CN1350985A - 生物·化学方式高度下水处理方法 - Google Patents

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Abstract

有效处理下水中的有机质和营养素氮和磷的下水处理方法,包括沉淀去除下水中的泥沙和杂质的沉沙· 沉淀槽阶段,将由单纯曝气槽和接触曝气槽构成的2段曝气槽中将氮元素从氨态氧化成氧化氮形态后的返回淤泥用脱氮氧化菌以无氧存在的状态下流入的下水为碳源将氮元素转变为氮气排放到大气中的无氧槽阶段,将土壤微生物固定化制成的生物团在生物生产器中活化,供应给曝气槽的生物池阶段,利用生物池中的土壤微生物和曝气槽本身的好氧微生物以及持续供应的氧气对流入的被处理物中的有机质进行1次分解·氮氧化的单纯曝气槽阶段,利用过滤材料上附着的微生物对流入的1次分解有机质和非氮氧化的氮元素进行2次分解·氮氧化的接触曝气槽阶段,投入凝集剂在沉淀槽中去除淤泥、被处理物和磷的沉淀槽阶段,对沉淀的淤泥进行脱水处理提高浓度的浓缩槽阶段。

Description

生物·化学方式高度下水处理方法
技术领域
本发明涉及生物·化学方式高度下水处理方法，包括沉沙·沉淀槽阶段、无氧槽阶段、生物池(Bio-pond)阶段，单纯曝气槽阶段、接触曝气槽阶段沉淀槽阶段和浓缩槽阶段。
背景技术
在下水处理方法中，提出时间最久，而又尚未解决的问题之一就是在沉淀槽中所谓沉淀性不良的问题，难于用生物学方法同时去除氮和磷的问题。也就是说，目前的问题是，现有的生物学处理方法对于流入原水的负荷变化对应能力不佳，因为曝气槽中的丝状菌(丝状微生物，FilamentousMicrorganisms)的过多繁殖，导致沉淀性不良，引发处理水质的不稳定性，沉淀槽中的淤泥膨化(Bulking Sludge)现象和沉淀槽中的淤泥上浮(RisingSludge)现象频繁发生，流入下水的有机质和营养素的不均衡导致以生物学方式完善处理非常困难。
在国外的下水处理方法中，有非常多的步骤都可以应用，相应于韩国下水特点的是以营养素处理步骤为主的方法。但是，对由于地域、季节等原因，流量、浓度的变化很大，流入污水处理厂的下水的浓度非常低的韩国的低浓度下水来说，生物学方式的营养素去除方法是否可以采用还几乎不知道(Wallis-Lage，C.L.，等，(1992)。Biological Nutrient Removal Usinga Low Strength Waste，WEF 65th Annal Conference & ExpositionProceedings，New Orleans，Sep.20-24，123-124)。
因此，需要开发采用与下水状态相应的营养素去除步骤，可以有效处理目前有机质和营养素浓度相对较低的韩国下水的处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物·化学方式的下水处理方法，无论下水内所含的营养素浓度高或低，都可以防止沉淀槽中的淤泥上浮，有效去除氮和磷之类的营养素。
本发明人等发现，通过采用本发明的高度下水处理方法，可以实现上述目的。本发明方法包括沉淀去除下水中的泥沙和杂质的沉沙·沉淀槽阶段，将在由单纯曝气槽和接触曝气槽构成的2段曝气槽中将氮元素从氨(NH3)态氧化成氧化氮(NO3)形态后的返回淤泥用脱氮氧化细菌(Denitifier)在无氧存在的状态下以流入的下水为碳源将氮元素转变为氮气排放到大气中的无氧槽阶段，将土壤微生物固定化制成的生物团(Bio-comp)在生物生产器(Bio-maker)中活化，供应给曝气槽的生物池阶段，利用生物池中的土壤微生物和曝气槽本身的好氧微生物以及持续供应的氧气对流入的被处理物中的有机质进行1次分解·氮氧化的单纯曝气槽阶段，利用过滤材料上附着的微生物对流入的1次分解有机质和未氮氧化的氮元素进行2次分解·氮氧化的接触曝气槽阶段，投入凝集剂在沉淀槽中去除淤泥、被处理物和磷的沉淀槽阶段，对沉淀的淤泥进行脱水处理提高浓度的浓缩槽阶段。
