CN115893665A - 电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置 - Google Patents
电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，旨在进一步的提升污水处理装置抵抗低温的能力，提高净水能力。该发明包括电凝絮单元和生物处理单元，生物处理单元包括依次连接的厌氧池、缺氧池和微好氧池，微好氧池包括若干单元池，缺氧池和各个单元池连通，所述微好氧池中设有MBBR悬浮填料，利用MBBR工艺的特性，在低温环境下维持处理效率，通过设置多个微好氧池的单元池，在能耗不变的前提下，提高污水的处理量，利用MBBR工艺中的填料破坏微好氧池中的丝状菌，维持菌胶团的优势地位。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，更具体地说，它涉及一种电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置。
背景技术
我国高纬度地区冬季最低温度可达零下40摄氏度。生物法处理污水对温度敏感，寒冷的环境降低了微生物的活性。在冬季低温下，生物法处理污水的效果较差，污水处理装置的载荷变小，生化系统运行不够稳定。
目前常规的污水厂会采用延长污水的停留时间、给处理池进行保温等措施，这些方法有的会降低污水厂的单位时间净水能力，有的则耗能巨大。
中国专利公告号CN103288300A，名称为A/O/MBBR城市污水低温处理的方法，该申请案公开了A/O/MBBR城市污水低温处理的方法，通过如下步骤来实现：一、城市污经一级处理后进入进水池；二、由进水池进入缺氧池；三、由缺氧池进入好氧1段；四、由好氧1段经中沉池进入MBBR系统；五、由MBBR系统进入二沉池；六、由二沉池进入污泥水解池。该相关技术是以MBBR工艺具有优秀的抵抗低温的能力为基础的。但值得注意的是，低温依然对MBBR工艺存在负面影响。
本申请旨在在相关技术的基础上更进一步的提高对低温污水的处理能力。
发明内容
本发明在现有的MBBR工艺的基础上提供了一种电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，它能进一步的提升污水处理装置抵抗低温的能力，提高净水能力。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，包括电凝絮单元和生物处理单元，生物处理单元包括依次连接的厌氧池、缺氧池和微好氧池，微好氧池包括若干单元池，缺氧池和各个单元池连通，所述微好氧池中设有MBBR悬浮填料。
本申请通过电凝絮工艺和生物处理工艺结合的方式来处理污水。电凝絮工艺具体包括金属阳极和石墨阴极，在阴极和阳极之间通直流电，以牺牲阳极金属电极产生阳离子凝絮剂，通过凝聚、浮除、还原和氧化分解将污染物从水体中分离。
电凝絮工艺具有操作简单、污泥产量少、磷去除率高、水力停留时间短，弥补了生物除磷的不足，颗粒去除效率高、集约化的处理设施、运行成本低以及具备全部自控的潜力。
生物处理工艺采用活性污泥工艺，具体的，包括厌氧池、缺氧池和微好氧池，微好氧池的溶氧量介于厌氧池和好氧池之间，微好氧工艺融厌氧、好氧、兼氧环境于同一反应器，相比单纯好氧，其体系中微生物更加全面(厌氧、好氧、兼氧菌并存)，各种微生物共同协同作用，共同完成污水的降解，微好氧工艺对设备的要求更低，由于曝氧量的减少，使得能耗更低。
MBBR工艺包括密度接近水的悬浮填料，各类微生物附着在悬浮填料上挂膜。生物膜上的微生物不同，生物膜靠近外层的区域生活着好氧微生物，里层的区域生活着厌氧微生物，沿着生物膜的外层到内层，氧气含量逐渐减少，与内部微生物适应。这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。
