申请日2007.04.24
公开(公告)日2007.10.31
IPC分类号C02F3/02; C02F3/30; C02F3/10
摘要
一种生物循环移动床污水处理系统及其方法，原水从原水池中用泵输入缺氧池和厌氧池进行处理，然后被输入循环移动床反应器进行曝气充氧反应，水流、惰性载体填料及气泡在池体内部分别受到上下循环导流板、隔离导流板、后挡板的导流，形成循环流动，水流与惰性载体填料表面的微生物充分接触反应后，排入沉淀池中，沉淀池底部的沉淀污泥经污泥回流管回流至缺氧池中，沉淀池上部的清水自出水管排出，一部分经循环移动床反应器处理的水经内回流管回流至缺氧池中。避免了流化床内生物膜增厚、载体颗粒变轻后出现分层现象，降低了运行费用，提高了水处理效率。
権利要求書
1.一种循环移动床反应器，为一供污水反应的矩形池体，池体与曝 气机连接，池体后壁上部外沿有一溢流堰，其特征在于：
(1)、池体内分布有供微生物附着生长的惰性载体填料;
(2)、曝气机的曝气管端部连接有曝气头，曝气头置于池体靠近前壁的底部;
(3)、池体内中部自前至后依次固定有相间隔的上下循环导流板、隔离导流板和后挡 板，上述三块挡板均为矩形，每块挡板横跨池体，其两纵边分别固定在两对应的池体内侧壁 上，将池体内中部分为升流区和降流区，其中：
a、上下循环导流板的上端与池顶之间、下端与池底之间均留有循环水流通道;
b、隔离导流板比上下循环导流板长，其上端与池顶之间、下端与池底之间也留有循环 水流通道，该循环水流通道比上述a中的较窄;
c、后挡板的上端高出水面，下端与池底之间留有循环水流通道。
2.根据权利要求1所述的循环移动床反应器，其特征在于：上述池体 前壁上端置有上前角循环挡板，池底与池体前壁之间夹角处有前填角，池底与池体后壁之间 夹角处有后填角。
3.根据权利要求4所述的生物循环移动床污水处理系统，其特征在于 ：上述池体长度为5～8米，纵向任意布置。
4.一种应用权利要求1-3任意一条所述循环移动床反应器的生物循环 移动床污水处理系统，其特征在于：由原水池、缺氧池、厌氧池、循环移动床反应器、沉淀 池顺序连接而成，循环移动床反应器与曝气机连接，沉淀池底部连接污泥回流管，污泥回流 管出口位于缺氧池上面，沉淀池上部与出水管连接，循环移动床反应器出水口连接内回流管 ，内回流管的出水口位于缺氧池上面。
5.一种应用权利要求4生物循环移动床污水处理系统的生物循环移动 床污水处理方法，其特征在于流程如下：原水从原水池中用泵输入缺氧池和厌氧池进行处理 ，然后被输入循环移动床反应器进行曝气充氧反应，水流、惰性载体填料及气泡在池体内部 分别受到上下循环导流板、隔离导流板、后挡板的导流，形成循环流动，水流与惰性载体填 料表面的微生物充分接触反应后，排入沉淀池中，沉淀池底部的沉淀污泥经污泥回流管回流 至缺氧池中，沉淀池上部的清水自出水管排出，一部分经循环移动床反应器处理的水经内回 流管回流至缺氧池中。
6.根据权利要求5所述的生物循环移动床污水处理系统，其特征在于 ：上述惰性载体填料是直径为5～10mm、由废胶粉、填充剂、粘合剂组成的颗粒。
7.根据权利要求6所述的生物循环移动床污水处理系统，其特征在于 ：上述惰性载体填料中的填充剂是高岭土、粘土或膨润土。
8.根据权利要求6所述的生物循环移动床污水处理系统，其特征在于 ：上述惰性载体填料中的粘合剂是聚氨酯、乙烯酯树脂、丙烯酸或甲基丙烯酸烷酯单体。
9.根据权利要求6所述的生物循环移动床污水处理系统，其特征在于 ：上述惰性载体填料按重量计算的配比如下：
废胶粉 100份;
聚氨酯 20～30份;
高岭土 10～20份。
说明书
生物循环移动床污水处理系统及其方法
(一)技术领域
本发明涉及一种污水处理系统及其方法，特别是一种生物流化床污水处理系统及其方 法。
(二)背景技术
传统生物流化床污水处理系统由原水池、缺氧池、厌氧池、流化床反应器、沉淀池顺序 连接而成。循环移动床反应器，为一供污水反应的矩形池体，池体与曝气机连接。在运行过 程中有以下缺陷：生物流化床内的生物膜会逐渐增厚、载体颗粒逐渐变轻，从而在流化床内 出现分层现象，需要配置专门的脱膜装置，这样就大大增加了运行费用。更有甚者，传统流 化床反应器在运行一段时间后，由于过厚的生物膜脱落，会造成生物流化床污水处理系统阶 段性出水水质变差、效率变低，流体混合性能不好的后果。
