CN103848535A

CN103848535A - 多介质可再生生物过滤方法及装置

Info

Publication number: CN103848535A
Application number: CN201210389503.3A
Authority: CN
Inventors: 杨敏; 贺彬; 杨骐玮
Original assignee: YUNNAN INSTITUTE OF ENVIRONMENTAL SCIENCE
Current assignee: YUNNAN BINGSEN ENVIRONMENT ENGINEERING CO., LTD.
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2032-10-15
Also published as: CN103848535B

Abstract

本发明涉及涉及一种生物过滤方式处理污水的方法及这种处理方法的装置。本发明由污水入口、格栅渠调节池、空气泵、接触曝气池、沉淀池、曝气风机、脱氮池、除磷池、生物炭池、过滤池、清水池、过滤器和紫外光消毒器依次排列构成，污水入口与调节池之间通过格栅渠连接，接触曝气池通过曝气管道与曝气风机连接，格栅渠、接触曝气池、沉淀池、脱氮池、除磷池、生物炭池、过滤池、清水池之间依次联通，且它们之间均设置有空气泵。本发明一次填入，一次性投资，即可使用十年以上，运行费用低，管理维护简便，出水水质稳定，是在常规技术的基础上的深度处理，且微生物的培养靠的是自身系统培养的适生菌，抗冲击能力强、净化度高。

Description

多介质可再生生物过滤方法及装置

技术领域

本发明涉及一种污水处理方法，特别涉及一种生物过滤方式处理污水的方法。本发明还涉及这种处理方法的装置。

背景技术

生化处理方法是生活污水处理的主要方法，在国内外得到了广泛应用，污水处理工艺的选择应根据进出水水质、处理程度要求、占地面积和工程规模等多因素综合考虑，适宜的污水处理工艺不仅可以降低工程投资，还有利于污水处理站的运行管理以及减少污水处理站的经常性费用，保证出水水质。

生化处理主要分为两大类：活性污泥法和生物膜法。

污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。这种处理法的实质是使细菌和真菌类的微生物、原生动物和后生动物一类的微型动物附着在填料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥——生物膜。污水与生物膜接触，污水中的有机污染物作为营养物质，被生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到增殖。

在污水的生物膜处理中，生物膜在不断地增长、更新、脱落、再重新增长的循环，以达到净化污水目的。老化的生物膜脱落，易造成填料堵塞、处理效率下降、滤料再生困难等问题；滤料的种类和形式直接影响着微生物的种群、污染因子的去除和污水的净化度。

发明内容

本发明的目的旨在于克服现有技术的缺陷，提供一种采用多种介质对污水进行处理，生物介质可再生，且过滤效果好的多介质可再生生物过滤方法，本发明的另一目的是提供这种方法所使用的装置。

本发明所述的多介质可再生生物过滤方法，其步骤是：

a．将生活污水从污水入口进入格栅渠，格栅渠是格栅机或者人工格栅中的一种，污水经格栅渠将粒径≥10mm的粗大颗粒杂物分离去除；

b．除去粗大颗粒杂物的污水再进入调节池，调节池内的污水通过污水泵提升，采用阀门控制、调节流量，将85~95%的污水泵到接触曝气池，5~15%的污水泵至脱氮池作为脱氮所需炭源补充；

c．进入接触曝气池4的污水经过曝气生化处理，降解大部分污染物，曝气池处理完毕的污水进入沉淀池；

d．经沉淀池沉降分离后的上清液再进入硝化池中，通过曝气硝化，将污水中的氨态氮氧化为硝态氮，再流入脱氮池；

e．进入脱氮池的污水，在厌氧的环境下硝态氮与此作为有机炭源的5~15%污水在脱氮菌的作用下被还原，并作为氮气溢出达到脱氮目的，脱氮池出来的污水进入除磷池除磷；

f．经脱磷后的污水进入生物炭池进行微生物进一步降解；生物炭池出水经过滤池将悬浮物去除后进入清水池再由清水泵打到过滤器进一步除去固体悬浮物后进入紫外线消毒器消毒，经消毒达标后的清水排放或综合利用。

