CN105330108A - 利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水方法及处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水的方法，该方法包括以下处理步骤：1)将收集到的乡镇污水在高位调蓄池进行水量调蓄和预沉淀；2污水通过重力自流进入厌氧反应区，厌氧反应区设置有厌氧生物填料；3污水靠水压向上流入好氧反应区，好氧反应区设置有生物转盘，经过厌氧处理后进入好氧反应区的污水与生物膜接触反应，实现更高效率的污染物去除作用；4)将污水引入高效沉淀区，通过投加混凝剂进行混合反应，混合液经泥水分离处理后，上清液达标排放，剩余污泥抽出。采用本发明方法处理生活污水，出水水质的常规指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准，满足对废水进行高效稳定的脱氮除磷的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理生活污水的工艺方法，具体是一种利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水方法及处理装置。
背景技术
小城镇水环境在长期被缺乏关注的情况下，已逐渐呈现出受污染严重的趋势。受经济或者其它因素影响，我国许多小城镇难以对生活废水进行处理。大量的生活污水直接排入江河湖等水体，对环境造成了较大的污染。
城镇生活污水具有排放分散、污水水量偏小、水质变化波动大，因使用化肥、农药而使得含一定量的氮、磷及其他有机物，以及可生化性强等特点，一体化废水处理设备特别适用于这种分散性的生活废水处理。
近年来我国开始逐步使用一体化污水处理设备的工艺技术对小城镇生活污水进行处理，这些一体化设备及其工艺从原来单一的活性污泥法或生物膜法逐渐发展到多种方法结合的复合工艺。其有着占地面积小、工艺完整、控制灵活和整体可移动的特点。但现有设备及采用的工艺适用性局限较大、工艺的设置一般比较单一，对污水的最终处理效果不够理想，尤其是在脱氮除磷方面难以达到要求，也不具备良好的应对进水水质波动的能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水方法及处理装置，该方法及装置能够提高生活污水处理效率，强化脱氮除磷作用，并具有足够应对进水水质波动能力。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水方法及处理装置，它包括以下处理步骤：
1)将收集到的乡镇污水在高位调蓄池进行水量调蓄和预沉淀；
2)将步骤1)处理后的污水通过重力自流进入厌氧反应区，厌氧反应区设置有厌氧生物填料供厌氧微生物附着生长；
3)将步骤2)处理后的污水靠水压向上流入好氧反应区，好氧反应区设置有生物转盘，经过厌氧处理后进入好氧反应区的污水与生物膜接触反应，实现更高效率的污染物去除作用；
4)经步骤3)的生化处理后，将污水引入高效沉淀区，高效沉淀区的入口设有混凝剂投加口，通过投加混凝剂进行混合反应，混合液经泥水分离处理后，上清液达标排放，剩余污泥抽出。
步骤1)的高位调蓄池与步骤2)的厌氧反应区之间有1～3m的水压差。
所述高位调蓄池的调蓄容量为6h进水量。
步骤2)的厌氧反应区内的厌氧生物填料填充率为50～80％，HRT为4～6小时。
所述厌氧反应区溶解氧浓度在0.5mg/L以下，pH控制在6.5～7.2。
所述步骤3)好氧反应区内的生物转盘转速为1.5～3转/分，生物转盘的周边线速度设为15米/分，好氧反应区的HRT为8～10小时。
所述生物转盘的盘轴高出水面，盘面有40％浸在水中，60％暴露在空气中，生物膜总厚度达到0.5～1.0mm。
所述好氧反应区与厌氧反应区之间设有循环回路通道，使好氧反应器的污水回流至厌氧反应区内，回流的污水将厌氧生物填料切割分散，在厌氧反应区内形成大范围紊流，形成协同反应。
所述循环回路通道的循环量控制在50～200％之间，在水质情况特殊下可酌情增加内循环量及延长反应时间2～5小时以提升处理效果。
步骤4)中，投加的混凝剂为聚合氯化铝铁，投加量为5～10mg/L。
本发明方法采用的厌氧-接触氧化生物膜反应器包括依次相接的厌氧反应区2、好氧反应区6和高效沉淀区13，厌氧反应区2位于反应器的下方，并设有进水口1，内设有厌氧生物填料；好氧反应区6与好氧反应区6相连通并位于厌氧反应区2的上方，其内设有生物转盘；好氧反应区6的出口与高效沉淀区13相连接，高效沉淀区13的入口设有设有混凝剂投加口10，高效沉淀区13的顶部设有出水口14，底部设有剩余污泥排放口15。
