CN114477457A

CN114477457A - 一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池及污水处理方法

Info

Publication number: CN114477457A
Application number: CN202210404244.0A
Authority: CN
Inventors: 陈方鑫; 董姗姗; 张勋; 张欣; 张子窠; 陈韩; 彭彤
Original assignee: Anhui Environmental Technology Group Co ltd; Beijing Laiche Technology Development Co ltd
Current assignee: Anhui Environmental Technology Group Co ltd; Beijing Laiche Technology Development Co ltd
Priority date: 2022-04-18
Filing date: 2022-04-18
Publication date: 2022-05-13

Abstract

本发明涉及污水全指标污染物处理技术领域，是一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池及污水处理方法，生物滤池共分为三级：缺氧生物滤池、一级曝气生物滤池、二级曝气生物滤池。本发明基于硫自养反硝化生物载体的缺氧生物滤池，不受碳源影响，提高硝酸盐去除效率；利用曝气系统对各级生物滤池内部溶氧量浓度进行控制，严格划分好氧区和缺氧区，有利于硝化、反硝化反应的进行，同时也有利于磷污染物的吸收、释放和去除；将生物滤池中填充以生物载体为主体的反应单元，保证了处理效率，节约改造成本。

Description

一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池及污水处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种耦合硫自养反硝化脱氮的组合式曝气生物滤池及污水处理系统。

背景技术

传统的曝气生物滤池要想达到好氧环境和缺氧环境同时存在，硝化反硝化同时进行，需要严格控制溶解氧的水平，既要满足碳化和硝化的需要，又要为局部缺氧环境的形成控制溶解氧（DO）在较低的水平，影响因素较多，过程难以控制，对设备和操作人员的要求很高。将硫自养反硝化脱氮技术引入曝气生物滤池中，作为前置反硝化单元，同时通过控制曝气系统形成好氧环境和缺氧环境的物理分区，曝气生物滤池出水回流至缺氧生物滤池中，同时实现硝化反硝化脱氮和碳化除有机污染物。

根据对传统曝气生物滤池工艺的研究，目前生物滤池在处理生活污水时存在以下缺点：传统反硝化生物滤池对碳源有要求；生物载体消耗磨损更换操作繁琐；进出水水质和水量以及处理要求发生改变时污水处理系统不能及时响应。为解决以上问题，发明一种将硫自养反硝化脱氮技术与曝气生物滤池技术相耦合的工艺，并对其结构进行优化，实现污水化学需氧量（COD）去除、脱氮、除磷全指标污染物去除，是很有必要的。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池及污水处理系统和污水处理方法。

一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池，包含三级生物滤池，第一级为缺氧生物滤池用于去除悬浮物和回流水中的硝态氮；第二级为一级曝气生物滤池；第三级为二级曝气生物滤池，用于去除氨氮；三级生物滤池中间由带滤头的挡板分割，可在池内壁滑动以改变各级生物滤池的长度；为了实现根据处理污水的水质、水量以及处理要求改变反应单元的数量和连接方式。所述的缺氧生物滤池，包含缺氧反应单元，所述的缺氧反应单元包含硫自养反硝化脱氮悬浮填料；所述的一级曝气生物滤池和二级曝气生物滤池包含以生物悬浮填料填充的好氧反应单元。

具体的，所述的生物滤池整体和挡板，材质选自ABS塑料、PVC塑料、PP塑料、玻璃钢中的一种，所述缺氧反应单元和所述好氧反应单元的宽度和高度与所述耦合硫自养反硝化组合生物滤池一致。

具体的所述的缺氧反应单元材质选自ABS塑料、PVC塑料、PP塑料、玻璃钢、聚苯乙烯中的一种，为多孔空心砖结构，孔总面积总和占砖总面积的85-90%，其孔径粒径4-10mm，不大于砖内装填的硫自养反硝化脱氮悬浮填料的最小颗粒的粒径；所述的硫自养反硝化脱氮悬浮填料的填充量为70-80%，成分包含碳酸钙和单质硫，制造原料包含石灰石、鸡蛋壳、扇贝壳的混合物和硫磺，硅酸盐矿物粉末作为粘结剂。

具体的所述的生物悬浮填料，外壳材质包含聚苯乙烯，为多孔空心砖，孔总面积总和占砖总面积的75-80%，其孔径6-9mm，不大于砖内装填的生物悬浮填料的最小颗粒的粒径，所述的生物悬浮填料的填充量为65-75%，所述的生物悬浮填料包含高分子聚合物注塑而成的多孔球状骨架和弹性毛丝单体。

本发明还提供一种基于耦合硫自养反硝化组合生物滤池的污水处理系统，所述污水处理系统包括预处理装置、混凝调节装置以及生物滤池，并且设置有反冲洗系统、消毒解除装置、回流装置；其中所述生物滤池即上文所述的一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池。

具体的，所述的反冲洗系统为在线自动反冲洗系统，系统包含六个传感器，分别为与一级缺氧生物滤池相连的第一硝酸盐传感器和第一浊度传感器，与一级曝气生物滤池相连的第二硝酸盐传感器和第二浊度传感器，与二级曝气生物滤池相连的第三硝酸盐传感器和第三浊度传感器，反冲洗系统还包括反冲进水泵、反冲进气泵，进水泵和进气泵分别与三级生物滤池相连，独立进行作业，所述的三个硝酸盐传感器与硝酸盐测定仪相连，所述的三个浊度传感器与浊度测定仪相连。

本发明还提供一种基于耦合硫自养反硝化组合生物滤池的污水处理方法，其特征在于，通过所述的一种基于耦合硫自养反硝化组合生物滤池的污水处理系统，进行污水处理，污水依次经过预处理装置、混凝调节装置、耦合硫自养反硝化组合生物滤池、清水池、消毒接触池，清水池出水内回流至缺氧生物滤池，所述的预处理装置、混凝调节装置、耦合硫自养反硝化组合生物滤池均有污泥产生，经压实、脱水外运。

具体的，启动前设定硝酸盐浓度和浊度临界值，通过监测所述的硝酸盐测定仪和所述的浊度测定仪数值，当超过临界值时自动开启反冲洗程序，启动反冲进水泵和反冲进气泵进行气水联合反冲洗，当小于临界值时，关闭反冲进水泵和反冲进气泵，停止气水反冲洗。

具体的，根据污水处理量、进水水质、处理要求，通过改变三级生物滤池的体积来改变缺氧反应单元和好氧反应单元的数量，当进水水质氨氮浓度高时可增大缺氧生物滤池体积，当进水水质化学需氧量浓度高时可增大一级曝气生物滤池体积。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1：实施例中的一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池示意图。

附图标记：1-缺氧生物滤池；2-一级曝气生物滤池；3-二级曝气生物滤池；4-挡板；5-反冲洗系统。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

下面结合附图及具体实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明的具体实施方式部分提供了一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池，包含三级生物滤池，其中第一级为缺氧生物滤池1，用于去除悬浮物和回流水中的硝态氮；第二级为一级曝气生物滤池2，第三级为二级曝气生物滤池3，曝气生物滤池用于去除氨氮；三级生物滤池中间由带滤头的挡板4分割，该挡板4可在池内壁滑动以改变各级生物滤池的长度，例如沿着滤池内壁预设的轨道或滑槽滑动，以便根据处理污水的水质、水量以及处理要求改变各级生物滤池容纳反应单元的数量。

缺氧生物滤池

缺氧生物滤池1中包含缺氧反应单元，所述的缺氧反应单元包含硫自养反硝化脱氮悬浮填料。缺氧反应单元材质选自ABS塑料、PVC塑料、PP塑料、玻璃钢、聚苯乙烯中的一种，为多孔空心砖结构，孔总面积总和占砖总面积的85-90%，其孔径粒径4-10mm，不大于砖内装填的硫自养反硝化脱氮悬浮填料的最小颗粒的粒径；所述的硫自养反硝化脱氮悬浮填料的填充量为70-80%，成分包含碳酸钙和单质硫，制造原料包含石灰石、鸡蛋壳、扇贝壳的混合物和硫磺，硅酸盐矿物粉末作为粘结剂。

缺氧反应单元中的硫自养反硝化生物载体能同时为微生物提供电子供体、无机碳源，保证硫自养微生物生长繁殖，维持反硝化反应持续进行，使水中的硝酸盐全部被转化为无害的氮气，提高硝酸盐的去除效率，且无需添加其他物质，降低处理成本。

缺氧反应单元的宽度和高度与缺氧生物滤池1一致，因此缺氧反应单元的数量可根据进水水质和水量以及处理要求进行灵活调整。当需要更换或添加硫自养反硝化生物载体时，可将缺氧反应单元拿出进行作业。

