CN105399288A - 一种污水生物处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种污水生物处理方法；其包括如下步骤：步骤一，生物处理步骤；步骤二，泥水分离步骤；步骤三，回流步骤；其能够同时解决粉末活性炭的流失问题和活性污泥浓度低问题，并具有结构简单、体积小、适用于工业化应用的特点。

Description

一种污水生物处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种污水生物处理方法。
背景技术
粉状活性炭生物处理工艺PACT（PowderedActivatedCarbonTreatmentProcess）由美国杜邦公司开发并首先在集团内工程化应用，被公认为是最有发展前途的新型废水生化处理工艺，被美国环保署推荐为革新技术工艺，因其经济性和处理效率方面的卓越优势正被越来越多地应用于炼油、石油化工、印染制药、焦化废水、有机化工等工业废水的处理，用于市政污水处理可大幅减小生化系统体积，明显改善氨氮去除效果。
PACT法的典型流程为：废水流经生化池和二沉池进行处理，曝气池内设置生物活性污泥，粉末活性炭连续或间歇地按比例加入生化池，活性污泥附着于粉末活性炭的表面，在生化池中吸附与生物降解同时进行，所以可以达到较高的处理效率，在二沉池中进行固液分离，将经过生化处理的水和附着有粉末活性炭的活性污泥分离开来，附着有粉末活性炭的活性污泥部分再回流入生化池，剩余污泥排出。该法取活性炭吸附与生化作用两者结合之长，实质上是活性污泥形式的活性炭吸附生物氧化法。
PACT法的优势在于充分发挥了活性炭优良吸附性能力和生物氧化能力的协同增效作用。活性污泥附着于粉末活性炭的表面，粉末活性炭具有巨大的比表面积及很强的吸附能力，提高了污泥的吸附能力，使生物细胞的外酶和有机物在固体和液体面上浓缩，造成局部空间的高氧化速率，其在活性污泥与粉末填料界面间的溶解氧和降解基质浓度有了很大幅度的提高，从而提高了COD的降解去除率。生物氧化又使活性炭表面得到再生。活性炭每克只吸附0.3~0.5gCOD，在生物活性炭系统中，每克活性炭可去除1~3gCOD。在活性炭表面还发生高分子化合物取代低分子化合物的取代吸附，使废水毒性下降（废水中有害物浓度可以稳定在一个较低的水平）。所以该法的抗毒能力和分解作用明显。而且由于粉末活性炭可吸附有毒有害有机物，极大改善污水的可生化性，活性炭的存在，改善了生物体的性能，延长了泥龄和污染物的停留时间（达到10~30d），促进了生长缓慢的的固氮菌和硝化菌的增值，不需进行延时曝气就能实现同步硝化和反硝化，从而强化了活性污泥硝化能力，微生物浓度增加2-4倍，生化效率提高20~40%。综上所述，PACT法能广泛处理降解有机废水，提高COD的降解去除率。
但PACT法还存在下述缺陷：1、由于活性污泥附着于粉末活性炭的表面，在将剩余污泥排出时会伴有粉末活性炭的流失，增加了PACT法的运行成本；2、PACT法污水生物处理装置受二沉池污泥沉降分离能力的限制，活性污泥浓度低，活性污泥菌胶团量越小，污水处理过程中降解有机物的能力低，生物处理能力受到限制，出水指标难以达到排放标准；3、在保证处理系统中活性污泥具有一定容量的情况下，由于在二沉池中水与泥较难分离，因此往往需要较大容积的二沉池以及较长的沉降时间，因此PACT法还具有处理装置体积大和效率低的缺陷。
