專利名稱：側流循環baf強化除磷系統及其處理城市污水的方法
技術領域：
本發明屬于水處理領域；具體涉及側流循環BAF強化除磷系統及其處理城市污水的方法。
背景技術：
生物膜法是利用附著生長在載體表面的微生物去除水中污染物的水處理技術，生物膜法具有活性污泥法不具備的優點，如占地面積小，耐沖擊負荷強，無污泥膨脹問題等。 因此，自上世紀70年代以來，生物膜法污水處理技術逐漸成為廣泛研究和關注的熱點之一。曝氣生物濾池(BAF)是近年來發展較快的生物膜污水處理技術，以其高效、節能、 占地面積小、無污泥膨脹、運行管理方便等優點而成為近年污水生物處理技術研究和應用的熱點。近年來水體富營養化現象越來越嚴重，而引起富營養化的原因主要是水體中氮、 磷過量，使得藻類大量繁殖，尤其是磷的過量，因此含磷的污水處理技術越來越被廣泛重視。通過長期研究發現曝氣生物濾池工藝也存在下列缺點和不足由于傳統的單體曝氣生物濾池缺乏生物除磷必需的厭氧好氧交替環境，除磷問題一直是限制其工程應用的障礙，一般曝氣生物濾池除磷率低，僅為30% 40%，出水達不到排放標準，因此需要采用化學除磷進行強化。現有化學輔助強化曝氣生物濾池除磷技術(前置、同步、后置)均采用直流加藥方式，容易造成沉淀池容積過大、前置除磷碳源損失，后置除磷藥劑投量大、工程投資大，同步除磷微生物活性抑制，同步除磷反沖洗頻率過高等影響。
發明內容
本發明要解決目前BAF工藝存在除磷效果差、前置除磷碳源損失，后置除磷藥劑投量大、工程投資大，同步除磷微生物活性抑制，同步除磷反沖洗頻率過高的技術問題，而提供了側流循環BAF強化除磷系統及其處理城市污水的方法。本發明中側流循環BAF強化除磷系統包括缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池、反應池、沉淀池、硝化液回流池、加藥泵、進水管、出水管、曝氣裝置、剩余污泥排放管和回流管；所述進水管的出水口和回流管的出水口共同與缺氧生物濾池下端的進水口連通，缺氧生物濾池上部設置兩個出水口，缺氧生物濾池的一個出水口與好氧曝氣生物濾池下部的進水口連通，缺氧生物濾池的另外一個出水口和反應池下部的進水口連通，反應池上部出水口與沉淀池上部的進水口連通，沉淀池上部的出水口也與好氧曝氣生物濾池下部的進水口連通，好氧曝氣生物濾池上部的出水口與硝化液回流池上部的進水口連通，硝化液回流池上部的出水口與出水管的進水口連通，硝化液回流池底部的出水口與回流管的進水口連通，好氧曝氣生物濾池底部設置有曝氣裝置且內部裝有濾料，反應池內設置攪拌器，反應池頂部安裝有加藥泵，沉淀池底部設有剩余污泥排放管，缺氧生物濾池內裝有濾料。在缺氧生物濾池和好氧曝氣生物濾池的上部分別設有反沖洗排水管并且在底部分別設有放空管，兼做反沖洗進水管用。本發明中側流循環BAF強化除磷系統處理城市污水的方法是按下述步驟進行的 一、向缺氧生物濾池、好氧曝氣生物濾池接種活性污泥，好氧曝氣生物濾池悶曝4 后排出上清液然后加入C0D/TN大于3待處理的城市污水，連續進水進行掛膜，接種的污泥在缺氧反應器中停留5天后，然后連續進水進行掛膜(大約經過15天的掛膜)，COD和NH4+-N的去除率穩定在80%以上(濾料表面出現褐色的膜狀物質)，標志著啟動階段的完成；二、將 C0D/TN大于3的待處理的城市污水與硝化液回流池回流的水混合后通入缺氧生物濾池，以污水中的有機物為電子供體在反硝化菌作用下進行脫氮，脫氮的反應溫度15 30°C、水力停留時間0. 6h ；三、將缺氧生物濾池出水的50%體積通入反應池并將剩余的缺氧生物濾池出水通入好氧曝氣生物濾池，同時按Al3+含量為9mg/L向反應池內投加氯化鋁進行混凝除磷，先以300r/min速度攪拌lmin，然后以lOOr/min速度攪拌20min，然后將反應池的出水通入沉淀池后進行30min的泥水分離，沉淀池內剩余污泥通過沉淀池底部排放管排除，將經沉淀池處理后的上清液及缺氧池的另外50%出水混合通入好氧曝氣生物濾池，在好氧曝氣生物濾池內在15 30°C條件下進行硝化反應和生物除磷，按氣水比3 5 1(體積) 進行連續曝氣，好氧池水力停留時間1.