專利名稱：生物快濾慢濾組合污水回用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，屬于污水處理領(lǐng)域， 是污水深度處理及回用的一種工藝。
背景技術(shù)：
我國是水資源匱乏的國家，同時水污染也非常嚴(yán)重。水危機(jī)至今未能得 到有效遏制，并有進(jìn)一步加劇的趨勢。污水回用即開辟了新水源，又能減少 污水排放量，可起到緩解水資源短缺和恢復(fù)良好水環(huán)境的雙重目的，這已是 國際水處理界和水資源界的共識。
污水再生后，可用于農(nóng)田灌溉、工業(yè)冷卻水補(bǔ)水，也可用作園林綠化、 道路噴灑、沖廁、洗車等城鎮(zhèn)雜用。依據(jù)回用用途的不同，回用水必須達(dá)到 相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，除了對回用水 中傳統(tǒng)的有機(jī)物、氨氮和濁度等指標(biāo)要求外，人們對再生水的感觀指標(biāo)也提 出了更高的要求。如當(dāng)前普遍關(guān)注的再生水的臭味和顏色問題。
當(dāng)前傳統(tǒng)的污水回用工藝是混凝沉淀(澄清)+過濾+消毒。該工藝投 資和運行成本較低，對濁度和懸浮物有較好去除效果，但對有機(jī)物、氨氮等 營養(yǎng)類物質(zhì)去除效果有限，尤其是色度和臭味，幾乎不能去除。
為進(jìn)一步提高水質(zhì)，活性炭吸附、膜技術(shù)和臭氧等高級氧化技術(shù)被引入污水回用領(lǐng)域。這類工藝的突出優(yōu)點是可去除部分水中微量有機(jī)物、嗅和色 度，但也存在缺點。如一些高級氧化工藝不僅消耗化學(xué)物質(zhì)和能量，還可能 生成一些毒性更強(qiáng)的中間產(chǎn)物。膜法是極具前途的處理方法，但目前昂貴的 價格及復(fù)雜的預(yù)處理及膜污染問題尚未解決。并且膜法產(chǎn)生的濃水必須進(jìn)---步處理。吸附法(活性炭)的去除效率非常好，而且具有廣譜性。吸附法的 缺點是吸附劑的吸附容量有限，需要不斷更換。另外飽和后的吸附劑需要進(jìn) 一歩處理，否則極易造成二次污染。
綜上，急需開發(fā)高效低耗的污水回用工藝。
近年來曝氣生物濾池等生物快濾工藝逐漸被應(yīng)用到污水回用中。由于采 用了大粒徑濾料和較厚的濾床，污水廠二級出水可以不經(jīng)過混凝沉淀直接進(jìn) 入曝氣生物濾池。由于強(qiáng)化了生物作用，因此曝氣生物濾池不僅能去除濁度， 也能有效去除氨氮和常規(guī)有機(jī)物質(zhì)。在污水回用領(lǐng)域，曝氣生物濾池逐漸成 了傳統(tǒng)快濾池的替代品。國內(nèi)很多新設(shè)計的再生水廠均采用了曝氣生物濾池 工藝。
與傳統(tǒng)工藝相比，曝氣生物濾池雖然提高了再生水水質(zhì)，并簡化了再生 水的生產(chǎn)流程，但對嗅和色度的去除效果有限。
慢濾是一個古老的工藝，已有200多年歷史。慢濾屬于一種生物過濾方
式，在運行良好的慢濾池表層會生成一層粘性膜(schmutzdecke)。大量細(xì)菌、 真菌、藻類甚至微型動物等會在慢濾池內(nèi)生長，并形成一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。 依靠這些微生物共同作用，慢濾對有機(jī)物具有良好的去除能力，能夠較好地去除嗅和色度，同時對細(xì)菌和病毒的去除率可達(dá)到90%以上。
由于具有占地面積大的缺點，慢濾工藝曾一度被冷落并被快濾取代。由 于對有機(jī)物，特別是微量有機(jī)物以及細(xì)菌、病毒具有良好的去除能力，在水 環(huán)境惡化的今天，慢濾又重新得到重視。慢濾工藝在當(dāng)前歐洲的自來水廠得 到廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是去除水中微量物質(zhì)的有效手段。 一直以來，慢濾池也 被用于污水的脫氮和深度處理。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述對國內(nèi)外現(xiàn)有污水回用技術(shù)的現(xiàn)狀分析，本發(fā)明提出一種新的 回用工藝，特別是一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝。本發(fā)明將慢濾引入 到污水回用工藝中，并與生物快濾組合，各取所長，使其組合成為一種經(jīng)濟(jì) 高效的污水回用工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明是一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，包括生物快濾和慢濾步 驟，其特征在于該工藝?yán)蒙锟鞛V和慢濾的組合，實現(xiàn)二級出水剩余有 機(jī)物、氨氮、總氮、懸浮物、濁度、色度和臭味的去除，其具體步驟如下 首先，采用污水二級處理后的出水作為進(jìn)水，進(jìn)水直接進(jìn)入生物快濾池，生 物快濾池同時具有生物作用和物理過濾作用，用以去除污水二級處理出水中 的有機(jī)物、氨氮和懸浮物；然后，生物快濾池的出水再次進(jìn)入慢濾池，慢濾 池依靠濾料表層的一層粘性膜的生物作用進(jìn)一步去除生物快濾池出水中殘余 的有機(jī)物、氨氮、懸浮物和濁度物質(zhì)，同時，利用慢濾池良好的生物過濾性能，去除水中的色度、臭味和細(xì)菌，達(dá)到提高出水水質(zhì)的目的；最后經(jīng)過生 物快濾和慢濾之后的污水，經(jīng)消毒后成為合格的回用水，做為綠化或沖廁市 政雜用水。
所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于采用活性污 泥法或生物膜法工藝進(jìn)行污水二級處理，并視回用水的用途決定在污水二級 處理中是否進(jìn)行脫氮除磷。
所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于所述生物過 濾歩驟中的生物過濾池為強(qiáng)化了生物作用的普通快濾池，其中的生物作用依 靠7列途徑得以強(qiáng)化根據(jù)原水水質(zhì)情況，濾池底部增設(shè)曝氣裝置或進(jìn)行預(yù) 曝氣，調(diào)整濾池反沖洗策略，減少反沖洗對濾料上生物膜的破壞作用，生物 快濾池進(jìn)水不投加消毒劑。
所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于依據(jù)濾料、
濾床厚度和進(jìn)水水質(zhì)情況，生物快濾池的濾速控制在0.5 10m/h之間。
所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于所述的生物 快濾池為曝氣生物濾池、生物活性濾池或好氣濾池。
所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于所述慢濾池 具有生物作用和過濾作用，慢濾池不需要反沖洗，但需要周期性刮砂。
所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于依據(jù)進(jìn)水水
質(zhì)情況，慢濾池的濾速控制在0.1 0.5m/h之間。
所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于慢濾出水采用氯氣、紫外線、二氧化氯或臭氧消毒方法進(jìn)行消毒。
本發(fā)明的生物快濾慢濾組合污水回用工藝將生物快濾(曝氣生物濾池) 和慢濾結(jié)合起來，利用生物快濾來去除污水廠二級出水的濁度和懸浮物，并 進(jìn)一歩去除水中的有機(jī)物和硝化氨氮。同時為后續(xù)的慢濾提供了優(yōu)質(zhì)進(jìn)水， 以減少和避免慢濾的堵塞。利用慢濾去除嗅和色度，并進(jìn)一步去除快濾出水 殘留的有機(jī)物、氨氮、懸浮物和濁度等，以此提高再生水的感觀和保障再生 水的安全。同時慢濾對細(xì)菌和病毒良好的去除功效也能減輕后續(xù)的消毒負(fù)荷， 提高消毒效果。


圖1是本發(fā)明生物快濾慢濾組合污水回用工藝的工藝流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的具體實施方式
如下。
