CN101062810A

CN101062810A - 生物循环移动床污水处理***及其方法

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Publication number: CN101062810A
Application number: CNA2007102005033A
Authority: CN
Inventors: 张文虎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2027-04-24
Also published as: CN101062810B

Abstract

一种生物循环移动床污水处理***及其方法，原水从原水池中用泵输入缺氧池和厌氧池进行处理，然后被输入循环移动床反应器进行曝气充氧反应，水流、惰性载体填料及气泡在池体内部分别受到上下循环导流板、隔离导流板、后挡板的导流，形成循环流动，水流与惰性载体填料表面的微生物充分接触反应后，排入沉淀池中，沉淀池底部的沉淀污泥经污泥回流管回流至缺氧池中，沉淀池上部的清水自出水管排出，一部分经循环移动床反应器处理的水经内回流管回流至缺氧池中。避免了流化床内生物膜增厚、载体颗粒变轻后出现分层现象，降低了运行费用，提高了水处理效率。

Description

生物循环移动床污水处理***及其方法

(一)技术领域

本发明涉及一种污水处理***及其方法，特别是一种生物流化床污水处理***及其方法。

(二)背景技术

传统生物流化床污水处理***由原水池、缺氧池、厌氧池、流化床反应器、沉淀池顺序连接而成。循环移动床反应器，为一供污水反应的矩形池体，池体与曝气机连接。在运行过程中有以下缺陷：生物流化床内的生物膜会逐渐增厚、载体颗粒逐渐变轻，从而在流化床内出现分层现象，需要配置专门的脱膜装置，这样就大大增加了运行费用。更有甚者，传统流化床反应器在运行一段时间后，由于过厚的生物膜脱落，会造成生物流化床污水处理***阶段性出水水质变差、效率变低，流体混合性能不好的后果。

传统生物流化床污水处理***有曝气生物滤池、氧化沟等不同种类。

曝气生物滤池的特点：无需二沉池，池体比较紧凑，机电设备量大，自控仪表多，占地较小，总投资较大，运行费用高，水头损失：约3～3.5，不需要污泥回流，曝气量较大，电耗较大，药剂量稍小。产泥量较大，污泥稳定性差，无污泥膨胀：无量的变化：受过滤速度的影响有一定限制，理效率高，但定期反洗会造成处理效率不太稳定；填料容易流失，耐磨性较差，必要时需要进行二级生物滤池处理，运行管理自动化程度高，日常维护和巡视维护工作量较大，巡视简单大修：每年定期需要大修，可能影响出水水质。

氧化沟技术特点如下：

1、可连续进、出水，可抵抗冲击负荷。

2、脱氮效果去除好，除磷效果差。

3、处理能力低：(其比表面积小：低于100m²/m³，MLSS浓度低：2000～3000mg/L；

4、BOD负荷小：0.3～0.9Kg/m³.d)

5、污泥回流比大：100％，回流***投资大。

6、水力停留时间长：15.5小时；

7、采用表面曝气，设有转碟曝气设备，转碟分点布置；能耗较高。

8、耗电量较大，运行费用较高。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种生物循环移动床污水处理***及其方法，主要解决传统生物流化床内在生物膜增厚、载体颗粒变轻后出现分层现象，专门的脱膜装置会大幅增加运行费用的问题；同时解决传统生物流化床反应器在运行一段时间后，由于生物膜过厚脱落会造成阶段性出水水质变差、效率变低，流体混合性能不好的技术问题。

