CN107473500A - 一种生物处理结合涡流絮凝的一体化污水处理装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物处理结合涡流絮凝的一体化污水处理装置及工艺，一体化污水处理装置，包括预处理及提升单元、曝气装置、生物处理装置、加药装置、涡流微絮凝装置以及微滤装置；预处理及提升单元通过管道与生物处理装置连通；生物处理装置通过管道与涡流微絮凝装置连通；涡流微絮凝装置通过管道与微滤装置连通；曝气装置通过管道与生物处理装置连通；加药装置通过管道与涡流微絮凝装置连通。工艺包括预处理及提升、生物处理、微生物扩大培养、涡流微絮凝、微滤、污泥浓缩、污泥脱水的步骤。一体化污水处理装置在出水在满足排放标准的前提下，缩小吨水处理占地面积、降低处理费用。

Description

一种生物处理结合涡流絮凝的一体化污水处理装置及工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种污水处理技术，尤其涉及一种生物处理结合涡流絮凝的一体化污 水处理装置及工艺。

背景技术

[0002] 截污管网和污水处理站是现代化城市不可或缺的重要基础设施，是城市水污染防 治和黑臭水体治理的重要措施。截污管网和污水处理站建设发展早，技术成熟，技术上能满 足污水收集率和污水处理厂出水指标要求。但实际中因面临着管理、投资、用地、设计等问 题，控源截污的落实难度大，造成污水收集率低，大量已建成的污水处理厂无水处理。污水 管网建设周期长与短期内完成治水目标之间存在矛盾，为解决这一矛盾，市场上推出了分 散式一体化污水处理设备。一体化设备原理是采用絮凝沉淀或吸附过滤等污水处理技术， 主要去除污水中不溶性污染物，主要应用在有污水直排入河涌而截污管网短期内无法覆盖 的区域，用于短期缓解城市污水管网建设压力，实现《水污染防治行动计划》2017年及2020 年的治水目标。现在市场上的一体化设备采用的技术主要有混凝沉淀过滤技术、高效活性 炭滤膜分离技术、超磁分离水处理技术/磁分离水处理技术等。

[0003] 现有技术分散式一体化污水处理设备的缺点：

[0004] 1)混凝沉淀过滤技术，该技术只能去除污水中的胶体或悬浮态污染物及部分可溶 性污染物，对SS、总磷的去除率较高，而对氨氮、溶解性COD的去除率低，出水难以达到相应 的排放标准。除此之外该技术处理效率低，吨水处理占地面积大。

[0005] 2)高效活性炭滤膜分离技术，该技术中吸附剂的吸附量有限，采用吸附剂直接处 理污水吸附剂很容易出现饱和，吸附剂替换及再生程序繁琐，此项技术处理费用高。

[0006] 3)技术只能去除胶体或悬浮态污染物及部分可溶性污染物，对SS、总磷的去除率 较高，而对氨氮、溶解性COD的去除率低，出水难以达到相应的排放标准。

发明内容

[0007] 为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种生物处理结合涡流絮 凝的一体化污水处理装置。针对现有的分散式一体化污水处理设备技术存在污染物去除 率、吨水处理占地面积及处理费用之间难以平衡的矛盾，本发明的目的是发明一套污水处 理工艺，平衡污染物去除率、吨水处理占地面积及处理费用之间的矛盾，使该工艺的出水在 满足排放标准的前提下，缩小吨水处理占地面积、降低处理费用。

[0008] 本发明的目的之二在于提供一种生物处理结合涡流微絮凝的污水处理工艺。

[0009] 本发明的目的之一采用如下技术方案实现:一种生物处理结合涡流絮凝的一体化 污水处理装置，包括预处理及提升单元、曝气装置、生物处理装置、加药装置、涡流微絮凝装 置以及微滤装置;所述预处理及提升单元的输出端通过管道与生物处理装置的输入端连 通;所述生物处理装置的输出端通过管道与涡流微絮凝装置的输入端连通;所述涡流微絮 凝装置的输出端通过管道与微滤装置的输入端连通;所述曝气装置的输出端通过管道与生 物处理装置的输入端连通;所述加药装置的输出端通过管道与涡流微絮凝装置的输入端连 通。

