CN107673471A - 好氧硝化生物滤池‑缺氧反硝化生物滤池脱氮系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种好氧硝化生物滤池‑缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，包括厌氧池、好氧池，所述厌氧池的上部与好氧池的下部通过中间管连接，所述厌氧池的底部连接有污水进水管，所述好氧池的上部连接有排水管；好氧池竖直设置有一嵌入下筛板、上筛板中央处的曝气筒，一曝气头位于曝气筒底部，一用于传输氧气的氧气管位于曝气筒内并连接到所述曝气头，所述载体由以下重量份的组分组成：高密度聚乙烯、熟石灰、陶氏粉末活性炭、轻质碳酸钙、马来酸酐、过氧化二异丙苯、明胶、甲壳素、四氧化三铁磁和锰锌铁氧体。本发明使微生物更容易附着在载体上，亲水型生物载体比表面积大、吸附性极强,提高了废水处理效率。

Description

好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统

技术领域

本发明涉及一种好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，属于污水处理技术领域。

背景技术

目前国内大多采用传统硝化-反硝化生物脱氮（即A/O）工艺进行脱氮处理,一般经过氨化作用、硝化作用和反硝化作用三个过程进行脱除，其中氨化作用是通过微生物作用将大分子有机物合成氨氮的过程，硝化作用是在好氧条件下，硝化细菌将氨氮氧化成硝酸盐的过程，此过程为反硝化作用提供底物；反硝化作用是微生物利用硝酸盐作为电子受体，利用有机物作为碳源，将硝酸盐还原为气态氮排除系统的过程。

现有脱氮工艺存在以下问题：

（1）反硝化工艺过程需要消耗有机碳源，但目前很多废水中的有机碳浓度较低，不能达到反硝化要求，外加碳源增加了工程投资；

（2）传统的脱氮工艺一般需要硝化液和污泥回流，因此所需水力停留时间较长，造成基建投资和运行费用较高；

（3）传统脱氮工艺中的硝化过程和反硝化过程相互对立，硝化过程由自养的好氧菌完成，而反硝化由异氧的厌氧菌完成，两过程相对立且微生物种群世代周期相差很大，是整个工艺变得复杂。

发明内容

本发明目的是提供一种好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，该好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统通过前置厌氧滤池，能保持较高的BOD₅/TN比，为反硝化菌提供充足的碳源，保证反硝化脱氮的顺利进行。研究表明，通过前置厌氧生物滤池，对TN的去除率达80.6%，而传统反硝化段对TN的去除率仅为71.3%，具有明显的脱氮优势。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，包括厌氧池、好氧池，所述厌氧池的上部与好氧池的下部通过中间管连接，所述厌氧池的底部连接有污水进水管，所述好氧池的上部连接有排水管；

所述厌氧池下部、上部分别安装有下支撑板、上支撑板，此下支撑板、上支撑板和厌氧池侧壁形成厌氧腔体，所述厌氧腔体内放置有若干个厌氧生物填料，所述厌氧生物填料由厌氧载体和挂覆于厌氧载体表面的厌氧微生物膜组成；

所述好氧池下部、上部分别安装有下筛板、上筛板，此下筛板、上筛板和好氧池侧壁形成好氧腔体，所述好氧腔体内放置有若干个好氧生物填料，所述好氧生物填料由好氧载体和挂覆于好氧载体表面的好氧微生物膜组成；

所述厌氧载体、好氧载体均包括中空短管、同心地设置于中空短管外侧的同心环圈，中空短管与同心环圈之间通过连筋连接；

所述好氧池竖直设置有一嵌入下筛板、上筛板中央处的曝气筒，一曝气头位于曝气筒底部，一用于传输氧气的氧气管位于曝气筒内并连接到所述曝气头，所述好氧生物填料位于好氧池侧壁和曝气筒之间；

