CN104496025B - 一种强化同步脱氮除磷污水处理方法及装置 - Google Patents

一种强化同步脱氮除磷污水处理方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种强化型同步脱氮除磷污水处理方法及装置,该方法是在活性污泥法水处理的同时,采用生物膜法水处理,该装置将生化区区分为厌氧区、缺氧区和好氧区三个区域,并利用一个移动式生物弹性填料微生物床轮流在各区域悬停。本发明的特点在于在活性污泥系统中增加了可移动式生物膜系统,实现了活性污泥法和生物膜法的共同作用,提高了反应池内的生物量,强化了该系统去除有机物及脱氮除磷的效果,降低了污泥沉降系数,抑制或减缓了污泥膨胀的发生,提高处理效率的同时降低了污泥量,提高了系统在水质水量波动情况下去除效果的稳定性。

Description

一种强化同步脱氮除磷污水处理方法及装置
技术领域
[0001] 本发明属于环境工程污水处理领域,是一种强化型同步脱氮除磷污水处理方法及
目.0
技术背景
[0002] 污水处理技术发展至今,使用最广泛的生物处理技术有两种:活性污泥法和生物膜法。活性污泥法利用活性污泥上生存的强大微生物群体在新陈代谢功能的作用下,使活性污泥具有将有机物转化为无机物质的能力,在活性污泥菌胶团中,聚磷菌、反硝化菌、硝化菌等微生物共存,根据脱氮、除磷微生物生长的环境条件(厌氧、缺氧和好氧)所要求,通过各种不同时空分布、污泥及混合液的回流方式与位置、进水方式等的组合与优化,从而形成各种不同的活性污泥生物脱氮除磷工艺,而由于各种特性微生物对环境条件的要求不一样,不可避免地带来了硝化菌和聚磷菌的不同泥龄之争以及反硝化菌和聚磷菌对有机物的竞争,使得除磷和硝化相互干扰,同步脱氮除磷的效率难以进一步提高,且活性污泥法产生的污泥量较大,又有污泥膨胀之虑。而生物膜法是使细菌和菌类一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在填料载体上生长繁育,并在其上形成生物膜,污水与生物膜接触,污水中的有机物被生物膜上的微生物所摄取,污水得以净化,生物膜法对水质水量的变化有较强的适应性,污泥产量小且沉降性能好,对低浓度污水有很好的适应性,尽管可以通过适当的运行方式使生物膜法工艺能具有反硝化脱氮的功能,但是由于生物膜的载体较固定,一般情况下无法使微生物通过空间的转换而获得好氧状态过量摄取磷厌氧状态释放磷的方式,因此一般连续进水生物膜法工艺几乎无除磷效果。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于针对单独使用活性污泥法脱氮除磷效果无法进一步提高,剩余污泥量大,且易膨胀,而单独使用生物膜法除磷效果差,这两种技术状况,提供了一种强化型脱氮除磷预处理装置与方法,该装置发挥活性污泥法和生物膜法的各种优点,利用活性污泥和生物膜法结合和能够使生物膜法的生物载体在各种不同的环境条件下移动转换运行,生物膜可移动地交替处于厌氧、缺氧、好氧的状态,使得难降解、低浓度污染物处理效果进一步提升、进一步提高抗冲击负荷的能力,增加了反应池内的生物量,降低活性污泥沉降系数,抑制或减缓了污泥膨胀的发生,降低了污泥量,并且使得生物膜法获得了脱氮除磷的功能,强化了系统脱氮除磷的效果。
