專利名稱：一種分散式污水處理與再生工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水污染處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于中小城鎮(zhèn)的分散式污水處
理與再生工藝。
背景技術(shù)：
污水處理可以分為集中式污水處理和分散式污水處理。分散式處理是指建立集預(yù) 處理、二級(jí)處理、深度處理于一體的小型污水處理系統(tǒng)，對(duì)污水進(jìn)行處理的一種方式。分散 式處理在上世紀(jì)末開(kāi)始受到人們的注意和研究，現(xiàn)在已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外生活污水處理的一種 新理念。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，以及對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求不斷提高， 分散式處理在我國(guó)有非常廣闊的發(fā)展空間。與集中式污水處理方式相比，分散式處理具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先，分散式處理規(guī)模 較小，有利于最新處理技術(shù)的示范應(yīng)用，技術(shù)更新快，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新；其次，我國(guó)很多地區(qū)， 中小城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)水平不具備建設(shè)大型的集中式污水處理廠和相應(yīng)的下水設(shè)施的條件，應(yīng)首 選分散式處理設(shè)施；第三，分散式處理裝置能耗低，節(jié)約處理費(fèi)用；第三，分散式處理能有 效減少有害物質(zhì)的擴(kuò)散，提供污水再生利用的機(jī)會(huì)，還可以補(bǔ)充涵養(yǎng)當(dāng)?shù)氐牡叵滤?，將污?處理的環(huán)境影響降低到最小程度。目前污水分散式處理的常規(guī)技術(shù)包括(1)厭氧-好氧生物處理技術(shù)，將厭氧、好氧生物處理技術(shù)相結(jié)合，可以達(dá)到既去 除有機(jī)物又去除含磷、含氮物質(zhì)的目的，降低能耗，減少污泥量。(2)膜生物反應(yīng)器技術(shù)，該技術(shù)是把生物處理與膜分離相結(jié)合的工藝，由于膜具有 高效分離的特點(diǎn)，因此出水水質(zhì)好，可以直接達(dá)到回用所需的水質(zhì)，在生物反應(yīng)器中維持高 濃度生物量并提高了負(fù)荷。(3)自然凈化。在地理、氣候條件適合以及土地可得到情況下，利用人工濕地、土地 滲濾、氧化塘等自然凈化系統(tǒng)對(duì)污水進(jìn)行處理，具有處理效果穩(wěn)定，投資少，管理簡(jiǎn)單等特 點(diǎn)。土地處理是城市郊區(qū)以及農(nóng)村分散式處理技術(shù)的最佳選擇。在污水的好氧生物處理技術(shù)中，污水、微生物、氧，三者之間的傳質(zhì)條件是決定反 應(yīng)器效率的關(guān)鍵因素。與傳統(tǒng)的生物處理法相比，好氧生物流化床生物量高，有機(jī)負(fù)荷高， 水力停留時(shí)間短，因此設(shè)備體積可以大大減小，節(jié)約占地面積和基建費(fèi)用；不存在活性污泥 法中的污泥膨脹或者生物濾池中的床層堵塞問(wèn)題，運(yùn)行穩(wěn)定；另外生物流化床還具有較高 的抗沖擊負(fù)荷能力，上述特點(diǎn)使得生物流化床成為適合城市污水分散式處理的要求的處理 工藝。人工土壤滲濾是將生態(tài)學(xué)原理與工程學(xué)方法相結(jié)合而形成的城市污水的生態(tài)處 理技術(shù)，通過(guò)人工構(gòu)建土壤系統(tǒng)，將污水以一定的水力學(xué)條件滲濾通過(guò)該系統(tǒng)，借助土壤系 統(tǒng)的物理、化學(xué)、生物機(jī)制，以及能夠自我調(diào)節(jié)的生態(tài)學(xué)機(jī)制，截留、吸附、降解水中的污染 物質(zhì)，充分降解吸收污水中可生物降解的有機(jī)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污水無(wú)害化與資源化的生態(tài)系統(tǒng)工程。