本发明的目的是这样实现的：这种循环移动床反应器，为一供污水反应的矩形池体，池体与曝气机连接，池体后壁上部外沿有一溢流堰，其特征在于：

(1)、池体内分布有供微生物附着生长的惰性载体填料；

(2)、曝气机的曝气管端部连接有曝气头，曝气头置于池体靠近前壁的底部；

(3)、池体内中部自前至后依次固定有相间隔的上下循环导流板、隔离导流板和后挡板，上述三块挡板均为矩形，每块挡板横跨池体，其两纵边分别固定在两对应的池体内侧壁上，将池体内中部分为升流区和降流区，其中：

a、上下循环导流板的上端与池顶之间、下端与池底之间均留有循环水流通道；

b、隔离导流板比上下循环导流板长，其上端与池顶之间、下端与池底之间也留有循环水流通道，该循环水流通道比上述a中的较窄；

c、后挡板的上端高出水面，下端与池底之间留有循环水流通道。

上述池体前壁上端置有上前角循环挡板，池底与池体前壁之间夹角处有前填角，池底与池体后壁之间夹角处有后填角。

上述池体长度为5～8米，纵向任意布置。

一种应用上述循环移动床反应器的生物循环移动床污水处理***，其特征在于：由原水池、缺氧池、厌氧池、循环移动床反应器、沉淀池顺序连接而成，循环移动床反应器与曝气机连接，沉淀池底部连接污泥回流管，污泥回流管出口位于缺氧池上面，沉淀池上部与出水管连接，循环移动床反应器出水口连接内回流管，内回流管的出水口位于缺氧池上面。

一种应用上述生物循环移动床污水处理***的生物循环移动床污水处理方法，其特征在于流程如下：原水从原水池中用泵输入缺氧池和厌氧池进行处理，然后被输入循环移动床反应器进行曝气充氧反应，水流、惰性载体填料及气泡在池体内部分别受到上下循环导流板、隔离导流板、后挡板的导流，形成循环流动，水流与惰性载体填料表面的微生物充分接触反应后，排入沉淀池中，沉淀池底部的沉淀污泥经污泥回流管回流至缺氧池中，沉淀池上部的清水自出水管排出，一部分经循环移动床反应器处理的水经内回流管回流至缺氧池中。

上述惰性载体填料是直径为5～10mm、由废胶粉、填充剂、粘合剂组成的颗粒。

上述惰性载体填料中的填充剂是高岭土、粘土或膨润土。

上述惰性载体填料中的粘合剂是聚氨酯、乙烯酯树脂、丙烯酸或甲基丙烯酸烷酯单体。

上述惰性载体填料按重量计算的配比如下：

废胶粉 100份；

聚氨酯 20～30份；

高岭土 10～20份。

本发明与现有技术相比具有以下特点和有益效果：

本发明是对传统生物流化床工艺的改进。新型循环生物移动床(简称BFMD)在保持了传统流化床具有的传质速率快、污泥浓度大、有机物负荷高等优点的同时，具有以下新的特点：

1)、本发明的结构合理。污水从原水池被输入缺氧池中进行反硝化处理，厌氧池提供污泥释放磷的条件。循环生物移动床池体的填角构造有利于水流和载体填料均匀循环，防止载体填料沉积。

2)、流体混合性能良好，可以控制生物膜厚度。循环生物移动床池体内置有上下循环导流板、隔离导流板和后挡板，上述挡板将池体内分为升流区和降流区。在升流区内进行曝气充氧，由于气流的扰动以及升流区和降流区之间密度差的存在，使得废水和载体填料在升流区和降流区之间循环流动。整个循环生物移动床反应器内载体颗粒受到的剪切和摩擦力比较均匀，因此不会出现传统生物流化床内因生物膜增厚、载体颗粒变轻而在床内分层的现象。同时由于循环生物移动床反应器内水力剪切、摩擦较为剧烈，过厚的生物膜会自行脱落，可达到控制膜厚的目的，不需要专门的脱膜装置。

3)、循环生物移动床池体内的后挡板和溢流堰可以防止载体填料流失。微生物生长在粗糙多孔的填料表面，属固定化微生物，不会流失，因此运行管理方便简单。

4)、本发明中的惰性载体填料表面具有一定的粗糙度，生物稳定性好，流化性能好，附着性好，表面生物菌多，可增加反应槽内微生物的数量，有机物去除率较高、成本低廉。本发明所采用的惰性载体为由废胶粉、填充剂、粘合剂组成直径为5～10mm的颗粒。其比表面积比常规载体的比表面积要大得多，超过3500m²/m³，并具有很好的弹性、耐磨损和化学稳定性，由于其密度较小，所以循环生物移动床反应器的能耗较小。