[0010] 进一步地，所述生物处理装置为移动床生物膜反应器。

[0011] 进一步地，该一体化污水处理装置还包括用于为生物处理装置补充流失微生物的 微生物扩大培养装置。

[0012] 进一步地，所述微生物扩大培养装置包括培养罐、设置在培养罐内的爆气盘、与爆 气盘连接的曝气管、装设在培养罐内培养液及微生物;该培养罐顶部开设有投料口以及曝 气管口，侧壁上设有出料口；所述曝气管从曝气管口伸出，并与曝气机连接。

[0013] 进一步地，所述涡流微絮凝装置包括用于混合生物处理后的污水与混凝剂及助凝 剂的涡流混合池和用于进行絮凝反应的絮凝反应池;所述加药装置的输出端通过管道与涡 流混合池的输入口连接;所述涡流混合池的输出口通过管道与絮凝反应池连接。

[0014] 进一步地，所述涡流混合池的上部呈圆柱形或方柱形，涡流混合池的下部呈圆锥 形，锥角为30°_40°;该涡流混合池的底部设有进水管，顶部设有出水管。

[0015] 进一步地，所述絮凝反应池内设有多级絮凝单元，多级所述絮凝单元通过隔板隔 开;所述隔板上均设有导流孔，且相邻两个所述隔板上的导流孔分别设于隔板的上端和下 端。

[0016] 进一步地，所述微滤装置包括箱体，所述箱体内设有多层滤布;所述滤布的孔径为 5-1Oum〇

[0017] 进一步地，该一体化污水处理装置还包括用于将微滤装置中负压抽吸的污泥进行 浓缩的浓缩装置和将浓缩后的污泥进行脱水处理的污泥脱水装置。

[0018] 本发明的目的之二采用如下技术方案实现:一种生物处理结合涡流微絮凝的污水 处理工艺，包括，

[0019] 预处理及提升步骤:将污水经过格栅预处理，去除较大悬浮物及杂质后，进入提升 栗管，提升至移动床生物膜反应器；

[0020] 生物处理步骤:污水通过预处理及提升单元后进入移动床生物膜反应器进行水体 净化处理；

[0021] 微生物扩大培养步骤:在微生物扩大培养装置中对移动床生物膜反应器所需的微 生物进行培养；

[0022] 涡流微絮凝步骤:通过加药装置加入混凝剂及助凝剂，然后与生物处理装置处理 后的污水在涡流混合池内进行混合，经混合后的污水进入絮凝反应池中反应生成微小絮 体；

[0023] 微滤步骤：涡流微絮凝反应后的水体进入微滤装置，经过滤布过滤，水与絮体分 离，净化后水体可直接回收或排放，停留在滤布上的微絮团通过定期负压抽吸以维持滤布 过滤效率；

[0024] 污泥浓缩步骤:负压抽吸的污泥进入浓缩装置进行浓缩处理；

[0025] 污泥脱水步骤:浓缩后的污泥进入污泥脱水装置进行脱水。

[0026] 相比现有技术，本发明的有益效果在于：

[0027] 1)污染物去除率高。出水标准可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准及以上。本项发明增加了生物处理单元(本项发明中采用的是移动床 生物膜反应器MBBR)和微生物扩大培养装置，微生物扩大培养装置为MBBR生物处理单元提 供微生物，加速MBBR中填料的挂膜速度，可以在极短时间（2-3小时）内获得高的COD、氨氮、 总磷的去除效果(C0D、氨氮、总磷）JBBR处理单元的出水进入涡流微絮凝装置，通过混凝污 水中的胶体和悬浮物质(包括MBBR工艺脱落的生物膜)生成絮体过滤去除。本发明污染物去 除率可达SS 90%、COD 72%、氨氮74%、总磷83%。传统工艺污染物去除率SS 90%、COD 40%、氨氮20 %、总磷50 %。

