CN1371874A

CN1371874A - 城市和工业废水一体化横流式流化床处理方法及其装置

Info

Publication number: CN1371874A
Application number: CN02102666A
Authority: CN
Inventors: 蒲重良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: CN1199882C

Abstract

本发明公开了一种污水一体化横流式流化床处理方法及其装置,本发明方法是在一个装置内使微粒填料和污水的混合液横向流化,而且横向流化是在装置内不间断反复循环的,在流化中污水得到快速处理,该装置包括壳体,进水口和出水口,在壳体内部设有横流式流化床和一体化澄清池,污泥从澄清池底部回流孔回到横流式流化循环廊道。本装置可作厌氧、缺氧、好氧流化床,如是好氧流化床,加装曝气设备即可。本发明不仅能降低污水治理的运行成本,减少污水处理设备的一次性投资,节约土地资源,而且效率和对污水中的各种污染物去除率都很高,污泥少且十分稳定。

Description

城市和工业废水一体化横流式流化床处理方法及其装置

本发明涉及一种城市综合废水和工业废水的高效资源化处理方法。

在现有的工业废水和城市综合废水处理中，所适用的技术主要是两大类：第一是已被广泛应用的各种生化法(含各式低效传统氧化沟)，它的主要特点是靠微生物降解废水中的水污染物，借此达到治理污水之目的；第二是已被各行业推广应用的物化法，其主要处理机理是通过一定的物理条件，加入化学药品，使得废水变为洁水，其主要作用为化学物理作用。

物化法处理废水的工艺流程为废水→调节池→加入混凝剂→混凝搅拌池→絮凝搅拌池→澄清池→出水，同时对澄清池中的污泥到污泥浓缩池进行脱水。该处理工艺的工程投资少、占地面积小、设备简单，操作方便；但混凝剂的用量较高，达0.08％-0.2％，一般0.05％-0.1％，由于受到混凝剂性能的限制，CODcr和BOD₅去除率仅60％左右，NH₃去除率仅40％左右，出水往往达不到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)城镇二级污水处理厂出水一级标准，处理污泥时需大量的药品费达0.4-0.5元/m³，运行费用高，且污泥难处理，存在二次污染的问题。

常用的现有生化处理方法有活性污泥法、各式低效能氧化沟法、SBR、接触氧化法、生物滤池等。

活性污泥法工艺流程为废水→调节池→好氧池→澄清池→出水，同对澄清池中的污泥到污泥浓缩池进行脱水。活性污泥法设计参数和参考值如下：BOD负荷(N₅)0.2～0.6kg BOD5/(kg MLSS.d)，容积负荷(Nv)0.8～2.0kgBOD5/(m³.d)，污泥龄(生物固体平均停留时间)：5～15d；混合液悬浮固体(MLSS)：3000～6000mg/L：混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)2400～4800mg/L：污泥回流比(R)；25％～100％；曝气时间(t)3～5h；BOD₅去除率85％～90％。从活性污泥法工艺流程和设计参数可以看出，该方法处理工艺成熟，BOD₅去除率高；但停留时间长，由于是平行布置，所以，占地面积大，污泥量大，需回流，且易发生污泥膨胀，能耗较高，耐冲击负荷差，不易操作管理等。

现有氧化沟法的工艺流程图为污水→集水井→氧化沟→澄清池→出水，同时对澄清池中的污泥进行脱水。氧化沟法设计参数如下：BOD容积负荷0.2～0.4kg BOD₅/(m³.d)，混合液悬浮固体(MLSS)：3000～4000mg/L，污泥龄(生物固体平均停留时间)为15～30d，污泥回流比：50％～150％，水力停留时间(t)：8～36h，BOD₅去除率75％～95％。从氧化沟法工艺流程和设计参数可以看出，该处理工艺成熟，BOD₅去除率高，可实现脱氧反硝化，氮的去除率较高，耐冲击负荷较大，可实现无设施的污泥回流，不易发生污泥膨胀，但停留时间长，占地面积大，能耗相对较高等。

生物滤池和接触氧化法的工艺流程为污水→格栅→沉沙池→吸附池→二次沉淀池→出水，同时对二次沉淀池中的污泥进行脱水处理。该方法设计参数如下：BOD容积负荷(Nv)1.0～1.8kg BOD₅/(m³.d)，提高了处理效率，降低了能耗，得到了广泛的应用，但存在着易堵塞、填料安装更换不便、填料的比面积不够大等问题。

LINPOR工艺，是高效的工艺，它主要是向活性污泥法添加多孔泡沫塑料颗粒作为生物载体材料而提高了处理效果，得到了应用，该颗粒填料粒径在一厘米以上，造价昂贵，所以，没能得到广泛应用。

