CN104591508A - 一种城镇生活污水深度处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生活污水深度处理系统，特别涉及一种城镇生活污水深度处理系统及方法。一种城镇生活污水深度处理系统，包括进水管和出水管，该系统包括复合式升降床生物膜反应器、絮凝反应器、压缩式滤料过滤器、加药装置及用于对复合式升降床生物膜反应器、絮凝反应器和压缩式滤料过滤器进行通气的曝气装置。本发明的城镇生活污水深度处理系统，可以提高处理效果，简化工艺流程及构筑物设置，降低管理操作强度，减少占地面积及运行成本。

Description

一种城镇生活污水深度处理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种生活污水深度处理系统，特别涉及一种城镇生活污水深度处理系统及方法。

背景技术

随着我国城镇化进程的不断加快，城镇的水环境污染问题也日益突出。很多城镇同时面临工业集中发展、人口迅速增加和环境容量不断减小的形势。近年来，国家和地方对城镇生活污水处理及利用的要求越来越高，越来越多的地区要求执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。采用常规二级处理工艺的城镇污水处理厂，其出水氮、磷、有机物及悬浮物一般仅能达到一级B标准要求，与再生水回用的水质要求也有一定差距。在出水水质无法达到排放或回用要求的情况下，大量城镇生活污水处理厂迫切需要通过稳定可靠的深度处理工艺进行提标改造。

现有的城镇生活污水深度处理工艺一般采用生物处理法去除氮、磷及有机物，采用传统混凝-沉淀-过滤的方法去除悬浮物。生物处理法无法同时满足脱氮及除磷的最佳条件，对难降解有机物的去除能力有限，操作管理复杂，其中，A/O及其改型工艺需要设置污泥回流及混合液回流，SBR动力消耗大、设备闲置率高，BAF需要频繁反冲洗，滤料易堵塞；传统混凝-沉淀-过滤工艺对悬浮物的去除效果较好，但所涉及的构筑物多，占地面积大，滤料易板结。总体来说，传统城镇生活污水深度处理系统流程复杂，占地面积大，能耗高，操作管理复杂。

因此，如何提供一种城镇生活污水深度处理系统，以提高处理效果，简化工艺流程及构筑物设置，降低管理操作强度，减少占地面积及运行成本是本领域目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种城镇生活污水深度处理系统，以提高处理效果，简化工艺流程及构筑物设置，降低管理操作强度，减少占地面积及运行成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种城镇生活污水深度处理系统，包括进水管和出水管，该系统包括复合式升降床生物膜反应器、絮凝反应器、压缩式滤料过滤器、加药装置及用于对复合式升降床生物膜反应器、絮凝反应器和压缩式滤料过滤器进行通气的曝气装置，

复合式升降床生物膜反应器、絮凝反应器、压缩式滤料过滤器依次通过管路相连，系统的进水管设置在复合式升降床生物膜反应器的一侧，系统的出水管设置在压缩式滤料过滤器上，出水管管路上安装有出水阀；加药装置与絮凝反应器相连，

其中，所述复合式升降床生物膜反应器内部设置有第一载体、第二载体和微压缩装置，第一载体和第二载体放置在微压缩装置内；

所述压缩式滤料过滤器内部设置有软性滤料和微压缩装置，软性滤料放置在微压缩装置内；所述第一载体孔径为5～8mm，所述第二载体孔径为2～4mm，所述软性滤料为直径2～3mm的弹性球体。所述城镇生活污水深度处理系统使用时，经过二级处理工艺处理后的城镇生活污水依次流入复合式升降床生物膜反应器、絮凝反应器及压缩式滤料过滤器，复合式升降床生物膜反应器中可实现同步脱氮除磷，去除氨氮、总氮、总磷、有机物及悬浮物，由加药装置投加的絮凝剂与复合式升降床生物膜反应器出水在絮凝反应器中进行快速反应，压缩式滤料过滤器可有效吸附、截留悬浮物及絮凝沉淀物，进一步去除总磷、有机物及悬浮物，由曝气装置提供的空气可满足处理过程对曝气及介质推流的需要。

作为优选，所述的微压缩装置包括承托板、多孔压板和用于上下移动多孔压板的动力提升装置，承托板和动力提升装置固定在复合式升降床生物膜反应器或压缩式滤料过滤器内，多孔压板位于承托板的上方。

