CN110981090B - 一种煤矿工业广场生活污水处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤矿工业广场生活污水处理装置及方法。一种煤矿工业广场生活污水处理装置，包括流化床生物处理单元、固定床生物处理单元和硅藻土强化膜处理单元；流化床生物处理单元设有进水管、出水管A、曝气管A、流化载体A、流化载体B，以及上部拦截网A、中部拦截网和下部拦截网A；固定床生物处理单元设有曝气管B、出水管B、碳源投加装置、固定载体，以及上部拦截网B和下部拦截网B；硅藻土强化膜处理单元设有膜组件、产水管、曝气管C、排泥管和硅藻土投加装置。本发明集成生物固定化技术、同步脱氮除磷技术与膜生物反应器，在连续流条件下实现煤矿工业广场生活污水的高效处理，提高总氮去除效率并减少外部碳源投加量。

Description

一种煤矿工业广场生活污水处理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种生活污水处理装置及方法，特别涉及一种煤矿工业广场生活污水处理装置及方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

随着国家对水体富营养化防治要求的提高，越来越多的煤矿工业广场生活污水处理厂被要求执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，部分地区要求COD、氨氮、总磷浓度达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水体标准限值要求。我国煤矿工业广场生活污水常用生物处理工艺包括氧化沟、生物接触氧化、A/O、A2/O、SBR和曝气生物滤池等工艺，提标改造的重点在于COD、氨氮、总氮和总磷的深度去除。生物脱氮与生物除磷是两个相互竞争的生理过程，常规工艺流程遵循好氧硝化、厌氧反硝化、好氧吸磷和厌氧释磷等过程。对于大多数煤矿工业广场生活污水处理厂而言，受低碳氮比和工艺形式的制约，传统生物脱氮除磷工艺处理效果不佳，在建设投资、运行成本上的问题日益突出。

因此，如何提供一种煤矿工业广场生活污水处理装置及方法，在连续流进水条件下以较低的水力停留时间实现总酚、COD、氨氮和总氮的高效去除，提高抗冲击负荷能力，减少投资与运行成本是本领域目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿工业广场生活污水处理装置，分区富集优势菌群，以较低的水力停留时间稳定实现COD、氨氮、总氮、总磷、SS的深度去除，解决背景技术中所述的问题。

本发明的另一目的在于提供一种煤矿工业广场生活污水处理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种煤矿工业广场生活污水处理装置，包括依次设置并具有内腔的流化床生物处理单元、固定床生物处理单元和硅藻土强化膜处理单元；

流化床生物处理单元设有进水管、出水管A、曝气管A、流化载体A、流化载体B，以及用于限定流化载体A和流化载体B所作用区域的上部拦截网A、中部拦截网和下部拦截网A，曝气管A、下部拦截网A、流化载体A、中部拦截网、流化载体B和上部拦截网A自下而上依次设置在流化床生物处理单元内腔，进水管设于流化床生物处理单元的下部，出水管A设于流化床生物处理单元的上部并连通固定床生物处理单元上部；

固定床生物处理单元设有曝气管B、出水管B、碳源投加装置、固定载体，以及用于限定固定载体所作用区域的上部拦截网B和下部拦截网B，曝气管B、下部拦截网B、固定载体和上部拦截网B自下而上依次设置在固定床生物处理单元内腔，出水管B设于固定床生物处理单元的下部并连通硅藻土强化膜处理单元下部，上部拦截网B与固定床生物处理单元内腔内壁之间设有用于调整上部拦截网B位置的升降轨道；

硅藻土强化膜处理单元设有膜组件、产水管、曝气管C、排泥管和硅藻土投加装置，曝气管C和膜组件自下而上依次设置在硅藻土强化膜处理单元内腔，排泥管设于硅藻土强化膜处理单元底部；

该煤矿工业广场生活污水处理装置还包括吸泥泵，流化床生物处理单元底部设有吸泥管，出水管B上设有管道混合器，吸泥管与吸泥泵进口连通，管道混合器与吸泥泵出口连通。

作为优选，所述的流化载体A为填充率40%~60%、直径30mm、孔径1.6~2.5mm的球形多孔载体，所述的流化载体B为填充率40%~60%、直径30mm、孔径0.5~0.7mm的球形多孔载体，所述的固定载体为边长50~80mm、孔径0.8~1.5mm的立方体形多孔载体，所述的膜组件为中空纤维超滤膜。

作为优选，所述的碳源投加装置设于固定床生物处理单元上方，碳源投加装置设有碳源投加管，碳源投加装置通过碳源投加管连通固定床生物处理单元；所述的硅藻土投加装置设于硅藻土强化膜处理单元上方，硅藻土投加装置设有硅藻土投加管，硅藻土投加装置通过硅藻土投加管连通硅藻土强化膜处理单元。

