CN109354188A - 一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置和方法，所述装置依次包括：沉淀池，生物膜反应器；其中生物膜反应器分为上层区域和下层区域，上层区域与下层区域装有隔断，隔断边缘开有小孔，污水可通过小孔从下层流入上层；每个小孔上均附有滤网，滤网上具有向上突出的柔性翅片；下层区域固定填充厌氧生物膜填料，上层区域悬浮填充好氧生物膜填料；在上层区域底部装有曝气装置，中部装有搅拌装置；顶端装有回流管使污水从上部回流至底部，进行重复脱氮处理。本申请的装置结构简单，反应无死区，在同一容器中实现硝化反硝化，脱氮效率高，污水处理效果好。

Description

一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置和方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置和方法。
背景技术
随着我国经济的发展和城市化进程的加快，水资源问题日益突出，由水体污染引起的水质型水资源短缺是当前中国社会发展所面临的巨大挑战。污水处理是从源头上治理水体污染的最佳途径和实现再生水利用的前提。
污水中的营养物质，如N的彻底去除较难，如不进行有效的处理，会引起受纳水体尤其是封闭性水域的面源污染，如水体富营养化。这也使我国在较好的控制城市集中性点源污染的情况下，流域污染持续严重的重要原因。如若水体中含氮化合物浓度超标，极易导致水体富营养化，使得水质恶化，具体表现为：(1)大量藻类死亡时消耗水中的氧，一些藻类的蛋白质毒素可富集在水产生物体内，并通过食物链使人中毒；(2)胺中的氮对鱼类以及其他水生物具有较大的毒性，并且胺类以及其他类有机氮会消耗受纳水体中的溶解氧，该类氮还会对金属有腐蚀作用；(3)硝酸根或亚硝酸根类氮对人体健康构成威胁，尤其是亚硝酸类可以生成亚硝酸胺，具有致癌、致畸的危害。
传统的生物脱氮理论认为生物脱氮主要包括硝化反应和反硝化反应两个过程：首先由硝化细菌在有氧条件下将有机氮氨化、硝化，然后在无氧条件下通过反硝化菌以及微生物的同化作用来完成氮的脱除。随着污水处理需求的提高，传统生物脱氮工艺已经逐渐呈现出许多不足：例如硝化菌群生长较为缓慢，反应器内难以维持较高的生物浓度，从而造成系统水力停留时间较长，容积负荷率较低，基础建设投资较大；(2)硝化过程产酸，反硝化过程产生碱，均需要进行中和，极易造成二次污染，尤其是在高氨氮废水进行脱氮处理是容易发生；(3)工艺流程较长，在低温环境下，硝化细菌的活性较低，需要增大污水的停留时间，从而增加了运行费用；(4) 反硝化反应需要电子供体，尤其是低碳氮比的废水，则需添加额外的有机碳源，增加运行成分。
为了适应不同碳氮比污水的脱氮而开展的相关研究已经成为了当今污水处理研究的热点，研究人员相继研发出多种适用于低碳氮比的污水处理方法，较为常见的生物脱氮处理方法有短程硝化反硝化工艺，厌氧氨氧化工艺以及同步硝化反硝化工艺等。尽管短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等新型生物脱氮技术在效率、能耗、尤其是低碳氮比的污水脱氮效果上具有较为明显的优势，但是由于其需要较高的自控技术以及管理水平，目前仅在发达地区的一些特种污水处理中得到应用。同步硝化反硝化工艺操作较为简单，生产要求较低，适合广泛使用。
中国专利CN201810380982.x公开了一种同步硝化反硝化生物反应器，包括：进水系统，用于向生物反应器中导入含氮污水；洗砂系统，设置于生物反应器内部一侧，用于除去含氮污水中的大颗粒悬浮物；至少两级生物滤池，设置于洗砂系统一侧，用于对含氮污水作进一步净化处理；循环系统，沿生物反应器外壁设置，用于实现含氮污水的循环净化处理；其中，生物滤池内部设有凝胶状生物膜，凝胶状生物膜是通过在生物膜载体上接种功能微生物培养所得。本发明可靠性高，污水充分环流、反应无死区，实现硝化反硝化同步进行，生物膜载体可持续提供碳源，可实现高效脱氮。
发明内容
本发明的目的是提供一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置和方法，该装置结构简单，反应无死区，在同一容器中实现硝化反硝化，脱氮效率高，污水处理效果好。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置：所述装置依次包括：沉淀池，生物膜反应器；其中生物膜反应器分为上层区域和下层区域，上层区域与下层区域装有隔断，隔断边缘开有小孔，污水可通过小孔从下层流入上层；每个小孔上均附有滤网，滤网上具有向上突出的柔性翅片；下层区域固定填充厌氧生物膜填料，上层区域悬浮填充好氧生物膜填料；在上层区域底部装有曝气装置，中部装有搅拌装置；顶端装有回流管使污水从上部回流至底部，进行重复脱氮处理；污水通过蠕动泵自沉淀池流向生物膜反应器，自底部进入生物膜反应器，从顶部流出；
