專利名稱：一種污水生物處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理技術(shù)，特別是涉及一種利用序批式活性污泥法和曝氣生物濾池耦合對(duì)污水進(jìn)行處理的復(fù)合工藝，具體說是一種污水生物處理方法。
背景技術(shù)：
公知的污水生物處理工藝，按反應(yīng)器中微生物的存在形式，可分為懸浮污泥處理工藝和附著污泥處理工藝兩大類。附著污泥處理工藝由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，生物除磷效果不佳，因此進(jìn)入氮、磷營養(yǎng)鹽去除階段后，在實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛的是懸浮污泥處理工藝。
序批式活性污泥法(sequencing batch reactor，SBR，也譯為間歇式活性污泥法)是懸浮污泥處理工藝的一種，一般可按運(yùn)行次序分為充水期、反應(yīng)期、沉淀期、排水排泥期和閑置期五個(gè)階段，這五個(gè)階段組成SBR工藝的一個(gè)運(yùn)行周期，根據(jù)運(yùn)行需要也可不設(shè)閑置期。該工藝最明顯的特點(diǎn)是將反應(yīng)和沉淀的兩道工序放在同一個(gè)反應(yīng)器中序列間歇式進(jìn)行，擴(kuò)大了反應(yīng)器的功能，因此無須另設(shè)二沉池和污泥回流設(shè)施，建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用都低于傳統(tǒng)連續(xù)式懸浮污泥工藝。但由于該工藝仍然力圖應(yīng)用各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)在不同的反應(yīng)條件下，達(dá)到去除有機(jī)物和營養(yǎng)鹽的目的。而由于功能不同的微生物在同一系統(tǒng)中混合生長，尤其是世代周期長的自養(yǎng)硝化菌與異養(yǎng)菌的混合生長，不可避免地存在著硝化菌與聚磷菌之間泥齡的矛盾、反硝化與釋磷過程對(duì)碳源的競爭以及回流污泥中硝酸鹽成分對(duì)厭氧區(qū)釋磷的影響等系統(tǒng)本身固有的缺陷，使系統(tǒng)往往很難達(dá)到同步高效除磷和脫氮的效果。
面對(duì)懸浮污泥處理工藝存在的這些問題，同時(shí)為適應(yīng)污水再生利用的要求，曝氣生物濾池(Biological Aerated Filer，BAF)技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生，并得到了迅猛的發(fā)展。曝氣生物濾池充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快速濾池的設(shè)計(jì)思路，具有集生物降解和過濾截留于一體、不存在污泥膨脹問題、占地面積小、出水水質(zhì)可達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。但是，傳統(tǒng)曝氣生物濾池也存在以下缺陷
(1)進(jìn)水懸浮物較多時(shí)容易堵塞，運(yùn)行周期短，反沖洗頻繁。為達(dá)到在較短的水力停留時(shí)間內(nèi)處理較高的有機(jī)負(fù)荷并具有截留懸浮物的功能，曝氣生物濾池采用的填料粒徑一般都比較小。如果進(jìn)水的懸浮物較高，會(huì)使濾池在很短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)的水頭損失而發(fā)生堵塞，這樣就必然導(dǎo)致頻繁的反沖洗，增加了運(yùn)行費(fèi)用與管理不便。這樣就對(duì)曝氣生物濾池前的處理工藝提出了較高的要求。
(2)進(jìn)水有機(jī)物濃度高時(shí)，進(jìn)水端異養(yǎng)菌增殖過快，同樣會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行周期短，反沖洗頻繁。
(3)生物除磷效果不好，依賴化學(xué)法除磷。一般研究認(rèn)為，在曝氣生物濾池內(nèi)不存在厭氧和好氧的交替環(huán)境，在濾池中只是微生物自身生長需要少量的磷，所以生物除磷作用很弱。為使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，多輔以化學(xué)除磷以解決磷的達(dá)標(biāo)問題。從而造成污泥產(chǎn)量大，而且同生物污泥相比，化學(xué)污泥更加難以處理和處置。
(4)反硝化能力不足，僅僅把氨氮氧化，固然不會(huì)再造成水體黑臭問題，但對(duì)富營養(yǎng)化問題于事無補(bǔ)。
