CN109485145A - 磁化加载活性污泥耦合一体化强化含磷污水处理系统及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了磁化加载活性污泥耦合一体化强化含磷污水处理系统及其处理方法，其中磁化作用由磁性物质Fe3O4颗粒产生，活性污泥系统为活性污泥污水处理系统。磁化加载活性污泥系统由Fe3O4颗粒加载于活性污泥反应系统构成。磁性Fe3O4颗粒加载于活性污泥反应器，加载的磁性Fe3O4颗粒在反应器曝气过程中与活性污泥和污水充分混合，呈悬浮状态。磁性Fe3O4颗粒与活性污泥颗粒形成吸附黏结桥联，磁性吸附增加了污泥颗粒的团聚凝结，提高了活性污泥的泥水分离性能，减少了剩余污泥的体积。本发明磁化加载活性污泥耦合一体化处理系统，活性污泥实现对污水的处理，即主要对有机质的降解，加载磁性Fe3O4主要实现对磷的强化去除作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁化加载活性污泥耦合一体化强化含磷污水处理的装置与方法，更具体地说，涉及一种磁性Fe3O4耦合活性污泥耦合系统强化含磷污水的处理装置与方法。
背景技术
好氧生物处理作为常规的污水处理技术，在对有机质的去除方面具有明显的优势，其中活性污泥法是污水处理的主体工艺之一，广泛应用于生活污水等富含有机质污水的处理。随着工农业生产的迅猛发展，城市污水中磷的含量越来越多，导致水体富营养化问题愈来愈严重。单纯的好氧生物处理，如活性污泥处理系统，对磷的去除量非常有限，难以实现稳定高效的除磷效果，出水磷含量很难达到排放要求。若要实现稳定的生物除磷效果，必须在好氧活性污泥处理系统后承接厌氧处理系统，促使聚磷菌作为优势菌种生存，促进磷的去除。而一般的厌氧处理条件要求苛刻、操作管理复杂，占地较大，费用较高，灵活性差，影响因素较多，且含磷剩余污泥的体积较大，难于处理处置。因此，如何提高好氧活性污泥反应系统的除磷效果是污水处理领域面临的一大难题。开发一种磁化直接加载的好氧活性污泥处理系统，通过多作用的协同耦合高效除磷并提高系统的灵活性、简化操作，节省占地的处理技术和装置意义重大。
以磁性氧化物为主的磁化技术经过近年的发展，目前在水处理及污染控制方面的应用研究开始逐渐涉及。Fe3O4作为一种铁磁性颗粒物，具有很强的吸附性能，在重金属的吸附等方面有一定研究。Fe3O4颗粒用于污水处理操作简单、经济方便。因此，开发一种将磁性Fe3O4颗粒有效加载的活性污泥反应系统，形成多作用的协同耦合，实现含磷污水的高效稳定处理并减少含磷剩余污泥的排放量具有重大的研究意义。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，研制一种磁化加载活性污泥耦合一体化强化含磷污水处理系统及其处理方法。
一种磁化加载活性污泥多功能耦合一体化强化含磷污水处理的装置与方法，包括：活性污泥反应系统和加载磁性物质Fe3O4颗粒；所述活性污泥反应系统采用间歇操作(根据需要亦可采用连续操作)；所述活性污泥反应系统由反应器和曝气装置构成；所述曝气装置采用底部穿孔管曝气；所述反应器一侧设有进水口，进水口连接进水管直接接入待处理含磷污水；所述反应器另一侧设有出水口，出水口连接出水管通过自吸泵排水；所述反应器底部设有排泥口；所述反应器下部设有穿孔曝气管，穿孔曝气管连接曝气泵进行曝气；所述Fe3O4颗粒按一定比例投量加载于活性污泥反应器中，构成一体化磁化加载活性污泥处理系统。
优选地，磁性Fe3O4颗粒加载于活性污泥反应器中，通过曝气与活性污泥混合均匀；
优选地，活性污泥反应系统采用间歇操作，进水、曝气反应、沉淀、排水在一个反应器中完成；
优选地，加载一体化系统中通过活性污泥完成对污水中有机质的降解与合成等反应，加载磁性Fe3O4颗粒实现对污水中磷的强化去除；
优选地，磁性Fe3O4颗粒在进水后加载于反应器中，在曝气反应过程中与活性污泥充分混合并分布于整个反应器，与活性污泥构成一体式协同耦合作用；
