CN111925075A - 一种基于生物巢的有机废水处理系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于生物巢的有机废水处理系统及处理方法，该系统包括：依次连通的格栅集水池、预曝布水调节池、斜管初沉池、水解酸化池、超效离子浅层气浮池、生化缺氧池、接触好氧池、延时接触氧化池、高效沉淀池、过滤池和排放汇集池；水解酸化池、接触好氧池和延时接触氧化池内均填装有有机生物巢填料，其由支撑骨架和包裹于支撑骨架外周的无纺布组成，支撑骨架由悬浮球或球形竹篾构成，直径大小为Φ25～Φ200mm，无纺布上开有过水孔。本将有机生物巢填料耦合在有机废水处理系统中，获得的处理系统不仅能够有效去除难分解且分子量大的有机污染物、硫化物、色度，而且对脱氮除磷、难降解抗生素等有极佳的效果。
Description
技术领域
本发明涉及有机废水处理技术领域，尤其涉及一种基于生物巢的有机废水处理系统及处理方法。
背景技术
生物巢又称之为生物窝，是微生物乐意在此棲息、生存、繁衍生息的巢穴。在污水处理工程中，每一粒活性污泥都是一个生物窝，是在大自然中最原始、最细小的生物窝。
活性污泥技术是近百年前就被引用来处理城市污水并一直沿用至今的技术。该技术应用极为广泛，是一种成熟的污水处理工艺，其在城市生活污水治理工程中取得了很大的成效。但是，人们在长期的废水治理实践中，也发现了不少活性污泥法工艺的不足，例如：容易污泥膨胀，容易起泡，污泥容易流失；污泥量相对较少；劳动强度大，日常管理要求比较细心、繁杂；活性污泥法只能处理BOD/COD比高的、废水浓度较低的有机污水，如低CODcr的生活废水。当活性污泥技术用来处理难分解的、分子量大的有机废水时，处理效果并不理想。这是因为活性污泥的颗粒细小，污泥指数相对较低，污泥的含水率又高，相应的微生物总量偏少；与此同时，活性污泥法只能在曝气池里好氧消解低分子的、易分解的有机物，或者，在厌氧池里部分水解、酸化分子量大些的有机物。活性污泥法不能像接触氧化池里的一些填料，特别是体积较大些的生物巢那样，能群合大量的各种类好氧、缺氧、厌氧菌群，在同一个填料里协同进行反反复复的好氧、缺氧、厌氧的生化反应，对各种易处理的、难分解的、分子量大的有机物、有机污泥，甚至微生物的尸体，进行彻底的分解，使水质恢复洁净。
流离速分是大自然流体中的固体微粒、胶体颗粒在一定的流态环境条件下，从流速快的流态中向流速慢的区域里快速分离、集聚的现象，从而达到流体的洁净。人们依据大自然中流离速分的原理，选择了有机或无机亲水性的轻质、多孔、比表面积大而粗糙的基质体，并把这些基质体，经过筛分和特殊的加工，组合成球状体填料。这些填料能起到阻挡和分散流态，造成球外是高流速区，球内产生若干低流速区的现象；而这些流速差就达到了流离速分的效果，促进了流体中的污染物、微粒、有机胶体等加速在球体外围和球体内部分离、集聚。人们把它称之为“流离球”。流离球同样能集聚大量的微生物，微生物也乐意在此繁衍生息，分解、消化各种有机物，洁净水体。此流离球即为生物球——生物巢。
目前，利用生物巢处理有机废水的方法还不多，尤其是处理印染废水的方法更少，因此，有必要提供一种利用生物巢的有机废水处理系统及处理方法。
发明内容
本发明提供了一种基于生物巢的有机废水处理系统及处理方法，该系统和方法能够有效处理难分解且分子量大的有机废水，提高脱氮除磷效果。
具体技术方案如下：
一种基于生物巢的有机废水处理系统，包括：依次连通的格栅集水池、预曝布水调节池、斜管初沉池、水解酸化池、超效离子浅层气浮池、生化缺氧池、接触好氧池、延时接触氧化池、高效沉淀池、过滤池和排放汇集池；
所述水解酸化池、接触好氧池和延时接触氧化池内均填装有有机生物巢填料；所述有机生物巢填料由支撑骨架和包裹于支撑骨架外周的无纺布组成，所述支撑骨架由悬浮球或球形竹篾构成，直径大小为Φ25～Φ200mm，无纺布上开有一个供污水流入和流出的过水孔。