厌氧生物膜填料的载体为聚氨酯材料，形状为半圆形多孔结构，弧面在下，直径为1-3cm；好氧生物膜填料的载体形状为球形多孔结构，直径为1-3cm；
所述柔性翅片在无水流通的状态下可将滤网孔完全覆盖。
优选的，所述上层区域和下层区域的体积比为1:1。
优选的，所述好氧生物膜填料所用载体，包括以下组分，以重量份数计：
聚氯乙烯100份，陶瓷废料40-50份，漂珠20-40份，硬脂酸单甘油酯5-8份，增塑剂2-3份，填料11-16份，偶联剂2-3份，稳定剂4-7份。
优选的，所述下层区域厌氧生物膜填料投配比为50％-70％。
优选的，所述上层区域好氧生物膜填料投配比为40％-60％。
优选的，所述缺氧区与好氧区的体积比为1：1.7-2.5。
优选的，所述滤网孔径为30-50mm。
优选的，所述厌氧生物膜填料的载体的比表面积为45-68m2/g，所述好氧生物膜填料的载体的比表面积为60-78m2/g。
一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的的方法，利用上述装置进行污水处理。
污水在生物膜反应器中停留时间为4-5h，上层区域中的溶解氧浓度控制在2-3mg/L。
本发明具有以下有益效果，
1、本发明装置中将厌氧生物膜填料与好氧生物膜填料置于一个容器中，进行循环脱氮，节省了占地面积，减少了建设成本，降低了前期投入。
2、由于气体在液体中向上走，本申请在上层区域底部设置曝气装置，从而使得气体难以进入下层厌氧区域。仅通过上下层区域的隔断边缘设置的小孔流通污水，尽可能的减少了上层水波动对下层水的影响；小孔上滤膜上的柔性翅片可以跟随水波动，减缓了底部污水波动的势能，进一步的减少了上层水波动向下层的影响。
3、好氧生物膜填料具有多孔结构，更有利于气体在填料中的分布，有利于好氧生物的反应。
附图说明
图1为同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置结构示意图。
图中1为沉淀池，2为蠕动泵1，3为下层区域，4为隔断，5为曝气装置，6为搅拌装置，7为好氧生物膜填料，8为厌氧生物膜填料，9为流出口，10为蠕动泵2。
图2为滤网截面结构图，其中a为滤网，b为翅片。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置：所述装置依次包括：沉淀池，生物膜反应器；其中生物膜反应器分为上层区域和下层区域，上层区域与下层区域装有隔断，隔断边缘开有小孔，污水可通过小孔从下层流入上层；每个小孔上均附有滤网，滤网上具有向上突出的柔性翅片；下层区域固定填充厌氧生物膜填料，上层区域悬浮填充好氧生物膜填料；在上层区域底部装有曝气装置，中部装有搅拌装置；顶端装有回流管使污水从上部回流至底部，进行重复脱氮处理；污水通过蠕动泵自沉淀池流向生物膜反应器，自底部进入生物膜反应器，从顶部流出；
厌氧生物膜填料的载体为聚氨酯材料，形状为半圆形多孔结构，弧面在下，直径为1cm；好氧生物膜填料的载体形状为球形多孔结构，直径为 1cm；柔性翅片在无水流通的状态下可将滤网孔完全覆盖；上层区域和下层区域的体积比为1:1。
其中好氧生物膜填料所用载体，包括以下组分，以重量份数计：
聚氯乙烯100份，陶瓷废料40份，漂珠20份，硬脂酸单甘油酯5份，增塑剂2份，填料11份，偶联剂2份，稳定剂4份。
下层区域厌氧生物膜填料投配比为50％-70％；上层区域好氧生物膜填料投配比为40％；缺氧区与好氧区的体积比为1：1.7；滤网孔径为30mm。厌氧生物膜填料的载体的比表面积为45m2/g，所述好氧生物膜填料的载体的比表面积为60m2/g。
利用上述同步硝化反硝化生物膜法处理污水装置进行污水处理，污水在生物膜反应器中停留时间为4h，上层区域中的溶解氧浓度控制在2mg/L。污水的总氮去除率高于85％。
实施例2
一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置：所述装置依次包括：沉淀池，生物膜反应器；其中生物膜反应器分为上层区域和下层区域，上层区域与下层区域装有隔断，隔断边缘开有小孔，污水可通过小孔从下层流入上层；每个小孔上均附有滤网，滤网上具有向上突出的柔性翅片；下层区域固定填充厌氧生物膜填料，上层区域悬浮填充好氧生物膜填料；在上层区域底部装有曝气装置，中部装有搅拌装置；顶端装有回流管使污水从上部回流至底部，进行重复脱氮处理；污水通过蠕动泵自沉淀池流向生物膜反应器，自底部进入生物膜反应器，从顶部流出；
厌氧生物膜填料的载体为聚氨酯材料，形状为半圆形多孔结构，弧面在下，直径为3cm；好氧生物膜填料的载体形状为球形多孔结构，直径为 3cm；柔性翅片在无水流通的状态下可将滤网孔完全覆盖；上层区域和下层区域的体积比为1:1。
其中好氧生物膜填料所用载体，包括以下组分，以重量份数计：
聚氯乙烯100份，陶瓷废料50份，漂珠40份，硬脂酸单甘油酯8份，增塑剂3份，填料16份，偶联剂3份，稳定剂7份。
下层区域厌氧生物膜填料投配比为70％；上层区域好氧生物膜填料投配比为60％；缺氧区与好氧区的体积比为1：2.5；滤网孔径为50mm。厌氧生物膜填料的载体的比表面积为68m2/g，所述好氧生物膜填料的载体的比表面积为78m2/g。