步骤b-f的各个池中的污泥均由空气泵排至污泥浓缩池，经沉降浓缩后的污泥由空气泵排入污泥池；污泥池内的污泥由污泥泵打入过滤机过滤；污泥经干化处理后送垃圾填埋场或用于改良土壤，过滤液返回调节池。

步骤e中经除磷排出来的污水对达到排放或综合利用要求的，直进入生物炭池；对于未达到排放或综合利用要求的，则通过除磷加药系统加入除磷药剂FeCl₃确保TP后进入生物炭池。

所述的压缩空气通过沉水式风机分别送入接触曝气池、硝化池7、生物炭池、除磷池进行曝气。

所述的污水经过格栅进入调节池，在调节池的入水管上安装有加热装置。所述的加热装置为太阳能加热、热水加热或蒸汽加热中的一种。

所述的过滤机为叠螺式过滤机。

本发明所述的多介质可再生生物滤床，由污水入口、格栅渠调节池、空气泵、接触曝气池、沉淀池、曝气风机、脱氮池、除磷池、生物炭池、过滤池、清水池、过滤器和紫外光消毒器依次排列构成，污水入口与调节池之间通过格栅渠连接，接触曝气池通过曝气管道与曝气风机连接，格栅渠、接触曝气池、沉淀池、脱氮池、除磷池、生物炭池、过滤池、清水池之间依次联通，且它们之间均设置有空气泵。

所述的沉淀池、脱氮池、除磷池、清水池、过滤池池底连接有曝气装置，曝气装置与曝气风机连接。

所述的曝气管上设置有气体喷嘴，气体喷嘴为倒V型，喷口向下。

采用本发明的方法处理污水，其出水口的出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标、《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002、《城市污水再生利用景观用水水质》GB/T18921-2002水质要求，本发明所述的清水泵出口处设置的紫外线消毒设备。常用的消毒方法有：臭氧消毒法、氯气消毒法、二氧化氯消毒法和紫外线消毒法。

本发明所述滤床的各个不同池中均可采用多种不同的滤料，如蜂窝状接触滤材、多面空心球填料、竹筒、陶粒、石灰石、不饱和炭、木炭、废铁削、腐朽木等净化过滤接触材料组成填料滤床，通过科学的组合,充分发挥自然的生物化学和物理化学对污水进行净化作用,利用装置内各种微生物和微小动物的对污水的净化能力，同时提高除磷脱氮能力，从而达到综合净化处理污水目的。多介质可再生生物滤床系统摒弃传统方式的鼓风机，采用世界先进的沉水式风机，使风机与处理装置成为一体，管线短捷、既减少了占地面积，又使噪声大大减低；既冷却了风机，又提高了水温，促进了生化反应的进行。系统采用架空形式，便于生物滤料的清洗、再生，延长了填料的使用寿命，稳定了系统的处理效果。

本发明所述的多介质可再生生物过滤方法是一种新型的生物膜污水处理及深度净化工艺技术，是生物滤池技术的深入和发展。结合世界上目前的多种生物净化理论，采用多介质滤料集合，以自然生态的可再生方式，融合国际先进设备为一体的创新技术。水质净化度高，除磷脱氮效果明显，出水水质优良，污泥量少，能长期稳定达到相应的出水要求，对于水质、水量、气候条件变化较大的情况适应性强，有较高的抗冲击能力，操作维护、管理简便易行，同时，噪声大大降低，占地面积小，可绿化面积增加，具有较好的净化效果、稳定持续的处理能力、方便简易的维护管理特点。

