申请日2012.10.15
公开(公告)日2014.04.16
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种复合生物硅藻土滤池污水处理系统及采用该系统的农村污水处理方法。该系统包括复合生物硅藻土滤池等。处理方法包括：污水进入滤池前端缺氧区，通过搅拌将进水与回流污泥混合均匀;混合液随后进入滤池中部好氧区，由鼓风机鼓风，曝气器供氧和搅拌，向该区进水部位投加复配硅藻土，充分反应，形成的生物硅藻土将COD氧化为CO2和水，将NH3-N(NH4+-N)氧化为NO3--N，其它污染物附着在生物硅藻土上或周围;混合液最后进入滤池后部澄清区，通过控制一定的上升流速形成污泥悬浮层以实现泥水分离，沉降下来的生物硅藻土以污泥形式部分回流至滤池缺氧区，剩余污泥干化处理。本发明处理负荷高、停留时间短、操作运行简单、处理效果好，且系统恢复快。
权利要求书
1.一种复合生物硅藻土滤池污水处理系统，其特征在于，它包括一复合生 物硅藻土滤池，复合生物硅藻土滤池由前端缺氧区、中部好氧区和后部澄清区三 部分组成;污水进水管前设粗格栅，滤池前端缺氧区与污水进水管连接，缺氧区 内设搅拌器;滤池中部好氧区内设曝气器，鼓风机出口与曝气器入口连接;滤池 后部澄清区上宽下窄，澄清区下端接污泥管到污泥泵入口;污泥泵出口接一路管 线返回到滤池前端缺氧区进口，另一路管线接到污泥干化床;复配硅藻土投加装 置与滤池中部好氧区入口相连。
2.如权利要求1所述的复合生物硅藻土滤池污水处理系统，其特征在于， 滤池后部澄清区上部为方形，下部为三角形。
3.如权利要求1或2所述的复合生物硅藻土滤池污水处理系统，其特征在 于，滤池中部好氧区内设两个曝气器，鼓风机出口分两路分别与两个曝气器的入 口连接。
4.一种采用如权利要求1-3所述的复合生物硅藻土滤池污水处理系统的农 村污水处理方法，其特征在于，它包括如下步骤：
(一)污水去除大颗粒悬浮物后进入复合生物硅藻土滤池的前端缺氧区，在 缺氧区通过搅拌设备将进水与回流污泥混合均匀，通过异养菌的分解和转化作用 将大分子有机物分解为小分子物质，将部分不溶性有机物转化为可溶性有机物， 利用回流污泥中提供的大量硝酸盐和进水中含有的足够碳源，通过反硝化作用将 亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮;
(二)混合液随后进入复合生物硅藻土滤池的中部好氧区，由鼓风机进行鼓 风，通过曝气器对水体进行供氧和搅拌，控制溶解氧浓度≥2mg/L;由硅藻土投 加装置向该区进水部位投加复配硅藻土，投加浓度≤100mg/L;微生物附着在硅 藻土表面形成生物硅藻土;混合液在该区进行充分反应，利用生物硅藻土的吸附、 絮凝、胶体过滤作用，使污水中污染物大部分被附着在生物硅藻土上或周围，通 过异养菌的异化和同化作用分解COD(BOD)，利用自养菌的硝化作用将 NH3-N(NH4+)氧化为NO3-;
(三)混合液最后进入复合生物硅藻土滤池的后部澄清区，通过控制一定的 上升流速形成稳定的污泥悬浮层，通过污泥悬浮层的截留实现泥水分离，沉降下 来的生物硅藻土以污泥的形式由污泥泵部分回流至复合生物硅藻土滤池的缺氧 区进行反硝化作用，控制污泥回流比为1.0～2.0，剩余污泥泵至污泥干化床进 行干化处理;
所述复配硅藻土是由提纯后的硅藻土和其它载体(包括无机聚合物絮凝剂 和无机矿物粉体)复配而得，硅藻土：其它载体的比例为5:1～10:1，系统采用 湿法加药;
复合生物硅藻土滤池的水力停留时间为：缺氧区1～3小时，好氧区2～6 小时，澄清区1～2小时;好氧区曝气器的气水比为10～20:1;澄清区表面负荷 <1.0m3/m2.h;控制澄清区上升流速在0.4～0.8m/h，保证生长有微生物的硅藻土 和其它复配载体在澄清区内形成1～1.5米高的悬浮层。
