CN105585123A - 一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置及其使用方法，该方法包括以下步骤：待处理的污水进入吸附区，在吸附区投加粉末活性炭进行有机物吸附，同时吸附区好氧曝气，会在粉末活性炭表面生长细菌，发生硝化作用，吸附区出水进入回流区，在这个区域投加碳源，可以发生反硝化作用，然后污水进入上升区，污水通过三相分离器时，污水中反硝化的氮气通过释放管路散发到空气中，污水进入浮床沉淀区，炭和污水分离进入污泥斗，污水通过出水溢流堰排出装置。本发明以较低的运行费用去除废水中难以生化降解的有机物，同时，通过在粉末活性炭载体上的生物强化，还具有去除氨氮和总氮的功能。

Description

一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种污水深度处理装置及其使用方法，特别是涉及一种一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置及其使用方法。

背景技术

目前很多工业企业或者工业集聚区的污水处理装置都存在难以达标的难题，主要原因是工业污水中成份复杂，水质和水量的波动都比较大，现有的污水处理设备难以满足要求。

活性炭尤其是粉末活性炭的再生，近年来已经得到了广泛应用。这会大幅度降低粉末活性炭的使用成本，消减到现有粉末活性炭价格的20~30%，使活性炭吸附有机物的应用变成可能。

考虑到经济性，目前在污水处理中粉末活性炭的吸附主要应用于两个方面：第一种是用于废水深度处理工艺的吸附有机物和脱色，第二种是结合活性污泥法的粉末炭生物强化工艺（PACT工艺）。

中国专利申请号为201510891935.8、名称为“一种吸附催化氧化法深度处理印染废水的***与方法”的中国专利公开了一种利用可再生的粉末炭结合臭氧氧化的工艺，用于印染废水的深度处理及回用，就是第一种的应用。中国专利申请号为201010202027.0、名称为“一体式生物强化活性炭动态膜同步脱氮除磷工艺”的中国专利和中国专利申请号为201510044999.4、名称为“一种改进的粉末活性炭生物处理的污水脱氮除磷处理装置”的中国专利都公开了利用生物强化的粉末活性炭来进行污水的脱氮除磷，就是第二种的应用。第一种应用吸附饱和后的粉末活性炭中其它杂质少，主要是活性炭吸附的有机物，活性炭易于再生，再生后吸附性能恢复的效果也好。第二种应用由于混合了大量活性污泥，粉末活性炭很难再生，再生后吸附性能恢复的效果也很难保证。

大部分工业污水，尤其是工业集聚区污水处理厂生化后废水，往往存在有机物、氨氮、总氮和总磷微量超标的情况，目前技术所涉及的可再生粉末活性炭吸附，多应用于有机物的去除，难以去除氨氮、总氮和总磷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置及其使用方法，其利用粉末活性炭较强的吸附性能，通过粉末活性炭的吸附和再生，以较低的运行费用去除废水中难以生化降解的有机物，同时，通过在粉末活性炭载体上的生物强化，还具有去除氨氮和总氮的功能。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置，其特征在于，所述一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置包括进水管路、出水管路、曝气管路、吸附区、回流区、上升区、浮床沉淀区、三相分离器、污泥斗、出水溢流堰、搅拌器、气体释放管路，吸附区的侧面分别与出水管路连通，回流区与出水溢流堰连通，曝气管路、进水管路都与吸附区连通，吸附区位于回流区内，上升区位于回流区的侧面，浮床沉淀区位于吸附区的侧面且位于上升区的上方，三相分离器位于上升区和浮床沉淀区之间，污泥斗位于回流区的侧面且位于出水溢流堰与气体释放管路之间，搅拌器位于回流区内且位于吸附区的下方。

优选地，所述一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置与一个污泥回流泵连接。

本发明还提供一种一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置的使用方法，其特征在于，其包括以下步骤：待处理的污水进入吸附区，在吸附区投加粉末活性炭进行有机物吸附，同时吸附区好氧曝气，会在粉末活性炭表面生长细菌，发生硝化作用，吸附区出水进入回流区，在这个区域投加碳源，可以发生反硝化作用，然后污水进入上升区，污水通过三相分离器时，污水中反硝化的氮气通过释放管路散发到空气中，污水进入浮床沉淀区，炭和污水分离进入污泥斗，污水通过出水溢流堰排出装置。