本发明的方法是将生物氧化和过滤结合在一起，类似生物滤池，总体为“AO+生物炭”工艺，能深度净化污水。该技术对于生活污水处理及深度处理有独到之处，经生物碳处理后排水水质可达到COD≤50mg/L；BOD₅≤10mg/L；SS≤10mg/L； NH₃-N≤5mg/L；TP≤0.5mg/L。净化效率高，对COD、BOD₅、SS、氨氮、磷、微量元素、微量有机物、病原微生物等均具有较高的去除率。处理后的水达国家《城镇污水处理站污染物排放标准》GB18918-2002一级A标；《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002和《城市污水再生利用景观用水水质》GB/T18921-2002标准，可作为再生水使用。

附图说明

图1为本发明方法流程示意图。

图2为本发明装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不限于实施例。

实施例1

本发明所述的多介质可再生生物过滤方法，其步骤是：

a．将生活污水从污水入口进入格栅渠1，格栅渠是格栅机或者人工格栅中的一种，污水经格栅渠1将粒径≥10mm的粗大颗粒杂物分离去除；

b．除去粗大颗粒杂物的污水再进入调节池2，调节池2内的污水通过污水泵3提升，采用阀门控制、调节流量，将85~95%的污水泵到接触曝气池4，5~15%的污水泵至脱氮池5作为脱氮所需炭源补充；

c．进入接触曝气池4的污水经过曝气生化处理，降解大部分污染物，曝气池4处理完毕的污水进入沉淀池6；

d．经沉淀池沉降分离后的上清液再进入硝化池7中，通过曝气硝化，将污水中的氨态氮氧化为硝态氮，再流入脱氮池5；

e．进入脱氮池5的污水，在厌氧的环境下硝态氮与此作为有机炭源的5~15%污水在脱氮菌的作用下被还原，并作为氮气溢出达到脱氮目的，脱氮池5出来的污水进入除磷池8除磷；

f．经脱磷后的污水进入生物炭池9进行微生物进一步降解；生物炭池9出水经过滤池10将悬浮物去除后进入清水池11再由清水泵12打到过滤器进一步除去固体悬浮物后进入紫外线消毒器消毒，经消毒达标后的清水排放或综合利用。

步骤b-f的各个池中的污泥均由空气泵排至污泥浓缩池14，经沉降浓缩后的污泥由空气泵13排入污泥池15；污泥池15内的污泥由污泥泵16打入过滤机17过滤；污泥经干化处理后送垃圾填埋场或用于改良土壤，过滤液返回调节池2。

步骤e中经除磷排出来的污水对达到排放或综合利用要求的，直进入生物炭池；对于未达到排放或综合利用要求的，则通过除磷加药系统18加入除磷药剂FeCl₃确保TP后进入生物炭池9。

所述的压缩空气通过沉水式风机分别送入接触曝气池4、硝化池7、生物炭池9、除磷池8进行曝气。

所述的污水经过格栅1进入调节池2，在调节池2的入水管上安装有加热装置。所述的加热装置为太阳能加热、热水加热或蒸汽加热中的一种。

所述的过滤机为叠螺式过滤机。

本发明所述的多介质可再生生物滤床，由污水入口、格栅渠1调节池2、空气泵13、接触曝气池4、沉淀池6、曝气风机19、脱氮池5、除磷池8、生物炭池9、过滤池10、清水池11、过滤器17和紫外光消毒器依次排列构成，污水入口与调节池2之间通过格栅渠1连接，接触曝气池4通过曝气管道20与曝气风机21连接，格栅渠1、接触曝气池4、沉淀池6、脱氮池5、除磷池8、生物炭池9、过滤池10、清水池11之间依次联通，且它们之间均设置有空气泵3。

所述的沉淀池6、脱氮池5、除磷池8、清水池11、过滤池10池底连接有曝气装置20，曝气装置20与曝气风机19连接。

本发明所述的多介质可再生生物过滤方法能够确保污水深度达标。常规的污水处理技术一般只能达到《城镇污水处理站污染物排放标准》GB18918-2002一级B标，需要增加后续的强化处理才能确保达到一级A标，深度处理投资约占总投资的1/3。如增加膜过滤系统、膜生物反应器、多级污水处理过滤等，这样带来的运行费用、管理问题是较多的，运行费用也将大大的提高。生物炭工艺采用固定池床方式，一次填入，一次性投资稍高，但可确保使用十年以上，运行费用低，管理维护简便，出水水质稳定，是在常规技术的基础上的深度处理，且微生物的培养靠的是自身系统培养的适生菌，抗冲击能力强、净化度高。

