專利名稱：多段塔式污水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水的凈化方法，特別是市政污水、化工廢水、廠 礦廢水、餐飲廢水等的污水凈化方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人們對環(huán)保意識的不斷增強，國內(nèi)外污水的排放標 準越來越嚴格。由于氮可以引起水體的富營養(yǎng)化，對污水中氮的去除也引起 高度重視，隨之產(chǎn)生了污水處理中的脫氮工藝。A/0法脫氮工藝是在20世紀
80年代初開創(chuàng)的，A/O是Anoxic/Oxic的縮寫，A/O工藝法也叫厭氧好氧工藝 法。它的優(yōu)越性是除了使有機污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷 功能，是將厭氧水解技術(shù)用于活性污泥的前處理，所以A/0法是改進的活性 污泥法。
A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起。在缺氧段即A段，異 養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解 為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉(zhuǎn)化成可 溶性有機物，同時在缺氧段異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進行氨化(有機 鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、 NH4+)，當這些經(jīng)缺氧水解的 產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時，在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將 NH3-N (NH4+)氧化為N03—，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異 氧菌的反硝化作用將N03—還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、 N、 O在生態(tài)中的 循環(huán)，實現(xiàn)污水無害化處理，如附圖l所示。
上述工藝方法的不足之處是1、工藝脫氮效率較低， 一般在85%以下， 為提高脫氮效率必須增加內(nèi)循環(huán)比，為此需要設(shè)置相應(yīng)的循環(huán)水泵，而這樣 可能造成運行費用增加，同時內(nèi)循環(huán)會帶入溶解氧，使反硝化反應(yīng)器難以保 持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化的效果。2、該工藝的污泥齡較長，污泥負荷 較低，硝化與反硝化的水力停留時間比加大，影響污水處理量和處理效果。3、液體輸送全靠泵來實現(xiàn)，運行費用高。4、 A、 O池缺乏攪拌，布水不均勻， 導(dǎo)致反應(yīng)器體積效率低，占地面積大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種處理效果好而且投資運行費用低、操 作簡單、占地少的塔式多段污水處理方法。
本發(fā)明主要是將傳統(tǒng)A/0脫氮工藝與多個上下兩段直立式A/0高效生物 氧化塔結(jié)合，塔內(nèi)設(shè)有纖維填料，塔中部設(shè)曝氣機構(gòu)，各塔底部同時進水， 保證反硝化段對碳源的需求。
一、本發(fā)明所采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)如下
本發(fā)明所用的設(shè)備主要包括有塔體、塔間連管、布水機構(gòu)、總進水管、 曝氣機構(gòu)、風機、內(nèi)回流管、出水管、排泥管、纖維填料及控制閥等。其中 塔體為中空殼體，材料可以為金屬、玻璃鋼、金屬和非金屬復(fù)合材料等。其 為并列的N個(NS)，相鄰的兩個塔之間設(shè)有帶控制閥的塔間連管，該塔間 連管上端開口與前一個(以原水流動方向為順序)塔上段相連通，下端開口
