CN1966424A - 生物吸附和人工湿地相结合的城镇污水处理***及其方法 - Google Patents

生物吸附和人工湿地相结合的城镇污水处理***及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及生物吸附和人工湿地相结合的城镇污水处理***及其方法，属于市政与环保工程领域。该***包括粗细格栅和沉砂池、AB工艺的A段曝气池和A段沉淀池、潜流碎石床人工湿地，以及用于连接各设备的管道。该方法包括：污水经过粗细格栅和沉砂池，去除漂浮物和细砂颗粒；然后该水进入A段曝气池，去除该水中的悬浮颗粒和有机物，同时脱氮除磷；该污水继续A段沉淀池，使该水中的絮状活性污泥及无机悬浮颗粒沉淀；该出水进入到潜流碎石床人工湿地；出水经过接触消毒后达标排放。本发明将生物吸附和人工湿地相结合，可以预先去除一部分有机物，提高污水的可生化性，从而有效地解决了人工湿地占地面积较大、易堵塞以及冬季处理效果差的问题。

Description

生物吸附和人工湿地相结合的城镇污水处理***及其方法
技术领域：
本发明属于市政与环保工程领域，具体涉及一种生物吸附与人工湿地相结合的城镇污水处理新工艺。
背景技术
人工湿地起源于20世纪70年代，是近年来发展迅速的污水生态处理技术之一。人工湿地是指人工设计建造的、模拟自然湿地结构与功能的生态***，利用***中基质-植物-微生物的物理、化学、生物的三重协调作用，通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。人工湿地良好的处理效果以及投资和运行费用低、操作管理简单方便等特点，使其在全世界得到了广泛的应用。
根据其水流特征，人工湿地可分为表面流湿地和潜流湿地两类。表面流湿地与自然湿地类似，污水从湿地表面流过，具有投资少、设计简单等优点，但是占地面积较大，水力负荷过小，冬季水面暴露易结冰，夏季易孳生蚊蝇等缺点使其在设计中很少采用。潜流湿地没有暴露的自由水面，污水在填料表面下渗流，能够克服以上表面流的缺点。在实际应用中，潜流人工湿地占有主要地位。目前美国有600多处人工湿地***用于处理市政、农业及工业废水，大部分采用潜流式***；在欧洲的一些国家多采用地下潜流***，此类***多种植芦苇、菖蒲和香蒲等湿地植物，采用砾石作填料；此外，在其它国家人工湿地技术也得到了广泛的应用。
虽然目前人工湿地的应用比较广泛，但也存在着不足之处，主要体现在占地面积较大，容易堵塞，特别是在低温条件下湿地植物出现休眠现象，根系微生物代谢缓慢，使湿地处理效率大幅度下降，从而限制了人工湿地技术的推广和应用。
AB法污水处理工艺，是吸附-生物降解(Adsorption-Biodegration)工艺的简称。AB法由A段生物吸附单元和B段生物降解单元组成。A段生物吸附单元由A段曝气池和A段沉淀池组成，B段生物降解单元由B段曝气池和二次沉淀池组成。该方法不设初沉池，使A段具有较高的负荷，并且能够充分利用经排水***优选的微生物种群，利用污泥较强的吸附能力，达到对某些难降解有机物以及氮、磷等植物性营养物质的去除，大大减轻了B段的负荷。但是完整的AB工艺产泥量较大，B段生物降解单元工艺较多等缺点也限制了其发展。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述人工湿地技术在污水处理中的不足之处，提出一种生物吸附和人工湿地相结合的污水处理方法，在人工湿地前设置生物吸附单元，可以预先去除一部分有机物，提高污水的可生化性，从而有效地解决了人工湿地占地面积较大、易堵塞以及冬季处理效果差的问题。
