CN104355396B - 序列间歇式生物过滤颗粒反应器及其工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种序列间歇式生物过滤颗粒反应器及其工艺，该反应器包括生物滤池（1）和曝气池（3），两者之间通过液压泵（5）和水管（2）连接。其工艺流程是将污水泵入曝气池（3），进行曝气；曝气池（3）的污水经过水管（2）进入生物滤池（1）进行反应；液压泵（5）将生物滤池（1）的水回收到曝气池（3）；循环以上步骤。本发明由于空气供应是在单独的反应器完成的，不与生物量直接接触，防止了空气扩散时滤料的频繁阻塞，因此具有更高效的氧转移效率。

Description

序列间歇式生物过滤颗粒反应器及其工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术，尤其涉及一种序列间歇式生物过滤颗粒反应器及其工艺。
背景技术
随着经济的增长和环保意识的提高，城镇的污水处理日益引起社会和国家的关注。在我国，环保法规日益完善，污水处理厂的建设速度不断加快。对于旅游区来讲，水域水质的好坏不仅是环境污染问题，也关系到旅游区的形象。因此污水处理问题更是当务之急，但因其具有生活污水所占比重较大，可生化性较好，污水中污染物浓度相对较低，污水处理量呈明显的季节性波动等特征，使得旅游区污水处理反应器的设计、运行具有独特的特点。
旅游区现有的污水处理反应器，主要是基于延时曝气活性污泥法，面临着一系列的问题，包括冲击负荷、污泥膨胀、缺乏定期的监督和维护。此外，污泥的产生是污水处理反应器面临的最大问题之一。氧化沟/延时曝气的反应器能源消耗较大。因此，需要为旅游区提供低污泥产量、低能源需求的，更加可靠和运行更加灵活的污水处理技术。
间歇式活性污泥法(SBR)应用比较广泛，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。它是非稳态工艺，在反应器内注满水，然后按分批处理的模式运行。一个操作循环分为五个阶段：进水、反应、沉淀、排水、闲置。但是SBR间歇排水时排水时间短，并且排水时要求不搅动沉淀污泥层，因而需要专门的排水设备，而且不设初沉淀，易产生浮渣。
现有技术对污水处理技术进行了一系列的改进，例如，L.Balest等用序列间歇式生物过滤颗粒反应器研究处理EDCs的效果，以好氧颗粒污泥为基础，具有高污泥质量浓度，生物量高达40g/L，污泥龄长达6个月，产泥量低。处理E1、E2、BPA、4-OP比传统的活性污泥法效果更好。
序列间歇式生物过滤颗粒反应器(SBBGR)是一种全新概念的污水生物处理技术，其工艺流程简单，布置紧凑，可省去二沉池，耐水量和水质负荷冲击，运行方式灵活多变。SBBGR技术具有以下优点：耐冲击负荷、无二沉池、低能源消耗、极大的灵活、低污泥产量。在传统的污水处理厂中，大约污泥产生总量的60％发生在初级阶段，SBBGR技术已可应用于污水处理的初级阶段，能减少这一阶段的80％的污泥产量。因此，应用SBBGR技术处理原废水来减少污泥剩余量产量看来是很有意义的。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种序列间歇式生物过滤颗粒反应器及其工艺，具有更高的氧气转移率、对抑制化合物有更大的容纳量和更高的运行灵活性，可应用于季节性旅游区的污水处理。
本发明采用以下技术方案：
一种序列间歇式生物过滤颗粒反应器，包括生物滤池和曝气池，两者之间通过液压泵和水管连接。与过去使用的单一装置配置比，本发明由于空气供应是在单独的反应器完成的，不与生物量直接接触，防止了空气扩散时滤料的频繁阻塞，因此具有更高效的氧转移效率；因为污水在被引入到生物滤池之前是在曝气池中实现的第一次扩散，所以对抑制性化合物更大的容纳量而且本发明还具有更高的运行灵活性。