與后一個塔下段相連通，這些塔間連管將N個塔聯(lián)在一起成為一個整體。在
每個塔的底部均設(shè)有布水機構(gòu)，其形式可以有多種多樣，目的就是使進入塔 內(nèi)的原水分配均勻。這些帶有控制閥的布水機構(gòu)分別與總進水管相連，該總 進水管與經(jīng)預(yù)處理后的原水集水池相連。在最末一個塔上部設(shè)有出水管。在 每個塔的中部均設(shè)有曝氣機構(gòu)，其將每個塔分為上下連通的兩段，兩段之間
設(shè)有網(wǎng)板或孔板，以便填料的固定和曝氣構(gòu)件的安裝。上段為好氧段(即o
段)，下段為缺氧段(即A段)，A、 O段的高度可根據(jù)原水水質(zhì)調(diào)節(jié)。上述 曝氣機構(gòu)的形式可以有多種多樣，目的就是使進入塔內(nèi)的氧氣分配均勻，這 些帶控制閥的曝氣機構(gòu)分別與總曝氣管相連，該總曝氣管又與風機相連，各 塔頂部設(shè)有出氣孔。在每個塔側(cè)面均設(shè)有帶控制閥的內(nèi)回流管，其上端開口 與塔上段相連通，下端開口與塔下段相連通，在每個塔的底部除設(shè)有布水機 構(gòu)外，還均設(shè)有帶控制閥的排泥支管，它們分別與排泥總管相連，通過污泥 泵排出污泥。另在每個塔內(nèi)均設(shè)有若干條兩端分別固定在塔的上下兩端的纖維填料，該填料有多根纖維扭成的軸絲，其上固定有棱柱狀親水性軟性填料 和彈性填料兩種填料，其中親水性軟性填料的固/液間粘附力大，掛膜速度快， 載體上的微生物膜活性高，并且不易脫落；彈性填料掛膜速度比親水性填料 稍慢，掛膜成功后，載體上的微生物膜不易脫落，處理效果穩(wěn)定，污泥量少， 不易造成二次污染。上述纖維填料可直接固定在塔內(nèi)，也可通過設(shè)在塔內(nèi)的 附件固定。在上述纖維填料上附有微生物膜，即好氧段附有好氧菌，缺氧段 附有厭氧菌，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)一樣，針對不同的污水采用不同的微生物， 其所采用的微生物也與現(xiàn)有技術(shù)一樣，缺氧段有反硝化細菌、水解發(fā)酵細菌 等。在曝氣充氧條件下，自養(yǎng)型的硝化細菌和異養(yǎng)微生物以好氧生物膜的形 式附著于填料表面上，同時鐘蟲、喇叭蟲、寡毛類、枝角類和軟體動物等原 生動物和后生動物也棲息在生物膜上，共同形成了一個復(fù)雜的生物群落。 二、本發(fā)明的工藝方法具體如下
1、 曝氣采用鼓風機、曝氣頭、曝氣管等設(shè)備進行曝氣，控制適宜的曝氣量， 使曝氣均勻無死角，對好氧段同時起到攪拌的作用。
2、 進水原水從集水池通過水泵、進水管、布水系統(tǒng)向各塔底分別同時進水，
以保證各塔內(nèi)微生物對碳源的需要。測定原水中BOD/TN比值，當其大于3 時，即可認為碳源充足；如果小于3時，則需外加碳源。
3、 反硝化原水進入塔中缺氧段進行反硝化作用，控制內(nèi)回流量使缺氧段內(nèi) 溶解氧濃度D03.2mg/L，使生物膜內(nèi)層仍處于缺氧狀態(tài)，以繼續(xù)進行反硝化。 同時應(yīng)控制BOD5/NOx-N比值大于4,以保證足夠的碳氮比。控制上述反硝 化反應(yīng)在pf^6.5-7.8，溫度20-4(TC進行。4、硝化上述進行反硝化作用后 的原水進入好氧段進行硝化反應(yīng)。溶解氧濃度高低直接影響硝化反應(yīng)速率， 應(yīng)控制好氧段內(nèi)的溶解氧濃度D02-4mg/L，溫度20-30。C之間進行反應(yīng)。最 好控制該好氧段BODs在80mg/L以下，否則BODs濃度過高，異氧菌繁殖抑 制自養(yǎng)菌生長，使硝化反應(yīng)停滯。
5、內(nèi)循環(huán)在曝氣作用下各塔內(nèi)產(chǎn)生液體密度差，即塔內(nèi)上段(O段)的部
6分液體經(jīng)過內(nèi)回流管靠重力自流作用流至下段(A段)底部進行內(nèi)循環(huán)。通 過各內(nèi)回流管上的控制閥門控制回流比，回流比越大，脫氮率越高，但要控 制缺氧段的溶解氧濃度，綜合考慮一般將回流比控制在50- 60%。
