申请日：2017.03.06
公开(公告)日：2017.05.24
IPC分类号：C02F3/30; C02F3/02; C02F9/14; C02F101/16; C02F101/38
摘要
本发明公开了一种多级分布式牡蛎壳陶粒生物滤柱污水处理工艺及装置，该污水处理工艺以海产废弃牡蛎壳和陶粒为填料，在滤柱内部承托层上按牡蛎壳和陶粒以体积比为1:2.5～3.5的比例分层多级交替依次向上分布的填充，且两种填料之间采用多孔塑料板间隔;原水槽内的生活废水利用蠕动泵经进水口进入滤柱的底部，自下而上进水，污水进入滤柱经多级滤料表面负载的微生物对污水进行生物净化并且经过牡蛎壳和陶粒层的滤料层层过滤，逐级深化处理;同时，曝气泵采用连续曝气的方式，以保证滤柱为好氧滤柱，净化后得到的水由滤柱出水口直接溢流排出。本发明主要针对污水中存在氮和磷等营养物去除率低的问题，通过对常规工艺及装置的优化，提高其去除效率。
说明书
一种多级分布式牡蛎壳陶粒生物滤柱污水处理工艺及装置
技术领域
本发明涉及环境工程污水处理技术领域，特别是涉及一种多级分布式牡蛎壳陶粒生物滤柱污水处理工艺及装置。
背景技术
随着废水排放总量的增加，化肥、合成洗涤剂及农药的广泛使用，水体中的营养物质浓度不断升高，而氮、磷是引起水体富营养化的主要原因之一，水体富营养化备受人们关注。近年，我国政府对各类污水中水质指标的排放制定了更严格的标准，常规的生化处理工艺可以有效降低污水的BOD5和SS，但对污水中同时存在的N和P等营养物只能去除10%～20%，大量含磷污水直接排入水体，因此需要更加稳定、经济、高效的脱氮除磷运行工艺。
生物脱氮过程中硝化反应是在有氧条件下将氨氮转化为硝酸态氮的过程。它包括两个反应步骤：(1)亚硝化反应，氨氮在亚硝酸菌作用下首先氧化为亚硝酸态氮;(2)硝化反应，亚硝酸态氮在硝酸菌作用下进一步氧化为硝酸态氮;其反应式如下：
NH4++1.5O2→NO2-+2H++H2O
NO2-+1.5O2→NO3-
生物除磷通常是利用聚磷菌在好氧时大量吸收磷酸盐合成自身核酸和ATP，同时可逆浓度梯度过量吸磷合成贮能的多聚磷酸盐颗粒于体内，从而达到除磷的目的。
化学除磷是向污水中人为投加除磷试剂(金属盐药剂)与污水中溶解性的磷(磷酸盐)混合后，形成颗粒状、非溶解性的难溶沉淀物而从水中析出的过程。
石灰除磷反应式如式(1)、(2)：
主反应：Ca(OH)2+HCO3-—→CaCO3↓+OH-+H2O (1)
副反应：5Ca2++3PO43-+OH-—→Ca5(OH)(PO4)3↓ (2)
其中，主反应在石灰除磷中占主导地位，它决定了废水软化和脱碱所消耗的石灰量，同时，主反应生成的碳酸钙可作为增重剂，有助于副反应生成的磷酸盐沉淀。而Ca(OH)2作为混凝剂还有良好的凝聚吸附作用。
但是，由于硝化反应需要消耗大量的碱度，当污水中氨氮负荷过高时，碱度不足将导致装置中混合液的pH值降至6.5以下，偏离硝化菌生长代谢的适宜pH值，表现为硝化活性降低，硝化反应速率下降。
发明内容
本发明提供了一种多级分布式牡蛎壳陶粒生物滤柱污水处理工艺及装置，其克服了现有技术的多级分布式牡蛎壳陶粒生物滤柱污水处理工艺及装置所存在的不足之处，针对污水中存在氮和磷等营养物去除率低的问题，通过对常规工艺及装置的优化，有效提高其去除效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多级分布式牡蛎壳陶粒生物滤柱污水处理工艺，包括以下步骤：
