專利名稱：一種新型輕質(zhì)濾料與重質(zhì)濾料曝氣生物濾池聯(lián)合使用的污水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污水處理工程中的一種生物處理方法，利用兩種不同類型的曝氣生物濾池的協(xié)同作用，優(yōu)化工藝參數(shù)，強(qiáng)化了脫氮除碳的去除效果。
背景技術(shù)：
重質(zhì)濾料(比重大于I的燒結(jié)濾料)生物濾池工藝是一種上流式曝氣生物濾池,具有氧化降解、生物絮凝吸附、截留懸浮的功能，集生物作用與固液分離作用于一體，不需后設(shè)二沉池。其底部為氣水混合室，之上為長(zhǎng)柄濾頭、曝氣管、墊層、濾料。濾池中主要采用相對(duì)密度大于I的單層生物濾料，濾料在過(guò)濾時(shí)呈壓實(shí)狀態(tài)。正常運(yùn)行時(shí)布水采用濾頭，布?xì)獠捎脤Ｓ貌細(xì)忸^，氣水同向流，并以較高的濾速過(guò)濾。采用氣水聯(lián)合反沖洗，主要利用氣體的擦洗作用。它不僅具有生物膜工藝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也起著有效的空間濾池作用。其進(jìn) 水COD質(zhì)量濃度允許達(dá)到1000 - 1200mg/l, COD有機(jī)負(fù)荷可達(dá)到8kg/(m3 · d)。輕質(zhì)濾料(比重小于I的聚苯乙烯濾料)生物濾池工藝是一種淹沒(méi)式上向流生物濾池，它與重質(zhì)濾料生物濾池工藝最大的區(qū)別是其采用比重小I的球形顆粒濾料，這種濾料漂浮在水中。對(duì)于僅進(jìn)行硝化的輕質(zhì)濾料生物濾池，將曝氣管的位置設(shè)置在濾池底部。輕質(zhì)濾料生物濾池工藝有如下優(yōu)點(diǎn)①可簡(jiǎn)化反沖洗工藝參數(shù)，采用重力流反沖洗無(wú)需反沖泵，節(jié)省了動(dòng)力濾頭布置在濾池頂部，預(yù)處理水接觸不易堵塞，便于更換；③輕質(zhì)濾料生物濾池工藝的承受污水負(fù)荷明顯高于活性污泥工藝。但該工藝對(duì)于污染物濃度較高的污水，由于輕質(zhì)濾料易粘結(jié)，阻力增加快，反沖洗周期縮短，而重力流反沖洗往往存在著反沖洗不徹底的缺點(diǎn)，反洗還可帶走一部分外層生物膜和大量濾料間滯留的懸浮物，濾料間空隙突然增大，濾料上的功能菌群數(shù)量會(huì)銳減，反洗結(jié)束后出水水質(zhì)會(huì)暫時(shí)性變差。而且，頻繁的反洗，用水量大，運(yùn)行成本增加。輕質(zhì)濾料生物濾池工藝中使用的輕質(zhì)濾料較其他類型濾料工藝要求高，濾料處于壓縮狀態(tài)，不易于水氣的均勻分布，易形成短流和死區(qū)。傳統(tǒng)碳化硝化生物濾池(簡(jiǎn)稱CN池)一反硝化生物濾池(簡(jiǎn)稱DN池)由于裝置設(shè)置、設(shè)備工藝參數(shù)存在的問(wèn)題往往存在反硝化速率大容易堵塞，且占地面積大等問(wèn)題，本發(fā)明利用輕質(zhì)濾料與重質(zhì)濾料兩種不同類型的曝氣生物濾池的協(xié)同作用，通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)，同時(shí)解決輕質(zhì)濾料生物濾池工藝以及CN - DN工藝存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明采用碳化硝化重質(zhì)濾料生物濾池，硝化輕質(zhì)濾料生物濾池(簡(jiǎn)稱N池)和反硝化重質(zhì)濾料生物濾池結(jié)合工藝(簡(jiǎn)稱為CN — N — DN)，其發(fā)明原則為一級(jí)進(jìn)水，負(fù)荷高，污染物含量高，且不適合反硝化菌的生長(zhǎng)，因此使用重質(zhì)濾料的生物濾池工藝作為好氧硝化池。二級(jí)工藝采用輕質(zhì)濾料生物濾池工藝，是基于該段懸浮物、COD含量適中，輕質(zhì)濾料生物濾池工藝處理效率高，不易堵塞。三級(jí)工藝采用重質(zhì)濾料的生物濾池工藝作為厭氧反硝化池，此時(shí)水中污染物含量較少，濾速高，但輕質(zhì)濾料的生物濾池工藝容易產(chǎn)生堵塞，輕質(zhì)濾料在池中波動(dòng)大，導(dǎo)致反硝化過(guò)程不穩(wěn)定，因此采用的是重質(zhì)濾料型生物濾池。