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人工土壤滲濾借助上述多種處理機(jī)制，污水處理效果好，同時(shí)具有自我生態(tài)調(diào)節(jié) 的機(jī)能，對(duì)來(lái)水水質(zhì)、水量具有一定的緩沖能力，運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定可靠，操作管理簡(jiǎn)單，構(gòu)建和 運(yùn)行維護(hù)成本低廉，適用范圍廣泛。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將曝氣生物流化床與人工土壤滲濾相結(jié)合，提出了一種適合于小城鎮(zhèn)的分 散式污水處理與再生工藝。本發(fā)明所述工藝通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)(1)污水首先進(jìn)入水解酸化池，停留時(shí)間控制在2. 5 3. 0小時(shí)；污水水解酸化 后，經(jīng)潛污泵抽吸進(jìn)入曝氣生物流化床；曝氣生物流化床分為缺氧區(qū)和好氧區(qū)，由缺氧區(qū)對(duì) 污水進(jìn)行脫氮處理；污水從曝氣生物流化床流出后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行泥水分離；(2)沉淀池的污泥回流到曝氣生物流化床中，沉淀池的出水進(jìn)入快速砂濾池，去除 水中的懸浮顆粒；快速砂濾池的出水進(jìn)入緩沖池；(3)在緩沖池的一側(cè)布置人工土壤滲濾池，該人工土壤滲濾池的縱深> 5m，土壤 深度> lm，靠水一側(cè)設(shè)置為斜坡，所述斜坡與緩沖池的底面夾角大于0°且不大于45° ；在 人工土壤滲濾池的底部設(shè)置收集管，收集管的出水進(jìn)入清水池；所述人工土壤滲濾池的過(guò) 濾速度彡5m/天，水力停留時(shí)間彡7天。所述曝氣生物流化床的缺氧區(qū)與好氧區(qū)的容積比為1 3，水力停留時(shí)間為3 6h ；好氧區(qū)填充空心柱狀立體空心填料，DO控制在3 5mg/L，污泥回流比200%;載體附著 污泥濃度維持在700mg/L 900mg/L。所述快速砂濾池的填砂粒徑范圍為0. 5 1. Omm,流速控制在3 5m/h。所述人工土壤滲濾池的土壤粒徑范圍為0. 075 0. 5mm,每隔8 12天將緩沖池 與人工土壤滲濾池內(nèi)的水放空，清除緩沖池底部淤泥，翻晾人工土壤滲濾池表層砂層，翻晾 深度彡0. 5m,以增進(jìn)砂層復(fù)氧。本發(fā)明的有益效果為(1)城市污水首先經(jīng)過(guò)水解酸化預(yù)處理，不僅可以有效去除COD、BOD5和SS，還可 以有效提高BOD5/COD，有利于后續(xù)的生物處理。(2)潛污泵將預(yù)處理后的生活污水輸入曝氣生物流化床的底部，與由流化床底部 的空氣分布器進(jìn)入的空氣充分混合，向上帶動(dòng)負(fù)載生物膜的載體形成流化狀態(tài)。生物流化 床中的填料具有較大的比表面積，能有效降解去除有機(jī)物。(3)曝氣生物流化床出水進(jìn)入沉淀池進(jìn)行泥水分離，部分硝化液回流進(jìn)入生物流 化床缺氧區(qū)，回流硝化液在反硝化細(xì)菌的作用下還原成氮?dú)猓瑢?shí)現(xiàn)脫氮。沉淀池上清液進(jìn)入 快速砂濾池，去除水中的懸浮顆粒。(4)快速砂濾池出水自流進(jìn)入緩沖池，通過(guò)人工土壤滲濾池。土壤滲濾池停留時(shí)間 較長(zhǎng)，可以有效去除部分難降解有機(jī)物和病原微生物，出水滿足城市污水再生利用的城市 雜用水標(biāo)準(zhǔn)。(5)具有占地省、投資少、運(yùn)行成本低，處理效果好的優(yōu)點(diǎn)，滿足中小城鎮(zhèn)的實(shí)際需 求情況，易于推廣使用。