附图的简单说明
图1是本发明的生物·化学方式高度下水处理系统的模式图。
图2是本发明生物池的详图。
图3是作为背景技术的韩国京畿道南扬州市下水处理系统的模式图。
具体实施方式
以下根据附图的下水处理系统对本发明进行详细说明。
图1是本发明的生物·化学方式高度下水处理系统的模式图。
本发明的方法之一是一种生物·化学方式高度下水处理系统，包括沉淀去除下水中的泥沙和杂质的沉沙·沉淀槽(1)，将在2段曝气槽中将氮元素从氨(NH3)态氧化成氧化氮(NO3)形态后的返回淤泥(13)用脱氮氧化菌在无氧存在的状态下以流入的下水为碳源将氮元素转变为氮气排放到大气中的无氧槽(2)，将土壤微生物固定化制成的生物团(40)在生物生产器(30)中活化，供应给曝气槽的生物池(6)，利用生物池(6)中的活化土壤微生物和曝气槽(3)中栖息的好氧微生物以及通过空气发生机(9)持续供应的氧气对被处理物中的氨态氮进行氮氧化的单纯曝气槽(3)，在单纯曝气槽(3)中1次分解的有机质与滞留时间短而无法完全氮氧化的氨态氮用过滤材料(11)上附着的微生物进行2次分解·氮氧化的接触曝气槽(4)，向通过了2次曝气槽(4)的被处理物中投入凝集剂去除淤泥、被处理物和磷的沉淀槽(5)，对沉淀的淤泥中的一部分进行脱水处理提高浓度的浓缩槽(8)。
本发明方法的其它方面是，是将在接触曝气槽(4)氮氧化后的处理物返回无氧槽的返回管路(13)，为持续供应淤泥并维持适当的微生物浓度(MLSS)，将在沉淀槽(5)以凝聚剂凝集的沉淀淤泥转移到单纯曝气槽(3)的管路(14)，为持续供应微生物并促进生物团(40)的活化，将在单纯曝气槽(3)凝集的沉淀淤泥返回生物池(6)的返回管路(15)，为给高浓度的浓缩淤泥进行脱水，把从沉淀槽(5)出来的剩余沉淀淤泥转移到浓缩槽(8)的管路(17)，把脱水滤液返回单纯曝气槽(3)的管路(18)，以及使在生物池(8)活化的微生物流入单纯曝气槽(3)的管路(16)之类的废水和淤泥的转移管路。
以下更详细的说明本发明的生物化学高度下水处理方法中各个反应槽的功能和作用。被处理物生活污水是通过很长的收集管道流入的，因此含有许多泥沙和杂质。如果不首先去除泥砂和杂质的话，会导致机械故障和降低后续处理步骤的处理效率，为此设置了沉沙·沉淀槽(1)以提前防止上述问题、槽(1)并且具有使下水因时间不同而发生的流量和浓度的变化达到最小的均一化功能。沉沙·沉淀槽(1)臭气严重，可根据需要进行全覆盖，阻断臭气，收集处理恶臭物质。经过沉沙·沉淀槽(1)后的被处理物流入无氧槽(2)。被处理物经过单纯曝气槽(3)和接触曝气槽(4)变成氨态氮被完全氮氧化为NO2→NO3的形态。氮氧化的被处理物通过管路(13)由接触曝气槽(4)返回无氧槽(2)，脱氮氧化菌以流入的被处理物中的有机质作为碳源把氧化氮态的氮元素由NO3→NO2→NO→N2O→N2进行还原，排放到大气中去除，无氧槽(2)中，为使脱氮氧化菌与碳源和NOx-N充分接触和混合，装有混合用混合器(10)。脱氮氧化反应中所用的电子供体可以使用外部碳源醋酸、柠檬酸、甲醇等，不过从经济等方面考虑，使用内部碳源即被处理物中的有机质。
