CN106315980A

CN106315980A - 一种生活污水二级出水的深度处理系统

Info

Publication number: CN106315980A
Application number: CN201610844090.1A
Authority: CN
Inventors: 潘碌亭; 董恒杰; 王九成; 谢欣珏
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2016-09-22
Filing date: 2016-09-22
Publication date: 2017-01-11

Abstract

本发明涉及一种生活污水二级出水的深度处理系统，包括串联的厌氧生物滤池和曝气生物滤池，在曝气生物滤池的出水口还设置连接厌氧生物滤池进水口的硝化液回流管，所述的曝气生物滤池底部安装有用于曝气充氧的曝气头；所述的厌氧生物滤池和曝气生物滤池内均装有由铁碳内电解填料、活性炭和天然沸石混合而成的复合滤料，其堆积体积分别占滤池有效体积的50～70％；工作时，生活污水二级出水从厌氧生物滤池进入，经深度处理后在从曝气生物滤池出水口排出。与现有技术相比，本发明具有污染物去除效果优异，不易堵塞，处理效率高等优点。

Description

一种生活污水二级出水的深度处理系统

技术领域

本发明涉及污水深度处理领域，尤其是涉及一种内置复合滤料的厌氧生物滤池+好氧生物滤池两级生物滤池系统深度处理生活污水二级出水的系统以及方法。

背景技术

我国是世界上淡水资源非常匮乏的国家之一，随着我国城市的快速发展，环境污染特别是水污染和饮用水水源污染问题日益严重，水资源问题已经成为制约我国经济发展的限制因素。城市生活污水作为稳定的再生水水源，具有水质安全、供水系统可靠等特点，将城市生活污水厂二级出水进一步深度处理达到一定的回用标准再用于生产生活，减轻水污染的同时也实现水资源的可持续利用；或将二级出水深度处理达到一定水域环境标准直接排放到自然水体中，达到恢复水环境的目的。因此城市生活污水深度处理对水资源循环利用和国家经济社会可持续健康发展具有重要现实意义。

曝气生物滤池技术是利用附着生长在滤池填料上的微生物形成的生物膜，在水力作用下与污水充分接触，水中的污染物被生物膜上的微生物分解的一种水处理技术，具有高效降解有机物，占地面积小，运行稳定的优点，主要应用于微污染水源水、污水回用、预处理水源水等深度处理。由于城市生活污水厂二级出水中主要为难降解有机物，可生化性差，单独采用曝气生物滤池很难取得较好的效果，一般与其他工艺联用或采用新型滤料提高处理效果。厌氧生物滤池原理与曝气生物滤池类似，厌氧处理可以提高污水的可生化性，一般作为好氧处理的预处理，后续好氧处理对厌氧出水进一步氧化处理。

滤料作为曝气生物滤池技术的核心，滤料的性质直接决定可附着生长微生物种类数量活性等，直接影响生物滤池的处理效果，因此针对处理目标选择高性能的滤料至关重要。生物活性炭技术是利用活性炭的吸附作用和微生物降解协同作用处理污水，是水处理最有效的技术之一，其最大优点就在于活性炭物理吸附作用与生物降解同时存在，但生物炭技术对污染物高效去除的前提是污染物易降解，城市生活污水厂二级出水中主要为难生物降解污染物，即便前期由于物理吸附作用对污染物有一定的去除率，由于微生物不能降解这些物质导致活性炭吸附效果差进而失去生物炭技术的意义。沸石作为生物滤料可以发挥沸石的吸附性能和生物载体的作用，沸石具有比表面积大、孔隙度高、表面粗糙以及吸附性能好等特点，是理想的生物载体，同时沸石对氨氮等物质良好的吸附交换性能使沸石广泛应用于去除污水中氨氮、COD、重金属离子等方面，沸石吸附饱和后处理效果差、并出现再生问题和单一生物沸石滤料深度处理污水效果有限。

内电解法是利用铁屑中的铁和碳在电解质溶液中构成无数微小原电池发生氧化还原反应，基于电化学作用同时涉及到氧化还原、电富集、物理吸附和絮凝沉降等多种作用协同对污水进行处理。内电解法与厌氧法耦合借助内电解的还原性，满足生物厌氧还原过程中对供电子体的需求以及为其提供更适宜的还原性环境，强化厌氧生物法降解污染物。好氧环境中添加铁离子等物质有助于微生物的生长并增强酶活性，同时提高好氧反应器抗冲击负荷能力。单一的内电解填料AF+BAF系统虽然可以提高污水可生化性，强化对生活污水二级出水难降解有机物的去除效果，但效果有限难以达到排放标准。因此本发明提出了一种将以上两种生物滤料与铁碳内电解填料混合而成复合滤料，并应用于厌氧生物滤池+曝气生物滤池耦合工艺在低C/N环境下强化脱氮对二级出水深度处理的一种方法，出水水质可达地表水Ⅳ类水体标准。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生活污水二级出水的深度处理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种生活污水二级出水的深度处理系统，包括串联的厌氧生物滤池和曝气生物滤池，在曝气生物滤池的出水口还设置连接厌氧生物滤池进水口的硝化液回流管，所述的曝气生物滤池底部安装有用于曝气充氧的曝气头；