作为对本发明的进一步改进，曝气池的底部设有扩散板，鼓风机和扩散板相连。鼓风机通过与曝气池底部的扩散板连接来提供空气，与生物滤池中的生物量分隔开，避免了生物滤池的阻塞。
作为对本发明的进一步改进，生物滤池内部填充有塑料填料，塑料填料固定在生物滤池的孔盘之间。整个处理装置的生物量完全限制在生物过滤器里，因此不再需要二次沉淀池。
作为对本发明的进一步改进，塑料填料的直径为11mm，高为7mm，比表面积为650m2/m3，密度为0.95g/cm3，床层空隙度为0.7，维度为50-80mm3。
作为对本发明的进一步改进，生物滤池是由一个直径为220mm、高为3200mm的钢质圆柱形反应器构成，曝气池由一个直径为273mm、高为3200mm的钢质圆柱形反应器构成。
作为对本发明的进一步改进，所述的生物滤池中的溶解氧为4-5mg/L。
作为对本发明的进一步改进，所述的曝气池中的溶解氧保持在6mg/L。
一种序列间歇式生物过滤颗粒反应器的工艺，包括以下步骤：将污水泵入曝气池，进行曝气；曝气池的污水经过水管进入生物滤池进行反应；液压泵将生物滤池的水回收到曝气池；循环以上步骤。
所述的液压泵不断将生物滤池中的液体回收到曝气池中，这个回收过程中生物量是均匀分布在整个生物滤池中的。
本发明序列间歇式生物过滤颗粒反应器的运行基于一系列的处理周期，每个周期包含三个连续的阶段：进水、反应和排水。整个运行流程：进水、再循环、曝气、排水均是完全自动化操作的，并使用配备有触摸屏的可编程序逻辑控制器(PLC)来改变组件的工作条件。
本发明不仅具有现有技术的序列间歇式生物过滤颗粒反应器所特有的污泥剩余量产量低，能源消耗低的优点，而且具有更高的氧气转移率、对抑制化合物有更大的容纳量和更高的运行灵活性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明一个处理周期的反应循环过程图。
图3a为A时段生物量产生过程：填料覆盖一层生物膜。
图3b为A时段生物量产生过程：生物膜变厚。
图3c为A时段生物量产生过程：生物膜颗粒物从填料上脱落。
图3d为A时段生物量产生过程：填充在滤料孔隙中的生物颗粒。
图中各数字代表含义如下：1、生物滤池；2、水管；3、曝气池；4、塑料填料；5、液压泵；6、鼓风机；7、扩散板；8、电动阀；9、进水泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合附图对本发明做进一步的阐述。
如图1和2所示，序列间歇式生物过滤颗粒反应器包括生物滤池1和曝气池3，两者之间通过液压泵5和水管2连接，水管2设在生物滤池1和曝气池3的上部。与过去使用的单一装置配置相比，本发明采用“两舱制”设计，具有更高的氧气转移效率，对抑制性化合物有更大的容纳量和更高的运行灵活性。
所述的生物滤池1是由一个直径为220mm、高为3200mm的钢质圆柱形反应器构成，其内部填满齿轮状的塑料填料4，这些塑料填料4固定在两两孔盘之间。所述的塑料填料4的直径为11mm，高为7mm，比表面积为650m2/m3，密度为0.95g/cm3，床层空隙度为0.7，维度为50-80mm3。整个处理装置的生物量完全限制在生物滤池1里，因此不再需要二次沉淀池。
所述的曝气装置包括曝气池3、鼓风机6、扩散板7、进水泵9、电动阀8。曝气池3由一个直径为273mm、高为3200mm的钢质圆柱形反应器构成，其内部空间为液相区。鼓风机6、进水泵9、电动阀8设在曝气池3外部。
曝气池3的底部设有扩散板7，鼓风机6和扩散板7相连。鼓风机6通过与扩散板7连接来提供空气，与生物量分隔开，避免了生物滤池1阻塞。
液压泵5不断将液体通过生物滤池1中的塑料填料4回收到曝气池3中。这个回收过程中生物量是均匀分布在整个生物滤池1中的。
