CN104150691B - 一种复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统，主要包括混凝池、一体化生物处理装置和超滤装置。本发明还公开了利用上述复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统处理含磷有机废水的方法。

Description

一种复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统和方法

技术领域

本发明涉及一种去除污水中有机物、氮磷等污染物质的系统，更具体地涉及一种复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统。

本发明还涉及利用上述系统处理含磷有机废水的方法。

背景技术

A/O是Anoxic/Oxic的缩写，是将厌氧水解技术用为好氧生物处理的前处理，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能。A/O生物除磷工艺是由厌氧和好氧两部分反应组成的污水生物处理系统。污水进入厌氧区后，反应器内聚磷菌在这一过程中大量吸收污水中的BOD，并将污泥中的磷以正磷酸盐的形式释放到污水中。混合液进入好氧池后，有机物被氧化分解，同时聚磷菌大量吸收混合液中的正磷酸盐到污泥中。由于聚磷菌在好氧条件下吸收的磷多于厌氧条件下释放的磷，因此污水经过“厌氧－好氧”的交替作用和二沉池的污泥分离达到除磷的目的。一般情况下，TP的去除率可达到85％以上。

目前，我国城市污水主要通过建设污水处理厂集中处理，其常规的工艺为活性污泥法和生物膜法。但污水处理厂存在建设和运行成本高，产生大量难以处置的污泥，处理过程中产生的恶臭会对周围居民生活环境带来不良影响等不足。为了解决这一矛盾，迫切需要研究开发经济环保、低耗高能的污水现场处理技术。土壤渗滤系统是污水土地处理系统的一种，它能够利用土壤-植物-微生物生态系统的自净能力净化污水，在处理污水的同时，污水中的营养物质和水还得以循环利用，由于整个系统居于地下，不会产生不良气味和滋生蚊蝇，无噪音，不影响表层土地的使用，不受气候条件限制，出水便于回用，它还有设备简单，能耗低等优点，体现了良好的环境和经济综合效益。因此，该技术正是适合我国国情的污水处理工艺技术之一。然而，传统的地下渗滤系统存在一些不足，如水力负荷低、占地面积大、易堵塞使用寿命短等，从而限制了其推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统。

本发明的又一目的在于提供一种利用上述系统处理含磷有机废水的方法。

为实现上述目的，本发明提供的复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统，主要包括混凝池、一体化生物处理装置和超滤装置；其中：

一混凝池，其上端设置一加注混凝剂的加药装置，混凝池的出水通过高位进水管导入一体化生物处理装置；

一体化生物处理装置的生物滤池的底部布设有生物带，一体化生物处理装置的上方设置有多组生物转盘，通过墙体将生物转盘分为第一区生物转盘和第二区生物转盘，第一区生物转盘与第二区生物转盘通过传动轴传动，两个区的生物转盘通过传动轴传动；生物转盘内填充有轻质分子筛填料；

第一区生物转盘位于高位进水管的下方，第一区生物转盘设有周边遍布水槽，利用高位进水管的水流冲击第一区生物转盘周边的水槽，使第一区生物转盘旋转；通过生物带处理的污水流入第二区生物转盘再进行处理后进入交替流人工湿地中；

交替流人工湿地内自上而下地装填有三层填料，每两层填料之间布设有双层无纺布；上层为鹅卵石与石灰石混合而成，体积比例为1:8-1:2的导水填料，中间层为碎石、弗罗里硅藻土和粗砂的混合填料，混合比例为2:3:0.5，底层为鹅卵石与石灰石混合而成，体积比例为1:8-1:2的排水填料；

一体化生物处理装置第二区生物转盘的出水通过进水管分成两个进水口分别进入交替流人工湿地的上层和底层，每个进水管均设置有进水阀门；

一体化生物处理装置的出水口一侧的上层和底层各连接一出水管，每个出水管均设置有出水阀门；

交替流人工湿地处理后的出水导入超滤装置中，超滤装置为板框式超滤机，内部布设有PVDF材质的平板超滤膜，平板超滤膜上设置有纳米曝气头，纳米曝气头连接一纳米曝气机。

所述的复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统，其中，混凝剂为聚合氯化铝+阳离子聚丙烯酰胺，重量比为20:1。