总之在现有技术中，有的存在投资大，运行费用高，耗能高，处理效率低等问题，有的存在安装设备、填料复杂，维修困难等问题。

本发明目的是：针对现有技术之不足，集现有技术之优势于一身，提供一种高效的工业废水和城市综合废水的处理方法，不仅提高处理效率，降低废水治理的运行成本，节约一次性投资，节省土地资源，而且对废水中的各种污染物去除率高，污泥稳定且极少。

为实现上述目的，本发明设计按以下工艺步骤得以实现：

a、在本发明的池体内，充填了不需安装的具有苞埋菌体功能的填料，该填料的比表面积为50-130万M²/M³，通过专有的苞埋技术，把微生物菌体苞埋在填料里，在水力推流和混流作用下，使污水充分与填料苞埋菌体接触，菌体因吸收了污水提供的养份(污染物)而迅速成长，最后形成菌团，因此，微生物浓度高达30mg/L-60mg/L，由于填料和菌团处于流化状态，菌团与污水良好接触，微生物菌团将水中污染物吸附、呼吸、繁殖，最终达到迅速降解之目的。

b、污水经一沉池或水泵直接进入高效水解酸化池(有的污水可省此级)再经布水装置进入本发明之池体内，废水在推流器的作用下使污水与填料载体所形成的菌团处于混流状态，在池体内反复流动，进行好氧和缺氧，由于在整个循环池内填充满了不需安装的微米级填料，在水力作用下，填料处于流化状态，污水与填料充分接触，加快了降解的速度，因此，一般城市综合污水只需在本发明的池体内停留的时间2-5小时，即可达到国家二级污水处理厂一级排放标准，污水经本发明处理后，经澄清，即达标排放，另外澄清池的污泥适时排放。用本发明工艺新建的污水处理厂，经过实际运行，污泥特别少，一般情况下，一个月才排一次污泥，而且污泥特别稳定。

c、本发明所用填料，是本人发明加工之材料，选用耐降解的二氧化硅为原料，经提纯、高温膨化等工艺而获得，该填料孔隙率高，每克拥有比表面积达15-38平方米，粒径小至3至30微米，因此，在本发明中需设置专门填料与水的分离器，把微粒填料截留在本发明设备内，使填料永远在设备内工作。

本发明与现有技术相比有以下的优点：

1、处理效果好：目前的活性污泥法、氧化沟、SBR等由于他们都是靠活性污泥对污水进行处理的；而本发明是靠填料为细菌作载体，因此效率高，水处理效果好。

2、节省土地：现有技术所承建的污水处理厂，一般占地较大，如：每一万吨/日规模的污水处理厂，需占地4亩以上，而用本发明所建同规模的污水处理厂则只需2亩地，节约50％。

3、能耗低：由于本发明兼有物化、接触氧化、厌氧、缺氧之功能，因此，比现有的技术节省能耗30％以上。

4、处理效率高：现有技术中，活性污泥法等容积负荷为0.2-0.6kgBOD/m³.d，容积负荷较低；而本发明的容积负荷可达1-11kgBOD/m³.d，比现有技术的处理负荷高出1-10倍以上。

5、污泥量少：活性污泥法、氧化沟、SBR等污泥产量均相应较多，一般每天都要排污泥，最好的也不会超过五天，就需排一次污泥；而本发明所建成的污水处理厂，在运行中，一个月才排一次污泥。

6、节约投资：本发明具有比现有工艺技术节省一次性投资，现有技术每处理一万立方米/日需投资750万元-1200万元，而本发明在达到相同的处理量和处理效果时，只需投入600万元，节约投资20％-50％。

7、本工艺可模块化设计：可从日处理几十吨到数十万吨。

8、水处理费用低：每处理一吨水的人工费、电费等直接运行费在0.15元以内(即COD在350mg/L，电费按0.8元/KW.h计算，)。而现有技术每处理一吨水的直接费用在0.2-0.35元，本发明可比现有技术节约25％以上。

9、现有填料中多数都需要安装，因此，维修更换填料较困难，且一般都需停机维修，这就给大规模推广应用带来阻力，再加上比表面积稍大一点的填料，价格均较高，每立方米容积填料加安装一般都超过了180-1000元，所以，虽然加有填料的污水处理设施的处理效率高，但大规模的污水处理厂仍很难应用；而本发明的填料不需安装，随时可进行增加和减少，比表面积特别大，每立方米容积内可高达22.5-110万平方米，且价格相对便宜，维护十分方便，加减填料时不需停机，因而，适合在任何规模的水处理厂使用；

