專(zhuān)利名稱(chēng)：一種城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法。
背景技術(shù)：
隨著全球人口的不斷增加、社會(huì)的不斷發(fā)展、城市化進(jìn)程的不斷加速，城市污水量的增長(zhǎng)速度驚人。又由于城市污水中含有大量的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素如氮與磷，造成了受納水體的富營(yíng)養(yǎng)化。在目前城市污水的處理中，占絕對(duì)主導(dǎo)地位的是活性污泥法。傳統(tǒng)的活性污泥法不具有脫氮除磷的功能，基于生物好氧硝化缺氧反硝化以及厭氧釋磷好氧過(guò)量吸磷的理論開(kāi)發(fā)出了一系列生物脫氮除磷的活性污泥工藝，目前公認(rèn)的處理難度在出水磷濃度的控制上，幾種不同的城市污水脫氮除磷技術(shù)如下(一)A2/O工藝這是目前研究與應(yīng)用最為廣泛的一種生物脫氮除磷工藝，它的主體構(gòu)筑物包括缺氧反應(yīng)器、厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器等，研究及實(shí)際工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，其對(duì)氮元素的去除效果較好，去除有機(jī)物的能力很穩(wěn)定，但其存在著如下一些缺陷(1)池體多，增加了很多連接的管道；(2)水力停留時(shí)間長(zhǎng)，處理池體積大，基建費(fèi)用高，同時(shí)也增加了占地面積；(3)回流系統(tǒng)多，設(shè)備多而分散，運(yùn)行管理復(fù)雜，對(duì)操作人員的素質(zhì)要求高；(4)處理效果很大程度上依賴(lài)于進(jìn)水水質(zhì)，當(dāng)水質(zhì)波動(dòng)時(shí)，處理效果得不到保證，不耐沖擊負(fù)荷；(5)能耗高，增加了運(yùn)行費(fèi)用；(6)除磷效果不穩(wěn)定，不能保證達(dá)標(biāo)。
(二)SBR工藝該工藝是一個(gè)間歇式的活性污泥系統(tǒng)，活性污泥的曝氣、沉淀、出水排放均在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。它是在時(shí)間序列上創(chuàng)造了缺氧、厭氧和好氧的環(huán)境，為脫氮除磷微生物生長(zhǎng)提供條件，它的優(yōu)點(diǎn)是單池系統(tǒng)，可以用時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，研究及工程實(shí)踐表明其存在著如下的一些缺陷(1)由于是間歇操作，該工藝不適合大規(guī)模的城市污水處理工程；(2)由于脫氮微生物和除磷微生物之間的相互競(jìng)爭(zhēng)，該工藝對(duì)氮及磷的處理效果不理想，很少能同時(shí)達(dá)標(biāo)；(3)水力停留時(shí)間長(zhǎng)，處理池體積大，基建費(fèi)用高，同時(shí)也增加了占地面積；(4)處理效果很大程度上依賴(lài)于進(jìn)水水質(zhì)，當(dāng)水質(zhì)波動(dòng)時(shí)，處理效果得不到保證。
(三)側(cè)流除磷(Phostrip)工藝該工藝是將生物除磷與化學(xué)除磷結(jié)合的一個(gè)代表，一部分回流污泥被送入專(zhuān)門(mén)的反應(yīng)器進(jìn)行釋磷，然后用石灰沉淀所釋放的磷。研究和工程實(shí)踐表明該工藝除磷效果好，不受進(jìn)水水質(zhì)的影響，但其存在著如下一些缺陷(1)需要增加專(zhuān)門(mén)的反應(yīng)器和設(shè)備，增加了基建費(fèi)用；(2)增加了操作管理的復(fù)雜性，對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求高；(3)使用了石灰，其貯存和預(yù)備系統(tǒng)的問(wèn)題也較多；(4)污泥因石灰的加入其量大大增加，處理費(fèi)用增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種操作簡(jiǎn)單、成本低廉，能有效去除氮磷等的城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法。
本發(fā)明提出的城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法，采用懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器處理城市污水，反應(yīng)器由懸浮填料床反應(yīng)池、混凝池、缺氧池依次組成，反應(yīng)器的一端與進(jìn)水管相連，另一端與沉淀池相連，懸浮填料床反應(yīng)池下部固定有污泥回流管，反應(yīng)池底部設(shè)置有曝氣管，反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有填料，其具體步驟為(1)將城市污水泵入反應(yīng)器，污水與反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)混凝劑、絮凝劑發(fā)生好氧生化反應(yīng)、化學(xué)混凝反應(yīng)和缺氧生化反應(yīng)，有效去除化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)及其它易降解污染物，且使氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，總反應(yīng)時(shí)間為4-12小時(shí)；(2)經(jīng)反應(yīng)器出來(lái)的混合液進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離，沉淀時(shí)間為0.5-3小時(shí)，產(chǎn)生的沉淀物部分經(jīng)循環(huán)泵回流入反應(yīng)器的前端，回流比為20-100％，剩余部分沉淀物作為余污泥排放，上清液可達(dá)到國(guó)家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。