本发明处理方法与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)能耗低：首先通过高位调蓄池的储能，***可实现超低动力运行；其次***无需曝气，不需回流污泥，使***运行能耗降至最低，吨水耗电量最低可低至0.1kWh。
(2)处理模式可灵活选择控制：根据进水的情况视需求选择超低动力常规运行模式，或者选择高效脱碳除磷的运行模式，在好氧反应区与厌氧反应区之间设有有循环回路通道，通过内循环***达到强化脱氮除磷效率的目的。
(3)耐冲击负荷能力强：首先在高位调蓄池具有调蓄功能，若进水水质存在波动的情况，可控制调节处理水量；其次在厌氧处理区配有轻质填料，结合与好氧区形成的内循环***，对进水水质、水量的变化有极强的适应性以及运行稳定性。
(4)处理工艺对生活污水处理效果优良，污水经处理后的五项水质基本常规指标(包括pH、COD、氨氮、SS、总磷)满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。
附图说明
图1是本发明利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水方法工艺流程示意图。
图2为本发明方法采用的厌氧-接触氧化生物膜反应器的结构示意图。
图中：1-进水口、2-厌氧反应区、3-厌氧生物填料、4-竖向进水管的进口端、5-内循环泵、6-好氧反应区、7-生物转盘、8-单向阀、9-高效沉淀器的进水口、10-混凝剂投加口、11-管道混合器、12-布水管、13-高效沉淀区、14-出水口、15-剩余污泥排放口、16-竖向进水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图2所示，本发明厌氧-接触氧化生物膜反应器呈立式结构，它包括依次相接的厌氧反应区2、好氧反应区6和高效沉淀区13，厌氧反应区2位于反应器的下方，其左侧设有与高位调蓄池相连接的进水口1，高位调蓄池与厌氧反应区2之间有1-3m的水压差，高位调蓄池的调蓄容量为6h进水量。厌氧反应区2内设置有厌氧生物填料3，位于进水口1另一侧的出水口通过导杆固定安装内循环泵5，并设置有竖向进水管16，内循环泵5和竖向进水管16的出口均与好氧反应区6相连通，竖向进水管的进口端4位于厌氧反应区2内，竖向进水管的出口端位于好氧反应区6顶部，好氧反应区6的污水通过水压进入好氧反应区6，从而免提升动力，降低运行动力能源。
好氧反应区6位于厌氧反应区2的上方，好氧反应区6设置有数个生物转盘7，生物转盘7附着生长生物膜，生物转盘转速1.5～3转/分，盘的周边线速度设为15米/分左右。盘轴高出水面，盘面40％浸在水中，60％暴露在空气中。盘轴转动时，盘面交替与废水和空气接触。盘面供附着微生物生长形成的膜状物所覆盖，由外至内附着液膜、好氧性生物膜、兼氧性生物膜、厌氧性生物膜，生物膜总厚度可达到0.5～1.0mm。好氧反应区的HRT为8～10小时。经过厌氧处理后进入好氧反应区的污水与生物膜接触反应，可实现更高效率的污染物去除作用。
好氧反应区6在其出水口侧设有与厌氧反应区2相连通的单向阀8，使好氧反应区6和厌氧反应区2之间可以形成上下相通并形成循环回路通道。高效沉淀区13位于好氧反应区6的侧边，高效沉淀区13的上部与好氧反应区6之间设置隔板隔开，高效沉淀区13的中部与好氧反应区6的出水口相连通，好氧反应区6的出水流入高效沉淀区，还可以有一部分出水通过单向阀8回流入厌氧反应区2。高效沉淀区13上部设置有斜板或其它结构的高效沉淀器，使混合液进行泥水分离。管道混合器11的进口端与好氧反应区6的出水口相连通，并设有混凝剂投加口10，混凝剂通过混凝剂投加口10投入到管道混合器11。管道混合器11的出口端与布水管12连接，布水管12的出口与高效沉淀器的进水口9连接。高效沉淀区13的顶部设有出水口14，高效沉淀区13的上清液经出水口14排放出去，高效沉淀区13的底部设有剩余污泥排放口15。
视污水水质情况，在污水氮磷浓度较高时选择启动内循环***时启动内循环泵5，并打开单向阀4，好氧反应区出水回流至厌氧反应区，回流的污水将厌氧生物填料切割分散，在厌氧反应区内形成大范围紊流，有利于使污水更均匀地与厌氧微生物接触发生一系列复杂多样的生化反应，包括大分子有机物的分解、氨化反应、嗜磷菌的释磷、以及发生部分量的反硝化反应和厌氧氨氧化反应，形成的协同反应。循环量及反应时间实现灵活控制，内循环量常规情况下控制在50～200％之间，在水质情况特殊下可酌情增加内循环量及延长反应时间2～5小时以提升处理效果。既强化脱氮除磷效率，且增加反应器***微生物种类的复杂性，在应对不同进水水质情况时，***的抗波动能力，即稳定性得以保证。