雖然國內(nèi)外已有幾項(xiàng)應(yīng)用序批式活性污泥法和曝氣生物濾池進(jìn)行污水處理的專利文獻(xiàn)，如專利號(hào)為97116662的“連續(xù)間歇曝氣序批式活性污泥法污水處理工藝及系統(tǒng)”、專利號(hào)為200610018502的“循環(huán)序批式活性污泥法污水處理工藝及其活性污泥反應(yīng)器”和專利號(hào)為02129618的“雙層濾料曝氣生物濾池”。但上述序批式活性污泥法工藝均未能解決脫氮與除磷要求的一系列矛盾、污泥膨脹等關(guān)鍵性問題；上述曝氣生物濾池工藝也未能解決需頻繁反沖洗、總氮去除率低、依賴化學(xué)除磷等關(guān)鍵性問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)序批式活性污泥法和曝氣生物濾池各自存在的缺陷和不足，提供一種污水生物處理方法，避免脫氮與除磷的互相干擾，保證對(duì)總氮、總磷的去除，并能有效地控制污泥膨脹的發(fā)生，可獲得良好的、穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的出水水質(zhì)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種污水生物處理方法，包括SBR反應(yīng)器工作階段和BAF反應(yīng)器工作階段，其特征在于先在SBR反應(yīng)器中進(jìn)行有機(jī)物及總磷的去除，該階段包含如下步驟(1)進(jìn)水預(yù)處理后的原水進(jìn)入SBR反應(yīng)器，至預(yù)定液位或預(yù)定時(shí)間時(shí)停止；
(2)反應(yīng)在機(jī)械攪拌下，進(jìn)水與SBR反應(yīng)器中的懸浮污泥充分混合，在厭氧條件下完成厭氧釋磷，同時(shí)伴隨有機(jī)氮的氨化和大分子有機(jī)物的裂解；停止機(jī)械攪拌后對(duì)SBR反應(yīng)器微孔曝氣，完成好氧吸磷以及大部分有機(jī)物的生物降解；(3)沉淀停止曝氣，混合液在SBR反應(yīng)器中靜止沉淀(4)排泥沉淀完成后排放富磷剩余污泥，將磷從系統(tǒng)中去除，并保持懸浮污泥的活性；(5)排水將上清液排入一中間水箱；然后，在BAF反應(yīng)器中進(jìn)行總氮的去除，該階段包含如下步驟(1)反硝化BAF反應(yīng)器將來自中間水箱的進(jìn)水與其內(nèi)部的回流液混合后，從BAF底端進(jìn)入BAF反應(yīng)器進(jìn)行反硝化，同時(shí)進(jìn)一步降解污水中的有機(jī)物；(2)硝化在BAF反應(yīng)器的上部對(duì)進(jìn)水中的氨氮進(jìn)行硝化，然后通過內(nèi)回流管道回流至進(jìn)水端，除去系統(tǒng)中的總氮。
上述SBR反應(yīng)器僅包括厭氧和好氧兩個(gè)反應(yīng)階段，而且好氧段完成有機(jī)物的降解為止，不進(jìn)行硝化。厭氧段反應(yīng)時(shí)間為0.5～1.5小時(shí)，好氧段反應(yīng)時(shí)間為2～4小時(shí)。
在BAF反應(yīng)器中包括下部的缺氧段和上部的好氧段，缺氧段進(jìn)行反硝化，從硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)的發(fā)生順序來講，屬于前置反硝化。
為延長反沖洗周期，所述BAF反應(yīng)器中缺氧段采用的濾料粒徑大于好氧段采用的濾料粒徑。其中，缺氧段采用粒徑為5～6mm的濾料，好氧段采用粒徑為3～5mm的濾料。
濾料可采用陶粒、沸石、頁巖、火山巖、焦炭、活性炭、聚苯乙烯等；缺氧段和好氧段可以采用相同種類的濾料，也可以是種類不相同的兩種濾料。
曝氣頭設(shè)置于兩種粒徑濾料的分界處，實(shí)現(xiàn)BAF反應(yīng)器下部不曝氣，為缺氧段；上部曝氣，為好氧段。
作為本發(fā)明的另一方案，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)進(jìn)水和出水，可以采用多個(gè)SBR反應(yīng)器并聯(lián)運(yùn)行。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是(1)同現(xiàn)有的懸浮污泥工藝相比，本工藝的SBR反應(yīng)器僅保留了好氧段和厭氧段，剔除了易引起污泥膨脹的缺氧段，避免了污泥膨脹的發(fā)生，使運(yùn)行管理簡單易行。同時(shí)，避免了缺氧段產(chǎn)生的硝酸鹽對(duì)厭氧釋磷的影響，從而有利于好氧吸磷，提高了除磷效果。
(2)SBR反應(yīng)器不必考慮硝化，負(fù)荷可以大幅度提高，使反應(yīng)器容積減少，從而減少了占地面積。
(3)SBR反應(yīng)器耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，使其出水(即BAF進(jìn)水)水質(zhì)穩(wěn)定，有利于生長緩慢、對(duì)反應(yīng)條件敏感的硝化菌的增殖。
(4)SBR反應(yīng)器去除了原水中大部分懸浮物和有機(jī)物，減輕了BAF反應(yīng)器的堵塞，大大延長了反沖洗周期，降低了運(yùn)行能耗，提高了產(chǎn)水率。
(5)利用BAF反應(yīng)器進(jìn)行硝化，實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間與固體停留時(shí)間的分離，較短的水力停留時(shí)間下，泥齡可以很長，使世代周期長的硝化菌富集，硝化速度加快，反應(yīng)器氨氮負(fù)荷高，同時(shí)也可以減少占地面積。