本发明提出的一种生物吸附和人工湿地相结合的城镇污水处理***，其特征在于，该污水处理***包括粗细格栅和沉砂池、AB工艺的A段生物吸附单元的A段曝气池和A段沉淀池、潜流碎石床人工湿地，以及用于连接各设备的管道，其连接关系为：粗细格栅和沉砂池设有污水进水口及出水口、粗细格栅和沉砂池的出水口与A段曝气池的进水口相连，A段曝气池的出水口与A段沉淀池的进水口相连，A段沉淀池的出水口与潜流碎石床人工湿地的进水口相连，设置在该A段沉淀池底部的污泥出口与A段曝气池的污泥进口相连，同时通过管道和污泥脱水设备相连。
本发明提出的采用上述***的污水处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)待处理的污水经过粗细格栅和沉砂池进行预处理，去除漂浮物和细砂颗粒，以保证后续处理流程的正常运行；
2)然后该水进入AB工艺的A段生物吸附单元的A段曝气池，去除该水中的悬浮颗粒(SS)和有机物(BOD)，同时脱氮除磷；
3)该污水继续通过AB工艺的A段生物吸附单元的A段沉淀池，使该水中的絮状活性污泥及无机悬浮颗粒沉淀(夏季为了节省能耗，A段曝气池可不曝气或少量曝气；冬季为了确保***运行效果，正常曝气按照AB工艺的A段即生物吸附单元运行)；
4)该沉淀池的出水进入到潜流碎石床人工湿地；人工湿地的出水经过接触消毒后达标排放。
本发明的特点及效果：
本发明采用的生物吸附工艺是采用常规的吸附-生物降解(Adsorption-Biodegration，简称AB)工艺中的A段。采用生物吸附工艺不设初沉池，在停留时间较短的情况下利用活性污泥较强的吸附能力达到较高的有机物去除效果。生物吸附工艺具有负荷高、泥龄短、细菌繁殖速度快、污泥沉降性能好、抗冲击负荷能力强、运行稳定、对pH和有毒物质具有很大的缓冲作用等特点。污水经生物吸附工艺处理后其中的非溶解性有机物(包括悬浮物质和胶体物质)被大量去除，不但大大减轻了后续工艺的运行负荷，极大的降低了后续人工湿地工艺的停留时间，有效的减少了其占地面积，可生化性能也得到提高。尤其是在北方地区的冬季，低温导致人工湿地处理效果较差，用生物吸附工艺作为预处理后，可以有效提高处理效率。
本发明所采用的人工湿地是潜流型碎石床人工湿地，这样没有土壤的加入可以降低堵塞的可能性，并且可以提高氧的利用率。
本发明将生物吸附和人工湿地相结合的污水处理工艺将传统的活性污泥法与新型的污水生态处理技术相结合，取长补短，共同作用。在人工湿地前设置生物吸附单元，可以预先去除一部分BOD，提高污水的可生化性，从而有效地解决了人工湿地占地面积较大、易堵塞以及冬季处理效果差的问题，目前已经应用于工程中，取得了很好的效果。
附图说明
图1为本发明的水处理***结构及处理流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明内容进行具体说明。
本发明提出的一种生物吸附和人工湿地相结合的城镇污水处理***及污水处理方法，如图1所示，该污水处理***包括粗细格栅和沉砂池、AB工艺的A段生物吸附单元的A段曝气池和A段沉淀池、潜流碎石床人工湿地，以及用于连接各设备的管道，其连接关系为：粗细格栅和沉砂池设有污水进水口及出水口、粗细格栅和沉砂池的出水口与A段曝气池的进水口相连，A段曝气池的出水口与A段沉淀池的进水口相连，A段沉淀池的出水口与潜流碎石床人工湿地的进水口相连，设置在该A段沉淀池底部的污泥出口与A段曝气池的污泥进口相连，同时通过管道和污泥脱水设备相连。
此外，为达到更好的处理效果，在A段曝气池中设置有与鼓风机房相连的曝气装置，并在人工湿地的出水口设置有水接触式消毒装置。
上述***中的各设备均可采用常规成熟生产的水处理设备
利用该***的水处理方法包括以下步骤：
1)待处理的污水经过粗细格栅和沉砂池进行预处理，去除漂浮物和细砂颗粒，以保证后续处理流程的正常运行；
2)然后该水进入AB工艺的A段生物吸附单元的A段曝气池，去除该水中的悬浮颗粒(SS)和有机物(BOD)，同时脱氮除磷；