脱氮除磷材料采用机械加工废弃铁屑和天然朽木，在保证除磷脱氮的前提下，不用或少用药剂，是一种低能耗、绿色环保的污水处理技术。

多介质可再生生物滤床工艺技术整套装置产生的污泥量很少。

污水处理后, 水中大多数有机物和无机物都转化为污泥，如果污泥处理不当，将造成二次污染，形成新的公害，使污水处理事倍功半。自然循环方式污水处理工艺的污水处理及深度净化技术，所产污泥量很少，同时在污泥浓缩池里设置好氧消解污泥系统，整个污水处理设施污泥量极少，基本上经常规保养后，均能重新分配活化使用，无机污泥根据进水水质的情况，平均1～2月清除污泥一次，极大降低了污泥后续处置费用。少量污泥经污泥过滤机过滤可用于绿化、改良土壤，或者干化处理后送垃圾填埋场最终处置。

本发明可采用“无人值守式”全自动运行，运转管理费用低。电脑控制柜通过可编程控制器PLC按预先编制好的程序对整个工艺的电气设备进行控制，电脑自动切换，可实现全天无人操作。也可以手动控制运行。维护管理方便，每月只需反冲和清理污泥一次。设备每年常规保养3-8次，每次一天，人工1-2人。运行费用较低，约0.45元/ m³·d左右。

本发明的穿孔曝气管结构简单，加工容易，无堵塞等问题。通过曝气管的结构改进、合理布管，提高曝气的均匀性，同时，采用填料进行二次布气，提高了气体的分散度和在水中的停留时间，提高了曝气效率，曝气量比活性污泥法曝气量大为减小，从而降低了电耗，节约了运行费用。同时，通过曝气管的结构改进，有效防止了曝气管堵塞问题。而且精心布设了池底冲洗管道，制定了完善的操作规程，保证整个系统长期稳定运行不堵塞。

多介质可再生生物过滤装置运行稳定，抗冲击负荷能力强，对于低于设计最大负荷的污水量同样适用，不存在开机困难、运行不稳定等问题，仅需调整风机开启的数量即可，其它不变。并可适应水质波动变化，处理效率高，在大多数地区易于推广使用。结构紧凑，便于屏蔽和埋入地下，占地面积小，完全改善了现行污水处理站的面貌，综合建设费用低。主体装置占地面积为0.6m²/m³污水左右，较常规生化处理工艺技术占地面积小，采用先进的沉水式风机，管道短捷，进一步减少了占地面积，减低了系统运行噪声。无须专门进行微生物菌种培养。污水处理站整体设置在≥300mm土层以下，对设施起到保温防护作用。同时可充分利用大量的白天水温，维持系统温度满足本工艺对水温的需求。本工艺与其他生物处理工艺不同，所有的生物菌完全靠系统自身培养繁殖，是真正的适生菌种，无须专门进行微生物菌种培养，全部采用自然生化系统自身培养适生菌群，简化了污水处理站系统的开停车过程，便于操作管理和维护。采取滤料架空形式，便于滤料再生，系统采用架空形式，便于生物滤料的清洗再生，延长了填料的使用寿命，稳定了系统的处理效果。