曝气生物滤池

一级曝气生物滤池2、二级曝气生物滤池3中包含好氧反应单元，所述好氧反应单元以生物悬浮填料填充，外壳材质包含聚苯乙烯，为多孔空心砖，孔总面积总和占砖总面积的75-80%，其孔径6-9mm，不大于砖内装填的生物悬浮填料的最小颗粒的粒径，所述的生物悬浮填料的填充量为65-75%，所述的生物悬浮填料包含高分子聚合物注塑而成的多孔球状骨架和弹性毛丝单体。

好氧反应单元中的生物悬浮填料是有具有耐腐、耐温、耐老化、高强度的高分子聚合物注塑而成的多孔球状骨架和特殊工艺制成的弹性毛丝单体组合而成。生物悬浮填料为异养微生物提供有机物碳源，同时为微生物生长繁衍提供场所，形成的微生物膜吸附在填料上，维持硝化反应和异养生化反应，将有机物降解生成二氧化碳和水，氨氮氧化生成硝酸盐。同时生物悬浮填料不受水流影响，同时填料耐生物讲解，剩余污泥极少，安装方便。

好氧反应单元的宽度和高度与好氧生物滤池一致，因此好氧反应单元的数量可根据进水水质和水量以及处理要求进行灵活调整。当需要更换或添加生物悬浮填料时，可将好氧反应单元拿出进行作业。

在一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池的基础上，本发明还提供了一种污水处理系统，所述污水处理系统包括预处理装置、混凝调节装置以及生物滤池，并且设置有反冲洗系统、消毒解除装置、回流装置；其中所述生物滤池即上文所述的一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池。

其中，所述的反冲洗系统5为在线自动反冲洗系统，系统包含六个传感器，分别为与一级缺氧生物滤池1相连的第一硝酸盐传感器和第一浊度传感器，与一级曝气生物滤池2相连的第二硝酸盐传感器和第二浊度传感器，与二级曝气生物滤池3相连的第三硝酸盐传感器和第三浊度传感器，反冲洗系统还包括反冲进水泵、反冲进气泵，进水泵和进气泵分别与三级生物滤池相连，独立进行作业，所述的三个硝酸盐传感器与硝酸盐测定仪相连，所述的三个浊度传感器与浊度测定仪相连。

以下通过两个污水处理实例说明本发明的污水处理效果。

实施例1

本实例应用于某小区生活污水处理，处理量为50t/d。根据进水水质、水量以及处理要求进行计算可知，本实例中耦合硫自养反硝化组合生物滤池的三级生物滤池的池容比为1:1:1，尺寸均为300*300*300mm。其中缺氧生物滤池包含三个缺氧反应单元，缺氧反应单元中硫自养脱氮悬浮填料的填充率为70%；一级曝气生物滤池和二级曝气生物滤池均包含三个好氧反应单元，好氧反应单元中生物悬浮填料的填充率为70%。

连续30天的污水COD、氨氮、TP、TN的处理效果如表1所示，可见生活污水经过污水处理系统后的出水指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，处理效率达80%以上。

表1 实施例1的污水处理结果

	COD	氨氮	TP	TN
					进水(mg/L)	211.27	28.49	2.02	81.99
出水(mg/L)	42.00	4.86	0.38	10.20
					处理效率(%)	80.12	82.94	81.22	87.56

实施例2

本实例应用于某小区生活污水处理，处理量为60t/d。根据进水水质、水量以及处理要求进行计算可知，本实例中耦合硫自养反硝化组合生物滤池的三级生物滤池的池容比为2:3:4，缺氧生物滤池尺寸为200*200*200mm，一级曝气生物滤池尺寸为300*200*200mm，二级曝气生物滤池尺寸为400*200*200mm。其中缺氧生物滤池包含两个缺氧反应单元，缺氧反应单元中硫自养脱氮悬浮填料的填充率为75%；一级曝气生物滤池包含三个好氧反应单元，二级曝气生物滤池包含四个好氧反应单元，好氧反应单元中新型生物悬浮填料的填充率为80%。

连续30天的污水COD、氨氮、TP、TN的处理效果如表2所示，由图可知，生活污水经过污水处理系统，出水指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，处理效率达70%以上。

表2 实施例2的污水处理结果

	COD	氨氮	TP	TN
					进水(mg/L)	78.01	13.68	1.48	64.52
出水(mg/L)	23.23	3.89	0.44	12.11
					处理效率(%)	70.22	71.56	70.23	81.23

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池，其特征在于，包含由缺氧生物滤池、一级曝气生物滤池和二级曝气生物滤池组成的三级生物滤池；