本發(fā)明方法具有負(fù)荷高，占地小，運(yùn)行穩(wěn)定，成本低等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種CN — N — DN生化水處理方法，優(yōu)化工藝參數(shù)，克服了傳統(tǒng)單一輕、重質(zhì)濾料生物濾池中的缺點(diǎn)。具體的技術(shù)方案如下一種輕質(zhì)和重質(zhì)濾料曝氣生物濾池聯(lián)合使用的生化處理方法，其過(guò)程主要包括將經(jīng)過(guò)初級(jí)沉淀后的污水分別通過(guò)CN池、N池、DN池(CN — N — DN)處理，其中CN池和DN池分別使用重質(zhì)濾料曝氣生物濾池，N池使用輕質(zhì)濾料曝氣生物濾池，三個(gè)池子的出水口分別位于裝置頂端，均采用重力流方式與下一裝置的進(jìn)水口連接。上述生化處理方法，通過(guò)調(diào)節(jié)CN和DN池底部濾頭、濾板數(shù)量，優(yōu)化過(guò)濾面積，使CN池濾速為5 - 10m/h, DN池濾速為25 — 30m/h。上述生化處理方法中的CN、DN池在承托層上鋪設(shè)重質(zhì)濾料。CN池濾料選用粒徑 范圍I 一 3mm的生物燒結(jié)濾料，DN池選用粒徑范圍3 — 6mm的生物燒結(jié)濾料；N池中配水層上部填充輕質(zhì)濾料，選用粒徑3 — 5mm的聚苯乙烯球，濾料表面覆蓋有好氧硝化菌的生物膜。上述生化處理方法中的CN池底部配置兩根曝氣集管，一根為硝化好氧用的曝氣管，其中曝氣頭為單孔膜曝氣器，另一根為反沖洗管道；DN池僅設(shè)反沖洗管道，CN池和DN池均采用氣水聯(lián)合反沖洗方式，N池中底部設(shè)有一根曝氣管道，無(wú)需設(shè)置反沖洗管，即使用重力流方式由上不進(jìn)水，下部出水的方式反沖洗。上述生化處理方法中的CN池、N池、DN池，均采用半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上空間占用較少。上述生化處理方法中的CN、DN池采用氣水聯(lián)合反沖洗方式，反沖洗時(shí)，關(guān)閉池體低端進(jìn)水口、曝氣管，反沖洗水、氣均從池子底部自下而上在反沖洗泵的作用下是濾料表面的老化生物膜脫落，流入反沖洗水集水槽儲(chǔ)存，待裝置正常運(yùn)行時(shí)，與原水混合；N池反沖洗采用重力流反沖洗，反沖洗時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水、進(jìn)氣口，使用5 - 10%處理水自上而下反沖洗，反沖洗廢水經(jīng)池體底部反沖洗水出口流出，重新混入待處理水中。進(jìn)入上述處理方法的原水中C0D、懸浮物、BOD值要滿足一定的濃度范圍，DN池出口所排放的水部分回流至CN池，用來(lái)稀釋來(lái)水，降低水中有機(jī)物濃度，一般回流比不超過(guò)50%。CN池是重質(zhì)濾料生物濾池，該池中進(jìn)行曝氣，實(shí)現(xiàn)硝化除碳過(guò)程。進(jìn)水經(jīng)中心導(dǎo)流筒進(jìn)入濾層下部，由下向上穿過(guò)濾層(在濾料阻力的作用下使濾池進(jìn)水均勻)；空氣布?xì)夤馨惭b在濾層區(qū)下部，濾料表面生長(zhǎng)著含有大量微生物的生物膜，微生物利用水中的溶解氧降解一部分有機(jī)物及氨氮，同時(shí)出水中的懸浮物質(zhì)經(jīng)濾料過(guò)濾被截留。根據(jù)來(lái)水情況，通過(guò)調(diào)節(jié)底部濾頭、濾板的數(shù)量，優(yōu)化過(guò)濾面積，保證濾料的濾速為5 - 10m/h ;水流以上向流形式通過(guò)濾層區(qū)頂部濾網(wǎng)溢流入出水槽，由出水管自流排入N池中。N池實(shí)質(zhì)輕質(zhì)濾料生物濾池，池底部配置一根曝氣集管。池中填充輕質(zhì)填料。輕質(zhì)填料采用有機(jī)高分子上浮式填料，主要成分為聚苯乙烯，粒徑3 - 5mm。進(jìn)水管位于濾池底部的配水區(qū)(同時(shí)可用于反沖洗水的排除)。濾料層高度為3 -3. 5m，濾料表面附著大量的微生物。濾池頂部有混凝土濾板，防止濾料的流失。濾板上安裝有濾頭，用于濾池出水，濾頭與處理過(guò)的水接觸，防止濾頭堵塞。