所述曝气筒的上部设置有回流窗部，该回流窗部位于上筛板上方，此回流窗部侧表面沿周向均匀分布有若干个窗孔；

所述好氧载体、厌氧载体均由以下重量份的组分组成：

高密度聚乙烯 65~75份，

聚丙烯树脂 10~15份，

低密度聚乙烯 6~8份，

熟石灰 5~15份，

陶氏粉末活性炭 5~20份，

轻质碳酸钙 6~10份，

马来酸酐 3~5份，

过氧化二异丙苯 0.2~0.6份，

明胶 1.5~3份，

甲壳素 1~2份，

四氧化三铁磁粉 0.8~2份，

锰锌铁氧体 0.1~0.3份，

季戊四醇硬脂酸酯 0.5~1份；

所述用于微生物快速挂膜的载体的密度为0.96～0.98g/cm³。

上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：

作为优选，一回流管位于排水管和污水进水管之间。

作为优选，所述回流管上安装有一阀门。

作为优选，所述污水进水管连接到下支撑板和厌氧池底部之间区域。

作为优选，所述排水管连接到好氧池位于上筛板上方的区域。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，其后生化BAF池中载体挂膜速度快，不易脱落，处理效率高，适用于污水中低浓度有机物与氨氮的处理，低浓度有机废水，本发明的生物填料具有极强的亲水性及生物亲和性，且填料本身对生物膜具有很强的吸附强度，有利于填料载体上生物量的截留与累积，其氨氮去除率超过92%，COD去除率超过78%，因此能较好的适应低浓度条件下的废水处理。

2、本发明好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，其后生化BAF池中载体在高密度聚乙烯65~75份、聚丙烯树脂10~15份、轻质碳酸钙6~10份、马来酸酐3~5份中进一步添加过氧化二异丙苯0.2~0.6份、明胶1.5~3份、四氧化三铁磁粉0.8~2份和锰锌铁氧体0.1~0.3份，既有利于填料带有较强磁性形成磁化效应，提高废水中污染物转化速度和效率，产生吸附力，增加填料表面的吸附量，缩短挂膜周期，并增强生物膜吸附强度；同时，过氧化二异丙苯0.2~0.6份、明胶1.5~3份可提高微生物的活性，水中微生物经磁化作用后，适应生存下来的微生物具有更大的增殖和代谢能力，使得有机污染物在弱磁场的作用下，通过磁力键、 磁力、洛仑兹力和磁致胶体效应等作用经磁聚、吸附、富集到磁性生物填料表面；氧是顺磁性物质，曝气时会在磁场作用下被吸附到生物填料附近，增大填料表面的氧浓度，促进好氧生物的繁殖，另外弱磁场还具有诱导微生物的活性和酶活性的作用；再次，其采用明胶1.5~3份和甲壳素1~2份搭配使用，使得生物载体，缩短挂膜周期，并增强生物膜吸附强度，不易脱落。

3、本发明好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，其后生化BAF池中载体组分中进一步添加陶氏粉末活性炭5~20份，使得填料具有优良的吸附能力，能使生物细胞和有机物吸附固体表面，造成局部空间的高氧化速率，突破原有浓度平衡的界限，延长微生物与有机物的接触时间，使有机物被迅速、彻底降解，生物的氧化又使活性炭表面吸附能力得到恢复。

4. 本发明好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，其通过前置厌氧滤池，能保持较高的BOD₅/TN比，为反硝化菌提供充足的碳源，保证反硝化脱氮的顺利进行。研究表明，通过前置厌氧生物滤池，对TN的去除率达80.6%，而传统反硝化段对TN的去除率仅为71.3%，具有明显的脱氮优势。

5、本发明好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，其配方中进一步采用高密度聚乙烯60~70份搭配聚丙烯树脂10~15份、低密度聚乙烯6~8份作为基础树脂料，添加马来酸酐3~5份，降低了污水和载体的接触角，提高了载体的亲水性和耐冲击性，使微生物更容易附着在载体上，亲水型生物载体比表面积大、吸附性极强，在水中能防止载体外表面附着的微生物膜因载体间摩擦而脱落，挂膜所需时间短，提高了废水处理效率；其次，其配方中磁粉0.5~2份结合季戊四醇硬脂酸酯0.5~1份，有利于提高载体生物膜的挂膜量。