[0028] 2)吨水处理占地面积小。本发明采用微生物培养装置为MBBR生物处理单元提供微 生物，加速MBBR中填料的挂膜速度，可以在极短时间（2-3小时）内达到去除效果，传统MBBR 的水力停留时间在5-6小时。传统混凝技术水利停留时间15-30分钟，本发明中涡流微絮凝 形成矾花时间较短(小于10分钟）。传统沉淀池沉淀时间〇.5-2.0小时，占地面积大，本发明 采用微滤装置代替沉淀池，过滤面积可达600m2,过滤能力强，占地面积小。本发明采用的 MBBR装置、涡流微絮凝装置、微滤装置相比传统工艺所需的水利停留时间短，占地面积小。 本发明工艺设备处理10000吨/天的污水占地约400m2。传统工艺处理10000吨/天的污水占 地约 8000-10000m2。

[0029] 3)处理费用低、能耗低。本发明工艺流程中除提升外需要能耗的装置是加药装置、 MBBR中的曝气装置、微滤装置中的反冲洗装置以及污水脱水装置，这些装置功率小、用电量 少，运行能耗低;MBBR投加的微生物采用微生物培养装置培养无需购买；药剂用量少：涡流 微絮凝装置的投药量为ppm (mg/L)级别，用药量少;微滤等装置可重复使用，一般情况不需 要更换，降低处理费用。

[0030] 4)运维方便:技术系统全自动控制、无特殊设备，运行维护方便。

附图说明

[0031] 图1为本发明较佳实施例生物处理结合涡流絮凝的一体化污水处理装置的结构示 意图；

[0032] 图2为图1中微生物扩大培养装置的结构示意图；

[0033]图3为图1中渦流混合池的结构不意图；

[0034] 图中：1、预处理及提升单元;2、曝气装置;3、生物处理装置;4、加药装置;5、涡流微 絮凝装置;51、涡流混合池;511、进水管;512、出水管;52、絮凝反应池;6、微滤装置;7、微生 物扩大培养装置;71、培养罐;711、投料口； 712、曝气管口； 72、爆气盘;73、曝气管;74、培养 液及微生物;75、出料口； 8、浓缩装置;9、污泥脱水装置。

具体实施方式

[0035] 下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不 相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施 例。

[0036] 如图1-3所示，一种生物处理结合涡流絮凝的一体化污水处理装置，包括预处理及 提升单元1、曝气装置2、生物处理装置3、加药装置4、涡流微絮凝装置5以及微滤装置6;所述 预处理及提升单元的输出端通过管道与生物处理装置的输入端连通;所述生物处理装置的 输出端通过管道与涡流微絮凝装置的输入端连通;所述涡流微絮凝装置的输出端通过管道 与微滤装置的输入端连通;所述曝气装置的输出端通过管道与生物处理装置的输入端连 通;所述加药装置的输出端通过管道与涡流微絮凝装置的输入端连通。

[0037] 具体地，所述生物处理装置为移动床生物膜反应器。本发明中的生物处理单元优 选采用移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor，MBBR)，MBBR具有有机物去除 率高，脱氮效果好，易于维护管理，不易产生污泥膨胀的优点。采用本发明的微生物扩大培 养装置为MBBR装置提供微生物，可快速补充硝化细菌等微生物，缩短填料的挂膜时间，在短 时间内获得尚污染物去除率。

[0038] 具体地，该一体化污水处理装置还包括用于为生物处理装置补充流失微生物的微 生物扩大培养装置7。现有的污水治理中，污水的有机物浓度一般较低，不利于生物处理装 置中活性污泥的增殖及浓度的保持，为及时补充装置中流失的活性污泥采用微生物扩大培 养装置专门为生物处理装置补充流失的微生物，缩短生物反应时间。

[0039] 具体地，所述微生物扩大培养装置7包括培养罐71、设置在培养罐内的爆气盘72、 与爆气盘连接的曝气管73、装设在培养罐内培养液及微生物74;该培养罐顶部开设有投料 口 711以及曝气管口 712，侧壁上设有出料口 75;所述曝气管从曝气管口伸出，并与曝气机 (图中未示)连接。