本发明的生物·化学高度下水处理方法中，担任非常重要作用的生物池(6)由已知技术生物团(40)和生物生产器(30)构成，其详细结构如图2所示。生物学处理中最重要的是通过微生物迅速去除有机质，以及通过处理物与微生物的分离确保稳定的处理水质。由此，本发明使用了在本技术领域称为微生物群集(Bio-clod)的有机质去除能力优良的沉淀效率优良的土壤微生物固定化的生物团(40)。本发明所使用的生物团(40)是以废水处理适应性高的保证的土壤微生物放线菌类(actinomycets)，芽孢杆菌(bacillus sp.)，藤黄微球菌(micrococcus luteus)和假单胞菌(pseudomonas sp.)等提取培养之后，为防止短期内固定化微生物的溶出，使用上述微生物的1％，以及营养成分丰富的辅助材料和添加剂进行固定化操作而制得的。填充了生物团(40)的生物生产器(30)利用连续供应的氧气活化固定化的土壤微生物，促进由沉淀槽(5)经返回管路(15)连续返回的淤泥里面的微生物的活化，起着可以不持续供应生物团(40)也可以活化微生物的作用。一般认为，生物生产器(30)中，土壤微生物的活化时间实验结果要2～3天才能达到需要程度。
被处理物经过无氧槽(2)流入单纯曝气槽(3)中。生物池(6)中活化的微生物以及在曝气槽中存在的微生物利用通过空气发生机(9)连续供应的氧气，使流入的被处理物通过物质代谢作用使有机质发生氮氧化。在该过程中，生物池(6)中活化的微生物起着促进氮氧化反应更有效进行的作用，上述氮氧化中发生如下反应：
上述反应中，参与氨氧化为NO2 -的氮氧化过程的微生物是亚硝化单胞菌(N.Europaea，N.monocella)和亚硝化球菌(Nitrosococcus)属的微生物，第2步反应使硝化杆菌(Nitrobacter(N.agilis，N.winogradsky))属和亚硝化囊菌属(Nitrosocystis属)的微生物起作用的。
通过单纯曝气槽(3)的被处理物流入接触曝气槽(4)。接触曝气槽(4)中填充有可以附着栖息许多微生物的板型过滤材料(介质，Media)(11)。填充的过滤材料(11)上附着的微生物确保淤泥的停留时间长，通过2次氮氧化去除在单纯曝气槽中无法除去的有机质，可以保证曝气槽内稳定的MLSS，适应流入原水的浓度变化，使淤泥生成量最小化，节约淤泥的处理费用。
通过接触曝气槽(4)的被处理物流入沉淀槽(5)。流入的接触曝气槽(4)的流出水与微生物和处理水相混合，向其中从药品贮藏槽(7)通过管路(12)投入适当量的凝集剂，促进沉淀槽(5)中的沉淀，使处理水和淤泥有效地实现固液分离。这样，使处理水质稳定，处理效果优越，被处理物中所含的磷与凝集剂发生化学反应被有效地沉淀去除。
在沉淀槽(5)中完全去除了营养素和微生物的被处理物最后被排放。沉淀的淤泥用流入原水的30～50％经过管路(14)返回单纯曝气槽(3)，维持曝气槽内的适当MLSS，促进经管路(15)返回生物池(6)的固定化土壤微生物的活化。经管路(14)和(15)返回的沉淀淤泥以外的其它淤泥流入浓缩槽(8)。流入的沉淀淤泥经浓缩体积减小，脱水处理后，进行填埋等处理，浓缩上清液和脱出的滤液经管路(18)返回单纯曝气槽进行再处理。
上述下水处理系统中将废水流动设计为利用各反应槽的标高差通过重力而实现。淤泥的回送和凝集剂的投放量可以采用调整与流量相同泵的运行时间或者使用流量不同的泵而调节。
以下记载为本发明的实施例。以下实施例只是用来帮助理解本发明的，本发明并不受实施例的限制。
实施例
以实验室规模制造人造下水，对其的上述生物·化学下水处理系统的构成以及规模如下表1所示。
各反应槽为丙烯酸系材质，处理流量为10L/日。
表1
本发明下水处理系统的构成 大小(停留时间) 特征
无氧槽单纯曝气槽接触曝气槽沉淀槽生物池 1.87L(3小时)2.5～3.3L(6～8小时)1.25L(2小时)1.25L(2小时)0.4L(2日*) 圆筒形，装有混合用混合机MLSS浓度：2500～4000mg/L含有板型过滤材料(填充60％)圆筒形填充有生物团