本申请将微好氧池分为若干单元池，首先适应MBBR工艺需要的流体优化、减少死区的水池造型，其次将原本用于为好氧池曝气的能源均分用于各个单元池，在能耗不变的前提下，提高了污水处理装置单位时间的处理能力，以空间换时间，在低温下提供与常温下污水处理装置相近的处理量。
微好氧池中的全面的微生物种类使得微好氧池也可以起到厌氧池、缺氧池的功能，因此，可以减少厌氧池、缺氧池的水力停留时间，提高处理装置应对冲击的能力。
作为优选，微好氧池的环境溶解氧浓度控制在0.3-1.0mg/L。微好氧池培育相应的微好氧活性污泥，兼顾厌氧、好氧、兼氧菌，微好氧活性污泥工艺(Microaerobicactivatedsludge,MAS)替换传统的厌氧、好氧生物处理工艺中的好氧段。这一工艺会增加丝状菌，丝状菌的增加会抑制起到净化作用的菌胶团的繁殖和活性。而MBBR工艺中的填料在运动的过程中也会打断丝状菌,巩固菌胶团的优势地位。
作为优选，电凝絮单元位于厌氧池或缺氧池中。上述结构将两池并作一池，减少了对空间的占用，提高了空间的利用率。
作为优选，电凝絮单元与生物处理单元电导通。在适应电场强度下，微生物的细胞膜通透性可能会增强，其离子通道蛋白也会受到影响，这样更容易对环境中的营养物质进行运输；适应电场也会积极影响微生物体内的酶的活性，提高微生物的处理能力；此外，适应电场也会加快细胞的有丝分裂，促进微生物繁殖。上述结构通过将电凝絮单元与生物处理单元电导通，使得电凝絮单元产生的电流作用于生物处理单元中的微生物，从而提高了生物处理单元的生物活性。
作为优选，单元池设有出水管道，单元池在靠近出水管道位置设有推流器，单元池通过出水管道连接的生物池设有防堵结构，防堵结构间歇式地连通出水管道。MBBR工艺中，填料会产生堆积，影响微生物的反应效率，堆积容易发生在死角和出水位置。上述结构通过在出水管道位置附近设置推流器以及间歇连通的出水管道，降低出水对填料的“引力”，在出水管道处于封闭状态时，推流器推动流体将填料推开，由此破坏填料的堆积状态。
作为优选，防堵结构包括驱动器、转动盘、摆臂以及堵水块，转动盘转动连接在生物池的侧壁上，驱动盘传动连接转动盘，摆臂铰接连接在转动盘的偏心位置，摆臂的另一端转动连接堵水块，所述堵水块包括堵水前段和堵水后段，堵水前段的横截面较出水管道更小，堵水后段的截面形状与出水管道的横截面适应，驱动盘驱动堵水块在出水管道中往复运动，当堵水后段完全脱离出水管道时出水管道处于连通状态，当堵水后段处于出水管道中时出水管道处于封闭状态。在上述特征中，通过设置曲柄摇杆机构，将转动盘的回转运动转化为堵水块的往复运动。堵水前段的截面较出水管道的截面更小，水进入到堵水前段和出水管道之间，当堵水后段完全脱离出水管道时，此时单元池和生物池连通，生物池中的水进入到单元池中。当堵水后段进入到出水管道中，此时的出水管道处于封闭状态。
作为优选，堵水块在行程极限时，所述堵水块至少有一部分伸出出水管道。在行程极限，具体的，堵水块远离单元池的一端最远离生物池的一端位置时，堵水前段伸入到单元池中，将堆堵在出水管道管道口的填料推散。
作为优选，防堵结构包括驱动器、转动盘、摆臂以及堵水块，转动盘转动连接在生物池的侧壁上，驱动盘传动连接转动盘，摆臂铰接连接在转动盘的偏心位置，摆臂的另一端转动连接堵水块，堵水块包括靠近单元池的堵水前段和远离单元池的堵水后段，堵水前段的横截面形状与出水管道的横截面形状适应，堵水后段的横截面较出水管道更小，堵水前段伸出出水管道且堵水前段的的端部设有推料罩，当堵水前段完全脱离出水管道时出水管道处于连通状态，当堵水前段至少有一部分处于出水管道时出水管道处于封闭状态。上述特征使得防堵块在运动过程中，退料和连通一体，在将填料推开时出水管道才处于连通状态，更好避免填料在出水管道附近堆积。