传统生物流化床污水处理系统有曝气生物滤池、氧化沟等不同种类。
曝气生物滤池的特点：无需二沉池，池体比较紧凑，机电设备量大，自控仪表多，占地 较小，总投资较大，运行费用高，水头损失：约3～3.5，不需要污泥回流，曝气量较大，电 耗较大，药剂量稍小。产泥量较大，污泥稳定性差，无污泥膨胀：无量的变化：受过滤速度 的影响有一定限制，理效率高，但定期反洗会造成处理效率不太稳定;填料容易流失，耐磨 性较差，必要时需要进行二级生物滤池处理，运行管理自动化程度高，日常维护和巡视维护 工作量较大，巡视简单大修：每年定期需要大修，可能影响出水水质。
氧化沟技术特点如下：
1、可连续进、出水，可抵抗冲击负荷。
2、脱氮效果去除好，除磷效果差。
3、处理能力低：(其比表面积小：低于100m2/m3，MLSS浓度低：2000～3000mg/L;
4、BOD负荷小：0.3～0.9Kg/m3.d)
5、污泥回流比大：100%，回流系统投资大。
6、水力停留时间长：15.5小时;
7、采用表面曝气，设有转碟曝气设备，转碟分点布置;能耗较高。
8、耗电量较大，运行费用较高。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种生物循环移动床污水处理系统及其方法，主要解决传统生物流 化床内在生物膜增厚、载体颗粒变轻后出现分层现象，专门的脱膜装置会大幅增加运行费用 的问题;同时解决传统生物流化床反应器在运行一段时间后，由于生物膜过厚脱落会造成阶 段性出水水质变差、效率变低，流体混合性能不好的技术问题。
本发明的目的是这样实现的：这种循环移动床反应器，为一供污水反应的矩形池体，池 体与曝气机连接，池体后壁上部外沿有一溢流堰，其特征在于：
(1)、池体内分布有供微生物附着生长的惰性载体填料;
(2)、曝气机的曝气管端部连接有曝气头，曝气头置于池体靠近前壁的底部;
(3)、池体内中部自前至后依次固定有相间隔的上下循环导流板、隔离导流板和后挡 板，上述三块挡板均为矩形，每块挡板横跨池体，其两纵边分别固定在两对应的池体内侧壁 上，将池体内中部分为升流区和降流区，其中：
a、上下循环导流板的上端与池顶之间、下端与池底之间均留有循环水流通道;
b、隔离导流板比上下循环导流板长，其上端与池顶之间、下端与池底之间也留有循环 水流通道，该循环水流通道比上述a中的较窄;
c、后挡板的上端高出水面，下端与池底之间留有循环水流通道。
上述池体前壁上端置有上前角循环挡板，池底与池体前壁之间夹角处有前填角，池底与 池体后壁之间夹角处有后填角。
上述池体长度为5～8米，纵向任意布置。
一种应用上述循环移动床反应器的生物循环移动床污水处理系统，其特征在于：由原水 池、缺氧池、厌氧池、循环移动床反应器、沉淀池顺序连接而成，循环移动床反应器与曝气 机连接，沉淀池底部连接污泥回流管，污泥回流管出口位于缺氧池上面，沉淀池上部与出水 管连接，循环移动床反应器出水口连接内回流管，内回流管的出水口位于缺氧池上面。
一种应用上述生物循环移动床污水处理系统的生物循环移动床污水处理方法，其特征在 于流程如下：原水从原水池中用泵输入缺氧池和厌氧池进行处理，然后被输入循环移动床反 应器进行曝气充氧反应，水流、惰性载体填料及气泡在池体内部分别受到上下循环导流板、 隔离导流板、后挡板的导流，形成循环流动，水流与惰性载体填料表面的微生物充分接触反 应后，排入沉淀池中，沉淀池底部的沉淀污泥经污泥回流管回流至缺氧池中，沉淀池上部的 清水自出水管排出，一部分经循环移动床反应器处理的水经内回流管回流至缺氧池中。
上述惰性载体填料是直径为5～10mm、由废胶粉、填充剂、粘合剂组成的颗粒。
上述惰性载体填料中的填充剂是高岭土、粘土或膨润土。
上述惰性载体填料中的粘合剂是聚氨酯、乙烯酯树脂、丙烯酸或甲基丙烯酸烷酯单体。