5)、循环生物移动床反应器处理效率高，结构紧凑，占地面积仅为传统设备的1/4～1/8，基建投资节省20％～30％，放大设计较为容易。

6)、氧的转移效率高。本发明在运行时进水水流和曝气气流在循环生物移动床反应器内形成逆流，增大了气水接触面积；并且池体内载体填料在循环生物移动床反应器内部由于升流区与降流区密度差以及特殊的流化床内部结构的作用下，形成循环流动，将氧利用率提高10％～15％，有利于氧的转移。

7)、本发明中的惰性载体填料耐冲击能力强，无污泥膨胀问题。与一般载体相比，对负荷冲击有较强的适应性。混合液中的微生物和生物膜微生物共同分解污染物质，使BOD处理量达到5～16kg/(m³·d)，是活性污泥法处理量的8倍以上。本发明中的粒状惰性载体填料具有质轻价廉、耐磨和耐氧化、并且易于挂膜和微生物生长的特点，可适用于接触氧化法、移动床反应器和生物流化床中。

8)、水处理效率高。循环生物移动床反应器内填料载体相互激烈碰撞的运行方式，克服了传统反应器在运行一段时间后，由于生物膜过厚脱落造成的阶段性出水水质变差的缺点。并且这种激烈碰撞的方式，非常有利于提高水体中污染物在生物膜上的传递速率，有利于提高处理效率。

9)、氨氮去除效率高。粒状填料具有巨大的比表面积，其上生长着各种碳化菌、氨化菌和硝化菌组成的高活性生物膜，具有优良的氧化降解和吸附过滤水中污染物的作用，可提供较大的微生物生存空间。填料表面为硝化细菌提供了良好的固着生活与繁殖的场所，这在一方面提高了硝化细菌在反应体系中的污泥停留时间，另一方面，由于硝化细菌易于固着在填料表面的特性，也有利于提高整个反应体系中的硝化细菌百分比。一般活性污泥法中，硝化菌仅占MLVSS的8％，而在内循环生物流化床内活性污泥体系中，硝化菌可占MLVSS的20％。从这方面来讲氨氮去除效率得到了很大的提高。由于在移动床生物膜体系当中，既可以保有较高的MLSS值的同进，又能有效保有较高的硝化菌浓度。因此，该***出水除了COD等常规指标较低外，其出水NH₃-N浓度可以小于2mg/L，甚至于小于1mg/L。也就是说对于中水回用来讲，采用移动床生物膜处理工艺，可以不再进行三级生物处理。

本发明与曝气生物滤池的比较表如下：

项目		曝气生物滤池	本发明
项目		曝气生物滤池	本发明	投资费用	土建费用	无需二沉池，池体比较紧凑，需要两级生物滤池	池体紧凑，布置简单
投资费用	机电设备及仪表	设备量大，自控仪表多	设备投资一般	投资费用	土建费用	无需二沉池，池体比较紧凑，需要两级生物滤池	池体紧凑，布置简单
投资费用	机电设备及仪表	设备量大，自控仪表多	设备投资一般	投资费用	征地费	较小	较小
投资费用	总投资	较大	较小	投资费用	征地费	较小	较小
投资费用	总投资	较大	较小	运行费用	水头损失	约3～3.5	约1～1.5
运行费用	污泥回流	不需要	需要	运行费用	水头损失	约3～3.5	约1～1.5