选择不启动内循环***时污水自动通过竖向进水管16进入好氧反应区6。
结合图1及以下实例对本发明方法作进一步说明：
实施例1：
采用本发明方法处理某镇区生活污水，污水原水质情况：pH：7.2、CODcr：280mg/L、BOD5：150mg/L、SS：58mg/L、NH4 +-N：28mg/L、TP：5.5mg/L。
启动内循环***的高效脱氮除磷模式：
1)收集到的乡镇污水在高位调蓄池进行水量调蓄和预沉淀，与后续步骤2)的反应器形成3m的水压差。
2)控制经过步骤1)预沉淀的污水通过重力流进入厌氧-接触氧化生物膜反应器。污水首先进入反应器厌氧反应区，厌氧反应区设置厌氧生物填料供厌氧微生物附着生长，厌氧生物填料在厌氧反应区填充率为80％，HRT为6小时，厌氧反应区溶解氧浓度为0.3mg/L，pH控制为6.5；进入厌氧区的污水混合好氧区内循环回的污水被生物填料的切割分散、从而在厌氧反应区形成大范围紊流，利于使污水更均匀地与厌氧微生物接触发生一系列复杂多样的生化反应，包括大分子有机物的分解、氨化反应、嗜磷菌的释磷、以及发生部分量的反硝化反应和厌氧氨氧化反应，形成的协同反应。
厌氧反应区的污水靠水压通过上升的竖向进水管进入好氧反应区。
好氧反应区设置生物转盘，生物转盘转速3转/分，盘面40％浸在水中，60％暴露在空气中。盘轴转动时，盘面交替与废水和空气接触。盘面供附着微生物生长形成的膜状物所覆盖，由外至内附着液膜、好氧性生物膜、兼氧性生物膜、厌氧性生物膜，生物膜总厚度达到1.0mm。好氧反应区的HRT为10小时。经过厌氧处理后进入好氧反应区的污水与生物膜接触反应，可实现更高效率的污染物去除作用。
启动***内循环，好氧反应区出水回流至厌氧反应区，内循环量常规情况下控制为50％之间，以及延长反应时间2小时以提升处理效果。既强化脱氮除磷效率，且增加反应器***微生物种类的复杂性，在应对不同进水水质情况时，***的抗波动能力，即稳定性得以保证。
经生化处理后，污水进入厌氧-接触氧化生物膜反应器的高效沉淀区，在沉淀区进水管段设置混凝剂投加，投加药剂选用新型混凝剂聚合氯化铝铁，投加量为5mg/L，在管道混合器中混合反应，从沉淀区布水管布水进入高效沉淀池。沉淀池填充斜板，混合液进行泥水分离后，上清液达标排放。
污水经处理后，出水水质为：pH：7.0、CODcr：45mg/L、BOD5：10mg/L、SS：10mg/L、NH4 +-N：4.5mg/L、TP：0.5mg/L。满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。
实施例2：
采用本发明方法处理某乡生活污水，污水原水质情况：CODcr：160mg/L、BOD5：100mg/L、NH4 +-N：16mg/L、TP：3mg/L。
采用超低能耗运行模式，即不启动内循环***。
1)收集到的乡镇污水在高位调蓄池进行水量调蓄和预沉淀，与后续步骤2)的反应器形成1m的水压差。
2)控制经过步骤1)预沉淀的污水通过重力流进入厌氧-接触氧化生物膜反应器。污水首先进入反应器厌氧反应区，厌氧反应区设置厌氧生物填料供厌氧微生物附着生长，厌氧生物填料在厌氧反应区填充率为50％，HRT为4小时，厌氧反应区溶解氧浓度在0.5mg/L，pH为7.2；进入厌氧区的污水混合好氧区内循环回的污水被生物填料的切割分散、从而在厌氧反应区形成大范围紊流，利于使污水更均匀地与厌氧微生物接触发生一系列复杂多样的生化反应，包括大分子有机物的分解、氨化反应、嗜磷菌的释磷、以及发生部分量的反硝化反应和厌氧氨氧化反应，形成的协同反应。
厌氧反应区的污水靠水压通过上升的竖向进水管进入好氧反应区。好氧反应区生物转盘转速1.5转/分。盘轴转动时，盘面交替与废水和空气接触。盘面供附着微生物生长形成的膜状物所覆盖，由外至内附着液膜、好氧性生物膜、兼氧性生物膜、厌氧性生物膜，生物膜总厚度可达到0.5mm。好氧反应区的HRT为8小时。经过厌氧处理后进入好氧反应区的污水与生物膜接触反应，实现更高效率的污染物去除作用。
经生化处理后，污水进入厌氧-接触氧化生物膜反应器的高效沉淀区，从沉淀区布水管布水进入高效沉淀池。沉淀池填充斜板，混合液进行泥水分离后，上清液达标排放。
