CN1182055C - 沸石生物联合吸附再生污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

沸石生物联合吸附再生污水处理方法，涉及城市污水、生活污水和工业有机废水的有机物和氨氮的去除与处理。本发明方法是通过在吸附池投加沸石或沸石粉，经过一定时间培养驯化形成沸石或沸石粉污泥和对污泥进行生物再生而构成。本发明方法利用高浓度和高活性沸石或沸石粉污泥的物理、化学、生物的协同作用，在吸附池内吸附污染物，同时沸石或沸石粉有选择性的吸附交换废水中的氨氮，沸石或沸石粉经再生池进行生物再生后再循环利用，对城市污水、生活污水和工业有机废水进行处理。与现有其它污水处理方法相比，本发明的污水处理投资省、运行费用低，占地少，运行灵活，污泥产量低且处理处置方便，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。

Description

沸石生物联合吸附再生污水处理方法
                        技术领域
沸石生物联合吸附再生污水处理方法，涉及城市污水、生活污水和工业有机废水(包括有机物、氨氮)的污染物去除与处理。
                        背景技术
现有城市污水、生活污水和工业有机废水的处理工艺有很多种，其中，生物处理工艺是目前使用最广泛、效果较稳定、运行费用低的主流工艺。
这些生物处理工艺按去除的污染物分为两大类，
第一类是以去除有机物为目的，具体的工艺中全部采用曝气处理的活性污泥法或生物膜法，利用的微生物以异养微生物为主，如吸附再生工艺。第二类是以同时去除有机物和氨氮为目的，具体的工艺也是采用活性污泥法或生物膜法，但每个工艺都是既有溶解氧浓度较高的曝气段，又有溶解氧浓度得到有效控制的缺氧或低氧段，甚至厌氧段，利用的微生物既包括异养微生物，又包括很多硝化菌，如：硝化反硝化生物脱氮工艺。
吸附再生工艺充分利用了活性污泥的活性对污水中的污染物进行吸附，然后及时进行沉淀与分离，沉淀污泥随后进入再生池进行生物再生，以恢复污泥的活性，恢复活性后的污泥再重新进入吸附池处理污水。该工艺的优点是可减小曝气池，但该工艺在实际操作过程中存在以下不足，(1)对废水的处理效果低于传统活性污泥法，主要适用于以悬浮性有机物为主的污水处理，当进水中有机物主要是溶解性有机物时，出水水质较差；(2)污泥回流比取决于污泥的沉淀性能，由于受多种因素影响，污泥沉淀性能往往波动大，导致再生池体积大，常规生物吸附再生的优势较难发挥；(3)典型的污水生物吸附再生处理工艺不具备脱氮功能；(4)污泥中有机挥发分高，最终处理处置难度大。
前置反硝化/硝化生物脱氮工艺则是将反硝化池设置在工艺的前端，是目前应用较多的一种生物脱氮工艺，反硝化池中的异养型反硝化细菌以有机物为碳源，将由硝化池回流来的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原为氮气或其它气体，同时，有机氮被氨化，有机物被部分去除；在硝化池内，有机物进一步降解，同时，氨氮被氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，硝化池的出水一部分回流到反硝化池进行反硝化，另一部分则进入二沉池进行固液分离。同样，前置反硝化/硝化生物脱氮工艺也存在一定的问题，(1)为了实现脱氮，反硝化池和硝化池的总体水力停留时间过长，导致投资大；(2)由于反硝化产生氮气或其它气体，导致污泥的沉淀性能变差，影响出水水质；(3)污泥中有机挥发分高，最终处理处置难度大。