本发明所述的有机生物巢填料以传统聚丙烯材料注塑而成的悬浮球填料或球形竹篾为支撑骨架，外包无纺布，以无纺布作为生物膜生长的主要载体。在污水处理的曝气池内，通过在无纺布上预留过水孔，使有机生物巢填料内外的污水通过孔洞连通，有机生物巢填料的外表面与曝气池的供氧接触，形成好氧生物膜，内表面不与氧气直接接触而形成缺氧生物膜。有机生物巢填料内污水在缺氧或厌氧条件下处理，有机生物巢填料外污水在好氧条件下处理，内外两侧污水由于浓度梯度差异，通过纺布预留孔洞自由交替，形成缺氧-好氧交替处理。此外，本发明还通过调整有机生物巢填料的填充比例和骨架直径大小来控制污水池内缺氧、好氧的容积，以达到很好的脱氮除磷效果。
进一步地，所述水解酸化池内通过隔板分隔成依次连通的三级水解酸化区；一级水解酸化区的底部通过管路与斜管初沉池的上部连通，二级水解酸化区的上部与一级水解酸化区的上部连通，三级水解酸化区的底部与二级水解酸化区的底部连通；每级水解酸化区的底部均设有穿孔曝气管，穿孔曝气管上放有承托层，承托层上堆积有机生物巢填料。
进一步地，一级水解酸化区内填装的有机生物巢填料的骨架直径为15mm～10cm，填充率为15％～100％；二级水解酸化区内填装的有机生物巢填料的骨架直径为30mm～10cm，填充率为30％～100％；三级水解酸化区内填装的有机生物巢填料的骨架直径为30mm～15cm，填充率为30％～100％。
进一步地，所述接触好氧池由两级好氧池组成；一级好氧池的上部与生化缺氧池连通，二级好氧池的底部与一级好氧池连通；每级好氧池内均填装有有机生物巢填料。
进一步地，一级好氧池内设有上、下两组氧反应区，由上至下分别为第一氧反应区和第二氧反应区，第一氧反应区内填装有骨架直径为30mm～10cm，的有机生物巢填料，填充率为15％～50％，第二氧反应区内填装有骨架直径为30mm～15cm，的有机生物巢填料，填充率为15％～50％；每组氧反应区由下至上均依次为穿孔曝气管、承托层和有机生物巢填料；
二级好氧池内由下至上依次设有穿孔曝气管、承托层和有机生物巢填料，二级好氧池内的有机生物巢填料的骨架直径为30mm～15cm，填充率为30％～100％；
进一步地，所述延时接触氧化池内由下至上依次设有穿孔曝气管、承托层和无机生物巢填料；所述无机生物巢填料由5mm～30mm火山岩和5mm～10mm煤渣按1:1的比例混合而成，填充率为30％～100％。
进一步地，所述格栅集水池内设有双层水平设置的细格栅，细格栅的缝隙为2～4mm；所述预曝布水调节池的底部设有布水管路，布水管路上方设有穿孔曝气管；所述斜管初沉池的底部设有集泥沟和排泥管。
本发明还提供了一种利用所述的有机废水处理系统处理印染废水的方法，包括以下步骤：
(1)将印染厂或纺织厂生产时所产生的印染废水依次通入格栅集水池、预曝布水调节池和斜管初沉池内，进行预处理；
(2)将步骤(1)的出水通入水解酸化池内，进行水解酸化处理；
(3)将步骤(2)的出水通入超效离子浅层气浮池内，进行分离过滤处理；
(4)将步骤(3)的出水通入生化缺氧池内，进行一级缺氧处理；
(5)将步骤(4)的出水通入接触好氧池内，进行好氧和缺氧的交替处理；
(6)将步骤(5)的出水通入延时接触氧化池内，进行二级缺氧处理；
(7)将步骤(6)的出水依次通入高效沉淀池和过滤池内，进行沉淀和过滤处理；
(8)将步骤(7)的出水通入排放汇集池内，获得出水。
本发明将有机生物巢填料耦合在一种基于生物巢的有机废水处理工艺中，有机生物巢填料是以聚丙烯(pp)、高密度聚乙烯等具有耐腐、耐温、耐老化的材料注塑成骨架，外包无纺布等可负载生物膜载体，每个独立的有机生物巢填料单体预留内外联通孔(即过水孔)，形成具有高效水质净化能力的有机生物载体填料。有机生物巢填料置于水解酸化池、缺氧池内，有机生物巢填料外部处于缺氧状态，内部则处于厌氧状态，内外两侧污水由于浓度梯度差异，通过预留内外联通孔自由交替，形成厌氧-缺氧交替处理条件；有机生物巢填料置于好氧池内容，有机生物巢填料外部处于好氧状态，内部则处于缺氧状态，内外两侧污水由于浓度梯度差异，通过预留内外联通孔自由交替，形成缺氧-好氧交替处理条件。因此，生物巢填料形成不同体积大小的微小生物反应个体，不仅能够有效去除难分解且分子量大的有机污染物、硫化物、色度，而且对脱氮除磷、难降解抗生素等有极佳的效果。
作为优选，步骤(1)中，控制格栅集水池的水力停留时间为5～30min，预曝布水调节池的水力停留时间为8～24h，斜管初沉池的水力停留时间为4～12h，以均和水质为目的；所述斜管为五边形或六边形，斜管初沉池内斜管填充度为35％～70％，主要去除水质的固体悬浮物为主，在混凝条件可高效去除固体悬浮物和大分子有机污染物物。
作为优选，步骤(2)中，控制水解酸化池的水力停留时间为8～72h；步骤(3)中，水力停留时间为20～40min，出水固体悬浮物浓度控制在30mg/L以下；步骤(4)中，生化缺氧池的水力停留时间为2～24h。
作为优选，步骤(5)中，接触好氧池的曝气气水比为5：1～25：1，水力停留时间为6～48h；步骤(6)中，延时接触好氧池的水力停留时间为0.5～3.5h，曝气气水比为3：1～15：1；步骤(7)中，高效沉淀池的表面负荷控制在2.0～2.5m/h之间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明将有机生物巢填料耦合在以“水解酸化+超效离子浅层气浮+生化缺氧+接触好氧+延时接触氧化”为主的有机废水处理工艺中，获得的处理系统和处理方法不仅能够有效去除难分解且分子量大的有机污染物、硫化物、色度，而且对脱氮除磷、难降解抗生素等有极佳的效果。
附图说明
图1为本发明有机废水处理系统的工艺流程图。
图2为本发明有机废水处理系统中水解酸化池4的结构示意图。
图3为本发明有机废水处理系统中接触好氧池7的结构示意图。
图4为本发明有机废水处理系统中的有机生物巢填结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，以下列举的仅是本发明的具体实施例，但本发明的保护范围不仅限于此。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种基于生物巢的有机废水处理系统，尤其适用于印染废水，该系统包括依次连通的：格栅集水池1、预曝布水调节池2、斜管初沉池3、水解酸化池4、超效离子浅层气浮5、生化缺氧池6、接触好氧池7、延时接触氧化池8、高效沉淀池9、过滤池10和排放汇集池11。
其中，水解酸化池4、生化缺氧池6、接触好氧池7和延时接触氧化池8内均填装有有机生物巢填料，有机生物巢填由支撑骨架12和包裹于支撑骨架12外周的无纺布13组成，支撑骨架12由悬浮球或球形竹篾构成，直径大小为Φ25～Φ200mm，无纺布13上开有一个供污水流入和流出的过水孔14。
格栅集水池1的内部设有双层平面设置的细格栅，细格栅的缝隙为3mm，可去除印染废水中的杂质和绒毛等物质。格栅集水池1的顶部与纺织厂或印染厂生产加工时所产生的印染废水的排水管路相连通，底部通过管路与预曝布水调节池2连通。预曝布水调节池2的底部设有与格栅集水池1相连通的布水管路，对进入预曝布水调节池的印染废水进行布水；布水管路的上方装有穿孔曝气管，对印染废水进行预曝气，消除部分易分解的污染物。斜管初沉池3的内部设有六边形斜管，有助于污泥的沉淀，底部设有集泥沟和穿孔排泥管进行排泥。
水解酸化池4的内部通过隔板分隔成依次连通的三个区域，设为三级，分别是一级水解酸化区41、二级水解酸化区42和三级水解酸化区43。一级水解酸化区41的底部通过管路与斜管初沉池3的上部连通，二级水解酸化区42的上部与一级水解酸化区41的上部连通，三级水解酸化区43的底部与二级水解酸化区42的底部连通。每级水解酸化区的底部均设有穿孔曝气管44，穿孔曝气管44上放有承托层45，承托层45上堆积有机生物巢填料46。其中，一级水解酸化区内填装的有机生物巢填料的骨架直径为5cm，填充率为75％；二级水解酸化区内填装的有机生物巢填料的骨架直径为7cm，填充率为75％；三级水解酸化区内填装的有机生物巢填料的骨架直径为10cm，填充率为90％