为了有效解决水处理系统中粉末活性炭等小颗粒吸附剂的分离回收问题，中国发明专利申请CN1500737A公开了一种利用磁性吸附剂处理水的工艺，其先利用磁性吸附剂吸附去除原水中的有机物，再用催化氧化法将负载的有机物氧化分解，原水中有机物的去除与氧化分解置于不同体系，用于吸附去除原水中有机物的吸附剂是具有良好磁性的、易于用磁分离方法分离并回收、具有良好吸附性能的MFe2O4（M=Fe,Cu,Mn）或载有这些磁性物质的活性炭，该专利申请技术需要采用两种不同的体系来对吸附剂进行吸附、分离和分解，其中吸附在吸附体系中进行、分离在磁分离体系中进行、分解在催化氧化体系中进行，装置体积大、造价高、不适于工业应用。
为了加速污泥与水的分离，中国发明专利申请CN101734838A公开了一种振动加速污泥沉淀、浓缩、脱水法，其在污泥自然沉淀、浓缩以及污泥机械浓缩、脱水过程的污泥中加入使污泥产生振动的振动源，通过振动装置产生与重力或挤压力方向一致的振动力，在污泥与水的混合体中振动力打破污泥与水相对稳定的状态，促进泥水分离，加快污泥沉淀、浓缩、脱水的速度，该种加速污泥与水分离的方式，需要加入振动源、振动装置和产生挤压力的装置，结构复杂，占地面积大，不适用于工业应用。
综上所述，如何同时解决粉末活性炭的流失问题和活性污泥浓度低问题，并保证污水处理装置结构简单、体积小、适用于工业化应用成为技术难题。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种污水生物处理方法，其能够同时解决粉末活性炭的流失问题和活性污泥浓度低问题，并具有处理装置结构简单、体积小、适用于工业化应用的特点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种污水生物处理方法，包括如下步骤：
步骤一，生物处理步骤：采用活性污泥和磁性粉状吸附剂对污水进行生物处理，形成磁性粉状吸附剂活性污泥；
步骤二，泥水分离步骤：磁性粉状吸附剂活性污泥沉降与水体分离；
步骤三，回流步骤：部分磁性粉状吸附剂活性污泥直接通过回流进入生物处理步骤循环利用，剩余部分排出；
步骤四，回收步骤：收集排出的磁性粉状吸附剂活性污泥进行磁泥分离，最后将分离出的磁性粉状吸附剂回流进入生物处理步骤循环利用。
优化的，步骤一的处理过程中活性污泥附着在磁性粉状吸附剂上构成磁性粉状吸附剂活性污泥。
优化的，磁性粉状吸附剂采用干燥的粉状吸附剂与磁性粉末室温下超声分散，然后经干燥制得。
优化的，磁性粉末的粒度为200-600目，粉状吸附剂的粒度为40-150目。
优化的，所述磁性粉末采用铁磁粉或磁性四氧化三铁，所述粉状吸附剂采用粉状活性炭。
优化的，步骤一生物处理步骤采用活性污泥法生物处理工艺。
优化的，步骤一生物处理步骤中活性污泥法生物处理工艺采用缺氧好氧处理工艺、A/O工艺、SBR工艺或氧化沟二沉池工艺；步骤二中得到的水体进一步经絮凝、沉淀、过滤处理得到深度净化。
优化的，步骤一生物处理步骤中活性污泥的浓度为10000-30000mg/L。
优化的，还包括在生物处理步骤之前补充流失磁性粉状吸附剂的步骤；流失磁性粉状吸附剂占生物处理过程中磁性粉状吸附剂总量的重量比为不超过5%。
当粉状吸附剂采用粉状活性炭，所述磁性粉状吸附剂即磁性粉状活性炭。所述生物处理采用活性污泥和磁性粉状活性炭对污水进行处理，污水从进水口进入生物处理系统，依次经过缺氧和好氧处理，磁性粉状吸附剂活性污泥对污水进行脱除氨氮的处理，然后在好氧处理中磁性粉状吸附剂活性污泥进行降解COD、TOC的处理，此即生物处理步骤。