*在生物池中停留时间长是因为流入的流量与其它反应槽相比少
比较例
不使用凝集剂和生物池的韩国京畿道南扬州市下水处理系统包括厌氧条件控制区、厌氧反应槽、无氧气槽、氧气槽、沉淀槽等。实施例与比较例的下水处理效率如以下表2所示。
表2
 BOD  TN(总氮) TP(总磷)
浓度(mg/L) 去除率(％) 浓度(mg/L) 去除率(％)   浓度(mg/L)   去除率(％)
  比较例   流入原水   190   -   31   -    4.3   -
  处理水   18   90.5   9.0   71.0    0.9   79.0
  实施例   流入原水   249   -   43   -    9.1   -
  处理水   6.3   97.5   8.5   80.2    0.6   93.4
由表2可见，本发明的生物·化学系统的下水处理效率在生物耗氧量、氮和磷的去除率方面较以往的下水处理优越。
根据本发明的生物·化学下水处理方法，可以防止沉淀槽中因沉淀不良导致的处理水质恶化，而与下水中的有机质无关。同时除去氮和磷等营养素，不仅可以阻止湖水和河流的富营养化，而且下水处理效率也优良，下水处理系统的维持管理也经济。

Claims (3)

1.生物·化学高度下水处理方法，包括：
沉淀去除下水中泥沙和杂质的沉沙·沉淀槽阶段，
将由单纯曝气槽和接触曝气槽构成的2段曝气槽氮氧化后的返回淤泥用脱氮氧化菌在无氧存在的状态下以流入的下水为碳源将氮元素转变为氮气排放到大气中的无氧槽阶段；
将土壤微生物固定化制成的生物团在生物生产器中活化，供应给曝气槽的生物池阶段；
利用生物池中的土壤微生物和曝气槽本身的好氧微生物以及持续供应的氧气对流入的被处理物中的有机质进行1次分解·氮氧化的单纯曝气槽阶段；
利用过滤材料上附着的微生物对流入的1次分解有机质和未氮氧化的氮元素进行2次分解·氮氧化的接触曝气槽阶段；
投入凝集剂在沉淀槽中去除淤泥、被处理物和磷的沉淀槽阶段；以及
对沉淀的淤泥进行脱水处理提高浓度的浓缩槽阶段。
2.生物·化学方式高度下水处理系统，包括：
沉淀去除下水中的泥沙和杂质的沉沙·沉淀槽；
将在2段曝气槽中将氮元素从氨(NH3)态氧化成氧化氮(NO3)形态后的返回淤泥用脱氮氧化细菌在无氧存在的状态下以流入的下水为碳源将氮元素转变为氮气排放到大气中的无氧槽；
将土壤微生物固定化制成的生物团在生物生产器中活化，供应给曝气槽的生物池；
利用生物池提供的活化土壤微生物和曝气槽本身栖息的好氧微生物以及通过空气发生机持续供应的氧气对被处理物中的氨态氮进行氮氧化的单纯曝气槽；
将在单纯曝气槽中1次分解的有机质与滞留时间短而无法完全氮氧化的氨态氮用过滤材料上附着的微生物进行2次分解·氮氧化的接触曝气槽；
向通过了2次曝气槽的被处理物中投入凝集剂去除淤泥、被处理物和磷的沉淀槽；和
对沉淀的淤泥中的一部分进行脱水处理提高浓度的浓缩槽。
3.权利要求1记载的生物·化学高度下水处理方法，包括：
将在接触曝气槽氮氧化后的处理物返回无氧槽的返回管路；
为持续供应淤泥并维持适当的微生物浓度(MLSS)，将在沉淀槽中用凝聚剂凝集的沉淀淤泥转移到单纯曝气槽(3)的管路；
为持续供应微生物并促进生物团的活化，将在单纯曝气槽凝集的沉淀淤泥返回生物池的返回管路；
为给高浓度的浓缩淤泥进行脱水，把从沉淀槽出来的剩余沉淀淤泥转移到浓缩槽的管路；
把脱水滤液返回单纯曝气槽的管路；以及
使在生物池活化的微生物流入单纯曝气槽的管路。
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