CN108046519A - 一种河道污水治理的脱氮除磷组合达标工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种河道污水治理的脱氮除磷组合达标工艺，采用高效气浮+BIOSTYR型曝气生物滤池（BAF）组合的异位治理方式去除河道水中氮磷污染物。所述BAF采用BIOSTYR型，分为好氧处理单元和厌氧处理单元上下两段式处理，厌氧填料区和好氧填料区两部分体积比可通过曝气位置变动而调节，通过回流可同步实现硝化和反硝化；厌氧填料区填料为固态反硝化缓释碳源填料，在运行过程中可缓慢稳定的供给碳源。本发明所提供的处理工艺可同步高效脱氮除磷，使处理后的出水中COD及氮、磷的含量能达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅲ类质量标准。

Description

一种河道污水治理的脱氮除磷组合达标工艺
技术领域
本发明属于河道污水脱氮除磷治理领域，确切地说是一种河道污水治理的脱氮除磷组合系统及达标工艺。
背景技术
随城市化的迅速发展和生活水平的提高，大量工业废水、生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入城市河道中，造成河道氮、磷含量远超正常水平，从而使水体水质恶化、生态系统和水功能被破坏，特别是在气温逐步回升的春夏之际，部分河段在部分时间内甚至多次出现水生植物、浮游植物等生物量激增，暴发严重的水华、浮萍泛滥、水葫芦“疯”长等富营养化次生灾害。生物反硝化是脱氮的主要途径，但微生物需要有机物作为碳源和能源来实现，河道水可利用的有机物含量较低，且水体量太大，外加碳源的方式成本过高也难以适用，低碳氮比是河道水反硝化脱氮的瓶颈，且生物反硝化对磷的去除效果较差，难以同步实现脱氮除磷。城市河道污水一般体量大，治理周期长，目前河道污水处理技术主要采用种植水质植物、生态浮岛、排污口原位生物净化、河道水体微曝气充氧等方法，以上方法主要以重建河道生态群落，恢复河道水自净能力为主，一般河道水质恢复周期较长，难以满足人类对河道环境改善的迫切需求。因此，提高河道污水治理中氮、磷的处理效果，工艺流程简单，降低运行成本，是目前河道污水生化处理中亟待解决的主要问题。
发明内容
本发明所要解决的问题在于针对河道污水治理提供一种处理效果好、停留时间短、占地面积小、工艺流程短、投资少，可同步高效脱氮除磷的工艺方法，使处理后的出水中COD及氮、磷的含量能达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅲ类质量标准。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种河道污水治理的脱氮除磷组合系统，采用高效气浮系统和BAF系统组合的异位治理方式，系统中所述高效气浮系统主要包括絮凝反应池、气浮池、储水池；所述BAF采用BIOSTYR型，分为好氧处理单元和厌氧处理单元上下两段式处理，采用自下而上的进水方式，气水同向，BAF系统包括由下至上设置的沉淀区、布水区、厌氧填料区、好氧填料区、稳水区，系统一侧安装进水管、回流管、进气管，另一侧安装反冲洗进水管、反冲洗出水管、出水管，沉淀区底部设置排泥口，布水区顶部设有承托滤板，承托滤板上均匀安装若干个滤头，厌氧填料区填料为固态反硝化缓释碳源填料，厌氧填料区顶部设有均匀开孔的第一挡板，顶部一侧设有填料更换口，好氧填料区填充轻质有机滤料，好氧填料区底部设有曝气管，顶部设有均匀开孔的第二挡板。
进一步地，所述BIOSTYR-BAF，厌氧填料区和好氧填料区两部分体积比可通过曝气位置变动而调节，通过回流可同步实现硝化和反硝化，符合河道水既有氨氮又有硝态氮需要去除的需求，同时，又因厌氧、好氧功能区一体化，大大减少了设备占地面积和固定投资成本。