运行费用	曝气量	较大	较小
运行费用	曝气量	较大	较小	运行费用	电耗	较大	较小
运行费用	药剂量	稍小	一般	运行费用	电耗	较大	较小
运行费用	药剂量	稍小	一般	工艺效果	产泥量	较大，污泥稳定性差	产泥量少，污泥稳定
工艺效果	有无污泥膨胀	无	无	工艺效果	产泥量	较大，污泥稳定性差	产泥量少，污泥稳定
工艺效果	有无污泥膨胀	无	无	工艺效果	流量的变化	受过滤速度的影响有一定限制	基本不受影响
工艺效果	处理效率	高，但定期反洗会造成处理效率不太稳定	高，稳定	工艺效果	流量的变化	受过滤速度的影响有一定限制	基本不受影响
工艺效果	处理效率	高，但定期反洗会造成处理效率不太稳定	高，稳定	工艺效果	滤(填)料	容易流失，耐磨性较差，大修需要补充	不易流失，一次投加
工艺效果	氨氮去除率	需要进行二级生物滤池处理(必要时)	在同一池子同时去COD和氨氮，氨氮去除率高	工艺效果	滤(填)料	容易流失，耐磨性较差，大修需要补充	不易流失，一次投加
工艺效果	氨氮去除率	需要进行二级生物滤池处理(必要时)	在同一池子同时去COD和氨氮，氨氮去除率高	运行管理	自动化程度	高	较高
运行管理	日常维护和巡视	维护工作量较大，巡视简单	维护工作量较小，巡视简单	运行管理	自动化程度	高	较高
运行管理	日常维护和巡视	维护工作量较大，巡视简单	维护工作量较小，巡视简单	运行管理	大修	每年定期需要大修，可能影响出水水质	大修间隔时间较长，一般在2年以上

本发明与传统氧化沟技术的比较表如下：

两种工艺特性的比较
两种工艺特性的比较		本发明	氧化沟
可连续进、出水，抵抗冲击负荷强。	可连续进、出水，可抵抗冲击负荷。	本发明	氧化沟
可连续进、出水，抵抗冲击负荷强。	可连续进、出水，可抵抗冲击负荷。	氨氮去除效果好，磷去除效果较好。	脱氮效果去除好，除磷效果差。
处理能力强：(其比表面积大：可达1500m²/m³，MLSS浓度高：可达20000mg/L；BOD负荷大：可达4.0～20Kg/m³.d)	处理能力低：(其比表面积小：低于100m²/m³，MLSS浓度低：2000～3000mg/L；BOD负荷小：0.3～0.9Kg/m³.d)	氨氮去除效果好，磷去除效果较好。	脱氮效果去除好，除磷效果差。
		污泥回流比小：50％，回流***投资小。	污泥回流比大：100％，回流***投资大。
水力停留时间短：2到3小时；处理构筑物体积小。	水力停留时间长：15.5小时；处理构筑物体积大。	污泥回流比小：50％，回流***投资小。	污泥回流比大：100％，回流***投资大。

采用鼓风曝气，曝气器使用寿命长，动力效率高，能耗较低，维修及维护量小。	采用表面曝气，设有转碟曝气设备，转碟分点布置；能耗较高。
采用鼓风曝气，曝气器使用寿命长，动力效率高，能耗较低，维修及维护量小。	采用表面曝气，设有转碟曝气设备，转碟分点布置；能耗较高。	耗电量较小，运行费用低。	耗电量较大，运行费用较高。

本发明的实际有益效果由以下工程试验及运行的综合试验数据证明：

阶段	项目	进水	出水	去除率
阶段	项目	进水	出水	去除率	设计指标	COD_Cr	450mg/l	120mg/l	75％
设计指标	BOD₅	250mg/l	60mg/l	76％	设计指标	COD_Cr	450mg/l	120mg/l	75％
设计指标	BOD₅	250mg/l	60mg/l	76％	设计指标	SS	200mg/l	30mg/l	85％
设计指标	NH₃-N	45mg/l	15mg/l	70％	设计指标	SS	200mg/l	30mg/l	85％
设计指标	NH₃-N	45mg/l	15mg/l	70％	设计指标	N-P	4mg/l	1mg/l	75％
综合运行指标	COD_Cr	550mg/l	60mg/l	90％	设计指标	N-P	4mg/l	1mg/l	75％
综合运行指标	COD_Cr	550mg/l	60mg/l	90％	综合运行指标	BOD₅	290mg/l	30mg/l	90％
综合运行指标	SS	280mg/l	10mg/l	96％	综合运行指标	BOD₅	290mg/l	30mg/l	90％
综合运行指标	SS	280mg/l	10mg/l	96％	综合运行指标	NH₃-N	70mg/l	10mg/l	86％
综合运行指标	N-P	4mg/l	1mg/l	75％	综合运行指标	NH₃-N	70mg/l	10mg/l	86％