一种采用上述一种煤矿工业广场生活污水处理装置进行污水处理的方法，该方法具体包括以下步骤：

①使预沉后的煤矿工业广场生活污水通过进水管流入流化床生物处理单元，污水自下而上流动，通过曝气管A控制流化床生物处理单元内溶解氧浓度为1.5~2mg/L；使流化载体A和流化载体B表面附着硝化细菌且内部附着反硝化细菌，在水流及曝气作用下保持流化状态，强化同步脱氮除磷作用；当出水管A污水浊度≥15NTU时开启吸泥泵，使流化床生物处理单元底部污泥通过吸泥管与出水管B污水在管道混合器混合后流入硅藻土强化膜处理单元，当出水管A污水浊度≤10NTU后停止吸泥；

②使污水通过出水管A流入固定床生物处理单元，污水自上而下流动，将液态有机碳源通过碳源投加装置加入固定床生物处理单元上部水体，用于补充反硝化反应所需要的有机物，通过曝气管B控制固定床生物处理单元上部水体溶解氧浓度为0.8~1.2mg/L，使正常工况下固定载体处于充填状态并在同步硝化反硝化的基础上加强反硝化作用；当固定床生物处理单元液位高度达到出水管A下管壁，通过升降轨道将上部拦截网B提升至固定床生物处理单元初始液位，使固定载体摆脱挤压状态，随着固定载体之间沉积的悬浮物在曝气管B持续曝气过程中随水流经出水管B流出固定床生物处理单元，当液位恢复初始状态后将上部拦截网B下降至其初始位置；

③使污水通过出水管B流入硅藻土强化膜处理单元，将硅藻土溶液通过硅藻土投加装置加入硅藻土强化膜处理单元，硅藻土投加量为30~80mg/L，通过排泥管B间歇排泥控制硅藻土强化膜处理单元MLSS为1500~2500mg/L，通过曝气管C提供溶解氧并充分混合污水、污泥、硅藻土，硅藻土通过吸附作用富集活性污泥并在好氧条件下去除氨氮和COD，还通过絮凝、吸附作用去除COD、氨氮、总氮、总磷和悬浮物，通过膜组件的超滤作用可进一步去除COD和悬浮物，通过产水管将膜组件的产水排出煤矿工业广场生活污水处理装置。

本发明的有益效果是：

本发明的一种煤矿工业广场生活污水处理装置及方法，对比现有技术具有以下优点和有益效果，

（1）所述装置集成生物固定化技术、同步脱氮除磷技术与膜生物反应器，在连续流条件下实现煤矿工业广场生活污水的高效处理，水力停留时间短，容积负荷高，抗冲击负荷能力强；

（2）所述装置可逐级强化营养型污染物的去除，提高总氮去除效率并减少外部碳源投加量；

（3）所述装置剩余污泥产生量较少，泥水分离效果好，出水悬浮物浓度低，可省略二沉池、滤池及污泥浓缩池。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明的主视结构示意图。

图中：1、流化床生物处理单元，11、进水管，12、流化载体A，13、流化载体B，14、下部拦截网A，15、中部拦截网，16、上部拦截网A，17、出水管A，18、曝气管A，19、吸泥管，191、吸泥泵，2、固定床生物处理单元，21、固定载体，22、上部拦截网B，221、升降轨道，23、下部拦截网B，24、曝气管B，25、出水管B，251、管道混合器，26、碳源投加装置，261、碳源投加管，3、硅藻土强化膜处理单元，31、膜组件，32、产水管，321、产水泵，33、曝气管C，34、排泥管，35、硅藻土投加装置，351、硅藻土投加管。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中的部件或设备如无特别说明，均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

实施例：

如图1所示的一种煤矿工业广场生活污水处理装置，包括流化床生物处理单元1、固定床生物处理单元2和硅藻土强化膜处理单元3。

流化床生物处理单元设有进水管11、流化载体A12、流化载体B13、下部拦截网A14、中部拦截网15、上部拦截网A16、出水管A17、曝气管A18、吸泥管19，下部拦截网A和中部拦截网用于限定流化载体A的流化区域，中部拦截网和上部拦截网A用于限定流化载体B的流化区域，曝气管A、下部拦截网A、流化载体A、中部拦截网、流化载体B和上部拦截网A自下而上依次设置在流化床生物处理单元内腔，进水管设于流化床生物处理单元的下部，出水管A设于流化床生物处理单元的上部并连通固定床生物处理单元上部。

固定床生物处理单元设有固定载体21、上部拦截网B22、下部拦截网B23、曝气管B24、出水管B25、碳源投加装置26，上部拦截网B和下部拦截网B用于限定固定载体区域，曝气管B、下部拦截网B、固定载体和上部拦截网B自下而上依次设置在固定床生物处理单元内腔，出水管B设于固定床生物处理单元的下部并连通硅藻土强化膜处理单元下部，上部拦截网B与固定床生物处理单元内腔内壁之间设有用于调整上部拦截网B位置的升降轨道221，上部拦截网B通过升降轨道上下移动。