經(jīng)過(guò)N池處理的水進(jìn)入DN池中，進(jìn)行反硝化脫碳除氮處理，DN池的池型與CN池類似，池底不設(shè)曝氣管、曝氣頭，設(shè)計(jì)濾速為25 - 30m/hoCN和DN池的重質(zhì)濾料生物濾池工藝，它包括集水槽、燒結(jié)濾料反沖洗進(jìn)氣口、反沖洗進(jìn)水口，CN池中設(shè)有曝氣主管、曝氣支管、曝氣進(jìn)氣口、穿孔曝氣孔，通過(guò)隔板分隔為多個(gè)等大的分格區(qū)，具體格數(shù)要根據(jù)項(xiàng)目情況設(shè)置。設(shè)備本體自下而上分別為緩沖配水層，承托層，濾料層，出水區(qū)，集水槽位于出水區(qū)，CN池中曝氣進(jìn)氣口位于燒結(jié)濾料層內(nèi)，濾料層連接曝氣主管，曝氣主管連接曝氣支管；反沖洗進(jìn)氣口和反沖洗進(jìn)水口設(shè)置在曝氣池的底部。CN、DN池濾料層采用重質(zhì)濾料的生物燒結(jié)濾料，填料層高度約為3m，池體底部設(shè)有承托層，用來(lái)承托濾料，采用鵝卵石，鋪設(shè)厚度約在30cm。CN池濾料粒徑范圍為I — 3mm，DN池濾料粒徑范圍為3 — 6mm。燒結(jié)濾料下方設(shè)有濾板，CN池中采用長(zhǎng)柄濾頭和單孔膜曝氣器布水布?xì)狻Ｆ貧夤?在外與羅茨鼓風(fēng)機(jī)相連接。N池中輕質(zhì)濾料采用聚苯乙烯球,粒徑約為3 — 5mm。隨著過(guò)濾的進(jìn)行，濾料表面新產(chǎn)生的生物量越來(lái)越多，截留的懸浮物不斷增加，在濾層上部形成表面堵塞層，阻止氣泡的釋放，從而導(dǎo)致水頭損失迅速上升，此時(shí)應(yīng)立即進(jìn)行反沖洗再生。反沖洗水為經(jīng)處理后的達(dá)標(biāo)水。反沖洗后，濾層有輕微的膨脹，在氣水對(duì)填料的流體沖刷和填料間相互摩擦下，老化的生物膜以及被截留的懸浮物與填料分離，在漂洗階段被沖出濾池，反沖洗污泥則返回預(yù)處理部分。為降低CN池處理負(fù)荷，DN池出水部分回流至CN池，回流比設(shè)為50%。本發(fā)明針對(duì)水質(zhì)有機(jī)物和含氮較高的原水，適用于常規(guī)處理、深度處理、污水回用等階段，使用范圍廣泛，處理負(fù)荷高，占地面積小，運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，成本低廉。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，完全進(jìn)行生物處理，污泥量小，無(wú)需設(shè)置二沉池進(jìn)行污泥沉降，經(jīng)過(guò)與前面的物理、化學(xué)工藝結(jié)合，即可實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家一級(jí)A類排放標(biāo)準(zhǔn)，甚至實(shí)現(xiàn)回用。
項(xiàng)巨 Icod Inh,-N |懸浮物|達(dá)標(biāo)程度 丟裔率 |90% 199% 190% I完全達(dá)標(biāo)


圖I本發(fā)明的工藝流程2本發(fā)明的N池平面3本發(fā)明CN池平面圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明利用了兩種不同類型的曝氣生物濾池的協(xié)同作用，優(yōu)化了工藝參數(shù)，提高了污水中C0D、B0D、氨氮等的去除效果。圖I中經(jīng)過(guò)初級(jí)沉淀的污水進(jìn)入CN池，經(jīng)過(guò)CN池的初步處理，去除大部分的含碳有機(jī)物；污水進(jìn)入N池，進(jìn)一步去除COD、BOD、氨氮和硝酸鹽；經(jīng)過(guò)N池的污水進(jìn)入DN池，DN池進(jìn)行厭氧反硝化處理，將進(jìn)一步去除前兩個(gè)裝置未降解的C0D、B0D和含氮污染物。