CN111747605A - 一种多级物化-生化联用的生活污水处理系统和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种多级物化‑生化联用的生活污水处理系统和处理方法。本生活污水处理系统包括依次连通的一级气浮单元、MBBR单元和二级气浮单元。本发明通过“固液分离+生物降解+深度处理”的基本处理思路，采用一级气浮+MBBR+二级气浮的工艺，对污染物浓度高，特别是SS和不溶性COD(油类、纤维素颗粒等)浓度高的废水进行深度处理，确保出水可以达到现有的一级B标准。

Description

一种多级物化-生化联用的生活污水处理系统和处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种多级物化-生化联用的生活污水处理系统和处理方法。

背景技术

现阶段，对于生活污水的处理，采用的主要是物化+生化处理。其中，采用的物化处理工艺，通常是气浮或磁分离，其主要目的，是去除污水中大部分的颗粒物，以及少量的金属离子。而采用的生化处理工艺，通常是曝气生物滤池(biological aeratedfilter，简称BAF)，主要目的是通过微生物的自身代谢作用，去除污水中的COD、氨氮、总磷等。由于上述工艺技术成熟，设备投资和运行费用小，因此广泛应用于生活污水的净化。然而，该方法存在一定的局限性，当污水中的不溶性COD或SS的浓度过高时，其对于污染物的去除效率降低，反应时间则明显延长，继而导致出水未达标，或运行成本显著提高。因此，急需开发更新型、更高效的生活污水高效处理工艺。

随着经济的发展，生活污水(特别是农村污水)的产生量不断增加，其污染物的浓度也相应的增加(油类＞40mg/L，COD＞200mg/L，不溶性COD＞150mg/L，SS＞180mg/L，NH₄-N＞100mg/L，TP≈6-9mg/L)，针对这类难处理生活污水，若继续采用传统的单级物化+生化的工艺进行处理，会导致处理后的出水，难以达到现有的一级B标准。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多级物化-生化联用的生活污水处理系统和处理方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种多级物化-生化联用的生活污水处理系统，包括依次连通的一级气浮单元、MBBR单元和二级气浮单元。

本发明提出了一种新型的生活污水处理系统，该系统采用一级气浮+MBBR+二级气浮工艺，对污水中的油类、SS进行高效分离并去除，同时通过微生物的作用，高效去除COD、NH4-N、TN和TP等可溶性因子，确保经处理后的生活污水能达到一级B标准。

作为本发明所述的生活污水处理系统的优选实施方式，所述一级气浮单元包括气浮槽，所述气浮槽内设有溶气组件，所述气浮槽上连通有加药器。

作为本发明所述的生活污水处理系统的优选实施方式，所述气浮槽内部设有释放器、均布器和污泥器，所述释放器、均布器和污泥器均处于气浮槽上部。

作为本发明所述的生活污水处理系统的优选实施方式，所述溶气组件包括溶气罐、储气罐、压缩机和高压泵，所述压缩机与高压泵装配，所述高压泵与储气罐连通，所述储气罐与溶气罐连通。

作为本发明所述的生活污水处理系统的优选实施方式，所述MBBR单元包括反应器，所述反应器内设有曝气组件和消泡装置，所述消泡装置处于反应器侧壁上，所述反应器内还填充有悬浮填料。

通过采用上述实施方式，MBBR单元的反应器无堵塞，反应器容积得到充分利用，没有死角，由于悬浮填料和水流在反应器的整个容积内都能得到混合，从根本上杜绝了反应器的堵塞可能，因此，池容得到完全利用。

作为本发明所述的生活污水处理系统的优选实施方式，所述曝气组件包括顶部的空气进管、底部的曝气管和曝气泵，所述空气进管和曝气管相连通。

作为本发明所述的生活污水处理系统的优选实施方式，所述反应器的出水口处设有拦截格栅。

本发明还提供了一种利用上述生活污水处理系统处理污水的方法，包括以下步骤：

S1、废水进入一级气浮单元的内部进行处理，向一级气浮单元中加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，搅拌均匀；一级气浮参数：平均溶气浓度为21％-24％，所需时间t＝3-5s，反应时间T＝35-50min；

S2、一级气浮单元的出水，进入MBBR单元，向MBBR单元中投加悬浮填料，对污水进行生物降解；MBBR参数：污泥保有量＞9000mg/L，游离污泥含量＜50mg/L；

S3、MBBR单元处理完成后的废水，进入二级气浮单元，对尾水进行处理；二级气浮参数：聚合氯化铝加药量＝0-0.8‰，反应时间T＝20-30min。

作为本发明所述的方法的优选实施方式，步骤S2中所述悬浮填料为AQUAPOROUSGEL多孔凝胶。

本发明的有益效果：

通过两级气浮的作用，强化了生活污水的物化分离效果，解决了常规的物化-生化处理工艺，对于不溶性COD和SS的去除率低下，出水难以达标的问题。此外，该系统还具有以下的优点：