利用上述同步硝化反硝化生物膜法处理污水装置进行污水处理，污水在生物膜反应器中停留时间为5h，上层区域中的溶解氧浓度控制在3mg/L。污水的总氮去除率高于85％。
实施例3
一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置：所述装置依次包括：沉淀池，生物膜反应器；其中生物膜反应器分为上层区域和下层区域，上层区域与下层区域装有隔断，隔断边缘开有小孔，污水可通过小孔从下层流入上层；每个小孔上均附有滤网，滤网上具有向上突出的柔性翅片；下层区域固定填充厌氧生物膜填料，上层区域悬浮填充好氧生物膜填料；在上层区域底部装有曝气装置，中部装有搅拌装置；顶端装有回流管使污水从上部回流至底部，进行重复脱氮处理；污水通过蠕动泵自沉淀池流向生物膜反应器，自底部进入生物膜反应器，从顶部流出；
厌氧生物膜填料的载体为聚氨酯材料，形状为半圆形多孔结构，弧面在下，直径为2cm；好氧生物膜填料的载体形状为球形多孔结构，直径为 2cm；柔性翅片在无水流通的状态下可将滤网孔完全覆盖；上层区域和下层区域的体积比为1:1。
其中好氧生物膜填料所用载体，包括以下组分，以重量份数计：
聚氯乙烯100份，陶瓷废料45份，漂珠31份，硬脂酸单甘油酯7份，增塑剂3份，填料14份，偶联剂3份，稳定剂5份。
下层区域厌氧生物膜填料投配比为60％；上层区域好氧生物膜填料投配比为50％；缺氧区与好氧区的体积比为1：1.9；滤网孔径为40mm。厌氧生物膜填料的载体的比表面积为52m2/g，所述好氧生物膜填料的载体的比表面积为67m2/g。
利用上述同步硝化反硝化生物膜法处理污水装置进行污水处理，污水在生物膜反应器中停留时间为5h，上层区域中的溶解氧浓度控制在3mg/L。污水的总氮去除率高于85％。

Claims (9)

1.一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置，其特征在于：所述装置依次包括：沉淀池，生物膜反应器；其中生物膜反应器分为上层区域和下层区域，上层区域与下层区域装有隔断，隔断边缘开有小孔，污水可通过小孔从下层流入上层；每个小孔上均附有滤网，滤网上具有向上突出的柔性翅片；下层区域固定填充厌氧生物膜填料，上层区域悬浮填充好氧生物膜填料；在上层区域底部装有曝气装置，中部装有搅拌装置；顶端装有回流管使污水从上部回流至底部，进行重复脱氮处理；污水通过蠕动泵自沉淀池流向生物膜反应器，自底部进入生物膜反应器，从顶部流出；
其中所述厌氧生物膜填料的载体为聚氨酯材料，形状为半圆形多孔结构，弧面在下，直径为1-3cm；
所述好氧生物膜填料的载体形状为球形多孔结构，直径为1-3cm；
所述柔性翅片在无水流通的状态下可将滤网孔完全覆盖。
2.根据权利要求1所述的同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置，其特征在于：所述上层区域和下层区域的体积比为1:1。
3.根据权利要求1所述的同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置，其特征在于：所述好氧生物膜填料所用载体，包括以下组分，以重量份数计：
聚氯乙烯100份，陶瓷废料40-50份，漂珠20-40份，硬脂酸单甘油酯5-8份，增塑剂2-3份，填料11-16份，偶联剂2-3份，稳定剂4-7份。
4.根据权利要求1所述的同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置，其特征在于：所述下层区域厌氧生物膜填料投配比为50％-70％。
5.根据权利要求1所述的同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置，其特征在于：所述上层区域好氧生物膜填料投配比为40％-60％。
6.根据权利要求1所述的同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置，其特征在于：所述缺氧区与好氧区的体积比为1：1.7-2.5。
7.根据权利要求1所述的同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置，其特征在于：所述滤网孔径为30-50mm。
8.根据权利要求1所述的同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置，其特征在于：所述厌氧生物膜填料的载体的比表面积为45-68m2/g，所述好氧生物膜填料的载体的比表面积为60-78m2/g。
9.一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的的方法，其特征在于：利用权利要求1-8任一项所述的装置进行污水处理。
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