(6)不同于傳統(tǒng)的曝氣生物濾池，本發(fā)明增設(shè)的前置反硝化段中采用了粒徑較大的濾料，這不但保證了總氮去除率，而且延長了反沖洗周期。
(7)BAF的過濾功能保證了對(duì)懸浮物的進(jìn)一步截留，同時(shí)也進(jìn)一步降低了出水懸浮物攜帶的磷。
圖1是本發(fā)明一種污水生物處理方法的工藝流程圖。
圖1中，1、進(jìn)水管；2、SBR反應(yīng)器；3、攪拌器；4、空氣管；5、SBR排泥管；6、SBR出水管；7、中間水箱；8、空壓機(jī)；9、BAF反應(yīng)器；10、內(nèi)循環(huán)水管；11、水泵；12、出水管；13、反沖洗水管；14、曝氣頭；15、曝氣頭；16、17、18、19、20、21電磁閥。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
原水主要水質(zhì)指標(biāo)為CODcr＝500～800mg/L，BOD5＝300～400mg/L，SS＝150～450mg/L，TN＝50～90mg/L，TP＝7～11mg/L。將上述原水利用本發(fā)明的污水處理工藝進(jìn)行處理。
污水處理裝置包括SBR反應(yīng)器和BAF反應(yīng)器，在兩反應(yīng)器之間設(shè)置有中間水箱，中間水箱通過管路與兩反應(yīng)器連接。首先進(jìn)水管1上的電磁閥16打開，經(jīng)預(yù)處理后的原水經(jīng)進(jìn)水管1進(jìn)入SBR反應(yīng)器2。達(dá)到預(yù)定水位后進(jìn)水電磁閥16關(guān)閉，攪拌器3開啟。污水經(jīng)機(jī)械攪拌后與SBR反應(yīng)器中的活性污泥充分混合，MLSS為3500～4000mg/L，進(jìn)行1.0小時(shí)的厭氧反應(yīng)，聚磷菌完成厭氧釋磷，同時(shí)伴隨有機(jī)氮的氨化和大分子有機(jī)物的裂解。厭氧反應(yīng)結(jié)束后，攪拌器3關(guān)閉，SBR空氣管4上的電磁閥17打開，進(jìn)行2.5小時(shí)的好氧反應(yīng)，完成有機(jī)物的降解和好氧吸磷。好氧反應(yīng)結(jié)束后，電磁閥17關(guān)閉，進(jìn)入0.5小時(shí)的靜止沉淀階段。沉淀結(jié)束后，SBR排泥管5上的電磁閥18打開，排放部分富磷剩余污泥，保持SBR反應(yīng)器中污泥的活性，并將磷從反應(yīng)器中排出。然后電磁閥18關(guān)閉，SBR出水管6上的電磁閥19打開，上清液進(jìn)入中間水箱7。
中間水箱7通過管路將其中的上清液輸送到內(nèi)循環(huán)管路10，作為BAF反應(yīng)器9的進(jìn)水。該進(jìn)水與BAF反應(yīng)器內(nèi)回流液(內(nèi)循環(huán)比例為100％)經(jīng)水泵11增壓后混合，BAF反應(yīng)器進(jìn)水管上的電磁閥20打開，反沖洗水管的電磁閥21關(guān)閉，進(jìn)入BAF反應(yīng)器9底端。首先經(jīng)過高0.3m、填料為粒徑5～6mm的陶粒的缺氧段進(jìn)行反硝化，亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮變成氮?dú)?，BAF反應(yīng)器內(nèi)的反硝化主要在此缺氧段內(nèi)完成。隨后進(jìn)水流經(jīng)高1.2m，填料為粒徑3～5mm的陶粒的好氧段，將氨氮氧化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮。出水經(jīng)BAF反應(yīng)器9上端的出水管12排出。
BAF反應(yīng)器運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著截流的懸浮物的增多，以及微生物的增長使得生物膜變厚，部分老化的生物膜從濾料上脫落，出水懸浮物增多，反應(yīng)器的去除效率下降。此時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行時(shí)間或BAF反應(yīng)器的水頭損失對(duì)BAF反應(yīng)器進(jìn)行反沖洗。將BAF反應(yīng)器進(jìn)水管上的電磁閥20關(guān)閉，反沖洗水管的電磁閥21打開，對(duì)BAF反應(yīng)器進(jìn)行反沖洗。
經(jīng)過上述工藝處理后，出水管12的出水主要水質(zhì)指標(biāo)可以達(dá)到CODcr＝30～50mg/L，BOD5＝5～10mg/L，濁度＝0.9～4.5NTU(出水懸浮物濃度很低，SS測量誤差大，應(yīng)用濁度表征出水懸浮物濃度)，TN＝5～10mg/L，TP＝0.3～1.0mg/L，去除率分別為CODcr≥94％，BOD5≥98％，TN≥89％，TP≥91％。出水水質(zhì)符合城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T18920-2002)的要求。
