CN117735711A - 一种微生物固定床生物膜污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生物固定床生物膜污水处理装置，装置采用6个独立单元罐体分散组合，污水在装置内部间接式逐级流动，通过回流系统等促使不同处理单元形成不同的生物膜生长环境，在独立单元内富集优势微生物菌种，分阶段分层次地降解污水中的污染物；其内部安装有管径和孔隙大小不一特殊材质制成的固定床填料，填料比表面积可以根据设计要求设计成参数在80~160m2/m3之间大小不一的比表面积，创造微生物稳定和吸附性优良的生长环境。本发明具有生物膜启动快、挂膜快，污泥产量少，除磷脱氮效率优于常规处理设备20%以上，水质稳定，抗冲击负荷强等特点，特别适应于河道、流域开展分散式污染处理，生态法高效脱氮除磷。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护领域，具体涉及污水处理技术领域，更具体涉及一种生活污水处理装置，尤其是一种组合型的生活污水处理装置。
背景技术
现阶段较为常用的生物接触氧化工艺污水处理效果较好，其原理是通过微生物的自身代谢从而达到对污水的降解。
图3示传统微生物固定床生物膜污水处理装置结构(公开号为：CN106145332A)，装置包括有微生物和膜技术处理两个单元，微生物反应单元是通过一定的微生物载体固定化技术手段，将微生物固定在载体上，形成多层微生物固定床，载体是拥有大量羟基、氨基、环氧基的活性官能团的开孔泡沫塑料；膜技术处理单元为管状外压法膜处理技术，经过微生物处理的污水再通过膜技术单元进行净化处理，所有的微生物和膜处理结构都设置在一个罐体内。装置中没有设置相对独立空间，无法独立提供不同微生物稳定和吸附性优良的生长环境，降低了污水的处理效率。
根据多次实验确定，独立的厌氧以及缺氧环境同时结合回流技术的应用可以有效提高污水处理效果，但是目前市场上尚没有相关的产品与技术。同时现有的污水处理工艺中，并不独立设置厌氧空间以及缺氧空间也没有在该空间提供回流，极大限制了污水的处理效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微生物固定床生物膜污水处理装置，以解决上述背景技术中提出的现有污水处理工艺所面临的一些问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本方案提供一种微生物固定床生物膜污水处理装置，包括高负荷生物反应罐、低负荷生物反应罐、回流罐以及沉淀罐；
进一步包括厌氧罐单元、缺氧罐单元；
所述厌氧罐单元、缺氧罐单元、高负荷生物反应罐、低负荷生物反应罐、回流罐以及沉淀罐为独立的罐体单元并依次组合连接，污水在独立的罐体单元之间逐级流动分层降解污水中的污染物；
所述沉淀罐的回流污泥与污水收集池的提升污泥在所述厌氧罐单元混合，所述污泥收集池污泥由提升泵提升到所述厌氧罐单元，所述沉淀罐污泥经由污泥泵回流到所述厌氧罐单元和污泥池；
所述回流罐内回流的污水经由回流管流入到所述缺氧罐单元中，所述缺氧罐单元内均匀分布生长着反硝化细菌。
进一步地，所述厌氧罐单元内设置有搅拌机，所述搅拌机由搅拌机固定支架固定在厌氧罐内；所述厌氧罐内微生物释放回流污泥中的聚磷菌的磷。
进一步地，所述厌氧罐单元处理后的污水经由出水管进入所述缺氧罐单元，缺氧罐内的反硝化细菌将所述回流罐回流的硝态氮还原为氮气。
进一步地，所述缺氧罐单元处理后的污水进入所述高负荷生物反应罐，在高负荷生物反应罐内有机物分解小分子物质。
进一步地，所述高负荷生物反应罐内处理的污水进入所述低负荷生物反应罐，所述低负荷生物反应罐固定床填料的表面积大于所述高负荷生物反应罐固定填料表面积，所述低负荷生物反应罐内污水分解成C2O、H2O。
进一步地，经所述低负荷生物反应罐处理后的污水进入所述回流罐，所述回流罐内回流泵提供回流动力，回流控制装置控制回流到缺氧罐单元的回流液量。
进一步地，在所述缺氧罐单元、所述高负荷生物反应罐、所述低负荷生物反应罐以及所述回流罐内设置有打气管总成，所述打气管总成通过管路连接打气机，为在所述缺氧罐单元、所述高负荷生物反应罐、所述低负荷生物反应罐以及所述回流罐提供间歇性曝气，在所述缺氧罐单元、所述高负荷生物反应罐、所述低负荷生物反应罐以及所述回流罐底部分别设置有打气管总成支架，所述支架将打气管总成分别固定在罐体底部。