作为优选，电凝絮单元包括阳极板和阴极板，阳极板和阴极板通过直流电源电连接，阳极板的材料为铝或铁。通过牺牲阳极的金属，产生相应的金属离子凝絮剂，通过凝聚、浮除、还原和氧化分解将污染物从水体中分离，达到净化水体的一种技术。电解产生的活性物质如氧气、氯气和氢氧根离子分解污水中的BOD5、COD、NH3-N等。其中，铝板的处理效果更佳，铁板则更为便宜。
作为优选，还包括预处理单元，所述预处理单元包括依次连接的格栅和隔油调节池。格栅可以去除粒径超过5mm的大颗粒悬浮物质,在隔油调节池中加入药剂除去大部分的油脂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)利用MBBR工艺的特性，在低温环境下维持处理效率；
(2)通过设置多个微好氧池的单元池，在能耗不变的前提下，提高污水的处理量。
(3)利用MBBR工艺中的填料破坏微好氧池中的丝状菌，维持菌胶团的优势地位；(4)电凝絮放电在起到凝絮作用之外提高微生物的活性。
(5)在单位池的出水管道设置防堵结构，防堵结构使出水管道间歇式导通配合附近的推流器破坏MBBR填料的堆积现象。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明的厌氧池的结构示意图；
图3是本发明的防堵结构的示意图；
图4是本发明的转动盘、摆臂和堵水块的结构示意图；
图5是本发明一实施例的堵水块的示意图；
图6是本发明另一实施例的堵水块的示意图；
图中：
格栅1、隔油调节池2、厌氧池3、缺氧池4、单元池5、电凝絮单元6、阳极板7、阴极板8、推流器9、出水管10、驱动器11、转动盘12、摆臂13、堵水块14、支架15、堵水前段16、堵水后段17、推料罩18。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
实施例：
一种电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，包括预处理单元、电凝絮单元6和生物处理单元。
如图1所示，预处理单元包括依次连接的格栅1和隔油调节池2。格栅1可以去除粒径超过5mm的大颗粒悬浮物质,在隔油调节池2中加入药剂除去大部分的油脂。在一实施例中，隔油调节池2需要加入药剂，其中，药剂为除臭剂，在本申请中，除臭剂的种类不做具体限定，常用的污水处理过程中使用的除臭剂均可使用。
生物处理单元包括若干生物池。本实施例的单元池5的数量为两个。具体的，这些生物池包括厌氧池3、缺氧池4和好氧池。好氧池回流至缺氧池4，缺氧池4回流至厌氧池3。该工艺为AAO工艺，该工艺具有良好的脱氮脱磷作用，在该工艺中，回流的管道设置为本领域的常用手段。其中，好氧池的曝氧量较常规AAO工艺更低，进行微曝氧，曝氧量为0.3-1.0mg/L0.3-1.0mg/L。在该曝氧量下，微好氧池中的菌种种类更丰富，其体系中微生物更加全面(厌氧、好氧、兼氧菌并存)，各种微生物共同协同作用，共同完成污水的降解。相关技术中已经进行实验，微好氧池和好氧池相比，污水处理的效率相等，耗氧量和能耗相当。但是微好氧池中存在一定的丝状菌膨胀的问题。在微好氧池中具有MBBR填料。MBBR填料的材质为密度接近水的聚乙烯。MBBR填料具有多个孔隙。填料的填充率在30％-50％之间。在一种优选的实施例中，填充率为35％。
好氧池为多个单元池5，各个单元池5中均具有MBBR填料和相应的曝氧结构。单元池5为长方体，在本实施例中，池体的长宽比为1.5-2.5：1。各个棱边均经圆弧边过渡。在本实施例中，缺氧池4经过若干水管与对应数量的单元池5逐一连接。在另一种可能的实施例中，各个单元池5首尾相连串联在一起。最前方的单元池5与缺氧池4连接。
