山岩烧结滤料和贝壳生物陶粒的质量比可为（1～5）∶1。

进水槽、提升泵、生物滤柱之间采用水管连接；鼓风机、流量计和生物滤柱之间采用气管连接。

污水从进水槽流出通过进水管进入提升泵，提升泵加压后，进入生物滤柱底部，沿程向上，经过混合填料床的处理，然后从滤柱上方的出水口流出；曝气头设置在生物滤柱的底部，与鼓风机相连，进行连续曝气，生物滤柱的溶解氧浓度可控制为3～7.5mg/L。

所述混合填料床曝气生物滤池污水处理方法，采用所述混合填料床曝气生物滤池污水处理装置，所述方法具体步骤如下：

进水槽中的海水养殖废水在提升泵的作用下，流入生物滤柱的底部，废水经过混合填料后从生物滤柱顶部的出水口流出。

本发明要解决的技术问题之一，在于滤料选择和混合比例的确定，混合比直接影响BAF的运行效能，例如微生物的附着、生物膜的厚度，以及反冲洗周期等。

本发明所采用的火山岩陶粒贝壳生物陶粒按照不同的体积比例混合均匀，混合比范围为1～5。进一步将不同的混合比的混合填料填充到BAF装置中。

本发明要解决的技术问题之二，在于气水比的选择，气水比将直接影响BAF工艺的脱氮效能和反冲洗周期。

本发明所采用的不同的气水比的，考察气水比的影响，气水比的范围为5～40。进一步将不同的气水比作为BAF的运行参数。

本发明采用混合填料（火山岩陶粒和贝壳生物陶粒）作为曝气生物滤柱的填料，基于混合填料床生物滤池污水处理工艺具有单一填料生物滤池和两段式生物滤池所没有的优势，所发明装置具有高强度的去污能力和抗冲击负荷的能力，又能有效减少反冲洗成本和初期建设成本。

本发明基于混合填料床曝气生物滤池污水处理工艺，将混合填料曝气生物滤池装置运用到污水处理中，发现混合填料床生物滤柱的处理效果要优于单一填料的生物滤柱，具有重要的应用价值和社会意义。

本发明具有如下优点：

本发明采用混合填料（火山岩陶粒和贝壳生物陶粒）作为BAF的填料，该装置不仅利于微生物的生长，而且在运行过程中，贝壳生物陶粒可以释放出一定的碳酸钙，缓冲pH，保证微生物硝化所需的环境，从而在没有外加碱度提供的条件下，保证装置的正常运行。

附图说明

图1为本发明所述混合填料床曝气生物滤池污水处理装置实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例在运行稳定期中进出水中pH。

图3为本发明实施例在运行稳定期中进出水氨氮浓度。

图4为本发明实施例在运行稳定期中进出水中COD_Mn浓度。

在图2～4中，标记●为effluent；○为Influent。

具体实施方式

以下实施例将结合附图给出本发明在海水养殖废水中的突出效果。

如图1所示，所述混合填料床曝气生物滤池污水处理装置实施例设有进水槽1、提升泵2、鼓风机5、生物滤柱6和曝气头7；所述进水槽1的出水口接提升泵2的进口，所述生物滤柱6设有柱体61、承托板63、进水口64和出水口65，提升泵2的出口接进水口64，进水口64设于柱体61的底部，承托板63设于进水口64的上方，在承托板63上设有至少一个用于布水的通孔，在柱体61内承托板63上填入混合填料62，出水口65设在柱体61的顶部，在柱体61上设有取样口3，鼓风机5的出风口接设于柱体61底部的曝气头7。