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖；圖2為緩沖池及人工土壤滲濾池的剖面示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1-水解酸化池；2-潛污泵；3-曝氣生物流化床；4-沉淀池；5-快速砂濾池；6-緩沖池；7-人工土壤滲濾池；8-集水管；9-清水池。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種分散式污水處理與再生工藝，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì) 本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明的工藝主要為以下步驟(1)污水首先進(jìn)入水解酸化池1，停留時(shí)間控制在2. 5 3. 0小時(shí)；污水水解酸化 后，經(jīng)潛污泵2抽吸進(jìn)入曝氣生物流化床3 ；曝氣生物流化床3分為缺氧區(qū)和好氧區(qū)，由缺 氧區(qū)對(duì)污水進(jìn)行脫氮處理；曝氣生物流化床3的缺氧區(qū)與好氧區(qū)的容積比為1 3，水力停 留時(shí)間為3 6h，好氧區(qū)DO控制在3 5mg/L，污泥回流比200% ；載體附著污泥濃度維持 在700mg/L 900mg/L ；污水從曝氣生物流化床3流出后進(jìn)入沉淀池4進(jìn)行泥水分離；(2)沉淀池4的污泥回流到曝氣生物流化床3中，沉淀池4的出水進(jìn)入快速砂濾池 5，去除水中的懸浮顆粒；快速砂濾池的填砂粒徑范圍為0. 5 1. 0mm，流速控制在3 5m/ h ；快速砂濾池5的出水進(jìn)入緩沖池6 ；(3)在緩沖池6的一側(cè)布置人工土壤滲濾池7，該人工土壤滲濾池7的縱深> 5m， 土壤深度> lm，土壤粒徑范圍為0. 075 0. 5mm，靠水一側(cè)設(shè)置為斜坡，所述斜坡與緩沖池 6的底面夾角大于0°且不大于45° ；在人工土壤滲濾池7的底部設(shè)置收集管8，收集管8 的出水進(jìn)入清水池9 ；所述人工土壤滲濾池7的過(guò)濾速度彡5m/天，水力停留時(shí)間彡7天；(4)每隔10天將緩沖池6與人工土壤滲濾池7內(nèi)的水放空，清除緩沖池6底部淤 泥，翻晾人工土壤滲濾池7表層砂層，翻晾深度> 0. 5m，以增進(jìn)砂層復(fù)氧。以下實(shí)施例分別使用城市污水處理廠污水、工業(yè)廢水對(duì)本工藝提出的曝氣生物流 化床進(jìn)行了試驗(yàn)，在試驗(yàn)基礎(chǔ)上建立了實(shí)際的污水處理工程，設(shè)計(jì)處理量30m3/h，出水滿足 城市污水再生利用_城市雜用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18920-2002)。實(shí)施例1 北京市北小河污水廠中試試驗(yàn)以北京市北小河污水廠的初沉池出水作為原水，水中CODtt = 200 450mg/L，B0D5 為150 250mg/L，SS為200 400mg/L，氨氮濃度為70 90mg/L。采用本發(fā)明中提出的 流化床工藝處理，出水中C0D& ( 70mg/L，BOD5 ( 20mg/L，SS ( 70mg/L，氨氮彡15mg/L，進(jìn) 水與出水的pH均在6 9的范圍內(nèi)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本工藝中的流化床工藝具備在低溫下運(yùn)行的能力，5°C時(shí)的硝化活性為 18°C時(shí)的60%左右，最佳水力停留時(shí)間為6h。試驗(yàn)還對(duì)流化床中污泥的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行 了觀察。污泥中細(xì)菌種類豐富，細(xì)菌排列緊密，以短桿菌為主，另外觀察可見(jiàn)球菌、絲菌、長(zhǎng) 桿菌以及原生動(dòng)物。電鏡發(fā)現(xiàn)鐘蟲(chóng)和等肢蟲(chóng)為污泥中主要的微生物。實(shí)施例2 工業(yè)廢水中試試驗(yàn)甜菜制糖廢水，CODcr為 1000 5000mg/L, BOD5 為 500 3000mg/L, SS 為 200 1500mg/L, pH 3. 5 7. 5。采用本工藝中的流化床工藝處理，流化床的啟動(dòng)采用自然掛膜 法，啟動(dòng)后，水力停留時(shí)間為6h，容積負(fù)荷為5. 625kgC0D/m3-d。好氧流化床出水COD穩(wěn)定 在350mg/L左右。