[0040] 具体地，所述涡流微絮凝装置5包括用于混合生物处理后的污水与混凝剂及助凝 剂的涡流混合池51和用于进行絮凝反应的絮凝反应池52;所述加药装置的输出端通过管道 与涡流混合池的输入口连接;所述涡流混合池的输出口通过管道与絮凝反应池连接。其中， 加药装置将微絮凝作用需要的混凝剂及助凝剂在溶药池中配置成一定浓度，经过计量栗组 定量投加到微絮凝单元中。其中，混凝剂为硫酸铝、三氯化铁、聚合氯化铝等无机盐类混凝 剂及聚丙烯酰胺等有机高分子混凝剂中的一种或几种;无机盐类混凝剂浓度在10%_20% (药剂固体质量分数），聚丙烯酰胺浓度在〇. 1 %_〇.2% (药剂固体质量分数）。助凝剂为活化 硅酸、聚丙烯酰胺等有机高分子混凝剂中的一种或几种。优选地，硫酸铝、三氯化铁的投加 量在20-200mg/L，聚合氯化铝的投加量在5-20mg/L，聚丙烯酰胺铝的投加量在l-5mg/L。

[0041] 进一步地，所述涡流混合池51的上部呈圆柱形或方柱形，涡流混合池的下部呈圆 锥形，锥角为30°_40°;该涡流混合池的底部设有进水管511，顶部设有出水管512。涡流式混 合池中水流产生激烈的涡流而使得药剂与原水均匀混合，尤其是，设备上部呈圆形或方形， 下部呈圆锥形，锥角为30°-40°涡流式混合效果较好，水头损失较小。

[0042] 作为本申请优选方案，所述絮凝反应池内设有多级絮凝单元，多级所述絮凝单元 通过隔板隔开;所述隔板上均设有导流孔，且相邻两个所述隔板上的导流孔分别设于隔板 的上端和下端。

[0043] 作为本申请优选方案，所述微滤装置包括箱体，所述箱体内设有多层滤布;所述滤 布的孔径为5-10μπι。污水经过一定孔径的滤布，水与絮体分离，净化后水体可直接回收或排 放，停留在滤布上的微絮团通过定期采用反冲洗装置进行负压抽吸以维持滤布过滤效率。 微滤装置特征是采用机械过滤的方法把液体中存在的微小悬浮物质最大限度地分离出来， 达到液体净化或回收有用悬浮物的目的。微滤于其它过滤方法的根本区别在于所采用的过 滤介质一滤布的孔径特别小，在低的水力阻力下，具有较高的流速特性，使截留下来的悬浮 物大小总是比这些滤布上的微孔大。

[0044] 作为本申请优选方案，该一体化污水处理装置还包括用于将微滤装置中负压抽吸 的污泥进行浓缩的浓缩装置8和将浓缩后的污泥进行脱水处理的污泥脱水装置9。

[0045] 采用上述一体化污水处理装置进行污水处理，包括如下步骤，

[0046] 预处理及提升步骤:将污水经过格栅预处理，去除较大悬浮物及杂质后，进入提升 栗管，提升至移动床生物膜反应器；

[0047] 生物处理步骤:污水通过预处理及提升单元后进入移动床生物膜反应器进行水体 净化处理；

[0048] 微生物扩大培养步骤:在微生物扩大培养装置中对移动床生物膜反应器所需的微 生物进行培养；

[0049] 涡流微絮凝步骤:通过加药装置加入混凝剂及助凝剂，然后与生物处理装置处理 后的污水在涡流混合池内进行混合，经混合后的污水进入絮凝反应池中反应生成微小絮 体；

[0050] 微滤步骤：涡流微絮凝反应后的水体进入微滤装置，经过滤布过滤，水与絮体分 离，净化后水体可直接回收或排放，停留在滤布上的微絮团通过定期负压抽吸以维持滤布 过滤效率；

[0051] 污泥浓缩步骤:负压抽吸的污泥进入浓缩装置进行浓缩处理；

[0052] 污泥脱水步骤:浓缩后的污泥进入污泥脱水装置进行脱水。

[0053] 本发明的工艺流程进水—生物处理—涡流微絮凝—微滤—出水，与传统一体化污 水处理技术比较增加了生物处理单元，提高了可溶性COD、氨氮的去除率。

[0054] 本发明工艺流程中的生物处理单元优选采用移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor，MBBR)，MBBR具有有机物去除率高，脱氮效果好，易于维护管理，不易产生 污泥膨胀的优点。采用专门的微生物培养装置为MBBR装置提供微生物，可快速补充硝化细 菌等微生物，缩短填料的挂膜时间，在短时间内获得高污染物去除率。