所述曝气头7与鼓风机5之间设有流量计4。

所述混合填料的高度为0.5～4m，所述混合填料采用火山岩烧结滤料和贝壳生物陶粒，所述火山岩烧结滤料和贝壳生物陶粒的质量比为（1～5）∶1。

进水槽1、提升泵2、生物滤柱6之间采用水管连接；鼓风机5、流量计4和生物滤柱6之间采用气管连接。

污水从进水槽流出通过进水管进入提升泵，提升泵加压后，进入生物滤柱底部，沿程向上，经过混合填料床的处理，然后从滤柱上方的出水口流出；曝气头设置在生物滤柱的底部，与鼓风机相连，进行连续曝气，生物滤柱的溶解氧浓度可控制为3～7.5mg/L。

本发明开拓性地以两种混合填料作为BAF的填料，因为火山岩陶粒具有粗糙的表面而具有作为生物膜载体的可能性，且经试验证实粗糙的火山岩陶粒表面非常适合反硝化细菌的生长。贝壳生物陶粒可以释放出CaCO₃，保证硝化反应的正常进行。进水槽1中的海水养殖废水在提升泵2的作用下，流入生物滤柱的底部，生物滤柱6中填充一定高度的混合填料，海水养殖废水经过混合填料后从顶部的出水口流出。气水比为5～40，反冲洗周期为1～7d。

经实验验证，本发明所用混合填料非常适合作为生物膜载体，微生物可在混合填料的表面附着生长，并形成生物膜。因此，可以得出混合填料适合作为生物滤池的生物膜载体的结论。其次，本发明对海水养殖废水的处理具有较高的氨氮及COD_Mn去除效率，混合填料床曝气生物滤柱，使滤柱内气液混合更加均匀，氧气利用率大幅度提高，大大提高了滤柱的硝化效率。

本发明不仅大幅度提高了海水养殖废水中的氨氮的去除效果，而且为海产养殖废弃物—贝壳生物资源化再利用寻找一条新的途径，具有占地面积小、处理效果好、运行成本低等优点。

图2给出进出水中pH的变化。出水的pH高于进水的pH，说明混合填料可以释放出CaCO₃缓冲pH，使滤柱内水的pH升高，保证硝化反应顺利进行。

图3给出在进水氨氮浓度为14～16mg/L，气水比为40∶1、HRT=6h的条件下，系统在稳定期运行时的氨氮浓度变化。由图可知，氨氮的去除率达到90%，出水氨氮浓度约为1mg/L，可见曝气生物滤柱对于氨氮的去除效果好。

图4给出进出水中COD_Mn的浓度变化，出水的COD_Mn浓度约为10mg/L，远低于进水的浓度，可见曝气生物滤柱对于COD_Mn去除能力非常好。

Claims (5)

1.混合填料床曝气生物滤池污水处理装置，其特征在于设有进水槽、提升泵、鼓风机、生物滤柱和曝气头；所述进水槽的出水口接提升泵的进口，所述生物滤柱设有柱体、承托板、进水口和出水口，提升泵的出口接进水口，进水口设于柱体的底部，承托板设于进水口的上方，在承托板上设有至少1个用于布水的通孔，在柱体内承托板上填入混合填料，出水口设在柱体的顶部，在柱体上设有取样口，鼓风机的出风口接设于柱体底部的曝气头。

2.如权利要求1所述混合填料床曝气生物滤池污水处理装置，其特征在于所述曝气头与鼓风机之间设有流量计。

3.如权利要求1所述混合填料床曝气生物滤池污水处理装置，其特征在于所述混合填料的高度为0.5～4m。

4.如权利要求1所述混合填料床曝气生物滤池污水处理装置，其特征在于所述混合填料采用火山岩烧结滤料和贝壳生物陶粒，所述火山岩烧结滤料和贝壳生物陶粒的质量比为（1～5）∶1。

5.混合填料床曝气生物滤池污水处理方法，其特征在于采用如权利要求1所述混合填料床曝气生物滤池污水处理装置，所述方法具体步骤如下：

进水槽中的海水养殖废水在提升泵的作用下，流入生物滤柱的底部，废水经过混合填料后从生物滤柱顶部的出水口流出。

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