專利名稱：一種城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法。
背景技術(shù)：
隨著全球人口的不斷增加、社會的不斷發(fā)展、城市化進(jìn)程的不斷加速，城市污水量的增長速度驚人。又由于城市污水中含有大量的無機(jī)營養(yǎng)元素如氮與磷，造成了受納水體的富營養(yǎng)化。在目前城市污水的處理中，占絕對主導(dǎo)地位的是活性污泥法。傳統(tǒng)的活性污泥法不具有脫氮除磷的功能，基于生物好氧硝化缺氧反硝化以及厭氧釋磷好氧過量吸磷的理論開發(fā)出了一系列生物脫氮除磷的活性污泥工藝，目前公認(rèn)的處理難度在出水磷濃度的控制上，幾種不同的城市污水脫氮除磷技術(shù)如下(一)A2/O工藝這是目前研究與應(yīng)用最為廣泛的一種生物脫氮除磷工藝，它的主體構(gòu)筑物包括缺氧反應(yīng)器、厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器等，研究及實際工程運(yùn)行經(jīng)驗表明，其對氮元素的去除效果較好，去除有機(jī)物的能力很穩(wěn)定，但其存在著如下一些缺陷(1)池體多，增加了很多連接的管道；(2)水力停留時間長，處理池體積大，基建費(fèi)用高，同時也增加了占地面積；(3)回流系統(tǒng)多，設(shè)備多而分散，運(yùn)行管理復(fù)雜，對操作人員的素質(zhì)要求高；(4)處理效果很大程度上依賴于進(jìn)水水質(zhì)，當(dāng)水質(zhì)波動時，處理效果得不到保證，不耐沖擊負(fù)荷；(5)能耗高，增加了運(yùn)行費(fèi)用；(6)除磷效果不穩(wěn)定，不能保證達(dá)標(biāo)。
(二)SBR工藝該工藝是一個間歇式的活性污泥系統(tǒng)，活性污泥的曝氣、沉淀、出水排放均在同一個反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。它是在時間序列上創(chuàng)造了缺氧、厭氧和好氧的環(huán)境，為脫氮除磷微生物生長提供條件，它的優(yōu)點是單池系統(tǒng)，可以用時間繼電器實現(xiàn)自動控制，研究及工程實踐表明其存在著如下的一些缺陷(1)由于是間歇操作，該工藝不適合大規(guī)模的城市污水處理工程；(2)由于脫氮微生物和除磷微生物之間的相互競爭，該工藝對氮及磷的處理效果不理想，很少能同時達(dá)標(biāo)；(3)水力停留時間長，處理池體積大，基建費(fèi)用高，同時也增加了占地面積；(4)處理效果很大程度上依賴于進(jìn)水水質(zhì)，當(dāng)水質(zhì)波動時，處理效果得不到保證。
(三)側(cè)流除磷(Phostrip)工藝該工藝是將生物除磷與化學(xué)除磷結(jié)合的一個代表，一部分回流污泥被送入專門的反應(yīng)器進(jìn)行釋磷，然后用石灰沉淀所釋放的磷。研究和工程實踐表明該工藝除磷效果好，不受進(jìn)水水質(zhì)的影響，但其存在著如下一些缺陷(1)需要增加專門的反應(yīng)器和設(shè)備，增加了基建費(fèi)用；(2)增加了操作管理的復(fù)雜性，對操作人員的技術(shù)水平要求高；(3)使用了石灰，其貯存和預(yù)備系統(tǒng)的問題也較多；(4)污泥因石灰的加入其量大大增加，處理費(fèi)用增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種操作簡單、成本低廉，能有效去除氮磷等的城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法。
本發(fā)明提出的城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法，采用懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器處理城市污水，反應(yīng)器由懸浮填料床反應(yīng)池、混凝池、缺氧池依次組成，反應(yīng)器的一端與進(jìn)水管相連，另一端與沉淀池相連，懸浮填料床反應(yīng)池下部固定有污泥回流管，反應(yīng)池底部設(shè)置有曝氣管，反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有填料，其具體步驟為(1)將城市污水泵入反應(yīng)器，污水與反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)混凝劑、絮凝劑發(fā)生好氧生化反應(yīng)、化學(xué)混凝反應(yīng)和缺氧生化反應(yīng)，有效去除化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)及其它易降解污染物，且使氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，總反應(yīng)時間為4-12小時；(2)經(jīng)反應(yīng)器出來的混合液進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離，沉淀時間為0.5-3小時，產(chǎn)生的沉淀物部分經(jīng)循環(huán)泵回流入反應(yīng)器的前端，回流比為20-100％，剩余部分沉淀物作為余污泥排放，上清液可達(dá)到國家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。
