一种城市污水处理的方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,具体而言,涉及一种城市污水处理的方法。
背景技术
城市生活污水主要来自家庭、商业和城市公用设施等,有机物是生活污水的主要污染物,例如:淀粉、蛋白质、糖类和植物油等。城市生活污水的化学需氧量、生物需氧量、总氮量和总磷量都相对较高。当含氮量和含磷量较高的水质排入自然界,容易引起水体的富营养化,造成藻类大量生长繁殖,严重时会造成赤潮和水华,以致水质恶化,污染环境。城市生活污水的主要污染物是有机物。针对生活污水,目前国内外主要采用生物法进行处理。生物法包括活性污泥法、生物膜法两大类,又以活性污泥法为主,活性污泥法有很多种型式,即传统活性污泥工艺、AB工艺、SBR及其变型工艺、氧化沟工艺、A/O工艺、A2O工艺等。
传统活性污泥法工艺:使用最早的工艺,它去除有机物的效率很高,在处理过程中产生的污泥采用厌氧消化方式进行稳定处理,对消除污水和污泥的污染很有效,而且能耗和运行费用都比较低。但是它对氮、磷的去除效率不高,并且均受温度影响,硝化反应的适宜温度是20~30℃,当温度低于15℃时,硝化反应速率明显下降,5℃时完全停止。
A2O工艺:目前生物除磷脱氮工艺中应用较多一种方法,属于同步除磷脱氮工艺,利用厌氧、缺氧、好氧实现有机物的降解,原污水首先进入厌氧区,转化为小分子发酵产物。随后废水进入缺氧区,达到同时去碳和脱氮的目的。释放能量可供本身生长繁殖,吸收周围环境中的溶解磷,有机物经厌氧区、缺氧区后,浓度已相当低。A2/O工艺总水力停留时间高于其它同类工艺,厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开,有利于不同微生物菌群地繁殖生长,但在水温12℃以下脱氮除磷效果明显下降,污水在生化段水力停留时间在14~20小时,水温在12℃时还需增加水力停留时间及深度处理脱氮,水温在8℃左右时脱氮无法保证稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准T-N=15mg/L,系统总投资相对较高,污泥回流比为0.2Q~1Q,混合液回流比为大于2Q,回流比较高。
生物接触氧化法工艺:该工艺管理较简单、节能,在我国也得到广泛地应用,该工艺采用接触氧化池,已经充氧的污水浸没全部填料,通过曝气,在微生物新陈代谢的作用下,污水中有机物得到去除,污水得到净化去除效果明显。优点是:池内充氧条件好,可以达到较高的容积负荷,不需要设污泥回流系统,不存在污泥膨胀问题,运行管理简单,对水质水量的变化有较强的适用能力。生物接触氧化处理技术的主要缺点是:受设计参数和工艺布置的限制,如设计活运行不当填料可能堵塞,此外布水曝气不易均匀,可能在局部出现死角。该氧化法目前仅仅在工业废水或小规模生活废水中得到应用。
综上所述,现有的技术存在以下问题:氮、磷的去除率不高,占地面积大、动力消耗高,无法保证氮、磷去除过程复杂,一般需要涉及微生物硝化、反硝化、释磷和吸磷等过程。A2O法温度在12℃以下时对氮的去除率不高,因此通过延长停留时间、降低负荷运行等方式脱氮;北方冬季采用太阳能加热、地热泵保温措施等方法提高脱氮能力,但增加了占地面积、动力消耗、投资成本以及运行费用。
发明内容
本发明旨在提供一种城市污水处理的方法,以解决现有技术中A2O工艺在温度12℃以下时对氮的去除率不高,北方冬季采用太阳能加热、地热泵保温措施等方法提高脱氮能力,但增加了占地面积、动力消耗、投资成本以及运行费用的技术问题。
根据本发明的一个方面,提供一种城市污水处理的方法。该方法为基于A2O工艺改进的污水处理方法,包括以下步骤:将A2O工艺中的缺氧池改造成混合配水池,混合配水池内设置有BBR接触体装置;将好氧池改造成生化池,生化池内有以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群。
进一步地,BBR接触体装置为立体旋转式网状接触体装置,BBR接触体装置上附着有微生物膜。
进一步地,BBR接触体装置为以芽孢杆菌属微生物作为优势菌种的生物反应器.