本发明的积极进步效果在于：本发明利用粉末活性炭较强的吸附性能，通过粉末活性炭的吸附和再生，以较低的运行费用去除废水中难以生化降解的有机物，同时，通过在粉末活性炭载体上的生物强化，还具有去除氨氮和总氮的功能。

附图说明

图1为本发明一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置的结构示意图。

图2为本发明一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1和图2所示，本发明一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置2包括进水管路7、出水管路8、曝气管路9、吸附区（硝化区）10、回流区（反硝化区）11、上升区（反硝化气泡释放区）12、浮床沉淀区13、三相分离器14、污泥斗15、出水溢流堰16、搅拌器17、气体释放管路19，吸附区10的侧面分别与出水管路8连通，回流区11与出水溢流堰16连通，曝气管路9、进水管路7都与吸附区10连通，吸附区10位于回流区11内，上升区12位于回流区11的侧面，浮床沉淀区13位于吸附区10的侧面且位于上升区12的上方，三相分离器14位于上升区12和浮床沉淀区13之间，污泥斗15位于回流区11的侧面且位于出水溢流堰16与气体释放管路19之间，搅拌器17位于回流区11内且位于吸附区10的下方。本发明一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置与一个污泥回流泵18连接。

本发明一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置的使用方法包括以下步骤：待处理的污水7进入吸附区（硝化区）10，在吸附区10投加粉末活性炭进行有机物吸附，同时吸附区好氧曝气，会在粉末活性炭表面生长细菌，发生硝化作用，吸附区10出水进入回流区（反硝化区）11，在这个区域投加碳源，可以发生反硝化作用，然后污水进入上升区（反硝化气泡释放区）12，污水通过三相分离器14时，污水中反硝化的氮气通过释放管路19散发到空气中，污水进入浮床沉淀区13，炭和污水分离进入污泥斗15，污水通过出水溢流堰16排出装置。污泥回流泵18是将回流区（反硝化区）11的粉末活性炭和污水回流到吸附区（硝化区）10，这样做能保持吸附区（硝化区）10有足够多的粉末活性炭（主要是活性炭表面附着的微生物）发挥硝化的功能实现。

需要提标处理的污水1进入一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置2，根据需要投加适量的粉末活性炭和反硝化碳源，在反应器中发生有机物吸附和氨氮、总氮的脱除，吸附饱和的活性炭排出***，用粉末活性炭再生装置3进行再生后，返回一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置2继续使用，沉淀出水如果总磷不达标，投加除磷药剂4，然后进入过滤装置5进行处理，达标后污水6排放。

一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置能够去除污水中的有机物，是通过在吸附区10投加粉末活性炭，粉末活性炭对有机物有较好的吸附去除能力实现的。而吸附饱和的粉末活性炭会通过一体化装置的污泥斗15排出一体化装置，用粉末活性炭再生装置2再生恢复吸附性能后，粉末活性炭继续投加到一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置中的吸附区10。

一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置能够去除污水中的氨氮和总氮，是因为在吸附区10好氧曝气，吸附区内的粉末活性炭表面会生长生物膜，这些生物膜具有“硝化”的功能，将污水中的氨氮转化成硝态氮。而吸附区10和回流区（反硝化区）11连通，污水和粉末活性炭进入回流区时，没有曝气，属于缺氧的环境，这个时候投加碳源，粉末活性炭表面生长的生物膜又会发生“反硝化”的功能，将污水中的硝态氮转化成氮气，这样水中的氨氮及总氮（含氨氮及硝态氮）就得到了去除。

需要说明的是，“硝化作用”是硝化菌和亚硝化菌在好氧条件下，将污水中的氨氮转化为硝态氮和亚硝态氮的过程。“反硝化作用”也称脱氮作用，反硝化细菌在缺氧条件下，利用碳源还原硝酸盐，释放出分子态氮（N₂）的过程。在粉末活性炭表面会生长很多细菌，包括硝化菌、亚硝化菌和反硝化细菌，这些细菌在好氧（指吸附区10）和缺氧（指回流区11）情况下，发生不同的反应，将污水中的氨氮及总氮（含氨氮及硝态氮）去除。