一般在二沉池中生物处理磁性粉状吸附剂活性污泥沉降与水分离，由于磁性粉状吸附剂活性污泥附着有活性污泥的磁性粉状活性剂，磁性粉状活性剂又是附着了磁性粉末的粉状活性剂，磁性粉末的密度较大，因此大大增加了磁性粉状吸附剂活性污泥的密度，使得磁性粉状吸附剂活性污泥易于与水分离，分离出的水体排出，此即泥水分离步骤。
为保持生物处理系统中的活性污泥量，磁性粉状吸附剂活性污泥中一部分回流重新进入生物处理系统中进行生物处理步骤得到循环利用；剩余部分排出；此即回流步骤。
本发明中对磁性粉状吸附剂活性污泥排出的部分进行收集再处理，由于磁性粉末具有磁性，因此附着有磁性粉末的粉状活性剂也可以被磁鼓吸引，因此将排出的磁性粉状吸附剂活性污泥经过磁泥分离器，即可将磁性粉状活性剂分离出来进而可回流重新进入生物处理系统中进行生物处理步骤得到循环利用；磁泥分离出的活性污泥即可废弃，
本发明提供的污水生物处理方法充分发挥了磁性粉状吸附剂活性污泥的处理能力与磁性粉末的物理性能的协同增效作用，使得磁性粉状吸附剂活性污泥中微生物、吸附剂、磁性粉末、污泥结合成紧密的磁性生物膜颗粒活性污泥，即不但充分发挥活性炭的优良吸附性能力和活性污泥生物氧化能力的协同增效作用，同时又具有了磁性和较大的密度，排出污泥经磁泥分离器排出不需要的污泥并截留磁性粉状活性炭回到生物处理系统中，因此可提高了生物处理磁性粉状吸附剂活性污泥的可分离性和可循环使用性，获得了长泥龄和高浓度活性污泥，大大增强了该方法的生物处理能力，促进生长缓慢的固氮菌和硝化菌的增值，不需要进行延长好氧处理就能实现同步硝化和反硝化，从而强化了活性污泥硝化能力，微生物浓度增加2-4倍，生化效率提高20%-40%。
本发明的有益效果在于：
1、采用带有磁性的粉状吸附剂（具体的可以采用负载有四氧化三铁或铁磁粉的粉状活性炭），并且在排出污泥时先经过磁泥分离器将带有磁性的粉状吸附剂（磁性粉状活性炭）回收后，再回到原生物处理系统循环，此工艺与PACT法对比，解决了粉末活性炭流失的问题，提高了粉状活性炭的利用率，降低了运行成本。
2、通过采用带有磁粉，可以是磁性的粉状活性炭，进一步可以是负载有铁矿石四氧化三铁或铁磁粉的粉状活性炭，使得活性污泥通过负载磁粉提高了密度、减弱了与水的结合强度，易于与水分离并沉降，可避免填料滋长生物膜导致堵塞影响出水速率，这样就大大的提高了生物处理磁性粉状吸附剂活性污泥沉降分离的能力，打破了对活性污泥浓度的限制，使生物处理系统中的活性污泥浓度提高到10000~30000mg/L，甚至达到采用活性污泥法浓度的5-10倍，HRT水力停留时间短，容积负荷高，提高了污水处理过程中降解有机物的能力，使得出水指标优于排放标准。
3、通过采用磁性粉状吸附剂和回流步骤，不需要增加原处理设施的体积就可以保证处理系统中活性污泥保持在一定的容量，同时泥水分离步骤中加快了水与泥的分离速度，缩短了沉降时间，因此具有处理装置体积小和效率高的特点。
4、具体污水处理能力提高的表现为：COD降解去除率大幅提高（提高10-40%）；提高系统抵抗毒物冲击能力；提高硝化反应效率；脱氮效果卓越；提高了难降解COD或TOC的去除率，并有效去除色度和臭味；缩短系统水力停留时间，好氧池大幅缩小，节省占地、投资省；改善污泥沉淀性能和脱水性能。
5、本发明的生物处理方法可以采用缺氧池、曝气池和二沉池工艺，也可以是A/O工艺、SBR工艺等所有活性污泥法生物处理工艺。