[0004] 为实现对污水强化同步脱氮除磷的目的,本发明采用了一下技术措施:一种强化同步脱氮除磷污水处理方法,污水依次经过厌氧区、缺氧区和好氧区的处理,在这三个区总停留时间大于10小时;在好氧区末端形成混合液,在好氧区末端以回流比100%〜200%的流量将混合液栗送至缺氧区的起始处进行脱氮;其余处理水流入沉淀区进行泥水分离,收集上清液即为净化后的水,排出系统外;从沉淀区底部将沉淀的污泥吸入到污泥区,将污泥区部分污泥以回流比50%〜100%的流量栗送到厌氧区的起始处与输入的污水混合实现活性污泥法厌氧释放磷,剩余污泥排出系统外进行污泥处理,从而实现了活性污泥法的同步脱氮除磷;还采用一个生物弹性填料微生物床分别在厌氧区、缺氧区和好氧区内依次悬停完成生物膜法水处理强化脱氮除磷。
[0005] 上述的回流比是指回流的混合液或者污泥的流量与污水流入系统的流量的比,混合液内主要是硝化液、污泥和水的混合。
[0006] 本发明通过结合活性污泥法污水处理和生物膜法水处理两种水处理方法,实现强化同步脱氮除磷污水处理方法,方法简单有效。
[0007] 本方法的优选方式包括:所述的生物弹性填料微生物床分别在厌氧区、缺氧区和好氧区停留的时间比为1:1:2。所述的生物弹性填料微生物床在好氧区停留时间大于等于6小时后再移动到缺氧区停留时间大于等于3小时后再移动至厌氧区停留时间大于等于3小时,再按照此停留时间分别在三个区作往复运动并停留。污水依次流过厌氧区、缺氧区和好氧区水力停留时间比为1:1:3,生化部分总停留时间大于等于10小时。在好氧区末端以回流比100%〜200%的流量将混合液栗送至缺氧区的起始处进行脱氮,将污泥区部分污泥以回流比50%〜100%的流量栗送到厌氧区的起始处与输入的污水混合实现厌氧释放磷,好氧过量摄入磷。
[0008] 本发明还提供了一种强化同步脱氮除磷污水处理装置,该装置包括两个同心圆池体,外圈为生化区,自隔墙起依次设置为厌氧区、缺氧区、好氧区;内圆包括沉淀区和污泥区;在隔墙边厌氧区设置有污水接入管,在隔墙边好氧区与缺氧区起始部之间设置有混合液回流管,在污泥区与厌氧区隔墙边设置污泥回流管;在沉淀区安装有吸泥机,吸泥机将沉淀区底部的污泥排入污泥区;还包括在分别在厌氧区、缺氧区、好氧区中移动的移动式生物弹性填料微生物床。
[0009] 进一步的,上述的强化同步脱氮除磷污水处理装置中:在所述的同心圆池体内、夕卜圈池体顶部设置有所述的移动式生物弹性填料微生物床的移动轮行走的轨道。
[0010] 进一步的,上述的强化同步脱氮除磷污水处理装置中:所述的吸泥机为半桥式周边传动吸泥机,所述的移动式生物弹性填料微生物床可与半桥式周边传动吸泥机的桁架桥相搭接,通过吸泥机的桁架桥的驱动装置实现移动式生物弹性填料微生物床在厌氧区、缺氧区、好氧区往复移动停留。
[0011] 进一步的,上述的强化同步脱氮除磷污水处理装置中:厌氧区、缺氧区、好氧区各区容积比为1: 1:3,沉淀区和污泥区的容积比为5:1。
[0012] 进一步的,上述的强化同步脱氮除磷污水处理装置中:好氧区底部敷设曝气系统,曝气系统由曝气主管、曝气支管和曝气头组成,曝气系统安装在距池底0.2m处;
[0013] 所述的混合液回流管道自缺氧区起始端中间位置连接至隔墙下部预留的孔洞上,预留孔洞中心距外圈内边0.5〜0.Sm,孔洞底距池底0.2m,混合液回流管道固定在池底上,在隔墙上部安装起吊装置,混合液回流栗通过自耦的方式连接于混合液回流管道上;
[0014] 所述的污泥回流管道通过穿内外圈墙孔洞自污泥区连接至厌氧区,预留孔洞中心均距外边0.5〜0.Sm,孔洞底距池底0.2m,污泥回流管道两端固定在池体上,在污泥区隔墙上部安装起吊装置,污泥回流栗通过自耦的方式连接于污泥回流管道上。