他，好氧曝氣生物濾池的出水通入硝化液回流池，硝化液回流池出水按回流比200% (體積)回流缺氧生物濾池，處理后的污水由硝化液回流池通過出水管排放自然環境中。本發明方法的最佳運行周期為4. Oh。本發明的構筑物結構緊湊，采用部分側流循環方式，減小了中間反應沉淀池的容積，降低了工程投資。化學除磷通過沉淀池以剩余污泥排出，減小了對后續微生物的抑制。本發明方法的除磷效率高，總磷去除率達到95%，同時減少了反沖洗頻率。側流循環化學生物組合深度除磷系統，COD去除率可以達到92 95%， 總氮去除率達到80%以上，TP去除率95%以上。與單獨的兩級BAF相比，TP去除率提高 55%-60%，與后置化學強化相比可節省基建投資，節省藥劑費用10%左右。與同步化學強化相比反沖洗周期可增長6 8天，從而降低了能耗。
圖1是側流循環BAF強化除磷系統結構圖；圖2是不同加藥量下系統總磷的去除效果圖，圖2中-表示具體實施方式
八總磷的去除曲線，-■-表示對比試驗總磷的去除曲線；圖3是不同加藥量下系統氨氮的去除效果圖，圖3中-+-表示具體實施方式
八氨氮的去除曲線，-Δ -表示對比試驗磷氨氮的去除曲線；圖4是不同加藥量下系統總氮的去除效果圖，-表示具體實施方式
八總氮的去除曲線，-表示對比試驗總氮的去除曲線；圖5是不同加藥量下系統COD的去除效果圖，-表示具體實施方式
八COD的去除曲線，-■-表示對比試驗COD的去除曲線。
具體實施例方式本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一結合圖1，本實施方式本發明中側流循環BAF強化除磷系統包括缺氧生物濾池1、好氧曝氣生物濾池2、反應池3、沉淀池4、硝化液回流池5、加藥泵7、進水管8、出水管9、曝氣裝置10、剩余污泥排放管13和回流管14 ；所述進水管8的出水口和回流管14的出水口共同與缺氧生物濾池1下端的進水口連通，缺氧生物濾池1上部設置兩個出水口，缺氧生物濾池1的一個出水口與好氧曝氣生物濾池2下部的進水口連通，缺氧生物濾池1的另外一個出水口和反應池3下部的進水口連通，反應池3上部出水口與沉淀池4上部的進水口連通，沉淀池4上部的出水口也與好氧曝氣生物濾池2下部的進水口連通，好氧曝氣生物濾池2上部的出水口與硝化液回流池5上部的進水口連通，硝化液回流池5上部的出水口與出水管連通，硝化液回流池5下部的出水口與回流管14的進水口連通，好氧曝氣生物濾池2底部設置有曝氣裝置10且內部裝有濾料，反應池3內設置攪拌器6，反應池3 頂部安裝有加藥泵7，沉淀池4底部設有剩余污泥排放管13，缺氧生物濾池1內裝有濾料。本發明濾料可采用單層或多層設置。本實施方式所述裝置的構筑物結構緊湊，采用部分側流循環方式，減小了中間反應沉淀池的容積，降低了工程投資。在缺氧生物濾池1和好氧曝氣生物濾池2的上部分別設有反沖洗排水管11并且在底部分別設有放空管12，兼做反沖洗進水管用。缺氧生物濾池1和好氧曝氣生物濾池2每隔20天左右進行反沖洗，比單獨的兩級 BAF (即缺氧生物濾池和好氧曝氣生物濾池聯用)增長了 6 8天，采用氣水反沖洗，反沖洗排水通過池頂部的反沖洗排水管排出。在好氧曝氣生物濾池2中設置DO在線檢測儀，在缺氧生物濾池1設ORP在線檢測儀，可根據好氧過程的DO檢測與缺氧過程的ORP檢測結果來調整曝氣量(使好氧池氣水比保持在3-5，缺氧池ORP在-190左右)以及反應池3中攪拌機的轉速的調整，實現脫氮除磷的過程。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是所述曝氣裝置10為微孔曝氣頭或者穿孔管。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是好氧曝氣生物濾池2內濾料的材料為活性炭或火山巖生物濾料。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是缺氧生物濾池1濾料的材料為活性炭或火山巖生物。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式利用具體實施方式