具體條件為(1)好氧生化反應(yīng)時(shí)間為4-8小時(shí)，填料投加率為10-70％，較優(yōu)為30-50％，氣水比為4∶1-12∶1；(2)在懸浮填料床沿程的1/3-4/5處加入化學(xué)混凝劑；(3)在懸浮填料床沿程的1/2-4/5處加入絮凝劑。
本發(fā)明中，所述化學(xué)混凝劑為聚合氯化鋁(PAC)、聚合氯化鋁鐵、硫酸鋁、聚合氯化鐵等之一種，加入量以有效成份計(jì)在5-10mg/l之間。
本發(fā)明中，所述絮凝劑為聚丙烯酰胺(PAM)、硅膠等之一種，加入量為0.1-0.5mg/l。
本發(fā)明中，懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器中的填料為粒狀、球形或圓柱形，填料粒徑為0.5mm～10mm，比重為0.8～1.0，比表面積為100m2/m3～3000m2/m3。
懸浮填料床反應(yīng)池作為生物膜法的一種形式，兼有活性污泥法和膜法的特點(diǎn)，為微生物提供附著生長(zhǎng)的填料。填料在水中處于懸浮狀態(tài)，能在反應(yīng)器內(nèi)流化翻動(dòng)；懸浮填料粒子比重為0.8～1.0，填料為φ0.5mm～φ100mm的球形，或φ0.5mm×0.5mm～φ100mm×100mm的圓柱形，構(gòu)造為不同規(guī)格形狀的葉片向四周擴(kuò)散，為微生物提供面積較大的棲息場(chǎng)所。通過(guò)生物作用去除氨氮和有機(jī)物。由于填料在運(yùn)行過(guò)程中處于流化狀態(tài)，一方面使污染物與填料上的生物膜廣泛而頻繁接觸，傳質(zhì)效率高，另一方面填料可以切割大氣泡為小氣泡，從而提高氧的利用率。
本發(fā)明由于采用了化學(xué)與生物膜組合技術(shù)，無(wú)需設(shè)置常規(guī)活性污泥工藝中的初沉池，能有效的控制出水氨氮、總氮和總磷濃度。由于取消了初沉池，減少反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)器的處理能力，從而降低基建投資費(fèi)用。使用本發(fā)明可有效去除化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、懸浮固體(SS)、氮、總氮和總磷(TP)等污染物，經(jīng)本發(fā)明方法處理后，出水可使CODCr≤100mg/l，TP≤1mg/l，NH3-N≤15mg/l，總氮≤20mg/l。出水水質(zhì)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
本發(fā)明中懸浮填料床反應(yīng)器采用的懸浮填料的比重與水的比重接近，在廢水中呈懸浮狀態(tài)，比表面積比一般的固定柔性或半柔性填料大，為微生物提供了大面積的棲息場(chǎng)所。
本發(fā)明與典型的生物脫氮除磷處理城市污水工藝(A2/O)的比較表

具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將某地城市污水泵入懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器，反應(yīng)器總水力停留時(shí)間8小時(shí)，在反應(yīng)器沿程的1/3處投加聚合氯化鋁，其加入量有效成份為8mg/l，PAM加入量為0.5mg/l；在反應(yīng)器沿程的1/2處投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺加入量為0.1mg/l。反應(yīng)結(jié)束后，混合液進(jìn)入沉淀池，沉淀3小時(shí)，部分污泥回流至反應(yīng)器的前端，采用適當(dāng)攪拌使其在缺氧條件下完成反硝化，回流比為80％，氣水比為8∶1。經(jīng)檢測(cè)，進(jìn)水時(shí)CODcr平均值為250mg/l，出水時(shí)平均值為46mg/l，去除率為81.6％；進(jìn)水時(shí)TP平均值為3.3mg/l，出水時(shí)平均值為0.7mg/l，去除率為78.8％；進(jìn)水時(shí)SS平均值為168mg/l，出水平均值為15mg/l，去除率為91％；進(jìn)水時(shí)氨氮平均值為25mg/l，出水平均值為8mg/l，去除率為68％，進(jìn)水總氮平均為45mg/L，出水平均為15mg/L，去除率為66.7％。
實(shí)施例2將城市合流制污水泵入懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器，反應(yīng)器總水力停留時(shí)間10小時(shí)，在反應(yīng)器沿程的1/2處投加聚合氯化鋁鐵，其加入量有效成份為6mg/l，聚合氯化鋁鐵加入量為0.5mg/l；在反應(yīng)器沿程的4/5處投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺加入量為0.3mg/l。反應(yīng)結(jié)束后，混合液進(jìn)入沉淀池中，沉淀1.5小時(shí)，部分污泥回流至反應(yīng)器的前端，采用適當(dāng)攪拌使其在缺氧條件下完成反硝化，回流比為100％，氣水比為8∶1。經(jīng)檢測(cè)，進(jìn)水時(shí)CODcr平均值為200mg/l，出水時(shí)平均值為45mg/l，去除率為77.5％；進(jìn)水時(shí)TP平均值為4.1mg/l，出水時(shí)平均值為0.9mg/l，去除率為78.0％；進(jìn)水時(shí)SS平均值為175mg/l，出水時(shí)平均值為20mg/l，去除率為88.6％；進(jìn)水時(shí)氨氮平均值為28mg/l，出水時(shí)平均值為8.8mg/l，去除率為68.6％。進(jìn)水總氮平均為55mg/L，出水平均為17mg/L，去除率為69％。