现有采用沸石或沸石粉进行城市污水、生活污水和工业有机废水(包括有机物、氨氮)处理的工艺有几种，分别为(1)将沸石或沸石粉作为离子交换剂填充于离子交换柱中，或是将沸石作为流化床的载体来处理废水，通过离子交换作用去除废水中的氨氮，经吸附交换饱和的沸石用化学方法再生，例如，用氯化纳再生，但该再生方法成本高，操作复杂，而且再生液还需另外处理；(2)沸石或沸石粉与活性污泥曝气池结合，或是与硝化反硝化工艺结合形成强化的生物脱氮工艺，经吸附交换饱和的沸石或沸石粉利用硝化菌的硝化作用进行生物再生，在该反应器内，沸石是流动载体；(3)沸石或沸石粉作为过滤介质或填料，对废水中氨氮进行交换吸附，同时，在反应器内进行曝气，为硝化菌的生长创造条件，沸石或沸石粉边吸附氨氮，边被硝化菌氧化进行生物再生，在该反应器内沸石或沸石粉是固定载体。在现有的生物再生沸石或沸石粉的污水处理工艺中，在生物段(吸附段加再生段)所需的水力停留时间仍然过长，需要5～6小时，沸石或沸石粉优异的沉淀性能没有得到很好利用。
                            发明内容
为了克服上述缺点，本发明提出了在污水处理过程中，在水处理的吸附池中加入沸石或沸石粉，利用沸石或沸石粉选择吸附氨氮、吸附溶解性有机物、絮凝去除悬浮性有机物的性能、以及利用微生物对沸石或沸石粉进行生物再生和沸石或沸石粉优异的沉淀性能有机结合起来，使沸石或沸石粉与生物相互共同作用，在达到污水处理常规有机物去除目的的同时实现脱氮的沸石生物联合吸附再生方法。
本发明提出的沸石生物联合吸附再生方法是由吸附池、沉淀池、再生池组成。本方法的特点是在污水处理时，将沸石或沸石粉直接投加到吸附池中，通过充分搅拌，使沸石或沸石粉与吸附池内的污水混合接触，去除污水中的有机物和氨氮。污水中的污染物被吸附到沸石或沸石粉表面后，通过一定时间的培养驯化，沸石或沸石粉表面会逐渐生长出微生物，形成具有较高微生物活性的沸石或沸石粉污泥。利用沸石或沸石粉污泥的物理、化学以及与微生物的共同作用，在吸附池内吸附污染物(包括悬浮性有机物和溶解性有机物)，同时，有选择性的吸附交换污水中的氨氮；随后，沸石或沸石粉污泥在沉淀池中进行固液分离，分离后的沸石或沸石粉污泥进入再生池进行生物再生，利用微生物的代谢活动脱除沸石或沸石粉所吸附的氨氮和有机物。具体的生物再生方法，既可以是常规的污水生物脱氮工艺，如：前置反硝化/硝化生物脱氮工艺，也可以是利用水解酸化方法与脱氮方法结合的组合方法，或者是其它的各种组合而成的生物再生方法，经再生后恢复活性的沸石或沸石粉污泥回流进吸附池重新投入运行，进行污水处理。
本发明在实际运行过程中，由于沸石或沸石粉污泥与一般活性污泥相比不仅具有常规污泥的物理化学吸附性能，而且依靠在其表面生长的生物膜，还具有较好生物活性的特殊性，能吸附并降解有机物。因此，本发明方法的启动方式与常规污水生物处理的方式不同，在进行污水处理前不需要在吸附池内进行污泥接种，而是按污水处理要求，核算所需污泥的浓度后，在吸附池投加沸石或沸石粉，直接利用进入吸附池污水中所含微生物进行污泥培养驯化，边进行污水处理，边使微生物得到富集培养与驯化，所以，在实际运行的前三十分钟内，由于最初投加的是高活性的新鲜沸石或沸石粉，它对污水中的氨氮进行离子交换，同时吸附絮凝污水中的大量可溶性与不可溶性有机物，从而使得沉淀池出水中的氨氮与有机物浓度迅速降低，同时在沉淀池中形成体积很少的一部分沉淀沸石或沸石粉污泥，沉淀污泥经再生池再生后回流进吸附池重新进行吸附交换。随着时间的持续，沸石或沸石粉吸附交换达到饱和，污水处理的效果会暂时降低，沉淀池出水的氨氮与有机物浓度会上升。在运行初期，再生池中硝化细菌浓度很低，由于靠对再生池中充分供氧和微生物的作用，再生后的沸石或沸石粉污泥中吸附的有机物还是有一定的去除效果，但由于沸石或沸石粉暂时无法达到很好的再生，出水中氨氮仅会有几毫克/升的降低。随着污水处理的持续进行以及随着微生物的培养驯化与硝化细菌浓度的增加，沸石或沸石粉的再生效果逐渐体现出来，再生好的具有较高活性的沸石或沸石粉污泥重新流入吸附池进行吸附交换，从而使沉淀池出水的氨氮浓度与有机物浓度会持续降低并最终维持在一个相当低的水平上，整个稳定过程约需二十天左右，最后形成了本方法运行所需要的沸石或沸石粉污泥。在整个稳定过程中，吸附池与再生池内沸石或沸石粉污泥浓度持续上升并最终达到平衡，沉淀池中沸石或沸石粉污泥沉降性能虽比运行初期单纯的沸石或沸石粉略有下降，但仍然明显优于常规活性污泥的沉淀性能，而且吸附段和再生段所需的总水力停留时间有较大的减少，以COD浓度为400mg/L的生活污水为例，本发明方法只需2.5～3.5小时就可以实现有机物和氨氮的同步去除。