硅藻土强化膜处理单元设有膜组件31、产水管32、曝气管C33、排泥管B34、硅藻土投加装置35，曝气管C和膜组件自下而上依次设置在硅藻土强化膜处理单元内腔，排泥管设于硅藻土强化膜处理单元底部，产水管一端连接膜组件，产水管另一端处设有产水泵321。

该煤矿工业广场生活污水处理装置还包括吸泥泵191，流化床生物处理单元底部的吸泥管19与吸泥泵进口连通，出水管B上设有管道混合器251，管道混合器与吸泥泵出口连通。

碳源投加装置设于固定床生物处理单元上方，碳源投加装置设有碳源投加管261，碳源投加装置通过碳源投加管连通固定床生物处理单元。硅藻土投加装置设于硅藻土强化膜处理单元上方，硅藻土投加装置设有硅藻土投加管351，硅藻土投加装置通过硅藻土投加管连通硅藻土强化膜处理单元。

载体A为填充率60%、直径30mm、孔径1.6~2.5mm的球形多孔载体，载体B为填充率60%、直径30mm、孔径0.5~0.7mm的球形多孔载体，固定载体为边长75mm、孔径0.8~1.5mm的立方体形多孔载体，膜组件为中空纤维超滤膜。

一种采用上述装置进行污水处理的方法，该方法具体包括以下步骤，

①使预沉后的煤矿工业广场生活污水通过进水管流入流化床生物处理单元，污水自下而上流动，通过曝气管A控制流化床生物处理单元内溶解氧浓度为1.5~2mg/L；使流化载体A和流化载体B表面附着硝化细菌且内部附着反硝化细菌，在水流及曝气作用下保持流化状态，强化同步脱氮除磷作用；当出水管A污水浊度≥15NTU时开启吸泥泵，使流化床生物处理单元底部污泥通过吸泥管与出水管B污水在管道混合器混合后流入硅藻土强化膜处理单元，当出水管A污水浊度≤10NTU后停止吸泥；

②使污水通过出水管A流入固定床生物处理单元，污水自上而下流动，将液态有机碳源通过碳源投加装置加入固定床生物处理单元上部水体，用于补充反硝化反应所需要的有机物，通过曝气管B控制固定床生物处理单元上部水体溶解氧浓度为0.8~1.2mg/L，使正常工况下固定载体处于充填状态并在同步硝化反硝化的基础上加强反硝化作用；当固定床生物处理单元液位高度达到出水管A下管壁，通过升降轨道将上部拦截网B提升至固定床生物处理单元初始液位，使固定载体摆脱挤压状态，随着固定载体之间沉积的悬浮物在曝气管B持续曝气过程中随水流经出水管B流出固定床生物处理单元，当液位恢复初始状态后将上部拦截网B下降至其初始位置；

③使污水通过出水管B流入硅藻土强化膜处理单元，将硅藻土溶液通过硅藻土投加装置加入硅藻土强化膜处理单元，硅藻土投加量为30~80mg/L，通过排泥管B间歇排泥控制硅藻土强化膜处理单元MLSS为1500~2500mg/L，通过曝气管C提供溶解氧并充分混合污水、污泥、硅藻土，硅藻土通过吸附作用富集活性污泥并在好氧条件下去除氨氮和COD，还通过絮凝、吸附作用去除COD、氨氮、总氮、总磷和悬浮物，通过膜组件的超滤作用可进一步去除COD和悬浮物，通过产水管将膜组件的产水排出煤矿工业广场生活污水处理装置。

在总水力停留时间为2.56小时的情况下，中试用水为某煤矿工业广场生活污水处理站初沉池出水，本实施例连续运行12天的水质监测数据如表1所示。

表1 中试运行期间的水质监测数据（单位：mg/L）

水质指标	装置进水	流化床生物处理单元出水	固定床生物处理单元出水	硅藻土强化膜处理单元出水
					COD	82.3~97.5	17.3~31.6	16.9~32.3	2.03~11.2
氨氮	18.2~23.6	3.51~7.11	0.04~1.27	0~0.26
					总氮	19.8~24.7	11.7~16.8	2.89~7.11	2.32~6.74
总磷	2.15~2.47	1.13~1.27	0.45~0.61	0.07~0.13
					悬浮物	26.5~33.8	/	/	1.37~2.16

从表1可以看出，该煤矿工业广场生活污水处理装置出水COD、氨氮、总磷浓度达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水体标准限值要求，同时对总氮和SS保持了较高的去除率，该装置在较低的水力停留时间下实现了COD、氨氮、总氮、总磷和悬浮物的高效去除，抗冲击负荷能力强。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (3)

