申请日2005.03.24
公开(公告)日2005.09.28
IPC分类号C02F3/10; C02F3/30
摘要
本发明属环保技术领域，具体涉及一种城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法。本发明通过反应器内的悬浮填料，为微生物提供很好的附着栖息地，大大提高了反应器内有效微生物的浓度，使其对有机污染物有较好的去除效果，并使氨氮氧化到硝态氮;通过在反应器合适位置加入化学药剂有效除磷;通过适当回流并创造缺氧条件以实现生物脱氮，使污水处理效率大大提高，有效去除化学需氧量、生化需氧量、悬浮固体、氮、总氮和总磷等污染物，本发明不设初沉池，使水力停留时间大大减少，有效节约用地。本方法可使出水总磷浓度控制在较低的水平，满足了日益严格的出水总磷排放标准。本发明占地少、操作简单、成本低廉、工人劳动强度低。
权利要求书
1、一种城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法，其特征在于采用悬浮填料床生 物化学组合反应器处理城市污水，反应器由悬浮填料床反应池、混凝池、缺氧池依次组成， 反应器的一端与进水管相连，另一端与沉淀池相连，悬浮填料床反应池下部固定有污泥回 流管，反应池底部设置有曝气管，反应池内设有填料，具体步骤为：
(1)将城市污水泵入反应器，污水与反应器内的化学混凝剂、絮凝剂发生好氧生化反 应、化学混凝反应和缺氧生化反应，有效去除化学需氧量、生化需氧量及其它易降解污染 物，且使氨氮转化为硝酸盐，总反应时间为4-12小时;
(2)经反应器出来的混合液进入沉淀池进行固液分离，沉淀时间为0.5-3小时，产生的 沉淀物部分经循环泵回流入反应器的前端，回流比为20-100%，剩余部分沉淀物作为污泥 排放;
具体条件为：
(1)好氧生化反应时间为4-8小时，填料投加率为10-70%，气水比为4∶1-12∶1;
(2)在悬浮填料床沿程的1/3-4/5处加入化学混凝剂;
(3)在悬浮填料床沿程的1/2-4/5处加入絮凝剂。
2、根据权利要求1所述的城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法，其特征在于 所述化学混凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、硫酸铝、聚合氯化铁之一种，加入量以有 效成份计为5-10mg/l。
3、根据权利要求1所述的城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法，其特征在于 所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、硅胶之一种，加入量为0.1-0.5mg/l。
4、根据权利要求1所述的城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法，其特征在于 悬浮填料床生物化学组合反应器中的填料为粒状、球形或圆柱形，填料粒径为 0.5mm～10mm，比重为0.8～1.0，比表面积为100m2/m3～3000m2/m3。
说明书
一种城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法
技术领域
本发明属环保技术领域，具体涉及一种城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法。
背景技术
随着全球人口的不断增加、社会的不断发展、城市化进程的不断加速，城市污水量的 增长速度惊人。又由于城市污水中含有大量的无机营养元素如氮与磷，造成了受纳水体的 富营养化。在目前城市污水的处理中，占绝对主导地位的是活性污泥法。传统的活性污泥 法不具有脱氮除磷的功能，基于生物好氧硝化缺氧反硝化以及厌氧释磷好氧过量吸磷的理 论开发出了一系列生物脱氮除磷的活性污泥工艺，目前公认的处理难度在出水磷浓度的控 制上，几种不同的城市污水脱氮除磷技术如下：
(一)A2/O工艺
这是目前研究与应用最为广泛的一种生物脱氮除磷工艺，它的主体构筑物包括缺氧反 应器、厌氧反应器和好氧反应器等，研究及实际工程运行经验表明，其对氮元素的去除效 果较好，去除有机物的能力很稳定，但其存在着如下一些缺陷：(1)池体多，增加了很多 连接的管道;(2)水力停留时间长，处理池体积大，基建费用高，同时也增加了占地面积; (3)回流系统多，设备多而分散，运行管理复杂，对操作人员的素质要求高;(4)处理 效果很大程度上依赖于进水水质，当水质波动时，处理效果得不到保证，不耐冲击负荷; (5)能耗高，增加了运行费用;(6)除磷效果不稳定，不能保证达标。