进一步地，污水最后自流入所述沉淀罐，富磷污泥在所述沉淀罐下部沉淀分离，用污泥泵控制一部分污泥输送至所述污泥池进行泥水分离，另一部分污泥回流至所述厌氧罐单元进行生物除磷。
进一步地，独立单元罐体之间通过DN160管道连接，污水通过DN160管路实现连通。
进一步地，所述缺氧罐内部安装有填料固定支架，固定床填料容积为4.0m3，比表面积为80m2/m3；所述高负荷生物反应罐21内部安装固定床填料,其容积4.0m3，比表面积120m2/m3；所述低负荷生物反应罐22内部安装固定床填料，其容积4.0m3，比表面积160m2/m3；回流罐内部安装MBBR填料，其容积2.0m3，比表面积120m2/m3。
与现有技术相比，在本装置通过设置6个独立的污染物处理单元，最重要是提供了独立的厌氧罐单元、缺氧罐单元，同时利用回流技术从回流罐和沉淀罐中回流一部分处理后的污水，提高了厌氧罐单元以及缺氧罐单元污水的处理效率，同时装置整体的处理效率也达到了80％。具体在厌氧工艺中，回流后的混合物在厌氧罐中搅拌均匀，聚磷菌快速释放磷，并快速吸收低易降解的低分子有机物。在缺氧工艺中，反硝化细菌将内回流过来的硝态氮通过反硝化作用，快速地转化成氮气(N2)逸入到大气中，从而达到高效脱氮的目的。在好氧工艺中，硝化细菌将有机氮氨化，通过生物硝化作用转化成硝态氮；聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除去，除磷脱氮效率比常规生物膜处理工艺系统提高20％以上。高效微生物固定床污水处理装置工艺设计合理，性能优越，是一种具有污染物降解效率高、耐负荷冲击能力强等特点的处理装置，出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918—2002规定的一级A标准。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的微生物固定床生物膜污水处理装置整体结构图；
图2是本发明的微生物固定床生物膜污水处理装置内部结构图；
图3是现有技术中微生物固定床生物膜处理装置的结构简图；
图中：1、DN40提升管；2、DN160进水管；3、DN50污泥管；4、分流阀；5、搅拌机固定支架；6、DN160出水管；7、搅拌机；8、DN50回流管；9、打气管总成支架；10、固定床填料；11、MBBR填料；12、回流泵；13、竖流式沉淀池；14、DN160三通；15、污泥泵；16、提升泵；17、收集池；18、污泥池；19、厌氧罐单元；20、缺氧罐单元；21、高负荷生物反应罐；22、低负荷生物反应罐；23、回流罐；24、沉淀罐；25、打气机孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例介绍微生物固定床生物膜污水处理装置各部分的结构。
如图1所示，高效微生物固定床生物膜污水处理装置，由六个单元罐体组合而成，依次为厌氧罐单元19、缺氧罐单元20、高负荷生物反应罐21、低负荷生物反应罐22、回流罐23以及沉淀罐24，6个独立单元罐体分散组合，污水在装置内部间接式逐级流动，并通过间隙式曝气和回流系统，促使不同处理单元形成不同的生物膜生长环境，在独立单元内富集优势微生物菌种，分阶段分层次地降解污水中的污染物；污水依次通过各个罐体单元，利用每个单元的作用特点不同，使污水层次有序的进行处理，最终达到污水净化的目的。
厌氧罐单元19中的厌氧罐为聚乙烯罐体，尺寸总容积5.7m3。厌氧罐单元19包括DN40提升管1、DN50污泥管3、50mm分流阀4、DN160出水管道6、罐体连接管道，0.35KW潜水搅拌机7及搅拌机固定支架5。DN40提升管用于将收集池17中的污水引入到厌氧罐内，DN50污泥管3用于将沉淀罐24部分污水回流引入厌氧罐，分流阀4用于控制返回到厌氧罐内污水的量，出水管道6将厌氧罐处理后的污水引出厌氧罐，罐体连接管将厌氧罐的出水管道6与缺氧罐的入水管道连接在一起。其他罐体的入水与出水以及入水出水管路的连通与厌氧罐单元19内的一致，后续其他罐体污水流通管路就不再赘述。厌氧罐内搅拌机7的功率为0.35KW，搅拌机7由搅拌机固定支架5固定在厌氧罐的罐壁上，搅拌机用于将厌氧罐内混合的污水搅拌均匀，促进聚磷菌快速释放磷，并快速吸收低易降解的低分子有机物。