本发明将服务区收集来的生活污水进入格栅渠，格栅渠为格栅机或人工格栅，经格栅机或人工格栅将粗大颗粒杂物分离去除后，污水进入调节池；调节池内污水由污水泵将污水提升，90%到接触曝气池，10%污水至脱氮池作为脱氮所需炭源补充；接触曝气池出来污水进入沉淀池，经沉淀分离后污水进入硝化池中通过强烈的曝气分解，将污水中的氨态氮氧化为硝酸态氮，进入脱氮池，在厌氧在环境下硝酸态氮与此作为有机炭源的10%污水在脱氮菌的作用下被还原，作为氮气溢出而达到去脱氮的效果；脱氮池出来的污水进入除磷池，必要时通过除磷加药系统加入除磷药剂FeCl₃确保TP达标；出来的污水进入生物炭池进行微生物分解及氨态氮在硝化；生物炭池出水经过滤池将浮游物去除后进入清水池暂存；清水池由泵打到过滤器进一步除去固体悬浮物后进入紫外线消毒器消毒，经消毒达标后的清水作为道路、地坪清扫、绿化、消防、景观池补充水。各池污泥由空气泵定期排至污泥浓缩池，经沉降浓缩后的污泥由空气泵排入污泥池；污泥池污泥由污泥泵打入叠螺式过滤机过滤；污泥经石灰干化处理后送垃圾填埋场，过滤液就近返回调节池。由沉水式风机来的压缩空气分别送入接触曝气池、硝化池、生物炭池、除磷池进行曝气。

本发明所述的多介质可再生生物过滤装置有多种过滤净化材料。其过滤净化材料及数量如下：

实施例2

采用本发明的方法和装置进行试验，承担云南海埂会议中心片区生活污水处理工程。污水处理设施可屏蔽或埋于地下，与景观协调一致，完全改善了通用污水处理设施的观瞻。工程处理规模为600 m³/d，于2008年10月建成投产，目前运行稳定，出水水质达《城镇污水处理站污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标，并作为小区内景观用水。本示范工程投入试运行后，经过云南省环境监测中心站及多次自检分析，出水水质完全达到了设计预期的目标，且水质较稳定。

水质监测结果（mg/L），见下表：

需要说明的是进水水质越好，净化度越低，对处理工艺的技术要求越高。经过两年的运行，整个工程耗电量为200～250kWh/d，能耗较原设计低，完全能满足运行要求。正常运行费用完全可控制在0.6元/ m³以下。

2009年1月5日，由省环保厅组织相关部门和专家，对云南海埂会议中心片区污水处理工程进行了验收。省环保厅的竣工验收批复“处理工艺消化吸收了国内、外先进技术及设计理念，集合了多项污水净化新技术和新观念，各项指标优越，为我省增加了一项小型生活污水处理先进技术，具有较好的推广应用价值和前景”。该技术有独到之处，特别是对深度处理及湖泊水质处理控制有较好的推广应用价值，有较好的市场前景，项目有示范作用。

实施例3

采用本发明的方法和装置进行试验，承担丽江玉龙雪山省级旅游开发区甘海子污水处理厂改扩建工程的处理工作。丽江玉龙雪山省级旅游开发区甘海子污水处理厂改扩建工程处理规模2000m³/d，地处海拔3000多米的青藏高原高寒山区，污水出水水质达到《城镇污水处理站污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标和《城市污水再生利用景观用水水质》GB/T18921-2002水景类的有关要求。为我国青藏高原地区污水处理提供了一项可靠的处理方法。

实施例4

本发明的方法和装置进行试验，典型污水处理工艺的比较如下表：

本发明采用的消毒工艺是在多介质可再生生物过滤装置的清水泵出口设置紫外线消毒设备。常用的消毒方法有：臭氧消毒法、氯气消毒法、二氧化氯消毒法和紫外线消毒法。其中氯气消毒法和二氧化氯消毒法，排出的水中尚有少量余氯存在，对绿化浇灌的植物生长不利。臭氧消毒法投资高、管理要求也高。而紫外线消毒技术在国内、外污水处理中的应用较广泛,随着污水处理站出水水质要求逐年提高，应用呈上升趋势。由于采用紫外线消毒具有不需投加任何化学药剂,不改变水的成分和结构,消毒时间短,杀菌范围宽效果好的优点,国际上一些对细菌排放有严格要求的地区,大多采用了紫外线消毒。但紫外线消毒措施对进水水质要求高，对于水质达不到《城镇污水处理站污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标以上的消毒效果较差。