进一步地,芽孢杆菌属微生物包括由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和短小芽孢杆菌组成的组中的一种或多种。
进一步地,该方法具体包括以下步骤:第一步:污水进入粗格栅井去除大体积的污染物质;第二步:粗格栅井的出水流入污水提升泵井,再从污水提升泵井经提升泵提升至细格栅井,细格栅井的细格栅拦截水中杂质及大颗粒物质;第三步:细格栅井的出水流入沉砂池,沉砂池将水中的沉淀物沉淀下来;第四步:沉砂池的出水流入厌氧池,二沉池污泥回流至厌氧池,二沉池污泥的回流量为0~1Q;第五步,厌氧池的出水流入混合配水池,在混合配水池内,生化池混合液回流、二沉池污泥回流和污水进行混合,混合配水池设置有营养液投加装置,通过营养液投加装置向混合配水池内投加营养液;第六步:混合配水池的出水流入生化池中,通过鼓风机向生化池供气,生化池混合液回流泵设置在生化池的末端,将生化池混合液回流至混合配水池,回流量为0~1Q;第七步:生化池的出水流入二沉池,在二沉池内进行泥水分离,二沉池一部分污泥经污泥回流泵回流至厌氧池,二沉池剩余污泥泵至污泥处理系统处理;以及第八步:二沉池出水流入紫外消毒渠后经过出水计量槽排出。
进一步地,粗格栅井的粗格栅的网孔为25~100mm;细格栅的网孔为1.5~25mm。
进一步地,在混合配水池内,生化池混合液回流、二沉池污泥回流和污水的混合比例为1∶1∶2。
进一步地,混合配水池内加入营养液与进水体积比为1∶0.00000004~1∶0.00000008。
进一步地,营养液包括热带新鲜水果、食用酒精和纯净山泉水。
进一步地,鼓风机向生化池供气,调节气管阀门使生化池内溶解氧量保持0.1~1.2mg/L。
采用本发明的技术方案,可以达到以下有益效果:1)高效的脱氮除磷能力;2)不需要额外的除臭系统;3)大幅降低改造成本;4)节能、不需新增占地;5)污水厂不需要停止运行即可实现提标及扩容改造;6)排出水质好;经本发明方法处理过的市政污水能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了现有技术中A2O工艺的流程示意图;以及
图2示出了根据本发明实施例1的城市污水处理的方法的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
现有技术中,A2O工艺在温度12℃以下时对氮的去除率不高,因此通过延长停留时间、降低负荷运行等方式脱氮;北方冬季采用太阳能加热、地热泵保温措施等方法提高脱氮能力,但增加了占地面积、动力消耗、投资成本以及运行费用。这对这些技术问题,本发明提出了以下技术方案。
根据本发明一种典型的实施方式,提供一种城市污水处理的方法。该方法为基于A2O工艺改进的污水处理方法,包括以下步骤:将A2O工艺中的缺氧池改造成混合配水池,混合配水池内设置有BBR接触体装置;将好氧池改造成生化池,生化池内的有以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群。
实际上,本发明的技术方案是一种利用BBR工艺(芽孢杆菌)改造A2O工艺的城市污水处理新方法。其中,A2O工艺属于现有技术(具体工艺流程参见图1),包括传统A2O工艺以及改良型A2O工艺。根据本发明一种典型的实施方式,主要包括以下步骤:污水经市政管网→粗格栅井→污水提升泵井→细格栅井→沉砂池→厌氧池→混合池→生化池→二沉池→消毒系统→计量槽排出。