S1.在滤柱底部的承托层上将滤料按牡蛎壳和陶粒以体积比为1:2.5～3.5的比例分层多级交替依次向上填充分布于滤柱内，该牡蛎壳和陶粒表面负载微生物，以这样的比例分布，牡蛎壳层含有的CaCO3,可以确保pH稳定在6.8左右，维持微生物的生长;
S2.利用蠕动泵使原水槽内的污水自下而上的进入滤柱的底部，进水过程中保证污水的均匀;
S3.污水经过多级滤料牡蛎壳和陶粒表面负载微生物的生物净化以及牡蛎壳和陶粒层的滤料层过滤，逐级深化处理污水，得到净化水。
作为优选的，所述牡蛎壳和陶粒之间采用多孔塑料板间隔分布。
作为优选的，所述牡蛎壳和陶粒的粒径分别为3～5mm。
作为优选的，所述滤料分层优选为4～6级，该分级使得沿程处理效果随着高度的增加而变好，且在4～6级时出水水质已基本达到稳定，级数越高，处理效果更好，但考虑到滤柱的有限高度，以4～6级为宜。
作为优选的，所述承托层上设有填料，填料为砾石，该砾石的粒度为5～10mm。
本发明提供的一种多级分布式牡蛎壳陶粒生物滤柱污水处理装置，包括原水槽、滤柱、承托板、进气管、曝气泵、蠕动泵和多孔塑料板;多块多孔塑料板分别安装在滤柱的腔内并将滤柱的内腔隔成多层;承托板固定在滤柱的底端，并在承托板上填入砾石以形成承托层;在滤柱的底部和顶部分别设有进、出水口;在滤柱内，由多块多孔塑料板所隔成的多层中，由下向上交替填充牡蛎壳和陶粒;所述牡蛎壳和陶粒以体积比为1:2.5～3.5的比例分布，该牡蛎壳和陶粒表面负载微生物;所述砾石的粒度为5～10mm，承托层填充高度为100～300mm;所述原水槽通过蠕动泵与滤柱的进水口相连接，所述曝气泵连接在滤柱的底部的进气口处。
作为优选的，所述进水口设于承托板的上方50～150mm处，并通过软管与所述蠕动泵相连接。
作为优选的，所述出水口设于距离承托板高度1600～1800mm处。
作为优选的，所述多孔塑料板上的小孔以排排孔形式排列，且孔径为1～3mm，孔隙为2～4mm。
相比较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用滤柱内用牡蛎壳和陶粒分层多级分布的生物滤柱，填料按比例间隔交替填充，且表面负载微生物对污水进行生物净化，逐级深化处理污水，氨氮和总磷等的去除率随着层级的增加而提高，用牡蛎壳和陶粒分层多级分布的生物滤柱不仅能够为后续的硝化反应阶段提供充足的碱度，而且大大提高了曝气生物滤柱的硝化效率。
2.本发明采用牡蛎壳和陶粒作为填料，因陶粒层表面粗糙多微孔，具有很大的表面积，增进陶粒对生活污水中污染物质的吸附;且牡蛎壳层含有丰富的CaCO3，可以调节pH稳定在6.8左右，维持微生物的生长，酸化过程中碳酸钙成分的不断溶出，可将污水中的磷酸盐通过化学除磷方式去除，以这种分层多级分布式填充填料，各种水质指标均会随着层级的增加而改善。
3.本发明的多级分布式牡蛎壳陶粒生物滤柱污水处理工艺及装置，结构简单，除磷效果好、滤柱出水维持在稳定的pH值范围，而且曝气泵使滤柱内气液混合更加均匀，通过滤料层氧气利用率大幅度提高、无剩余污泥、不造成二次污染、运行费用低、管理方便等优点，同时实现废弃牡蛎壳的再利用。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明;但本发明的一种多级分布式牡蛎壳陶粒生物滤柱污水处理工艺及装置不局限于实施例。