超效离子浅层气浮池5采用高架物化反应和高架浅层气浮池，便于泻渣和便于一次提输、布水。生化缺氧池6内设有好氧回流管路，通过回流液携带的自由氧分子进行生化缺氧反应。超效离子浅层气浮池5分别与水解酸化池4的三级水解酸化区43上部和生化缺氧池6连通。
接触好氧池7由两级好氧池组成；一级好氧池71的上部与生化缺氧池6连通，二级好氧池72的底部与一级好氧池71连通；每级好氧池内均填装有有机生物巢填料。
其中，一级好氧池内设有上、下两组氧反应区，由上至下分别为第一氧反应区711和第二氧反应区712，第一氧反应区711内填装有骨架直径为6cm的有机生物巢填料，填充率为30％，第二氧反应区712内填装有骨架直径为10cm的有机生物巢填料，填充率为40％；每组氧反应区由下至上均依次为穿孔曝气管74、承托层75和有机生物巢填料76。二级好氧池72内由下至上依次设有穿孔曝气管、承托层和有机生物巢填料，二级好氧池内的有机生物巢填料的骨架直径为10cm，填充率为80％。
延时接触氧化池8内由下至上依次设有穿孔曝气管、承托层和无机生物巢填料re；所述无机生物巢填料由火山岩和煤渣填料混合而成；其中，火山岩粒径为3cm，煤渣粒径为15mm，按1：1配比而成，填充率80％。延时接触氧化池8分别与接触好氧池7和高效沉淀池9连通。
高效沉淀池9内添加有PAC混凝剂和聚丙烯酰胺絮凝剂；高效沉淀池9与过滤池10连通，过滤池10与排放汇集池11连通。
应用例1
本应用例以江苏某印染厂的印染废水为例，提供一种利用上述有机废水处理系统处理印染废水的方法，原水水质为：CODcr在1800-3500mg/L、PH值9-12、色度在200-1000倍之间、硫化物2-20mg/L；有PVA(聚乙烯醇)、有精炼酶、BOD：COD低到0.2左右，较难生化。
具体处理步骤如下：
(1)将上述印染废水依次通入格栅集水池、预曝布水调节池和斜管初沉池内，进行预处理；控制格栅集水池的水力停留时间为15min，预曝布水调节池的水力停留时间为12h，斜管初沉池的水力停留时间为8h，六边形斜管填充率为50％。
(2)将步骤(1)的出水通入水解酸化池内，进行水解酸化处理；控制水解酸化池的水力停留时间为48h。
(3)将步骤(2)的出水通入超效离子浅层气浮池内，进行固液分离，水力停留时间为30min，出水固体悬浮物浓度控制在30mg/L以下。
(4)将步骤(3)的出水通入生化缺氧池内，进行一级缺氧处理；控制生化缺氧池的水力停留时间为4h。
(5)将步骤(4)的出水通入接触好氧池内，进行好氧和缺氧的交替处理；控制接触好氧池的水力停留时间为24h，曝气气水比为15：1。
(6)将步骤(5)的出水通入延时接触氧化池内，进行二级缺氧处理；控制延时接触好氧池的水力停留时间为1.5h，曝气气水比为3：1。
(7)将步骤(6)的出水依次通入高效沉淀池和过滤池内，进行沉淀和过滤处理；高效沉淀池的表面负荷控制在2.0～2.5m/h之间。
(8)将步骤(7)的出水通入排放汇集池内，获得出水。
测定出水水质为：色度基本消退，pH值由9-12降低到6-7，CODcr由1800-3500mg/L降低到100mg/L以下，硫化物、PVA、精炼酶等难生物降解污染物均未检出，达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2016)。
Claims (10)
1.一种基于生物巢的有机废水处理系统，其特征在于，包括：依次连通的格栅集水池、预曝布水调节池、斜管初沉池、水解酸化池、超效离子浅层气浮池、生化缺氧池、接触好氧池、延时接触氧化池、高效沉淀池、过滤池和排放汇集池；
所述水解酸化池、接触好氧池和延时接触氧化池内均填装有有机生物巢填料；所述有机生物巢填料由支撑骨架和包裹于支撑骨架外周的无纺布组成，所述支撑骨架由悬浮球或球形竹篾构成，直径大小为Φ25～Φ200mm，无纺布上开有一个供污水流入和流出的过水孔。
