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一种生活污水脱氮除磷的方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种生活污水脱氮除磷的方法及装置，属水处理领域。方法是污水经厌氧折流板反应器的厌氧污泥层、铁屑填料层除磷，利用厌氧微生物除去有机污染物，未转化的有机污染物在好氧浸没式生物滤池的生物膜作用下降解，氨氮转化为硝态氮，再在生物膜的厌氧区域内被反硝化菌作用去除，再经沉淀排放。装置由依次相互贯通的厌氧折流板反应器、好氧浸没式生物滤池和沉淀池组成。厌氧折流板反应器由3－4个内有折流板、隔板、厌氧污泥的隔室组成，第1隔室有铁屑填料层，下有反冲管，好氧浸没式生物滤池内有填料层。本发明采用厌氧生物处理，具有高效脱氮除磷能力，不堵塞、抗冲击负荷能力强、占地少、投入运行成本低、能耗小、运行管理简单方便。

Description

一种生活污水脱氮除磷的方法及装置
                         技术领域
本发明属水处理领域，适用于城市生活污水的处理。
                         背景技术
目前我国80％以上的城市生活污水处理技术采用好氧活性污泥法，由于需要大量曝气，因而投资大，能耗高。近年来，厌氧处理城市生活污水成为一个研究热点。然而，厌氧生物处理没有脱氮除磷能力，大大限制了其在污水处理中的应用。对于城市生活污水的处理，国外有采用厌氧生物处理+氧化塘工艺，通过氧化塘去除一部分氮、磷，但氧化塘占地面积大，不适合我国人多地少的国情。国内现有的除磷工艺主要为生物除磷，但需要增设污泥回流泵和管道等，使投资增加，流程复杂化，不利于日常运行管理。欧洲一些发达国家广泛采用化学沉淀法除磷，采用的沉淀剂通常有硫酸铁、氧化铁、硫酸亚铁等，其成本高。现有《一种交替式内循环好氧生物反应器》(专利申请号200410009048)，包括好氧生物反应池、各个反应池之间的连通孔、每个反应池均设置有进水管以及两侧边池设置有出水堰和出水管。好氧生物反应池为4个，4个反应池并排排列；位于两侧的反应池设置有进水管、出水堰和出水管，位于中间的反应池只设置有进水管；在各个反应池之间以设置有连通孔和回流泵；两侧的反应池交替作为曝气池和沉淀池使用，中间两个反应池始终作为曝气池使用。
厌氧折流板反应器是正在研究并逐渐得到应用的一种新型高效的厌氧反应器，与好氧工艺并用的研究国外也有相关报告，但该方法只有去除COD和脱氮能力，没有除磷能力。水体中磷的含量过高将对环境造成诸多不利，如湖泊富营养化、降低水体的观赏价值、危害人类及生物的生存等，研究表明磷是水体富营养化的限制性因子，每向水体排放1g磷会导致950g(干重)藻类的生长。因此，废水除磷对防止水体富营养化尤为关键。
                         发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种具有高效脱氮除磷能力，不堵塞、抗冲击负荷能力强、占地少、投入运行成本低、能耗小、运行管理简单方便的生活污水脱氮除磷的方法及装置。
本发明目的的实现方式为，一种生活污水脱氮除磷的方法，城市生活污水经格栅过滤调节后经配水槽1进入厌氧折流板反应器4，经折流板2的导流作用，水流呈上下锯齿形绕流，首先流经第1隔室的厌氧污泥层，再经铁屑填料层，铁屑与水中的H+反应，生成Fe2+，进而与水中的磷反应，生成磷酸亚铁沉淀，然后废水依次流经第2、3、4隔室的厌氧污泥层，利用厌氧微生物将有机污染物转化为甲烷气体排出，仍未充分转化的有机污染物在好氧浸没式生物滤池6的生物膜作用下进一步降解，氨氮在好氧硝化菌作用下转化为硝态氮，再在生物膜的厌氧区域内被反硝化菌作用转化为氮气排出，最后废水流入沉淀池9，脱落的生物膜碎片在此隔室内沉淀，经沉淀后的出水经出水管10排放。
一种生活污水脱氮除磷的装置，厌氧折流板反应器4、好氧浸没式生物滤池6和沉淀池9依次相互贯通，厌氧折流板反应器4由3-4个隔室组成，每个隔室由折流板2、隔板14分成上向流室、下向流室，每个隔室中均加有厌氧污泥，在隔室下部形成较稠密的厌氧污泥层，第1隔室接配水槽1，第1隔室的上向流室上部设有铁屑填料层3，铁屑填料层3下部布有反冲管13，好氧浸没式生物滤池6内设有弹性或半软性填料7，下部布置有曝气管12，沉淀池9为倒锥形，中间有挡板8，沉淀池9接有排泥管11及出水管10。
本发明具有的以下优点：
1、厌氧折流板反应器具有极强的抗冲击负荷能力，浸没式生物滤池兼具活性污泥法和生物膜法的优点，厌氧折流板反应器4中又加入铁屑填料3，两者有机组合，具有高效脱氮除磷能力及较高有机污染物去除率；
2、主体装置水流为重力流，除好氧浸没式生物滤池6曝气和铁屑填料层3的定期反冲需要一定动力外，无需其它能量，耗能少；
3、主体装置为一体化装置，具有占地少、投入运行成本低；
4、对有机负荷波动适应能力较强，因此本装置对调节池要求不高；
5、工艺结构简单，不易堵塞；
6、无回流泵和回流管路，能耗小、运行管理简单方便。
                         附图说明
附图为本发明的装置结构示意图
                        具体实施方式
参照附图，本装置由依次相互贯通的厌氧折流板反应器4、好氧浸没式生物滤池6和沉淀池9组成。厌氧折流板反应器有3-4个内有折流板、隔板、厌氧污泥的隔室组成，每个隔室由折流板2、隔板14分成上向流室、下向流室，每个隔室中均加有厌氧污泥，在隔室下部形成较稠密的厌氧污泥层，第1隔室接配水槽1，第1隔室的上向流室上部设有铁屑填料层3，铁屑填料层3下部布有反冲管13。好氧浸没式生物滤池6内设有导流板5、弹性或半软性填料7，下部布置有曝气管12，沉淀池9为倒锥形，中间有挡板8，沉淀池9接有排泥管11及出水管10。
本发明在厌氧折流板反应器的第1隔室中设置铁屑填料层，铁屑与水中的H+反应，生成Fe2+，并进而与水中的磷反应生成磷酸亚铁沉淀；部分未反应的Fe2+在好氧浸没式生物滤池6内被氧化为Fe3+，再与磷反应生成磷酸铁沉淀，从而达到除磷目的；同时中和了可能产生的过多酸，使产甲烷菌能在其最佳pH值范围(6.8-7.2)内，避免反应器酸化。与此同时，亚铁离子是一种电解质，使生活污水中不易沉降的胶体有机物颗粒发生聚沉作用，从而从废水中去除；同时废水中还原性的亚铁离子的存在，使得氧化还原电位ORP降低，为产甲烷菌提供了一个良好的环境，提高了活性；另一方面，在生成的磷酸亚铁沉淀及在好氧浸没式生物滤池6内生成的磷酸铁沉淀和氢氧化铁絮状沉淀的沉淀捕集作用下，污水中的颗粒有机物也被沉淀，污泥沉降性能提高，从而大大提高了COD的去除率。
本装置中只有好氧浸没式生物滤池6需要进行一定曝气，由于有机物已在之前的厌氧折流板反应器4中得到大幅削除(去除了50-60％)，因此有机负荷低，曝气量大为减少，能量消耗能降低至极低。弹性立体填料或半软性填料有机负荷低，用量少，从而大大降低投资成本。
下面详述本发明具体内容：城市生活污水经格栅过滤调节后经配水槽1流入厌氧折流板反应器4，经折流板2的导流作用，水流在上向流室、下向流室间上下绕流。首先流经第1隔室的厌氧污泥层，废水中的有机污染物在厌氧水解酸化菌群的作用下分解，转化为低分子的溶解性有机酸等，因而废水pH值下降；铁屑填料层中的铁屑与水中的H+反应，生成Fe2+，进而与水中的磷反应，生成磷酸亚铁沉淀，从废水中去除。然后废水依次流经第2、3、4隔室的厌氧污泥层，充分利用厌氧微生物去除有机物的能力，将有机污染物转化为甲烷气体排出。废水经导流板5流至好氧浸没式生物滤池6，仍未充分转化的有机污染物在好氧浸没式生物滤池6的弹性立体填料或半软性填料上附着的生物膜作用下进一步降解。在此隔室内氨氮在好氧硝化菌作用下转化为硝态氮，再在生物膜的厌氧区域内被反硝化菌作用转化为氮气排出，从而达到脱氮的目的。最后废水流入沉淀池9，水流变缓，脱落的生物膜碎片在此沉淀，经沉淀后的出水经出水管10排放。
各个隔室、池内的剩余污泥定期经排泥管11排除。铁屑填料层3下部的反冲管13定期反冲，对铁屑进行冲刷，以更新铁屑表面。
用本发明进行了处理生活污水的试验：实验进水为小区生活污水，进水TP(总磷)平均值为4.45mg/L。结果如下：TP的平均去除率为76.5％，最高达到81％，出水中TP平均值为1.04mg/L，最低至0.87mg/L，基本达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级标准。
对有机污染物的去除效果，当进水COD浓度为353mg/L时，去除率达到86.8％，出水COD低至46.6mg/L；当进水COD为172mg/L时，装置的出水COD低至27.2mg/L，达到一级标准A标准。
进水TN(总氮)在19-28mg/L之间，去除率在50％左右，也达到了一级标准。

