CN105645561A - 一种尾水压力输送管道生物膜深度除磷脱氮反应器及尾水深度处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种尾水压力输送管道生物膜深度除磷脱氮处理反应器及尾水深度处理方法，该反应器由尾水输送管道及填料组成。本发明在尾水长距离的输送管道中设置填料，构建出尾水深度处理生物膜系统，集尾水输送与净化为一体。反应器具有处理效能高、工艺简单、工程投资低、无需专用占地、管理简便等特点。

Description

一种尾水压力输送管道生物膜深度除磷脱氮反应器及尾水深度处理方法

技术领域

本发明属于污水处理、环境保护技术领域，具体涉及一种针对城市污水处理厂尾水输送管道的生物膜深度处理反应器深度除磷脱氮反应器。

背景技术

许多城市次级河流为季节性河流，非降雨季节河流流量较小，往往无法满足生态及景观用水要求。污水处理厂尾水作为稳定的水源，可将其输送至城市河道用作景观水体的补水；然而，大部分污水处理厂执行的是国家《城镇污水厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B排放标准，其出水中携带的氮、磷污染物浓度大大超过了地表水环境标准，不经处理直接进入河道，将导致河道滞留区域的富营养化，无法保证地表水环境质量和功能。因此，必须对污水处理厂尾水进行深度处理，进一步去除水中的营养物质，避免其在对城市河道补水的同时可能造成的污染。

近年来，用于城市污水厂尾水处理的技术成为热点，例如中国专利文献先后公开的CN101412564“一种用于污水厂尾水深度净化的湿地工艺”、CN102249500A“一种城市污水处理厂尾水深度净化组合装置及操作方法”、CN102260012A“河岸式尾水处理系统装置”、CN102491585A“一种去除城市污水厂尾水硝态氮的组合方法”、CN103193325A“污水厂尾水补给型城市河道的原位与旁路联合净化方法”、CN103253822A“一种复合型人工湿地尾水处理系统”、CN103420540A“一种基于稳定塘-生态廊道-人工湿地的尾水处理系统”、CN103523927A“一种低污染尾水深度处理装置”、CN201605211U“城市尾水组合再生装置”、CN201850198U“一种用于污水厂尾水深度处理的高效脱氮湿地系统”、CN202072588U“河岸式尾水处理系统装置”、CN203256023U“用于尾水深度处理的曝气型竹丝填料基质的生态浮岛”等，上述处理技术均要求单独修建构筑物或处理装置，需要在污水厂外或厂内占地，工程投资高、运行管理复杂。

城市河道采用污水厂尾水进行水量补充时，通常需要在污水厂内设置提升泵房，并通过管道将尾水输送到补水或用水地点，在其长距离输送过程中具有较长的水力停留时间；由于尾水补水管通常具有较大的管径，本发明拟利用其管道空间对尾水进行深度净化，使尾水在输送过程中同时得到净化，为尾水深度处理开辟新途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种集城市污水处理厂尾水压力输送与深度处理一体的生物膜深度除磷脱氮反应器，能将尾水中的氮和磷在输送过程中处理达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定的类水环境标准。

本发明的技术方案如下：

一种尾水压力输送管道生物膜深度除磷脱氮反应器，其由尾水输送管道和填料组成，填料包括两种类型，分别是柔性纤维束填料和聚氨酯泡沫层填料。

当采用柔性纤维束填料时：

对于采用热熔连接的尾水输送管道，所述柔性纤维束填料是通过填料固定装置加载在尾水输送管道中，填料固定装置径向通过热熔连接固定在管道内壁，并沿管道长度方向间距设置，柔性纤维束填料是由很多单束填料通过连接绳串联构成，连接绳两端固定在填料固定装置上。

对于采用法兰盘连接的尾水输送管道，所述柔性纤维束填料是通过法兰盘加载在尾水输送管道中，在法兰盘之间固定有不锈钢镂空盘片，柔性纤维束填料是由很多单束填料通过连接绳串联构成，连接绳两端固定在不锈钢镂空盘片上；