實(shí)施例3將某城市污水泵入懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器，反應(yīng)器總水力停留時(shí)間12小時(shí)，在反應(yīng)器沿程的4/5處投加聚合氯化鋁鐵，其加入量有效成份為10mg/l；在反應(yīng)器沿程的4/5處投加硅膠，硅膠加入量為0.5mg/l。反應(yīng)結(jié)束后，混合液進(jìn)入沉淀池中，沉淀2小時(shí)，部分污泥回流至反應(yīng)器的前端，采用適當(dāng)攪拌使其在缺氧條件下完成反硝化，回流比為100％，氣水比為9∶1。經(jīng)檢測(cè)，進(jìn)水時(shí)CODcr平均值為300mg/l，出水時(shí)平均值為70mg/l，去除率為76.6％；進(jìn)水時(shí)TP平均值為5.2mg/l，出水時(shí)平均值為0.9mg/l，去除率為82.7％；進(jìn)水時(shí)SS平均值為183mg/l，出水時(shí)平均值為22mg/l，去除率為88％；進(jìn)水時(shí)氨氮平均值為35mg/l，出水時(shí)平均值為9.2mg/l，去除率為73.7％。進(jìn)水總氮平均為62mg/L，出水平均為19.5mg/L，去除率為65.3％。
權(quán)利要求
1.一種城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法，其特征在于采用懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器處理城市污水，反應(yīng)器由懸浮填料床反應(yīng)池、混凝池、缺氧池依次組成，反應(yīng)器的一端與進(jìn)水管相連，另一端與沉淀池相連，懸浮填料床反應(yīng)池下部固定有污泥回流管，反應(yīng)池底部設(shè)置有曝氣管，反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有填料，具體步驟為(1)將城市污水泵入反應(yīng)器，污水與反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)混凝劑、絮凝劑發(fā)生好氧生化反應(yīng)、化學(xué)混凝反應(yīng)和缺氧生化反應(yīng)，有效去除化學(xué)需氧量、生化需氧量及其它易降解污染物，且使氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，總反應(yīng)時(shí)間為4-12小時(shí)；(2)經(jīng)反應(yīng)器出來(lái)的混合液進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離，沉淀時(shí)間為0.5-3小時(shí)，產(chǎn)生的沉淀物部分經(jīng)循環(huán)泵回流入反應(yīng)器的前端，回流比為20-100％，剩余部分沉淀物作為污泥排放；具體條件為(1)好氧生化反應(yīng)時(shí)間為4-8小時(shí)，填料投加率為10-70％，氣水比為4∶1-12∶1；(2)在懸浮填料床沿程的1/3-4/5處加入化學(xué)混凝劑；(3)在懸浮填料床沿程的1/2-4/5處加入絮凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法，其特征在于所述化學(xué)混凝劑為聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、硫酸鋁、聚合氯化鐵之一種，加入量以有效成份計(jì)為5-10mg/l。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法，其特征在于所述絮凝劑為聚丙烯酰胺、硅膠之一種，加入量為0.1-0.5mg/l。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法，其特征在于懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器中的填料為粒狀、球形或圓柱形，填料粒徑為0.5mm～10mm，比重為0.8～1.0，比表面積為100m2/m3～3000m2/m3。
全文摘要
本發(fā)明屬環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法。本發(fā)明通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)的懸浮填料，為微生物提供很好的附著棲息地，大大提高了反應(yīng)器內(nèi)有效微生物的濃度，使其對(duì)有機(jī)污染物有較好的去除效果，并使氨氮氧化到硝態(tài)氮；通過(guò)在反應(yīng)器合適位置加入化學(xué)藥劑有效除磷；通過(guò)適當(dāng)回流并創(chuàng)造缺氧條件以實(shí)現(xiàn)生物脫氮，使污水處理效率大大提高，有效去除化學(xué)需氧量、生化需氧量、懸浮固體、氮、總氮和總磷等污染物，本發(fā)明不設(shè)初沉池，使水力停留時(shí)間大大減少，有效節(jié)約用地。本方法可使出水總磷濃度控制在較低的水平，滿(mǎn)足了日益嚴(yán)格的出水總磷排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明占地少、操作簡(jiǎn)單、成本低廉、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。
文檔編號(hào)C02F3/10GK1673120SQ20051002461
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者夏四清, 楊殿海 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)