該生物快濾慢濾組合污水回用工藝包括生物快濾和慢濾步驟，該工藝?yán)?用生物快濾和慢濾的組合，實現(xiàn)二級出水剩余有機(jī)物、氨氮、總氮、懸浮物、 濁度、色度和臭味的去除，其具體步驟如下首先，采用污水二級處理后的 出水作為進(jìn)水，進(jìn)水直接進(jìn)入生物快濾池，生物快濾池同時具有生物作用和 物理過濾作用，用以去除污水二級處理出水中的有機(jī)物、氨氮、懸浮物和濁 度物質(zhì)；然后，生物快濾池的出水再次進(jìn)入慢濾池，慢濾池依靠濾料表層的
一層粘性膜的生物作用進(jìn)一步去除生物快濾池出水中殘余的有機(jī)物、氮氮和 懸浮物，同時，利用慢濾池良好的生物過濾性能，去除水中的色度、臭味和細(xì)菌，達(dá)到提高出水水質(zhì)的目的；最后經(jīng)過生物快濾和慢濾之后的污水，經(jīng) 消毒后成為合格的回用水，做為綠化或沖廁市政雜用水。
其中，污水的二級處理可以采用活性污泥法、生物膜法等工藝。二級處 理是否需要脫氮除磷取決于回用水的用途。
生物過濾歩驟中的生物過濾池為強(qiáng)化了生物作用的普通快濾池，其中的 生物作用依靠下列途徑得以強(qiáng)化根據(jù)原水水質(zhì)情況，濾池底部增設(shè)曝氣裝 置或進(jìn)行預(yù)曝氣，調(diào)整濾池反沖洗策略，減少反沖洗對濾料上生物膜的破壞 作用，生物快濾池進(jìn)水不投加氯等消毒劑。依據(jù)濾料、濾床厚度和進(jìn)水水質(zhì)
情況，生物快濾池的濾速控制在0.5 10m/h之間。生物快濾池可以為曝氣生
物濾池、生物活性濾池或好氣(好氧)濾池。
上述生物快濾慢濾組合污水回用工藝中的慢濾池具有生物作用和過濾作 用，慢濾池不需要反沖洗，但需要周期性刮砂。依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況，慢濾池
的濾速控制在0.1 0.5m/h之間。
慢濾池出水消毒后，即成為合格的回用水。本發(fā)明工藝不對消毒方法做 限制。即慢濾出水后可以采用常規(guī)的氯氣、紫外、二氧化氯、臭氧等消毒劑。 消毒劑的投加量應(yīng)通過試驗確定。
本發(fā)明的有益效果可以通過下述實驗結(jié)果加以驗證。
建立了一套快濾慢濾組合系統(tǒng)。分別利用兩個DNIOO的有機(jī)玻璃管模擬 生物快濾池和慢濾池。兩個模擬濾池的主要參數(shù)見表1。
表1生物快濾慢濾組合系統(tǒng)主要參數(shù)生物快濾池
慢濾池
濾床
承托層 濾速 進(jìn)水方式
曝氣量 濾池內(nèi)徑 反沖周期
粒徑為1-1.2mm的石英砂， 厚度1000mm
厚度300mm的礫石 lm/h
上向流
氣水比3: 1
90mm 7d
粒徑為0.4-0.6mm的石英
砂，
厚度800mm 厚度300mm的礫石
0.1 m/h
下向流
無
90mm
20-30d
該組合工藝采用一套生活污水二級處理裝置的出水作為進(jìn)水。該生活污 水主要來自一個居民小區(qū)。二級處理采用普通SBR工藝，沒有考慮氮磷的去 除。二級出水首先進(jìn)入生物快濾池底部，然后以lm/h的濾速上向流經(jīng)過濾床。 為了給濾床內(nèi)的微生物提供足夠的氧氣，在生物快濾池底部設(shè)一套曝氣裝置，
(水比為3: 1。生物快濾池出水后下向流再進(jìn)入慢濾池，以0.1m/h濾速經(jīng)過
慢濾后出水。
組合系統(tǒng)采用了自然掛膜的層動方式，之后進(jìn)入穩(wěn)定運行期。表2是組 合系統(tǒng)冬季水溫較低(12°C-15°C)階段的平均實驗結(jié)果。由表2可以看出， 生物快濾慢濾組合工藝對有機(jī)物(COD)、濁度有良好的去除效果。色度也有 較好的去除。氨氮雖然有52%的去除率，但最終出水依然有10.2mg/L。這是 因為二級處理中沒有考慮氨氮的去除，二級出水中的氨氮就達(dá)到了 20.3mg/L。另外一個原因是水溫過低的緣故。組合工藝對細(xì)菌總數(shù)也有很好的去除效果， 去除率達(dá)到61%。這可減少后續(xù)消毒負(fù)荷，降低消毒劑的投加量。另外，二 級出水經(jīng)過生物快濾慢濾組合工藝后，臭味也有相當(dāng)程度的降低(因為臭味 檢測的主觀性較強(qiáng)，表2沒有給出數(shù)據(jù))。
表2生物快濾慢濾組合工藝冬季對主要污染物的去除效果
分析項目進(jìn)水(二級出水)快濾出水慢濾出水總?cè)コ?(%)