所述柔性纤维束填料上的单束填料长度8~10cm，质量3~6g，两束填料间间距10~20cm，柔性纤维束填料的加载密度采用30%~40%。

当采用聚氨酯泡沫层填料时：

所述聚氨酯泡沫填料粘接固定在尾水输送管道内壁上，聚氨酯泡沫层填料厚度3~5cm。

利用上述结构的尾水压力输送管道生物膜深度除磷脱氮反应器，对尾水进入尾水管道时添加碳源和除磷药剂，并反应器末端增加塘或者人工湿地，使尾水除氮和磷外的其他指标外达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定的类水环境标准，实现尾水的深度处理。

与现有技术比较，本发明具有以下特点：

①集尾水输送与净化为一体

本发明在尾水输送管道中加载填料，形成生物膜净化系统，使尾水在输送过程中通过生物降解作用去除尾水中的营养物质，实现尾水的深度处理，系统集尾水输送和处理于一体。

②尾水输送管道生物膜系统氮磷净化效能高

污水厂尾水在补充碳源后，通过加压泵提升进入尾水管道，与管道内填料表面的生物膜接触，通过生物降解去除污染物。一方面，管道反应器稳定的流速使基质和生物膜充分接触，反应器长距离输送污水厂尾水沿程微生物种群分类分布，种群多样性好，类似多级生物膜反应器，在碳源充分条件下脱氮效率高；另一方面，污水厂尾水可投加除磷药剂后进入尾水管道，通过生物-化学协同作用高效除磷。

③工艺简单、投资低、无需专用占地、管理简便

本发明尾水输送管道生物膜反应器，集尾水输送与净化为一体，工艺过程简单、工程投资低；不需要专用占地，系统易于维护和管理，在尾水深度处理中具有良好的应用前景。

④利用尾水管道余压改善河道滞留区水动力

尾水压力输送管道出口处存在余压，通过设置水动力改善管道，充分利用尾水余压改善补水河道滞留区的水动力条件，防止水体富营养化。

综上所述，本尾水压力输送管道生物膜深度除磷脱氮反应器集尾水输送与净化为一体，在长距离的输送管道中，利用管道内部的填料构建出尾水深度处理生物系统，具有处理效能高、工艺简单、工程投资低、无需专用占地、管理简便等特点。

附图说明

图1：尾水压力输送管道平面图；

图2和图2A：柔性纤维束填料加载纵剖面图和横断面图（热熔连接）；

图3和图3A：填料固定装置平面图和侧面图（热熔连接）；

图4：柔性纤维束填料详图

图5和图5A：柔性纤维束填料加载纵剖面图和横断面图（法兰盘连接）；

图6：不锈钢镂空盘片详图

图7和图7A：聚氨酯泡沫填料层加载纵剖面图和横断面图；

图中：1.尾水管道2.柔性纤维束填料3.填料固定装置4.小孔5.凹槽6.单束填料7.连接绳8.法兰盘9.不锈钢镂空盘片10.螺栓孔11.聚氨酯泡沫填料12.检修口。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明：

参见图1~图7，尾水压力输送管道生物膜深度除磷脱氮反应器由尾水管道1和填料组成，尾水管道每隔60~100m设置一个检查口12。

尾水管道可以采用的管材有钢丝网骨架塑料复合管和PE管，能承受压力0.3~1.0Mpa，管径采用DN300~DN1000，根据补水地点和污水厂之间的实际地形进行敷设。尾水管道可以采用两种连接方式，分别是法兰盘连接和热熔连接。

填料包括两种类型，分别是柔性纤维束填料2和聚氨酯泡沫层填料11。

参见图2、图2A、图3和图3A，尾水管道1加载柔性纤维束填料2，并采用热熔连接时，柔性纤维束填料2固定在填料固定装置3的小孔4上，填料固定装置3通过热熔连接径向固定在尾水管道1内壁，并且间距设置多个。