DN池的出水大約有50%回流至CN池前，用來(lái)稀釋進(jìn)入CN池的污水，降低CN池的處理負(fù)擔(dān)。參見(jiàn)圖2，待處理污水首先進(jìn)入CN池，下進(jìn)水，下進(jìn)氣。來(lái)水由進(jìn)水管I自流進(jìn)入池中，池體中自下而上分別為緩沖配水層2，承托層，濾料層3，出水區(qū)4，其中反沖洗進(jìn)氣管5、進(jìn)水管6均位于池體底部，反沖洗周期約為5 — 10天，承托層用來(lái)承托生物燒結(jié)濾料，選用粒徑約為I 一 3_的燒結(jié)濾料。來(lái)水經(jīng)過(guò)長(zhǎng)柄濾頭7進(jìn)行均勻布水，曝氣管采用單孔膜曝氣器8，其在池體中的位置詳見(jiàn)圖2，在填料層中，在氧氣的存在下，填料表面的好氧菌迅速生長(zhǎng)，并與水中的污染物迅速結(jié)合、消耗，直至去除。處理過(guò)的水進(jìn)入出水區(qū)并由出水堰9排出。出水堰旁邊設(shè)有反沖洗廢水出水槽10，用于反沖洗廢水的儲(chǔ)存排放。經(jīng)過(guò)CN池的廢水的COD的去除率可達(dá)60%左右。參見(jiàn)圖3，經(jīng)過(guò)CN池出水槽的水自流進(jìn)入N池，N池中設(shè)有進(jìn)水槽I，進(jìn)水由進(jìn)水槽通過(guò)池子底部進(jìn)水口 2進(jìn)入設(shè)備本體中，N池從下到上分為配水區(qū)，濾料區(qū)，出水區(qū)。其中濾料區(qū)3底部設(shè)有曝氣管4。其中，CN、N池中濾頭、曝氣器的數(shù)量需根據(jù)項(xiàng)目水質(zhì)和水量情況進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。濾料采用輕質(zhì)濾料，為防止濾料的流失，頂部設(shè)有濾板5，濾板上設(shè)有濾頭6，經(jīng)過(guò)濾料的水經(jīng)濾頭流入出水區(qū)，經(jīng)出水槽7流出。
反沖洗時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水口，打開(kāi)底部出水口 8，使用5 — 10%處理水進(jìn)行反沖洗，反沖洗水從頂部進(jìn)入，底部流出，反沖洗氣來(lái)自與曝氣管共用的一條管線，水氣交替單獨(dú)反沖，最后用水漂洗。反沖洗設(shè)備上設(shè)有定時(shí)器，壓頭損失探測(cè)器。N池出水進(jìn)入DN池進(jìn)行反硝化，DN池與CN池池體布置類似，但缺少曝氣管道的布置。DN池中選用燒結(jié)粒料粒徑范圍為3 - 6mm，調(diào)節(jié)濾速在25 — 30m/h，經(jīng)過(guò)反硝化處理的水50%回流至CN前稀釋。本發(fā)明與現(xiàn)有工藝相比主要存在以下四方面的效果(I)通過(guò)在CN、DN池中間加輕質(zhì)濾料生物濾池進(jìn)行硝化除氮，克服傳統(tǒng)CN — DN工藝中DN池易堵塞、反硝化速率低、占地面積大的缺點(diǎn)；(2)本發(fā)明通過(guò)前置重質(zhì)濾料生物濾池，顯著降低來(lái)水中有機(jī)物、氨氮含量，克服了輕質(zhì)濾料生物濾池存在的反沖洗周期短，反沖洗不徹底問(wèn)題，簡(jiǎn)化了反沖洗工藝參數(shù)。(3)通過(guò)優(yōu)化設(shè)備之間的高程設(shè)置，使污水均采用自流方式從上一設(shè)備進(jìn)入下一設(shè)備，降低了運(yùn)行成本；⑷CN池、DN池池型相同，優(yōu)化濾速，污水回流比等工藝參數(shù)，顯著提高污染物的去除效果，降低運(yùn)行費(fèi)用。
權(quán)利要求
1.一種輕質(zhì)和重質(zhì)濾料曝氣生物濾池聯(lián)合使用的生化處理方法，其方法主要包括將污水分別通過(guò)CN池、N池、DN池(CN — N — DN)處理，其中CN池和DN池分別使用重質(zhì)濾料曝氣生物濾池，N池使用輕質(zhì)濾料曝氣生物濾池，三個(gè)池子的出水口分別位于裝置頂端，均采用重力流方式與下一裝置的進(jìn)水口連接。
