申请日2021.04.27
公开（公告）日2021.06.11
IPC分类号C02F3/10; C02F3/02; C02F3/30; C02F101/38; C02F101/30
摘要
本发明提供采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，包括以下步骤：城市污水进入至漏斗状固液分离池，污泥附着于其内的蜂窝填料上，并沉降至漏斗状固液分离池下部，通过第一沉降管进入至漏斗状气固液分离池，通过向漏斗状气固液分离池内通入气体或不通入气体，进行三相流化或两相流化，以实现硝酸盐的脱氮；漏斗状气固液分离池底部的可蜂窝填料颗粒被再次导入污泥提升管循环到漏斗状固液分离池底部。本发明采用的蜂窝填料由于采用了亲水性聚合物和具有生物亲和能力的海藻酸钙和琼脂糖进行改性，进而可以提高与城市污水中的污泥的微生物进行亲和使其附着于上的几率，进而提高了反硝化除磷脱氮的能力。
权利要求书
1.采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过蠕动泵(1-1)将城市污水泵入污水进水口(1)；
S2：，城市污水进入至漏斗状固液分离池(2)，城市污水中的污泥附着于漏斗状固液分离池(2)内的蜂窝填料上，并沉降至漏斗状固液分离池(2)下部，城市污水中的污水位于沉降污泥的上部；
S3：沉降至漏斗状固液分离池(2)下部的污泥通过第一沉降管(5)进入至漏斗状气固液分离池(3)，城市污水中的附着于漏斗状固液分离池(2)内的蜂窝填料上的污泥进一步进入漏斗状气固液分离池(3)，通过向漏斗状气固液分离池(3)内通入气体，进行三相流化，可以提高附着于漏斗状固液分离池(2)内的蜂窝填料上的污泥与漏斗状气固液分离池(3)的蜂窝填料接触，从漏斗状固液分离池(2)转移到漏斗状气固液分离池(3)的富含城市污水污泥中的生物膜的蜂窝填料颗粒将由于颗粒相互碰撞时的剪切和磨损而失去其生物膜；当不通入空气时，漏斗状气固液分离池在缺氧条件下运行，进行两相流化，以实现硝酸盐的脱氮；
S4：漏斗状气固液分离池(3)底部的富含生物膜的城市污水污泥附着蜂窝填料颗粒通过第二沉降管(6)被再次导入污泥提升管(4)循环到漏斗状固液分离池(2)底部，再次开始循环，进而实现城市污水的脱磷除氮。
2.根据权利要求1所述的采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，其特征在于，所述三相流化床包括污水进水口(1)、漏斗状固液分离池(2)、漏斗状气固液分离池(3)、污泥提升管(4)、连接漏斗状固液分离池(2)和漏斗状固液分离池(3)的第一沉降管(5)、连接漏斗状气固液分离池(3)和污泥提升管(4)的第二沉降管(6)，所述污泥提升管(4)与所述都漏装固液分离池(2)相连通；所述污水进水口(1)设置于所述污泥提升管(4)的底端下部，并带有蠕动泵(1-1)；漏斗状固液分离池(2)和漏斗状气固液分离池(3)内填充有蜂窝填料。
3.根据权利要求2所述的采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，其特征在于，所述漏斗状气固液分离池(3)上部侧面设置有上浮污泥排出口(3-1)和污水排出口(3-2)。
4.根据权利要求2所述的采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，其特征在于，所述漏斗状气固液分离池(3)下部侧面设置有加气口(3-3)。
5.根据权利要求1所述的采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，其特征在于，所述蜂窝填料为正六角形或偏六角形孔隙结构，所述孔隙的直径为30mm～70mm。
6.根据权利要求1所述的采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，其特征在于，所述蜂窝填料的制备原料，按重量份计，包括以下组分：