所述的厌氧生物滤池和曝气生物滤池内均装有由铁碳内电解填料、活性炭和天然沸石混合而成的复合滤料，其堆积体积分别占滤池有效体积的50～70％；

工作时，生活污水二级出水从厌氧生物滤池进入，经深度处理后在从曝气生物滤池出水口排出。

优选的，复合滤料中，铁碳内电解填料、活性炭和天然沸石三者的体积比为(33.3％～50％)：(25％～33.3％)：(25％～33.3％)。

优选的，复合滤料的粒径为10mm～15mm。

优选的，所述的铁碳内电解填料通过以下方法制成：

取质量比为85％：(14.91％～14.99％)：(0.01％～0.09％)的铁屑、粉末活性炭和稀土金属粉末混合均匀，压制成鲍尔环型毛坯，再隔绝空气在1050～1200℃条件下加热90～100min后淬火，即得到铁碳内电解填料。

更优选的，所述的稀土金属粉末包括以下重量百分比含量的组分：50～56％Ce，20～30％La，4～8％Pr，8～16％Nd，Mg＜0.8％，Fe＜1％，Si＜0.2％，P＜0.01％，Pb＜0.1％。

优选的，处理时，厌氧生物滤池和曝气生物滤池水力停留时间分别为5～7h和2～5h。

优选的，处理时，曝气生物滤池出水经硝化液回流管回流至厌氧生物滤池，其回流比为0.8～1.5。

优选的，处理时，曝气生物滤池底部的曝气头的曝气量满足气水比为8～12:1。

优选的，生活污水二级出水的水质指标为：COD≤50mg/L，NH₃-N≤5mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明中将厌氧滤池与好氧滤池耦合，好氧滤池出水回流至厌氧滤池，改变了传统电化学生化的耦合方式。球状的铁碳填料具有较大的比表面积，能够充分与微生物接触，既能为微生物提供载体，丰富系统内生物相，又能够发挥其本身的电化学作用，厌氧条件下有机物酸化，酸性环境有利于内电解反应的进行，强化微生物新陈代谢，同时内电解反应中溶出少量亚铁离子有利于提高微生物的活性，使生长在滤料上的生物膜更加密实，强化微生物对污染物的去除效果。

(2)复合滤料中的活性炭疏松多孔，比表面积大，是一种非常适合微生物挂膜生长的天然材料，因此该处理工艺具有挂膜速度快，系统启动快。

(3)沸石具有比表面积大、孔隙度高、表面粗糙以及吸附性能好等特点，对氨氮具有很强的吸附交换性能，在处理过程中将氨氮快速吸附至滤料表面传递给微生物进行降解，节省部分碳源，更有利于低碳源条件下脱氮。

(4)复合滤料中每一种滤料上优势菌种不同，充分发挥功能各异的微生物之间的协同作用强化污染物的去除效果。

(5)本发明采用的滤料粒径在10～15mm之间，空隙率大，不易堵塞，同时好氧滤池充氧率高，处理效果好的同时节省动力消耗，因此可以克服传统滤池易堵塞问题，对进水SS要求较低。

附图说明

图1为本发明的处理工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

以下实施例中，制备铁碳内电解填料的稀土金属粉末可以由包头华美稀土高科技有限公司提供，规格为混合金属-B-2，总含量＞98％，其中50～56％Ce，20～30％La，4～8％Pr，8～16％Nd，Mg＜0.8％，Fe＜1％，Si＜0.2％，P＜0.01％，Pb＜0.1％。

实施例1

将粒径小于60目的铁屑，粒径小于100目的粉末活性炭及稀土金属粉末混合均匀，其中各物质所占质量百分比为铁屑：粉末活性炭：稀土金属粉末＝85％：(14.91％～14.99％)：(0.01％～0.09％)，在200kN压力下用粉末压力机将混合均匀的粉末置于球状模型中压制成直径在10～15mm的球形毛坯，隔绝空气在1050～1200℃条件下加热90～100min后淬火制得铁碳内电解填料备用。