1.一种煤矿工业广场生活污水处理装置，其特征在于：该煤矿工业广场生活污水处理装置包括依次设置并具有内腔的流化床生物处理单元、固定床生物处理单元和硅藻土强化膜处理单元；所述的流化床生物处理单元设有进水管、出水管A、曝气管A、流化载体A、流化载体B，以及用于限定流化载体A和流化载体B所作用区域的上部拦截网A、中部拦截网和下部拦截网A，曝气管A、下部拦截网A、流化载体A、中部拦截网、流化载体B和上部拦截网A自下而上依次设置在流化床生物处理单元内腔，进水管设于流化床生物处理单元的下部，出水管A设于流化床生物处理单元的上部并连通固定床生物处理单元上部；所述的固定床生物处理单元设有曝气管B、出水管B、碳源投加装置、固定载体，以及用于限定固定载体所作用区域的上部拦截网B和下部拦截网B，曝气管B、下部拦截网B、固定载体和上部拦截网B自下而上依次设置在固定床生物处理单元内腔，出水管B设于固定床生物处理单元的下部并连通硅藻土强化膜处理单元下部，上部拦截网B与固定床生物处理单元内腔内壁之间设有用于调整上部拦截网B位置的升降轨道；所述的硅藻土强化膜处理单元设有膜组件、产水管、曝气管C、排泥管和硅藻土投加装置，曝气管C和膜组件自下而上依次设置在硅藻土强化膜处理单元内腔，排泥管设于硅藻土强化膜处理单元底部；

该煤矿工业广场生活污水处理装置还包括吸泥泵，流化床生物处理单元底部设有吸泥管，出水管B上设有管道混合器，吸泥管与吸泥泵进口连通，管道混合器与吸泥泵出口连通；所述的流化载体A为填充率40%~60%、直径30mm、孔径1.6~2.5mm的球形多孔载体，所述的流化载体B为填充率40%~60%、直径30mm、孔径0.5~0.7mm的球形多孔载体，所述的固定载体为边长50~80mm、孔径0.8~1.5mm的立方体形多孔载体，所述的膜组件为中空纤维超滤膜。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿工业广场生活污水处理装置，其特征在于：所述的碳源投加装置设于固定床生物处理单元上方，碳源投加装置设有碳源投加管，碳源投加装置通过碳源投加管连通固定床生物处理单元；所述的硅藻土投加装置设于硅藻土强化膜处理单元上方，硅藻土投加装置设有硅藻土投加管，硅藻土投加装置通过硅藻土投加管连通硅藻土强化膜处理单元。

3.一种采用权利要求1-2任一所述的一种煤矿工业广场生活污水处理装置进行污水处理的方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤，

①使预沉后的煤矿工业广场生活污水通过进水管流入流化床生物处理单元，污水自下而上流动，通过曝气管A控制流化床生物处理单元内溶解氧浓度为1.5~2mg/L；使流化载体A和流化载体B表面附着硝化细菌且内部附着反硝化细菌，在水流及曝气作用下保持流化状态，强化同步脱氮除磷作用；当出水管A污水浊度≥15NTU时开启吸泥泵，使流化床生物处理单元底部污泥通过吸泥管与出水管B污水在管道混合器混合后流入硅藻土强化膜处理单元，当出水管A污水浊度≤10NTU后停止吸泥；

②使污水通过出水管A流入固定床生物处理单元，污水自上而下流动，将液态有机碳源通过碳源投加装置加入固定床生物处理单元上部水体，用于补充反硝化反应所需要的有机物，通过曝气管B控制固定床生物处理单元上部水体溶解氧浓度为0.8~1.2mg/L，使正常工况下固定载体处于充填状态并在同步硝化反硝化的基础上加强反硝化作用；当固定床生物处理单元液位高度达到出水管A下管壁，通过升降轨道将上部拦截网B提升至固定床生物处理单元初始液位，使固定载体摆脱挤压状态，随着固定载体之间沉积的悬浮物在曝气管B持续曝气过程中随水流经出水管B流出固定床生物处理单元，当液位恢复初始状态后将上部拦截网B下降至其初始位置；

③使污水通过出水管B流入硅藻土强化膜处理单元，将硅藻土溶液通过硅藻土投加装置加入硅藻土强化膜处理单元，硅藻土投加量为30~80mg/L，通过排泥管B间歇排泥控制硅藻土强化膜处理单元MLSS为1500~2500mg/L，通过曝气管C提供溶解氧并充分混合污水、污泥、硅藻土，硅藻土通过吸附作用富集活性污泥并在好氧条件下去除氨氮和COD，还通过絮凝、吸附作用去除COD、氨氮、总氮、总磷和悬浮物，通过膜组件的超滤作用可进一步去除COD和悬浮物，通过产水管将膜组件的产水排出煤矿工业广场生活污水处理装置。

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