專利名稱:一種兩段式高負荷污水好氧處理方法
本發明是一種能高負荷運轉，利用好氧微生物處理污水的方法，包括一種兩段式處理流程和一種用于污水好氧處理的微生物聚集體。
好氧處理污水的方法主要有兩類微生物在水中懸浮生長的活性污泥法和微生物在固體表面附著生長的生物膜法。后來發展起來的接觸氧化法兼有二者的特點，但填料表面的生物膜起主要作用，因此通常將其歸入生物膜法。無論活性污泥法還是生物膜法，其原理都是一樣的。污水流過曝氣池的過程中，和微生物相接觸，微生物氧化降解其中的有機物，從中汲取營養和能量，進行增殖和新陳代謝。一段時間后，水流攜帶微生物由曝氣池進入沉淀池，在重力作用下，微生物與水分離，澄清的水流出。污水就得到了凈化處理。顯然，有機物在曝氣池中氧化降解和固液在沉淀池中分離是污水處理中決定性的環節。提高這兩個環節的效率，即提高有機物負荷和微生物沉淀速度一直是科學家和工程師研究的對象和追求的目標。
現有技術的有機負荷及其未能進一步提高的原因大致如下。
活性污泥法有機物去除率一般在90%以上，出水水質好，但有機負荷較低。美國最大的一家水處理咨詢設計工程公司，麥卡爾弗與埃迪公司，所編著的《廢水工程》(Metcalf & Eddy Inc.，Wastewater Engincering，2nd edition，pp484，McGRAW-HILI BOOK COMPANY，New York，1979)中指出，活性污泥法有機負荷一般為0.2～0.6公斤五日生化需氧量/米3·日(下文中簡記做kg BOD5/m3·d)，最高可達2.4kg BOD5/m3·d，但去除率降低，出水水質不好。進一步提高有機負荷會造成污泥膨脹，甚至菌膠團解體，水中含有大量膠體物質，在沉淀池中不能很好分離，出水混濁。普通生物濾池的有機負荷為0.1～0.2kg BOD5/m3·d，高負荷生物濾池為0.8～1.2kg BOD5/m3·d，塔式濾池可達3kg BOD5/m3·d(見給水排水設計手冊第六分冊，pp169～176，中國建筑工業出版社，1979)。負荷過高時，填料容易堵塞。一般地說，生物濾池比活性污泥法有機物去除率低，常做為預處理手段或兩級串聯使用。峰窩填料接觸氧化法的有機負荷在2kg BOD5/m3·d以下，否則填料會堵塞;纖維填料接觸氧化法克服了填料堵塞問題，但有機負荷過高時，脫落的生物膜沉降性不好，出水混濁，因此一般不超過3kg BOD5/m3·d。高負荷處理設施通常采用兩段式流程，第一段和第二段可以重復使用同樣的處理工藝，也可以串聯使用不同的處理工藝。兩段式流程的特點是第一段有機負荷很高，由此產生的微生物沉降性差、出水混濁等問題由第二段解決。第二段因此需要相當長的水力停留時間和相當大的容積，有時甚至數倍于第一段，抵消了第一段有機負荷高的優點，與普通的一段式流程相比，整體的有機負荷并無顯著的提高。例如日本《水處理技術》雜志報道的北川幹夫等人的兩段式流程，第一段的有機負荷可達6.0～16.0kg BOD5/m3·d，但計入第二段容積后，整體的有機負荷只有0.9～2.2kg BOD5/m3·d(水處理技
，Vol.24，No.11，pp21～28，1983;Vol.25，No，4，pp53～57，1984)。
本發明的目的在于克服纖維填料接觸氧化法進一步提高有機負荷的限制因素，充分發揮其處理能力，以及克服以往兩段式流程中第二段水力停留時間長、容積大，導致整體有機負荷沒有提高的問題。
本發明采用的流程由纖維填料接觸氧化池、再曝氣池和固液分離器順序串聯構成。此種流程和適宜的運行條件使再曝氣池中形成了一種新穎獨特的微生物聚集體。這種微生物聚集體由從纖維填料上脫落的生物膜在再曝氣池中互相凝聚形成，幾何尺寸可達1～3厘米，具有一定的強度，用細棒可將其從池中撈起，用葡萄糖做基質時，呈土黃色。電子顯微鏡觀察表明，這種微生物聚集體中絕大多數是絲狀菌，是絲狀菌互相纏繞形成的，外觀好像植物的根系或一團不規則纏繞的纖維，與纖維填料接觸氧化池中的生物膜相比，絲狀菌的莢膜明顯變薄甚至消失。這種微生物聚集體可稱之為帶狀菌膠團，以區別于一般的生物膜和粒狀菌膠團。帶狀菌膠團在曝氣的攪動下，懸浮在再曝氣池中并上下翻動，其中一端固定的菌絲就伸展開來，網捕和吸附游離微生物和膠體物質，使混濁的水很快變清，大大縮短了第二段所需的水力停留時間，減小了容積。帶狀菌膠團幾何尺寸較大，沉降速度快，十分有利于固液分離。
因此，本發明與已有技術相比，水力停留時間短，有機負荷高，處理能力為目前處理設施的2.3倍以上。根據本發明新建處理設施可以相應地減少占地面積和基建投資，改建現有處理設施可以相應地提高處理能力。由于帶狀菌膠團具有較大的幾何尺寸和較好的沉降性，可以縮小甚至完全去掉二次沉淀池，加之不需回流污泥，所以處理設施的占地面積、基建投資和運行費用還可以進一步節省。