苯发明中采用载体填料的理化性能数据见下表：

填料检测数据记录

测定项目	数据记录					数据整理
测定项目	数据记录					数据整理			平均粒径	l₁	l₂	l₃	l₄	l₅	l	7.69	mm
7.86	7.8	8.62	7.5	6.68						l₁	l₂	l₃	l₄	l₅
7.86	7.8	8.62	7.5	6.68	d₁	d₂	d₃	d₄		d₅	d	5.51
5.18	5.3	5.9	4.86	6.32	d₁	d₂	d₃	d₄		d₅
5.18	5.3	5.9	4.86	6.32	松散容重	G₁	G₂							γ	0.35	g/ml
70.5053	71.2323					G₁	G₂
70.5053	71.2323					真密度	G₁	V₁	G₂	V₂		γ₁	1.10				g/ml
21.2964	19.6	21.2964	19.6				G₁	V₁	G₂	V₂
21.2964	19.6	21.2964	19.6		空隙率									ε	67.8	％
湿比重	G₁	V₁	G₂	V₂	空隙率							γ₂	1.03	ε	67.8	％	g/ml
	G₁	V₁	G₂	V₂	22.3743		22	21.9182	21.05
	耐磨性	G₁	G₁′	G₂	22.3743	G₂′	22	21.9182	21.05					破碎磨损率	1.590	％
50		G₁	G₁′	G₂	0.7952	G₂′
50		耐氧化性	G	V₁	0.7952	V₂						耗氧化剂量	0.00				g氧化剂/100g填料
10.063	14.44		G	V₁	14.42	V₂
10.063	14.44		沉降速度	s	14.42	t₁			t₂	t₃	t₄			u	6.69	cm/s
19.9	3	3.3		s	2.9	t₁	2.7		t₂	t₃	t₄

(四)附图说明

图1是本发明循环移动床反应器实施例的结构示意图。

图2是本发明生物循环移动床污水处理***实施例的结构及流程示意图。

1-原水池、2-缺氧池、3-厌氧池、4-循环移动床反应器、5-沉淀池、6-内回流管、7-污泥回流管、8-出水管、9-泵、10-惰性载体填料、11-曝气机。

40-池体、41-曝气管、42-曝气头、43-上前角循环挡板、44-上下循环导流板、45-隔离导流板、46-后挡板、47-后填角、48-前填角、49-溢流堰。

(五)具体实施方式

实施例参见图1所示，这种循环移动床反应器，为一供污水反应的矩形池体，池体40与曝气机11连接，池体后壁上部外沿有一溢流堰49，其特征在于：

(1)、池体40内分布有供微生物附着生长的惰性载体填料10；

(2)、曝气机的曝气管41端部连接有曝气头42，曝气头置于池体靠近前壁的底部；

(3)、池体内中部自前至后依次固定有相间隔的上下循环导流板44、隔离导流板45和后挡板46，上述三块挡板均为矩形，每块挡板横跨池体，其两纵边分别固定在两对应的池体内侧壁上，将池体内中部分为升流区和降流区，其中：

a、上下循环导流板44的上端与池顶之间、下端与池底之间均留有循环水流通道；

b、隔离导流板45比上下循环导流板长，其上端与池顶之间、下端与池底之间也留有循环水流通道，该循环水流通道比上述a中的较窄；

c、后挡板46的上端高出水面，下端与池底之间留有循环水流通道。

上述池体前壁上端置有上前角循环挡板43，池底与池体前壁之间夹角处有前填角47，池底与池体后壁之间夹角处有后填角48。

上述池体长度为5～8米，纵向任意布置。

参见图2，一种应用上述循环移动床反应器的生物循环移动床污水处理***，其特征在于：由原水池1、缺氧池2、厌氧池3、循环移动床反应器4、沉淀池5顺序连接而成，循环移动床反应器4与曝气机11连接，沉淀池底部连接污泥回流管7，污泥回流管出口位于缺氧池上面，沉淀池上部与出水管8连接，循环移动床反应器出水口连接内回流管6，内回流管6的出水口位于缺氧池上面。