根据本发明一种典型的实施方式,在利用BBR工艺(芽孢杆菌)改造A2O工艺过程中,将A2O工艺中的缺氧池改造成混合配水池,整个改造过程只需要在A2O工艺中缺氧池中加入立体旋转式网状接触体,该网状接触体设置方式由缺氧池上方搭建的承重横梁直接吊入池内。二沉池污泥回流保留原A2O工艺中回流管道,不做更改;生化池混合液回流保留原A2O工艺中好氧池至缺氧池段的回流管道,不需更改;混合液及污泥回流泵均保留原A2O工艺所使用水泵,不需更改。好氧池改造成生化池,即在好氧池内加有以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群即可。改造过程所有土建、管道均利用原有,A2O工艺中的所有通用设备均利用原有不需新增,因此,在利用BBR(芽孢杆菌)改造A2O工艺过程中,无需增加土建施工、管道改造费用,污水厂无需停止运行,也无需增加生化池停留时间,可降低生化池供风量,能耗比A2O工艺节省30%左右,大大节省系统投资及运行成本,各项出水可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
采用本发明的技术方案,可以达到以下有益效果:1)高效的脱氮除磷能力;2)不需要额外的除臭系统;3)大幅降低改造成本;4)节能、不需新增占地;5)污水厂不需要停止运行即可实现提标及扩容改造;6)排出水质好;经本发明方法处理过的市政污水能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
优选的,BBR接触体装置为立体旋转式网状接触体装置,BBR接触体装置上附着有微生物膜。
根据本发明一种典型的实施方式,BBR接触体装置为以芽孢杆菌属微生物作为优势菌种的生物反应器,优选的,芽孢杆菌属微生物包括由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和短小芽孢杆菌组成的组中的一种或多种。这些微生物不但具有低温的独特优势,而且除氮效果好。
根据本发明一种典型的实施方式,方法具体包括以下步骤:第一步:污水进入粗格栅井去除大体积的污染物质;第二步:粗格栅井的出水流入污水提升泵井,再从污水提升泵井经提升泵提升至细格栅井,细格栅井的细格栅拦截水中杂质及大颗粒物质;第三步:细格栅井的出水流入沉砂池,沉砂池将水中的沉淀物沉淀下来;第四步:沉砂池的出水流入厌氧池,二沉池污泥回流至厌氧池,二沉池污泥的回流量为0~1Q;第五步,厌氧池的出水流入混合配水池,在混合配水池内,生化池混合液回流、二沉池污泥回流和污水进行混合(其中,厌氧池的出水包括二沉池污泥回流和污水),混合配水池设置有营养液投加装置,通过营养液投加装置向混合配水池内投加营养液;第六步:混合配水池的出水流入生化池中,通过鼓风机向生化池供气,生化池混合液回流泵设置在生化池的末端,将生化池混合液回流至混合配水池,回流量为0~1Q;第七步:生化池的出水流入二沉池,在二沉池内进行泥水分离,二沉池一部分污泥经污泥回流泵回流至厌氧池,二沉池剩余污泥泵至污泥处理系统处理;以及第八步:二沉池出水流入紫外消毒渠后经过出水计量槽排出。
本发明第一步中所述的粗格栅井去除“大体积”的污染物质是相对于细格栅井去除的污染物质而言的,第二步中细格栅井去除的“大颗粒物质”是相对于沉砂池沉淀的物质颗粒而言是“大颗粒物质”。
根据本发明一种典型的实施方式,生化池为A2O工艺的好氧池,生化池内的有以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群,芽孢杆菌属微生物包括由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和短小芽孢杆菌组成的组中的一种或多种。
根据本发明一种典型的实施方式,粗格栅井的粗格栅的网孔为25~100mm;细格栅的网孔为1.5~25mm。
优选的,在混合配水池内,生化池混合液回流、二沉池污泥回流和污水的混合比例为1∶1∶2。
优选的,混合配水池内加入营养液与进水体积比为1∶0.00000004~1∶0.00000008,此比例的营养液可以保证微生物良好的繁殖和生长,从而保证污水中相关元素的去除。
根据本发明一种典型的实施方式,营养液包括热带新鲜水果、食用酒精和纯净山泉水,以保证芽孢杆菌属微生物的良好生长。
优选的,鼓风机向生化池供气,调节气管阀门使生化池内溶解氧量保持0.1~1.2mg/L。在此溶解氧量的条件下,芽孢杆菌(Bacillus)可以很好的生长,从而可有效的进行除磷。