缺氧罐单元20中的缺氧罐为聚乙烯罐体，尺寸总容积5.7m3，内部安装固定床填料10(容积4.0m3，比表面积80m2/m3)。缺氧罐单元20包括填料固定支架，950*2000打气管总成(含SUS阀门)，DN50回流管8，DN160进出水管道、罐体连接管道。缺氧罐内的填料固定架用于支撑固定床填料10使用，填料固定架由缺氧罐的底部以及侧面提供支撑。缺氧罐底部的打气管总成为缺氧罐提供间歇性曝气，包括缺氧罐底部的打气管总成以及其他罐体的打气管总成后续具体整体介绍。DN50回流管8用于将回流罐23的回流污泥引入到缺氧罐内，具体从缺氧罐的开口上端引入。回流的污水经由DN50回流管8流入到缺氧罐中，罐内并完成反硝化细菌的降解处理
高负荷生物反应罐21为聚乙烯罐体，尺寸总容积5.7m3，内部安装固定床填料10(容积4.0m3，比表面积120m2/m3)，填料固定支架，同样填料固定支架用于固定固定床填料。反应罐底部设置1150*2000打气管总成(含SUS阀门)，罐体内设置有DN160进出水管道、罐体之间设置罐体连接管道。
低负荷生物反应罐22为聚乙烯罐体，尺寸总容积5.7m3，内部安装固定床填料10(容积4.0m3，比表面积160m2/m3)，填料固定支架。反应罐22底部设置1150*2000打气管总成(含SUS阀门)，罐体内设置DN160进出水管道、罐体之间设置有罐体连接管道。
回流罐23内设置有DN50回流管8，回流泵12为处理液回流提供动力。回流泵12提供回流罐23液体回流动力，回流泵12固定在回流罐罐体底部，功率为0.15Kw。回流泵12抽吸的污水经由回流管8回流入缺氧罐20。回流罐23为聚乙烯罐体，尺寸总容积3.0m3，内部安装MBBR填料(容积2.0m3，比表面积120m2/m3)。回流罐底部固定有950*2000打气管总成(含SUS阀门)，回流罐罐体之间设置有罐体连接管道。
沉淀罐24为聚乙烯罐体，尺寸总容积5.7m3，竖流式沉淀池结构。沉淀罐内设置有污泥泵15，污泥泵的功率为0.15Kw，污泥泵15抽吸污泥经由DN50污泥管3回流，一部分回流到污泥池18，另一部分回流到厌氧罐单元19。同样，沉淀罐24中的进出水管采用DN160，与回流罐23之间设置有罐体连接管道。
在缺氧罐单元20、高负荷生物反应罐21、低负荷生物反应罐22以及回流罐23内设置有打气管总成，打气管总成通过管路连接打气机孔25，为缺氧罐单元20、高负荷生物反应罐21、低负荷生物反应罐22以及回流罐23提供间歇性曝气，在缺氧罐单元20、高负荷生物反应罐21、低负荷生物反应罐22以及回流罐23底部分别设置有打气管总成支架9，支架9将打气管总成固定在罐体底部。
各罐体内部安装有管径大小不一、孔隙大小不一特殊材质制成的固定床填料，填料比表面积可以根据设计要求设计成参数在80～160m2/m3之间大小不一的比表面积，为控制填料良好的微生物亲和特性，采用特性材料与表面制毛工艺，创造微生物稳定和吸附性优良的生长环境；
缺氧罐内部由填料固定支架，固定床填料，容积为4.0m3，比表面积为80m2/m3。高负荷生物反应罐内部安装固定床填料(容积4.0m3，比表面积120m2/m3)，填料固定支架。低负荷生物反应罐内部安装固定床填料(容积4.0m3，比表面积160m2/m3)，填料固定支架。回流罐内部安装MBBR填料(容积2.0m3，比表面积120m2/m3)。
实施例二：
利用实施例一的微生物固定床生物膜污水处理装置处理污水以实现净化的过程如下。
污水通过提升泵16，将收集池17污水提升到污水处理装置的厌氧罐单元19，在厌氧罐单元19污水与沉淀罐24的回流过来的回流污泥完全搅拌混合，通过厌氧微生物分解去除污水中的部分污染物质，回流污泥中的聚磷菌将磷释放，满足厌氧微生物对磷的需求。厌氧罐单元19增加了搅拌机7、污泥回流装置，搅拌机7由搅拌机固定支架5固定在厌氧罐内，污泥回流装置包括DN50污泥管3、分流阀4，沉淀罐24中回流污泥经由DN50污泥管3和分流阀4进入到厌氧罐单元19，回流污泥与污水收集池流入的污泥在厌氧罐内混合，并经由搅拌机7搅拌均匀。厌氧罐单元19里的污水与沉淀罐24里回流过来的回流污泥完全搅拌混合均匀，通过厌氧微生物分解去除污水中的部分污染物质，回流污泥中的聚磷菌将磷释放，满足厌氧微生物对磷的需求。