上述惰性载体填料按重量计算的配比如下：
废胶粉 100份;
聚氨酯 20～30份;
高岭土 10～20份。
本发明与现有技术相比具有以下特点和有益效果：
本发明是对传统生物流化床工艺的改进。新型循环生物移动床(简称BFMD)在保持了传 统流化床具有的传质速率快、污泥浓度大、有机物负荷高等优点的同时，具有以下新的特点 ：
1)、本发明的结构合理。污水从原水池被输入缺氧池中进行反硝化处理，厌氧池提供 污泥释放磷的条件。循环生物移动床池体的填角构造有利于水流和载体填料均匀循环，防止 载体填料沉积。
2)、流体混合性能良好，可以控制生物膜厚度。循环生物移动床池体内置有上下循环导 流板、隔离导流板和后挡板，上述挡板将池体内分为升流区和降流区。在升流区内进行曝气 充氧，由于气流的扰动以及升流区和降流区之间密度差的存在，使得废水和载体填料在升流 区和降流区之间循环流动。整个循环生物移动床反应器内载体颗粒受到的剪切和摩擦力比较 均匀，因此不会出现传统生物流化床内因生物膜增厚、载体颗粒变轻而在床内分层的现象。 同时由于循环生物移动床反应器内水力剪切、摩擦较为剧烈，过厚的生物膜会自行脱落，可 达到控制膜厚的目的，不需要专门的脱膜装置。
3)、循环生物移动床池体内的后挡板和溢流堰可以防止载体填料流失。微生物生长在粗 糙多孔的填料表面，属固定化微生物，不会流失，因此运行管理方便简单。
4)、本发明中的惰性载体填料表面具有一定的粗糙度，生物稳定性好，流化性能好，附 着性好，表面生物菌多，可增加反应槽内微生物的数量，有机物去除率较高、成本低廉。本 发明所采用的惰性载体为由废胶粉、填充剂、粘合剂组成直径为5～10mm的颗粒。其比表面 积比常规载体的比表面积要大得多，超过3500m2/m3，并具有很好的弹性、耐磨损和化学稳 定性，由于其密度较小，所以循环生物移动床反应器的能耗较小。
5)、循环生物移动床反应器处理效率高，结构紧凑，占地面积仅为传统设备的1/4～ 1/8，基建投资节省20%～30%，放大设计较为容易。
6)、氧的转移效率高。本发明在运行时进水水流和曝气气流在循环生物移动床反应器内 形成逆流，增大了气水接触面积;并且池体内载体填料在循环生物移动床反应器内部由于升 流区与降流区密度差以及特殊的流化床内部结构的作用下，形成循环流动，将氧利用率提高 10%～15%，有利于氧的转移。
7)、本发明中的惰性载体填料耐冲击能力强，无污泥膨胀问题。与一般载体相比，对负 荷冲击有较强的适应性。混合液中的微生物和生物膜微生物共同分解污染物质，使BOD处理 量达到5～16kg/(m3·d)，是活性污泥法处理量的8倍以上。本发明中的粒状惰性载体填料 具有质轻价廉、耐磨和耐氧化、并且易于挂膜和微生物生长的特点，可适用于接触氧化法、 移动床反应器和生物流化床中。
8)、水处理效率高。循环生物移动床反应器内填料载体相互激烈碰撞的运行方式，克 服了传统反应器在运行一段时间后，由于生物膜过厚脱落造成的阶段性出水水质变差的缺点 。并且这种激烈碰撞的方式，非常有利于提高水体中污染物在生物膜上的传递速率，有利于 提高处理效率。
9)、氨氮去除效率高。粒状填料具有巨大的比表面积，其上生长着各种碳化菌、氨化 菌和硝化菌组成的高活性生物膜，具有优良的氧化降解和吸附过滤水中污染物的作用，可提 供较大的微生物生存空间。填料表面为硝化细菌提供了良好的固着生活与繁殖的场所，这在 一方面提高了硝化细菌在反应体系中的污泥停留时间，另一方面，由于硝化细菌易于固着在 填料表面的特性，也有利于提高整个反应体系中的硝化细菌百分比。一般活性污泥法中，硝 化菌仅占MLVSS的8%，而在内循环生物流化床内活性污泥体系中，硝化菌可占MLVSS的20%。 从这方面来讲氨氮去除效率得到了很大的提高。由于在移动床生物膜体系当中，既可以保有 较高的MLSS值的同进，又能有效保有较高的硝化菌浓度。因此，该系统出水除了COD等常规 指标较低外，其出水NH3-N浓度可以小于2mg/L，甚至于小于1mg/L。也就是说对于中水回用 来讲，采用移动床生物膜处理工艺，可以不再进行三级生物处理。