(二)SBR工艺
该工艺是一个间歇式的活性污泥系统，活性污泥的曝气、沉淀、出水排放均在同一个 反应器内进行。它是在时间序列上创造了缺氧、厌氧和好氧的环境，为脱氮除磷微生物生 长提供条件，它的优点是单池系统，可以用时间继电器实现自动控制，研究及工程实践表 明其存在着如下的一些缺陷：(1)由于是间歇操作，该工艺不适合大规模的城市污水处理 工程;(2)由于脱氮微生物和除磷微生物之间的相互竞争，该工艺对氮及磷的处理效果不 理想，很少能同时达标;(3)水力停留时间长，处理池体积大，基建费用高，同时也增加 了占地面积;(4)处理效果很大程度上依赖于进水水质，当水质波动时，处理效果得不到 保证。
(三)侧流除磷(Phostrip)工艺
该工艺是将生物除磷与化学除磷结合的一个代表，一部分回流污泥被送入专门的反应 器进行释磷，然后用石灰沉淀所释放的磷。研究和工程实践表明该工艺除磷效果好，不受 进水水质的影响，但其存在着如下一些缺陷：(1)需要增加专门的反应器和设备，增加了 基建费用;(2)增加了操作管理的复杂性，对操作人员的技术水平要求高;(3)使用了石 灰，其贮存和预备系统的问题也较多;(4)污泥因石灰的加入其量大大增加，处理费用增 加。
发明内容
本发明的目的在于提出一种操作简单、成本低廉，能有效去除氮磷等的城市污水悬浮 填料床生物化学脱氮除磷方法。
本发明提出的城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法，采用悬浮填料床生物化学 组合反应器处理城市污水，反应器由悬浮填料床反应池、混凝池、缺氧池依次组成，反应 器的一端与进水管相连，另一端与沉淀池相连，悬浮填料床反应池下部固定有污泥回流管， 反应池底部设置有曝气管，反应池内设有填料，其具体步骤为：
(1)将城市污水泵入反应器，<A style="TEXT-DECORATION: none" href="http://www.dowater.com/"><FONT
color=#000000>污水</FONT></A> 与反应器内的化学混凝剂、絮凝剂发生好氧生化反 应、化学混凝反应和缺氧生化反应，有效去除化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)及其 它易降解污染物，且使氨氮转化为硝酸盐，总反应时间为4-12小时;
(2)经反应器出来的混合液进入沉淀池进行固液分离，沉淀时间为0.5-3小时，产生的 沉淀物部分经循环泵回流入反应器的前端，回流比为20-100%，剩余部分沉淀物作为余污 泥排放，上清液可达到国家有关排放标准。
具体条件为：
(1)好氧生化反应时间为4-8小时，填料投加率为10-70%，较优为30-50%，气水比 为4∶1-12∶1;
(2)在悬浮填料床沿程的1/3-4/5处加入化学混凝剂;
(3)在悬浮填料床沿程的1/2-4/5处加入絮凝剂。
本发明中，所述化学混凝剂为聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁、硫酸铝、聚合氯化 铁等之一种，加入量以有效成份计在5-10mg/l之间。
本发明中，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)、硅胶等之一种，加入量为0.1-0.5mg/l。
本发明中，悬浮填料床生物化学组合反应器中的填料为粒状、球形或圆柱形，填料粒 径为0.5mm～10mm，比重为0.8～1.0，比表面积为100m2/m3～3000m2/m3。
悬浮填料床反应池作为生物膜法的一种形式，兼有活性污泥法和膜法的特点，为微生 物提供附着生长的填料。填料在水中处于悬浮状态，能在反应器内流化翻动;悬浮填料粒 子比重为0.8～1.0，填料为φ0.5mm～φ100mm的球形，或φ0.5mm×0.5mm～φ100mm× 100mm的圆柱形，构造为不同规格形状的叶片向四周扩散，为微生物提供面积较大的栖 息场所。通过生物作用去除氨氮和有机物。由于填料在运行过程中处于流化状态，一方面 使污染物与填料上的生物膜广泛而频繁接触，传质效率高，另一方面填料可以切割大气泡 为小气泡，从而提高氧的利用率。