厌氧罐内处理后的污水经由DN160出水管6进入缺氧罐单元20，罐体内安装的高效固定床填料上较均匀分布生长着反硝化细菌，细菌以污水中经过厌氧降解的低分子有机物为营养源，同时将后续回流罐23回流过来的硝态氮还原为N2释放，实现污水高效脱氮。回流罐23内回流的污水经由DN50回流管8流入到缺氧罐中，并完成上述反硝化细菌的降解处理。
缺氧罐单元20处理后的污水自流进入高负荷生物反应罐21，在高负荷生物污水中的有机物分解成小分子物质给微生物提供能量，部分低分子有机物变成CO2气体、H2O，污水中的NH3-N(氨氮)进行硝化反应变成硝态氮，微生物中的聚磷菌吸收磷，磷进入细胞组织，富集在微生物内部形成富磷活性生物污泥。
经过高负荷生物反应罐21处理后的污水，污水中的大分子有机物已降解80％以上，剩余少量的大分子与小分子有机物一起进入低负荷生物反应罐22进一步降解，低负荷生物反应罐22具有比表面积更大与亲和性更高的微生物固定床填料，形成小分子微生物更加适应的生长环境，大面积小分子微生物聚集低负荷生物反应罐22，将污水中的有机物完全分解成CO2气体、H2O。NH3-N(氨氮)变成硝态氮、亚硝态氮最后通过消化液回流，回流至缺氧罐进行反硝化成为N2去除；低负荷生物反应罐中的聚磷菌继续吸收剩余磷形成富磷的固体生物污泥，并吸收污水中的乙酸等极易降解的低分子物质，贮存在体内补充营养维持自身的新陈代谢，少部分代谢死亡的聚磷菌形成剩余淤泥最终排放至沉淀罐，经过污泥泵排出系统。
经过低负荷生物反应罐22处理后排出的水进入回流罐23，通过回流控制装置回流至缺氧罐20进行硝化液回流，进一步深度脱氮除磷。通过回流控制装置回流至缺氧罐单元20进行硝化液回流，目前大部分处理液回流是回流到预处理罐，本装置独立设置了厌氧罐单元19以及缺氧罐单元20，将回流液回流到缺氧罐单元20内，而不是常规岛的回流至预处理罐。
污水最后自流入沉淀罐24，富磷污泥在罐体下部沉淀分离，用污泥泵15控制一部分污泥输送至污泥池18进行泥水分离，最终以污泥的形式从装置中排出，另一部分污泥回流至厌氧罐单元19强化装置的生物除磷。用污泥泵15控制两条污泥回流回路，一部分污泥输送至污泥池18进行泥水分离，另一部分污泥回流至厌氧罐单元19，用于强化厌氧装置的生物除磷。目前大部分处理装置的污泥回流仅仅回流到污泥池，本专利因为独立设置了厌氧罐单元以及缺氧罐单元，可以将一部分污泥独立回流到厌氧罐单元19。
6个独立单元中罐体与罐体之间用DN160管道相连，实现独立罐体之间污泥水的阶段性连续处理。
污水依次通过各个罐体单元，利用每个单元的作用特点不同，使污水层次有序的进行处理，对脱氮除磷效率较高，最终达到污水净化的目的。目前市场上主流的产品脱氮除磷效率仅60％左右，采用6个罐体的工艺脱氮除磷效率可达80％以上(具体数据参见表1中所示南丰安置区60吨污水处理设备运行检测数据，COD、NH3-N以及TP的去除率都明显超过了80％)。
表1南丰安置区60吨污水处理设备运行检测数据
本发明改进的思路，是基于生物脱氮除磷的基本原理：在厌氧工艺中，聚磷菌释放磷，吸收易降解的低分子有机物满足微生物营养需求。在缺氧工艺中，反硝化细菌将回流过来的的硝态氮通过反硝化作用，转化成氮气(N2)逸入到大气中，实现脱氮。因此在6个罐体增加厌氧罐单元、缺氧罐单元，强化了脱氮除磷过程，克服了现有产品的脱氮除磷不足。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包含本申请公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为实例性的，本申请的真正范围由权利要求指出。
Claims (10)
1.一种微生物固定床生物膜污水处理装置，包括高负荷生物反应罐（21）、低负荷生物反应罐（22）、回流罐（23）以及沉淀罐（24）,其特征在于：
