CN105819573A - 一种污水处理设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种污水处理设备，包括串联的一个生物接触池和一个除磷滤池，所述生物接触池内设置具有氨吸附、酸碱中和及除磷功能的第一填料床，所述除磷滤池内设置具有除磷功能的第二填料床；所述生物接触池包括复合功能管系，所述复合功能管系包括进水管和排水管，所述进水管上设置有水泵和进水阀，所述排水管上设置有排水阀；所述除磷滤池包括复合功能管系，所述复合功能管系包括进水管和排水管；所述生物接触池的排水管与所述除磷滤池的进水管连通，所述排水阀位于所述生物接触池和所述除磷滤池之间。本发明污水处理设备无需风机、无噪声、无需搅拌，提升输送量小，能耗低，设备少，控制简单，日常维护管理技术要求低，剩余污泥量小，占地面积小，不易堵、复氧能力强。

Description

一种污水处理设备及方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种序批式自然复氧生物接触污水处理设备及方法。

背景技术

由于排放标准日益提高，目前各国对污水处理厂出水的水质要求，除了要求去除SS和BOD、COD外，还增加了除氮、除磷的要求。由此，城镇污水的处理基本上都采用具除磷脱氮功能的A2O原理，即聚磷菌在厌氧条件下吸收快速降解有机物同时以磷酸盐的形式释放出其细胞内的磷，在好氧条件下释放出有机物，同时过量吸收水中的磷，从而完成除磷的过程；硝化菌在好氧条件下，将氨氮氧化成硝酸盐氮；反硝化菌在缺氧条件下，利用水中的有机物和硝酸盐代谢，将其转化成有机物转化成二氧化碳、水和氨氮，将硝酸盐氮转化为氮气，从而达到去除有机物和脱氮的目的。

利用上述除磷脱氮原理，通常采用的工艺形式有活性污泥法A2O或以活性污泥法为主的复合式A2O以及以各种渗滤形式出现的相关工艺(人工快渗等)。

A2O工艺的优点是占地面积小，缺点是耗能高(需要鼓风曝气供氧，污泥回流和混合回流在内的多次大水量提升输送，厌氧池和缺氧池的搅拌)，设备多，控制复杂，日常维护管理技术要求高，剩余污泥量大。

人工快渗等以各种渗滤形式出现的相关工艺的优点是自然复氧、无风机及噪声、无需多次提升和输送，无需搅拌，能耗低、设备少，控制简单，日常维护管理技术要求低，剩余污泥量小，缺点是渗滤工艺一般采用的填料粒径小，空隙小，滤速低(通常≤1m/d)，所以其占地面积大，且容易堵塞，复氧能力弱。

上述两类工艺均存在不足之处，开发和研究一种结合上述两种工艺优点：即无需风机、无噪声、无需搅拌，提升输送量小，能耗低，设备少，控制简单，日常维护管理技术要求低，剩余污泥量小，占地面积小，不易堵、复氧能力强的新型处理工艺和设备十分必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的一个目的在于提供一种污水处理设备，该设备采用序批式自然复氧生物接触法进行污水处理，无需风机、无噪声、无需搅拌，提升输送量小，能耗低，设备少，控制简单，日常维护管理技术要求低，剩余污泥量小，占地面积小，不易堵、复氧能力强。

本发明的另一个目的在于提供一种污水处理方法，采用序批式自然复氧生物接触法进行污水处理，可使污水中的有机污染物、总氮、总磷、氨氮、悬浮物在低能耗、低成本和占地少的条件下得以有效去除。

根据本发明的一方面，提出一种污水处理设备，包括由复合功能管系串联的一个生物接触池和一个除磷滤池，所述生物接触池内设置具有氨吸附、酸碱中和及除磷功能的第一填料床，所述除磷滤池内设置具有除磷功能的第二填料床；所述复合功能管系包括生物接触池进水管和生物接触池排水管，所述生物接触池进水管上设置有水泵和进水阀，所述生物接触池排水管上设置有排水阀；所述复合功能管系包括除磷滤池进水管和除磷滤池排水管；所述生物接触池排水管与所述除磷滤池进水管连通，所述排水阀位于所述生物接触池和所述除磷滤池之间。

借助于这一方案，该设备能够实现序批式自然复氧生物接触污水处理，只简单地通过控制生物接触池进水、排水阀门，可以实现生物接触处理和自然复氧，无需风机、无噪声、无需搅拌，提升输送量小，能耗低，设备少，控制简单，能够高效地去除氨、磷等大部分污染物，并有效调节排放水的酸碱度，污水处理的效率和效果均非常高。

优选地，所述第一填料床包括填料A和填料B的混合物，填料A是包括沸石在内的各种具氨吸附功能的材料，填料B是含钙、镁、铁、铝元素的具酸碱度调节和除磷功能的材料中的一种、两种或多种；所述第一填料床下方设置第一承托层，所述第一承托层包括所述填料A。