进一步地，污水的C/N是影响反硝化脱氮效果的重要因素，河道水的C/N一般较低，在反硝化脱氮过程中会出现碳源不足的现象，为了解决这一问题，同时又节省投资，本发明在所述BIOSTYR-BAF厌氧填料区填充固态反硝化缓释碳源填料，天然碳源材料成分为纤维素，来源可为经过加工的玉米芯屑、木屑和秸秆粉末等，制备方法为：将天然碳源材料用4%氢氧化钠溶液浸泡24h，过滤并充分水洗后晾干制得。纤维素在运行过程中会缓慢转化为反硝化菌可利用的碳源，碳源供给时间长，且供给量稳定。当固态反硝化缓释碳源填料逐渐消耗后，可通过填料更换口补充添加。
一种所述的河道污水治理的脱氮除磷组合达标工艺，包括以下步骤：
（1）河道污水通过第一提升泵提升至高效气浮系统，与絮凝剂混合反应，经过絮凝和气浮作用后，溶液中悬浮物、有机污染物、总磷等指标显著降低；
（2）第二提升泵将高效气浮系统处理后的出水输送至BAF系统内，首先进入布水区，与回流水一起在布水管和滤头的作用下，均匀进入厌氧填料区，反应时间为30-60min，在此区域内与反硝化菌接触发生反硝化反应，大部分硝态氮和亚硝态氮被转化成氮气而除去，由于污水中碳源不能满足反硝化反应，厌氧填料区内填充的固态反硝化缓释碳源在水解菌的作用下，缓慢释放有机碳源，达到补充碳源的目的；厌氧出水均匀进入好氧填料区内，反应时间为15-60min，风机通过曝气管供气，在该区内发生好氧生化反应，溶解氧的含量保持在2-5mg/L，好氧微生物将大部分氨氮转化为硝态氮并去除剩余的有机污染物；
（3）利用回流管、回流泵将稳水区中的废水回流到厌氧填料区中，大部分硝态氮在厌氧填料区发生反硝化反应而最终被除去，回流比为100-200%；出水达标排放；
（4）工艺运行一定时间后，BAF系统内滤头损失达到1-3m即要进行反冲洗，采用“降水位+气水联合反洗+水漂洗”方式进行反冲洗：打开沉淀区底部的排泥口，使BAF系统的水位快速下降，水位下降1-1.5米时关闭排泥口；以整套装置的出水为反冲洗进水，风机加大供气量进行“气水联合反洗”；联合反洗结束后关闭风机，继续以整套装置的出水为反冲洗进水进行“水漂洗”；所有反冲洗出水经反冲洗出水管排向气浮进水中继续进行脱氮除磷工艺处理。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）处理效率高，停留时间短，占地面积小，特别适用于河道水处理：城市河道污水一般体量大，治理周期长；本发明为两种高效工艺组合异位治理方式处理河道水，即将需治理的河道水拦截引入水体净化系统，处理完全后再排入河道中，从而实现去除悬浮物、油、藻类、胶体类；去除有机碳、脱氮除磷、提升溶解氧等功能，同时具有强化流动水体的作用，最终实现水体深度净化的功效，相比生态浮岛、原位生物净化等生态方式，具有效果明显、处理速度快等优势。
（2）气浮与BAF工艺组合可实现功能互补，处理污水效果更佳：气浮可去除大部分SS，出水SS可降至15mg/l以下，防止SS进入BAF造成堵塞、板结；BAF除磷效果较差，而气浮可以起化学除磷作用，出水总磷可降至0.2mg/l以下；气浮去除氨氮、硝态氮等溶解性污染物效果较差，而这些可通过BAF内生物的硝化和反硝化作用去除。
（3）BAF采用BIOSTYR型，集厌氧和好氧功能区于一体，大大减少了设备占地面积和固定投资成本；污水经过厌氧区的生物反硝化和好氧区的生物硝化作用，污水中氮的形态由氨氮转化硝态氮，最后转化成氮气释放，实现彻底脱氮的效果。
（4）BAF厌氧区填充的固态反硝化缓释碳源填料，既是生物膜附着载体，又缓慢释放碳源，供给厌氧区生物反硝化作用：污水的碳氮比是影响反硝化脱氮效果的重要因素，河道水的碳氮比一般较低，碳源不足是生物反硝化作用主要受限因素之一；固态反硝化填料主要成分为纤维素，例如玉米芯屑、木屑和秸秆粉末等，这类填料不仅价格低廉而且来源广泛稳定；固态反硝化碳源填料应用前可先用弱碱浸泡后晾干；工艺初次启动时可在固态反硝化碳源填料中接种水解菌，促进纤维素降解为反硝化菌更易利用的碳源；当固态反硝化碳源填料逐渐消耗后，可通过厌氧区填料更换口补充添加。
附图说明