三相分离器14的作用是在污水投加碳源反硝化后，会生成氮气，利用三相分离器区分上升区12和浮床沉淀区13，可以保护沉淀区的运行环境，避免气泡的扰动，同时三相分离器兼起到配水的作用，经过收集的氮气通过气体释放管19排放到大气中。污泥斗15是为了调节浮床污泥层的高度而设置的，在实际工程中，这个污泥斗可以调节高度，这样就达到浮床的稳定。浮床沉淀区13通过粉末活性炭形成的炭床的过滤机理，来达到沉淀的效果，这样可以保证沉淀区的高效率、高效果。

本发明需要提标处理的污水中的难降解有机物是通过投加粉末活性炭来去除的，因为大部分污水已经经过了生化处理，其COD指标较低，因此仅需要投加适量的粉末活性炭，以降低运行费用。这部分粉末炭投加量是基于有机物的吸附，一般设计中根据：废水吸附的COD重量/投加的粉末炭重量=0.05~0.40来取值，吸附接触时间设计为0~3小时。

本发明需要提标处理的污水中的氨氮，是通过好氧曝气的方式，利用附着在粉末活性炭上的硝化菌去除的。硝化区的设计停留时间为0~3小时，好氧曝气的溶解氧控制在0~2.5mg/L，PH值控制在6.5~8.0。在运行过程中通过反硝化区的污泥回流到硝化区，以维持硝化区的污泥浓度为0~50g/L，回流比为0~10倍。控制整个***的污泥龄为0~20天，可保证脱氮效果。

本发明需要提标处理的污水中的总氮，是通过往污水中投加碳源的方式，利用附着在粉末活性炭上的反硝化菌去除的。反硝化区的设计停留时间为0~4小时，采用搅拌机搅拌，溶解氧控制在0~1.0mg/L以下，PH值控制在6.5~8.0。

本发明需要提标处理的污水中的总磷，是通过往经过粉末活性炭吸附沉淀的出水中投加混凝药剂，并在后续的滤池截留而去除的，所投加的混凝剂可以采用铁盐、铝盐，投加量根据总磷要求范围在0~500mg/L。所采用的过滤装置可以采用转盘滤池、V型滤池等。

本发明中的一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置，由吸附区（同时也是好氧硝化区）、回流区（同时也是反硝化区）、上升区（同时也是反硝化气泡释放区）、浮床沉淀区组成，在一个反应器内实现有机物、氨氮、总氮的同时脱除。

本发明中，粉末活性炭除了作为吸附有机物的介质，还作为微生物的载体，通过提高活性炭浓度，可以提高反应器中微生物含量。活性炭具有多孔性，比表面积大，可以为微生物提供良好的粘附界面和微环境，促进微生物生长，提高微生物活性和对可降解有机污染物、氮和磷的去除效果。通过控制反应器中不同区域的溶解氧浓度，实现生物强化活性炭硝化、反硝化过程，达到氮的有效去除。装置运行环境利于反硝化聚磷菌繁殖，利用硝酸盐为电子受体吸收磷，实现脱氮和除磷。

本发明利用可再生的粉末活性炭，吸附处理废水中的难降解有机物，同时利用生物强化作用去除废水中的氨氮、总氮，也可药剂强化去除总磷。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置，其特征在于，所述一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置包括进水管路、出水管路、曝气管路、吸附区、回流区、上升区、浮床沉淀区、三相分离器、污泥斗、出水溢流堰、搅拌器、气体释放管路，吸附区的侧面分别与出水管路连通，回流区与出水溢流堰连通，曝气管路、进水管路都与吸附区连通，吸附区位于回流区内，上升区位于回流区的侧面，浮床沉淀区位于吸附区的侧面且位于上升区的上方，三相分离器位于上升区和浮床沉淀区之间，污泥斗位于回流区的侧面且位于出水溢流堰与气体释放管路之间，搅拌器位于回流区内且位于吸附区的下方。

2.如权利要求1所述的一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置，其特征在于，所述一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置与一个污泥回流泵连接。

3.一种一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置的使用方法，其特征在于，其包括以下步骤：待处理的污水进入吸附区，在吸附区投加粉末活性炭进行有机物吸附，同时吸附区好氧曝气，会在粉末活性炭表面生长细菌，发生硝化作用，吸附区出水进入回流区，在这个区域投加碳源，可以发生反硝化作用，然后污水进入上升区，污水通过三相分离器时，污水中反硝化的氮气通过释放管路散发到空气中，污水进入浮床沉淀区，炭和污水分离进入污泥斗，污水通过出水溢流堰排出装置。