5.如权利要求4所述的采用复合生物硅藻土滤池污水处理系统的农村污水 处理方法，其特征在于，所述无机聚合物絮凝剂为聚铝或聚铁;所述无机矿物粉 体为高岭土或膨润土。
6.如权利要求4或5所述的采用复合生物硅藻土滤池污水处理系统的农村 污水处理方法，其特征在于，缺氧区2小时，好氧区4小时，澄清区2小时。
7.如权利要求4或5所述的采用复合生物硅藻土滤池污水处理系统的农村 污水处理方法，其特征在于，复配硅藻土每天投加1～2次，非连续投加。
8.如权利要求6所述的采用复合生物硅藻土滤池污水处理系统的农村污 水处理方法，其特征在于，复配硅藻土每天投加1～2次，非连续投加。
说明书
复合生物硅藻土滤池污水处理系统及采用该系统的农村污水处理方法
技术领域
本发明属于环保污水处理技术领域，具体涉及一种复合生物硅藻土滤池污水处理系统及采用该系统的农村污水处理方法。
背景技术
随着经济发展，我国环境污染正从城市迅速扩散到农村，农村污水引起的环境污染日趋加重。农村污水的随意排放已成为我国农村地区水环境污染的主要致因。目前农村污水处理普遍采用的工艺为传统活性污泥法，但它存在投资高、占地面积大、处理负荷低、水力停留时间长、污泥浓度低以及处理效果不稳定等问题。其它形式各异的无动力或微动力的低能耗一体化污水处理工艺也得到了应用，但它也存在处理效率低，尤其是氮磷去除率很低的问题，而氮磷污染是导致水体富营养化的主要原因。生物膜法污水处理技术因其膜生物反应器投资高、操作管理复杂、能耗高等缺陷，在农村污水处理中的应用受到限制。根据我国国情和农村的实际情况，只有采用处理负荷高、停留时间短、工艺流程短、处理效果好的工艺才能真正达到农村污水治理低能耗、低成本、易运行、易管理的目的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种处理负荷高、停留时间短、操作运行简单、处理效果好，且系统恢复快，兼具活性污泥法和生物膜法优点的复合生物硅藻土滤池污水处理系统及采用该系统的农村污水处理方法，以克服现有技术的不足，真正实现农村污水处理的低能、高效、稳定达标排放。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种复合生物硅藻土滤池污水处理系统，它包括一复合生物硅藻土滤池，复合生物硅藻土滤池由前端缺氧区、中部好氧区和后部澄清区三部分组成;污水进水管前设粗格栅，滤池前端缺氧区与污水进水管连接，缺氧区内设搅拌器;滤池中部好氧区内设曝气器，鼓风机出口与曝气器入口连接;滤池后部澄清区上宽下 窄(方形滤池澄清区上部为方形，下部为三角形)，澄清区下端接污泥管到污泥泵入口;污泥泵出口接一路管线返回到滤池前端缺氧区进口，另一路管线接到污泥干化床;复配硅藻土投加装置与滤池中部好氧区入口相连。
一种采用复合生物硅藻土滤池污水处理系统的农村污水处理方法，包括如下步骤：
(一)污水去除大颗粒悬浮物后进入复合生物硅藻土滤池的前端缺氧区，在缺氧区通过搅拌设备将进水与回流污泥混合均匀，在此区异养菌将大分子有机物分解为小分子物质，将部分不溶性有机物转化为可溶性有机物，反硝化菌利用回流污泥中提供的大量硝酸盐和进水中含有的足够碳源，通过反硝化作用将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮。回流污泥提供了大量的硝酸盐，而进水中含有足够的碳源，反硝化细菌利用这些进水碳源，通过反硝化作用将亚硝酸盐氮和硝酸盐氮还原成氮气，从而实现生物脱氮。由于生物硅藻土极高的活性污泥浓度(MLSS可达10～20g/L)，使得微生物的内碳源也得以充分利用。这样对于南方地区农村污水COD较低的情况，在进水碳源缺乏时，仍可以去除足够多的硝酸盐，保证出水总氮达标。
