CN105236589A - 一种分散污水生物絮凝强化装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分散污水生物絮凝强化装置及处理方法。包括强化反应池，固定架，生物絮凝强化载体，进水导流管、出水导流管及排泥管；强化反应池前端池壁连接进水导流管，池壁低于出水导流管的位置设固定架，固定架钢筋两端与强化反应池内壁固定钩连接，钢筋上固定丙烯丝悬浮球，生物絮凝强化载体由丙烯丝悬浮球、絮凝菌接种颗粒组合，接种颗粒为吸附絮凝菌的改性纤维球，表面包埋营养物质和海藻酸钠混合物；强化反应池底部中央设置排泥管。实验结果证实：污水中的悬浮物去除率稳定在78.2-91.5%，达到国家规定标准。本发明能够缩短絮凝菌挂膜周期5-15天，减少絮凝剂用量30-60%，实现降低运行成本、保护农村水环境的目的。

Description

一种分散污水生物絮凝强化装置及处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种适合分散污水生物絮凝强化装置及处理方法。

背景技术

目前我国城镇地区污水基本纳入下水管网，输送至大型污水处理厂进行集中处理，污水处理的技术能力已达到一定水平，絮凝技术常作为重要的基本操作单元被广泛应用。随着我国可持续发展战略和环境保护政策的实施，农村地区对水污染状况日益重视，乡村、旅游景区、农业观光园区产生的污水具有产生分散、未纳入下水管网的特点，针对这一特点产生了分散污水处理技术，由于这类污水经过处理后多排放至河流、湖泊受纳水体中，因此对絮凝剂的安全性提出更高要求，生物絮凝强化技术为污水处理设施安全高效的的运行提供了有效保障。

市政污水的絮凝技术一般通过添加无机絮凝剂或有机高分子絮凝剂改变胶体颗粒的表面特性，使污水中分散的胶体颗粒聚集形成大颗粒物而沉淀（或上浮），在使用过程中可能给环境带来二次污染。如无机絮凝剂的使用会导致处理后的水中残留金属离子，同时产生大量含铁和铝的污泥，处置难度大。人工合成的高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺难于降解，其单体残留的致畸、致癌、致突变效应也令人担忧。生物絮凝剂具有易生物降解，对生态环境影响低的特点，适合应用于分散污水的絮凝处理，因此受到广泛关注。针对生物絮凝效率受环境因素影响较大，菌体直接加入反应池中易随水体流失等问题，采用生物絮凝强化装置可以有效解决以上问题。因此，开发一种安全有效、管理简单、维护成本较低的，适合分散污水处理的生物絮凝强化装置，是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对分散污水具有生物絮凝强化效果的污水处理装置，尤其适合应用于乡村、旅游景区、农业观光园区的小型分散式污水处理设施。

针对生物絮凝效率受环境因素影响较大，菌体直接加入反应池中易随水体流失的问题，本发明通过以下实施方式实现上述目的：

一种分散污水生物絮凝强化装置，所述的分散污水生物絮凝强化装置位于分散污水处理设施的第4个池，其中的分散污水处理设施包括:集水调节池1、厌氧水解池2、接触氧化池3、强化反应池4、循环水池5，其特征在于分散污水生物絮凝强化装置包括：强化反应池、固定架，生物絮凝强化载体，进水导流管、出水导流管及排泥管；强化反应池4前端池壁连接进水导流管6，池壁低于出水导流管70.3-0.6m位置设固定架8，固定架由多条平行排列的钢筋构成，钢筋平行间距15-30cm，钢筋两端与强化反应池内壁固定钩连接，钢筋固定架上固定有生物絮凝强化载体9；强化反应池4底部中央设置排泥管10，定期排泥；

生物絮凝强化载体9包括丙烯丝12构成的悬浮球11、絮凝菌接种颗粒13，絮凝菌接种颗粒13为吸附絮凝菌的改性纤维球，表面包埋有营养物质和海藻酸钠混合物，絮凝菌接种颗粒置于悬浮球内部。