设计的紫外剂量通常<30 mWs/cm²，在选用紫外线系统时宜采用国外先进的低压高强度或中压系统,并带自动清洗装置。紫外线系统的设计非常关键,灯管间距布置合理,尽量避免黑洞的产生,确保消毒效果。紫外光是电磁波谱的一部分，其波长位于200nm到310nm之间的波谱区。紫外光通过改变细菌、病毒和其他微生物细胞的遗传物质（DNA），使其不再繁殖而达到对水进行消毒的目的。当水流流经紫外灯管时，其中的微生物受到某一致死剂量紫外能的辐射导致死亡。处理后的污水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002冲厕和《城市污水再生利用景观用水水质》GB/T18921-2002水景类的有关要求，作为再生水用于景观池的补充水、道路清扫、消防、冲厕、建筑施工等用水，以节约水资源，减少新鲜水用量，节能减排，保护环境。定期的把各池的污泥抽取到污泥浓缩池，通过曝气分解，把污泥中的有机物不断的分解,减少污泥量。当停止曝气后，通过空气提取泵把浓缩沉淀的污泥移送到污泥池；上层清水溢流到接触曝气池继续进行处理。定期将污泥池污泥打至叠螺式污泥脱水机脱水，污泥可用于绿化、改良土壤或者干化后送垃圾填埋场。过滤液和清洗液就近自流排到调节池回到系统处理。

Claims

1.一种多介质可再生生物过滤方法，其特征在于，其步骤是：

2.根据权利要求1所述的多介质可再生生物过滤方法，其特征在于，步骤b-f的各个池中的污泥均由空气泵排至污泥浓缩池，经沉降浓缩后的污泥由空气泵排入污泥池；污泥池内的污泥由污泥泵打入过滤机过滤；污泥经干化处理后送垃圾填埋场或用于改良土壤，过滤液返回调节池。

3.根据权利要求1所述的多介质可再生生物过滤方法，其特征在于，步骤e中经除磷排出来的污水对达到排放或综合利用要求的，直进入生物炭池；对于未达到排放或综合利用要求的，则通过除磷加药系统加入除磷药剂FeCl₃确保TP后进入生物炭池。

4.根据权利要求1所述的多介质可再生生物过滤方法，其特征在于，所述的压缩空气通过沉水式风机分别送入接触曝气池、硝化池7、生物炭池、除磷池进行曝气。

5.根据权利要求1所述的多介质可再生生物过滤方法，其特征在于，所述的污水经过格栅进入调节池，在调节池的入水管上安装有加热装置。

6.根据权利要求1所述的多介质可再生生物过滤方法，其特征在于，所述的加热装置为太阳能加热、热水加热或蒸汽加热中的一种。

7.根据权利要求1所述的多介质可再生生物过滤方法，其特征在于，所述的过滤机为叠螺式过滤机。

8.一种用于权利要求1所述的多介质可再生生物过滤方法的多介质可再生生物过滤装置，由污水入口、格栅渠调节池、空气泵、接触曝气池、沉淀池、曝气风机、脱氮池、除磷池、生物炭池、过滤池、清水池、过滤器和紫外光消毒器依次排列构成，其特征在于，污水入口与调节池之间通过格栅渠连接，接触曝气池通过曝气管道与曝气风机连接，格栅渠、接触曝气池、沉淀池、脱氮池、除磷池、生物炭池、过滤池、清水池之间依次联通，且它们之间均设置有空气泵。

9.根据权利要求8所述的多介质可再生生物过滤方法，其特征在于，所述的沉淀池、脱氮池、除磷池、清水池、过滤池池底连接有曝气装置，曝气装置与曝气风机连接。

10.根据权利要求8所述的多介质可再生生物过滤方法，其特征在于，所述的曝气管上设置有气体喷嘴，气体喷嘴为倒V型，喷口向下。