根据本发明一种典型的实施方式,该方法具体包括以下步骤:第一步:生活污水经市政管网进入粗格栅井去除大体积的污染物质,粗格栅网孔为25~100mm;第二步:粗格栅井出水流入污水提升泵井,再从污水提升泵井经提升泵提升至细格栅井,细格栅将拦截水中杂质及大颗粒物质,细格栅网孔为1.5~25mm;第三步:细格栅井出水流入沉砂池,沉砂池将水中的沉淀物沉淀下来;第四步:沉砂池出水进入原A2O工艺中的厌氧池,二沉池污泥回流至厌氧池,回流量为0-1Q;第五步:厌氧池出水进入混合配水池,该混合配水池由A2O工艺的缺氧池改造而成,在混合配水池内,生化池混合液回流和二沉池污泥回流、原水进行混合,其混合比例为1∶1∶2;混合配水池内加入营养液,营养液与进水体积比为1∶0.00000004~1∶0.00000008,营养液主要为热带新鲜水果、食用酒精和纯净山泉水组成(其比例和组成本领域技术人员可以根据实际情况进行调整,只要能够使芽孢杆菌属微生物的良好生长即可),在由A2O工艺缺氧池改造成的混合配水池内设置BBR立体旋转式网状接触体,接触体上附着的芽孢杆菌属将COD、氨氮及总氮初步降解;第六步:混合配水池出水流入生化池,该生化池利用原A2O工艺中好氧池段,鼓风机向生化池供气,调节气管阀门使生化池内溶解氧量保持0.1~1.2mg/L,生化池出水的混合液回流泵设置在生化池末端,回流至混合配水池,回流量控制在0-1Q;系统在低溶解氧条件下能一直保持芽孢杆菌(Bacillus spp.)吸取氨氮(铵盐)、硫化氢后进入合成及代谢过程,从而进行脱氮,经过上述过程生化池的pH降到6.9~6.0,氮元素部分以有机氮的形式进入污泥中,并通过剩余污泥的排放从系统中去除,部分转化成氮气排入空气中;第七步:生化池内的出水流入二沉池,在二沉池内泥水进行分离,二沉池一部分污泥经污泥回流泵回流至厌氧池中,二沉池剩余污泥泵至污泥处理系统处理;第八步:二沉池出水流入消毒系统后经过出水计量槽排出。
下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
实施例1
本发明的城市污水处理的方法中,微生物包括芽孢杆菌属(Bacillus菌)微生物包括由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和短小芽孢杆菌等,该工艺具体如图2所示,主要包括以下步骤:
第一步:生活污水经市政管网进入粗格栅井去除大体积的污染物质,粗格栅网孔为25~100mm;
第二步:粗格栅井出水流入污水提升泵井,再从污水提升泵井经提升泵提升至细格栅井,细格栅将拦截水中杂质及大颗粒物质,细格栅网孔为1.5~25mm;
第三步:细格栅井出水流入沉砂池,沉砂池将水中的沉淀物沉淀下来;
第四步:沉砂池出水进入原A2O工艺中的厌氧池,二沉池污泥回流至厌氧池,回流量为0-1Q;
第五步:厌氧池出水进入混合配水池,该混合配水池由A2O工艺的缺氧池改造而成,在混合配水池内,生化池混合液回流和二沉池污泥回流、原水进行混合,其混合比例为1∶1∶2;混合配水池内加入营养液,营养液与进水体积比为1∶0.00000004~1∶0.00000008,营养液主要为热带新鲜水果、食用酒精和纯净山泉水组成(其比例和组成本领域技术人员可以根据实际情况进行调整,只要保证以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群的正常生长即可),在由A2O工艺缺氧池改造成的混合配水池内设置BBR立体旋转式网状接触体,接触体上附着的芽孢杆菌属将COD、氨氮及总氮初步降解;
第六步:混合配水池出水流入生化池,该生化池利用原A2O工艺中好氧池段,鼓风机向生化池供气,调节气管阀门使生化池内溶解氧量保持0.1~1.2mg/L,生化池出水的混合液回流泵设置在生化池末端,回流至混合配水池,回流量控制在0~1Q;系统在低溶解氧条件下能一直保持芽孢杆菌(Bacillus spp.)吸取氨氮(铵盐)、硫化氢后进入合成及代谢过程,从而进行脱氮,经过上述过程生化池的pH降到6.9~6.0,氮元素部分以有机氮的形式进入污泥中,并通过剩余污泥的排放从系统中去除,部分转化成氮气排入空气中;