如图2所示，电凝絮单元6包括阳极板7和阴极板8。在本实施例中，阳极板7和阴极板8插入到厌氧池3中。其中，阳极板7为金属板，阴极板8为石墨棒，具体的，阳极板7的材质为铁或铝。在另一种实施例中，阳极板7和阴极板8插入到缺氧池4中。在其他的实施例中，阳极板7和阴极板8插入到一凝絮池中，凝絮池与厌氧池3连接。在阳极板7和阴极板8之间通入直流电，阳极板7上的金属失电子，产生金属阳离子，阴极板8附近的水体得电子产生氢氧根离子和氢气，金属离子与氢氧根离子结合通过络合反应与污染物一道从污水中脱离，根据其密度上浮产生浮渣或下沉产生沉渣。具有电凝絮的水池中具有相应的收渣装置，该水池的中部高度具有出水管10，出水管10连接后续的相应的生物池。
电凝絮单元6与生物处理单元电导通。在本实施例中，电凝絮单元6中的阳极板7和阴极板8插入到厌氧池3中，各个生物池中的液体连通或至少在一段时间内连通。在其他的可能的实施例中，阳极板7和阴极板8各自串联有一导电线插入至单元池5中。
单元池5具有进水管和出水管10、推流器9、微孔曝氧装置以及回流管。在回流管或者出水管10位置附近具有推流器9。微孔曝氧装置使得填料处于流化状态，推流器9推动填料运动，避免堆积。由于填料处于流化状态，填料在单元池5长期运行的过程中，总是会向回流管或者出水管10方向移动，汇集并造成堆积。在出水位置设置有防堵结构。
如图3、4和5所示，本申请设置间歇式的出水管10路，出水管10路为直管，出水管10道为回流管或排水管，以消除出水管10路持续出水带来对填料的吸引力，在出水管10路封闭的时间内，推流器9将附近的填料推出出水管10道出水的捕获范围。其中，出水管10路可以采用控制阀的形式间断式的连通或封闭。但是，污水处理装置的工作周期相当长，持续不断的进行开断对控制阀的负载较大。控制阀的寿命并不可靠。因此，本申请采用另一种结构，在本实施例中，防堵结构包括驱动器11、转动盘12、摆臂13以及堵水块14，转动盘12转动连接在生物池的侧壁上，驱动盘传动连接转动盘12，摆臂13铰接连接在转动盘12的偏心位置，摆臂13的另一端转动连接堵水块14，所述堵水块14包括堵水前段16和堵水后段17，堵水前段16的横截面较出水管10道更小，堵水后段17的截面形状与出水管10道的横截面适应，驱动盘驱动堵水块14在出水管10道中往复运动，当堵水后段17完全脱离出水管10道时出水管10道处于连通状态，当堵水后段17处于出水管10道中时出水管10道处于封闭状态。具体的。启动器包括安装在池顶的电机，电机的输出轴连接有一圆盘，在对应的生物池通过一支架15转动连接一转动盘12，圆盘和转动盘12通过皮带副或同步带副连接。在另一种实施例中，对应的生物池固定连接有两支架15，支架15转动连接有两盘体，两盘体的轴向方向相对。在两盘体的对应偏心位置通过一连杆连接，摆臂13的铰接端连接在连杆上。
在本实施例中，堵水块14的材质为导电材料，具体的，堵水块14的材质为不锈钢，在其他的一些可能的实施例中，堵水块14的材质为不导电的塑料材料。堵水块14的材质根据不同的菌种构成进行设置，从而最大程度上的提升菌种效率。
在本实施例中，堵水块14在行程极限时，所述堵水块14至少有一部分伸出出水管10道。在行程极限，具体的，堵水块14远离单元池5的一端最远离生物池的一端位置时，堵水前段16伸入到单元池5中，将堆堵在出水管10道管道口的填料推散。在其他的可能的实施例中，堵水块14仅在向对应的生物池方向运动时，堵水后段17会超出出水管10道。
如图6所示，在另一种实施例中，堵水前段16的横截面形状与出水管10道的横截面形状适应，堵水后段17的横截面较出水管10道更小，堵水前段16伸出出水管10道且堵水前段16的的端部设有推料罩18，当堵水前段16完全脱离出水管10道时出水管10道处于连通状态，当堵水前段16至少有一部分处于出水管10道时出水管10道处于封闭状态。上述特征使得防堵块在运动过程中，退料和连通一体，在将填料推开时出水管10道才处于连通状态，更好避免填料在出水管10道附近堆积。