进一步包括厌氧罐单元（19）、缺氧罐单元（20）;
所述厌氧罐单元（19）、缺氧罐单元（20）、高负荷生物反应罐（21）、低负荷生物反应罐（22）、回流罐（23）以及沉淀罐（24）为独立的罐体单元并依次组合连接，污水在独立的罐体单元之间逐级流动分层降解污水中的污染物；
所述沉淀罐（24）的回流污泥与污水收集池（17）的提升污泥在所述厌氧罐单元（19）混合，所述污泥收集池（17）污泥由提升泵（16）提升到所述厌氧罐单元（19），所述沉淀罐（24）污泥经由污泥泵（15）回流到所述厌氧罐单元（19）和污泥池（18）；
所述回流罐（23）内回流的污水经由回流管（8）流入到所述缺氧罐单元（20）中，所述缺氧罐单元（20）内均匀分布生长着反硝化细菌。
2.根据权利要求1所述的微生物固定床生物膜污水处理装置，其特征在于：所述厌氧罐单元（19）内设置有搅拌机（7），所述搅拌机（7）由搅拌机固定支架（5）固定在厌氧罐内；所述厌氧罐内微生物释放回流污泥中的聚磷菌的磷。
3.根据权利要求2所述的微生物固定床生物膜污水处理装置，其特征在于：所述厌氧罐单元（19）处理后的污水经由出水管（6）进入所述缺氧罐单元（20），缺氧罐内的反硝化细菌将所述回流罐（23）回流的硝态氮还原为氮气。
4.根据权利要求3所述的微生物固定床生物膜污水处理装置，其特征在于：所述缺氧罐单元（20）处理后的污水进入所述高负荷生物反应罐（21），在高负荷生物反应罐（21）内有机物分解小分子物质。
5.根据权利要求4所述的微生物固定床生物膜污水处理装置，其特征在于：所述高负荷生物反应罐（21）内处理的污水进入所述低负荷生物反应罐（22），所述低负荷生物反应罐（22）固定床填料的表面积大于所述高负荷生物反应罐（21）固定填料表面积，所述低负荷生物反应罐（22）内污水分解成CO2、H2O。
6.根据权利要求5所述的微生物固定床生物膜污水处理装置，其特征在于：经所述低负荷生物反应罐（22）处理后的污水进入所述回流罐（23），所述回流罐（23）内回流泵（12）提供回流动力，回流控制装置控制回流到缺氧罐单元（20）的回流液量。
7.根据权利要求6所述的微生物固定床生物膜污水处理装置，其特征在于：在所述缺氧罐单元（20）、所述高负荷生物反应罐（21）、所述低负荷生物反应罐（22）以及所述回流罐（23）内设置有打气管总成，所述打气管总成通过管路连接打气机，为在所述缺氧罐单元（20）、所述高负荷生物反应罐（21）、所述低负荷生物反应罐（22）以及所述回流罐（23）提供间歇性曝气，在所述缺氧罐单元（20）、所述高负荷生物反应罐（21）、所述低负荷生物反应罐（22）以及所述回流罐（23）底部分别设置有打气管总成支架（9），所述支架（9）将打气管总成分别固定在罐体底部。
8.根据权利要求7所述的微生物固定床生物膜污水处理装置，其特征在于：污水最后自流入所述沉淀罐（24），富磷污泥在所述沉淀罐（24）下部沉淀分离，用污泥泵（15）控制一部分污泥输送至所述污泥池（18）进行泥水分离，另一部分污泥回流至所述厌氧罐单元（19）进行生物除磷。
9.根据权利要求2所述的微生物固定床生物膜污水处理装置，其特征在于：独立单元罐体之间通过DN160管道连接，污水通过DN160管路实现连通。
10.根据权利要求9所述的微生物固定床生物膜污水处理装置，其特征在于：所述缺氧罐内部安装有填料固定支架，固定床填料容积为4.0m3，比表面积为80m2/m3;所述高负荷生物反应罐（21）内部安装固定床填料,其容积4.0m3，比表面积120m2/m3；所述低负荷生物反应罐（22）内部安装固定床填料，其容积4.0m3，比表面积160m2/m3；回流罐内部安装MBBR填料，其容积2.0m3，比表面积120m2/m3。
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| CN202311488618.2A CN117735711A (zh) | 2023-11-09 | 2023-11-09 | 一种微生物固定床生物膜污水处理装置 |
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