[0015] 本发明的特点在于利用同心圆,实现了生化、沉淀、污泥的分区,节省了基建费用,厌氧区与好氧区通过隔墙隔离,污水从厌氧区起始端汇入,分别经过厌氧、缺氧、好氧段的生化处理,在好氧段末端通过管道进入沉淀区进行泥水分离,上清液通过三角堰收集槽排出系统外,下层沉淀下来的污泥通过半桥式周边传动吸泥机吸入污泥渠汇入污泥区,污泥利用回流栗栗入厌氧区,而好氧区的混合液通过回流栗栗入缺氧区,在相对简单的装置中实现了活性污泥法的同步脱氮除磷。
[0016] 本发明的特点在于在生化池内设置一定体积的可移动式生物弹性填料微生物床,平面面积为外圈整个生化部分面积的1/5,填料底距池底0.Sm,平面形状为扇环形,利用填料床上生长的强大的生物膜系统交替处于厌氧、缺氧、好氧的状态,逐步使得除磷菌成为相对优势菌种,并在污水的滋养下实现其增殖,而生物膜上仍然生有一定量的硝化菌和反硝化菌,因此本发明中的可移动式生物弹性填料微生物床也实现了对污水的同步脱氮除磷。
[0017] 本发明的特点在于在活性污泥系统中增加了可移动式生物膜系统,实现了活性污泥法和生物膜法的共同作用,提高了反应池内的生物量,强化了该系统去除有机物及脱氮除磷的效果,降低了污泥沉降系数,抑制或减缓了污泥膨胀的发生,提高处理效率的同时降低了污泥量,提高了系统在水质水量波动情况下去除效果的稳定性。
[0018] 本发明的特点在于在活性污泥池内设置可移动式生物弹性填料微生物床,无需另外增加基建费用,也不增加运行费用。
[0019] 与已有技术相比,本发明的有益效果体现在:
[0020] 1、可强化对污水中有机物、氮、磷污染物的去除,在不增加基建费用和运行成本的情况下,强化系统对污染物的去除效率。
[0021] 2、将活性污泥法和生物膜法融合使用,在提高污染物去除率的同时,降低了污泥产量,降低了污泥沉降系数,抑制或减缓了污泥膨胀的发生,提高了系统抗冲击负荷的能力。
[0022] 3、可移动式生物弹性填料微生物床表面附着强大的生物膜系统,通过半桥式周边传动吸泥机的桁架桥的驱动装置移动微生物床,使生物膜交替处于厌氧、缺氧、好氧的状态,除磷菌可成为相对优势菌种,并在污水的滋养下实现其增殖,而生物膜上的硝化菌和反硝化菌,也能在变换环境条件的情况下同时实现污水中的氮的去除,可移动式生物弹性填料微生物床能强化对污水的脱氮除磷。
附图说明
[0023] 图1为本发明系统底部平面布置不意图
[0024] 图2为本发明系统底部曝气及回流平面布置示意图
[0025]图3为本发明移动式生物弹性填料微生物床位于缺氧段平面布置示意图
[0026]图4为本发明移动式生物弹性填料微生物床位于好氧段平面布置示意图
[0027] 图5为图1-4中A-A剖面示意图
[0028] 图6为图1_4中B-B甜|面不意图
[0029] 图7为图1-4中C-C剖面结构示意图
[0030] 以上图中包括:池体(1)、隔墙(2)、厌氧区(3)、缺氧区(4)、好氧区(5)、曝气系统
(6)、沉淀区(7)、污泥区(8)、混合液回流栗(9)、吸泥机(10)、污泥回流栗(11)、移动式生物弹性填料微生物床(12 )、轨道(13 )、微生物床移动轮(14 )、吸泥机桁架桥驱动装置(15 )、污水接入管(16)、中水出口(17)、污泥回流管(18)、混合液回流管(19)。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0032] 本实施例是一种强化型同步脱氮除磷污水处理方法,该方法是一种将活性污泥法和生物膜法结合处理污水的方法,本方法在进行活性泥水处理的同时,也进行生物膜法水处理。具体的有如下步骤:
[0033] 首先,污水依次经过厌氧区3、缺氧区4和好氧区5的处理,在这三个区总停留时间大于等于10小时;在厌氧区3、缺氧区4和好氧区5停留的时间保持在1:1:3的范围内比较好。