2.如权利要求1所述的基于生物巢的有机废水处理系统，其特征在于，所述水解酸化池内通过隔板分隔成依次连通的三级水解酸化区；一级水解酸化区的底部通过管路与斜管初沉池的上部连通，二级水解酸化区的上部与一级水解酸化区的上部连通，三级水解酸化区的底部与二级水解酸化区的底部连通；每级水解酸化区的底部均设有穿孔曝气管，穿孔曝气管上放有承托层，承托层上堆积有机生物巢填料。
3.如权利要求2所述的基于生物巢的有机废水处理系统，其特征在于，一级水解酸化区内填装的有机生物巢填料的骨架直径为15mm～10cm，填充率为15％～100％；二级水解酸化区内填装的有机生物巢填料的骨架直径为30mm～10cm，填充率为30％～100％；三级水解酸化区内填装的有机生物巢填料的骨架直径为30mm～15cm，填充率为30％～100％。
4.如权利要求1所述的基于生物巢的有机废水处理系统，其特征在于，所述接触好氧池由两级好氧池组成；一级好氧池的上部与生化缺氧池连通，二级好氧池的底部与一级好氧池连通；每级好氧池内均填装有有机生物巢填料。
5.如权利要求1所述的基于生物巢的有机废水处理系统，其特征在于，一级好氧池内设有上、下两组氧反应区，由上至下分别为第一氧反应区和第二氧反应区，第一氧反应区内填装有骨架直径为30mm～10cm，的有机生物巢填料，填充率为15％～50％，第二氧反应区内填装有骨架直径为30mm～15cm，的有机生物巢填料，填充率为15％～50％；每组氧反应区由下至上均依次为穿孔曝气管、承托层和有机生物巢填料；
二级好氧池内由下至上依次设有穿孔曝气管、承托层和有机生物巢填料，二级好氧池内的有机生物巢填料的骨架直径为30mm～15cm，填充率为30％～100％。
6.如权利要求1所述的基于生物巢的有机废水处理系统，其特征在于，所述延时接触氧化池内由下至上依次设有穿孔曝气管、承托层和无机生物巢填料；所述无机生物巢填料，由5mm～30mm火山岩和5mm～10mm煤渣按1:1的比例混合而成，填充率为30％～100％。
7.一种利用权利要求1～6任一项所述的有机废水处理系统处理印染废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将印染厂或纺织厂生产时所产生的印染废水依次通入格栅集水池、预曝布水调节池和斜管初沉池内，进行预处理；
(2)将步骤(1)的出水通入水解酸化池内，进行水解酸化处理；
(3)将步骤(2)的出水通入超效离子浅层气浮池内，进行固液分离；
(4)将步骤(3)的出水通入生化缺氧池内，进行一级缺氧处理；
(5)将步骤(4)的出水通入接触好氧池内，进行好氧和缺氧的交替处理；
(6)将步骤(5)的出水通入延时接触氧化池内，进行二级缺氧处理；
(7)将步骤(6)的出水依次通入高效沉淀池和过滤池内，进行沉淀和过滤处理；
(8)将步骤(7)的出水通入排放汇集池内，获得出水。
8.如权利要求7所述的处理印染废水的方法，其特征在于，步骤(1)中，控制格栅集水池的水力停留时间为5～30min，预曝布水调节池的水力停留时间为8～24h，斜管初沉池的水力停留时间为4～12h，以均和水质为目的；所述斜管为五边形或六边形，斜管初沉池内斜管填充度为35％～70％。
9.如权利要求7所述的处理印染废水的方法，其特征在于，控制水解酸化池的水力停留时间为8～72h；步骤(3)中，水力停留时间为20～40min，出水固体悬浮物浓度控制在30mg/L以下；步骤(4)中，生化缺氧池的水力停留时间为2～24h。
10.如权利要求7所述的处理印染废水的方法，其特征在于，步骤(5)中，接触好氧池的曝气气水比为5：1～25：1，水力停留时间为6～48h；步骤(6)中，延时接触好氧池的水力停留时间为0.5～3.5h，曝气气水比为3：1～15：1；步骤(7)中，高效沉淀池的表面负荷控制在2.0～2.5m/h之间。
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