本发明所述的分散污水生物絮凝强化装置，其特征在于强化反应池长、宽比为1.5﹕1-2﹕1，强化反应池深度3-5m，强化反应池底部具有坡度，坡度30-45度。

本发明所述的分散污水生物絮凝强化装置，其特征在于所述的生物絮凝强化载体固定于钢筋固定架上。

本发明所述的分散污水生物絮凝强化装置，其特征在于所述的改性纤维圆形颗粒，直径3-5cm，其内部吸附有生物絮凝菌液，颗粒表面包埋有营养物质和海藻酸钠的混合物；所述的营养物质：海藻酸钠的重量份数比为1﹕1-1﹕3。

本发明进一步公开了采用分散污水生物絮凝强化装置进行污水处理的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）污水处理生物絮凝强化装置有效容积20-30m³；长、宽和高分别为3-5m、2-4m和2-4m；其有效水体深度为2-4m；强化反应池为钢筋砼结构；进水导流管中心距池底0.5-1.0m，管径Φ20-30cm，出水导流管中心距池底2.5-3m，管径Φ20-30cm；反应池顶部固定架钢筋之间平行间距15-30cm，钢筋规格Φ6-10mm；固定的丙烯丝悬浮球直径Φ8-15cm，呈串珠状排列固定；絮凝菌接种颗粒为直径3-5cm的改性纤维球，在浓度为0.5-5×10⁸cfu/ml絮凝菌悬液中浸泡8-16hr，絮凝菌悬液活性成分包括红平红球菌（(Rhodococcuserythropolis）具体可为中国农业微生物菌种保藏管理中心保藏编号为ACCC10542的菌株、胶胨样芽孢杆菌（Bacillusmucilaginosus）具体可为中国农业微生物菌种保藏管理中心保藏编号为ACCC10013的菌株，它是由下述重量份数的各单菌株发酵物组成：红平红球菌2-8份、胶胨样芽孢杆菌2-8份。改性纤维球和絮凝菌悬液质量体积比为0.1-0.5kg/L，得到絮凝菌吸附颗粒；

（2）将得到的絮凝菌吸附颗粒投入营养物质与海藻酸钠混合溶液中，慢速搅拌1-10min，使得絮凝菌吸附颗粒与混合溶液充分接触，包埋，然后静置30-60min进行固液分离，获得絮凝接种颗粒，每个丙烯丝悬浮球中接种1-2枚颗粒；其中的营养物质为：葡萄糖1-3%，（NH₄）₂SO₄0.1-0.3%，KCl0.02-0.05%，K₂HPO₄0.02-0.05%，MgSO₄·7H₂O0.02-0.05%中的一种或几种构成，海藻酸钠的质量百分浓度为1-15%；

（3）采用丙烯丝悬浮球与絮凝菌接种颗粒组合应用的方式，分散污水经集水调节池、厌氧水解池、接触氧化池处理后，经由进水导流管进入强化反应池，随着水体在强化反应池内的流向与絮凝强化载体进行充分的接触，强化生物絮凝反应，形成的絮状污泥可沉降后由排泥管定期排出。

本发明更进一步公开了采用分散污水生物絮凝强化装置进行处理的方法在提高悬浮物去除率方面的应用。特别是在减少污水处理过程中絮凝剂用量，减少二次污染方面的应用。

实验结果显示：

（1）通过实验证明，本发明能够缩短絮凝菌挂膜周期5-15天。

（2）通过实验证明，本发明能够实现出水的总悬浮物指标小于30mg/L，符合国家规定标准。

（3）通过实验证明，本发明能够减少絮凝剂用量30-60%，达到降低运行成本、保护农村水环境的目的。

本发明所述的絮凝菌接种颗粒的制备方法是：

将直径3-5cm的改性纤维球（有市售），在浓度为（0.5-5）×10⁸cfu/ml絮凝菌（红平红球菌2-8份、胶胨样芽孢杆菌2-8份）悬液中浸泡8-16hr，得到絮凝菌吸附颗粒，所述的絮凝菌吸附过程中改性纤维球和絮凝菌悬液质量体积比为0.1-0.5kg/L。将得到的絮凝菌吸附颗粒投入营养物质与海藻酸钠混合溶液中，慢速搅拌1-10min，使得絮凝菌吸附颗粒与混合溶液充分接触，包埋，然后静置10-60min进行固液分离，获得絮凝接种颗粒。