[0034] 这样,在好氧区5末端形成处理水是污泥和水的混合液,此处的混合液饱含硝化液,混合液通过混合液回流管19,在混合液回流栗9的驱动下排到缺氧区4的起始处,混合液的回流比保持在100%〜200%比较好。
[0035] 在好氧区5末端将处理水排入到沉淀区7,在沉淀区7进行泥水分离,上层经分离出的清洁水从出水口 17流出。
[0036] 将沉淀区7底部的污泥排到污泥区8,部分污泥以回流比50%〜100%的流量栗送到厌氧区3的起始处,与从污水接入管16流入的污水混合,活性污泥在厌氧区厌氧区实现释放磷,并在后续的好氧区实现过量摄入磷,经泥水分离后剩余污泥排出系统外,上述工艺是一种典型的活性污泥法水处理。
[0037] 另外,与活性污泥法水处理的同时,用一个生物弹性填料微生物床12分别在厌氧区3、缺氧区4和好氧区5内依次悬停完成生物膜法水处理,此时,生物弹性填料微生物床12在厌氧区3、缺氧区4和好氧区5停留时间分别为3小时、3小时和6小时,在好氧区5停留6小时以后,又移到缺氧区4再移到厌氧区3进行往复移动并停留。
[0038] 本实施例的方法适用于处理以有机物、氮、磷为主要污染物的生活污水、部分工业废水等,可作为该类污水处理工程的主体工艺使用。采用的装置利用两个同心圆池体1,外圈为生化区,生化区自隔墙2沿逆时针或者顺时针方向分为厌氧区3、缺氧区4、好氧区5,各区容积比为1:1:3,其中好氧区5底部设置曝气系统6,污水自隔墙边厌氧区3的污水接入管16流入分别经过厌氧区3、缺氧区4、好氧区5处理后经管道排入沉淀区7进行泥水分离,清水收集后排出系统外,沉淀区7底部污泥通过半桥式周边传动吸泥机10吸至污泥区8,混合液自好氧区5末端通过混合液回流栗9在混合液回流管19中回流至缺氧区4,污泥自污泥区8通过污泥回流管18直接回流至厌氧区3,完成生物同步脱氮除磷。外圈生化区内设置移动式生物弹性填料微生物床12,外圈和内圈墙体顶部都设置轨道13,移动式生物弹性填料微生物床12通过角钢和螺纹钢焊接成固定框架,两边的上端固定架下面安装移动轮14,移动式生物弹性填料微生物床12可与半桥式周边传动吸泥机10的桁架桥相搭接,通过吸泥机桁架桥的驱动装置15实现厌氧区3、缺氧区4、好氧区4的交替移动停留,以实现生物膜法的脱氮除磷,强化整个系统对污染物的去除效果。
[0039] 参见图1、图5、图6,本实施例的池体为两个同心圆池体1,好氧区4末端出水通过连接好氧区5与沉淀区7的下部内埋管道排入沉淀区7中间配水孔,通过重力沉淀作用进行泥水分离。
[0040] 参见图2、图5、图6、图7,本实施例的好氧区5底部敷设曝气系统6,曝气系统6由曝气主管、曝气支管和曝气头组成,曝气系统6安装在距池底0.2m处。
[0041] 参见图2、图3、图4,本实施例好氧区5末端设置混合液回流栗9,混合液回流管道19自缺氧区4起始端中间位置连接至隔墙2下部预留的孔洞上,预留孔洞中心距外圈内边0.5〜0.8m,孔洞底距池底0.2m,混合液回流管道19需固定在池底上,在隔墙2上部安装起吊装置,混合液回流栗9通过自耦的方式连接于混合液回流管道19上。本实施例的污泥区8设置污泥回流栗11,污泥回流管道18通过穿墙孔洞自污泥区8连接至厌氧区3,预留孔洞中心均距外边0.5〜0.Sm,孔洞底距池底0.2m,污泥回流管道两端需固定在池体上,在污泥区8隔墙上部安装起吊装置,污泥回流栗11通过自耦的方式连接于污泥回流管道上。
[0042] 参见图3、图4、图5、图7,本实施例沉淀区7下部的污泥通过半桥式周边传动吸泥机10吸至内圈中间的同心圆污泥渠,污泥自流汇入污泥区8,半桥式周边传动吸泥机10采用虹吸式吸泥方式排泥,污泥渠两端中心开孔通入污泥区8,孔洞大小为0.7mX0.4m,孔洞底距污泥渠底部0.3m,半桥式周边传动吸泥机10排泥管出口须与排泥渠底面垂直,出口距渠底0.15m,运行时一直淹没在液面以下。半桥式周边传动吸泥机10的桁架桥需设置延伸构造,需要将桁架桥延伸至外圈外壁,以便于能够带动移动式生物弹性填料微生物床12交替移动运行,池内外圈池壁顶端均需设置轨道13,吸泥机桁架桥驱动装置15设置于桁架桥与外圈池顶连接处。
[0043] 参见图3、图4、图5、图7,本实施例中的移动式生物弹性填料微生物床12需先焊接固定框架,两端搁置在内外圈的轨道13上,两端的架构下端均需设置微生物床移动轮14,能使得移动式生物弹性填料微生物床12通过外力驱动的带动下沿着轨道12自由移动,以实现生物膜的厌氧、缺氧、好氧交替运行,其中在厌氧区3停留时间大于等于3h,在缺氧区4停留时间大于等于3h,好氧区5停留时间大于等于6h,填料通过螺纹钢架于可移动式固定框架上端,上端螺纹钢固定。下端架于可移动式固定框架下端不固定,螺纹钢间距0.6m,生物弹性填料通过绳索串联在上下螺纹钢上,填料底部距池底0.Sm,可移动式生物弹性填料微生物床12,平面面积为整个生化部分面积的1/5,平面形状为扇环形。利用填料床上生长的强大的生物膜系统交替处于厌氧、缺氧、好氧的状态,使得本发明中的可移动式生物弹性填料微生物床12实现了对系统的强化脱氮除磷。
[0044] 在本发明的一个实施例中,处理小城镇生活污水,处理规模为1000m3/d,本装置池高5m,内圈半径4m,外圈半径8m,外圈水深4.5m,生化部分各区的容积比为厌氧区:缺氧区:好氧区=1:1: 3,生化部分总停留时间为10h,混合液回流比150%,污泥回流比80%,移动式生物弹性填料微生物床在厌氧区、缺氧区、好氧区停留时间分别为3h、3h、6h,C0D„去除率能达到80%,BOD5的去除率达到93%,NH3-N的去除率达到80%,TN的去除率达到67%,TP的去除率达到75%,相比于单独活性污泥法或者生物膜法,各污染物指标的去除率均有升高,尤其氮磷指标的去除率得到了大幅度提升,充分证明了本装置能够强化系统对有机物、氮、磷指标的去除效率。
[0045] 本实施例利用同心圆分为内外两个部分,外圈为生化处理部分,内圈为沉淀区和污泥区。外圈进水和出水部分以隔墙相隔,其它区域人为厌氧区、缺氧区、好氧区,水力停留时间比为1:1:3,总停留时间等于10小时,在好氧区底部布设曝气头,厌氧区和缺氧区按照混合液回流管出流的位置来划分,缺氧池和好氧池按照有无曝气头来划分,内圈分为沉淀区和污泥区,沉淀区和污泥区的容积比为5:1,沉淀区使用半桥式周边传动吸泥机将沉淀区内的污泥吸至污泥区,沉淀区和污泥区总停留时间为6h,在生化反应池内设置可移动式生物弹性填料微生物床,在内、外圈的池壁顶端上敷设轨道,使得生物弹性填料微生物床通过半桥式周边传动吸泥机的动力作用,沿着轨道移动,从而实现生物膜法的空间环境条件的变换,可移动式生物弹性填料微生物床在厌氧区停留时间等于3h,在缺氧区停留时间等于3h,好氧区停留时间等于6h,如此本发明在实现活性污泥法脱氮除磷的同时还实现了生物膜法的脱氮除磷,强化了脱氮除磷的效果,增加的生物量也强化了系统对有机物的去除
[0046] 本实施例的特点在生化池中设置了可移动式生物弹性填料微生物床,微生物床架构通过角钢和螺纹钢焊接而成,微生物床距离底部0.Sm,其上的填料选用生物接触氧化法或水解酸化法中常见的立体弹性填料,微生物床架构上端两边设有移动轮,轮子可在轨道上移动行走,微生物床的面积约占整个生化池面积的1/5,可移动式生物弹性填料微生物床的一边可以通过卡扣装置连接于半桥式周边传动吸泥机的桁架桥上,通过半桥式周边传动吸泥机驱动装置实现可移动式生物弹性填料微生物床的移动,从而实现生物膜的厌氧、缺氧、好氧的空间交替变换,强化了生物膜的脱氮除磷,强化了整个系统的有机物、氮、磷的去除效果。

Claims (8)

1.一种强化同步脱氮除磷污水处理方法,污水依次经过厌氧区(3)、缺氧区(4)和好氧区(5)的处理,在这三个区总停留时间大于等于10小时;在好氧区(5)末端形成混合液,在好氧区(5)末端以回流比100%〜200%的流量将混合液栗送至缺氧区(4)的起始处进行脱氮;其余流入沉淀区(7)进行泥水分离,收集上清液即为净化后的水,排出系统外;从沉淀区(7)底部将沉淀的污泥吸入到污泥区(8),将污泥区(8)部分污泥以回流比50%〜100%的流量栗送到厌氧区(3)的起始处与输入的污水混合实现活性污泥法厌氧释放磷,好氧过量摄入磷,剩余污泥排出系统外进行污泥处理,从而实现了活性污泥法的同步脱氮除磷,其特征在于:还采用一个生物弹性填料微生物床分别在厌氧区(3)、缺氧区(4)和好氧区(5)内依次悬停完成生物膜法水处理强化脱氮除磷。
2.根据权利要求1所述的强化同步脱氮除磷污水处理方法,其特征在于:所述的生物弹性填料微生物床分别在厌氧区(3)、缺氧区(4)和好氧区(5)停留的时间比为1:1:2。
3.根据权利要求1所述的强化同步脱氮除磷污水处理方法,其特征在于:所述的生物弹性填料微生物床在好氧区(3)停留时间大于等于6小时后再移动到缺氧区(4)停留时间大于等于3小时后再移动至厌氧区停留时间大于等于3小时,再按照此停留时间分别在三个区作往复运动并停留。
4.根据权利要求1至3中任一所述的强化同步脱氮除磷污水处理方法,其特征在于:污水依次流过厌氧区(3)、缺氧区(4)和好氧区(5)水力停留时间比为1:1:3。
5.根据权利要求4所述的强化同步脱氮除磷污水处理方法,其特征在于:在好氧区(5)末端以回流比200%的流量将混合液回送到缺氧区(4)的起始处。
6.一种强化同步脱氮除磷污水处理装置,其特征在于:包括两个同心圆池体(1),外圈为生化区,包括自隔墙(2)起依次设置为厌氧区(3)、缺氧区(4)、好氧区(5);内圆包括沉淀区(7)和污泥区(8); 在隔墙边厌氧区(3)起始段设置有污水接入管(16),在隔墙边好氧区(5)与缺氧区(4)起始部之间设置有混合液回流管(19),在污泥区(8)与厌氧区(3)隔墙边设置污泥回流管(18); 在沉淀区(7)安装有吸泥机(10),吸泥机(10)将沉淀区(7)底部的污泥排入污泥区(8); 还包括在分别在厌氧区(3)、缺氧区(4)、好氧区(5)中移动的移动式生物弹性填料微生物床(12); 厌氧区(3)、缺氧区(4)、好氧区(5)各区容积比为1:1:3,沉淀区(7)和污泥区(8)的容积比为5:1 ;好氧区(5)底部敷设曝气系统(6),曝气系统(6)由曝气主管、曝气支管和曝气头组成,曝气系统(6)安装在距池底0.2m处。
7.根据权利要求6所述的强化同步脱氮除磷污水处理装置,其特征在于:在所述的同心圆池体(I)内、外圈池体顶部设置有所述的移动式生物弹性填料微生物床(12)的移动轮(14)行走的轨道(13) ο
8.根据权利要求7所述的强化同步脱氮除磷污水处理装置,其特征在于:所述的吸泥机(10)为半桥式周边传动吸泥机,所述的移动式生物弹性填料微生物床(12)与半桥式周边传动吸泥机的桁架桥搭接,通过吸泥机(10)的桁架桥的驱动装置(15)实现移动式生物弹性填料微生物床(12)往复地在厌氧区(3 )、缺氧区(4 )、好氧区(5 )停留移动。
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