CN103145242A - 处理江河湖海排污口污水的生物膜反应器及污水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理江河湖海排污口污水的生物膜反应器及污水处理工艺。该生物膜反应器，包括在两侧端分别设置进水口(1)和出水口(2)的反应器壳(7)，在反应器内上壁连接着垂直于进水口进水方向的上挡板(3)，在反应器内下壁连接着垂直于进水口进水方向的下挡板(4)，上挡板和下挡板顺次交错排列，在反应器内部由上下挡板之间的空间构成反应池(6)，反应池内均匀填充着生物挂膜填料。在江河湖海排污口污水排出口处放置生物膜反应器，使污水经反应器处理后排出，所处理水排放时达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)所规定的二级排放控制标准。本发明建设成本低，操作简便，效果优良，尤其在河水倒灌过程中更有其特殊优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理江河湖海排污口污水用装置及其使用工艺，特别地，涉及一种基于生物膜反应技术的应用于江河湖海排污口的污水处理装置及污水处理工艺。
背景技术
近年来，随着我国经济飞速发展，同时伴随着人口的持续增长，大量污染物被排入河流湖泊等地表水生态***中，导致流域生态环境遭到破坏，严重制约经济社会的可持续发展，影响人们的生活质量。国家环保总局《2010年中国环境状况公报》显示，2010年，全国地表水污染依然较重。2010年七大水系的204条河流409个地表水国控监测断面中，I～III类、IV～V类和劣V类水质的断面比例分别为：59.9％、23.7％和16.4％。2010年，全国废水排放总量为617.3亿吨，其中化学需氧量排放量为1238.1万吨，氨氮排放量为120.3万吨。从上述数据可以看出，我国地表水生态***污染形势依然十分严峻。而目前我国城市污水处理率仅有45.6％，大量污水被排入江河湖泊。基于此，减少污染物排放归根结底还是要建设污水处理厂，提高污水处理能力。而在建设城市污水处理厂提高达标排放率的同时，尽可能地减轻污染物排放对水体的影响成了当务之急。
就目前我国全国范围来看，对于排入水体的污水一般采取先污染后治理的模式。该模式是在河流湖泊受到明显污染，点源污染转化为大面积污染以后再进行治理。此种模式存在两方面明显的缺陷：第一，水体受污染后生态环境被破坏，应用价值降低，制约社会经济的可持续发展；第二，后续的治理成本大大增加。针对这种现状，在我国污水处理率较低的情况下，在污染物排入水体时用一定的生物生态处理方法尽可能减轻其对水体的污染，既保护生态环境，又节约治理成本，对我国环境保护事业具有非常重大的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对目前污染河道治理成本高，效果不理想，且容易重新污染的现状，提供一种经济、效果好且能够从根源上处理江河湖海排污口污水的污水处理装置及其使用工艺。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案之一是：一种应用于江河湖海排污口污水处理的生物膜反应器，包括在两侧端分别设置进水口(1)和出水口(2)的反应器壳(7)，在反应器内上壁连接着垂直于进水口进水方向的上挡板(3)，在反应器内下壁连接着垂直于进水口进水方向的下挡板(4)，上挡板和下挡板顺次交错排列，在反应器内部由上下挡板之间的空间构成反应池(6)，反应池内部均匀填充着生物挂膜填料。
本发明所述的生物膜反应器的两端，即进/出水口到第一块挡板之间是进出水缓冲区(5)，不填充生物挂膜填料。
本发明所述的生物膜反应器可以是长方体，也可以是横着的圆筒形。较佳的是长方体，优选的长度尺寸比例为6∶1∶2。
本发明所述的生物膜反应器中上下挡板可以是若干，较佳的各是3个或3个以上。
本发明所述的生物膜反应器壳的材质为常规，较佳地为PVC材质。
本发明所述的生物膜反应器内部的挂膜填料材质为常规，较佳地为PVC材质填料纤维。
本发明所述的生物膜反应器内部上档板和下档板材质为常规，较佳地为PVC材质。
本发明所述的生物膜反应器内部挡板垂直于进水口进水方向，并且上档板和下档板顺次交错排列于反应器内部，较佳地，上档板和下档板以等距顺次交错排列于反应器内部，以实现水流流型为上下翻流。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案之二是：一种基于生物膜反应技术的污水处理工艺，在江河湖海排污口放置本发明所述的生物膜反应器，使污水流经生物膜反应器排出。
本发明所述的江河湖海排污口污水为本领域常规所述的从排污口排入河道、或者江河湖海等地表水或地下水的污水，一般COD值为244～370mg/L，氨氮为45～52mg/L，总磷为2.6～4.2mg/L。
本发明所述的生物膜反应器的生物挂膜时间较佳地为30-60天。