图1为本发明提供的河道治理脱氮除磷组合工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种河道污水治理的脱氮除磷组合系统，采用高效气浮系统1和BAF系统2组合的异位治理方式，系统中所述高效气浮系统1主要包括絮凝反应池3、气浮池4、储水池5；所述BAF采用BIOSTYR型，分为好氧处理单元和厌氧处理单元上下两段式处理，采用自下而上的进水方式，气水同向，BAF系统2包括由下至上设置的沉淀区6、布水区7、厌氧填料区8、好氧填料区9、稳水区10，系统一侧安装进水管23、回流管24、进气管25，另一侧安装反冲洗进水管26、反冲洗出水管27、出水管28，沉淀区6底部设置排泥口11，布水区7顶部设有承托滤板13，承托滤板13上均匀安装若干个滤头14，厌氧填料区8填料为固态反硝化缓释碳源填料，厌氧填料区8顶部设有均匀开孔的第一挡板15，顶部一侧设有填料更换口16，好氧填料区9填充轻质有机滤料，好氧填料区9底部设有曝气管17，顶部设有均匀开孔的第二挡板18。
本实施例中，上述BIOSTYR-BAF，厌氧填料区8和好氧填料区9两部分体积比可通过曝气位置变动而调节，通过回流可同步实现硝化和反硝化。
本实施例中，上述BIOSTYR-BAF厌氧填料区8填充的固态反硝化缓释碳源填料为天然成分的纤维素材料经过4%氢氧化钠溶液浸泡24h，过滤并充分水洗后晾干制得。
运行初始阶段，将固态反硝化缓释碳源填料接种厌氧活性污泥中，培养4~7天，纤维素中的有机物经水解菌分解为小分子水解物，成为反硝化菌可利用的缓释碳源，碳源供给时间长，且供给量稳定，当固态反硝化缓释碳源填料碳源逐渐消耗后，可通过填料更换口补充添加。
河道污水经提升泵19提升进入高效气浮系统1内，与絮凝剂混合反应，经过絮凝和气浮作用后，溶液中悬浮物、有机污染物、总磷等指标显著降低。第二提升泵20将高效气浮系统1的出水输送至BAF系统2内，首先进入布水区7内，与回流水一起在布水管12和滤头14的作用下，均匀进入厌氧填料区8，反应时间为30-60min，在此区域内与反硝化菌接触发生反硝化反应，大部分硝态氮和亚硝态氮被转化成氮气而除去；由于污水中碳源不能满足反硝化反应，厌氧填料区8内填充的固态反硝化缓释碳源在水解菌的作用下，缓慢释放有机碳源，达到补充碳源的目的；厌氧出水均匀进入好氧填料区9内，反应时间为15-60min，风机21通过曝气管17供气，该区内发生好氧生化反应，溶解氧的含量保持在2-5mg/L，好氧微生物将大部分氨氮转化为硝态氮并去除剩余的有机污染物。利用回流管、回流泵22将稳水区10中的废水回流到厌氧填料区8中，大部分硝态氮在厌氧填料区发生反硝化反应而最终被除去，回流比为100-200%；最终，氮磷指标处理达标的污水再经出水管28自流排入河道。
工艺运行一定时间后，BAF系统2内滤头14损失达到1-3m即要进行反冲洗，采用“降水位+气水联合反洗+水漂洗”方式进行反冲洗：打开沉淀区6底部的排泥口11，使BAF系统的水位快速下降，水位下降1-1.5米时关闭排泥口11；以整套装置的出水为反冲洗进水，风机21加大供气量进行“气水联合反洗”；联合反洗结束后关闭风机21，继续以整套装置的出水为反冲洗进水进行“水漂洗”；所有反冲洗出水经反冲洗出水管27排向气浮进水中继续进行脱氮除磷工艺处理。
应用实施例
进水为杭州滨江某劣Ⅴ类河道水，水质为：COD 39.20 mg/L，氨氮10.16 mg/L，总磷0.93 mg/L。
污水进入高效气浮系统1内，加入50mg/L聚合氯化铝和1mg/L聚丙烯酰胺进行絮凝反应，然后进入气浮池4进行固液分离；气浮出水输送至BAF系统2内，均匀进入厌氧填料区8，反应时间为60 min，厌氧填料区8填料填充填料为经4%氢氧化钠溶液浸泡24h，过滤晾干制得的玉米芯颗粒，填料接种厌氧活性污泥中，已驯化培养7天；厌氧出水均匀进入好氧填料区9内，反应时间为30 min，溶解氧的含量保持在4.5 mg/L以上；回流比为100%，好氧填料区9填充填料为多孔轻质陶粒滤料。
