CN1424267A

CN1424267A - 一种化学生物絮凝——悬浮填料床处理城市污水的方法

Info

Publication number: CN1424267A
Application number: CN 03114800
Authority: CN
Inventors: 夏四清; 杨殿海; 高廷耀; 黄天寅
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2003-06-18

Abstract

本发明属环保技术领域，具体涉及一种化学生物絮凝——悬浮填料床处理城市污水的方法。本发明通过化学生物絮凝深度集成强化一级处理大大提高废水的处理效率；悬浮填料床内装有悬浮粒子填料，为微生物提供很好的附着栖息地，大大提高了生化反应器内有效的微生物浓度。这种深度集成的物化生化组合工艺可使污水处理效率大大提高，有效去除化学需氧量、生化需氧量、悬浮固体、氮、磷等污染物，使水力停留时间大大减少，有效地节约用地。本方法可将出水总磷浓度控制在较低的水平，满足了日益严格的出水总磷排放标准。本发明占地少、操作简单、成本低廉、工人劳动强度低。

Description

一种化学生物絮凝----悬浮填料床处理城市污水的方法

技术领域

本发明属环保技术领域，具体涉及一种化学生物絮凝----悬浮填料床处理城市污水的方法。

背景技术

随着全球人口的不断增加、社会的不断发展、城市化进程的不断加速，城市污水量的增长速度惊人。又由于城市污水中含有大量的无机营养元素如氮与磷，造成了受纳水体的富营养化。在目前城市污水的处理中，占绝对主导地位的是活性污泥法。传统的活性污泥法不具有脱氮除磷的功能，基于生物好氧硝化缺氧反硝化以及厌氧释磷好氧过量吸磷的理论开发出了一系列生物脱氮除磷的活性污泥工艺，目前公认的处理难度在出水磷浓度的控制上，几种不同的城市污水脱氮除磷技术如下：

(一)A²/O工艺

这是目前研究与应用最为广泛的一种生物脱氮除磷工艺，它的主体构筑物包括缺氧反应器、厌氧反应器和好氧反应器等，研究及实际工程运行经验表明，其对氮元素的去除效果较好，去除有机物的能力很稳定，但其存在着如下一些缺陷：(1)池体多，增加了很多连接的管道；(2)水力停留时间长，处理池体积大，基建费用高，同时也增加了占地面积；(3)回流系统多，设备多而分散，运行管理复杂，对操作人员的素质要求高；(4)处理效果很大程度上依赖于进水水质，当水质波动时，处理效果得不到保证，不耐冲击负荷；(5)能耗高，增加了运行费用；(6)除磷效果不稳定，不能保证达标。

(二)SBR工艺

该工艺是一个间歇式的活性污泥系统，活性污泥的曝气、沉淀、出水排放均在同一个反应器内进行。它是在时间序列上创造了缺氧、厌氧和好氧的环境，为脱氮除磷微生物生长提供条件，它的优点是单池系统，可以用时间继电器实现自动控制，研究及工程实践表明其存在着如下的一些缺陷：(1)由于是间歇操作，该工艺不适合大规模的城市污水处理工程；(2)由于脱氮微生物和除磷微生物之间的相互竞争，该工艺对氮及磷的处理效果不理想，很少能同时达标；(3)水力停留时间长，处理池体积大，基建费用高，同时也增加了占地面积；(4)处理效果很大程度上依赖于进水水质，当水质波动时，处理效果得不到保证。

(三)侧流除磷(Phostrip)工艺

该工艺是将生物除磷与化学除磷结合的一个代表，一部分回流污泥被送入专门的反应器进行释磷，然后用石灰沉淀所释放的磷。研究和工程实践表明该工艺除磷效果好，不受进水水质的影响，但其存在着如下一些缺陷：(1)需要增加专门的反应器和设备，增加了基建费用；(2)增加了操作管理的复杂性，对操作人员的技术水平要求高；(3)使用了石灰，其贮存和预备系统的问题也较多；(4)污泥因石灰的加入其量大大增加，处理费用增加。

发明内容

本发明的目的在于提出一种操作简单、成本低廉，能有效去除氮磷等污染物的处理城市污水的方法。

本发明提出的处理城市污水的方法，采用化学生物絮凝反应器，具体步骤为：

(1)将城市污水泵入化学生物絮凝反应器，在反应器中与化学混凝剂、有机高分子絮凝剂充分混合，混合反应时间为20-40分钟，有效去除总磷(TP)、悬浮固体(SS)、化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)；

(2)经化学生物絮凝反应器出来的混合液进入中间沉淀池，进行固液分离，中间沉淀池的沉淀时间为0.5-3小时，产生的沉淀物部分经循环泵回流入化学生物絮凝反应器，回流比控制在20-40％，剩余部分沉淀物作为污泥排放，上清液可达到国家有关排放标准。

本发明所采用的化学混凝剂可以采用聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁、硫酸铝等之一种，加入量以Al₂O₃为有效成份时，小于10mg/l。

本发明所采用的有机高分子絮凝剂可以采用聚丙烯酰胺(PAM)、硅胶等之一种，加入量为0-0.5mg/l。

本发明提出的处理城市污水的方法，为了进一步有效去除氨氮和有机物，可以在中间沉淀池后加入悬浮填料床反应器。其具体步骤为：

(1)从中间沉淀池产生的上清液进入悬浮填料床反应器进行生化反应，反应时间为2-6小时，填料投加率为10-70％，较优为30-50％，气水比为2∶1-8∶1，可进一步有效去除氮和有机物等；

(2)从悬浮填料床反应器中出来的夹带脱落生物膜和污泥的混合液进入二沉池再次进行固液分离，沉淀时间为0.5-3小时，沉淀出水即达到国家综合排放标准(GB8978-1996)的要求，沉淀物根据需要可以部分经泵回流至悬浮填料床反应器，回流比0-50％，其余部分沉淀物为剩余污泥。

本发明所采用的悬浮填料床反应器是生物膜法的一种形式，兼有活性污泥法和膜法的特点，为微生物提供附着生长的填料。填料在水中处于悬浮状态，能在反应器内流化翻动；悬浮填料粒子比重为0.8～1.0，填料为φ0.5mm～φ100mm的球形，或φ0.5mm×0.5mm～φ100mm×100mm的圆柱形，比表面积为100m²/m³～3000m²/m³，构造为不同规格形状规则的叶片向四周扩散，为微生物提供面积较大的栖息场所。通过生物作用去除氨氮和有机物。由于填料在运行过程中处于流化状态，一方面使污染物与填料上的生物膜广泛而频繁接触，传质效率高，另一方面填料可以切割大气泡为小气泡，从而提高氧的利用率。

本发明通过化学生物絮凝反应去除大部分悬浮固体和总磷，以及部分BOD和COD；采用悬浮填料床作为后续处理的反应器，能有效的控制出水氨氮浓度。

经本发明方法处理后，出水可使COD_Cr≤100mg/l，TP≤1mg/l，NH₃-N≤10mg/l。出水水质优于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)标准的要求。

本发明采用了化学和生物絮凝深度集成的技术，充分利用了回流混合污泥的絮凝和吸附性能，可以在使用少量化学药剂的情况下大大提高处理效率。这样可以减少反应时间，提高反应器的处理能力，从而降低基建投资费用。

本发明中悬浮填料床反应器采用的悬浮填料的比重与水的比重接近，在废水中呈悬浮状态，比表面积比一般的固定弹性或半弹性填料大，为微生物提供了大面积的栖息场所。

本发明与典型的生物脱氮除磷处理城市污水工艺(A²/O)的比较表

特征	本发明	A²/O工艺
特征	本发明	A²/O工艺	占地面积	小	大
基建费用	低	高	占地面积	小	大
基建费用	低	高	操作复杂性	简单	复杂
运行成本	节约30％	标准	操作复杂性	简单	复杂
运行成本	节约30％	标准	去除有机物能力	稳定	稳定
去除氨氮能力	稳定	较稳定	去除有机物能力	稳定	稳定
去除氨氮能力	稳定	较稳定	去除总磷能力	稳定	不稳定
抗冲击负荷的能力	强	弱	去除总磷能力	稳定	不稳定

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

将某地城市污水泵入化学生物絮凝反应器，反应器中PAC加入量为8mg/l，PAM加入量为0.5mg/l，水力停留时间为30分钟；从化学生物絮凝反应器中出来的处理水，进入中间沉淀池，沉淀时间为1小时，产生的沉淀物为混合污泥，部分回流至反应器，回流比为25％；从中间沉淀池出来的上清液进入悬浮填料床反应器，水力停留时间2.7小时，填料投加率为38％，气水比为4∶1，从悬浮填料床反应器出来的混合液进入二沉池，沉淀时间为1.5小时，沉淀物部分经泵回流至悬浮填料床反应器，回流比为28％。

经检测，进水时COD_Cr平均值为200mg/l，出水时平均值为41mg/l，去除率为79.5％；进水时TP平均值为2.54mg/l，出水时平均值为0.75mg/l，去除率为70.5％；进水时SS平均值为148mg/l，出水平均值为13mg/l，去除率为90％；进水时氨氮平均值为22mg/l，出水平均值为10mg/l，去除率为54.5％。

实施例2

将某地城市污水泵入化学生物絮凝反应器，反应器中PAC加入量小于10mg/l，PAM加入量为0.5mg/l，水力停留时间约为30分钟，从化学生物絮凝反应器中出来的处理水，进入中间沉淀池，沉淀时间为1.2小时，产生的沉淀物为混合污泥，部分回流至反应器，回流比为25％；从中层池出来的上清液进入悬浮填料床反应器，水力停留时间2.5小时，填料投加率为45％，气水比为3∶1，从悬浮填料床反应器出来的混合液进入二沉池，沉淀时间为2小时，沉淀物部分经泵回流至悬浮填料床反应器，回流比为30％。

经检测：进水时COD_Cr平均值为221mg/l，出水时平均值为56mg/l，去除率为74.7％；进水时TP平均值为3.1mg/l，出水时平均值为0.80mg/l，去除率为74.2％；进水时SS平均值为185mg/l，出水时平均值为18mg/l，去除率为90.3％；进水时氨氮平均值为22mg/l，出水时平均值为8.8mg/l，去除率为60.0％。

实施例3

将某地城市污水泵入化学生物絮凝反应器，反应器中PAC加入量为6mg/l，PAM加入量为0.5mg/l，水力停留时间约为30分钟，从化学生物絮凝反应器中出来的处理水，进入中间沉淀池，沉淀时间为2小时，产生的沉淀物为混合污泥，部分回流至反应器，回流比为25％；从中间沉淀池出来的上清液进入悬浮填料床反应器，水力停留时间2.3小时，填料投加率为55％，悬浮填料床气水比为2.1∶1，从悬浮填料床反应器出来的混合液进入二沉池，沉淀时间为2.2小时，沉淀物部分经泵回流至悬浮填料床反应器，回流比为30％。

经检测：进水时COD_Cr平均值为176mg/l，出水时平均值为30mg/l，去除率为83.0％；进水时TP平均值为2.4mg/l，出水时平均值为0.62mg/l，去除率为74.2％；进水时SS平均值为217mg/l，出水时平均值为18mg/l，去除率为91.7％；进水时氨氮平均值为24mg/l，出水时平均值为8.5mg/l，去除率为64.6％。

Claims

1、一种化学生物絮凝----悬浮填料床处理城市污水的方法，采用的化学生物絮凝反应器，其特征在于具体步骤为：

(1)将城市污水泵入化学生物絮凝反应器，在反应器中与化学混凝剂、有机高分子絮凝剂充分混合，混合及反应时间为20-40分钟；

(2)经化学生物絮凝反应器中出来的混合液进入中间沉淀池进行固液分离，中间沉淀池的沉淀时间为0.5-3小时，产生的沉淀物部分经循环泵回流入化学生物絮凝反应器，回流比为20-40％，剩余部分沉淀物为剩余污泥排放。

2、根据权利要求1所述的处理城市污水的方法，其特征在于化学混凝剂采用聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、硫酸铝之一种，加入量以Al₂O₃为有效成份计小于10mg/l。

3、根据权利要求1所述的处理城市污水的方法，其特征在于有机高分子絮凝剂采用聚丙烯酰胺、硅胶之一种，加入量为0-0.5mg/l。

4、根据权利要求1所述的处理城市污水的方法，其特征在于还包括如下步骤：

(1)从中间沉淀池产生的上清液进入悬浮填料床反应器进行生化反应，反应时间为2-6小时，填料投加率为10-70％，气水比为2∶1-8∶1；

(2)从悬浮填料床反应器中出来的夹带脱落生物膜和污泥的混合液进入二沉池再次进行固液分离，沉淀时间为0.5-3小时，其中上清液出水即为达到排放标准的污水，沉淀物根据需要可以部分经泵回流至悬浮填料床反应器，回流比为0-50％，剩余部分沉淀物作为剩余污泥排放。

5、根据权利要求4所述的处理城市污水的方法，其特征在于悬浮填料床中的填料是粒状，为球形或圆柱形，粒子的粒径为0.5mm～10mm，比重为0.8～1.0，比表面积为100m²/m³～3000m²/m³。