优选地，磁性Fe3O4颗粒表面吸附黏结作用与活性污泥形成包裹桥联，增加污泥颗粒的聚结，促进泥水分离性能，减少剩余污泥的排放量；
优选地，进水口设置在反应器一侧的上部，出水口设置在反应器另一侧的上部，排泥口设置在反应器底部；
优选地，反应器底部设有穿孔曝气管；
优选地，反应系统设置一个反应器，在一个反应器中完成不同时序不同操作过程，宜采用间歇操作；
本发明还提供一种利用磁化加载活性污泥多功能耦合一体化系统强化处理含磷污水的处理方法，包括如下步骤：
S1、含磷污水由进水管注入生长正常的活性污泥反应器；
S2、开启曝气泵；
S3、磁性Fe3O4颗粒加载于反应器中；
S4、继续曝气反应；
S5、在加载磁性Fe3O4的活性污泥反应器中，活性污泥完成对污水中有机物的生物氧化分解及同化合成作用，同化合成作用中去除极小部分磷，加载的磁性Fe3O4吸附去除大部分磷；同时部分活性污泥以磁性Fe3O4为核心在其表面粘附聚集生长，实现磁性藕联共聚，有利于污泥颗粒的团聚，提高污泥的泥水分离性能，减少排泥量；
S6、曝气反应结束后，停止曝气，进入沉淀分离状态；
S7、沉淀结束后，开启排水自吸泵，排出上清水，完成一个处理循环。
实施本发明的磁化加载活性污泥多功能耦合一体化处理系统处理含磷污水的装置与方法，具有以下有益效果：
(1)、本发明在常规的好氧活性污泥污水生物处理系统基础上加载磁化作用，不需要厌氧反应过程，实现污水处理协同磷的高效稳定去除，设备简单，操作方便。
(2)、本发明将生物氧化合成与物化吸附及磁化桥联多作用有效耦合于一体，实现有机质与磷在好氧反应过程中的同步稳定高效去除目的，适应性强，适合含磷污水的处理，处理效果好。
(3)、本发明借助磁性Fe3O4颗粒的吸附黏结桥联作用，促进了污泥颗粒的磁性团聚，促进了泥水分离的效果，减少了剩余污泥的排放量。
(4)、本发明借助采用磁化耦合活性污泥，磁化物质加载量可根据水质水量进行调节，提高了处理系统对水质水量的适应性和处理效果。
(5)、本发明采用间歇操作，根据处理需要亦可连续操作，既适合小水量的批次处理，又易于调节，适应水量的变化，可操作性强。
(6)、本发明工艺先进、运行稳定、操作简单，设备易于管理操作，具有较强的实用性、经济性。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、反应池；2、穿孔曝气管；3、曝气泵；4、进水口；5、排水口；6、自吸泵；7、活性污泥-磁性Fe3O4颗粒；8、排泥口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明提供一种磁化加载活性污泥耦合一体化强化含磷污水处理的装置与方法。下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，磁化加载活性污泥多功能耦合一体化强化含磷污水处理系统包括：活性污泥反应系统和加载磁性物质，所述磁性物质7直接投加于所述活性污泥反应系统，与系统内部活性污泥混合均匀分布于反应器中；所述活性污泥反应系统包括反应器1、穿孔曝气管2、曝气泵3，反应器1的一侧设有进水口4，进水口与进水管连接，进水管直接接入含磷污水，反应器1的另一侧设有出水口5，所述出水口5与出水管连接，出水管连接自吸泵6出水，反应器1的底部设有排泥口8；所述穿孔曝气管2设置在反应池的下部，穿孔爆器管通过软管与曝气泵3连接；加载磁性物质为Fe3O4颗粒。所述磁性物质Fe3O4颗粒与活性污泥充分混合；所述活性污泥反应系统包括反应器和曝气设备，所述反应器内部充有生长良好的活性污泥，所述曝气器为穿孔曝气管；所述反应器一侧设有进水口，进水口连接进水管，反应器另一侧设有出水口，出水口连接出水管与自吸泵连接出水，反应器底部设有排泥口；所述穿孔曝气管设于反应器下部，曝气管与曝气泵连接。
利用本发明的装置处理船舶压载水的方法，包括如下步骤：
S1、含磷污水由进水管注入生长正常的活性污泥反应器；