Claims (2)

1、一种生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于城市生活污水经格栅过滤调节后经配水槽(1)进入厌氧折流板反应器(4)，经折流板(2)的导流作用，水流呈上下锯齿形绕流，首先流经第1隔室的厌氧污泥层，再经铁屑填料层，铁屑与水中的H+反应，生成Fe2+，进而与水中的磷反应，生成磷酸亚铁沉淀，然后废水依次流经第2、3、4隔室的厌氧污泥层，利用厌氧微生物将有机污染物转化为甲烷气体排出，仍未充分转化的有机污染物在好氧浸没式生物滤池(6)的生物膜作用下进一步降解，氨氮在好氧硝化菌作用下转化为硝态氮，再在生物膜的厌氧区域内被反硝化菌作用转化为氮气排出，最后废水流入沉淀池(9)，脱落的生物膜碎片在此隔室内沉淀，经沉淀后的出水经出水管(10)排放。
2、一种生活污水脱氮除磷的装置，其特征在于厌氧折流板反应器(4)、好氧浸没式生物滤池(6)和沉淀池(9)依次相互贯通，厌氧折流板反应器(4)由3-4个隔室组成，每个隔室由折流板(2)、隔板(14)分成上向流室、下向流室，每个隔室中均加有厌氧污泥，在隔室下部形成较稠密的厌氧污泥层，第1隔室接配水槽(1)，第1隔室的上向流室上部设有铁屑填料层(3)，铁屑填料层(3)下部布有反冲管(13)，好氧浸没式生物滤池(6)内设有弹性或半软性填料(7)，下部布置有曝气管(12)，沉淀池(9)为倒锥形，中间有挡板(8)，沉淀池(9)接有排泥管(11)及出水管(10)。
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