经过上述工艺处理后的出水水质：COD 19.85 mg/L，总磷0.10 mg/L，氨氮0.84mg/L，达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅲ类质量标准。
本发明所列举的各工艺参数（如时间等）的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (4)

1.一种河道污水治理的脱氮除磷组合系统，采用高效气浮系统和曝气生物滤池系统（以下称BAF系统）组合的异位治理方式，系统中所述高效气浮系统主要包括絮凝反应池、气浮池、储水池；所述BAF采用BIOSTYR型（以下称BIOSTYR-BAF），分为好氧处理单元和厌氧处理单元上下两段式处理，采用自下而上的进水方式，气水同向，BAF系统包括由下至上设置的沉淀区、布水区、厌氧填料区、好氧填料区、稳水区，系统一侧安装进水管、回流管、进气管，另一侧安装反冲洗进水管、反冲洗出水管、出水管，沉淀区底部设置排泥口，布水区顶部设有承托滤板，承托滤板上均匀安装若干个滤头，厌氧填料区填料为固态反硝化缓释碳源填料，厌氧填料区顶部设有均匀开孔的第一挡板，顶部一侧设有填料更换口，好氧填料区填充轻质有机滤料，好氧填料区底部设有曝气管，顶部设有均匀开孔的第二挡板。
2.根据权利要求1所述的一种河道污水治理的脱氮除磷组合系统，其特征在于，所述BIOSTYR-BAF，厌氧填料区和好氧填料区两部分体积比可通过曝气位置变动而调节，通过回流可同步实现硝化和反硝化。
3.根据权利要求1所述的一种河道污水治理的脱氮除磷组合系统，其特征在于，所述BIOSTYR-BAF厌氧填料区填充的固态反硝化缓释碳源填料，天然碳源材料成分为纤维素，来源可为经过加工的玉米芯屑、木屑和秸秆粉末等，制备方法为：将天然碳源材料用4%氢氧化钠溶液浸泡24 h，过滤并充分水洗后晾干制得；当固态反硝化缓释碳源填料碳源逐渐消耗后，可通过填料更换口补充添加。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种河道污水治理的脱氮除磷组合系统的达标工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）河道污水通过第一提升泵提升至高效气浮系统，与絮凝剂混合反应，经过絮凝和气浮作用后，溶液中悬浮物、有机污染物、总磷等指标显著降低；
（2）第二提升泵将高效气浮系统处理后的出水输送至BAF系统内，首先进入布水区，与回流水一起在布水管和滤头的作用下，均匀进入厌氧填料区，反应时间为30-60 min，在此区域内与反硝化菌接触发生反硝化反应，大部分硝态氮和亚硝态氮被转化成氮气而除去，由于污水中碳源不能满足反硝化反应，厌氧填料区内填充的固态反硝化缓释碳源在水解菌的作用下，缓慢释放有机碳源，达到补充碳源的目的；厌氧出水均匀进入好氧填料区内，反应时间为15-60 min，风机通过曝气管供气，在该区内发生好氧生化反应，溶解氧的含量保持在2-5 mg/L，好氧微生物将大部分氨氮转化为硝态氮并去除剩余的有机污染物；
（3）利用回流管、回流泵将稳水区中的废水回流到厌氧填料区中，大部分硝态氮在厌氧填料区发生反硝化反应而最终被除去，回流比为100-200%；出水达标排放；
（4）工艺运行一定时间后，BAF系统内滤头损失达到1-3m即要进行反冲洗，采用“降水位+气水联合反洗+水漂洗”方式进行反冲洗：打开沉淀区底部的排泥口，使BAF系统的水位快速下降，水位下降1-1.5 m时关闭排泥口；以整套装置的出水为反冲洗进水，风机加大供气量进行“气水联合反洗”；联合反洗结束后关闭风机，继续以整套装置的出水为反冲洗进水进行“水漂洗”；所有反冲洗出水经反冲洗出水管排向气浮进水中继续进行脱氮除磷工艺处理。
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