附图说明

附图1为本发明好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统结构示意图；

附图2为附图1中的生物填料结构示意图；

附图3为附图1中的局部结构示意图。

以上附图中：1、厌氧池；2、好氧池；3、中间管；4、污水进水管；5、排水管；6、下支撑板；7、上支撑板；8、厌氧腔体；9、厌氧生物填料；10、厌氧载体；101、中空短管；102、同心环圈；103、连筋；11、下筛板；12、上筛板；13、好氧腔体；14、好氧生物填料；15、好氧载体；16、曝气筒；17、曝气头；18、氧气管；19、回流窗部；20、窗孔；21、回流管；22、阀门。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1~4：一种好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，包括厌氧池1、好氧池2，所述厌氧池1的上部与好氧池2的下部通过中间管3连接，所述厌氧池1的底部连接有污水进水管4，所述好氧池2的上部连接有排水管5；

所述厌氧池1下部、上部分别安装有下支撑板6、上支撑板7，此下支撑板6、上支撑板7和厌氧池1侧壁形成厌氧腔体8，所述厌氧腔体8内放置有若干个厌氧生物填料9，所述厌氧生物填料9由厌氧载体10和挂覆于厌氧载体10表面的厌氧微生物膜组成；

所述好氧池2下部、上部分别安装有下筛板11、上筛板12，此下筛板11、上筛板12和好氧池2侧壁形成好氧腔体13，所述好氧腔体13内放置有若干个好氧生物填料14，所述好氧生物填料14由好氧载体15和挂覆于好氧载体15表面的好氧微生物膜组成；

所述厌氧载体10、好氧载体15均包括中空短管101、同心地设置于中空短管101外侧的同心环圈102，中空短管101与同心环圈102之间通过连筋103连接；

所述好氧池2竖直设置有一嵌入下筛板11、上筛板12中央处的曝气筒16，一曝气头17位于曝气筒16底部，一用于传输氧气的氧气管18位于曝气筒16内并连接到所述曝气头17，所述好氧生物填料14位于好氧池2侧壁和曝气筒16之间；

所述曝气筒16的上部设置有回流窗部19，该回流窗部19位于上筛板12上方，此回流窗部19侧表面沿周向均匀分布有若干个窗孔20。

一回流管21位于排水管5和污水进水管4之间。

上述回流管21上安装有一阀门22。

上述污水进水管4连接到下支撑板6和厌氧池1底部之间区域。

上述排水管5连接到好氧池2位于上筛板12上方的区域。

所述好氧载体15、厌氧载体10均由以下重量份的组分组成，如表1所示：

表1

上述用于微生物快速挂膜的载体的密度为0.96～0.98g/cm³。

上述熟石灰与陶氏粉末活性炭和轻质碳酸钙按照1：1.2：0.9重量份混合。

一种用于上述用于微生物快速挂膜的载体的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一、取马来酸酐3~5份、过氧化二异丙苯0.2~0.6份，用2.5千克丙酮将它们溶解制成丙酮溶液，置于混合机中；

步骤二、再向混合机中加入高密度聚乙烯65~75份、聚丙烯树脂10~15份、低密度聚乙烯6~8份、熟石灰5~15份、陶氏粉末活性炭5~20份、轻质碳酸钙6~10份、明胶1.5~3份、甲壳素1~2份、四氧化三铁磁粉0.8~2份和锰锌铁氧体0.1~0.3份、季戊四醇硬脂酸酯0.5~1份均匀混合，取出后置于敞开的容器内让丙酮自然挥发，使之成为固体；

步骤三、将上述固体物料投入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒；

步骤四、将上面造出的颗粒投入45型单螺杆挤出机中，通过挤出模具挤压成型，得到的填料为圆筒，其内设轴向交叉加强筋、圆筒外壁上设轴向放射状翅片。

表2载体的试验结果

载体种类	挂膜时间（d）	出水COD（mg/L）	出水氨氮（mg/L）	COD去除率（%）	氨氮去除率（%）
						实施例1	9	35	0.018	82.5	95
实施例2	10	34	0.026	82	96
						实施例3	10	35	0.025	81.5	95
实施例4	10	33	0.02	81	94