优选地，所述填料A为沸石，所述填料B为石灰石砂。

优选地，所述第一填料床的填料粒径为4-15mm；所述第一承托层中的填料A从所述第一承托层的底部向所述第一承托层的上方分层铺设，粒径从16-32mm逐渐分层过渡到4-15mm。

第一填料床的粒径较大，使得第一填料床填料颗粒之间的缝隙较大，容易使填料颗粒表面更充分地与氧气接触，快速复氧。第一承托层的缝隙更大而且缝隙从上往下逐渐增加，因此，当充水时，快速注入的水从迅速充满这些缝隙并与填料充分接触，有利于充分发生反应；当排水时，由于底层的缝隙比上层更大，填料缝隙中的污物可顺利排出，不会在填料中形成积累；排水过程中填料上部的空气会随着填料层内水面下降迅速填补原来由水占据的缝隙空间，排水后，外部空气也会通过底部排水管进入填料层内，使得填料颗粒表面残存的薄水层能充分与空气接触，快速复氧。

优选地，所述第二填料床包括所述填料B；所述第二填料床的下方设置第二承托层，所述第二承托层包括所述填料A。

优选地，所述第二填料床的填料粒径为0.5-1.5mm；所述第二承托层的填料A从所述第二承托层的底部向所述第二承托层的上方分层铺设，粒径从16-32mm逐渐分层过渡到2-4mm。

优选地，所述生物接触池进水管和所述生物接触池排水管均与所述生物接触池的底部连通，所述除磷滤池进水管与所述除磷滤池的顶部连通，所述除磷滤池排水管与所述除磷滤池的底部连通。

根据本发明的另一方面，提出了一种污水处理方法，包括以下步骤：

(1)打开生物接触池的进水阀并保持排水阀闭合，将污水快速泵送导入生物接触池至与所述生物接触池中的填料床顶部平齐；

(2)关闭生物接触池的进水阀，静置生物接触池使污水充分进行生物反硝化；

(3)打开生物接触池的排水阀，快速将生物接触池中的水排出，使生物接触池中的填料自然复氧；

(4)空置排水后的生物接触池，使生物接触池中的填料进行生物硝化过程。

优选地，所述从生物接触池中排出的水被导入所述除磷滤池，并在经除磷滤池过滤后排放。

优选地，生物接触池排水时的平均速度为20-25m/h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)序批式自然复氧生物接触污水处理设备，该设备无需风机、无噪声、无需搅拌，提升输送量小，能耗低，设备少，控制简单，日常维护管理技术要求低，剩余污泥量小，占地面积小，不易堵、复氧能力强；

(2)序批式自然复氧生物接触污水处理方法，可使污水中的有机污染物、总氮、总磷、氨氮、悬浮物在低能耗、低成本和占地少的条件下得以有效去除。

附图说明

图1是本发明序批式自然复氧生物接触污水处理设备图。

所有附图中的标记如下：

1-进水泵，2-进水阀，3，3’-复合功能管系，31-生物接触池进水管，32-生物接触池排水管，31’除磷滤池进水管，32’-除磷滤池排水管，4-排水阀，5-生物接触池，51-第一填料床，52-第一承托层，521-第一集水区，53-液位传感器，6-除磷滤池，61-第二填料床，62-第二承托层，621-第二集水区。

具体实施方式

下面将借助附图中的实施例描述本发明一种序批式自然复氧生物接触污水处理设备的结构构造及基于这种设备的序批式自然复氧生物接触污水处理方法。

如图1所示，序批式自然复氧生物接触污水处理设备，包括串联的一个生物接触池5和一个除磷滤池6。生物接触池5内设置具有氨吸附、酸碱中和及除磷功能的第一填料床51、设置在第一填料床51下方的第一承托层52和液位传感器53，生物接触池5包括复合功能管系3，复合功能管系3包括进水管31和排水管32，进水管上设置有进水泵1和进水阀2，排水管上设置有排水阀4。除磷滤池6内设置具有除磷功能的第二填料床61和设置在第二填料床61下方的第二承托层62，除磷滤池6包括复合功能管系3’，复合功能管系3’包括进水管31’和排水管32’。生物接触池5的排水管与除磷滤池6的进水管连通，排水阀4位于生物接触池5和除磷滤池6之间。

在复合功能管系3中，生物接触池5的进水管设置在其下部，也可设置在生物接触池5的其他部位，能通过进水泵1将污水泵入生物接触池5内即可。生物接触池5的排水管设置在其下部，便于处理后的水在重力作用下排出。如图1所示，生物接触池进水管31和生物接触池排水管32分别与所述生物接触池5的底部侧壁连通，具体而言，连通位置在接近底部的侧壁上。