一所述的側流循環BAF強化除磷系統處理城市污水的方法是按下述步驟進行的一、向缺氧生物濾池1、好氧曝氣生物濾池2接種活性污泥，好氧曝氣生物濾池2悶曝4 后排出上清液然后加入C0D/TN大于3待處理的城市污水，連續進水進行掛膜，接種的污泥在缺氧反應器中停留5天后，然后連續進水進行掛膜，大約經過15天的掛膜，COD和 NH/-N的去除率穩定在80%以上，濾料表面出現褐色的膜狀物質，標志著啟動階段的完成；二、將C0D/TN大于3的待處理的城市污污水與硝化液回流池5回流的水混合后通入缺氧生物濾池1，以污水中的有機物為電子供體在反硝化菌作用下進行脫氮，試驗中脫氮的反應溫度15 30°C、水力停留時間0. 6h ；三、將缺氧生物濾池1出水的50%體積通入反應池3并將剩余的缺氧生物濾池1出水通入好氧曝氣生物濾池2，同時按Al3+含量為9mg/L向反應池3內投加氯化鋁進行混凝除磷，先以300r/min速度攪拌lmin，然后以lOOr/min速度攪拌20min，然后將反應池3的出水通入沉淀池4進行30min的泥水分離，沉淀池4內剩余污泥通過4池底部排放管排除，將經沉淀池4處理后的上清液及缺氧池的另外50%出水混合通入好氧曝氣生物濾池2，在好氧曝氣生物濾池2內在15 30°C條件下進行硝化反應和生物除磷，按氣水比3 5 1(體積)進行連續曝氣，好氧池水力停留時間1.他，好氧曝氣生物濾池2的出水通入硝化液回流池5，硝化液回流池5出水按回流比200% (體積)回流缺氧生物濾池1，處理后的污水由硝化液回流池5通過出水管9排放自然環境中。本實施方式所述方法的除磷效率高，總磷去除率達到95%，同時減少了反沖洗頻率。缺氧生物濾池1和好氧曝氣生物濾池2每隔20天左右進行反沖洗。與同步化學強化相比反沖洗周期可增長6-8天，從而降低了能耗。本實施方式所述方法COD去除率可以達到92 95%，總氮去除率達到80%以上，TP去除率95%以上。與單獨的兩級BAF相比，TP 去除率提高_60%，與后置化學強化相比可節省基建投資，節省藥劑費用10%左右。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
五不同的是步驟三所述的氣水比 3. 5 4. 5 1。其它步驟和參數與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
五不同的是步驟三所述的氣水比 4:1。其它步驟和參數與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
八本實施方式采用具體實施方式
所述側流循環BAF強化除磷系統處理城市污水，缺氧生物濾池1裝3L火山巖生物濾料，好氧曝氣生物濾池2裝9L火山巖生物濾料，具體是按下述步驟進行的一、向缺氧生物濾池1、好氧曝氣生物濾池2接種活性污泥，好氧曝氣生物濾池2悶曝4 后排出上清液然后加入C0D/TN大于3待處理的城市污水，連續進水進行掛膜，接種的污泥在缺氧反應器中停留5天后，然后連續進水進行掛膜，大約經過15天的掛膜，COD和 NH/-N的去除率穩定在80%以上，濾料表面出現褐色的膜狀物質，標志著啟動階段的完成；二、將C0D/TN大于3的待處理的城市污水與回流硝化池5回流的水混合后通入缺氧生物濾池1，以污水中的有機物為電子供體在反硝化菌作用下進行脫氮，試驗中脫氮的反應溫度15 30°C、水力停留時間0. 