营养物质主要由葡萄糖1-3%，（NH₄）₂SO₄0.1-0.3%，KCl0.02-0.05%，K₂HPO₄0.02-0.05%，MgSO₄·7H₂O0.02-0.05%中的一种或几种构成，海藻酸钠的质量百分浓度为1-10%。生物强化载体由丙烯丝悬浮球、絮凝菌接种颗粒组合，颗粒置于悬浮球内部。强化反应池底部中央设置排泥管，定期排泥。

本发明公开的分散污水生物絮凝强化装置及处理方法与现有技术相比，所具有的积极效果在于：

（1）本发明所述的生物强化载体固定在强化反应池内钢筋上，其位置低于出水导流管0.3-0.6m，使其更易于吸附和捕捉水中的悬浮物质。

（2）现有装置中生物絮凝剂利用投药斗投加，絮凝菌体投加后易随水体流失，需定期投加，运行成本高。而本装置利用絮凝菌接种颗粒，将包埋有营养物质和海藻酸钠混合物的颗粒直接置于悬浮球内部，这种颗粒在絮凝强化过程中起到了非常重要的作用，减少絮凝菌体流失，降低运行成本。

（3）本发明所述的丙烯丝悬浮球与接种颗粒组合应用，对于缩短絮凝菌的挂膜周期，强化生物絮凝作用，起到了非常重要的作用。

（4）本发明所述的生物絮凝强化装置适用范围广，适合乡村、旅游景区、农业观光园区等各类分散污水处理设施，并可以减少水处理过程中絮凝剂用量，无二次污染。

附图说明

图1为本发明的分散污水生物处理设施示意图；

图2为本发明的生物絮凝强化装置俯视图；

图3为本发明的生物絮凝强化装置剖面图；

图4为本发明的生物絮凝强化载体示意图；

其中

1、集水调节池；2、厌氧水解池；3、接触氧化池；4、强化反应池；

5、循环水池；6、进水导流管；7、出水导流管；8、固定架；

9、生物絮凝强化载体；10、排泥管11、悬浮球；12、丙烯丝；

13、絮凝菌接种颗粒。

具体实施方式：

下面结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式做进一步说明。

其中改性纤维球、营养物质的各种成分（均有市售），絮凝菌悬液活性成分包括红平红球菌（(Rhodococcuserythropolis）为中国农业微生物菌种保藏管理中心获得保藏编号为ACCC10542的菌株、胶胨样芽孢杆菌（Bacillusmucilaginosus）为中国农业微生物菌种保藏管理中心获得的保藏编号为ACCC10013的菌株。

实施例1

如图1所示，分散污水处理设施示意图，包括:集水调节池1、厌氧水解池2、接触氧化池3、强化反应池4、循环水池5，分散污水生物絮凝强化装置位于分散污水处理设施的第4个池。

如图2、图3所示，一种分散污水生物絮凝强化装置，包括强化反应池、固定架，生物絮凝强化载体，进水导流管、出水导流管及排泥管；强化反应池前端池壁连接进水导流管，低于出水导流管0.3m的部位设置钢筋固定架，钢筋上固定有丙烯丝悬浮球，悬浮球内部有絮凝接种颗粒；强化反应池底部中央设置排泥管，定期排泥。

所述强化反应池长、宽比为（1.5﹕1），强化反应池深度3m，强化反应池底部具有坡度，坡度30度，以利于絮体的/沉降，反应池的有效容积为日最大进水量的1/4。

所述的强化反应池的进水导流管与接触氧化池3连通，污水经过进水导流管6排入强化反应池4中。所述固定架8低于出水导流管0.3m，由平行排列的钢筋构成，钢筋平行间距15cm，钢筋两端与强化反应池内壁固定钩连接。所述生物絮凝强化载体由悬浮球11、丙烯丝12和絮凝菌接种颗粒13构成。所述悬浮球11固定于平行排列的钢筋固定架上，悬浮球11内部装有丙烯丝12，球体直径8cm。