本发明由于采用了化学与生物膜组合技术，无需设置常规活性污泥工艺中的初沉池， 能有效的控制出水氨氮、总氮和总磷浓度。由于取消了初沉池，减少反应时间，提高反应 器的处理能力，从而降低基建投资费用。使用本发明可有效去除化学需氧量(COD)、生化 需氧量(BOD)、悬浮固体(SS)、氮、总氮和总磷(TP)等污染物，
经本发明方法处理后，出水可使CODCr≤100mg/l，TP≤1mg/l，NH3-N≤15mg/l，总氮 ≤20mg/l。出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)标准的 要求。
本发明中悬浮填料床反应器采用的悬浮填料的比重与水的比重接近，在废水中呈悬浮 状态，比表面积比一般的固定柔性或半柔性填料大，为微生物提供了大面积的栖息场所。
本发明与典型的生物脱氮除磷处理城市污水工艺(A2/O)的比较表 特征 本发明 A2/O工艺 占地面积 小 大 基建费用 低 高 操作复杂性 简单 复杂 运行成本 节约30% 标准 去除有机物能力 稳定 稳定 去除氨氮能力 稳定 较稳定 去除总磷氮能力 稳定 较稳定 去除总磷能力 稳定 不稳定 抗冲击负荷的能力 强 弱
具体实施方式
实施例1
将某地城市污水泵入悬浮填料床生物化学组合反应器，反应器总水力停留时间8小 时，在反应器沿程的1/3处投加聚合氯化铝，其加入量有效成份为8mg/l，PAM加入量为 0.5mg/l;在反应器沿程的1/2处投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺加入量为0.1mg/l。反应结 束后，混合液进入沉淀池，沉淀3小时，部分污泥回流至反应器的前端，采用适当搅拌使 其在缺氧条件下完成反硝化，回流比为80%，气水比为8∶1。经检测，进水时CODcr平均 值为250mg/l，出水时平均值为46mg/l，去除率为81.6%;进水时TP平均值为3.3mg/l， 出水时平均值为0.7mg/l，去除率为78.8%;进水时SS平均值为168mg/l，出水平均值为 15mg/l，去除率为91%;进水时氨氮平均值为25mg/l，出水平均值为8mg/l，去除率为68%， 进水总氮平均为45mg/L，出水平均为15mg/L，去除率为66.7%。
实施例2
将城市合流制污水泵入悬浮填料床生物化学组合反应器，反应器总水力停留时间10 小时，在反应器沿程的1/2处投加聚合氯化铝铁，其加入量有效成份为6mg/l，聚合氯化 铝铁加入量为0.5mg/l;在反应器沿程的4/5处投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺加入量为 0.3mg/l。反应结束后，混合液进入沉淀池中，沉淀1.5小时，部分污泥回流至反应器的前 端，采用适当搅拌使其在缺氧条件下完成反硝化，回流比为100%，气水比为8∶1。经检 测，进水时CODcr平均值为200mg/l，出水时平均值为45mg/l，去除率为77.5%;进水时 TP平均值为4.1mg/l，出水时平均值为0.9mg/l，去除率为78.0%;进水时SS平均值为 175mg/l，出水时平均值为20mg/l，去除率为88.6%;进水时氨氮平均值为28mg/l，出水时 平均值为8.8mg/l，去除率为68.6%。进水总氮平均为55mg/L，出水平均为17mg/L，去除 率为69%。
实施例3
将某城市污水泵入悬浮填料床生物化学组合反应器，反应器总水力停留时间12小时， 在反应器沿程的4/5处投加聚合氯化铝铁，其加入量有效成份为10mg/l;在反应器沿程的 4/5处投加硅胶，硅胶加入量为0.5mg/l。反应结束后，混合液进入沉淀池中，沉淀2小时， 部分污泥回流至反应器的前端，采用适当搅拌使其在缺氧条件下完成反硝化，回流比为 100%，气水比为9∶1。经检测，进水时CODcr平均值为300mg/l，出水时平均值为70mg/l， 去除率为76.6%;进水时TP平均值为5.2mg/l，出水时平均值为0.9mg/l，去除率为82.7%; 进水时SS平均值为183mg/l，出水时平均值为22mg/l，去除率为88%;进水时氨氮平均值 为35mg/l，出水时平均值为9.2mg/l，去除率为73.7%。进水总氮平均为62mg/L，出水平 均为19.5mg/L，去除率为65.3%。