第七步:生化池内的出水流入二沉池,在二沉池内泥水进行分离,二沉池一部分污泥经污泥回流泵回流至厌氧池中,二沉池剩余污泥泵至污泥处理系统处理;
第八步:二沉池出水流入消毒系统后经过出水计量槽排出。
实施上述技术方案,污水处理指标如表1所示。
表1
通过以上数据可知,经过利用BBR工艺改造A2O工艺后,将原有排放标准从一级B提高到一级A标准,即使在冬季温度低于8℃条件下,出水COD、T-N和NH3-N均能稳定达到一级A排放标准,COD平均去除率达到93.2%,T-N的平均去除率达到77.02%,NH3-N的平均去除率达到97.93%。A2O工艺中硝化反应的适宜温度是20-30℃,当温度低于15℃时,硝化反应速率明显下降,5℃时完全停止,所以在冬季温度低于15℃时系统脱氮能力急剧下降。
下面结合上述实施例详细分析本发明的有益效果:
1)高效的脱氮除磷能力
同传统的硝化、反硝化脱氮原理不同,芽孢杆菌(Bacillus spp.)直接吸取胺(有机氮)、氨氮以及铵盐,为微生物所利用,从而进行脱胺、氮元素,以有机氮的形式进入污泥中,并通过剩余污泥的排放从系统中去除,转化成氮气排入空气中。芽孢杆菌属于革兰氏阳性菌,与革兰氏阴性菌相比,革兰氏阳性菌细胞壁比革兰氏阴性菌(在一般活性污泥工艺中使用的菌类)的细胞壁厚而均匀,主要通过肽键来连接肽聚糖构成细胞壁。革兰氏阳性菌的细胞壁包含了大量的磷壁酸。也就是说,在微生物的合成反应中,磷酸盐以磷壁酸的形式进入芽孢杆菌Bacillus的细胞壁中,最后通过剩余污泥的排放从系统中脱磷。芽孢杆菌Bacillus可以在短时间内将污水中的氮素成份氧化前的氨NH状态时予以吸收、摄取,被吸收、摄取的氮素当中的一部分将被作为增殖时的养分所利用。从生物学而言,磷的摄取在溶解氧浓度0.5mg/l时为最大值。但是,芽孢杆菌(Bacillus)的最好成长条件之一是曝气槽内的溶解氧化浓度在0.1~1.2mg/l,二者条件相符,因此,可有效的进行除磷,通过芽孢杆菌Bacillus除磷一般去除率在80%以上。
2)不需要额外的除臭系统
芽孢杆菌(Bacillus)具有瞬间吸收、分解臭气的能力,当污水经BBR工艺处理时可抑制臭气的发生。因此、困扰污水处理设施的臭气问题得以圆满解决。由于芽孢杆菌本身具有除臭能力,BBR工艺的处理过程中基本上不发生污泥和臭气,其生化工艺段、污泥处理段可以不需要进行额外的除臭处理,这样可以减少污水处理厂对除臭系统的投资费用。
3)大幅降低改造成本
利用BBR工艺(芽孢杆菌)改造A2O工艺过程中只需要将A2O工艺中缺氧池做混合配水池用,在该池内加入立体旋转式网状接触体,在混合池内投加营养液,将A2O工艺中好氧池直接做生化池用,在生化池内投加芽孢杆菌,整个改造过程中不需要产生土建、管道改造费用,仅有立体旋转式网状接触体、营养液和芽孢杆菌的费用,改造成本降低了一半以上。
4)节能、不需新增占地
在利用BBR工艺(芽孢杆菌)改造A2O工艺过程中,不需要额外增加占地,仅利用A2O工艺中缺氧池段即可满足混合配水池的参数要求,同时将立体旋转式网状接触体布置在混合池内即可满足整个BBR系统运行要求,因此不需要新增占地。另外,曝气槽内的溶解氧浓度处于低浓度(0.1~1.2mg/l)的条件下即可满足。因此,所需曝气容量比A2O法大幅减少。还有整体污水处理系统中不需要除臭装置等附带设备、综合上述因素、可实现节约能源。
5)污水厂不需要停止运行
在利用BBR工艺(芽孢杆菌)改造A2O工艺过程中,整个改造过程只需要在A2O工艺中缺氧池中加入立体旋转式网状接触体,该网状接触体设置方式由缺氧池上方搭建的承重横梁直接吊入池内,改造过程所有土建、管道均利用原有,A2O工艺中的所有通用设备均利用原有不需新增,所以整个提标改造过程不需要污水厂停止运行即可实现。
6)排出水质好
经本发明方法处理过的市政污水能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。