除磷滤池6的排水管设置在其上部，便于将水引入到除磷滤池6中，如图1所示，除磷滤池进水管31’与所述除磷滤池6的顶部侧壁连通，具体而言，连通位置在第二填料床顶面处或略高一点的侧壁上，从而使得导入的水能够经过除磷滤池各层填料。除磷滤池排水管32’与所述除磷滤池6的底部侧壁连通，具体而言，连通位置在接近底部的侧壁上。

如图1所示，生物接触池5采用快速进水与快速排水方式。进水泵1的流量与进水管管径大小相匹配设置，通过设置不同流量的进水泵和调整复合功能管系3中进水管管径大小，确保不同处理规模可以在设定的时间内完成进水。快速排水时间是通过调整复合功能管系中排水管管径大小，确保不同处理规模可以在规定时间内完成排水。同时由于排水速度较快，相当于给填料床反冲，排放水会将脱落的生物膜碎片带出，防止堵塞。

如图1所示，第一填料床的高度为1.5-2.0m，也可根据实际需要设置合适的高度。第一填料床51包括填料A和填料B的混合物，第一填料床中填料A和填料B的粒径大致相同，均优选为4-15mm。

填料A是具有较强氨吸附功能的材料，填料B是具有较强酸碱度调节及除磷功能的材料。这里所谓“较强”是指通过填料表面与污水的接触，在生物反硝化过程之后能够对水中氨、磷含量和/或酸碱度进行有效调节。填料A和填料B的体积比为60％-90％：40％-10％。填料A优选为沸石，填料B可以为含钙、镁、铁和铝元素的材料中的一种、两种或多种，填料B优选为石灰石砂。虽然本发明仅具体列出了沸石和石灰石砂，根据本发明的构思，任何具有氨吸附功能的不溶性颗粒材料均可作为填料A，任何具有酸碱度调节及除磷功能的不溶性颗粒材料均可作为材料B，采用其他这类材料的方案均应理解为涵盖在本发明的保护范围之内。

如图1所示，第一承托层52采用填料A，填料A从第一承托层52的底部向第一承托层52的上方分层铺设，粒径从16-32mm逐渐分层过渡到4-15mm。第一承托层52中由于填料A的粒径很大，颗粒之间形成较大的缝隙，自然形成第一集水区521，第一集水区521用于收集第一填料层51和第一承托层52处理后的污水。

如图1所示，液位传感器53设置在第一填料床51的顶部，优选与第一填料床51中的填料层平齐，也可以低于填料层，能够使进入生物接触池5的污水与填料层充分反应以达到污水处理的效果即可。液位传感器53也可以是液位计等其他可判断液位的仪器或者装置。

如图1所示，第二填料床61的高度为0.7-0.9m，优选0.8m，也可根据实际情况设置合适的高度。第二填料床61包括填料B，填料B粒径为0.5-1.5mm，优选1mm。

如图1所示，第二承托层62包括填料A，填料A从第二承托层62的底部向第二承托层62的上方分层铺设，优选层间距10cm，粒径从16-32mm逐渐分层过渡到2-4mm。第二承托层62中由于填料A的粒径很大，颗粒之间形成较大的缝隙，自然形成第二集水区621，第二集水区621用于收集第二填料层61和第二承托层62处理后的污水。

本发明的污水处理设备也可根据污水处理规模大小和污水的污染程度，设置一套以上设备借助于自控系统并联运行。

采用本发明的序批式自然复氧污水处理设备，可以进行序批式自然复氧生物接触污水处理工艺，具体而言，进行污水处理时的操作步骤如下：

(1)打开生物接触池5的进水阀2，关闭排水阀4，启动进水泵1，使污水通过进水阀2、复合功能管系3快速泵送导入序批式自然复氧生物接触池5。污水满至与第一填料层51顶部平齐(优选地，可在填料层51的顶部设置液位传感器53以确定进水位置)，进水时间控制在5-10分钟；

(2)关闭生物接触池5的进水阀2，进水泵1停止运行，静置生物接触池5使污水充分进行生物反硝化，污水在序批式自然复氧生物接触池5中静置的时间为0.5-1小时，进行生物反硝化过程；在这个阶段，所有的填料处于缺氧条件下，进水中有机物和硝态氮(填料上留存的在排水和空置阶段转化成的硝态氮)在填料上生长的反硝化菌的作用下转化成二氧化碳、水和氮气；填料A吸附氨氮；填料B调节水中酸碱度至适于微生物生长的程度，同时与污水中磷反应形成含磷不溶物，从而实现去除污水中有机物、氨氮、总氮和总磷等污染物的目的；