由表2可见，本发明方法制备的载体挂膜时间明显缩短，COD和氨氮的去除率明显提高。

采用上述好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统时，其通过前置厌氧滤池，能保持较高的BOD₅/TN比，为反硝化菌提供充足的碳源，保证反硝化脱氮的顺利进行。研究表明，通过前置厌氧生物滤池，对TN的去除率达80.6%，而传统反硝化段对TN的去除率仅为71.3%，具有明显的脱氮优势；其次，本发明内循环A/O生物脱氮装置，其好氧段采用内循环曝气生物滤池，通过调节曝气量，实现同步硝化反硝化功效，同时减少硝化液的回流，节省工程运行费用，并保证厌氧滤池较高的BOD₅/TN比，共同提高对总氮的去除效果。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，其特征在于：包括厌氧池（1）、好氧池（2），所述厌氧池（1）的上部与好氧池（2）的下部通过中间管（3）连接，所述厌氧池（1）的底部连接有污水进水管（4），所述好氧池（2）的上部连接有排水管（5）；

所述厌氧池（1）下部、上部分别安装有下支撑板（6）、上支撑板（7），此下支撑板（6）、上支撑板（7）和厌氧池（1）侧壁形成厌氧腔体（8），所述厌氧腔体（8）内放置有若干个厌氧生物填料（9），所述厌氧生物填料（9）由厌氧载体（10）和挂覆于厌氧载体（10）表面的厌氧微生物膜组成；

所述好氧池（2）下部、上部分别安装有下筛板（11）、上筛板（12），此下筛板（11）、上筛板（12）和好氧池（2）侧壁形成好氧腔体（13），所述好氧腔体（13）内放置有若干个好氧生物填料（14），所述好氧生物填料（14）由好氧载体（15）和挂覆于好氧载体（15）表面的好氧微生物膜组成；

所述厌氧载体（10）、好氧载体（15）均包括中空短管（101）、同心地设置于中空短管（101）外侧的同心环圈（102），中空短管（101）与同心环圈（102）之间通过连筋（103）连接；

所述好氧池（2）竖直设置有一嵌入下筛板（11）、上筛板（12）中央处的曝气筒（16），一曝气头（17）位于曝气筒（16）底部，一用于传输氧气的氧气管（18）位于曝气筒（16）内并连接到所述曝气头（17），所述好氧生物填料（14）位于好氧池（2）侧壁和曝气筒（16）之间；

所述曝气筒（16）的上部设置有回流窗部（19），该回流窗部（19）位于上筛板（12）上方，此回流窗部（19）侧表面沿周向均匀分布有若干个窗孔（20）；

所述好氧载体（15）、厌氧载体（10）均由以下重量份的组分组成：

高密度聚乙烯 65~75份，

聚丙烯树脂 10~15份，

低密度聚乙烯 6~8份，

熟石灰 5~15份，

陶氏粉末活性炭 5~20份，

轻质碳酸钙 6~10份，

马来酸酐 3~5份，

过氧化二异丙苯 0.2~0.6份，

明胶 1.5~3份，

甲壳素 1~2份，

四氧化三铁磁粉 0.8~2份，

锰锌铁氧体 0.1~0.3份，

季戊四醇硬脂酸酯 0.5~1份；

所述用于微生物快速挂膜的载体的密度为0.96～0.98g/cm³。

2.根据权利要求1所述的好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，其特征在于：所述污水进水管（4）连接到下支撑板（6）和厌氧池（1）底部之间区域。

3.根据权利要求1所述的好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，其特征在于：所述排水管（5）连接到好氧池（2）位于上筛板（12）上方的区域。

4.根据权利要求1所述的好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，其特征在于：一回流管（21）位于排水管（5）和污水进水管（4）之间。

5.根据权利要求1所述的好氧硝化生物滤池-缺氧反硝化生物滤池脱氮系统，其特征在于：所述回流管（21）上安装有一阀门（22）。