、本方法适于工业应用，适用于各种规模的污水处理厂，技术先进，节省投资，运行经济，对城市污水再生利用更具成本优势，且出水水质好，经絮凝沉淀等三级处理过滤或超滤后可直接回用。
、本方法还具有以下优点：F/M污泥负荷低，污泥停留时间长，剩余污泥微量或少量；耐受污水毒性能力优异，处理难于生化的制药、印染、石油炼化等废水效果突出；耐受水质水量变化能力强；处理能力强大，粉状活性炭比表面积（500~1500m2/g），远大于MBBR填料（500~1200m2/m3），不存在MBR的膜污染问题，无需清洗；生化池大幅缩小，工程占地小（节省60%~70%），投资省；总能耗低，耗气量省，维修维护少，运行成本远低于MBR；无需或少量增添碳源（利用污水自身碳源）。
本方法的典型应用如下：现有污水处理厂的提标扩量改造（无需建设新的工艺设施），特别是出水水质达标困难或处理量剧增或占地受限的；小型污水处理厂一级A达标排放首选，居住小区、度假村、营房、电厂、矿山、油气田、码头等处理量不大的场合（整个处理系统可一体化模块化撬装集成，可车载移动式设计（也可集成在集装箱内）；避免建设土建设施。有一定毒性的中高浓度工业有机废水优选方案：食品、造纸、皮革、炼油、石化、印染、化工、制药等工业废水。
具体实施方式
下面通过具体实施方式具体说明本发明。
通过实施例1-3和对比例1-2这五种不同的处理污水方式，对同一批生活污水和工业污水进行处理，该批生活污水中CODcr高于120mg/L、氨氮高于50mg/L、TP高于25mg/L，该批高浓度工业有机废水中BOD5高于800mg/L，CODcr高于1500mg/L，将五种处理方法的不同点对比及出水的检测指标对比记录在表1-2中。具体这五种处理方式步骤如下：
实施例1
本实施例提供的污水生物处理方法，包括如下步骤：
步骤一，生物处理步骤：采用活性污泥和磁性粉状吸附剂对污水进行生物处理，形成磁性粉状吸附剂活性污泥；
步骤二，泥水分离步骤：磁性粉状吸附剂活性污泥沉降与水体分离；
步骤三，回流步骤：部分磁性粉状吸附剂活性污泥直接通过回流进入生物处理步骤循环利用，剩余部分排出；
步骤四，回收步骤：收集排出的磁性粉状吸附剂活性污泥进行磁泥分离，最后将分离出的磁性粉状吸附剂回流进入生物处理步骤循环利用。
其中，步骤一的处理过程中活性污泥附着在磁性粉状吸附剂上构成磁性粉状吸附剂活性污泥。
其中，磁性粉状吸附剂采用干燥的粉状吸附剂与磁性粉末室温下超声分散，然后经干燥制得。
其中，磁性粉末的粒度为200-600目，粉状吸附剂的粒度为40-150目。
其中，所述磁性粉末采用铁磁粉，所述粉状吸附剂采用粉状活性炭。
其中，步骤一生物处理步骤采用活性污泥法生物处理工艺。
其中，步骤一生物处理步骤中活性污泥法生物处理工艺采用缺氧好氧处理工艺。
其中，步骤一生物处理步骤中活性污泥的浓度为10000-30000mg/L。
其中，还包括在生物处理步骤之前补充流失磁性粉状吸附剂的步骤；流失磁性粉状吸附剂占生物处理过程中磁性粉状吸附剂总量的重量比为不超过5%。
在本实施例中步骤二中分离出的水体即为出水。
实施例2
本实施例提供的处理方法与实施例1的区别在于，步骤二分离出的水体，进一步经加磁絮凝、沉淀、过滤处理得到出水。
实施例3
本实施例提供的处理方法与实施例1的区别在于，1、采用的磁性粉末为四氧化三铁；2、步骤二分离出的水体，进一步经加磁絮凝、沉淀、过滤处理得到出水。
对比例1
本对比例提供的污水生物处理方法，包括如下步骤：
步骤一，生物处理步骤：采用活性污泥和铁磁粉对污水进行生物处理形成铁磁粉活性污泥；