(1)容积负荷高，建设与升级改造不增加用地面积，污水处理能力可增加2-3倍，出水水质较好；

(2)耐冲击性强，性能稳定，运行可靠。冲击负荷以及温度变化对流动床工艺的影响要远远小于对活性污泥法的影响。当污水成分发生变化或污水毒性增加时，生物膜对此受力很强；

(3)MBBR单元中，曝气组件操作方便，维护简单。曝气组件采用穿孔曝气管，不易堵塞。整个曝气组件很容易维护管理；

(4)MBBR单元的反应器无堵塞，反应器容积得到充分利用，没有死角。由于悬浮填料和水流在反应器的整个容积内都能得到混合，从根本上杜绝了反应器的堵塞可能，因此，池容得到完全利用；

(5)灵活方便。工艺的灵活性体现在两个方面。一方面，可以采用各种池型(深浅方圆都可)，而不影响工艺的处理效果。另一方面，可以很灵活的选择不同的填料填充率，达到兼顾高效和远期扩大处理规模而无需增大池容的要求。对于原有活性污泥法处理厂的改造和升级，流化床生物膜工艺可以很方便的与原有的工艺有机结合起来，形成活性污泥-生物膜集成工艺或流化床活性污泥组合工艺；

(6)使用寿命长。优质耐用的生物悬浮填料，曝气组件和出水装置可以保证整个系统长期使用而不需要更换，折旧率低。

附图说明

图1为本发明污水处理系统的流程图。

图2为本发明污水处理系统的结构示意图。

图2中，1、一级气浮单元；2、MBBR单元；3、二级气浮单元；4、气浮槽；5、溶气组件；6、加药器；7、进水管；8、出水管；9、溶气罐；10、储气罐；11、高压泵；12、压缩机；13、反应器；14、曝气组件；15、悬浮填料；16、空气进管；17、曝气管；18、曝气泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，本具体实施的方向以图1方向为标准。

实施例1

本实施例的多级物化-生化联用的生活污水处理系统按污水处理方向包括依次连通的一级气浮单元1、MBBR单元2和二级气浮单元3。

一级气浮单元1包括气浮槽4和溶气组件5，气浮槽4为圆形钢制结构，内部由释放器、均布器、污泥器、进水管和出水管组成；释放器、均布器和污泥器均处于气浮槽4上部。溶气组件5位于气浮槽4外部，通过管路与气浮槽4主体相连。溶气组件5包括溶气罐9、储气罐10、压缩机12和高压泵11，压缩机12与高压泵11连接，高压泵11与储气罐10连通，储气罐10与溶气罐9连通。气浮槽4连通有加药器6。

MBBR单元2的主体为立方体的反应器13，反应器13内设有曝气组件14和消泡装置。反应器13的进水管与一级气浮单元1的出水管相连，反应器13内部填充凝胶型亲水性悬浮填料15；曝气组件14由顶部的空气进管16、底部的曝气管17(约20-30条)和曝气泵18组成，其中，顶部的空气进管16和底部的曝气管17通过内部管路相连通，通过曝气泵18的作用，将外部的空气送入反应器13内部，并源源不断的产生微小的气泡，从而实现废水和悬浮填料15的均质。反应器13侧壁设置有消泡装置，用于去除曝气后产生的残留气泡，防止污水外溢；在反应器13的出水管的前端壁上，还安装有出水拦截格栅19，防止悬浮填料15和固体污染物随水流一起流出。

二级气浮单元3加强离子纳米气浮，其系统的构成以及主要工作原理与一级气浮系统类似，而不同之处在于，该系统可以在少加药，甚至不加药的条件下，完成对污水中残留的氨氮的TP的去除。

本实施例的工作原理为：废水通过进水管进入一级气浮单元1的气浮槽4内部进行处理，压缩机12将储气罐10中的空气通过射流装置压入溶气罐9中，随后被强制压入气浮槽4内，在释放器的作用下，溶解在水中的空气能制造出大规模微气泡，同时，开启加药器6，将其中的聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)通过管路输送到气浮槽4中，并配合系统中的均布器，将空气、水和药剂均匀的散步到气浮槽4的每个角落，确保三者能充分混合，同时悬浮絮体能粘附在微气泡上，随气泡一起浮到水面，形成浮渣并刮去浮渣，从而达到净化水质的目的。处理完成后的废水，通过出水管排出，进入后续的MBBR单元2进行进一步处理。