當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種污水生物處理方法，包括SBR反應(yīng)器工作階段和BAF反應(yīng)器工作階段，其特征在于污水生物處理方法包括先在SBR反應(yīng)器中進(jìn)行有機(jī)物及總磷的去除，該階段包含如下步驟(1)進(jìn)水預(yù)處理后的原水進(jìn)入SBR反應(yīng)器，至預(yù)定液位或預(yù)定時(shí)間時(shí)停止；(2)反應(yīng)在機(jī)械攪拌下，進(jìn)水與SBR反應(yīng)器中的懸浮污泥充分混合，在厭氧條件下完成厭氧釋磷，同時(shí)伴隨有機(jī)氮的氨化和大分子有機(jī)物的裂解；停止機(jī)械攪拌后對(duì)SBR反應(yīng)器微孔曝氣，完成好氧吸磷以及大部分有機(jī)物的生物降解；(3)沉淀停止曝氣，混合液在SBR反應(yīng)器中靜止沉淀(4)排泥沉淀完成后排放富磷剩余污泥，將磷從系統(tǒng)中去除，并保持懸浮污泥的活性；(5)排水將上清液排入一中間水箱；然后，在BAF反應(yīng)器中進(jìn)行總氮的去除，該階段包含如下步驟(1)反硝化BAF反應(yīng)器將來自中間水箱的進(jìn)水與其內(nèi)部的回流液混合后，從BAF底端進(jìn)入BAF反應(yīng)器，在反應(yīng)器下部進(jìn)行反硝化，同時(shí)進(jìn)一步降解污水中的有機(jī)物；(2)硝化在BAF反應(yīng)器的上部對(duì)進(jìn)水中的氨氮進(jìn)行硝化，然后通過內(nèi)回流管道回流至進(jìn)水端，除去系統(tǒng)中的總氮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水生物處理方法，其特征在于所述SBR反應(yīng)器僅包括厭氧段和好氧段，且好氧段完成有機(jī)物的降解為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污水生物處理方法，其特征在于SBR反應(yīng)器中厭氧段反應(yīng)時(shí)間為0.5～1.5小時(shí)，好氧段反應(yīng)時(shí)間為2～4小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水生物處理方法，其特征在于所述BAF反應(yīng)器包括下部的缺氧段和上部的好氧段，且缺氧段反硝化為上向流前置反硝化形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的污水生物處理方法，其特征在于所述BAF反應(yīng)器中缺氧段采用的濾料粒徑大于好氧段采用的濾料粒徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水生物處理方法，其特征在于缺氧段采用粒徑為5～6mm的濾料，好氧段采用粒徑為3～5mm的濾料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的污水生物處理方法，其特征在于所述的濾料為陶粒、沸石、頁巖、火山巖、焦炭、活性炭、聚苯乙烯中的任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水生物處理方法，其特征在于所述BAF反應(yīng)器中的曝氣頭設(shè)置于兩種粒徑濾料的分界處。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水生物處理方法，其特征在于采用多個(gè)SBR反應(yīng)器并聯(lián)運(yùn)行，使整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)水和出水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污水生物處理方法，包括SBR反應(yīng)器工作階段和BAF反應(yīng)器工作階段，其特點(diǎn)是先在SBR反應(yīng)器中進(jìn)行有機(jī)物及總磷的去除，該階段包含如下步驟進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排泥、排水；SBR反應(yīng)器的出水進(jìn)入中間水箱，中間水箱通過管路將其中的SBR出水輸送到BAF反應(yīng)器；然后，在BAF反應(yīng)器中進(jìn)行總氮的去除，該階段包含如下步驟反硝化、硝化。本發(fā)明避免脫氮與除磷的互相干擾，保證對(duì)總氮、總磷的去除，并能有效地控制污泥膨脹的發(fā)生，可獲得良好的、穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的出水水質(zhì)。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101088931SQ20071001506
公開日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者許延營, 鄭西來, 楊仝鎖, 翟公濤, 鄒英杰 申請(qǐng)人:中國海洋大學(xué)