申请日2010.10.19
公开(公告)日2011.04.06
IPC分类号C02F3/30; C02F9/14
摘要
本发明涉及生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器及应用方法，特征是反应器由A、B隔壁分隔成依次连接的升流式生物接触氧化滤池、竖流式沉淀池及下流式曝气生物滤池，升流式生物接触氧化滤池底部设有可调式间歇曝气装置，环行布水管，溢流管，悬浮填料床;竖流式沉淀池设有中心排水管，排泥管，中心排水管与溢流管连通;下流式曝气生物滤池内设有上、下段蛭石滤料床，上段蛭石滤料床下方设置反冲洗曝气装置，并设置出水管;应用方法包括步骤：(1)升流式生物接触氧化滤池启动，(2)竖流式沉淀池运行，(3)升流式生物接触氧化滤池间歇曝气，(4)下流式曝气生物滤池启动并运行。本发明的优点是：同步脱氮除磷且效率提高，SS降低，占地少，投资低。
翻译权利要求书
1.一种生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器，其特征在于所述反应器由A、B隔壁分隔成依次连接的升流式生物接触氧化滤池、竖流式沉淀池及下流式曝气生物滤池，所述升流式生物接触氧化滤池底部设有使该池处于好氧、厌氧交替状态的可调式间歇曝气装置及引入进水的环行布水管，其上部设有一根以上溢流管，环行布水管与溢流管之间设有悬浮填料床;所述竖流式沉淀池中与溢流管对应设有竖直中心排水管，下部设有排泥管，中心排水管上口与对应溢流管连通，下口位于A隔壁下部，竖流式沉淀池通过A隔壁底沿与反应器底面间的开口与升流式生物接触氧化滤池连通;所述下流式曝气生物滤池通过用做出水堰的B隔壁上沿与竖流式沉淀池连通，其池内上部和下部分别设有上段蛭石滤料床与下段蛭石滤料床，上段蛭石滤料床下方设置反冲洗曝气装置，在下流式曝气生物滤池内形成上部好氧区及下部缺氧区，下段蛭石滤料床下方设置出水管。
2.根据权利要求1所述的生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器，其特征在于所述上段蛭石滤料床与下段蛭石滤料床的材料采用粒径为0.5-1cm的蛭石，上段蛭石滤料床与下段蛭石滤料床的体积比为1∶1-2∶1。
3.根据权利要求1或2所述的生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器，其特征在于所述悬浮填料床是由设置于升流式生物接触氧化滤池内的上、下孔板及散布其间的若干的悬浮填料球构成，悬浮填料床的体积占升流式生物接触氧化滤池容积的40-60%。
4.根据权利要求3所述的生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器，其特征在于所述中心排水管的直径为5-10cm。
5.根据权利要求4所述的生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器，其特征在于所述中心排水管的下口设有圆锥面折射板。
6.一种如权利要求5所述的生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器的应用方法，其特征在于包括如下步骤：
(1).升流式生物接触氧化滤池启动：该滤池的容积负荷为1.4-2.6kgCOD/kg·d，投放接种污泥液，由可调式间歇曝气装置连续曝气5-7天，对悬浮填料床进行挂膜培养，挂膜成功后，开始连续进出水;
(2)竖流式沉淀池运行，升流式生物接触氧化滤池的出水经溢流管进入竖流式沉淀池的中心排水管，进行固液分离，并经排泥口排出多余的悬浮污泥;
(3)升流式生物接触氧化滤池内可调式间歇曝气装置间歇曝气，使池内处于好氧、厌氧交替状态，曝气时间为1-2小时，气水体积比为1.5∶1-3∶1，静置时间为1-4小时，生活污水在升流式生物接触氧化滤池的停留时间为2-6小时，排泥口每隔1-3天排泥一次;
(4)下流式曝气生物滤池启动：控制升流式生物接触氧化滤池进水流量，确使下流式曝气生物滤池的滤速在1-2m/h，下流式曝气生物滤池的容积负荷为0.5-1.2kgCOD/kg·d，下流式曝气生物滤池的水力停留时间为1-2小时，反冲洗曝气装置曝气的气水体积比为0.5∶1-1∶1，处理后的生活污水经出水口排出。