一级气浮单元1的出水，进入MBBR单元2进行生物降解，以去除其中的溶解性污染物。MBBR单元2运行时，通过向反应器13中投加一定数量的悬浮填料14，使大量特种高效硝化菌附着在悬浮填料上从而形成生物膜，当污水流经时，污水中的有机物作为营养物质被生物膜上的微生物摄取，微生物自身得到生长繁殖的同时使污水得到净化。且悬浮填料15比重接近于水，能与污水频繁多次接触，有效比表面积大，适合微生物吸附生长的特点，既可用于有机物去除，也可用于脱氮除磷，同时不需要补充碳源，也不受外界温度和水质变化的影响。处理完成后的废水，通过出水管排出，进入后续的二级气浮单元3进行进一步处理。

由于MBBR单元2的出水，还未能达到现有的一级B标准，因此。需要通过二级气浮单元3，对尾水进行深度处理。

本实施例中，一级气浮参数：最高溶气浓度≈27％，所需时间t＝5s，反应时间T＝40min；MBBR参数：污泥保有量9500mg/L，游离污泥含量45mg/L，所使用的填料，为吸水性极好的AQUAPOROUSGEL多孔凝胶。二级气浮参数：PAC加药量≈0.6‰，反应时间T＝25min。

其原水和出水的参数(单位：mg/L)如下：

	原水	一级气浮出水	MBBR出水	最终出水
					油类	62	2.7	0.2	0
COD	214	73	32	23
					SS	219	6.4	1.2	0
NH<sub>4</sub>-N	93	89	8.4	2.7
					TN	169	168	27	9
TP	7.2	7	2.6	0.35

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，工艺参数不同，其余参数与实施例1相同。其工艺参数为

(1)一级气浮参数：最高溶气浓度≈27％，所需时间t＝4s，反应时间T＝50min。

(2)MBBR参数：污泥保有量9400mg/L，游离污泥含量40mg/L，所使用的填料，为吸水性极好的AQUAPOROUSGEL多孔凝胶。

(3)二级气浮参数：PAC加药量≈0.7‰，反应时间T＝30min。

其原水和出水的参数(单位：mg/L)如下：

	原水	一级气浮出水	MBBR出水	最终出水
					油类	53	2.6	0.2	0
COD	305	97	39	26
					SS	333	10.2	2	0.1
NH4-N	133	132	11	3.8
					TN	201	204	22	12.5
TP	11.5	11.5	4.8	0.86

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，工艺参数不同，其余参数与实施例1相同，其工艺参数(单位：mg/L)设置如下：

(1)一级气浮参数：最高溶气浓度≈27％，所需时间t＝3s，反应时间T＝50min。

(2)MBBR参数：污泥保有量10000mg/L，游离污泥含量48mg/L，所使用的填料，为吸水性极好的AQUAPOROUSGEL多孔凝胶。

(3)二级气浮参数：PAC加药量≈0.8‰，反应时间T＝20min。

其原水和出水的参数(单位：mg/L)如下：

	原水	一级气浮出水	MBBR出水	最终出水
					油类	70	2.6	0	0
COD	101	48	27	17
					SS	86	5.5	1.1	0.1
NH4-N	43	45	7.6	3.7
					TN	106	103	21	8.2
TP	6.5	6.3	2.3	0.33

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种多级物化-生化联用的生活污水处理系统，其特征在于，包括依次连通的一级气浮单元、MBBR单元和二级气浮单元。

2.根据权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述一级气浮单元包括气浮槽，所述气浮槽内设有溶气组件，所述气浮槽上连通有加药器。

3.根据权利要求2所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述气浮槽内部设有释放器、均布器和污泥器，所述释放器、均布器和污泥器均处于气浮槽上部。

4.根据权利要求2所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述溶气组件包括溶气罐、储气罐、压缩机和高压泵，所述压缩机与高压泵连接，所述高压泵与储气罐连通，所述储气罐与溶气罐连通。

5.根据权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述MBBR单元包括反应器，所述反应器内设有曝气组件和消泡装置，所述消泡装置处于反应器侧壁上，所述反应器内还填充有悬浮填料。

6.根据权利要求5所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述曝气组件包括顶部的空气进管、底部的曝气管和曝气泵，所述空气进管和曝气管相连通。

7.根据权利要求5所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述反应器的出水口处设有拦截格栅。

8.一种利用如权利要求1～8任一所述的生活污水处理系统处理污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、废水进入一级气浮单元的内部进行处理，向一级气浮单元中加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，搅拌均匀；一级气浮参数：平均溶气浓度为21％-24％，所需时间t＝3-5s，反应时间T＝35-50min；

S2、一级气浮单元的出水，进入MBBR单元，向MBBR单元中投加悬浮填料，对污水进行生物降解；MBBR参数：污泥保有量＞9000mg/L，游离污泥含量＜50mg/L；

S3、MBBR单元处理完成后的废水，进入二级气浮单元，对尾水进行处理；二级气浮参数：聚合氯化铝加药量＝0-0.8‰，反应时间T＝20-30min。

9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，步骤S2中所述悬浮填料为AQUAPOROUSGEL多孔凝胶。

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