3)该污水继续通过AB工艺的A段生物吸附单元的A段沉淀池，使该水中的絮状活性污泥及无机悬浮颗粒沉淀(夏季为了节省能耗，A段曝气池可不曝气或少量曝气；冬季为了确保***运行效果，正常曝气按照AB工艺的A段即生物吸附单元运行)；
4)该沉淀池的出水进入到潜流碎石床人工湿地；人工湿地的出水经过接触消毒后达标排放。
上述A段曝气池的水力停留时间为30min～50min，污泥负荷达4.0kgBOD5/kgMLSS·d～6.0kgBOD5/kgMLSS·d，溶解氧为0.5mg/l～1.5mg/l；A段沉淀池表面水力负荷为1.1m3/m2·h～1.3m3/m2·h，水力停留时间为1.4h～2.0h。
上述步骤3)中还包括将产生的一部分沉积的污泥回流至A段曝气池，污泥回流比为50％～75％；剩余污泥经过带式浓缩脱水一体机处理后排走(可填埋或用作农肥)。
本发明所述潜流型碎石床人工湿地的有效碎石床深度为0.8～1.0m，水力停留时间为1.0d～1.5d，进水容积负荷为0.07kgBOD5/m2·d～0.10kgBOD5/m2·d。
实施例1
本实施例的污水处理规模为2.0万m3/d，进水为城镇的生活污水。
本实施例的污水处理方法包括以下步骤：
1)待处理的污水首先经过粗细格栅和沉砂池进行预处理，去除该污水中的漂浮物和细砂颗粒(粗细格栅和沉砂池为水处理的常规设备)；
2)然后该水进入AB工艺的A段生物吸附单元的A段曝气池，去除该水中的悬浮颗粒(SS)和有机物(BOD)，同时脱氮除磷；本实施例的A段曝气池采用的参数为：水力停留时间30min，污泥负荷6.0kgBOD5/kgMLSS·d，溶解氧为0.5mg/l；
3)该污水继续通过AB工艺的A段的A段沉淀池，使该水中的絮状活性污泥及无机悬浮颗粒沉淀；本实施例的A段沉淀池其表面水力负荷为1.3m3/m2·h，水力停留时间为1.4h；
在步骤3)中还包括将产生的一部分沉积的污泥回流至A段曝气池，污泥回流比为50％～75％；剩余污泥经过带式浓缩脱水一体机处理后排走，可填埋或用作农肥；
4)该沉淀池的出水进入到潜流碎石床人工湿地；人工湿地的出水经过接触消毒即可达标排放；本实施例的人工湿地深度为1.0m，水力停留时间为1.5d，进水容积负荷为0.07kgBOD5/m2·d。
本工程运行后，得到很好的运行效果。夏季时A段曝气池不曝气，冬季按设计参数运行。经检测，夏季和冬季的出水均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级B标准。
实施例2
本实施例的污水处理规模为8000m3/d，进水为生活污水和工业废水，工业废水约占污水总量的20％。
本实施例的污水处理方法包括以下步骤：
1)待处理的污水首先经过粗细格栅和沉砂池，去除该污水中的漂浮物和细砂颗粒；
2)然后该水进入AB工艺的A段即生物吸附单元的A段曝气池，去除该水中的悬浮颗粒(SS)和有机物(BOD)，本实施例的A段曝气池采用的参数为：水力停留时间40min，污泥负荷4.0kgBOD5/kgMLSS·d，溶解氧为1.5mg/l；
3)污水继续通过AB工艺的A段的A段沉淀池，使该水中的絮状活性污泥及无机悬浮颗粒沉淀；本实施例的A段沉淀池其表面水力负荷为1.1m3/m2·h，水力停留时间为2.0h；污泥处理过程与实施例1相同
4)沉淀池的出水进入到潜流碎石床人工湿地，人工湿地的出水经过接触消毒即可达标排放。本实施例的人工湿地深度为0.8m，水力停留时间为1.2d，进水容积负荷为0.08kgBOD5/m2·d。
本工程调试运行后，得到很好的运行效果。夏季时A段曝气池减少曝气量，冬季按设计参数运行。经检测，出水均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级A标准。
实施例3
污水处理规模为6000m3/d，进水为生活污水。
本实施例的污水处理方法包括以下步骤：