所述絮凝菌接种颗粒13为直径3cm的改性纤维球，在浓度为1×10⁸cfu/ml絮凝菌悬液中浸泡10hr，得到絮凝菌吸附颗粒，所述絮凝菌吸附过程中改性纤维球和絮凝菌悬液质量体积比为0.1kg/L。将得到的絮凝菌吸附颗粒投入营养物质与海藻酸钠混合溶液中，慢速搅拌3min，使得絮凝菌吸附颗粒与混合溶液充分接触，包埋，然后静置10min进行固液分离，获得絮凝接种颗粒。

其中絮凝菌悬液是由重量份数的各单菌株发酵物组成：红平红球菌2份、胶胨样芽孢杆菌8份。

营养物质主要由葡萄糖1%，（NH₄）₂SO₄0.1%，KCl0.02%，K₂HPO₄0.025%，MgSO₄·7H₂O0.02%构成，海藻酸钠的质量百分浓度为3%。所述强化反应池4末端池壁连接出水导流管7，污水处理达标后由出水导流管7排至循环水池5。

实施例2

一种分散污水生物絮凝强化装置，所述的分散污水生物絮凝强化装置位于分散污水处理设施的第4个池，其中的分散污水处理设施包括:集水调节池1、厌氧水解池2、接触氧化池3、强化反应池4、循环水池5，其特征在于分散污水生物絮凝强化装置包括：强化反应池、固定架，生物絮凝强化载体，进水导流管、出水导流管及排泥管；强化反应池前端池壁连接进水导流管，低于出水导流管0.5m的部位设置钢筋固定架，钢筋上固定有丙烯丝悬浮球，悬浮球内部有絮凝接种颗粒；强化反应池底部中央设置排泥管，定期排泥。

所述强化反应池长、宽比为（2﹕1），强化反应池深度4m，强化反应池底部具有坡度，坡度45度，以利于絮体的沉降，强化反应池的有效容积为日最大进水量的1/5。

所述的强化反应池的进水导流管与接触氧化池3连通，污水经过进水导流管6排入强化反应池4中。所述固定架8低于出水导流管0.6m，由平行排列的钢筋构成，钢筋平行间距30cm，钢筋两端与强化反应池内壁固定钩连接。所述生物强化载体由悬浮球11、丙烯丝12和絮凝菌接种颗粒13构成。所述悬浮球11固定于平行排列的钢筋固定架上，悬浮球内部装有丙烯丝12，球体直径15cm。

所述絮凝菌接种颗粒13为直径5cm的改性纤维球，在浓度为3×10⁸cfu/ml絮凝菌悬液中浸泡16hr，得到絮凝菌吸附颗粒，所述絮凝菌吸附过程中改性纤维球和絮凝菌悬液质量体积比为0.5kg/L。将得到的絮凝菌吸附颗粒投入营养物质与海藻酸钠混合溶液中，慢速搅拌10min，使得絮凝菌吸附颗粒与混合溶液充分接触，包埋，然后静置60min进行固液分离，获得絮凝接种颗粒。其中絮凝菌悬液是由重量份数的各单菌株发酵物组成：红平红球菌8份、胶胨样芽孢杆菌2份。

营养物质主要由葡萄糖3%，（NH₄）₂SO₄0.3%，KCl0.05%，K₂HPO₄0.05%，MgSO₄·7H₂O0.05%构成，海藻酸钠的质量百分浓度为10%。所述强化反应池4末端池壁连接出水导流管7，污水处理达标后由出水导流管7排至循环水池5。

实施例3

采用分散污水生物絮凝强化装置进行污水处理的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）污水处理生物絮凝强化装置有效容积20m³；长、宽和高分别为3.5m、3m和3m；其有效水体深度为2m；强化反应池为钢筋砼结构；进水导流管中心距池底0.5m，管径Φ20cm，出水导流管中心距池底2m，管径Φ20cm；强化反应池顶部固定架钢筋之间平行间距15cm，钢筋规格Φ6mm；固定的丙烯丝悬浮球直径Φ8-cm，呈串珠状排列固定；絮凝菌接种颗粒为直径3cm的改性纤维球，在浓度为0.5×10⁸cfu/ml絮凝菌悬液中浸泡8hr，改性纤维球和絮凝菌悬液质量体积比为0.1kg/L，得到絮凝菌吸附颗粒；其中絮凝菌悬液是由重量份数的各单菌株发酵物组成：红平红球菌4份、胶胨样芽孢杆菌6份。