步骤二，泥水分离步骤：铁磁粉活性污泥与水体分离；此处水体即为出水。
对比例2
本对比例提供的污水生物处理方法，包括如下步骤：
步骤一，生物处理步骤：采用活性污泥和活性炭对污水进行生物处理形成活性炭活性污泥；
步骤二，泥水分离步骤：活性炭活性污泥与水体分离；此处水体即为出水。
表1为实施例1-3、对比例1-2的处理方法对比，以及分别处理同一批高浓度工业有机废水（BOD5高于800mg/L，CODcr高于1500mg/L）的处理结果对比。
表1
表2分别采用实施例1-3和对比例1-2对同一批生活污水进行处理后的结果。
通过上述对比可知，本发明的方法不仅适用于生活污水的处理，出水的CODcr低于20mg/L、氨氮低于1mg/L、TP低于0.5mg/L，去除率分别达到95%、98%、98%，对于高浓度工业有机废水（BOD5高于800mg/L，CODcr高于1500mg/L，其处理后出水水质同样可优于一级A排放标准。
可见本发明通过的加磁粉状吸附剂配合活性污泥的生物处理方法（如实施例1），其对污水的处理结果优于磁粉配合活性污泥的生物处理方法（对比例1），同时优于粉状吸附剂配合活性污泥的生物处理方法；进一步本发明提供的加磁粉状吸附剂配合活性污泥的生物处理方法配合后续絮凝、沉淀、过滤处理（尤其是采用磁粉絮凝系统）进行深度净化，可进一步提高出水水质。

Claims (9)

1.一种污水生物处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，生物处理步骤：采用活性污泥和磁性粉状吸附剂对污水进行生物处理，形成磁性粉状吸附剂活性污泥；
步骤二，泥水分离步骤：磁性粉状吸附剂活性污泥沉降与水体分离；
步骤三，回流步骤：部分磁性粉状吸附剂活性污泥直接通过回流进入生物处理步骤循环利用，剩余部分排出；
步骤四，回收步骤：收集排出的磁性粉状吸附剂活性污泥进行磁泥分离，最后将分离出的磁性粉状吸附剂回流进入生物处理步骤循环利用。
2.根据权利要求1所述的污水生物处理方法，其特征在于：步骤一的处理过程中活性污泥附着在磁性粉状吸附剂上构成磁性粉状吸附剂活性污泥。
3.根据权利要求2所述的污水生物处理方法，其特征在于：磁性粉状吸附剂采用干燥的粉状吸附剂与磁性粉末室温下超声分散，然后经干燥制得。
4.根据权利要求3所述的污水生物处理方法，其特征在于：磁性粉末的粒度为200-600目，粉状吸附剂的粒度为40-150目。
5.根据权利要求4所述的污水生物处理方法，其特征在于：所述磁性粉末采用铁磁粉或磁性四氧化三铁，所述粉状吸附剂采用粉状活性炭。
6.根据权利要求5所述的污水生物处理方法，其特征在于：步骤一生物处理步骤采用活性污泥法生物处理工艺。
7.根据权利要求6所述的污水生物处理方法，其特征在于：步骤一生物处理步骤中活性污泥法生物处理工艺采用缺氧好氧处理工艺、A/O工艺、SBR工艺或氧化沟二沉池工艺；步骤二中得到的水体进一步经絮凝、沉淀、过滤处理得到深度净化。
8.根据权利要求7所述的污水生物处理方法，其特征在于：步骤一生物处理步骤中活性污泥的浓度为10000-30000mg/L。
9.根据权利要求8所述的污水生物处理方法，其特征在于：还包括在生物处理步骤之前补充流失磁性粉状吸附剂的步骤；流失磁性粉状吸附剂占生物处理过程中磁性粉状吸附剂总量的重量比为不超过5%。
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