1)待处理的污水首先经过粗细格栅和沉砂池进行预处理，去除该污水中的漂浮物和细砂颗粒；
2)然后该水进入AB工艺的A段生物吸附单元的A段曝气池，去除该水中的悬浮颗粒(SS)和有机物(BOD)，同时脱氮除磷；本实施例的A段曝气池采用的设计参数为水力停留时间50min，污泥负荷4.5kgBOD5/kgMLSS·d，溶解氧为1.2mg/l；
3)该污水继续通过AB工艺的A段的A段沉淀池，使该水中的絮状活性污泥及无机悬浮颗粒沉淀；本实施例的A段沉淀池，其表面水力负荷为1.3m3/m2·h，水力停留时间为2.0h；
4)该沉淀池的出水进入到潜流碎石床人工湿地；人工湿地的出水经过接触消毒即可达标排放；本实施例的人工湿地深度为0.8m，水力停留时间为1.0d，进水容积负荷为0.10kgBOD5/m2·d；人工湿地的出水经过接触消毒即可达标排放。污泥处理过程与实施例1相同。
本工程调试运行后，得到很好的运行效果。经检测，出水均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级A标准。

Claims (7)

1、一种生物吸附和人工湿地相结合的城镇污水处理***，其特征在于，该污水处理***包括粗细格栅和沉砂池、AB工艺的A段生物吸附单元的A段曝气池和A段沉淀池、潜流碎石床人工湿地，以及用于连接各设备的管道，其连接关系为：粗细格栅和沉砂池设有污水进水口及出水口、粗细格栅和沉砂池的出水口与A段曝气池的进水口相连，A段曝气池的出水口与A段沉淀池的进水口相连，A段沉淀池的出水口与潜流碎石床人工湿地的进水口相连，设置在该A段沉淀池底部的污泥出口与A段曝气池的污泥进口相连，同时通过管道和污泥脱水设备相连。
2、如权利要求1所述的城镇污水处理***，其特征在于，在所述A段曝气池中设置有与鼓风机房相连的曝气装置，并在人工湿地的出水口设置有水接触式消毒装置。
3、一种采用如权利要求1所述的城镇污水处理***的污水处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)待处理的污水经过粗细格栅和沉砂池进行预处理，去除漂浮物和细砂颗粒；
2)然后该水进入AB工艺的A段生物吸附单元的A段曝气池，去除该水中的悬浮颗粒和有机物，同时脱氮除磷；
3)该污水继续通过AB工艺的A段生物吸附单元的A段沉淀池，使该水中的絮状活性污泥及无机悬浮颗粒沉淀；
4)该沉淀池的出水进入到潜流碎石床人工湿地；人工湿地的出水经过接触消毒后达标排放。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述A段曝气池的水力停留时间为30min～50min，污泥负荷达4.0kgBOD5/kgMLSS·d～6.0kgBOD5/kgMLSS·d，溶解氧为0.5mg/l～1.5mg/l。
5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述A段沉淀池表面水力负荷为1.1m3/m2·h～1.3m3/m2·h，水力停留时间为1.4h～2.0h。
6、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中还包括将产生的一部分沉积的污泥回流至A段曝气池，污泥回流比为50％～75％；剩余污泥经过带式浓缩脱水一体机处理后排走。
7、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述潜流型碎石床人工湿地的有效碎石床深度为0.8～1.0m，水力停留时间为1.0d～1.5d，进水容积负荷为0.07kgBOD5/m2·d～0.10kgBOD5/m2·d。
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