COD (mg/L)62.341.116.773
濁度(NTU)9.35.10.792
色度65534235
氨氮21.311.510.252%
細(xì)菌總數(shù)1810014480710061%
權(quán)利要求
1、一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，包括生物快濾和慢濾步驟，其特征在于該工藝?yán)蒙锟鞛V和慢濾的組合，實現(xiàn)二級出水剩余有機(jī)物、氨氮、總氮、懸浮物、濁度、色度和臭味的去除，其具體步驟如下首先，采用污水二級處理后的出水作為進(jìn)水，進(jìn)水直接進(jìn)入生物快濾池，生物快濾池同時具有生物作用和物理過濾作用，用以去除污水二級處理出水中的有機(jī)物、氨氮和懸浮物；然后，生物快濾池的出水再次進(jìn)入慢濾池，慢濾池依靠濾料表層的一層粘性膜的生物作用進(jìn)一步去除生物快濾池出水中殘余的有機(jī)物、氨氮、懸浮物和濁度物質(zhì)，同時，利用慢濾池良好的生物過濾性能，去除水中的色度、臭味和細(xì)菌，達(dá)到提高出水水質(zhì)的目的；最后經(jīng)過生物快濾和慢濾之后的污水，經(jīng)消毒后成為合格的回用水，做為綠化或沖廁市政雜用水。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在丁-: 釆用活性污泥法或生物膜法工藝進(jìn)行污水二級處理，并視回用水的用途決定 在污水二級處理中是否進(jìn)行脫氮除磷。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于 所述生物過濾步驟中的生物過濾池為強(qiáng)化了生物作用的普通快濾池，其中的 生物作用依靠下列途徑得以強(qiáng)化根據(jù)原水水質(zhì)情況，濾池底部增設(shè)曝氣裝 置或進(jìn)行預(yù)曝氣，調(diào)整濾池反沖洗策略，減少反沖洗對濾料上生物膜的破壞 作用，生物快濾池進(jìn)水不投加消毒劑。
4、 如權(quán)利要求3所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于 依據(jù)濾料、濾床厚度和進(jìn)水水質(zhì)情況，生物快濾池的濾速控制在0.5 10m/h之間。
5、 如權(quán)利要求3所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于所述的生物快濾池為曝氣生物濾池、生物活性濾池或好氣濾池。
6、 如權(quán)利要求1所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于所述慢濾池具有生物作用和過濾作用，慢濾池不需要反沖洗，但需要周期性 刮砂。
7、 如權(quán)利要求6所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況，慢濾池的濾速控制在0.1 0.5m/h之間。
8、 如權(quán)利要求I所述的一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，其特征在于慢濾出水采用氯氣、紫外線、二氧化氯或臭氧消毒方法進(jìn)行消毒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物快濾慢濾組合污水回用工藝，屬于污水處理領(lǐng)域。包括生物快濾和慢濾步驟，進(jìn)水依次進(jìn)入生物快濾池和慢濾池，通過生物快濾和慢濾的組合，用以實現(xiàn)二級出水剩余有機(jī)物、氨氮、總氮、懸浮物、濁度、色度和臭味的去除。經(jīng)過生物快濾和慢濾之后的污水，經(jīng)消毒后成為合格的回用水，做為綠化或沖廁市政雜用水。本發(fā)明的生物快濾慢濾組合污水回用工藝通過將慢濾引入到污水回用工藝中，并與生物快濾組合，各取所長，從而成為一種經(jīng)濟(jì)高效的污水回用工藝。
文檔編號C02F9/14GK101531444SQ200910081748
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者杰 劉, 吳春光, 孟雪征, 曹相生 申請人:北京工業(yè)大學(xué)