具体的，堵水前段16的形状为与出水管10道横截面的形状适应的几何形状在其外缘位置设置至少一个缺口，该缺口的长度与堵水前段16的长度适应。在本实施例中，出水管10道的横截面的形状为圆形，缺口呈优弓弧状。
以上所述的实施例只是本发明的较佳的方案，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 (10)
1.电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，其特征是，包括电凝絮单元和生物处理单元，生物处理单元包括依次连接的厌氧池、缺氧池和微好氧池，微好氧池包括若干单元池，缺氧池和各个单元池连通，所述微好氧池中设有MBBR悬浮填料。
2.根据权利要求1所述的电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，其特征是，微好氧池的环境溶解氧浓度控制在0.3-1.0mg/L。
3.根据权利要求1所述的电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，其特征是，电凝絮单元位于厌氧池或缺氧池中。
4.根据权利要求3所述的电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，其特征是，电凝絮单元与生物处理单元电导通。
5.根据权利要求1所述的电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，其特征是，单元池设有出水管道，单元池在靠近出水管道位置设有推流器，单元池通过出水管道连接的生物池设有防堵结构，防堵结构使得出水管道间歇式地连通。
6.根据权利要求5所述的电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，其特征是，防堵结构包括驱动器、转动盘、摆臂以及堵水块，转动盘转动连接在生物池的侧壁上，驱动盘传动连接转动盘，摆臂铰接连接在转动盘的偏心位置，摆臂的另一端转动连接堵水块，所述堵水块包括堵水前段和堵水后段，堵水前段的横截面较出水管道更小，堵水后段的截面形状与出水管道的横截面适应，驱动盘驱动堵水块在出水管道中往复运动，当堵水后段完全脱离出水管道时出水管道处于连通状态，当堵水后段处于出水管道中时出水管道处于封闭状态。
7.根据权利要求6所述的电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，其特征是，堵水块在行程极限时，所述堵水块至少有一部分伸出出水管道。
8.根据权利要求5所述的电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，其特征是，防堵结构包括驱动器、转动盘、摆臂以及堵水块，转动盘转动连接在生物池的侧壁上，驱动盘传动连接转动盘，摆臂铰接连接在转动盘的偏心位置，摆臂的另一端转动连接堵水块，堵水块包括靠近单元池的堵水前段和远离单元池的堵水后段，堵水前段的横截面形状与出水管道的横截面形状适应，堵水后段的横截面较出水管道更小，堵水前段伸出出水管道且堵水前段的的端部设有推料罩，当堵水前段完全脱离出水管道时出水管道处于连通状态，当堵水前段至少有一部分处于出水管道时出水管道处于封闭状态。
9.根据权利要求1或3或4所述的一种电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，其特征是，电凝絮单元包括阳极板和阴极板，阳极板和阴极板通过直流电源电连接，阳极板的材料为铝或铁。
10.根据权利要求1所述的电絮凝耦合厌氧曝气生物流化床生化低温污水处理装置，其特征是，还包括预处理单元，所述预处理单元包括依次连接的格栅和隔油调节池。
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