6、 塔間流動在曝氣作用下各塔內(nèi)產(chǎn)生的液體密度差，使塔內(nèi)上段的一部分 液體通過塔間連管在重力自流作用下流至下一個塔底部，其流量由閥門控制。 上述各塔之間流體的串通，對進入各塔的原水有一定稀釋作用，提高了對原 水的處理效果。水力停留時間為6-10小時，經(jīng)處理后達標的出水由設(shè)在最后 一個塔上部的出水管排出。
7、 排泥各塔內(nèi)填料表面的微生物老化后脫落，會在重力作用下沉降到各塔 底部的污泥沉淀區(qū)，通過排污閥經(jīng)由污泥泵、排泥支管及排泥總管排出。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(1)由于微生物附著在纖維填料
上，均勻分布在塔內(nèi)，因此水力停留時間短、處理效果好，避免了污泥膨脹
和反硝化不徹底的問題，對原水中的COD和氨氮去除效率高，出水可以達到 國家一級標準；(2)設(shè)備緊湊，采用直立的塔式結(jié)構(gòu)，占地面積較A/0反應(yīng) 池減少一半以上，縮短建設(shè)周期，節(jié)約工程投資；(3)采用中間曝氣，加強 了對O段的攪拌作用，解決了生物膜的更新老化問題；(4)中間曝氣、內(nèi)循 環(huán)及污水流經(jīng)各塔之間靠重力自流的方式，減少動力消耗，運行費用低；(5) 纖維填料使反應(yīng)器內(nèi)生物濃度增高，解決了現(xiàn)有技術(shù)中多段串聯(lián)造成的MLSS 逐段增加、反應(yīng)池容積逐段增加、后置沉淀池和污泥回流的問題，同時產(chǎn)生 的污泥量少，減輕了污泥的二次污染問題；(6)各塔塔底分別同時進水，解 決了反硝化過程對碳源的需求；(7)纖維填料是由一種親水性纖維構(gòu)成，其 孔隙率高、比表面積大、易于掛膜、處理效率高、使用壽命長。


圖1是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)工藝流程示意圖。
圖2是本發(fā)明工藝設(shè)備流程示意簡圖。
圖中(1)纖維填料；(2)好氧區(qū)O段；(3)曝氣機構(gòu)；(4)缺氧區(qū)A段；(5)布水機構(gòu)；(6)污泥沉淀區(qū)；(7)控制閥；(8)內(nèi)回流管；(9)進水管； (IO)曝氣管；(11)出水管；(12)排泥管；(13)塔體；(14)塔間連管；(15) 集水池；(16)污水泵；(17)污泥泵；(18)風機；(19)排氣孔。 實施例l
在圖2所示的本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)主視示意簡圖中，塔體為直徑6米、塔高 15米的不銹鋼殼體，其為并列的3個。相鄰的兩個塔之間設(shè)有帶控制閥的塔 間連管，該塔間連管上端開口與前一個塔上段相連通，下端開口與后一個塔 下段相連通。在每個塔的底部均設(shè)有進水孔上設(shè)有塑料噴頭的固定管式布水 機構(gòu)，各塔底帶有控制閥的布水機構(gòu)分別與總進水管相連，該總進水管與經(jīng) 預(yù)處理后的原水相連。在最末一個塔上部設(shè)有凈水出水管。在每個塔上下兩 段之間的中部均設(shè)有孔板，其上面設(shè)帶有傘式曝氣頭的曝氣管，各塔帶控制 閥的曝氣管又分別與總曝氣管相連，該總曝氣管又與鼓風機相連，在每個塔 的頂部均設(shè)有排氣孔。在每個塔側(cè)面均設(shè)有帶控制閥的內(nèi)回流管，其上端開 口與塔上段相連通，下端開口與塔下段相連通。在每個塔的底部均設(shè)有排污 泥孔，其與帶控制閥的排泥支管相連，這些排泥支管又分別與排泥總管相連。 另在每個塔內(nèi)均設(shè)有若干條兩端分別固定在塔內(nèi)上下兩端附件上的纖維填 料，該填料有多根纖維扭成的軸絲，其上固定有棱柱狀親水性軟性填料和彈 性填料兩種填料，位于好氧段的上述纖維填料上附有鐘蟲、喇叭蟲、寡毛類、
枝角類和軟體動物等好氧菌，位于缺氧段的上述纖維填料上附有反硝化細菌、 水解發(fā)酵細菌等厭氧菌。