本发明所述的生物膜反应器的水力停留时间较佳的为8h-16h。
本发明所述生物膜反应器，挂膜稳定后生物膜量较佳地为3.18～5.26g生物膜干重/g干填料纤维。
将生物膜反应器置于江河湖海等的排污口，经过一段时间挂膜后，使生物膜量达到一定要求后即可开始进行污水处理。使污水经过污水进水口流入反应器装置内通过多次上下翻流与生物膜充分接触，污水中的COD、氨氮、总磷经生物膜的吸收和吸附后，再经出水口流出。
本发明所述的生物膜反应器应用于具有涨水落水的河道等污水排出口的污水处理中效果更佳。在落水时，污水经生物膜反应器排入河道中，其中对污水的处理大部分是生物厌氧反应，而当涨水时，河水倒灌入生物膜反应器，新鲜的河水含氧量高，生物膜反应可变为有氧反应。生物有氧反应和厌氧反应交替处理，可对污水达到更好的净化效果。
本发明的污水处理工艺并不限于排入河道的污水，也可以是排入其他水体的污水，如排入江河湖海，甚至地下水等的污水都可以，这些都不形成对本发明的限制，只要在排污口设置本发明的生物反应器即可，而不管该排污口设置在何处。
本发明的积极进步效果在于：本发明的河道污水的处理工艺流程简便，只需要将所述生物膜反应器置于河道的排污口，使待处理污水通过进水口流入反应器内部，通过上下翻流与生物膜反应后经出水口流出，即可达到预期处理效果。相比较常规的河道污水处理工艺，本发明所述工艺建设运行成本较低，管理简单。并且应用于具有涨水落水的河道污水排出口的污水处理中，可交替进行生物有氧反应和厌氧反应。本发明可保持本生物膜反应器持续高效处理河道污水，实现出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)所规定的二级排放控制标准，即COD≤100mg/L，氨氮≤25mg/L，总磷≤3mg/L。通过在普通河道施用本发明所述污水处理装置及其使用工艺，可以极大地减少污水对河道的污染，从而保护地表水生态***，促进经济社会发展，创造良好的人居环境。
附图说明
以下结合附图说明本发明的特征和有益效果。
图1为本发明中所述生物膜反应器侧面示意图。其中：箭头所示为进水方向和出水方向；1为进水口；2为出水口；3为上档板；4为下档板；5为缓冲区；6为反应池；7为反应器壳。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。下述实施例中所述室温为常规，一般指25℃。
实施例1
对某河流排污口进行试验，在河流排污口处放置生物膜反应器。
生物膜反应器是长方体，如图1，包括在两侧端分别设置进水口1和出水口2的反应器壳7，在反应器内上壁连接着垂直于进水口进水方向的上挡板3，在反应器内下壁连接着垂直于进水口进水方向的下挡板4，上挡板和下挡板等距顺次交错排列，在反应器内部由上下挡板之间的空间构成反应池6，反应池内部均匀填充着生物挂膜填料。生物膜反应器的两端，即进/出水口到第一块挡板之间为进出水缓冲区5，不填充生物挂膜填料。其尺寸规格为6m*1m*2m；反应器水流流型设计为上下翻流，除两端留有30cm进出水渠缓冲区外，中间部分反应池有六格，每格90cm长度内均匀填充PVC纤维填料，挂膜后有效容积为10m3。反应器壳和挡板的材质都是PVC。
进水污水的各项指标为：COD为200～450mg/L，氨氮为42～50mg/L，总磷为3.2～4.8mg/L。平均水温为14℃，平均pH值为7.1。
挂膜时间为45天。挂膜所采取的方式是在水力停留时间为16小时下，反应器连续进水，使污水不断流经填料纤维表面，一段时间后，微生物开始在填料纤维表面生长繁殖。经过45天生物膜***达到成熟状态即开始处理污水。
挂膜稳定后，生物膜量为4.89g生物膜干重/g干填料纤维；
本实施例中生物膜量的分析方法：填料纤维上的生物膜绝大部分是微生物和各种有机质，并附着在填料纤维上。参照活性污泥***测定VSS的方法，本实施例以每克填料纤维上生物膜的干重量来表示生物膜量。由于上层生物膜会暴露在空气中，下层则长期浸在水中，故取每格填料饼生物量的平均值之和再取平均值作为反应池的生物膜量。
本实施例中生物膜样品的剪取方法：由于反应池的体积大，生物膜的生长不均匀，反应池内生物膜的生长周期也不完全相同，所以很难选取某一处的生物膜样品来反映某一格反应池甚至某一个断面的生物膜生长状况。所以在考察反应池中生物膜生长随水流方向变化，在每格反应池内剪取生物膜样品时，用剪刀剪取一小段填料(生物膜附着在填料纤维上被一同剪下)混合在一起作为采样断面的代表样品，以消除剪去生物膜对该挂膜填料水处理能力的影响，并消除生物膜生长不均匀的影响。
本实施例中生物膜样品的测定方法：
1、在每格反应池内，用剪刀剪取一小段填料(生物膜附着在填料纤维上被一同剪下)，混合在一起作为采样断面的代表样品，以消除剪去生物膜对该挂膜填料水处理能力的影响，并消除生物膜生长不均匀的影响。