6h ；三、將缺氧生物濾池1出水的50%體積通入反應池3并將剩余的缺氧生物濾池1 出水通入好氧曝氣生物濾池2，同時分別按Al3+含量為5、6、7、8、9mg/L向反應池3內投加氯化鋁進行混凝除磷，先以300r/min速度攪拌lmin，然后以lOOr/min速度攪拌20min，然后將反應池3的出水通入沉淀池4進行30min的泥水分離，沉淀池4內剩余污泥通過4池底部排放管排除，將經沉淀池4處理后的上清液及缺氧池的另外50%出水混合通入好氧曝氣生物濾池2，在好氧曝氣生物濾池2內在25°C條件下進行硝化反應和生物除磷，按氣水比 3.5 1(體積)進行連續曝氣，好氧池水力停留時間1.8h，好氧曝氣生物濾池2的出水通入硝化液回流池5，硝化液回流池5出水部分按回流比200% (體積比)回流到缺氧生物濾池1，處理后的污水由硝化液回流池5通過出水管9排放自然環境中。本實施方式中大約經過15天濾料表面出現褐色的膜狀物質，表面掛膜成功。為考察側流循環BAF強化除磷系統與對比試驗裝置運行效果的差異，我們采用上述二套裝置對生活污水的除磷效果進行試驗，試驗結果見圖2 圖5。
對比試驗采用單獨的兩級BAF (缺氧生物濾池和好氧曝氣生物濾池組合)裝置，相同條件進行測試。從圖2看出，隨著加藥量的增多，具體實施方式
一所述裝置的總磷去除率不斷升高。加藥在9mg/L時，去除率達到95%以上，而對比試驗裝置去除率僅有40%，具體實施方式
一所述裝置除磷率較原有的曝氣生物濾池工藝提高了 55%左右，原因在于側流混凝對總磷有較高的去除率。對于總磷10mg/L以下的原水，出水總磷都能達到國家一級A排放標準。由圖3中可看出，加藥前后曝氣生物濾池對氨氮的去除無影響，還略有提高，原因是側流使得混凝去除了一部分氨氮，降低了好氧曝氣生物濾池的進水氨氮負荷，使其處理效果相對變好。同時也說明側流加藥對后續微生物無不利影響，加藥后系統終出水氨氮去除率在98%以上，對于進水氨氮50mg/L左右，出水氨氮遠遠低于國家一級A排放標準。從圖4看出，側流加藥后曝氣生物濾池出水總氮去除率有所提高，是因為側流經過混凝去除了一部分總氮。說明側流加藥對曝氣生物濾池內的反硝化菌及其反硝化作用幾乎無影響，也說明側流加藥有利于緩解碳源損失，加藥后曝氣生物濾池對總氮的去除率在 80%以上，對于進水總氮60mg/L左右，出水總氮能夠達到國家一級A標準。從圖5看出，側流加藥后曝氣生物濾池出水COD去除率有很大提高，在92-95%，原因在于側流混凝對COD有較好的去除，從而提高了整體的COD去除率，也證明側流加藥對后續異養菌的影響很小，對于進水COD在300mg/L左右的原水，出水COD能夠達到國家一級A 標準。試驗結果表明側流循環BAF強化除磷系統相對于原系統可以大幅度提高除磷效果，同時對總氮、氨氮、COD等其他污染物指標的去除也有提升作用。
權利要求
1.側流循環BAF強化除磷系統，它包括缺氧生物濾池(1)、好氧曝氣生物濾池O)、反應池(3)、沉淀池(4)、回流硝化池(5)、加藥泵(7)、進水管(8)、出水管(9)、曝氣裝置(10)、 反沖洗排水管(11)、放空管(12)、剩余污泥排放管(13)和回流管(14)；其特征在于側流循環BAF強化除磷系統的進水管(8)的出水口和回流管14的出水口共同與缺氧生物濾池(1) 下端的進水口連通，缺氧生物濾池(1)上部設置兩個出水口，缺氧生物濾池(1)的一個出水口與好氧曝氣生物濾池( 下部的進水口連通，缺氧生物濾池(1)的另外一個出水口和反應池⑶下部的進水口連通，反應池⑶上部出水口與沉淀池⑷上部的進水口連通，沉淀池(4)上部的出水口也與好氧曝氣生物濾池( 下部的進水口連通，好氧曝氣生物濾池(2) 上部的出水口與回流硝化池( 下部的進水口連通，回流硝化池( 上部的出水口與出水管(9)的進水口連通，回流硝化池(5)底部的出水口與回流管(14)的進水口連通，好氧曝氣生物濾池( 底部設置有曝氣裝置(10)，反應池(3)內設置攪拌器(6)，反應池C3)頂部安裝有加藥泵(7)，沉淀池(4)底部設有剩余污泥排放管(13)，缺氧生物濾池(1)和好氧曝氣生物濾池O)內均裝有濾料(15)，在缺氧生物濾池(1)和好氧曝氣生物濾池2的上部分別設有反沖洗排水管(11)且在底部分別設有放空管(12)。