S2、开启曝气泵；
S3、磁性Fe3O4颗粒加载于反应器中；
S4、继续曝气反应；
S5、在加载磁性Fe3O4的活性污泥反应器中，活性污泥完成对污水中有机物的生物氧化分解及同化合成作用，同化合成作用中去除极小部分磷，加载的磁性Fe3O4吸附去除大部分磷；同时部分活性污泥以磁性Fe3O4为核心在其表面粘附聚集生长，实现磁性偶联共聚，有利于污泥颗粒的团聚，提高污泥的泥水分离性能，减少排泥量；
S6、曝气反应结束后，停止曝气，进入沉淀分离状态；
S7、沉淀结束后，开启排水自吸泵，排出上清水，完成一个处理循环。
磁性物质加载活性污泥反应系统，系统中的活性污泥完成对有机质的降解及微生物的合成，加载磁性物质Fe3O4通过磁化吸附强化对磷的去除，同时Fe3O4颗粒通过磁性中心桥联促使污泥颗粒共聚生长，增加了污泥颗粒的聚结，提高了污泥的脱水性能，降低了剩余污泥的排放量。本实施系统对污水中有机质的去除率可达95％，对磷的去除率高达95％以上。
在本实施系统中，磁化吸附、微生物分解及合成、磁性絮凝共沉等作用有机耦合，不仅提高了污水处理效果，同时强化了磷的高效去除，并通过磁性Fe3O4颗粒的桥联共聚，增加了污泥颗粒的聚结，提高了污泥的脱水性能，减少了剩余含磷污泥的排放量，节能减排。
本发明所述的各装置的尺寸、流量等参数根据待处理水的规模等条件确定。本系统采用间歇操作，根据处理规模亦可采用连续操作。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.磁化加载活性污泥耦合一体化强化含磷污水处理系统，其特征在于：包括，活性污泥反应系统和加载磁性物质Fe3O4颗粒；
所述活性污泥反应系统由反应器和曝气装置构成；
其中，曝气装置采用底部穿孔管曝气；
所述反应器一侧设有进水口，进水口连接进水管直接接入待处理污水；所述反应器另一侧设有出水口，出水口连接出水管，出水管通过连接自吸泵出水；
所述反应器底部设有排泥口；所述反应器下部设有穿孔曝气管，穿孔曝气管连接曝气泵进行曝气反应；
所述Fe3O4颗粒按一定比例投量加入反应器中，构成磁化加载一体化活性污泥处理系统。
2.根据权利要求1所述的磁化加载活性污泥耦合一体化强化含磷污水处理系统与方法，其特征在于，活性污泥反应系统采用间歇操作，进水、曝气反应、沉淀、排水在一个反应器中完成。
3.根据权利要求1所述的磁化加载活性污泥耦合一体化强化含磷污水处理系统的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、富含磷污水由进水管直接注入生长正常的活性污泥反应器；
S2、开启曝气泵，形成曝气搅拌状态；
S3、加载磁性Fe3O4颗粒；
S4、在加载磁性Fe3O4的活性污泥反应器中，活性污泥完成对污水中有机物的生物氧化分解及同化合成作用，同化合成作用中仅去除微小部分磷，加载的磁性Fe3O4协同吸附去除大部分磷；同时部分活性污泥以磁性Fe3O4为核心在其表面粘附聚集生长，有利于污泥的颗粒团聚，致使污泥易于与水分离，减少排泥量；
S5、曝气反应结束后，停止曝气，进入沉淀分离状态；
S6、沉淀结束后，开启排水管，将上清水排出，完成一个处理循环。
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| CN111018092A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-04-17 | 国合恒新环保江苏有限公司 | 一种加载磁粉的活性污泥处理设备 |
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2018
- 2018-12-28 CN CN201811626591.8A patent/CN109485145A/zh active Pending
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