7.根据权利要求6所述的生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器的应用方法，其特征在于所述溢流管流速≤100mm/s，中心排水管的流速≤40mm/s。
说明书
生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器及应用方法
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域的污水处理工艺，尤其涉及一种生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器及应用方法。
背景技术
20世纪70年代，由于水体富营养化问题的日益严重，越来越多的国家和地区制定了严格的污水氮、磷排放标准，氮、磷的考核指标也由单一的氨氮和磷酸盐发展到总氮和总磷。我国现行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级标准的A标准(城镇污水处理厂出水作为回用水的基本要求)要求TP小于1mg/L，氨氮小于5mg/L，总氮小于15mg/L，污水处理技术的发展历程也进入氮磷营养盐去除阶段。
在现有的污水处理工艺技术中，用于城市污水处理进行脱氮除磷的污水处理工艺可以分为两大类：一类为按空间进行分割连续流活性污泥法，例如AB法、氧化沟法、A2O法;另一类为按时间进行分割的间歇式活性污泥法，又称序批式活性污泥法，近年来，已发展成多种改良型，例如在传统SBR(Sequencing Batch Reactor)法基础上出现ICEAS(Intermittent Cyclic ExtendedAeration System)法、CAST(Cyclic Activated Sludge System)法、Unitank法和MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)法等。经多年工程应用实践，上述污水处理工艺已经成熟。但是，由于投资和运行成本较高，目前该类工艺针对处理水量小于50m3/d的小型社区或村镇的生活污水处理工程应用较少。
生物膜法是污水生物处理的主要工艺之一，微生物以膜状固着在某种载体的表面上呈附着生长状态。生物膜法是与传统的活性污泥法平行发展起来的生物处理工艺，在污水处理中的应用源远流长，近年又得到较多的研究与应用，这主要是因为它与传统的活性污泥法相比具有以下诸特点：微生物相多样化，生物的食物链长，并能存活世代时间较长的微生物;微生物量多，处理能力大，使净化功能显著提高;污泥沉降性能良好，易于固液分离;剩余污泥产量少，降低污泥处理与处置费用;耐冲击负荷高，对水质、水量变动具有较强的适应性，并能处理低浓度的废水;易于运行管理，减少污泥膨胀问题。因此，在此基础上形成了生物滤池、生物转盘、生物接触氧化和生物流化床等工艺。
生物滤池属于非淹没式附着生长好氧生物处理工艺，在生物滤池中，一般采用砾石或塑料制品作为生物膜载体，废水均匀滴洒在反应器顶部载体表面，当废水流经载体表面的生物膜时，废水得以净化。
生物接触氧化也称之为淹没式生物滤池，近10余年来在国内外得到了较为广泛的研究与应用，用于处理生活污水和某些工业的有机废水，并取得了良好的处理效果。所谓淹没式生物滤池，就是在池内充填惰性填料，已经预先充氧曝气的污、废水浸没并流经全部填料，废水中的有机物与填料上的生物膜广泛接触，在微生物的新陈代谢作用下污染物得到去除。
曝气生物滤池(简称BAF)是在普通生物滤池的基础上，引入给水滤池过滤机理而形成的污水生物处理新工艺。其突出的特点是将生物氧化、生物絮凝、生物吸附过滤结合在一起，再通过对滤料的冲洗、再生，实现滤池的周期性运行。
在实际污水处理工程应用中，生物膜法力图应用各种微生物组成的生态系统在不同的反应条件下，达到去除有机物和营养盐的目的。但是，由于功能不同的微生物在同一系统中混合生长，尤其是世代周期长的自养硝化菌与异养菌的混合生长，不可避免地存在着硝化菌与聚磷菌之间污泥泥龄的矛盾、反硝化与释磷过程对碳源的竞争，以及回流污泥中硝酸盐成分对厌氧区释磷的影响等使系统本身存在固有的缺陷，往往很难达到同步高效除磷和脱氮的效果。另外，生物膜反应器出水常常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性细小悬浮物分散水中使处理水的澄清度降低，SS较高，一般在10mg/L以上。
发明内容