(二)混合液随后进入复合生物硅藻土滤池的中部好氧区，由鼓风机进行鼓风，通过曝气器对水体进行供氧和搅拌，控制溶解氧浓度≥2mg/L;由硅藻土投加装置向该区进水部位投加复配硅藻土，投加浓度≤100mg/L;该阶段微生物以复配硅藻土颗粒为载体，形成以复配硅藻土颗粒为核心的菌落团，在好氧的条件下复配硅藻土在污水处理中既作为吸附剂，又作为生物载体发挥作用，微生物附着在复配硅藻土表面形成生物硅藻土，形成的生物硅藻土具有较好的吸附和生物降解功能。混合液在该区进行充分反应，利用生物硅藻土的吸附、絮凝、胶体过滤等作用，使污水中污染物大部分被附着在生物硅藻土上或周围，通过异养菌的异化和同化作用分解COD(BOD)，利用自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-;反应区的活性污泥浓度(MLSS)可以达到10～20g/L。很高的活性污泥浓度，除了有利于污水的COD、氨氮和总磷的去除，还保证系统有较高的抗冲击负荷能力。
(三)混合液最后进入复合生物硅藻土滤池的后部澄清区，通过控制一定的上升流速形成稳定的污泥悬浮层，通过污泥悬浮层的截留实现泥水分离。由于生 物硅藻土优异的沉降性能，附着其上或周围的污染物随着沉降作用被去除，沉降下来的生物硅藻土(98%含水率的污泥部分)以污泥的形式由污泥泵部分回流至复合生物硅藻土滤池的缺氧区进行反硝化作用，控制污泥回流比为1.0～2.0，部分以剩余污泥形式泵至污泥干化床进行干化处理。经过特殊水力设计的澄清区，具有一定的上向流流速(澄清区上升流速控制在0.4～0.8m/h)，并有一定的速度梯度分布，保证生长有微生物的硅藻土(和其它复配载体)在澄清区内形成约1～1.5米高的悬浮层。上向流流速和速度梯度的分布，保证悬浮层形成的稳定，从而维持出水悬浮物浓度达到排放标准。
复配硅藻土是由提纯后的硅藻土和其它载体包括无机聚合物絮凝剂(如聚铝或聚铁)和无机矿物粉体(如高岭土或膨润土)复配而得，比例为硅藻土：其它载体≈5:1～10:1，系统采用湿法加药。
复合生物硅藻土滤池的水力停留时间为：缺氧区1～3小时(优选2小时)，好氧区2～6小时(优选4小时)，澄清区1～2小时(优选2小时);好氧区曝气器的气水比为10～20:1;澄清区表面负荷<1.0m3/m2.h。
该复合生物硅藻土滤池通过投加至反应器内的复配硅藻土与微生物的协同作用实现对污水的生物脱氮、化学除磷的目的。该方法最终出水效果稳定达到国家一级B排放标准(COD<50mg/l，氨氮<5mg/l，TN<15mg/l，SS<10mg/l，总磷<1.0mg/l)。
本发明的有益效果：
本发明的优点：
(1)针对农村污水的特点给出了一种新型的生物处理技术;
(2)是将活性污泥法中的A/O工艺与复配硅藻土悬浮澄清池相结合的复合生物硅藻土集成工艺;
(3)兼具活性污泥法与生物膜法的优点，形成的生物硅藻土具有微生物群体浓度高，生物种群多样化，污泥泥龄较长、沉降和浓缩性能优异等特点;
(4)生物处理系统的活性污泥浓度高达10～20g/L，极高的活性污泥浓度一方面提高了生物处理系统的容积负荷，减少了水力停留时间;一方面提高了系统的抗冲击负荷能力;
(5)基于化学除磷和生物脱氮结合集成技术形成的复合生物硅藻土滤池技 术，与常规除磷脱氮工艺同比水力停留时间缩短40%左右，投资约为常规活性污泥法的75%～80%左右;
(6)在硅藻土作为主要载体的基础上，复配载体有多种配方，针对排放水质要求的不同，可以选择强化除磷或强化脱氮的复配载体;
(7)处理系统在长时间不用，微生物绝大部分死亡的情况下，通过增加复配载体的投加量，可以迅速恢复出水水质，并促进后续微生物的生长;
(8)系统不受规模限制，既能进行农村污水集中式处理，也可以进行分散式处理;
(9)具有效果稳定、投资低、能耗低、操作管理方便等特点。