專利名稱：一體式絮凝生物流動床污水處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一體式絮凝生物流動床污水處理工藝(Incorporated Coagulation-Moving Bed Biological Reactor，IC-MBBR)。
背景技術(shù)：
提高污水處理工藝的去除效率、降低污水處理工藝的占地面積，一直是污水處理領(lǐng)域研究的一個熱點。在眾多的研究成果中，一級強化技術(shù)和生物流動床技術(shù)由于更為有效和適用，在國內(nèi)外備受關(guān)注。
一級強化技術(shù)是對傳統(tǒng)工藝在一級處理單元進行的強化，包括兩大類方法(1)化學(xué)一級強化(Chemical Enhanced Primary Treatment，CEPT)，主要構(gòu)筑物為絮凝反應(yīng)池-沉淀池。它在傳統(tǒng)污水處理工藝的初沉池之前設(shè)置絮凝反應(yīng)池，并投加混凝劑和助凝劑，一方面，污水中的膠體物質(zhì)在混凝劑和助凝劑的作用下，發(fā)生膠體脫穩(wěn)→凝聚成長→形成絮體(礬花)的過程；另一方面，金屬混凝劑與水中溶解態(tài)的磷直接反應(yīng)生成不溶性沉淀，如AlPO4、FePO4沉淀；當它們在初沉池中受重力作用被沉淀去除時，傳統(tǒng)的一級處理就得到了大大的強化。(2)化學(xué)生物絮凝，主要構(gòu)筑物為絮凝反應(yīng)池-沉淀池。它在化學(xué)一級強化的基礎(chǔ)上，將一部分沉淀池污泥回流至絮凝反應(yīng)池，在以曝氣為反應(yīng)動力的絮凝反應(yīng)池中，回流污泥的絮凝和吸附作用得到充分利用，污染物受到化學(xué)與生物的雙重作用，從而使CEPT得到進一步強化。
生物流動床技術(shù)是對傳統(tǒng)工藝在二級處理單元進行的強化，主要構(gòu)筑物為缺氧生物流動床-好氧生物流動床-沉淀池。其關(guān)鍵是在生化反應(yīng)池中投加懸浮填料，填料在水中處于懸浮狀態(tài)，能在反應(yīng)器內(nèi)流化翻動，微生物附著在填料上生長，使該技術(shù)兼有活性污泥法和生物膜法的特征。其特點在于，一方面，懸浮填料的高比表面積給微生物提供了面積較大的棲息場所，提高了生化反應(yīng)器內(nèi)的MLVSS；另一方面，懸浮填料在運行過程中處于流化狀態(tài)，生物膜與污染物質(zhì)廣泛而頻繁地接觸，提高了傳質(zhì)效率，同時填料的翅狀葉片切割大氣泡為小氣泡，提高了氧的利用率。
近年來，為了對這兩種技術(shù)進行集成，一些學(xué)者把這兩種技術(shù)串連在一起，提出了一級強化和生物流動床的組合技術(shù)，比如強化絮凝+生物流動床工藝、化學(xué)強化+懸浮填料活性污泥工藝、化學(xué)生物絮凝+懸浮填料床工藝。這些組合工藝使污水處理效率大大提高，使水力停留時間大大減少，有效地節(jié)約了用地。另外，由于受到了經(jīng)濟條件的限制，國內(nèi)許多地方在新建污水處理廠時有很多選擇了一級強化技術(shù)，將二級處理留到以后完成。由于一級強化和生物流動床的組合技術(shù)非常適合于這一類污水處理廠今后的改造擴建，因此有著廣闊的前景。
但是，這些組合工藝在技術(shù)進步上存在著一個缺陷，就是它們僅僅簡單地把一級強化技術(shù)與生物流動床技術(shù)串連在一起，即主要構(gòu)筑物為絮凝反應(yīng)池-中間沉淀池+缺氧生物流動床-好氧生物流動床-二次沉淀池，并沒有真正地實現(xiàn)這兩種技術(shù)的有機耦合，因而使這些組合工藝常常存在以下缺點(1)工藝流程復(fù)雜，設(shè)備與構(gòu)筑物多，不夠簡約；(2)前段一級強化容易使后段生化反應(yīng)發(fā)生反硝化碳源不足的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有一級強化+生物流動床組合工藝存在的不足之處，提出一種一體式絮凝生物流動床污水處理工藝(Incorporated Coagulation-Moving Bed Biological Reactor，IC-MBBR)。
本發(fā)明提出的一體式絮凝生物流動床污水處理工藝，由絮凝生物脫氮反應(yīng)池2、中間沉淀池3、好氧生物流動床4、二次沉淀池5依次連通組成，其中絮凝生物脫氮反應(yīng)池2由絮凝反應(yīng)池和缺氧反應(yīng)池合并為一體組成，絮凝生物脫氮反應(yīng)池2中加入懸浮填料，其具體步驟為(1)將城市污水和回流水泵入絮凝生物脫氮反應(yīng)池，與化學(xué)混凝劑、絮凝劑、懸浮填料充分混合，攪拌，反應(yīng)時間為0.5～1.2小時，懸浮填料的投加率為10～50％，污水中的膠體物質(zhì)通過脫穩(wěn)、絮凝反應(yīng)，絮體成長；化學(xué)混凝劑與污水中溶解態(tài)的磷反應(yīng)，生成不溶性沉淀(如AlPO4、FePO4)；懸浮填料上的生物膜對進水中的有機物進行水解反應(yīng)；同時懸浮填料上的生物膜以進水中的有機物為碳源，將回流水中的硝酸鹽氮通過反硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨?，釋放到大氣?2)經(jīng)絮凝生物脫氮反應(yīng)池出來的混合液進入中間沉淀池，沉淀時間為0.5～2小時，依靠重力分離出混合液中的有機、無機絮體及磷酸鹽沉淀，有效去除總磷(TP)、懸浮固體(SS)、化學(xué)需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)，產(chǎn)生的沉淀物部分經(jīng)泵回流入絮凝生物脫氮反應(yīng)池，回流比0～40％，剩余部分沉淀物作為剩余污泥排放；
(3)從中間沉淀池產(chǎn)生的上清液進入好氧生物流動床進行生化反應(yīng)，反應(yīng)時間為2～6小時，超越中間沉淀池的部分處理水回流至絮凝生物脫氮反應(yīng)池，回流比50～200％；(4)從好氧生物流動床出來的夾帶脫落生物膜和污泥的混合液進入二沉池再次進行固液分離，沉淀時間為0.5～3小時，其中上清液出水即為達到排放標準的尾水，沉淀物部分經(jīng)泵回流至好氧生物流動床，回流比為0～50％，剩余部分沉淀物作為剩余污泥排放。
本發(fā)明中，所述化學(xué)混凝劑為硫酸鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁(PAC)、聚合氯化鋁鐵等之一種，加入量以Al2O3為有效成分計小于10mg/L。
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0～1mg/L。
本發(fā)明中，所述懸浮填料比重接近與水，能在反應(yīng)池內(nèi)流化翻動，形狀為球形或圓柱形，粒徑1cm～10cm，比表面積大于150m2/m3，材質(zhì)為塑料材料，聚丙烯、聚乙烯等之一種。
本發(fā)明中，攪拌采用機械混合、水力混合等之一種，但不采用鼓氣攪拌方式。
本發(fā)明中，混凝劑和助凝劑的投加可采用管道混合、機械混合、水力混合等之一種，但不采用鼓氣混合方式。
本發(fā)明將生物脫氮和化學(xué)絮凝合并在一個反應(yīng)池中完成，實現(xiàn)了一級強化技術(shù)和生物流動床技術(shù)的耦合集成，具有以下優(yōu)點1、工藝各部分得到最大限度的強化，取消了脫氮反應(yīng)池，使工藝總體更加緊湊、簡約，節(jié)省占地。
2、將脫氮反應(yīng)池與絮凝反應(yīng)池合并，使脫氮反應(yīng)能夠利用原生污水中的碳源，有效避免了現(xiàn)有技術(shù)中反硝化碳源不足的問題。
3、在絮凝生物脫氮反應(yīng)池中處于流動狀態(tài)的懸浮填料切割攪拌產(chǎn)生的水力大渦漩為小渦漩，減小渦漩尺度，提高絮凝效率。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖中標號1為管道混合器，2為絮凝生物脫氮反應(yīng)池，3為中間沉淀池，4為好氧生物流動床，5為二次沉淀池。
具體實施例方式
實施例1
采用IC-MBBR工藝處理某鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水。污水經(jīng)格柵除去飄浮物之后，進入絮凝生物脫氮反應(yīng)池。混凝劑選用PAC，絮凝劑選用PAM，采用泵后管道投加、管道混合器混合，其中PAC投加量為30mg/L，PAM投加量為1mg/L。絮凝生物脫氮反應(yīng)池的水力停留時間為60分鐘，采用機械攪拌混合，填料投加率30％。出水進入中間沉淀池，沉淀時間為1小時，產(chǎn)生的沉淀物30％回流至絮凝脫氮池，其余作為剩余污泥排放，上清液則進入好氧生物流動床。好氧生物流動床水力停留時間4小時，填料投加率40％，溶解氧控制在2～4mg/L。好氧生物流動床出水50％回流到絮凝脫氮反應(yīng)池進行反硝化反應(yīng)，另外50％則進入二沉池。二沉池沉淀時間為2小時，產(chǎn)生的沉淀物20％經(jīng)泵回流至好氧生物流動床反應(yīng)池，其余作為剩余污泥排放。經(jīng)檢測，出水優(yōu)于GB18918-2002二級排放標準。
實施例2采用IC-MBBR工藝處理某旅游區(qū)生活污水。污水經(jīng)格柵除去飄浮物之后，進入絮凝生物脫氮反應(yīng)池?；炷齽┻x用硫酸鋁，絮凝劑選用硅膠，采用泵后管道投加、機械攪拌混合，其中硫酸鋁投加量為20mg/L，硅膠投加量為0.5mg/L。絮凝脫氮反應(yīng)池水力停留時間60分鐘，采用機械攪拌混合，填料投加率30％。出水進入中間沉淀池，沉淀時間為1小時，產(chǎn)生的沉淀物作為污泥全部排放，上清液則進入好氧生物流動床反應(yīng)池。好氧生物流動床水力停留時間3小時，填料投加率40％，氣水比4∶1。好氧生物流動床出水80％回流到絮凝生物脫氮反應(yīng)池進行反硝化反應(yīng)，20％則進入二沉池。二沉池沉淀時間為2小時，產(chǎn)生的沉淀物作為污泥全部排放。經(jīng)檢測，出水優(yōu)于GB18918-2002二級排放標準。