污水经处理后，CODcr：35mg/L、BOD5：8mg/L、NH4 +-N：4.6mg/L、TP：0.45mg/L。满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。
实施例3：
采用本发明方法处理某城镇污水处理厂生活污水，污水原水质情况：pH：7.1、CODcr：350mg/L、BOD5：190mg/L、SS：70mg/L、NH4 +-N：35mg/L、TP：5mg/L。
启动内循环***的高效脱氮除磷模式：
1)收集到的乡镇污水在高位调蓄池进行水量调蓄和预沉淀，与后续步骤2)的反应器形成2m的水压差。
2)控制经过步骤1)预沉淀的污水通过重力流进入厌氧-接触氧化生物膜反应器。污水首先进入反应器厌氧反应区，厌氧反应区设置厌氧生物填料供厌氧微生物附着生长，厌氧生物填料在厌氧反应区填充率为60％，HRT为5小时，厌氧反应区溶解氧浓度为0.4mg/L，pH控制为6.7；进入厌氧区的污水混合好氧区内循环回的污水被生物填料的切割分散、从而在厌氧反应区形成大范围紊流，利于使污水更均匀地与厌氧微生物接触发生一系列复杂多样的生化反应，包括大分子有机物的分解、氨化反应、嗜磷菌的释磷、以及发生部分量的反硝化反应和厌氧氨氧化反应，形成的协同反应。
厌氧反应区的污水靠水压通过上升的竖向进水管进入好氧反应区。
好氧反应区设置生物转盘，生物转盘转速2.5转/分，盘面40％浸在水中，60％暴露在空气中。盘轴转动时，盘面交替与废水和空气接触。盘面供附着微生物生长形成的膜状物所覆盖，由外至内附着液膜、好氧性生物膜、兼氧性生物膜、厌氧性生物膜，生物膜总厚度达到0.8mm。好氧反应区的HRT为9小时。经过厌氧处理后进入好氧反应区的污水与生物膜接触反应，可实现更高效率的污染物去除作用。
启动***内循环，好氧反应区出水回流至厌氧反应区，内循环量常规情况下控制为200％，以及延长反应时间5小时以提升处理效果。既强化脱氮除磷效率，且增加反应器***微生物种类的复杂性，在应对不同进水水质情况时，***的抗波动能力，即稳定性得以保证。
经生化处理后，污水进入厌氧-接触氧化生物膜反应器的高效沉淀区，在沉淀区进水管段设置混凝剂投加，投加药剂选用新型混凝剂聚合氯化铝铁，投加量为10mg/L，在管道混合器中混合反应，从沉淀区布水管布水进入高效沉淀池。沉淀池填充斜板，混合液进行泥水分离后，上清液达标排放。
污水经处理后，出水水质为：pH：7.0、CODcr：39mg/L、BOD5：8mg/L、SS：9mg/L、NH4 +-N：3.5mg/L、TP：0.42mg/L。满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。
实施例4：
采用本发明方法处理某居民区污水处理厂生活污水，污水原水质情况：pH：6.8、CODcr：330mg/L、BOD5：200mg/L、SS：63mg/L、NH4 +-N：28mg/L、TP：4mg/L。
启动内循环***的高效脱氮除磷模式：
1)收集到的乡镇污水在高位调蓄池进行水量调蓄和预沉淀，与后续步骤2)的反应器形成1m的水压差。
2)控制经过步骤1)预沉淀的污水通过重力流进入厌氧-接触氧化生物膜反应器。污水首先进入反应器厌氧反应区，厌氧反应区设置厌氧生物填料供厌氧微生物附着生长，厌氧生物填料在厌氧反应区填充率为60％，HRT为5小时，厌氧反应区溶解氧浓度为0.4mg/L，pH控制为6.8；进入厌氧区的污水混合好氧区内循环回的污水被生物填料的切割分散、从而在厌氧反应区形成大范围紊流，利于使污水更均匀地与厌氧微生物接触发生一系列复杂多样的生化反应，包括大分子有机物的分解、氨化反应、嗜磷菌的释磷、以及发生部分量的反硝化反应和厌氧氨氧化反应，形成的协同反应。
厌氧反应区的污水靠水压通过上升的竖向进水管进入好氧反应区。
好氧反应区设置生物转盘，生物转盘转速3转/分，盘面40％浸在水中，60％暴露在空气中。盘轴转动时，盘面交替与废水和空气接触。盘面供附着微生物生长形成的膜状物所覆盖，由外至内附着液膜、好氧性生物膜、兼氧性生物膜、厌氧性生物膜，生物膜总厚度达到1.0mm。好氧反应区的HRT为8小时。经过厌氧处理后进入好氧反应区的污水与生物膜接触反应，可实现更高效率的污染物去除作用。
启动***内循环，好氧反应区出水回流至厌氧反应区，内循环量常规情况下控制为100％，以及延长反应时间3小时以提升处理效果。既强化脱氮除磷效率，且增加反应器***微生物种类的复杂性，在应对不同进水水质情况时，***的抗波动能力，即稳定性得以保证。
经生化处理后，污水进入厌氧-接触氧化生物膜反应器的高效沉淀区，在沉淀区进水管段设置混凝剂投加，投加药剂选用新型混凝剂聚合氯化铝铁，投加量为6mg/L，在管道混合器中混合反应，从沉淀区布水管布水进入高效沉淀池。沉淀池填充斜板，混合液进行泥水分离后，上清液达标排放。
污水经处理后，出水水质为：pH：7.1、CODcr：36mg/L、BOD5：10mg/L、SS：8mg/L、NH4 +-N：4mg/L、TP：0.46mg/L。满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。
Claims (11)
1.利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水的方法，其特征在于，它包括以下处理步骤：
1)将收集到的乡镇污水在高位调蓄池进行水量调蓄和预沉淀；
2)将步骤1)处理后的污水通过重力自流进入厌氧反应区，厌氧反应区设置有厌氧生物填料供厌氧微生物附着生长；
3)将步骤2)处理后的污水靠水压向上流入好氧反应区，好氧反应区设置有生物转盘，经过厌氧处理后进入好氧反应区的污水与生物膜接触反应，实现更高效率的污染物去除作用；
4)经步骤3)的生化处理后，将污水引入高效沉淀区，高效沉淀区的入口设有混凝剂投加口，通过投加混凝剂进行混合反应，混合液经泥水分离处理后，上清液达标排放，剩余污泥抽出。
2.根据权利要求1所述利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水的方法，其特征在于，步骤1)的高位调蓄池与步骤2)的厌氧反应区之间有1～3m的水压差。
3.根据权利要求2所述利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水的方法，其特征在于，所述高位调蓄池的调蓄容量为6h进水量。
4.根据权利要求1所述利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水的方法，其特征在于，步骤2)的厌氧反应区内的厌氧生物填料填充率为50～80％，HRT为4～6小时。
5.根据权利要求4所述利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水的方法，其特征在于，所述厌氧反应区溶解氧浓度在0.5mg/L以下，pH控制在6.5～7.2。
6.根据权利要求1所述利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水的方法，其特征在于，所述步骤3)好氧反应区内的生物转盘转速为1.5～3转/分，生物转盘的周边线速度设为15米/分，好氧反应区的HRT为8～10小时。
7.根据权利要求6所述利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水的方法，其特征在于，所述生物转盘的盘轴高出水面，盘面有40％浸在水中，60％暴露在空气中，生物膜总厚度达到0.5～1.0mm。
8.根据权利要求7所述利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水的方法，其特征在于，所述好氧反应区与厌氧反应区之间设有循环回路通道，使好氧反应器的污水回流至厌氧反应区内，回流的污水将厌氧生物填料切割分散，在厌氧反应区内形成大范围紊流，形成协同反应。
9.根据权利要求8所述利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水的方法，其特征在于，所述循环回路通道的循环量控制在50～200％之间。
10.根据权利要求1所述利用厌氧-接触氧化生物膜反应器处理生活污水的方法，其特征在于，步骤4)中，投加的混凝剂为聚合氯化铝铁，投加量为5～10mg/L。
11.实施权利要求1所述方法采用的厌氧-接触氧化生物膜反应器，其特征在于，它包括依次相接的厌氧反应区(2)、好氧反应区(6)和高效沉淀区(13)，厌氧反应区(2)位于反应器的下方，并设有进水口(1)，内设有厌氧生物填料；好氧反应区(6)与好氧反应区(6)相连通并位于厌氧反应区(2)的上方，其内设有生物转盘；好氧反应区(6)的出口与高效沉淀区(13)相连接，高效沉淀区(13)的入口设有设有混凝剂投加口(10)，高效沉淀区(13)的顶部设有出水口(14)，底部设有剩余污泥排放口(15)。
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