用水泵將原水打到各塔底的布水機構(gòu)，使各塔分別同時等量進水，總進 水流量為126mVh。該原水的水質(zhì)BODs為250 mg/L; CODer為400mg/L; 懸浮物SS為220mg/L; NHr N為28 mg/L; T- P為3.7mg/L。體積負荷為 0.6kgBOD5/(m3 d)，水力停留時間為10小時，用鼓風機進行曝氣，曝氣量為 2100mVh。上述原水先在各塔下部的缺氧段與填料上的反硝化細菌進行反硝化 作用，同時BOD5/NOx-N比值大于4，保了證足夠的碳氮比，缺氧段內(nèi)溶解氧濃度DO《.2mg/L， pH在6.5-7.5之間、溫度在20-32。C之間進行反應(yīng)。上 述進行反硝化作用后的原水進入好氧段進行硝化反應(yīng)。該好氧段溶解氧濃度 DO在2-4mg/L，溫度在20-28。C之間進行反應(yīng)，同時控制該好氧段BODs在 80mg/L以下。在曝氣作用下各塔內(nèi)的水產(chǎn)生密度差，使塔內(nèi)上段的部分液體 經(jīng)過內(nèi)回流管流至下段底部進行內(nèi)循環(huán)，通過各內(nèi)回流管上的控制閥門將回 流比控制在60%。塔間液體流動，其流量由閥門控制。經(jīng)處理后達標的凈化 水由設(shè)在最后一個塔上部的出水管排出。該凈化水的水質(zhì)BODs在8- 10mg/L 之間;CODcr在31- 47mg/L之間；懸浮物SS在7-10mg/L之間；T- N在10-15mg/L之間；T-P在0.1-0.5mg/L之間，達到國家一級A出水標準。各塔內(nèi) 填料表面的微生物老化后脫落的生物污泥，在重力作用下自動沉降到各塔底 部的污泥沉淀區(qū)，積累到一定量時，打開排污閥經(jīng)由污泥泵、排泥支管及排 泥總管排出。 實施例2
本實施例是在實驗室設(shè)備中進行，其結(jié)構(gòu)基本與實施例1相同，主要是 大小有所不同，本實施例的塔體為牽100mmxl.5m的有機玻璃殼體，其為并列 的4個。相鄰的兩個塔之間設(shè)有帶控制閥的塔間連管，該塔間連管上端開口 與前一個塔上段相連通，下端開口與后一個塔下段相連通。在每個塔的底部 均設(shè)有進水孔上設(shè)有噴頭的固定管式布水機構(gòu)，各塔底帶有控制閥的布水機 構(gòu)分別與總進水管相連，該總進水管與經(jīng)預(yù)處理后的原水相連。在最末一個 塔上部設(shè)有凈水出水管。在每個塔上下兩段之間的中部均設(shè)有網(wǎng)板，其上面 設(shè)帶有曝氣頭的曝氣管，各塔帶控制閥的曝氣管又分別與總曝氣管相連，該 總曝氣管又與鼓風機相連。在每個塔的頂部均設(shè)有排氣孔。在每個塔側(cè)面均 設(shè)有帶控制閥的內(nèi)回流管，其上端開口與塔上段相連通，下端開口與塔下段 相連通。在每個塔的底部均設(shè)有排污泥孔，其與帶控制閥的排泥支管相連， 這些排泥支管又分別與排泥總管相連。另在每個塔內(nèi)均設(shè)有若干條兩端分別 固定在塔內(nèi)上下兩端的纖維填料，該填料有多根纖維扭成的軸絲，其上固定有棱柱狀親水性軟性填料和彈性填料兩種填料。位于好氧段的上述纖維填料 上附有鐘蟲、喇叭蟲、寡毛類、枝角類和軟體動物等好氧菌，位于缺氧段的 上述纖維填料上附有反硝化細菌、水解發(fā)酵細菌等厭氧菌。
用水泵將原水打到各塔底的布水機構(gòu)，使各塔分別同時等量進水，水的
流量為7.6L/h。該原水的水質(zhì)BODs為300mg/L; CODa為450mg/L ;懸浮 物SS為160mg/L; NHr N為32 mg/L; T- P為3mg/L。體積負荷為1.2 kgBOD5/(m3 d)，水力停留時間為6小時，采用中間曝氣，曝氣量為120L/h。 上述原水先在各塔下部的缺氧段與填料上的反硝化細菌進行反硝化作用，同 時BOD5/NOx-N比值大于4，保證了足夠的碳氮比。缺氧段內(nèi)溶解氧濃度 D0《.2mg/L， pH在6.7- 7.8之間，溫度在23- 40'C進行反應(yīng)。上述進行反硝 化作用后的原水進入好氧段進行硝化反應(yīng)。該硝化段溶解氧濃度DO在2-4mg/L之間，溫度在22- 3(TC之間進行反應(yīng)，同時控制該好氧段BOD5在 80mg/L以下。在曝氣作用下各塔內(nèi)的水產(chǎn)生密度差，使塔內(nèi)上段的部分液體 經(jīng)過內(nèi)回流管流至下段底部進行內(nèi)循環(huán)，通過各內(nèi)回流管上的控制閥門將回 流比控制在50%。塔間液體流動，其流量由閥門控制。經(jīng)處理后達標的凈化 水由設(shè)在最后一個塔上部的出水管排出。該凈化水的出水水質(zhì)BODs在7-10mg/L之間；CODer在37- 48mg/L之間；懸浮物SS在6-9mg/L之間；T-N 在11- 15mg/L之間；T- P在0.1- 0.5mg/L之間，達到國家一級A出水標準。 各塔內(nèi)填料表面的微生物老化后脫落的生物污泥，在重力作用下自動沉降到 各塔底部的污泥沉淀區(qū)，積累到一定量時，打開排污閥經(jīng)由污泥泵、排泥支 管及排泥總管排出。