所述缺氧生物滤池中设置有缺氧反应单元，所述的缺氧反应单元包含硫自养反硝化脱氮悬浮填料，用于去除悬浮物和回流水中的硝态氮；所述一级曝气生物滤池和二级曝气生物滤池中设置有以生物悬浮填料填充的好氧反应单元，用于去除氨氮；

所述缺氧生物滤池、一级曝气生物滤池和二级曝气生物滤池之间由带滤头的挡板分割，所述挡板能够沿着滤池内壁滑动，从而改变各级生物滤池的长度。

2.根据权利要求1所述的一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池，其特征在于，所述的生物滤池整体和挡板的材质选自ABS塑料、PVC塑料、PP塑料、玻璃钢中的一种，所述缺氧反应单元和所述好氧反应单元的宽度和高度与所述耦合硫自养反硝化组合生物滤池一致。

3.根据权利要求2所述的一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池，其特征在于，所述的缺氧反应单元为内部装填有硫自养反硝化脱氮悬浮填料的多孔空心砖结构，所述多孔结构的总面积占砖总面积的85-90%，其孔径不大于所述硫自养反硝化脱氮悬浮填料的最小颗粒的粒径；所述硫自养反硝化脱氮悬浮填料在所述多孔空心砖结构内的填充量为70-80%。

4.根据权利要求3所述的一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池，其特征在于，所述硫自养反硝化脱氮悬浮填料的成分包含碳酸钙和单质硫，制造原料包含石灰石、鸡蛋壳、扇贝壳和硫磺，以硅酸盐矿物粉末作为粘结剂。

5.根据权利要求2所述的一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池，其特征在于，所述好氧反应单元为多孔空心砖结构，所述多孔结构的总面积占砖总面积的75-80%，其孔径不大于所述生物悬浮填料的最小颗粒的粒径，所述的生物悬浮填料的填充量为65-75%，所述生物悬浮填料包含高分子聚合物注塑而成的多孔球状骨架和弹性毛丝单体。

6.一种基于耦合硫自养反硝化组合生物滤池的污水处理系统，其特征在于，所述污水处理系统包括预处理装置、混凝调节装置以及生物滤池，并且设置有反冲洗系统、消毒解除装置、回流装置；

所述生物滤池选自权利要求1-4任一项所述的一种耦合硫自养反硝化组合生物滤池。

7.根据权利要求6所述的一种基于耦合硫自养反硝化组合生物滤池的污水处理系统，其特征在于，所述的反冲洗系统为在线自动反冲洗系统，系统包含六个传感器，分别为与缺氧生物滤池相连的第一硝酸盐传感器和第一浊度传感器，与一级曝气生物滤池相连的第二硝酸盐传感器和第二浊度传感器，与二级曝气生物滤池相连的第三硝酸盐传感器和第三浊度传感器，反冲洗系统还包括反冲进水泵、反冲进气泵，所述反冲进水泵和反冲进气泵分别与三级生物滤池相连，独立进行作业，所述第一、二、三硝酸盐传感器分别与硝酸盐测定仪相连，所述第一、二、三浊度传感器分别与浊度测定仪相连。

8.一种基于耦合硫自养反硝化组合生物滤池的污水处理方法，其特征在于，通过权利要求7所述的一种基于耦合硫自养反硝化组合生物滤池的污水处理系统进行污水处理，污水依次经过预处理装置、混凝调节装置、耦合硫自养反硝化组合生物滤池、清水池、消毒接触池，清水池出水内回流至缺氧生物滤池，所述的预处理装置、混凝调节装置、耦合硫自养反硝化组合生物滤池均有污泥产生，经压实、脱水外运。

9.根据权利要求8所述的一种基于耦合硫自养反硝化组合生物滤池的污水处理方法，其特征在于，启动前设定硝酸盐浓度和浊度临界值，通过监测所述的硝酸盐测定仪和所述的浊度测定仪数值，当超过临界值时自动开启反冲洗程序，启动反冲进水泵和反冲进气泵进行气水联合反冲洗，当小于临界值时，关闭反冲进水泵和反冲进气泵，停止气水反冲洗。

10.根据权利要求8所述的一种基于耦合硫自养反硝化组合生物滤池的污水处理方法，其特征在于，根据污水处理量、进水水质、处理要求，通过调整挡板的位置改变三级生物滤池中各级生物滤池的体积，从而改变所述缺氧反应单元和好氧反应单元的容纳数量。