7.根据权利要求6所述的采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，其特征在于，所述塑胶原料聚合物树脂包括聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，其特征在于，所述亲水改性聚合物包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺后聚糠醇中的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，其特征在于，所述无机多孔纳米填料包括纳米NaY沸石分子筛、纳米碳、纳米硅藻土、纳米蒙脱石中的一种或多种；所述无机多孔纳米填料的粒径为20nm～30nm。
10.根据权利要求6所述的采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，其特征在于，所述蜂窝填料的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述重量份的聚丙烯树脂、所述重量份的塑胶原料聚合物树脂和所述重量份的二甲基甲酰胺于30℃-40℃下搅拌20min-30min，得到聚丙烯树脂接枝共聚塑胶原料聚合物树脂前驱体溶液；
2)将所述重量份的过氧化苯甲酰加入所述步骤1)得到的聚丙烯树脂接枝共聚塑胶原料聚合物树脂前驱体溶液中，以100rpm-150rpm转速下搅拌10min-15min；
3)将所述重量份的海藻酸钙、所述重量份的琼脂糖和所述重量份的亲水改性聚合物加入所述步骤2)得到的混合溶液中，超声波混匀，在混匀过程中不断添加所述重量份的无机多孔纳米填料，得到负载有无机多孔纳米填料的、海藻酸钙和琼脂糖生物亲和改性以及亲水改性聚合物亲水改性的聚丙烯树脂接枝共聚塑胶原料聚合物树脂凝胶；
4)将所述步骤3)得到的凝胶于2bar-3bar压力的真空下、-10℃～-5℃冷冻干燥30min-60min，得到蜂窝填料制备原料粉末；
5)将所述蜂窝填料制备原料粉末加热溶融后，由喷丝头喷出直径为1mm-2mm的纤维，再将这些纤维卷缩并重叠堆积起来，使纤维的相互交接点溶融成型，最终成为整体化的蜂窝填料。
说明书
采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法
技术领域
本发明属于城市污水处理技术领域，具体涉及采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法。
背景技术
在社会经济全球化快速发展的过程当中，我国的经济发展速度日益加快，带动着人们的生活条件和质量也有了很大的提高。与此同时，环境污染问题也逐渐加剧，对我国可持续发展战略的实施造成了极大的影响和阻碍。在这其中，水污染情况最为严重，如果不能得到及时有效的处理和控制，势必会给生态带来巨大的灾难，不仅影响人们的正常用水，同时也会对人们的身心健康造成极大的危害。
自20世纪90年代以来，中国在城市排水与污水处理基础设施建设方面取得了显著进步。截至2019年12月底，城镇污水处理厂设计处理能力2.107亿m3/d，年度处理水量656.31亿m3，覆盖94.5％以上的城市地区。氮磷营养物去除已经在全国范围内依法实施。然而，下水道渗漏(地表入流与地下水入渗、化粪池设置等)导致的中国城市污水的独特水质特征，是城市污水处理厂效率相对低下的根本，许多城市污水处理厂面临很少能量回收、营养物去除成本昂贵和高污泥产量，污泥中脱磷除氮效率低下等瓶颈问题，效率和可持续性仍有待提高。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供一种采用自制备的蜂窝填料能够强化脱磷除氮的采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法。
本发明提供如下技术方案：采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法，包括以下步骤：
S1：通过蠕动泵将城市污水泵入污水进水口；
S2：，城市污水进入至漏斗状固液分离池，城市污水中的污泥附着于漏斗状固液分离池内的蜂窝填料上，并沉降至漏斗状固液分离池下部，城市污水中的污水位于沉降污泥的上部；
S3：沉降至漏斗状固液分离池下部的污泥通过第一沉降管进入至漏斗状气固液分离池，城市污水中的附着于漏斗状固液分离池内的蜂窝填料上的污泥进一步进入漏斗状气固液分离池，通过向漏斗状气固液分离池内通入气体，进行三相流化，可以提高附着于漏斗状固液分离池内的蜂窝填料上的污泥与漏斗状气固液分离池的蜂窝填料接触，从漏斗状固液分离池转移到漏斗状气固液分离池的富含城市污水污泥中的生物膜的蜂窝填料颗粒将由于颗粒相互碰撞时的剪切和磨损而失去其生物膜；当不通入空气时，漏斗状气固液分离池在缺氧条件下运行，进行两相流化，以实现硝酸盐的脱氮；
S4：漏斗状气固液分离池底部的富含生物膜的城市污水污泥附着蜂窝填料颗粒被通过第二沉降管再次导入污泥提升管循环到漏斗状固液分离池底部，再次开始循环，进而实现城市污水的脱磷除氮。
进一步地，所述三相流化床包括污水进水口、漏斗状固液分离池、漏斗状气固液分离池、污泥提升管、连接漏斗状固液分离池和漏斗状固液分离池的第一沉降管、连接漏斗状气固液分离池和污泥提升管的第二沉降管，所述污泥提升管与所述都漏装固液分离池相连通；所述污水进水口设置于所述污泥提升管的底端下部，并带有蠕动泵；漏斗状固液分离池和漏斗状气固液分离池内填充有蜂窝填料。
进一步地，所述漏斗状气固液分离池上部侧面设置有上浮污泥排出口和污水排出口。
进一步地，所述漏斗状气固液分离池下部侧面设置有加气口。
进一步地，所述蜂窝填料为正六角形或偏六角形孔隙结构，所述孔隙的直径为30mm～70mm。
进一步地，所述蜂窝填料的制备原料，按重量份计，包括以下组分：
进一步地，所述塑胶原料聚合物树脂包括聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种。
进一步地，所述亲水改性聚合物包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺后聚糠醇中的一种或多种。
进一步地，所述无机多孔纳米填料包括纳米NaY沸石分子筛、纳米碳、纳米硅藻土、纳米蒙脱石中的一种或多种；所述无机多孔纳米填料的粒径为20nm～30nm。
进一步地，所述蜂窝填料的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述重量份的聚丙烯树脂、所述重量份的塑胶原料聚合物树脂和所述重量份的二甲基甲酰胺于30℃-40℃下搅拌20min-30min，得到聚丙烯树脂接枝共聚塑胶原料聚合物树脂前驱体溶液；
2)将所述重量份的过氧化苯甲酰加入所述步骤1)得到的聚丙烯树脂接枝共聚塑胶原料聚合物树脂前驱体溶液中，以100rpm-150rpm转速下搅拌10min-15min；
3)将所述重量份的海藻酸钙、所述重量份的琼脂糖和所述重量份的亲水改性聚合物加入所述步骤2)得到的混合溶液中，超声波混匀，在混匀过程中不断添加所述重量份的无机多孔纳米填料，得到负载有无机多孔纳米填料的、海藻酸钙和琼脂糖生物亲和改性以及亲水改性聚合物亲水改性的聚丙烯树脂接枝共聚塑胶原料聚合物树脂凝胶；
4)将所述步骤3)得到的凝胶于2bar-3bar压力的真空下、-10℃～-5℃冷冻干燥30min-60min，得到蜂窝填料制备原料粉末；
5)将所述蜂窝填料制备原料粉末加热溶融后，由喷丝头喷出直径为1mm-2mm的纤维，再将这些纤维卷缩并重叠堆积起来，使纤维的相互交接点溶融成型，最终成为整体化的蜂窝填料。
本发明的有益效果为：
1、采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法中所采用的三相流化床的设计使漏斗状气固液分离池在好氧条件下(三相流态化)运行，实现氨的生物有机氧化和硝化，同时当不通入空气时，漏斗状气固液分离池在缺氧条件下运行，进行两相流化，以实现硝酸盐的脱氮；在漏斗状气固液分离池内大部分悬浮固体(挥发性悬浮固体(VSS)和总悬浮固体(TSS))通过上浮污泥排出口被分离出来，进行后续污泥处理。剩余的富含硝酸盐的液体循环进入漏斗状气固液分离池底部，漏斗状固液分离池进入所带来的富含城市污水污泥中的生物膜的蜂窝填料颗粒进行与剩余的富含硝酸盐的液体和漏斗状气固液分离池底部所具有的蜂窝填料流态化剪切和磨损，然后通过污泥提升管循环至漏斗状固液分离池进行流态化和脱硝。
2、采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法中所采用的蜂窝填料，由于采用了聚丙烯树脂和塑胶原料聚合物树脂进行接枝共聚，作为基底，进而在常温下，其质轻坚韧，可承受粘附大量活性污泥所产生的负荷而不致变形。
3、采用具有蜂窝填料的三相流化床对城市污水脱氮除磷的方法中所采用的蜂窝填料由于采用了亲水性聚合物和具有生物亲和能力的海藻酸钙和琼脂糖进行改性，进而可以提高与城市污水中的污泥的微生物进行亲和使其附着于上的几率，进而提高了反硝化除磷脱氮的能力。
（发明人：程辛凤;张选军;郑阳华;郭二强;刘美）