2.權(quán)利要求I的生化處理方法,通過(guò)調(diào)節(jié)CN和DN池底部濾頭、濾板數(shù)量，優(yōu)化過(guò)濾面積，使CN池濾速為5 - 10m/h, DN池濾速為25 — 30m/h。
3.權(quán)利要求2的生化處理方法，其中的CN、DN池在承托層上鋪設(shè)重質(zhì)濾料，CN池濾料選用粒徑范圍I 一 3mm的生物燒結(jié)濾料，DN池粒徑范圍為3 — 6mm，N池中配水層上部填充輕質(zhì)濾料，粒徑3-5mm的聚苯乙烯球,濾料表面覆蓋有好氧硝化菌的生物膜。
4.權(quán)利要求I一 3中任一項(xiàng)的生化處理方法，其中的CN池底部配置兩根曝氣集管，一根為硝化好氧用的曝氣管，其中曝氣頭為單孔膜曝氣器，另一根為反沖洗管道；DN池僅設(shè)反沖洗管道，CN池和DN池均采用采用氣水聯(lián)合反沖洗方式，N池中底部設(shè)有一根曝氣管道，無(wú)需設(shè)置反沖洗管，即使用重力流方式由上不進(jìn)水，下部出水的方式反沖洗。
5.權(quán)利要求I一 3中任一項(xiàng)的生化處理方法，其中的CN池、N池、DN池，均采用半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上空間占用較少。
6.權(quán)利要求4的生化處理方法，其中的CN池、N池、DN池，均采用半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上空間占用較少。
7.權(quán)利要求4的生化處理方法，其中的CN、DN池采用氣水聯(lián)合反沖洗方式，反沖洗時(shí)，關(guān)閉池體低端進(jìn)水口、曝氣管，反沖洗水、氣均從池子底部自下而上在反沖洗泵的作用下是濾料表面的老化生物膜脫落，流入反沖洗水集水槽儲(chǔ)存，待裝置正常運(yùn)行時(shí)，與原水混合；N池反沖洗采用重力流反沖洗，反沖洗時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水、進(jìn)氣口，使用5 — 10%處理水自上而下反沖洗，反沖洗廢水經(jīng)池體底部反沖洗水出口流出，重新混入待處理水中。
8.權(quán)利要求I一 7中任一項(xiàng)的生化處理方法，其中進(jìn)入上述處理方法的原水中COD、懸浮物、BOD值要滿足一定的濃度范圍，DN池出口所排放的水部分回流至CN池，用來(lái)稀釋來(lái)水，降低水中有機(jī)物濃度，一般回流比不超過(guò)50%。
全文摘要
一種新型輕質(zhì)濾料與重質(zhì)濾料曝氣生物濾池聯(lián)合使用的污水處理方法，涉及污水處理生化技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步優(yōu)化單一輕質(zhì)濾料、重質(zhì)濾料生物濾池性能參數(shù)。該方法的工藝設(shè)備主要包括重質(zhì)濾料生物濾池作為CN池，輕質(zhì)濾料生物濾池作為N池，重質(zhì)濾料生物濾池作為DN池，所述的工藝中重質(zhì)濾料生物濾池分別作為CN、DN池，設(shè)置于N池之前和之后。該裝置首先利用重質(zhì)濾料生物濾池處理相對(duì)較大污染物負(fù)荷的污水，利用其好氧硝化去除大部分的COD，氨氮等；再利用輕質(zhì)濾料生物濾池作為N池進(jìn)行進(jìn)一步好氧硝化降解，可明顯降低該池的反沖洗周期，簡(jiǎn)化反沖洗工藝參數(shù)，提高N池的綜合承載力；最后使用重質(zhì)濾料生物濾池進(jìn)行厭氧反硝化，進(jìn)一步除氮、降解有機(jī)物。本工藝方法通過(guò)優(yōu)化兩種生物濾池的工藝參數(shù)，彌補(bǔ)其單一使用時(shí)存在的不足，具有處理負(fù)荷高，占地小，運(yùn)行穩(wěn)定，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102964037SQ20121052596
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者王曉陽(yáng), 陳立輝, 韓小剛, 閆清云, 崔慧慧 申請(qǐng)人:北京翰祺環(huán)境技術(shù)有限公司