（2）将得到的絮凝菌吸附颗粒投入营养物质与海藻酸钠混合溶液中，慢速搅拌1min，使得絮凝菌吸附颗粒与混合溶液充分接触，包埋，然后静置30min进行固液分离，获得絮凝菌接种颗粒，每个丙烯丝悬浮球中接种1枚颗粒；其中的营养物质为：葡萄糖3%，（NH₄）₂SO₄0.1%，KCl0.02%，K₂HPO₄0.02%，MgSO₄·7H₂O0.02%，海藻酸钠的质量百分浓度为1%；

（3）采用丙烯丝悬浮球与絮凝菌接种颗粒组合应用的方式，分散污水经集水调节池、厌氧水解池、接触氧化池处理后，经由进水导流管进入强化反应池，随着水体在强化反应池内的流向与生物絮凝强化载体进行充分的接触，强化生物絮凝反应，形成的絮状污泥可沉降后由排泥管定期排出。

实施例4

本发明可保持絮凝菌活性，缩短挂膜周期，有效解决絮凝菌加入反应池中易随水体流失的问题。通过在水处理过程中接种固定絮凝微生物，既可以高效达标的处理污水，又可以减少絮凝剂的使用，使得絮凝微生物的应用质量相对较高，降低运行成本。因此本发明可以对分散污水进行生物絮凝强化处理，提高生物絮凝技术的应用效率，少用或不用化学絮凝剂，使得分散污水在得到处理的同时不产生二次污染，对排放至自然水体中的水质起到一定的保护作用。

下面以日处理100m³的分散污水处理设施对该装置的需求为例，详细介绍该装置的规格：

该装置有效容积25m³；长、宽和高分别4.5m、3m和3m；其有效水体深度为2.5m；强化反应池为钢筋砼结构；进水导流管中心距池底0.5m，管径Φ20cm，出水导流管中心距池底2.5m，管径Φ20cm；反应池顶部固定架钢筋之间平行间距20cm，钢筋规格Φ8mm；固定的丙烯丝悬浮球直径Φ15cm，呈串珠状排列固定；絮凝菌接种颗粒为直径5cm的改性纤维球，在浓度为1×10⁸cfu/ml絮凝菌悬液中浸泡16hr，改性纤维球和絮凝菌悬液质量体积比为0.2kg/L，得到絮凝菌吸附颗粒。将得到的絮凝菌吸附颗粒投入营养物质与海藻酸钠混合溶液中，慢速搅拌2min，使得絮凝菌吸附颗粒与混合溶液充分接触，包埋，然后静置30min进行固液分离，获得絮凝接种颗粒，每个丙烯丝悬浮球中接种2枚颗粒。反应池底部具有坡度，坡度30度，底部中央排泥管管径Φ20cm。

该装置的工作原理：

该装置采用丙烯丝悬浮球填料与絮凝接种颗粒组合应用的方式，分散污水经集水调节池、厌氧水解池、接触氧化池处理后，经由进水导流管进入强化反应池，随着水体在强化反应池内的流向与生物絮凝强化载体进行充分的接触，强化生物絮凝反应，形成的絮状污泥可沉降后由排泥管定期排出。絮凝接种颗粒中包埋的物质，可以有效的提高絮凝菌的存活率，减少絮凝菌的流失，与悬浮球的组合应用可缩短挂膜时间。该装置的实施，既可以高效达标的处理污水，又可以强化絮凝微生物的絮凝效率，减少了化学絮凝剂的使用量，降低的运行维护成本，并且无二次污染。

应用效果说明：

应用本发明分散污水生物絮凝强化装置，污水的悬浮物去除率得到有效提高。如表1所示，经过分散污水生物絮凝强化装置处理后，污水中的悬浮物（SS）指标的去除率稳定在78.2-91.5%，平均为86.1%，出水平均值SS＜17.3mg/L，达到国家规定标准。与未应用分散污水生物絮凝强化装置相比，污水中的悬浮物（SS）指标的去除率稳定在74.2-86%，平均为79.3%，出水平均值SS＜26.7mg/L。本装置的应用，提高污水的絮凝效果，减少絮凝剂用量，降低运行维护成本，特别适合于小型分散污水处理设施。