權(quán)利要求
1、一種多段塔式污水處理方法，其特征在于①本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)本發(fā)明塔體為直立式上下兩段中空的殼體，其為并列的N個，相鄰的兩個塔之間設(shè)有帶控制閥的塔間連管，該塔間連管上端開口與前一個塔上段相連通，下端開口與后一個塔下段相連通，在每個塔的底部均設(shè)有布水機構(gòu)，這些帶有控制閥的布水機構(gòu)分別與總進水管相連，在最末一個塔上部設(shè)有凈水出水管，在每個塔的中部均設(shè)有曝氣機構(gòu)，這些帶控制閥的曝氣機構(gòu)分別與總曝氣管相連，該總曝氣管又與鼓風機相連，在每個塔的頂部均設(shè)有出氣孔，在每個塔側(cè)面均設(shè)有帶控制閥的內(nèi)回流管，其上端開口與塔上段相連通，下端開口與塔下段相連通，在每個塔的底部均設(shè)有排污泥孔，其與帶控制閥的排泥支管相連，這些排泥支管又分別與排泥總管相連，另在每個塔內(nèi)均設(shè)有兩端分別固定在塔的上下兩端并且其上附有微生物膜的纖維填料；②本發(fā)明的工藝方法如下a、采用鼓風機、曝氣管、曝氣機構(gòu)等設(shè)備進行曝氣，b、用水泵將原水通過布水機構(gòu)從各塔底分別同時進水，c、原水進入塔中缺氧段進行反硝化作用，控制內(nèi)回流量使缺氧段內(nèi)溶解氧濃度DO≤0.2mg/L，同時控制BOD5/NOx-N比值大于4，控制上述反硝化反應(yīng)在pH＝6.5-7.8，溫度20-40℃進行，d、控制好氧段內(nèi)的溶解氧濃度DO在2-4mg/L，溫度在20-30℃之間進行硝化反應(yīng)，e、通過各內(nèi)回流管上的控制閥門控制回流比在50-60％，f、塔間液體流動，其流量由閥門控制，水力停留時間為6-10小時，g、沉降到各塔底部污泥沉淀區(qū)的污泥，通過排污閥經(jīng)由污泥泵、排泥支管及排泥總管排出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多段塔式污水處理方法，其特征在于控制好氧段BODs在80mg/L以下。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多段塔式污水處理方法，其特征在于在每個塔上下兩段之間均設(shè)有網(wǎng)板或孔板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多段塔式污水處理方法，其特征在于在纖維填料的軸絲上固定有棱柱狀親水性軟性填料和彈性填料兩種填料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多段塔式污水處理方法，其特征在于纖維填料的 兩端分別設(shè)在塔內(nèi)上下兩端的附件上。
全文摘要
一種多段塔式污水處理方法，其有并列的N個塔體，兩塔之間設(shè)有塔間連管，在最末一個塔上部設(shè)有出水管，在每個塔的頂部均設(shè)有出氣孔、底部均設(shè)有布水機構(gòu)、中部均設(shè)有曝氣機構(gòu)、側(cè)面均設(shè)有內(nèi)回流管，在每個塔的底部還均設(shè)有排泥支管，另在每個塔內(nèi)均設(shè)有固定在塔的上下兩端并且其上附有微生物膜的纖維填料；其工藝方法是用鼓風機曝氣，原水從各塔底分別同時進水，控制內(nèi)回流量使缺氧段內(nèi)溶解氧濃度DO≤0.2mg/L，BOD₅/NO_X-N比值大于4，pH為6.5-7.8之間，溫度20-40℃之間，好氧段控制溶解氧濃度DO在2-4mg/L，溫度在20-30℃進行反應(yīng)。本發(fā)明不但污水處理量多、處理效果好而且投資運行費用低、操作簡單、占地少。
文檔編號C02F9/14GK101580326SQ20091001218
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者張興文, 張洪杰, 李文霞, 棟 王 申請人:大連春興水處理科技發(fā)展有限公司