图5、图5A和图6：尾水管道加载柔性纤维束填料2，并采用法兰盘8连接时，柔性纤维束填料2固定在法兰盘8间的不锈钢镂空盘片9上。

参见图4，柔性纤维束填料2是由很多单束填料7通过连接绳6串联构成的，连接绳6两端固定在填料固定装置3或不锈钢镂空盘片9上，多串柔性纤维束填料平行布置。柔性纤维束填料2加载密度30%~40%。

参见图7和图7A，尾水管道1加载聚氨酯泡沫填料11时，聚氨酯泡沫填料11通过粘接固定在尾水管道1内壁上。

结构参数:

管道规格（D）DN300~DN1000，承压（P）0.3~1.0Mpa

水力停留时间（T）>40min

填料加载密度（ψ）10%~40%

柔性纤维束填料加载密度（ψ）30%~40%

单束柔性纤维束填料长度（l）8~10cm，质量（G）3~6g

两束柔性纤维束填料间间距（m）10~20cm

聚氨酯泡沫填料层厚度（δ）3~5cm

检查口间距（L）60~100m。

本发明的尾水深度处理过程如下：

城市污水厂尾水投加碳源及除磷药剂后，通过厂内的提升泵站加压进入尾水管道反应器，在反应器中通过物化和生物作用实现深度除磷脱氮，使尾水中氮和磷指标达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定的类水环境标准，保证城市河道水量的补充和生态环境的改善。

以上添加碳源，是为了使尾水管道中形成反硝化系统，实现尾水管道的深度脱氮。添加除磷药剂，是为了实现尾水管道的深度除磷。

另外，在深度除磷脱氮反应器末端还可以增加塘或者人工湿地，使尾水除氮和磷外的其他指标外达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定的类水环境标准。

Claims (4)

1.一种尾水压力输送管道生物膜深度除磷脱氮反应器，其由尾水输送管道（1）和填料组成；其特征在于，填料包括两种类型，分别是柔性纤维束填料（2）和聚氨酯泡沫层填料（11）：

当采用柔性纤维束填料（2）时：

对于采用热熔连接的尾水输送管道（1），所述柔性纤维束填料（2）是通过填料固定装置（3）加载在尾水输送管道（1）中，填料固定装置（3）径向通过热熔连接固定在管道内壁，并沿管道长度方向间距设置，柔性纤维束填料（2）是由很多单束填料通过连接绳（6）串联构成，连接绳（6）两端固定在填料固定装置（3）上；

对于采用法兰盘（8）连接的尾水输送管道（1），所述柔性纤维束填料（2）是通过法兰盘（8）加载在尾水输送管道（1）中，在法兰盘（8）之间固定有不锈钢镂空盘片（9），柔性纤维束填料（2）是由很多单束填料通过连接绳（6）串联构成，连接绳（6）两端固定在不锈钢镂空盘片（9）上；

所述柔性纤维束填料（2）上的单束填料（6）长度8~10cm，质量3~6g，两束填料间间距10~20cm，柔性纤维束填料（2）的加载密度采用30%~40%；

当采用聚氨酯泡沫层填料（11）时：

所述聚氨酯泡沫填料（11）粘接固定在尾水输送管道内壁上，聚氨酯泡沫层填料（11）厚度3~5cm。

2.如权利要求1所述尾水压力输送管道生物膜深度除磷脱氮反应器，其特征在于：所述尾水输送管道（1）采用塑料复合管或PE管，规格采用DN300~DN1000、压力0.3~1.0Mpa、单根管道长3~6m。

3.如权利要求1或2所述尾水压力输送管道生物膜深度除磷脱氮反应器，其特征在于：尾水管道（1）每隔60~100m设置一个检查口（12）。

4.一种尾水深度处理方法，其特征在于：利用权利要求1-3所述的尾水压力输送管道生物膜深度除磷脱氮反应器，对尾水进入尾水管道（1）时添加碳源和除磷药剂，并反应器末端增加塘或者人工湿地，使尾水除氮和磷外的其他指标外达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定的类水环境标准。