具體條件為(1)好氧生化反應(yīng)時間為4-8小時，填料投加率為10-70％，較優(yōu)為30-50％，氣水比為4∶1-12∶1；(2)在懸浮填料床沿程的1/3-4/5處加入化學(xué)混凝劑；(3)在懸浮填料床沿程的1/2-4/5處加入絮凝劑。
本發(fā)明中，所述化學(xué)混凝劑為聚合氯化鋁(PAC)、聚合氯化鋁鐵、硫酸鋁、聚合氯化鐵等之一種，加入量以有效成份計在5-10mg/l之間。
本發(fā)明中，所述絮凝劑為聚丙烯酰胺(PAM)、硅膠等之一種，加入量為0.1-0.5mg/l。
本發(fā)明中，懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器中的填料為粒狀、球形或圓柱形，填料粒徑為0.5mm～10mm，比重為0.8～1.0，比表面積為100m2/m3～3000m2/m3。
懸浮填料床反應(yīng)池作為生物膜法的一種形式，兼有活性污泥法和膜法的特點，為微生物提供附著生長的填料。填料在水中處于懸浮狀態(tài)，能在反應(yīng)器內(nèi)流化翻動；懸浮填料粒子比重為0.8～1.0，填料為φ0.5mm～φ100mm的球形，或φ0.5mm×0.5mm～φ100mm×100mm的圓柱形，構(gòu)造為不同規(guī)格形狀的葉片向四周擴(kuò)散，為微生物提供面積較大的棲息場所。通過生物作用去除氨氮和有機(jī)物。由于填料在運(yùn)行過程中處于流化狀態(tài)，一方面使污染物與填料上的生物膜廣泛而頻繁接觸，傳質(zhì)效率高，另一方面填料可以切割大氣泡為小氣泡，從而提高氧的利用率。
本發(fā)明由于采用了化學(xué)與生物膜組合技術(shù)，無需設(shè)置常規(guī)活性污泥工藝中的初沉池，能有效的控制出水氨氮、總氮和總磷濃度。由于取消了初沉池，減少反應(yīng)時間，提高反應(yīng)器的處理能力，從而降低基建投資費(fèi)用。使用本發(fā)明可有效去除化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、懸浮固體(SS)、氮、總氮和總磷(TP)等污染物，經(jīng)本發(fā)明方法處理后，出水可使CODCr≤100mg/l，TP≤1mg/l，NH3-N≤15mg/l，總氮≤20mg/l。出水水質(zhì)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
本發(fā)明中懸浮填料床反應(yīng)器采用的懸浮填料的比重與水的比重接近，在廢水中呈懸浮狀態(tài)，比表面積比一般的固定柔性或半柔性填料大，為微生物提供了大面積的棲息場所。
本發(fā)明與典型的生物脫氮除磷處理城市污水工藝(A2/O)的比較表

具體實施方式
實施例1將某地城市污水泵入懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器，反應(yīng)器總水力停留時間8小時，在反應(yīng)器沿程的1/3處投加聚合氯化鋁，其加入量有效成份為8mg/l，PAM加入量為0.5mg/l；在反應(yīng)器沿程的1/2處投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺加入量為0.1mg/l。反應(yīng)結(jié)束后，混合液進(jìn)入沉淀池，沉淀3小時，部分污泥回流至反應(yīng)器的前端，采用適當(dāng)攪拌使其在缺氧條件下完成反硝化，回流比為80％，氣水比為8∶1。經(jīng)檢測，進(jìn)水時CODcr平均值為250mg/l，出水時平均值為46mg/l，去除率為81.6％；進(jìn)水時TP平均值為3.3mg/l，出水時平均值為0.7mg/l，去除率為78.8％；進(jìn)水時SS平均值為168mg/l，出水平均值為15mg/l，去除率為91％；進(jìn)水時氨氮平均值為25mg/l，出水平均值為8mg/l，去除率為68％，進(jìn)水總氮平均為45mg/L，出水平均為15mg/L，去除率為66.7％。
實施例2將城市合流制污水泵入懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器，反應(yīng)器總水力停留時間10小時，在反應(yīng)器沿程的1/2處投加聚合氯化鋁鐵，其加入量有效成份為6mg/l，聚合氯化鋁鐵加入量為0.5mg/l；在反應(yīng)器沿程的4/5處投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺加入量為0.3mg/l。反應(yīng)結(jié)束后，混合液進(jìn)入沉淀池中，沉淀1.5小時，部分污泥回流至反應(yīng)器的前端，采用適當(dāng)攪拌使其在缺氧條件下完成反硝化，回流比為100％，氣水比為8∶1。經(jīng)檢測，進(jìn)水時CODcr平均值為200mg/l，出水時平均值為45mg/l，去除率為77.5％；進(jìn)水時TP平均值為4.1mg/l，出水時平均值為0.9mg/l，去除率為78.0％；進(jìn)水時SS平均值為175mg/l，出水時平均值為20mg/l，去除率為88.6％；進(jìn)水時氨氮平均值為28mg/l，出水時平均值為8.8mg/l，去除率為68.6％。進(jìn)水總氮平均為55mg/L，出水平均為17mg/L，去除率為69％。