本发明的目的在于针对上述不足，在现有工艺基础上进行改进，根据生物脱氮除磷技术原理、将生物接触氧化滤池、曝气生物滤池两种污水处理工艺有机结合并从结构上进一步改进，同时附加竖流式沉淀池，从而提供出一种生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器及应用方法，实现了同步脱氮除磷。并通过两级生物滤池及一级固液分离沉淀池，使处理水的澄清度提高，SS降低，同时还具有占地面积小、投资省、运行灵活方便、易于管理、抗冲击负荷能力强的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器，其特征在于所述反应器由A、B隔壁分隔成依次连接的升流式生物接触氧化滤池、竖流式沉淀池及下流式曝气生物滤池，所述升流式生物接触氧化滤池底部设有使该池处于好氧、厌氧交替状态的可调式间歇曝气装置及引入进水的环行布水管，其上部设有一根以上溢流管，环行布水管与溢流管之间设有悬浮填料床;所述竖流式沉淀池中与溢流管对应设有竖直中心排水管，下部设有排泥管，中心排水管上口与对应溢流管连通，下口位于A隔壁下部，竖流式沉淀池通过A隔壁底沿与反应器底面间的开口与升流式生物接触氧化滤池连通;所述下流式曝气生物滤池通过用做出水堰的B隔壁上沿与竖流式沉淀池连通，其池内上部和下部分别设有上段蛭石滤料床与下段蛭石滤料床，上段蛭石滤料床下方设置反冲洗曝气装置，在下流式曝气生物滤池内形成上部好氧区及下部缺氧区，下段蛭石滤料床下方设置出水管。
所述上段蛭石滤料床与下段蛭石滤料床的材料采用粒径为0.5-1cm的蛭石，上段蛭石滤料床与下段蛭石滤料床的体积比为1∶1-2∶1。
所述悬浮填料床是由设置于升流式生物接触氧化滤池内的上、下孔板及散布其间的若干的悬浮填料球构成，悬浮填料床的体积占升流式生物接触氧化滤池容积的40-60%。
所述中心排水管的直径为5-10cm。
所述中心排水管的下口设有圆锥面折射板。
一种上述生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器的应用方法，其特征在于包括如下步骤：
(1).升流式生物接触氧化滤池启动：该滤池的容积负荷为1.4-2.6kgCOD/kg·d，投放接种污泥液，由可调式间歇曝气装置连续曝气5-7天，对悬浮填料床进行挂膜培养，挂膜成功后，开始连续进出水;
(2)竖流式沉淀池运行，升流式生物接触氧化滤池的出水经溢流管进入竖流式沉淀池的中心排水管，进行固液分离，并经排泥口排出多余的悬浮污泥;
(3)升流式生物接触氧化滤池内可调式间歇曝气装置间歇曝气，使池内处于好氧、厌氧交替状态，曝气时间为1-2小时，气水体积比为1.5∶1-3∶1，静置时间为1-4小时，生活污水在升流式生物接触氧化滤池的停留时间为2-6小时，排泥口每隔1-3天排泥一次;
(4)下流式曝气生物滤池启动：控制升流式生物接触氧化滤池进水流量，确使下流式曝气生物滤池的滤速在1-2m/h，下流式曝气生物滤池的容积负荷为0.5-1.2kgCOD/kg·d，下流式曝气生物滤池的水力停留时间为1-2小时，反冲洗曝气装置曝气的气水体积比为0.5∶1-1∶1，处理后的生活污水经出水口排出。
所述溢流管流速≤100mm/s，中心排水管的流速≤40mm/s。
本发明的有益效果是：(1)本发明克服了自养硝化菌与异养细菌、聚磷菌在泥龄上存在的矛盾，避免了硝酸盐和亚硝酸盐对聚磷菌的抑制和竞争，根据生物脱氮除磷技术原理、将生物接触氧化滤池、曝气生物滤池两种污水处理工艺有机结合并从结构上进一步改进，并附加竖流式沉淀池，提供出一种生活污水处理用复合式生物膜一体型反应器及应用方法，从而实现同步脱氮除磷，尤其，升流式生物滤池采用球形悬浮填料制成的悬浮填料床，下流式曝气生物滤池采用两段式蛭石填料床，较现有的生物滤池具有更高的脱氮除磷效率。通过两级生物滤池及一级固液分离沉淀池，达到生活污水中氮和磷同时最优去除的效果，同时有效地控制了装置出水的SS，SS与现有技术比明显降低，出水水质高。(2)升流式生物滤池采用间歇曝气方式，培养的生物膜对间歇运行有较强的适应力，水力负荷、容积负荷显著高于传统污水处理工艺。(3)本发明采用了一体化设计，减少了构筑物数量，大大简化工艺流程，不但能够减少成本投入;同时还可以减少占地面积，减少征地费用。综上所述，本发明具有良好的COD、氨氮、TN和TP的去除能力，对缓解水体的富营养化具有重大意义，特别是在处理水量小于50m3/d的小型社区或村镇的生活污水处理工程中将会发挥更为重要的作用。