在多个本发明设备并联处理污水的情况下，根据自控系统的程序要求进水泵1继续运行，将污水泵入其它处理单元。

(3)序批式自然复氧生物接触池5满水静置结束后打开排水阀4，将池内完成了生物反硝化反应的水快速排放出去；使生物接触池5中的填料自然复氧；

排水平均速度为20-25m/h，排水时间控制在5-10分钟，利用序批式自然复氧生物接触池5水位快速下降形成的负压，将空气带入第一填料层51内，实现大气自然复氧。本过程使填料层内充满空气实现大气复氧，使满水阶段吸附在填料A上的氨氮在有氧条件下和填料上生长的硝化菌作用下，转化为硝态氮，为下一周期污染物的去除创造条件，同时也使填料A的氨氮吸附功能得以恢复，实现生物再生。上述过程由此可无限反复循环进行。

(4)生物接触池5中排出的水被导入除磷滤池6，经除磷滤池6的过滤去除第一填料床51排水中的含磷沉淀物及其它悬浮物和残余污染物之后排放。

与常规A2O除磷脱氮技术相比，根据本发明的方法和设备具有以下显著优点：

1、只要求一次泵送提升，无需其它回流输送、搅拌等操作及相关设备和由此产生的能耗，无需高耗能风机和由此产生的能耗及噪声，大幅度降低了运行能耗，改善了运行环境；

2、无需二沉池、构筑物少、设备少、剩余污泥量少，日常管理工作量少，对运管人员的技术水平要求低；

3、与非常规的各种以渗滤为主要特征的处理技术相比，根据本发明的设备和方法占地省，不存在堵塞问题，复氧能力强。

4、生物接触池中的填料，主要不用于过滤污水中的污染物，而在于用生物接触的方法进行生物硝化和反硝化过程，因此充水、排水效率高、复氧能力强，单位面积设备的污水处理能力更强。

5、本发明的工艺特点使之不仅适用于各种规模城镇污水的处理，也可用于类似垃圾渗滤液和畜禽养殖废水等高含氮废水的处理。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种污水处理设备，其特征在于：

包括由复合功能管系串联的一个生物接触池和一个除磷滤池，所述生物接触池内设置具有氨吸附、酸碱中和及除磷功能的第一填料床，所述除磷滤池内设置具有除磷功能的第二填料床；

所述复合功能管系包括生物接触池进水管和生物接触池排水管，所述生物接触池进水管上设置有水泵和进水阀，所述生物接触池排水管上设置有排水阀；

所述复合功能管系包括除磷滤池进水管和除磷滤池排水管；

所述生物接触池排水管与所述除磷滤池进水管连通，所述排水阀位于所述生物接触池和所述除磷滤池之间。

2.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于：所述第一填料床包括填料A和填料B的混合物，填料A是包括沸石在内的各种具氨吸附功能的材料，填料B是含钙、镁、铁、铝元素的具酸碱度调节和除磷功能的材料中的一种、两种或多种；

所述第一填料床下方设置第一承托层，所述第一承托层包括所述填料A。

3.根据权利要求2所述的污水处理设备，其特征在于：优选地，所述填料A为沸石，所述填料B为石灰石砂。

4.根据权利要求2所述的污水处理设备，其特征在于：

所述第一填料床的填料粒径为4-15mm；

所述第一承托层中的填料A从所述第一承托层的底部向所述第一承托层的上方分层铺设，粒径从16-32mm逐渐分层过渡到4-15mm。

5.根据权利要求2-3任一项所述的污水处理设备，其特征在于：所述第二填料床包括所述填料B；

所述第二填料床的下方设置第二承托层，所述第二承托层包括所述填料A。

6.根据权利要求5所述的污水处理设备，其特征在于：

所述第二填料床的填料粒径为0.5-1.5mm；

所述第二承托层的填料A从所述第二承托层的底部向所述第二承托层的上方分层铺设，粒径从16-32mm逐渐分层过渡到2-4mm。

7.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于：所述生物接触池进水管和所述生物接触池排水管均与所述生物接触池的底部连通，所述除磷滤池进水管与所述除磷滤池的顶部连通，所述除磷滤池排水管与所述除磷滤池的底部连通。

8.一种采用如权利要求1-8任一项所述的污水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)打开生物接触池的进水阀并保持排水阀闭合，将污水快速泵送导入生物接触池至与所述生物接触池中的填料床顶部平齐；

(2)关闭生物接触池的进水阀，静置生物接触池使污水充分进行生物反硝化；

(3)打开生物接触池的排水阀，快速将生物接触池中的水排出，使生物接触池中的填料自然复氧；

(4)空置排水后的生物接触池，使生物接触池中的填料进行生物硝化过程。

9.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于：所述从生物接触池中排出的水被导入所述除磷滤池，并在经除磷滤池过滤后排放。

10.如权利要求9所述的污水处理方法：其特征在于：所述生物接触池排水时的平均速度为20-25m/h。