實施例3將某城市污水泵入懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器，反應(yīng)器總水力停留時間12小時，在反應(yīng)器沿程的4/5處投加聚合氯化鋁鐵，其加入量有效成份為10mg/l；在反應(yīng)器沿程的4/5處投加硅膠，硅膠加入量為0.5mg/l。反應(yīng)結(jié)束后，混合液進(jìn)入沉淀池中，沉淀2小時，部分污泥回流至反應(yīng)器的前端，采用適當(dāng)攪拌使其在缺氧條件下完成反硝化，回流比為100％，氣水比為9∶1。經(jīng)檢測，進(jìn)水時CODcr平均值為300mg/l，出水時平均值為70mg/l，去除率為76.6％；進(jìn)水時TP平均值為5.2mg/l，出水時平均值為0.9mg/l，去除率為82.7％；進(jìn)水時SS平均值為183mg/l，出水時平均值為22mg/l，去除率為88％；進(jìn)水時氨氮平均值為35mg/l，出水時平均值為9.2mg/l，去除率為73.7％。進(jìn)水總氮平均為62mg/L，出水平均為19.5mg/L，去除率為65.3％。
權(quán)利要求
1.一種城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法，其特征在于采用懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器處理城市污水，反應(yīng)器由懸浮填料床反應(yīng)池、混凝池、缺氧池依次組成，反應(yīng)器的一端與進(jìn)水管相連，另一端與沉淀池相連，懸浮填料床反應(yīng)池下部固定有污泥回流管，反應(yīng)池底部設(shè)置有曝氣管，反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有填料，具體步驟為(1)將城市污水泵入反應(yīng)器，污水與反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)混凝劑、絮凝劑發(fā)生好氧生化反應(yīng)、化學(xué)混凝反應(yīng)和缺氧生化反應(yīng)，有效去除化學(xué)需氧量、生化需氧量及其它易降解污染物，且使氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，總反應(yīng)時間為4-12小時；(2)經(jīng)反應(yīng)器出來的混合液進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離，沉淀時間為0.5-3小時，產(chǎn)生的沉淀物部分經(jīng)循環(huán)泵回流入反應(yīng)器的前端，回流比為20-100％，剩余部分沉淀物作為污泥排放；具體條件為(1)好氧生化反應(yīng)時間為4-8小時，填料投加率為10-70％，氣水比為4∶1-12∶1；(2)在懸浮填料床沿程的1/3-4/5處加入化學(xué)混凝劑；(3)在懸浮填料床沿程的1/2-4/5處加入絮凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法，其特征在于所述化學(xué)混凝劑為聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、硫酸鋁、聚合氯化鐵之一種，加入量以有效成份計為5-10mg/l。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法，其特征在于所述絮凝劑為聚丙烯酰胺、硅膠之一種，加入量為0.1-0.5mg/l。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法，其特征在于懸浮填料床生物化學(xué)組合反應(yīng)器中的填料為粒狀、球形或圓柱形，填料粒徑為0.5mm～10mm，比重為0.8～1.0，比表面積為100m2/m3～3000m2/m3。
全文摘要
本發(fā)明屬環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種城市污水懸浮填料床生物化學(xué)脫氮除磷方法。本發(fā)明通過反應(yīng)器內(nèi)的懸浮填料，為微生物提供很好的附著棲息地，大大提高了反應(yīng)器內(nèi)有效微生物的濃度，使其對有機(jī)污染物有較好的去除效果，并使氨氮氧化到硝態(tài)氮；通過在反應(yīng)器合適位置加入化學(xué)藥劑有效除磷；通過適當(dāng)回流并創(chuàng)造缺氧條件以實現(xiàn)生物脫氮，使污水處理效率大大提高，有效去除化學(xué)需氧量、生化需氧量、懸浮固體、氮、總氮和總磷等污染物，本發(fā)明不設(shè)初沉池，使水力停留時間大大減少，有效節(jié)約用地。本方法可使出水總磷濃度控制在較低的水平，滿足了日益嚴(yán)格的出水總磷排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明占地少、操作簡單、成本低廉、工人勞動強(qiáng)度低。
文檔編號C02F3/10GK1673120SQ20051002461
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者夏四清, 楊殿海 申請人:同濟(jì)大學(xué)