本发明的特点在于，(1)直接在吸附池内投加沸石或沸石粉，经过一定时间微生物的富集培养驯化，形成高浓度和高活性的沸石或沸石粉污泥，它们不仅对氨氮具有选择吸附作用，而且对溶解性有机物也具有良好的吸附性能，同时，吸附池内还保留了常规生物吸附再生工艺的微生物作用，所以，出水水质好，COD和氨氮浓度均较低；(2)与现有污水常规吸附再生工艺相比，沸石或沸石粉污泥具有良好的沉淀性能，沉淀池中沉淀污泥体积小，进入再生池的污泥量仅为进入吸附池污水量的5％～10％左右，再生池容积可缩小，从而节省了建设投资；(3)与现有沸石强化生物脱氮工艺相比，再生的对象是高浓度沸石或沸石粉污泥，污泥浓度高达50000mg/L以上，而现有沸石强化生物脱氮工艺的再生对象是污泥和水的混合液，污泥浓度小于10000mg/L，同样体积的再生池，其再生效率明显提高；(4)沸石或沸石粉的价格低廉，大部分可以通过沉淀分离后再循环使用，少量随剩余污泥排放，在运行稳定后补加沸石或沸石粉很少，实际运行费用极低；(5)沸石或沸石粉污泥无机质含量高，对它处理处置比常规剩余污泥更容易更方便；(6)本方法在整个污水处理过程中污泥产率低。
采用本发明，对于生活废水、城市污水和工业有机废水中的有机物、氨氮均能进行高效处理，达标排放，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。
                        附图说明
附图1是本发明方法的水处理流程图。
                        具体实施方式
如下是采用本发明方法进行污水处理的说明：
进  水：Q0＝1m3/h，COD＝150mg/L，NH4 +-N＝30mg/L，SRT＝30d
吸附池：在进水中投加沸石或沸石粉，
        HRT＝1h，SS＝10000mg/L，其中沸石浓度为5000mg/L
        NV＝1.5kgBOD5/m3.d，NS＝0.2kgBOD5/kgMLSS.d，
        经搅拌器与污水充分搅拌混合，气水比＝15∶1。
沉淀池：沉淀时间HRT＝1.5h
再生池：沉淀池分离出来的污泥进入再生池进行生物再生
        V＝1m3，回流比R＝0.1，HRT＝10h，
        SS＝110000mg/L，其中沸石浓度为55000mg/L，
        NV＝1.2kgBOD5/m3.d
        气水比＝40∶1。
出  水：COD≤30-40mg/L，NH4 +-N≤10mg/L，SS≤50mg/L
下表是本发明方法和相关污水处理工艺及沸石强化脱氮工艺性能的比较：
本发明方法 吸附再生工艺     A/O工艺 沸石强化A/O工艺
能否去除有机物     能     能     能     能
能否脱氮     能     不能     能     能
生物段水力停留时间     2.5-3.5h     4-5h     6-8h     5-6h
二沉池     1-1.5h     2.0h     2.0h     2.0h
污泥沉淀性能     佳     不稳定     不稳定     稳定，较好
污泥处理投资     最少     多     一般     少
总投资     最少     少     最高     少
总运行费用     最少     少     高     少

Claims (1)

1.沸石生物联合吸附再生污水处理方法，其特征在于：由吸附池、沉淀池、再生池组成，在污水处理时，不需要在吸附池内进行污泥接种，而是按污水处理要求，核算所需污泥的浓度后，在吸附池投加沸石或沸石粉，通过充分搅拌，使沸石或沸石粉与吸附池内的污水混合接触，直接利用进入吸附池污水中所含微生物进行污泥培养驯化，再生池通过硝化或/和有机物降解生物处理对吸附池出水经沉淀池沉淀后产生的沸石或沸石粉污泥进行生物再生，经生物再生后的污泥回流进吸附池重新投入运行，进行污水处理。
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