CN111302565A - 一种基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法 - Google Patents

一种基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法，采用序批式反应器，本发明进水与排水同步运行，曝气结束前向反应器投加药剂，运行策略为进水/排水‑搅拌‑曝气‑沉淀；进水过程中将上一周期反应完全的水排出，同时为本周期待处理废水提供厌氧环境；进水阶段结束后启动搅拌，促进活性污泥与污水充分混合，同时提供缺氧环境；搅拌结束后启动曝气，提供充足的溶解氧，保持好氧环境；曝气结束前启动加药装置，从反应器底部投加絮凝剂，利用曝气产生的动力将其充分混匀；加药结束后关闭曝气装置，使活性污泥快速沉降；至此本周期完成，进入下一周期。本发明性能稳定、污泥沉降快、总磷去除效果好，有助于提高出水水质。

Description

一种基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法
技术领域
本发明属于环境技术领域，特别涉及一种基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法，特别是适用于城市污水厂扩容、低浓度城市污水的快速沉降、强化除磷的处理方法。
背景技术
水污染现象持续存在，严重地影响了社会经济的发展，威胁着人类的健康，集约高效的处理形式成为未来污水处理厂的发展趋势。传统的活性污泥法具有去除率高、出水水质好等优点，但也存在易出现污泥膨胀、生化曝气池结构庞大、沉淀池占地面积大等缺点，这限制和影响了活性污泥法在污水处理中的应用。由于扩建成本高，可用土地资源有限，如何在现有构筑物的基础上，提升现有工艺的处理能力和处理效果，增强污水厂的处理能力，对污水处理行业未来的发展具有重要意义。
活性污泥处理技术中普遍存在的问题之一即为污泥膨胀，污泥膨胀现象一旦出现，活性污泥质量变轻、沉降性能恶化，难以实现良好分离，造成出水水质不达标。此外，生化反应过程对总磷的去除效果不稳定也是目前活性污泥技术存在的问题之一。絮凝剂和助凝剂的投加，是目前常用的化学除磷方式。但药剂投加量大、运行成本高、对投加位置、投加时间、混合方式的要求精确，尚存进一步提升空间。
序批式反应器是生物处理工艺中常用的运行方式，但是如何提升污泥沉降性能，强化泥水分离过程，缩短运行周期，同时提升总磷去除效果，是活性污泥处理系统中面对的主要问题。而目前序批式反应器中主要存在泥水分离效果差、总磷去除性能不佳的缺陷。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法，基于传统序批式反应器，开发全新运行策略，耦合纳米絮凝剂的投加，在提升污泥沉降性能的同时，提升总磷去除效果，实现泥水快速分离，提高出水水质。既保留了传统序批式反应器的优势，又结合纳米絮凝剂的投加强化除磷，具有更高的反应灵活性，对工艺整体效率的提升及运行成本的控制具有重要意义。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法，基于序批式反应器，采用进水/排水-搅拌-曝气-沉淀的培养方式，在曝气过程结束前启动加药装置，从反应器底部投加絮凝剂，其具体步骤包括：
步骤一，进水：进水过程中将上一周期反应完全的水排出，同时为本周期待处理废水提供厌氧环境；进水时间根据进水水质及处理要求灵活确定，常规进水时间为45min；
步骤二，搅拌：进水阶段结束后启动搅拌，促进活性污泥与污水充分混合，同时提供缺氧环境；搅拌时间根据进水水质及处理要求灵活确定，常规设置为90min；
步骤三，曝气：搅拌结束后启动曝气，提供充足的溶解氧，保持好氧环境；曝气时间根据进水水质及处理要求灵活确定，常规设置为100min；
步骤四，投加絮凝剂：曝气结束前启动加药装置，从反应器底部投加絮凝剂，利用曝气产生的动力将其充分混匀；药剂投加时间点及药剂投加量根据混合程度和絮凝剂反应效果确定，常规加药时间为曝气结束前2min，加药量为15μL/L；
步骤五，沉淀：加药结束后关闭曝气装置，使活性污泥快速沉降，常规情况下，在5min内可以完成沉淀；
步骤六，本周期循环完成，进入下一周期。
所述序批式反应器的进水口1和曝气口2位于底部，出水口4位于上部，加药口5位于下部，序批式反应器内置搅拌装置3。
本发明进水阶段采用顶水排水、底部进水方式，是推流式进水方式的一种，实现进水与排水同步进行，其它推流式进水方式包含在本发明保护范围之内。
本发明搅拌装置由反应器顶部进入反应器主体内，作用及目的是促进泥水混合均匀，其它能够促进泥水混合、且维持低溶解氧方式的混合形式包含在本发明保护范围之内。
本发明曝气阶段，曝气单元与反应器主体底部连通，为反应器内提供充足的溶解氧，维持反应器内部的好氧环境，并且在投加药剂后，实现药剂与污水的充分混合。
本发明所使用的絮凝剂为纳米絮凝剂，主要目的是促进氮磷元素的有效去除，实现反应器中活性污泥快速沉降，其它能够满足氮磷元素有效去除和活性污泥快速沉降的絮凝剂均包含在本发明的保护范围内。
本发明沉淀时间根据实际水质及污泥性能确定，目的是达到泥水分离，其他沉淀时间包含在本发明的保护范围之内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)通过曝气结束前进行纳米絮凝剂的投加，利用曝气的作用使纳米絮凝剂与泥水进行充分接触，混合均匀，随后进入沉淀阶段，具有良好的沉淀性能，泥水分离效果好，出水浊度显著降低。
2)通过纳米絮凝剂的投加，形成吸附电中和及桥联性能，通过吸附、架桥、卷扫等作用促进污泥絮体聚凝，使细小的颗粒、胶体等随之在重力作用下快速沉降，提升总磷的去除效果，出水水质优良。
3)本发明中的纳米絮凝剂投加与序批式反应器的耦合的处理方法，具有纳米絮凝剂、序批式反应器的协同优势，投加量少、沉淀性能高、应用范围广、稳定性能好，能在同一个反应器内实现有机物、氮素、总磷的同步高效去除。该方法能够用于污水处理厂扩容、泥水混合物的快速沉降、强化除磷等。
附图说明
图1是本发明序批式反应器运行策略图。
图2是本发明所使用的序批式反应器结构示意图。
图3是本发明实施例中实验组与对照组进水及出水TP变化示意图。
图中：1.进水口2.曝气口3.搅拌装置4.出水口5.加药口
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明一种基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水高效处理方法，其运行策略如图1所示：包含进水/排水-搅拌-曝气-沉淀四个阶段，整体运行周期根据进水水质及处理目标确定，常规设置为240min。进水与排水同步进行，进水结束后开始搅拌，然后进入曝气阶段，曝气结束前开始投加纳米絮凝剂，加药结束后开始沉淀。纳米絮凝剂的投加口位于反应器底部。
本发明采用的序批式反应器结构如图2所示：主要由反应器主体及主要配件进水口1、曝气口2、搅拌装置3、出水口4、加药口5。进水口1位于反应器底部，出水口4位于反应器顶部(或上部)，采用顶水排水的方式，由此可实现进水与排水同步进行；曝气口2位于反应器底部，曝气单元与反应器主体底部连通，搅拌装置3由反应器顶部伸入反应器主体内部，距离反应器底部高度30cm，加药口5距离搅拌装置底部10cm高度。搅拌装置3、进水单元、曝气单元、加药单元、搅拌单元均与序批模式控制单元连接。
本发明絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水高效处理方法，下面以应用实例阐述具体的应用效果。
将本纳米絮凝剂耦合序批式反应器污水处理方法，应用于某传统序批式反应器，在现有设备基础上投加纳米絮凝剂，同时与不加药的空白组作对比，空白组采用传统序批式培养模式。实验组采用本发明所述运行方法，空白组运行周期为240min，包含进水-搅拌-曝气-沉淀-排水阶段，进水10min，进水同时进行搅拌，搅拌阶段90min，随后开始曝气，曝气阶段100min，曝气结束后进入沉淀阶段30min，沉淀结束后采用中间排水方式，排水10min。两组反应器主体结构、排水比、污泥负荷等保持一致。
从图3处理结果可见，与对照组相比，采用本发明所述的药剂投加方式及运行策略，实验组出水TP去除率对比对照组提高了50-70％，污泥沉降性能也明显提升，能够达到泥水高速快速分离，提高出水水质的目的。
综上，本发明系统性能稳定、污泥沉降快、总磷去除效果好，有助于市政污水处理厂扩容，提高出水水质。