作为优选，所述复合式升降床生物膜反应器和压缩式滤料过滤器内，承托板的下方均设置集泥斗，集泥斗的底部安装有排泥管。

作为优选，所述第一载体、第二载体均为聚氨酯多孔立方体，所述第一载体边长为3～5cm，所述第二载体边长为5～8cm。

作为优选，所述软性滤料为聚氨酯实心球体。要实现微压缩需要利用软性滤料的弹性，微压缩状态的软性滤料截留悬浮物的能力较强。本发明选择具有弹性的聚氨酯球作为软性滤料为本领域首创，其密度比普通滤料相对较小，在微压缩状态解除以后可以通过气洗恢复正常过滤效果。

作为优选，所述曝气装置包括风机和与风机相连的曝气总管，曝气总管分出4个曝气支路，分别是位于复合式升降床生物膜反应器内的微压缩装置下方的第一曝气支管、位于复合式升降床生物膜反应器内的微压缩装置内部的第二曝气支管、位于絮凝反应器内的第三曝气支管、位于压缩式滤料过滤器的微压缩装置下方的第四曝气支管，曝气总管与第二曝气支管的连接管路上设置有第二支管阀，曝气总管与第四曝气支管的连接管路上设置有第四支管阀。

作为优选，压缩式滤料过滤器内安装有布水器，絮凝反应器的出水经由布水器进入至软性滤料的上方。

作为优选，加药装置由加药箱和计量泵组成，动力提升装置为导轨式升降机。

一种采用所述城镇生活污水深度处理系统进行城镇生活污水处理的方法，该方法具体包括以下步骤：

①、系统持续进水，风机持续供气，出水阀处于开启状态，第二支管阀及第四支管阀处于关闭状态，在复合式升降床生物膜反应器中，在第一曝气支管持续提供氧气的情况下，第一载体负载好氧微生物，第二载体表面负载好氧微生物，第二载体内部负载厌氧微生物，复合式升降床生物膜反应器内的微压缩装置将第一载体、第二载体限制在一定区域并使载体填充率为80％～90％，第一载体与第二载体的共存可营造好氧环境及厌氧微环境，对城镇生活污水实现同步脱氮除磷，微压缩装置对载体填充率的控制可进一步强化缺氧微环境，吸附截留悬浮物，减少载体之间的摩擦损耗；

②、絮凝反应器底部与所述复合式升降床生物膜反应器底部通过孔洞连通，絮凝剂在加药箱中搅拌并溶解，由计量泵引入所述絮凝反应器，投加的絮凝剂为聚合氯化铝，加药量为3～10mg/L，在第三曝气支管持续曝气的情况下，絮凝剂与污水进行混合反应；

③、在压缩式滤料过滤器中，絮凝反应器出水经布水器布水后流经所述软性滤料，压缩式滤料过滤器的微压缩装置压缩软性滤料使其保持96％～98％的压缩率(即微压缩状态)，微压缩状态的滤料可有效吸附截留悬浮物及絮凝沉淀物；

④、当复合式升降床生物膜反应器液位高于初始液位300mm时，复合式升降床生物膜反应器的多孔压板由动力提升装置带动向上提升500～800mm，开启所述第二支管阀使第二曝气支管开始曝气，载体区域的扩大使载体处于松散悬浮状态，而第二曝气支管的曝气作用使悬浮载体进一步流化，载体之间的轻微摩擦使载体吸附截留的悬浮物及部分老化的生物膜脱落至集泥斗，沉积的悬浮物及生物膜经排泥管可定期排出反应器，当液位恢复至初始液位时关闭所述第二支管阀使第二曝气支管停止曝气，下降多孔压板至初始位置；

⑤、当压缩式滤料过滤器出水浊度大于3NTU时，关闭出水阀，将压缩式滤料过滤器的多孔压板向上提升400～600mm，开启所述第四支管阀使第四曝气支管开始曝气，持续气洗15～20分钟后关闭所述第四支管阀使第四曝气支管停止曝气，将压缩式滤料过滤器的多孔压板下降至初始位置，开启出水阀，从滤料中反洗出的污泥沉淀至集泥斗，经排泥管定期排出压缩式滤料过滤器，在反洗过程中，所述絮凝反应器起到缓冲水量的作用。

作为优选，第一载体与第二载体的填充体积比为3:2。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

(1)复合式升降床生物膜反应器利用第一载体及第二载体的复合作用构造好氧环境及厌氧微环境，在同一反应器内实现同步脱氮除磷，与A/O及其改型工艺相比，无需设置污泥回流或混合液回流系统，能耗低；