權(quán)利要求
1.一體式絮凝生物流動床污水處理工藝，其特征在于由絮凝生物脫氮反應(yīng)池(2)、中間沉淀池(3)、好氧生物流動床(4)、二次沉淀池(5)依次連通組成，其中絮凝生物脫氮反應(yīng)池(2)由絮凝反應(yīng)池和缺氧反應(yīng)池合并為一體組成，絮凝生物脫氮反應(yīng)池(2)中加入懸浮填料，其具體步驟為(1)將城市污水和回流水泵入絮凝生物脫氮反應(yīng)池，與化學(xué)混凝劑、絮凝劑、懸浮填料充分混合，攪拌，反應(yīng)時間為0.5～1.2小時，懸浮填料的投加率為10～50％，污水中的膠體物質(zhì)通過脫穩(wěn)、絮凝反應(yīng)，絮體成長；化學(xué)混凝劑與污水中溶解態(tài)的磷反應(yīng)，生成不溶性沉淀；懸浮填料上的生物膜對進水中的有機物進行水解反應(yīng)；同時懸浮填料上的生物膜以進水中的有機物為碳源，將回流水中的硝酸鹽氮通過反硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨猓尫诺酱髿猓?2)經(jīng)絮凝生物脫氮反應(yīng)池出來的混合液進入中間沉淀池，沉淀時間為0.5～2小時，分離出混合液中的有機、無機絮體及磷酸鹽沉淀，有效去除總磷、懸浮固體、化學(xué)需氧量和生化需氧量，產(chǎn)生的沉淀物部分經(jīng)泵回流入絮凝生物脫氮反應(yīng)池，回流比0～40％，剩余部分沉淀物作為剩余污泥排放；(3)從中間沉淀池產(chǎn)生的上清液進入好氧生物流動床進行生化反應(yīng)，反應(yīng)時間為2～6小時，超越中間沉淀池的部分處理水回流至絮凝生物脫氮反應(yīng)池，回流比50～200％；(4)從好氧生物流動床出來的夾帶脫落生物膜和污泥的混合液進入二沉池再次進行固液分離，沉淀時間為0.5～3小時，其中上清液出水即為達到排放標準的尾水，沉淀物部分經(jīng)泵回流至好氧生物流動床，回流比為0～50％，剩余部分沉淀物作為剩余污泥排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式絮凝生物流動床污水處理工藝，其特征在于所述化學(xué)混凝劑為硫酸鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵之一種，加入量以Al2O3為有效成分計小于10mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式絮凝生物流動床污水處理工藝，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0～1mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式絮凝生物流動床污水處理工藝，其特征在于所述懸浮填料形狀為球形或圓柱形，粒徑1cm～10cm，比表面積大于150m2/m3，材質(zhì)為聚丙烯、聚乙烯之一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式絮凝生物流動床污水處理工藝，其特征在于攪拌采用機械混合、水力混合之一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式絮凝生物流動床污水處理工藝，其特征在于混凝劑、助凝劑投加采用機械混合、管道混合、水力混合之一種。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一體式絮凝生物流動床污水處理工藝。本發(fā)明以集成一級強化技術(shù)和生物流動床技術(shù)為目的，由絮凝反應(yīng)池和缺氧反應(yīng)池合并為一體組成絮凝生物脫氮反應(yīng)池，通過在絮凝生物脫氮反應(yīng)池內(nèi)投放懸浮填料，使反硝化細菌在其上集聚生長，并將好氧生物流動床出水超越中間沉淀池回流，從而實現(xiàn)了化學(xué)絮凝與反硝化生物脫氮在同一個反應(yīng)器中完成，避開了一級強化技術(shù)和生物流動床技術(shù)之間直接串連存在矛盾的方面，同時減少了處理構(gòu)筑物的數(shù)目，使整個工藝更為簡約和緊湊，實現(xiàn)對這兩種技術(shù)的有機耦合，提出一種集約化的高效污水處理技術(shù)。
文檔編號C02F1/52GK1740102SQ200510028910
公開日2006年3月1日 申請日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月18日
發(fā)明者王晟, 徐祖信 申請人:同濟大學(xué)