[0055] 本发明工艺流程中采用专门微生物培养装置为MBBR提供微生物缩短挂膜时间，采 用涡流微絮凝代替传统混凝，采用微滤装置代替传统技术中的沉淀装置，整个工艺流程水 力停留时间短，装置占地面积小，处理1 〇〇〇〇吨/天的污水占地约400m2。

[0056] 实施例1

[0057] 采用上述的一体化污水处理装置进行污水处理，并检测其水质情况，结果见表1。

[0058] 本实施例采用的污水水质水量情况:Q=10000m3/d;C0D = 59-159mg/L，SS = mg/L， 总磷=1.83_3.65mg/L，氨氮=11.6_37.8mg/L。

[0059] 如图1所示，1-预处理及提升单元;7-微生物扩大培养装置;2-曝气设备;3-MBBR装 置;4-加药装置5-涡流微絮凝系统(51-涡流混合池，52-絮凝反应池）；6-微滤机;8-污泥浓 缩池；8-板框压滤机。注:MBBR为移动床生物膜工艺(Moving Bed Biofilm Reactor)的简 称。

[0060] 本实施例工艺流程:污水通1-预处理及提升单元进入3-MBBR装置，7-微生物扩大 培养装置间歇的向3-MBBR装置补充微生物。通过2-曝气设备向7-微生物扩大培养装置与3-MBBR装置曝气。污水经过3-MBBR装置处理后与4-加药装置中药剂在51-涡流混合池中混合 后进入52-絮凝反应池生成微小絮体，52-絮凝反应池出水进入6-微滤装置，水与絮体分离， 净化后水排放，停留在滤布上的微絮团通过定期负压抽吸以维持滤布过滤效率。抽吸的污 泥进入8-污泥浓缩池进行浓缩，浓缩后的污泥采用9-板框压滤机脱水，脱水后的污泥外运 处理。浓缩池与板框压滤机的滤液回流至3-MBBR装置。

[0061] 其中，生物扩大培养装置：

[0062] 微生物扩大培养装置为自制，组成见附图2。微生物扩大培养装置中的溶解氧维持 在2_3mg/L，菌种来源于广州市某市政污水处理厂二沉池的回流污泥，培养液采用粪肥。

[0063] MBBR 装置：

[0064] 处理水量10000m3/d，提留时间2.5h，有效体积1040m3。

[0065] 填料采用广州市绿烨环保设备有限公司生产的流化床填料，比表面积860m2/m3。填 料用量占MBBR反应器有效容积50%。溶解氧维持在2-3mg/L。

[0066] 加药装置：

[0067] 混凝剂及助凝剂选用聚丙烯酰胺，在溶药池中将聚丙烯酰胺配置成浓度为0.2% 的药剂，经过计量栗组定量投加到微絮凝单元中，聚丙烯酰胺的最终投加量为3mg/L。

[0068] 涡流微絮凝装置：

[0069] 涡流微絮凝装置包括涡流混合池与絮凝反应池。MBBR装置处理后的污水与混凝剂 及助凝剂在涡流混合池中混合和絮凝反应池中反应生成微小絮体。涡流式混合池中水流产 生激烈的涡流而使得药剂与原水均匀混合。设备上部呈圆形或方形，下部呈圆锥形，锥角为 30°_40°涡流式混合效果较好，水头损失较小，涡流混合池的组成见附图3。

[0070] 微滤装置：

[0071] 微滤装置采用广州市地龙环保技术有限公司的纤维板框微滤机，涡流微絮凝反应 后的水体进入微滤机，经过一定孔径(孔径5-10μπι)的滤布，水与絮体分离，净化后水体可直 接回收或排放，停留在滤布上的微絮团通过定期负压抽吸以维持滤布过滤效率。