表1：本发明装置应用前后对悬浮物指标的运行参数

上述参照实例对分散污水生物絮凝强化装置进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分散污水生物絮凝强化装置，所述的分散污水生物絮凝强化装置位于分散污水处理设施的第4个池，其中的分散污水处理设施包括:集水调节池（1）、厌氧水解池（2）、接触氧化池（3）、强化反应池（4）、循环水池（5），其特征在于分散污水生物絮凝强化装置包括：强化反应池、固定架，生物絮凝强化载体，进水导流管、出水导流管及排泥管；强化反应池（4）前端池壁连接进水导流管（6），池壁低于出水导流管（7）0.3-0.6m位置设固定架（8），固定架由多条平行排列的钢筋构成，钢筋平行间距15-30cm，钢筋两端与强化反应池内壁固定钩连接，钢筋固定架上固定有生物絮凝强化载体（9）；强化反应池（4）底部中央设置排泥管（10），定期排泥；

生物絮凝强化载体（9）包括丙烯丝（12）构成的悬浮球（11）、絮凝菌接种颗粒（13），絮凝菌接种颗粒（13）为吸附絮凝菌的改性纤维球，表面包埋有营养物质和海藻酸钠混合物，絮凝菌接种颗粒置于悬浮球内部。

2.根据权利要求1所述的分散污水生物絮凝强化装置，其特征在于强化反应池（4）长、宽比为1.5﹕1-2﹕1，强化反应池深度3-5m，强化反应池底部具有坡度，坡度30-45度。

3.根据权利要求1所述的分散污水生物絮凝强化装置，其特征在于所述的改性纤维圆形颗粒，直径3-5cm，表面包埋的营养物质和海藻酸钠的重量份数比为1﹕1-1﹕3。

4.采用权利要求1所述的分散污水生物絮凝强化装置进行污水处理的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）污水处理生物絮凝强化装置有效容积20-30m³；长、宽和高分别为3-5m、2-4m和2-4m；其有效水体深度为2-4m；强化反应池为钢筋砼结构；进水导流管中心距池底0.5-1.0m，管径Φ20-30cm，出水导流管中心距池底2.5-3m，管径Φ20-30cm；强化反应池顶部固定架钢筋之间平行间距15-30cm，钢筋规格Φ6-10mm；固定的丙烯丝悬浮球直径Φ8-15cm，呈串珠状排列固定；絮凝菌接种颗粒为直径3-5cm的改性纤维球，在浓度为0.5-5×10⁸cfu/ml絮凝菌悬液中浸泡8-16hr，改性纤维球和絮凝菌悬液质量体积比为0.1-0.5kg/L，得到絮凝菌吸附颗粒；其中絮凝菌悬液是由重量份数的各单菌株发酵物组成：红平红球菌2-8份、胶胨样芽孢杆菌2-8份；

（2）将得到的絮凝菌吸附颗粒投入营养物质与海藻酸钠混合溶液中，慢速搅拌1-10min，使得絮凝菌吸附颗粒与混合溶液充分接触，包埋，然后静置30-60min进行固液分离，获得絮凝接种颗粒，每个丙烯丝悬浮球中接种1-2枚颗粒；其中的营养物质为：葡萄糖1-3%，（NH₄）₂SO₄0.1-0.3%，KCl0.02-0.05%，K₂HPO₄0.02-0.05%，MgSO₄·7H₂O0.02-0.05%，海藻酸钠的质量百分浓度为1-15%；

（3）采用丙烯丝悬浮球填料与絮凝接种颗粒组合应用的方式，分散污水经集水调节池、厌氧水解池、接触氧化池处理后，经由进水导流管进入强化反应池，随着水体在强化反应池内的流向与生物絮凝强化载体进行充分的接触，强化生物絮凝反应，形成的絮状污泥可沉降后由排泥管定期排出。

5.权利要求4所述的采用分散污水生物絮凝强化装置进行处理的方法在提高悬浮物去除率方面的应用。

6.权利要求4所述的分散污水生物絮凝强化装置在减少污水处理过程中絮凝剂用量，减少二次污染方面的应用。