筛选粒径10mm～15mm范围内的煤质活性炭和天然沸石备用。

将铁碳内电解填料、活性炭和天然沸石按50％：25％：25％(体积百分比)混合均匀得到复合滤料备用。

将厌氧生物滤池与曝气生物滤池串联，滤池内部投加复合滤料，复合滤料堆积体积占滤料有效容积的70％，在曝气生物滤池出水口设置硝化液回流管与厌氧生物滤池进水口相连，曝气生物滤池底部设置微孔曝气头进行曝气充氧。

取某生活污水二级出水：COD＝48mg/L，NH₃-N＝3mg/L，TN＝16mg/L，TP＝0.5mg/L，用蠕动泵打入两级滤池系统处理，其中厌氧滤池水力停留时间3h，曝气生物滤池水力停留时间6h，出水硝化液回流至厌氧滤池，回流比为100％，稳定运行后取出水测定水质：COD＝20mg/L，NH₃-N＝1mg/L，TN＝1.5mg/L，TP＝0.1mg/L，出水水质达到地表水Ⅳ类水体标准。

实施例2

筛选粒径10mm～15mm范围内的煤质活性炭和天然沸石备用。

将铁碳内电解填料、活性炭和天然沸石按33.3％：33.3％：33.3％(体积百分比)混合均匀得到复合滤料备用。

取某生活污水二级出水：COD＝48mg/L，NH₃-N＝5mg/L，TN＝15mg/L，TP＝0.5mg/L，用蠕动泵打入两级滤池系统处理，其中厌氧滤池水力停留时间6h，曝气生物滤池水力停留时间3h，出水硝化液回流至厌氧滤池，回流比为100％，稳定运行后取出水测定水质：COD＝15mg/L，NH₃-N＝0.5mg/L，TN＝1.2mg/L，TP＝0.08mg/L，出水水质达到地表水Ⅳ类水体标准。

实施例3

与实施例1相比，绝大部分都一样，除了本实施例中复合滤料中，铁碳内电解填料、活性炭和天然沸石三者的体积比为40:30:30。

实施例4

与实施例1相比，绝大部分都一样，除了曝气生物滤池中的气水比为8:1。

实施例5

与实施例1相比，绝大部分都一样，除了曝气生物滤池中的气水比为12:1。

实施例6

与实施例1相比，绝大部分都一样，除了厌氧生物滤池的水力停留时间为7h，曝气生物滤池水力停留时间为5h。

实施例7

与实施例1相比，绝大部分都一样，除了厌氧生物滤池的水力停留时间为5h，曝气生物滤池水力停留时间为2h。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种生活污水二级出水的深度处理系统，其特征在于，包括串联的厌氧生物滤池和曝气生物滤池，在曝气生物滤池的出水口还设置连接厌氧生物滤池进水口的硝化液回流管，所述的曝气生物滤池底部安装有用于曝气充氧的曝气头；

2.根据权利要求1所述的一种生活污水二级出水的深度处理系统，其特征在于，复合滤料中，铁碳内电解填料、活性炭和天然沸石三者的体积比为(33.3％～50％)：(25％～33.3％)：(25％～33.3％)。

3.根据权利要求1所述的一种生活污水二级出水的深度处理系统，其特征在于，复合滤料的粒径为10mm～15mm。

4.根据权利要求1所述的一种生活污水二级出水的深度处理系统，其特征在于，所述的铁碳内电解填料通过以下方法制成：

取质量比为85％：(14.91％～14.99％)：(0.01％～0.09％)的铁屑、粉末活性炭和稀土金属粉末混合均匀，压制成球状毛坯，再隔绝空气在1050～1200℃条件下加热90～100min后淬火，即得到铁碳内电解填料。

5.根据权利要求4所述的一种生活污水二级出水的深度处理系统，其特征在于，所述的稀土金属粉末包含以下重量百分比含量的组分：50～56％Ce，20～30％La，4～8％Pr，8～16％Nd，Mg＜0.8％，Fe＜1％，Si＜0.2％，P＜0.01％，Pb＜0.1％。

6.根据权利要求1所述的一种生活污水二级出水的深度处理系统，其特征在于，处理时，厌氧生物滤池和曝气生物滤池水力停留时间分别为5～7h和2～5h。

7.根据权利要求1所述的一种生活污水二级出水的深度处理系统，其特征在于，处理时，曝气生物滤池出水经硝化液回流管回流至厌氧生物滤池，其回流比为0.8～1.5。

8.根据权利要求1所述的一种生活污水二级出水的深度处理系统，其特征在于，处理时，曝气生物滤池底部的曝气头的曝气量满足气水比为8～12:1。

9.根据权利要求1所述的一种生活污水二级出水的深度处理系统，其特征在于，所述的生活污水二级出水的水质指标为：COD≤50mg/L，NH₃-N≤5mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。