實(shí)施例3 實(shí)際運(yùn)行的污水處理工程清華大學(xué)核研院，污水性質(zhì)為生活污水和實(shí)驗(yàn)廢水，設(shè)計(jì)水量30m3/h，進(jìn)水水質(zhì) DOC 為 5 7mg/L, UV254 為 15 20m_1,總磷 4 5mg/L,氨氮 28 30mg/L, NO3-N 為 3 7mg/L。采用本發(fā)明所提出工藝進(jìn)行處理，曝氣生物流化床填充新型柱狀空心填料，比表面 積達(dá) 1040m2/m3，汽水比 12. 75 1。出水濁度< 1，DOC < 3mg/L, UV254 為 10 Ilm"1, TP < 0. 05mg/L，氨氮 2 5mg/L, NO3-N 為 3 5mg/L。出水滿足 GB/T 18920-2002 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)， 可以用作城市雜用等用途。
權(quán)利要求
一種分散式污水處理與再生工藝，其特征在于，該工藝包括如下步驟(1)污水首先進(jìn)入水解酸化池，停留時(shí)間控制在2.5～3.0小時(shí)；污水水解酸化后，經(jīng)潛污泵抽吸進(jìn)入曝氣生物流化床；曝氣生物流化床分為缺氧區(qū)和好氧區(qū)，由缺氧區(qū)對(duì)污水進(jìn)行脫氮處理；污水從曝氣生物流化床流出后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行泥水分離；(2)沉淀池的污泥回流到曝氣生物流化床中，沉淀池的出水進(jìn)入快速砂濾池，去除水中的懸浮顆粒；快速砂濾池的出水進(jìn)入緩沖池；(3)在緩沖池的一側(cè)布置人工土壤滲濾池，該人工土壤滲濾池的縱深≥5m，土壤深度≥1m，靠水一側(cè)設(shè)置為斜坡，所述斜坡與緩沖池的底面夾角大于0°且不大于45°；在人工土壤滲濾池的底部設(shè)置收集管，收集管的出水進(jìn)入清水池；所述人工土壤滲濾池的過(guò)濾速度≤5m/天，水力停留時(shí)間≥7天。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分散式污水處理與再生工藝，其特征在于，所述曝氣生 物流化床的缺氧區(qū)與好氧區(qū)的容積比為1 3，水力停留時(shí)間為3 6h，好氧區(qū)DO控制在 3 5mg/L，污泥回流比200% ；載體附著污泥濃度維持在700mg/L 900mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分散式污水處理與再生工藝，其特征在于，所述快速砂 濾池的填砂粒徑范圍為0. 5 1. 0mm，流速控制在3 5m/h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分散式污水處理與再生工藝，其特征在于，所述人工土 壤滲濾池的土壤粒徑范圍為0. 075 0. 5mm，每隔8 12天將緩沖池與人工土壤滲濾池內(nèi) 的水放空，清除緩沖池底部淤泥，翻晾人工土壤滲濾池表層砂層，翻晾深度> 0. 5m,以增進(jìn) 砂層復(fù)氧。
全文摘要
一種適合于小城鎮(zhèn)的分散式城市污水處理與再生工藝，屬于水污染處理技術(shù)領(lǐng)域。本工藝包括如下步驟城市污水首先進(jìn)行水解酸化處理，后經(jīng)潛污泵進(jìn)入曝氣生物流化床，去除有機(jī)物并通過(guò)其缺氧段進(jìn)行脫氮處理，然后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行泥水分離；沉淀池出水經(jīng)快速砂濾池去除懸浮物，然后進(jìn)入緩沖池；水從緩沖池經(jīng)人工土壤滲濾進(jìn)一步凈化后經(jīng)收集管進(jìn)入清水池。該污水處理方法工藝簡(jiǎn)單，出水水質(zhì)穩(wěn)定，水質(zhì)滿足城市污水再生利用-城市雜用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18920-2002)。
文檔編號(hào)C02F9/14GK101973679SQ201010530180
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者張猛, 成徐州, 趙璇 申請(qǐng)人:清華大學(xué)