本發明的兩段式流程如圖1所示，再曝氣池和附在其后的沉淀區如圖2所示。圖中(1)污水;(2)纖維填料接觸氧化池;(3)再曝氣池;(4)固液分離器;(5)處理后出水;(6)剩余污泥;(7)固液分離器;(8)沉淀區;(9)出水堰;(10)集水槽;(11)曝氣管;(12)沉淀區底板。
當污水(1)中含有較多懸浮物時，可在纖維填料接觸氧化池(2)前加一初次沉淀池;含有漂浮物時，可在污水(1)的進口處加格柵或格網去除之。
纖維填料接觸氧化池(2)對有機物的去除率應在80%以上，盡量減輕再曝氣池(3)的負擔。有機負荷過高時，生物膜生長更新很快，為防止脫落的生物膜大量進入再曝氣池(3)，影響其正常運行，可以在纖維填料接觸氧化池(2)和再曝氣池(3)之間加一固液分離器(7)，去除一部分脫落的生物膜。
為了形成和維持帶狀菌膠團，再曝氣池應在適宜的條件下運行水力停留時間大于3小時，泥齡大于2天，污泥濃度1～5mg/l，有機負荷小于1.5kg BOD5/m3·d。
由于帶狀菌膠團具有較大的幾何尺寸、一定的強度和較好的沉降性，固液分離器(4)既可以采用機械分離手段，如撈毛機、隔網等，也可以采用重力分離手段，即沉淀池。為避免污泥回流，固液分離器(4)最好采用如圖2所示的形式，即與再曝氣池(3)合建、位于其后的一個沉淀區(8)，底部是由前向后升高的平滑斜坡(12)。攜帶帶狀菌膠團的水流流至這里，沒有了曝氣的攪動，帶狀菌膠團受重力作用沉淀，沿斜坡(12)流回再曝氣池(3)，澄清的處理后出水(5)通過出水堰(9)、集水槽(10)流出。為使污泥順利滑下，斜坡(12)與水平面夾角應大于30度。
固液分離器(7)可以采用普通的分建式沉淀池或撈毛機、隔網等，也可以采用構造類似圖2、與纖維填料接觸氧化池(2)合建的沉淀區。
本發明在實驗室內成功地進行了實施。實驗裝置由纖維填料接觸氧化池、再曝氣池和沉淀池順序串聯構成，容積分別為80升、80升和40升。再曝氣池和沉淀池合建，構造如圖2所示。污水用工業葡萄糖(BOD5/CODcr＝0.7，CODcr意為重鉻酸鉀標準法化學需氧量)和自來水配制，加入少量尿素和磷酸二氫鉀，使BOD5∶N∶P＝100∶5∶1。污水濃度為500～3300mgCODcr/l，流量20l/hr。第一段有機負荷2～14kg BOD5/m3·d，兩段整體有機負荷1～7kg BOD5/m3·d。在此負荷范圍內，處理設施運轉正常，處理后出水CODcr小于50mg/l，懸浮物小于20mg/l，濁度小于10度。再曝氣池中帶狀菌膠團濃度1.2g/l，幾何尺寸1～3厘米，土黃色，沉降速度大于20厘米/分。
權利要求
1.一種第一段采用接觸氧化法的兩段式污水好氧處理流程，其特征在于由下列部分順序串聯構成a，纖維填料接觸氧化池(2)；b，再曝氣池(3)；c，固液分離器(4)；
2.如權利要求
1所述的流程，其特征在于纖維填料接觸氧化池(2)和再曝氣池(3)之間加有固液分離器(7)。
3.如權利要求
1或2所述的流程，其特征在于纖維填料接觸氧化池(2)之前加有初次沉淀池、格柵或格網。
4.如權利要求
1或2所述的流程，其特征在于固液分離器(4)是與再曝氣池(3)合鍵，位于其后的一個沉淀區(8)，底部是由前向后升高的平滑斜坡(12)，斜坡與水平面夾角大于30度。
5.如權利要求
3所述的流程，其特征在于固液分離器(4)是與再曝氣池(3)合建、位于其后的一個沉淀區(8)，底部是由前向后升高的平滑斜坡(12)，斜坡與水平面夾角大于30度。
6.一種用于污水好氧處理的微生物聚集體，在水中懸浮生長，其特征在于，由絲狀菌互相纏繞形成，外觀類似植物的根系或不規則纏繞的纖維，絲狀菌的莢膜萎縮或消失，外形幾何尺寸1～3厘米，在水中沉降速度不小于20厘米/分，具有一定的強度，用細棒可將其從水中挑起，以葡萄糖為基質時，呈土黃色。
專利摘要
一種兩段式高負荷污水好氧處理方法，包括一個兩段式處理流程和一種微生物聚集體。本發明采用的流程由纖維填料接觸氧化池、再曝氣池和固液分離器順序串聯構成。此種流程和適宜的運行條件使再曝氣池中形成一種新穎獨特的微生物聚集體一帶狀菌膠團。本發明克服了現有技術有機負荷低、水力停留時間長和出水混濁等問題。有機負荷可達7kgBOD
文檔編號C02F3/12GK85106350SQ85106350
公開日1987年3月11日 申請日期1985年8月24日
發明者張崇華, 施漢昌 申請人:國家環境保護局, 清華大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan