申请日2018.08.17
公开(公告)日2018.12.25
IPC分类号C02F3/34; C02F3/32; C02F3/30; C02F3/12; C02F1/52; C02F101/10; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种固定载体生物膜与活性污泥耦合的序批式污水处理装置及工艺，该污水处理装置包括反应装置、进水装置和加药装置，进水装置和加药装置分别通过管道与反应装置连接;所述反应装置的侧面自上而下依次设置有溢流口、排水口和排泥口，且还设置有将反应装置底部的泥水混合液回流至顶部的回流装置;所述反应装置的内部自上而下依次设置有载体填料、搅拌装置和曝气装置;所述载体填料固定在反应装置排水口以上、溢流口以下的区域;所述曝气装置固定在反应装置底面。本发明的污水处理装置及工艺可以使出水水质指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(征求意见稿)的“特别排放限值”，出水的氨氮浓度小于0.5mg/L、总氮浓度小于10mg/L。
权利要求书
1.一种固定载体生物膜与活性污泥耦合的序批式污水处理装置，其特征在于：包括反应装置、进水装置和加药装置，进水装置和加药装置分别通过管道与反应装置连接;所述反应装置的侧面自上而下依次设置有溢流口、排水口和排泥口，且还设置有将反应装置底部的泥水混合液回流至顶部的回流装置;所述反应装置的内部自上而下依次设置有载体填料、搅拌装置和曝气装置;所述载体填料固定在反应装置排水口以上、溢流口以下的区域;所述曝气装置固定在反应装置底面。
2.根据权利要求1所述的固定载体生物膜与活性污泥耦合的序批式污水处理装置，其特征在于：所述载体填料上附着有生物膜，所述反应装置内生长有活性污泥。
3.根据权利要求1或2所述的固定载体生物膜与活性污泥耦合的序批式污水处理装置，其特征在于：所述载体填料在反应装置内的填充比为20%～70%;所述曝气装置进行曝气时的气水比为(2～8)：1。
4.一种污水处理工艺，其特征在于：使用权利要求1～3任一项所述的装置进行处理，包括以下步骤：
1)将污水通过格栅、沉砂池，再利用进水装置将污水注满反应装置;
2)开启搅拌装置和回流装置，进行厌氧搅拌;
3)关闭搅拌装置和回流装置，开启曝气装置，进行好氧曝气;
4)关闭曝气装置，开启搅拌装置和回流装置，进行缺氧搅拌;
5)开启曝气装置，并开启加药装置加入聚合氯化铝，进行除磷;
6)关闭搅拌装置、回流装置和曝气装置，静置沉淀，再开启排水口阀门排出上清液;
7)重复步骤1)～6)的操作，直至反应装置内悬浮污泥浓度超过限定值，先开启搅拌装置和曝气装置，再开启排泥口阀门排出部分泥水混合液;
8)重复步骤1)～7)的操作。
5.根据权利要求4所述的污水处理工艺，其特征在于：步骤2)所述厌氧搅拌的时间为20～60min。
6.根据权利要求4所述的污水处理工艺，其特征在于：步骤3)所述好氧曝气的时间为1～4h，曝气结束后污水中的溶解氧浓度为2～5mg/L。
7.根据权利要求4所述的污水处理工艺，其特征在于：步骤4)所述缺氧搅拌的时间为1～4h。
8.根据权利要求4所述的污水处理工艺，其特征在于：步骤5)所述聚合氯化铝的添加量为4～30mg/L。
9.根据权利要求4所述的污水处理工艺，其特征在于：步骤6)中排出的上清液的体积占反应装置有效容积的25%～70%。
10.根据权利要求4所述的污水处理工艺，其特征在于：步骤7)中排出的泥水混合液的体积占反应装置内泥水混合液总体积的20%～60%。
说明书
一种固定载体生物膜与活性污泥耦合的序批式污水处理装置及工艺
技术领域
本发明涉及一种固定载体生物膜与活性污泥耦合的序批式污水处理装置及工艺，属于污水处理技术领域。
背景技术
目前，我国绝大多数城市污水处理厂采用的是A2/O工艺、倒置A2/O工艺和氧化沟工艺进行污水同步脱氮除磷处理，也有少数采用SBR工艺、CASS工艺、CAST工艺、UNITANK工艺和UNITANK变形工艺。
上述工艺在实际运行过程中普遍存在以下缺点：
1)剩余污泥产量大、处理处置困难：城镇污水处理厂的剩余污泥产量大，剩余污泥中含有大量的难降解有机污染物、重金属、致病微生物等有害物质，处理处置难度大、成本高，处理处置费用一般占到总污水处理费的20%～50%，最高甚至可以达到70%。目前，剩余污泥的处理处置方法主要包括以下3种：脱水后焚烧、农业利用和填埋。污泥焚烧费用过高，焚烧处置1吨含水率80%的湿污泥的综合成本约为600元。由于剩余污泥中含有重金属，所以农业应用存在安全隐患。目前，绝大多数剩余污泥是通过填埋的方式进行处置，污泥填埋虽然成本较低，但剩余污泥中的重金属、有毒有机物等易溶出，会污染土壤、地下水等，进而引起新的环境污染问题;
2)难以适应不断提高的排放标准：目前，国家有关部门正在研究修订《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)，发布了征求意见稿，增加了“特别排放限值”，要求在国土开发密度高、环境承载能力弱、环境容量小、生态环境脆弱或容易发生严重环境污染问题的地区执行特别排放限值，对于水体富营养化问题突出的地区要求污水处理厂出水的TN值≤10mg/L。然而，我国许多执行一级A排放标准的污水处理厂出水的TN值大都在10mg/L以上，在某些地区极易出现水体富营养化，迫切需要进行提标改造。目前，常规的活性污泥法工艺难以满足深度脱氮(出水的TN值≤10mg/L)的要求，而增加三级工艺处理，受场地、投资等的限制，提标改造又难以实施。
因此，亟需开发一种剩余污泥产量小、运行成本低、占地面积小的城市污水处理设备和处理工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固定载体生物膜与活性污泥耦合的序批式污水处理装置及工艺。
本发明所采取的技术方案是：
一种固定载体生物膜与活性污泥耦合的序批式污水处理装置，包括反应装置、进水装置和加药装置，进水装置和加药装置分别通过管道与反应装置连接;所述反应装置的侧面自上而下依次设置有溢流口、排水口和排泥口，且还设置有将反应装置底部的泥水混合液回流至顶部的回流装置;所述反应装置的内部自上而下依次设置有载体填料、搅拌装置和曝气装置;所述载体填料固定在反应装置排水口以上、溢流口以下的区域;所述曝气装置固定在反应装置底面。
所述载体填料上附着有生物膜，所述反应装置内生长有活性污泥。
所述载体填料在反应装置内的填充比为20%～70%。
所述曝气装置进行曝气时的气水比为(2～8)：1。
使用上述污水处理装置进行污水的处理，包括以下步骤：
1)将污水通过格栅、沉砂池，再利用进水装置将污水注满反应装置;
2)开启搅拌装置和回流装置，进行厌氧搅拌;
3)关闭搅拌装置和回流装置，开启曝气装置，进行好氧曝气;
4)关闭曝气装置，开启搅拌装置和回流装置，进行缺氧搅拌;
5)开启曝气装置，并开启加药装置加入聚合氯化铝，进行除磷;
6)关闭搅拌装置、回流装置和曝气装置，静置沉淀，再开启排水口阀门排出上清液;
7)重复步骤1)～6)的操作，直至反应装置内悬浮污泥浓度超过限定值，先开启搅拌装置和曝气装置，再开启排泥口阀门排出部分泥水混合液;
8)重复步骤1)～7)的操作。
步骤2)所述厌氧搅拌的时间为20～60min。
步骤3)所述好氧曝气的时间为1～4h，曝气结束后污水中的溶解氧浓度为2～5mg/L。
步骤4)所述缺氧搅拌的时间为1～4h。
步骤5)所述聚合氯化铝的添加量为4～30mg/L。
步骤6)中排出的上清液的体积占反应装置有效容积的25%～70%。
步骤7)中排出的泥水混合液的体积占反应装置内泥水混合液总体积的20%～60%。
本发明的原理：载体填料上生长着大量生物膜，生物膜内生长着大量微生物、微型动物，同时污水中含有大量活性污泥，活性污泥中生长着大量微生物、微型动物，而载体填料上生物膜内与水中活性污泥中的微生物、微型动物的种类分布不同，通过这些微生物、微型动物的协同作用，即生物膜与活性污泥的耦合作用，可以实现污水的深度处理，使出水达到地表水类IV类标准，即出水COD小于30mg/L、氨氮小于1.5mg/L、总氮小于10mg/L，且剩余污泥可以减少30%以上。
本发明的有益效果是：本发明的序批式固定载体生物膜与活性污泥耦合的污水处理装置及工艺可以使出水水质指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(征求意见稿)的“特别排放限值”，出水的氨氮浓度小于0.5mg/L、总氮浓度小于10mg/L。
1)本发明的污水处理装置具有比表面积较大的载体、稳定的反硝化微生物菌落和较高的生物量，可以形成稳定的“菌落-原生动物-后生动物”食物链，基于微型动物捕食作用可以实现剩余污泥减量，再通过改变充氧方式，基于生物解偶联的原位污泥减量原理，可以实现并强化生物解偶联的作用，进而取得更好的污泥减量效果，剩余污泥产生量显著低于传统活性污泥法，可缓解剩余污泥的处理处置压力，减少剩余污泥处理处置费用;
2)本发明的污水处理装置中的载体填料所形成的生物膜内部存在氧浓度梯度，有利于不同种类微生物、微型动物的生长繁殖，促进同步硝化反硝化过程的实现。同时，由于耦合工艺生物总量大，微生物分布合理，缺氧阶段的溶解氧浓度下降快，因此具有较好的深度脱氮能力。另外，通过改变曝气方式和进水方式，可以避免在好氧阶段过量消耗系统内碳源，解决缺氧阶段反硝化碳源不足的问题，进而可以取得更好的深度脱氮效果;
3)本发明的污水处理工艺是一种二级深度处理工艺，可满足污水处理厂高于“一级A”标准的提标改造需求;
4)本发明的污水处理工艺具有工艺设备少、单批次处理水量大、工艺参数灵活可调、占地面积小、能耗低等特点，城镇污水厂或小型污水处理站采用上述工艺可降低运行成本、节约用地面积，且可以确保出水稳定达标。