(2)复合式升降床生物膜反应器利用微压缩装置及设置于反应器侧面的第二曝气支管强化曝气实现载体的间歇流化，在载体填充率为80％～90％的状态下可有效吸附截留悬浮物，与生物移动床和生物流化床相比，高填充率减少了载体之间的摩擦损耗；间歇流化状态可促进老化的生物膜脱落，防止载体污堵，较曝气生物滤池有显著优势；

(3)压缩式滤料过滤器采用软性滤料进行直接过滤，与普通滤池相比，反冲洗周期较长，产水量更高，反冲洗仅需气洗，无需设置水洗系统，无需水洗过程中的一系列繁琐操作，可有效防止滤料板结；

(4)所述系统结合了生物膜法与混凝过滤技术的优势，强化了氮、磷、有机物及悬浮物的去除，流程简单，占地面积小，抗冲击负荷能力强，操作管理方便，在保证稳定出水水质的同时有效节省运行成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1、复合式升降床生物膜反应器，11、第一载体，12、第二载体，13、进水管，2、絮凝反应器，3、压缩式滤料过滤器，31、软性滤料，32、布水器，33、出水阀，34、出水管，4、承托板，5、集泥斗，6、排泥管、71、多孔压板，72、动力提升装置，，81、加药箱，82、计量泵，90、曝气总管，91、第一曝气支管，92、第二曝气支管，93、第三曝气支管，94、第四曝气支管，95、风机，96、第二支管阀，97、第四支管阀。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为体积单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例：

一种城镇生活污水深度处理系统，如图1所示，该系统包括复合式升降床生物膜反应器1、絮凝反应器2、压缩式滤料过滤器3、加药装置及用于对复合式升降床生物膜反应器、絮凝反应器和压缩式滤料过滤器进行通气的曝气装置，复合式升降床生物膜反应器、絮凝反应器、压缩式滤料过滤器依次通过管路相连，系统的进水管13设置在复合式升降床生物膜反应器上端的一侧，系统的出水管34设置在压缩式滤料过滤器底部的一侧，出水管管路上安装有出水阀33；加药装置与絮凝反应器相连，加药装置由加药箱81和计量泵82组成。

复合式升降床生物膜反应器1内部设置有第一载体11、第二载体12和微压缩装置，第一载体和第二载体放置在微压缩装置内；压缩式滤料过滤器3内部设置有软性滤料31和微压缩装置，软性滤料放置在微压缩装置内；压缩式滤料过滤器内安装有布水器32，絮凝反应器的出水经由布水器进入至软性滤料的上方。

复合式升降床生物膜反应器和压缩式滤料过滤器内均设有微压缩装置，复合式升降床生物膜反应器和压缩式滤料过滤器的内部结构相似。微压缩装置由承托板4、多孔压板71和用于上下移动多孔压板的动力提升装置72组成，承托板和动力提升装置分别固定在复合式升降床生物膜反应器或压缩式滤料过滤器内，多孔压板位于承托板的上方。以复合式升降床生物膜反应器为例，承托板4的下方设置集泥斗5，集泥斗的底部安装有排泥管6。本实施例中，动力提升装置为导轨式升降机。

第一载体11、第二载体12均为聚氨酯多孔载体，第一载体11孔径为5～8mm，第二载体12孔径为2～4mm，第一载体边长为3～5cm，所述第二载体边长为5～8cm，第一载体与第二载体的填充体积比为3:2。软性滤料为聚氨酯实心球体，直径为2～3mm。

曝气装置包括风机95和与风机相连的曝气总管90，曝气总管分出4个曝气支路，分别是位于复合式升降床生物膜反应器内的微压缩装置下方的第一曝气支管91、位于复合式升降床生物膜反应器内的微压缩装置内部的第二曝气支管92、位于絮凝反应器内的第三曝气支管93、位于压缩式滤料过滤器的微压缩装置下方的第四曝气支管94，曝气总管与第二曝气支管的连接管路上设置有第二支管阀96，曝气总管与第四曝气支管的连接管路上设置有第四支管阀97。