所述的复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统，其中，生物转盘采用饼状中空铁笼为主体，铁笼内部填满聚乙烯球，聚乙烯球内部为中空，表面布满方形孔，聚乙烯球内部的一半空间填充有轻质分子筛填料。

所述的复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统，其中，上层填料的粒径为15-30mm，中层填料的粒径为5-12mm，底层填料的粒径为15-30mm，三层填料的高度分别为0.2m、0.5m、0.2m。

本发明提供的利用上述复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统处理含磷有机废水的方法，其步骤为：

经过生物处理的污水在混凝池中与混凝剂进行混凝处理，去除小颗粒固体、悬浮微粒和胶体，以降低污水负荷，减轻了后续处理难度；

混凝池出水导入高位进水管，利用高位进水冲击一体化生物处理装置中第一区的生物转盘的水槽，使生物转盘旋转，污水流经生物带，通过生物带附着的生物膜对污水进一步进行处理净化，然后从生物滤池底部流入第二区的生物转盘，第二区的生物转盘在水流的动力下进行转动进行好氧消化；生物转盘转动过程中，不规则的碰撞使轻质分子筛填料表面生物膜相互摩擦脱落；通过轻质分子筛填料吸附污水中的氨氮污染物质，抑制污水生物毒性，提高处理过程中微生物活性，保证生物处理过程的效率；一体化生物处理装置出水导入交替流人工湿地；

交替流人工湿地为表面漫流时，上层进水阀和底层出水阀开启，上层出水阀和底层进水阀关闭；交替流人工湿地为垂直上行流时，上层出水阀和底层进水阀开启，上层进水阀和底层出水阀关闭；

交替流人工湿地的出水通过增压泵导入超滤装置中，利用超滤装置中的平板超滤膜去除污水中的剩余悬浮物，使出水达到回用标准；由平板超滤膜上设置的纳米曝气头的进气错流的冲击力扰动滤膜表层，并在反应器内形成湍流，防止污染物质在滤膜表层堆积对水流的顺利通过形成阻力。

所述的方法，其中，混凝池加入的混凝剂为聚合氯化铝+阳离子聚丙烯酰胺，重量比为20:1；混凝剂的投加量按5mg/L计。

所述的方法，其中，超滤装置中的纳米曝气为O₂。

所述的方法，其中，交替流人工湿地的部分出水回流至一体化生物处理装置进水，调节水质并刺激微生物生长过程分泌次生物质。

本发明利用物理吸附以及生物处理法有机结合，合理避免了由于污水中污染物浓度过高产生生物毒性，并使用好氧-缺氧-好氧的生物处理排序，有效去除污水中氮磷等营养物质，并借助微生物的分解作用把污水中有机物转化为简单的无机物，使污水得到净化。生物转盘工作时，转盘上方与空气接触，其内部分子筛内氨氮氧化为硝氮溶出，转动入污水内部，再次吸附氨氮，并在反硝化过程中消耗污水内有机物，周而复始处理污水。后续采用交替流人工湿地，以适应由于不同季节变化，使得温度波动对生物处理产生影响，避免难降解有机物的长期残留性、生物蓄积性、挥发性以及高毒性，防止其在环境介质中长期存留，通过生物富集导致更大的环境问题。

附图说明

图1是本发明复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统的结构示意图。

附图中主要组件符号说明：

1加药装置；2混凝池；3高位进水管；4一体化生物处理装置；5生物转盘；6聚乙烯球；7进水管；8进水阀门；9植物系统；10导水填料；11混合填料；12无纺布；13交替流人工湿地；14出水阀门；15出水管；16增压泵；17超滤装置；18平板超滤膜；19纳米曝气头；20纳米曝气机；21出水阀门；22排水填料；23进水阀门；24生物滤池；25生物带；41墙体；51第一区生物转盘；52第二区生物转盘。

具体实施方式

本发明提供了一种复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统，可以高效去除去除污水中有机物、氮磷等污染物质。

请参阅图1。本发明提供的复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统，其主要结构包括：

一混凝池2，其上端设置一投加混凝剂的加药装置1，对经过生物处理的污水进行混凝处理，去除小颗粒固体、悬浮微粒和胶体，以降低污水负荷，减轻了后续处理难度。混凝池2的出水通过高位进水管3导入一体化生物处理装置4。本发明的混凝剂为聚合氯化铝(PAC)+阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，两者之间的重量比为20:1，混凝剂的投加量按5mg/L计。

一体化生物处理装置4的生物滤池24的底部布设有生物带25(该生物带是一公知产品，是中国科学院水生生物研究所研制的用于生物膜法污水处理的一种柔性填料，采用生物惰性很强的高分子材质，生物带纤维上孔洞的直径约为10～350μm)。由生物带内部的孔洞结构，最大限度地截流水体中的细菌。

一体化生物处理装置4的上方设置有多组生物转盘，通过墙体41将生物转盘分为第一区生物转盘51和第二区生物转盘52，第一区生物转盘与第二区生物转盘通过传动轴传动。第一区生物转盘51位于高位进水管3下方，周边遍布有水槽，利用高位进水管3的水流冲击第一区生物转盘周边的水槽，使生物转盘旋转；然后污水流经生物带25部分，通过附着在生物带25的生物膜对污水进一步进行处理净化后从生物滤池24底部流入第二区生物转盘52。第二区生物转盘52在水流的动力下进行转动进行好氧消化，最后出水进行交替流人工湿地13中。生物转盘采用饼状中空铁笼为主体，铁笼内部填充满聚乙烯球，聚乙烯球内部中空，表面布满方形孔，便于氧气及基质的传递，聚乙烯球内部的一半空间填充有轻质分子筛填料，保证生物转盘转动过程中，内部聚乙烯球的不断流动，不规则碰撞间填料表面生物膜相互摩擦脱落。轻质分子筛填料吸附污水中的氨氮等污染物质，抑制污水生物毒性，提高处理过程中微生物活性，保证生物处理过程的效率。

交替流人工湿地13内自上而下地装填有三层填料，每两层填料之间布设有双层无纺布12。最上层为鹅卵石与石灰石体积比例为1:8-1:2混合而成的导水填料10，粒径分别为15-30mm，上面种植有植物系统9；中间层为碎石、弗罗里硅藻土和粗砂混体积比例为2:3:0.5的混合填料11，粒径为5-12mm；最底层为鹅卵石与石灰石混合而成的排水填料22，粒径为15-30mm，鹅卵石与石灰石的体积比例为1:8-1:2。

一体化生物处理装置4第二区生物转盘的出水通过进水管7分成两个进水口分别进入交替流人工湿地13的上层和底层，每个进水管均设置有进水阀门8、23。一体化生物处理装置4的出水一侧的上层和底层各连接一出水管，每个出水管均设置有出水阀门14、21。

交替流人工湿地为表面漫流时，上层进水阀8和底层出水阀21开启，底层进水阀23和上层出水阀14关闭。交替流人工湿地为垂直上行流时，底层进水阀23和上层出水阀14开启，上层进水阀8和底层出水阀21关闭。

交替流人工湿地处理后的出水通过出水管15使用增压泵16导入超滤装置17中，交替流人工湿地的部分出水可以回流至一体化生物处理装置进水，调节水质并刺激微生物生长过程分泌次生物质。

超滤装置17为板框式超滤机，内部布设有PVDF材质的平板超滤膜18，高效去除污水中的剩余悬浮物，使出水达到回用标准。平板超滤膜18上设置纳米曝气头19，纳米曝气头19连接一纳米曝气机20，进气为O₂。利用纳米曝气的进气错流的冲击力扰动滤膜表层，并在超滤装置内形成湍流，防止污染物质在平板超滤膜表层堆积对水流的顺利通过形成阻力。

根据本发明的一个实施例，本发明可以高效去除去除污水中有机物、氮磷等污染物质，适用于各种季节污水处理，可提高处理效果10倍。

Claims (8)

1.一种复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统，主要包括混凝池、一体化生物处理装置和超滤装置；其中：

一混凝池，其上端设置一加注混凝剂的加药装置，混凝池的出水通过高位进水管导入一体化生物处理装置；

一体化生物处理装置的生物滤池的底部布设有生物带，一体化生物处理装置的上方设置有多组生物转盘，通过墙体将生物转盘分为第一区生物转盘和第二区生物转盘，第一区生物转盘与第二区生物转盘通过传动轴传动，两个区的生物转盘通过传动轴传动；生物转盘内填充有轻质分子筛填料；

第一区生物转盘位于高位进水管的下方，第一区生物转盘设有周边遍布水槽，利用高位进水管的水流冲击第一区生物转盘周边的水槽，使第一区生物转盘旋转；通过生物带处理的污水流入第二区生物转盘再进行处理后进入交替流人工湿地中；

交替流人工湿地内自上而下地装填有三层填料，每两层填料之间布设有双层无纺布；上层为鹅卵石与石灰石混合而成的导水填料，中间层为碎石、弗罗里硅藻土和粗砂的混合填料，底层为鹅卵石与石灰石混合而成的排水填料；

一体化生物处理装置第二区生物转盘的出水通过进水管分成两个进水口分别进入交替流人工湿地的上层和底层，每个进水管均设置有进水阀门；

一体化生物处理装置的出水口一侧的上层和底层各连接一出水管，每个出水管均设置有出水阀门；

交替流人工湿地处理后的出水导入超滤装置中，超滤装置为板框式超滤机，内部布设有PVDF材质的平板超滤膜，平板超滤膜上设置有纳米曝气头，纳米曝气头连接一纳米曝气机。

2.根据权利要求1所述的复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统，其中，混凝剂为聚合氯化铝+阳离子聚丙烯酰胺，重量比为20:1。

3.根据权利要求1所述的复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统，其中，生物转盘采用饼状中空铁笼为主体，铁笼内部填满聚乙烯球，聚乙烯球内部为中空，表面布满方形孔，聚乙烯球内部的一半空间填充有轻质分子筛填料。

4.根据权利要求1所述的复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统，其中，上层填料的粒径为15-30mm，中层填料的粒径为5-12mm，底层填料的粒径为15-30mm，三层填料高度分别为0.2m、0.5m、0.2m；

上层填料为鹅卵石与石灰石混合而成，体积比例为1:8-1:2，中层填料为碎石、弗罗里硅藻土和粗砂的混合填料，混合比例为2:3:0.5，底层填料为鹅卵石与石灰石混合而成，体积比例为1:8-1:2。

5.利用权利要求1所述复合交替流湿地分子筛生物转盘处理系统处理含磷有机废水的方法，其步骤为：

经过生物处理的污水在混凝池中与混凝剂进行混凝处理，去除小颗粒固体、悬浮微粒和胶体，以降低污水负荷，减轻了后续处理难度；

混凝池出水导入高位进水管，利用高位进水冲击一体化生物处理装置中第一区生物转盘的水槽，使生物转盘旋转，污水流经生物带，通过生物带附着的生物膜对污水进一步进行处理净化，然后从生物滤池底部流入第二区生物转盘，第二区生物转盘在水流的动力下进行转动进行好氧消化；生物转盘转动过程中，不规则的碰撞使轻质分子筛填料表面生物膜相互摩擦脱落；通过轻质分子筛填料吸附污水中的氨氮污染物质，抑制污水生物毒性，提高处理过程中微生物活性，保证生物处理过程的效率；一体化生物处理装置出水导入交替流人工湿地；

交替流人工湿地为表面漫流时，上层进水阀和底层出水阀开启，上层出水阀和底层进水阀关闭；交替流人工湿地为垂直上行流时，上层出水阀和底层进水阀开启，上层进水阀和底层出水阀关闭；

交替流人工湿地的出水通过增压泵导入超滤装置中，利用超滤装置中的平板超滤膜去除污水中的剩余悬浮物，使出水达到回用标准；由平板超滤膜上设置的纳米曝气头的进气错流的冲击力扰动滤膜表层，并在反应器内形成湍流，防止污染物质在滤膜表层堆积对水流的顺利通过形成阻力。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，混凝池加入的混凝剂为聚合氯化铝+阳离子聚丙烯酰胺，重量比为20:1；混凝剂的投加量按5mg/L计。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，超滤装置中的纳米曝气为O₂。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，交替流人工湿地的部分出水回流至一体化生物处理装置，调节水质并刺激微生物分泌次生物质。