2.根據權利要求1所述的側流循環BAF強化除磷系統，其特征在于所述曝氣裝置(10) 為微孔曝氣頭或者穿孔管。
3.根據權利要求1或2所述的側流循環BAF強化除磷系統，其特征在于好氧曝氣生物濾池⑵內濾料(15)的材料為活性炭或火山巖生物。
4.根據權利要求3所述的側流循環BAF強化除磷系統，其特征在于缺氧生物濾池(1) 內濾料的材料(1 為活性炭或火山巖生物。
5.利用如權利要求1所述側流循環BAF強化除磷系統處理城市污水的方法，其特征在于側流循環BAF強化除磷系統處理水的方法是按下述步驟進行的一、向缺氧生物濾池⑴和好氧曝氣生物濾池⑵同時接種活性污泥，然后通入C0D/TN 大于3待處理的城市污水，好氧曝氣生物濾池( 悶曝4 后排出上清液，然后連續進水進行掛膜，接種的污泥在缺氧生物濾池(1)中停留5天后連續進水進行掛膜，COD和NH4+-N的去除率穩定在80%以上，完成啟動；二、將C0D/TN大于3的待處理的城市污水與回流硝化池( 回流的水混合后通入缺氧生物濾池(1)，以污水中的有機物為電子供體在反硝化菌作用下進行脫氮，脫氮的反應溫度 15 30°C、水力停留時間0. 6h ；三、以體積計將缺氧生物濾池(1)出水的50%通入反應池C3)并將剩余的缺氧生物濾池⑴出水通入好氧曝氣生物濾池0)，同時按Al3+含量為9mg/L向反應池(3)內投加氯化鋁進行混凝除磷，反應池(3)內先以300r/min速度攪拌Imin后以lOOr/min速度攪拌 20min，然后將反應池(3)的出水通入沉淀池(4)后進行30min的泥水分離，沉淀池內剩余污泥通過池底部的剩余污泥排放管(1 排除，將經沉淀池(4)處理后的上清液與上述缺氧生物濾池(1)的部分出水同時通入好氧曝氣生物濾池O)，在好氧曝氣生物濾池(2)內在15 30°C條件下進行硝化反應和生物除磷，按氣水比3 5 1進行連續曝氣，好氧池水力停留時間1.8h，好氧曝氣生物濾池( 的出水通入回流硝化池(5)，回流硝化池(5)出水按回流比200% (體積)回流缺氧生物濾池(1)，處理后的污水由回流硝化池( 通過出水管(9)排放自然環境中。
6.根據權利要求5所述的側流循環BAF強化除磷系統處理城市污水的方法，其特征在于步驟三所述的氣水比3. 5 4. 5 1。
7.根據權利要求5所述的側流循環BAF強化除磷系統處理城市污水的方法，其特征在于步驟三所述的氣水比4 1。
全文摘要
側流循環BAF強化除磷系統及其處理城市污水的方法，它屬于水處理領域。要解決目前BAF工藝處理城市污水存在除磷效果差、前置除磷碳源損失，后置除磷藥劑投量大、工程投資大，同步除磷微生物活性抑制，反沖洗頻率過高的技術問題。BAF強化除磷系統內設置了反應池和沉淀池。本發明側流循環化學生物組合深度除磷系統處理城市污水。COD去除率可以達到92％～95％，總氮去除率達到80％以上，TP去除率95％以上。與單獨的兩級BAF相比，TP去除率提高55％～60％，與后置化學強化相比可節省基建投資，節省藥劑費用10％左右。與同步化學強化相比反沖洗周期可增長6～8天，從而降低了能耗。
文檔編號C02F9/14GK102153232SQ201110048709
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月1日 優先權日2011年3月1日
發明者李欣, 董文藝, 馬營營 申請人:哈爾濱工業大學