采用所述城镇生活污水深度处理系统进行城镇生活污水的处理，具体包括以下步骤：

步骤①系统持续进水，风机持续供气，出水阀33处于开启状态，第二支管阀96及第四支管阀97处于关闭状态，在复合式升降床生物膜反应器1中，在第一曝气支管91持续提供氧气的情况下，第一载体11负载好氧微生物，第二载体12表面负载好氧微生物，内部负载厌氧微生物，多孔压板及承托板4将第一载体11、第二载体12限制在一定区域并使载体填充率为85％，第一载体11与第二载体12的体积比例为3:2，第一载体11与第二载体12的共存可营造好氧环境及厌氧微环境，对城镇生活污水实现同步脱氮除磷，微压缩装置对载体填充率的控制可进一步强化缺氧微环境，吸附截留悬浮物，减少载体之间的摩擦损耗。

步骤②絮凝反应器2底部与所述复合式升降床生物膜反应器1底部通过孔洞连通，絮凝剂在加药箱81中搅拌并溶解，由计量泵引入所述絮凝反应器2，投加的絮凝剂为聚合氯化铝，加药量为3～5mg/L。在第三曝气支管93持续曝气的情况下，絮凝剂与污水进行混合反应。

步骤③在压缩式滤料过滤器3中，絮凝反应器2出水经布水器32布水后流经所述软性滤料31，微压缩装置的多孔压板及承托板4压缩软性滤料使其保持96％～98％的压缩率，微压缩状态的滤料可有效吸附截留悬浮物及絮凝沉淀物。

步骤④当复合式升降床生物膜反应器1液位高于初始液位300mm时，复合式升降床生物膜反应器1的多孔压板由导轨式升降机带动向上提升500～800mm，开启所述第二支管阀96使第二曝气支管92开始曝气，载体区域的扩大使载体处于松散悬浮状态，而第二曝气支管92的曝气作用使悬浮载体进一步流化，载体之间的轻微摩擦使载体吸附截留的悬浮物及部分老化的生物膜脱落至集泥斗，沉积的悬浮物及生物膜经排泥管可定期排出反应器，当液位恢复至初始液位时关闭所述第二支管阀96使第二曝气支管92停止曝气，下降复合式升降床生物膜反应器1的多孔压板至初始位置。

步骤⑤当压缩式滤料过滤器3出水浊度大于3NTU时，关闭出水阀33，将压缩式滤料过滤器3内的多孔压板向上提升400～600mm，开启所述第四支管阀97使使第四曝气支管94开始曝气，持续气洗15～20分钟后关闭所述第四支管阀97使第四曝气支管94停止曝气，将压缩式滤料过滤器3内的多孔压板下降至初始位置，开启出水阀33，从滤料中反洗出的污泥沉淀至集泥斗5，经排泥管6定期排出压缩式滤料过滤器3，在反洗过程中，所述絮凝反应器2起到缓冲水量的作用。

中试用水为某小区生活污水处理站二沉池出水，该污水处理站采用生物接触氧化池作为二级处理工艺。复合式升降床生物膜反应器水力停留时间为2.8h，压缩式滤料过滤器过滤速度为10m/h，本实施例运行23天内的水质监测数据如表1所示，单位为mg/L。运行期间，压缩式滤料过滤器反冲洗周期为28～32h。

表1 中试运行期间水质监测数据(单位为mg/L)

从表1可以看出，系统出水水质非常稳定，各项指标均优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准要求水质。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种城镇生活污水深度处理系统，包括进水管和出水管，其特征在于：该系统包括复合式升降床生物膜反应器（1）、絮凝反应器（2）、压缩式滤料过滤器（3）、加药装置及用于对复合式升降床生物膜反应器、絮凝反应器和压缩式滤料过滤器进行通气的曝气装置，

复合式升降床生物膜反应器、絮凝反应器、压缩式滤料过滤器依次通过管路相连，系统的进水管设置在复合式升降床生物膜反应器的一侧，系统的出水管设置在压缩式滤料过滤器上，出水管管路上安装有出水阀（33）；加药装置与絮凝反应器相连，

其中，所述复合式升降床生物膜反应器（1）内部设置有第一载体（11）、第二载体（12）和微压缩装置，第一载体和第二载体放置在微压缩装置内；

所述压缩式滤料过滤器（3）内部设置有软性滤料（31）和微压缩装置，软性滤料放置在微压缩装置内；所述第一载体（11）孔径为5~8mm，所述第二载体（12）孔径为2~4mm，所述软性滤料（31）为直径2~3mm的弹性球体。