2、将填料置于50ml烧杯中，用蒸馏水稍微洗涤一到两次，洗掉黏附的颗粒和污水，小心倒掉清洗水，将烧杯中的生物膜放入105℃的烘箱中烘2小时。
3、将烘好的生物膜取出在干燥器中冷却至室温，迅速称重，记为w1。向称量过的后烧杯(含有干燥的生物膜)中加入40ml浓度为1mol/L的NaOH溶液，在60-70℃水浴30分钟。然后将装有填料和生物膜碎片的烧杯置于超声波清洗器中，超声波震荡15分钟，将生物膜从填料上充分剥落下来。
4、取出烧杯用玻璃棒搅拌打碎，使生物膜脱落，用自来水清洗，将包含有生物膜碎屑的液体弃去，保留填料纤维，反复用水冲洗填料至没有生物膜碎屑。将清洗干净后的填料用蒸馏水冲洗两次，放在原来的烧杯中，烘干。
5、将烘好的填料纤维在干燥器中冷却后，称重，记为w2。弃去填料纤维后称对应的空烧杯记为w3。那么剪取的填料纤维质量为(w2-w3)，这些填料上生长的生物膜干重为(w1-w2)，所以该生物膜样品对应的生物膜量即为：(w1-w2)/(w2-w3)g生物膜干重/g干填料纤维。
待处理污水经过进水口进入生物膜反应器处理后经由出水口流出，水力停留时间为10h。
出水指标如下：COD为86mg/L；氨氮为10mg/L；总磷为2.5mg/L。
出水指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)所规定的二级排放控制标准。
实施例2
对上海某河流排污口进行试验，在河流排污口处放置本发明所述反应器。生物膜反应器是长方体，如图1，包括在两侧端分别设置进水口1和出水口2的反应器壳7，在反应器内上壁连接着垂直于进水口进水方向的上挡板3，在反应器内下壁连接着垂直于进水口进水方向的下挡板4，上挡板和下挡板等距顺次交错排列，在反应器内部由上下挡板之间的空间构成反应池6，反应池内部均匀填充着生物挂膜填料。生物膜反应器的两端，即进/出水口到第一块挡板之间为进出水缓冲区5，不填充生物挂膜填料。其尺寸规格为6m*1m*2m；反应器水流流型设计为上下翻流，除两端留有30cm进出水渠缓冲区外，中间部分反应池有六格，每格90cm长度内均匀填充PVC纤维填料，挂膜后有效容积为10m3。反应器壳和挡板的材质都是PVC。
进水污水的各项指标为：COD为198～500mg/L，氨氮为25～50mg/L，总磷为1.5～8.3mg/L。平均水温为10℃，平均pH值为6.8。
挂膜时间为50天。挂膜所采取的方式是在水力停留时间为16小时下，反应器连续进水，使污水不断流经填料纤维表面，一段时间后，微生物开始在填料纤维表面生长繁殖。经过50天生物膜***达到成熟状态即开始处理污水。
挂膜稳定后，生物膜量为4.53g生物膜干重/g干填料纤维。
本实施例中生物膜量的分析和测定方法同实施例1。
待处理污水经过进水口进入生物膜反应器处理后经由出水口流出，水力停留时间为8h。
出水数据指标如下：COD为76mg/L；氨氮为15mg/L；总磷为2.7mg/L。
出水指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)所规定的二级排放控制标准。
应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种处理江河湖海排污口污水的生物膜反应器，其特征在于，包括在两侧端分别设置进水口(1)和出水口(2)的反应器壳(7)，在反应器内上壁连接着垂直于进水口进水方向的上挡板(3)，在反应器内下壁连接着垂直于进水口进水方向的下挡板(4)，上挡板和下挡板顺次交错排列，在反应器内部由上下挡板之间的空间构成反应池(6)，反应池内部均匀填充着生物挂膜填料。
2.如权利要求1所述的生物膜反应器，其特征在于，所述的生物膜反应器是长方体或者是横着的圆筒形。
3.如权利要求1所述的生物膜反应器，其特征在于，所述的生物膜反应器是长方体，长度尺寸比例为6∶1∶2。
4.如权利要求1所述的生物膜反应器，其特征在于，所述的生物膜反应器的两端，即进/出水口到第一块挡板之间是进出水缓冲区(5)，不填充生物挂膜填料。
5.一种基于生物膜反应技术的污水处理工艺，其特征在于，在江河湖海排污口放置如权利要求1～4任一项所述的生物膜反应器，使污水流经生物膜反应器排出。
6.如权利要求5所述的污水处理工艺，其特征在于，所述的污水COD值为244～370mg/L，氨氮为45～52mg/L，总磷为2.6～4.2mg/L。
7.如权利要求5所述的污水处理工艺，其特征在于，所述的生物膜挂膜时间为30-60天。
8.如权利要求5所述的污水处理工艺，其特征在于，挂膜稳定后生物膜量为3.18～5.26g生物膜干重/g干填料纤维。
9.如权利要求5所述的污水处理工艺，其特征在于，所述的生物膜反应器的水力停留时间为8-16h。
10.如权利要求1～4任一项所述的生物膜反应器在具有涨水落水的江河湖海污水排出口处理污水的应用。
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