生物滤池，其溶解氧范围为4-5mg/L。所述的曝气池中，其溶解氧保持在6mg/L。生物滤池装置和曝气池装置构成一个完整的“两舱制”SBBGR反应器。
序列间歇式生物过滤颗粒反应器的工作过程：进水泵9将污水泵入曝气池3，利用鼓风机6和扩散板7进行曝气，实现污水的第一次扩散；曝气池3的污水经过水管2进入生物滤池1，污水和塑料填料4反应；液压泵5将生物滤池1的水回收到曝气池3；循环以上步骤。
实施案例：
采用新型“两舱制”SBBGR为主体工艺在实验室进行小试试验。试验用水成分如表一。试验分为A、B两个时段，在A时段，是颗粒生物量的产生，历时199d。调整水力负荷，以保证有机负荷率在0.2-0.4(千克(COD)/(米3(滤料).日))之间。一旦物量生成，试验进入B时段，将集中在评估小试试验在处理旅游区污水特有的有机负荷变化的效率上。为了放大此有机负荷变化，设备的水力停留时间逐步减少。B期分为B1、B2、B3和B4四个小时段，水力停留时间分别为2.2d、1.4d、1.0d和1.2d。然而，由于污水成分中强烈的变化，在B时段水力停留时间的减少有时不会导致有机负荷率的增加。A时段的循环处理中，设备运行8h。B时段为6-8h。进水阶段持续几分钟，出水阶段持续30min。在反应阶段，支持反硝化过程的第一个小时不提供氧气。整个试验各反应时段的运行条件如表二。在稳定运行期内，污水以150L/h的水流速率流过生物滤池的生物滤料，并在曝气装置和生物滤池装置之间循环。
表一-实验阶段污水成分和温度(按照平均值±标准误差)
表二-实验运行条件
在A时段的199d内，生物量在滤料上的产生过程如图3a～3d所示。B时段稳定运行试验的9个月内，连续测试结果表明：出水COD浓度一直低于80mg/L，大部分时间低于50mg/L，平均有效去除率为91％，且一直高于80％。出水SS含量一直低于排放限值35mg/L，大部分时间低于20mg/L，去除直高于80％，且大部分高于95％。出水TKN的含量除了在第363-399d这一时间段，其余时间段都一直低于15mg/L，大部分时间低于5mg/L。TN去除效率为25％-90％。
由上述实例可以看到，本发明对于旅游区污水具有良好的处理效果，最终出水可达到排放要求；同时通过采用新型的“两舱制”SBBGR反应器工艺，不仅减少了剩余污泥产量并且降低了能源消耗。
以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (3)

1.序列间歇式生物过滤颗粒反应器，其特征在于，包括生物滤池（1）和曝气池（3），两者之间通过液压泵（5）和水管（2）连接；曝气池（3）的底部设有扩散板（7），鼓风机（6）和扩散板（7）相连；生物滤池（1）内部填充有塑料填料（4），塑料填料（4）固定在生物滤池（1）的孔盘之间；塑料填料（4）的直径为11 mm，高为7 mm，比表面积为650 m2/m3，密度为0.95 g/cm3，床层空隙度为0.7，维度为50-80 mm3；所述的生物滤池（1）中的溶解氧为4-5 mg/L；所述的曝气池（3）中的溶解氧为6 mg/L；曝气池（3）的污水经过水管（2）进入生物滤池（1）进行反应；液压泵（5）将生物滤池（1）的水回收到曝气池（3）。
2.根据权利要求1所述的序列间歇式生物过滤颗粒反应器，其特征在于，生物滤池（1）是由一个直径为220 mm、高为3200 mm的钢质圆柱形反应器构成，曝气池（3）由一个直径为273 mm、高为3200 mm的钢质圆柱形反应器构成。
3.基于权利要求1所述的序列间歇式生物过滤颗粒反应器的工艺，其特征在于，包括以下步骤：将污水泵入曝气池（3），进行曝气；曝气池（3）的污水经过水管（2）进入生物滤池（1）进行反应；液压泵（5）将生物滤池（1）的水回收到曝气池（3）；循环以上步骤。
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