Claims (5)

1.一种基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法，采用序批式反应器，其特征在于，包括：
步骤一，进水：进水过程中将上一周期反应完全的水排出，同时为本周期待处理废水提供厌氧环境；
步骤二，搅拌：进水阶段结束后启动搅拌，促进活性污泥与污水充分混合，同时提供缺氧环境；
步骤三，曝气：搅拌结束后启动曝气，提供充足的溶解氧，保持好氧环境；
步骤四，投加絮凝剂：曝气结束前启动加药装置，从反应器底部投加絮凝剂，利用曝气产生的动力将其充分混匀；
步骤五，沉淀：加药结束后关闭曝气装置，使活性污泥快速沉降；
步骤六，本周期循环完成，进入下一周期。
2.根据权利要求1所述基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法，其特征在于，所述进水、搅拌、曝气的时间根据进水水质及处理要求确定，纳米絮凝剂投加时间点及投加量根据混合程度和絮凝剂反应效果确定。
3.根据权利要求1所述基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法，其特征在于，所述进水的时间为45min，搅拌的时间为90min，曝气的时间为100min，纳米絮凝剂投加时间为曝气结束前2min，加药量为15μL/L，在关闭曝气装置后5min内完成沉淀。
4.根据权利要求1所述基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法，其特征在于，所述序批式反应器的进水口(1)和曝气口(2)位于底部，出水口(4)位于上部，加药口(5)位于下部，序批式反应器内置搅拌装置(3)。
5.根据权利要求1所述基于絮凝沉淀耦合序批式活性污泥技术的污水处理方法，其特征在于，所述絮凝剂为纳米絮凝剂，促进氮磷元素的有效去除，实现反应器中活性污泥快速沉降。
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