[0072] 污泥浓缩装置：

[0073] 负压抽吸的污泥进入浓缩装置。

[0074] 污泥脱水装置：

[0075] 浓缩后的污泥进入污泥脱水装置，脱水后的污泥外运处置。

[0076] 本实施例的处理效果：

[0077] 表1实施例1中一体化污水处理设备处理效果

[0079]上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围/ 本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所 要求保护的范围。

Claims (10)

1. 一种生物处理结合涡流絮凝的一体化污水处理装置，其特征在于，包括预处理及提 升单元、曝气装置、生物处理装置、加药装置、涡流微絮凝装置以及微滤装置;所述预处理及 提升单元的输出端通过管道与生物处理装置的输入端连通;所述生物处理装置的输出端通 过管道与涡流微絮凝装置的输入端连通;所述涡流微絮凝装置的输出端通过管道与微滤装 置的输入端连通;所述曝气装置的输出端通过管道与生物处理装置的输入端连通;所述加 药装置的输出端通过管道与涡流微絮凝装置的输入端连通。

2. 如权利要求1所述的一体化污水处理装置，其特征在于，所述生物处理装置为移动床 生物膜反应器。

3. 如权利要求2所述的一体化污水处理装置，其特征在于，该一体化污水处理装置还包 括用于为生物处理装置补充流失微生物的微生物扩大培养装置。

4. 如权利要求3所述的一体化污水处理装置，其特征在于，所述微生物扩大培养装置包 括培养罐、设置在培养罐内的爆气盘、与爆气盘连接的曝气管、装设在培养罐内培养液及微 生物;该培养罐顶部开设有投料口以及曝气管口，侧壁上设有出料口；所述曝气管从曝气管 口伸出，并与曝气机连接。

5. 如权利要求1所述的一体化污水处理装置，其特征在于，所述涡流微絮凝装置包括用 于混合生物处理后的污水与混凝剂及助凝剂的涡流混合池和用于进行絮凝反应的絮凝反 应池;所述加药装置的输出端通过管道与涡流混合池的输入口连接;所述涡流混合池的输 出口通过管道与絮凝反应池连接。

6. 如权利要求5所述的一体化污水处理装置，其特征在于，所述涡流混合池的上部呈圆 柱形或方柱形，涡流混合池的下部呈圆锥形，锥角为30°-40°;该涡流混合池的底部设有进 水管，顶部设有出水管。

7. 如权利要求5所述的一体化污水处理装置，其特征在于，所述絮凝反应池内设有多级 絮凝单元，多级所述絮凝单元通过隔板隔开;所述隔板上均设有导流孔，且相邻两个所述隔 板上的导流孔分别设于隔板的上端和下端。

8. 如权利要求1所述的一体化污水处理装置，其特征在于，所述微滤装置包括箱体，所 述箱体内设有多层滤布;所述滤布的孔径为5-10μπι。

9. 如权利要求1所述的一体化污水处理装置，其特征在于，该一体化污水处理装置还包 括用于将微滤装置中负压抽吸的污泥进行浓缩的浓缩装置和将浓缩后的污泥进行脱水处 理的污泥脱水装置。

10. —种生物处理结合涡流微絮凝的污水处理工艺，其特征在于包括， 预处理及提升步骤：将污水经过格栅预处理，去除较大悬浮物及杂质后，进入提升栗 管，提升至移动床生物膜反应器； 生物处理步骤:污水通过预处理及提升单元后进入移动床生物膜反应器进行水体净化 处理； 微生物扩大培养步骤:在微生物扩大培养装置中对移动床生物膜反应器所需的微生物 进行培养； 涡流微絮凝步骤:通过加药装置加入混凝剂及助凝剂，然后与生物处理装置处理后的 污水在涡流混合池内进行混合，经混合后的污水进入絮凝反应池中反应生成微小絮体； 微滤步骤:涡流微絮凝反应后的水体进入微滤装置，经过滤布过滤，水与絮体分离，净 化后水体可直接回收或排放，停留在滤布上的微絮团通过定期负压抽吸以维持滤布过滤效 率； 污泥浓缩步骤:负压抽吸的污泥进入浓缩装置进行浓缩处理； 污泥脱水步骤:浓缩后的污泥进入污泥脱水装置进行脱水。