10、现有技术的流化床都是向上流或立式的，而本发明是横向流的，且是循环的。

11、现有填料中多数都需安装，而本发明使用的填料不需安装。

下面结合实施案例和附图对本发明作进一步的说明。

本发明工艺应用广泛，使用方法灵活，它可并连使用，也可串连使用，即可作厌氧流化床，又可作兼氧流化床，更可作好氧流化床(接触氧化流化床)，为了说明其完整性，现将本发明串连使用作一案例说明，既一个作厌氧流化床和一个作好氧流化床(在有必要时可在厌氧与好氧中间再串一个缺氧流化床，增加除磷脱氮的能力)，按图加以说明。

图1：本发明的应用图例；

图2：本发明的设备结构剖面示意图；

图3：本发明在污水处理厂中应用的流程图。

由图三所知，废水经粗细格栅、水泵、沉沙池(初沉池)，废水进入本发明设施如图2所示，废水经进水口(1)由装置底部进入装置内的横向流化廊道(2)，在水下推进器(4)的作用下使微粒填料横向流化，并在设备内反复循环同速流动，流速0.2-0.5M/S，完成一次循环需0.5-8分钟，(3)为导流环，廊道墙(5)使得污混合液在设备内来回横向流化并反复循环，永远使混合液处于横向流化状态，让废水与填料所形成的生物模反复接触，使污染物被吸附，最终被微生物降解，在A池内，污染物最终被微生物分解为水和沼气，而在好氧池B内，污染物被好氧细菌降解，为了要保证微粒填料永远保持在本发明的设备内，采用了一体化结构，即在设备循环廊道的一面，设有船型澄清池，反复循环的混合液，通过船形澄清池下部流过，而经反复处理过的水经(6)澄清池前唇下方的进水口(7)进入澄清池，在经过导向板(17)导向，混合液进入澄清状态，填料和菌团下澄至污泥澄降回流板(8)，由于角度原因和负压作用，填料和菌团经回流孔(9)又回流到横向流化循环廊道，继续处理污水，为了保证澄清效果，在澄清池还加装了助澄斜板(18)，多余污泥进入污泥斗(10)，再经排泥管(11)排出回流或脱水外运，澄清的水经出水堰(12)排出壳体(14)。如厌氧池A，要加上盖，还要产生沼气，应设置沼气收集设备，加装管道加以利用和管理，如果是好氧池B，就加上曝气头(13)即可。废水在横流式厌氧床处理器内处理时，CODcr、BOD₅的降解率可达到70-95％(视温度、水质而定)，水力停留时间T＝2-5小时，容积负荷设计值可达COD10-45kg/m³.h。横流式好氧流化床用于处理废水时(充填高效微米级填料)，CODcr、BOD₅等降解率可达70％-95％，容积负荷设计值可达BOD 1-11kg/m³.d，水力停留时间T＝1.5-5小时。因此，废水通过本发明设施之A、B两池串连处理时，各相关参数可视情况而设定，对CODcr、BOD₅等污染物，降解去除率可达95％以上。如果设污泥回流、串一级缺氧并控制回流，氨氮、磷的去除率可达75％-93％，可确保水处理的最佳效果。

Claims

1、城市和工业废水一体化横流式流化床处理方法及其装置，该方法依次包括以下工艺步骤：

(1)、在设备内加入微粒填料，用水下推进器，微粒填料和污水组成的混合液横向流化，在装置内反复流动，永远使混合液处于横向流的流化状态，微粒填料载体所生成的生物模充分地与污水接触，使废水中的污染物被生物菌体吸附、降解。

(2)、被处理后的混合液进入设于装置内的一体化澄清池，进行固液分离，清水经澄清后溢出出水槽排出，长满生物模的微粒填料经澄清池底部的孔隙又回到装置的横向流化廊道，使微粒填料载体长期滞留于装置内，并长期处于横向流化状态。

(3)、本装置可串连使用，也可并连使用，还可作厌氧横向式流化床工艺、缺氧(兼氧)横向式流化床工艺、好氧横向式流化床工艺等使用。

2、一种用于实现权利要求1的方法的装置，该装置包括进水口(1)由装置底部或其它部位进入本装置，环流廊道(2)，水下推进器(4)，廊道墙(5)，廊道的一面设有船型澄清池，反复循环的混合液，通过船形澄清池下部流过，澄清池前唇(6)，一体化船形澄清池进水口(7)，经过导向板(17)，污泥澄降回流板(8)，污泥(填料)回流孔(9)，助澄斜板(18)，污泥斗(10)，排泥管(11)，出水堰(12)，壳体(14)，曝气头(13)。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于：澄清池设于横向流化床一体内的上部，设有污泥回流孔(9)，同时还在同一澄清池内设有污泥斗(10)，排泥管(11)。