一种应用上述生物循环移动床污水处理***的生物循环移动床污水处理方法，其特征在于流程如下：原水从原水池1中用泵9输入缺氧池2和厌氧池3进行处理，然后被输入循环移动床反应器4进行曝气充氧反应，水流、惰性载体填料及气泡在池体内部分别受到上下循环导流板44、隔离导流板45、后挡板46的导流，形成循环流动，水流与惰性载体填料表面的微生物充分接触反应后，排入沉淀池5中，沉淀池底部的沉淀污泥经污泥回流管7回流至缺氧池中，沉淀池上部的清水自出水管8排出，一部分经循环移动床反应器4处理的水经内回流管6回流至缺氧池2中。

上述惰性载体填料是直径为5～10mm、由废胶粉、填充剂、粘合剂组成的颗粒。惰性载体填料中的填充剂可以选择高岭土、粘土或膨润土。粘合剂可以是聚氨酯、乙烯酯树脂、丙烯酸或甲基丙烯酸烷酯单体。

上述惰性载体填料按重量计算的配比实施例一如下：

废胶粉 100份；

聚氨酯 20～30份；

高岭土 10～20份。

上述惰性载体填料按重量计算的配比实施例二如下：

废胶粉 100份；

聚氨酯 25份；

高岭土 15份。

Claims

1.一种循环移动床反应器，为一供污水反应的矩形池体，池体与曝气机连接，池体后壁上部外沿有一溢流堰，其特征在于：

(1)、池体内分布有供微生物附着生长的惰性载体填料；

2.根据权利要求1所述的循环移动床反应器，其特征在于：上述池体前壁上端置有上前角循环挡板，池底与池体前壁之间夹角处有前填角，池底与池体后壁之间夹角处有后填角。

3.根据权利要求4所述的生物循环移动床污水处理***，其特征在于：上述池体长度为5～8米，纵向任意布置。

4.一种应用权利要求1-3任意一条所述循环移动床反应器的生物循环移动床污水处理***，其特征在于：由原水池、缺氧池、厌氧池、循环移动床反应器、沉淀池顺序连接而成，循环移动床反应器与曝气机连接，沉淀池底部连接污泥回流管，污泥回流管出口位于缺氧池上面，沉淀池上部与出水管连接，循环移动床反应器出水口连接内回流管，内回流管的出水口位于缺氧池上面。

5.一种应用权利要求4生物循环移动床污水处理***的生物循环移动床污水处理方法，其特征在于流程如下：原水从原水池中用泵输入缺氧池和厌氧池进行处理，然后被输入循环移动床反应器进行曝气充氧反应，水流、惰性载体填料及气泡在池体内部分别受到上下循环导流板、隔离导流板、后挡板的导流，形成循环流动，水流与惰性载体填料表面的微生物充分接触反应后，排入沉淀池中，沉淀池底部的沉淀污泥经污泥回流管回流至缺氧池中，沉淀池上部的清水自出水管排出，一部分经循环移动床反应器处理的水经内回流管回流至缺氧池中。

6.根据权利要求5所述的生物循环移动床污水处理***，其特征在于：上述惰性载体填料是直径为5～10mm、由废胶粉、填充剂、粘合剂组成的颗粒。

7.根据权利要求6所述的生物循环移动床污水处理***，其特征在于：上述惰性载体填料中的填充剂是高岭土、粘土或膨润土。

8.根据权利要求6所述的生物循环移动床污水处理***，其特征在于：上述惰性载体填料中的粘合剂是聚氨酯、乙烯酯树脂、丙烯酸或甲基丙烯酸烷酯单体。

9.根据权利要求6所述的生物循环移动床污水处理***，其特征在于：上述惰性载体填料按重量计算的配比如下：

废胶粉 100份；

聚氨酯 20～30份；

高岭土 10～20份。