2.根据权利1所述的城镇生活污水深度处理系统，其特征在于，所述的微压缩装置包括承托板（4）、多孔压板（71）和用于上下移动多孔压板的动力提升装置（72），承托板和动力提升装置固定在复合式升降床生物膜反应器或压缩式滤料过滤器内，多孔压板位于承托板的上方。

3.根据权利1所述的城镇生活污水深度处理系统，其特征在于，所述复合式升降床生物膜反应器和压缩式滤料过滤器内，承托板（4）的下方均设置集泥斗（5），集泥斗的底部安装有排泥管（6）。

4.根据权利1所述的城镇生活污水深度处理系统，其特征在于，所述第一载体（11）、第二载体（12）均为聚氨酯多孔立方体，所述第一载体边长为3~5cm，所述第二载体边长为5~8cm。

5.根据权利1所述的城镇生活污水深度处理系统，其特征在于，所述软性滤料为聚氨酯实心球体。

6.根据权利1所述的城镇生活污水深度处理系统，其特征在于，所述曝气装置包括风机（95）和与风机相连的曝气总管（90），曝气总管分出4个曝气支路，分别是位于复合式升降床生物膜反应器内的微压缩装置下方的第一曝气支管（91）、位于复合式升降床生物膜反应器内的微压缩装置内部的第二曝气支管（92）、位于絮凝反应器内的第三曝气支管（93）、位于压缩式滤料过滤器的微压缩装置下方的第四曝气支管（94），

曝气总管与第二曝气支管的连接管路上设置有第二支管阀（96），曝气总管与第四曝气支管的连接管路上设置有第四支管阀（97）。

7.根据权利1所述的城镇生活污水深度处理系统，其特征在于，压缩式滤料过滤器内安装有布水器（32），絮凝反应器的出水经由布水器进入至软性滤料的上方。

8.根据权利1所述的城镇生活污水深度处理系统，其特征在于，加药装置由加药箱（81）和计量泵（82）组成，动力提升装置为导轨式升降机。

9.一种采用权利要求1所述城镇生活污水深度处理系统进行城镇生活污水处理的方法，其特征在于该方法具体包括以下步骤：

①、系统持续进水，风机持续供气，出水阀处于开启状态，第二支管阀及第四支管阀处于关闭状态，在复合式升降床生物膜反应器中，在第一曝气支管持续提供氧气的情况下，第一载体负载好氧微生物，第二载体表面负载好氧微生物，第二载体内部负载厌氧微生物，复合式升降床生物膜反应器内的微压缩装置将第一载体、第二载体限制在一定区域并使载体填充率为80%~90%；

②、絮凝反应器底部与所述复合式升降床生物膜反应器底部通过孔洞连通，絮凝剂在加药箱中搅拌并溶解，由计量泵引入所述絮凝反应器，投加的絮凝剂为聚合氯化铝，加药量为3~10mg/L，在第三曝气支管持续曝气的情况下，絮凝剂与污水进行混合反应；

③、在压缩式滤料过滤器中，絮凝反应器出水经布水器布水后流经所述软性滤料，压缩式滤料过滤器的微压缩装置压缩软性滤料使其保持96%~98%的压缩率；

④、当复合式升降床生物膜反应器液位高于初始液位300mm时，复合式升降床生物膜反应器的多孔压板由动力提升装置带动向上提升500~800mm，开启所述第二支管阀使第二曝气支管开始曝气，载体区域的扩大使载体处于松散悬浮状态，而第二曝气支管的侧向强化曝气作用使悬浮载体进一步流化，载体之间的轻微摩擦使载体吸附截留的悬浮物及部分老化的生物膜脱落至集泥斗，沉积的悬浮物及生物膜经排泥管可定期排出反应器，当液位恢复至初始液位时关闭所述第二支管阀使第二曝气支管停止曝气，下降多孔压板至初始位置；

⑤、当压缩式滤料过滤器出水浊度大于3NTU时，关闭出水阀，将压缩式滤料过滤器的多孔压板向上提升400~600mm，开启所述第四支管阀使使第四曝气支管开始曝气，持续气洗15~20分钟后关闭所述第四支管阀使第四曝气支管停止曝气，将压缩式滤料过滤器的多孔压板下降至初始位置，开启出水阀，从滤料中反洗出的污泥沉淀至集泥斗，经排泥管定期排出压缩式滤料过滤器，在反洗过程中，所述絮凝反应器起到缓冲水量的作用。

10.根据权利9所述的城镇生活污水深度处理系统，其特征在于，第一载体与第二载体的填充体积比为3:2。