專利名稱：一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理系統(tǒng)及處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域中的一種深度處理系統(tǒng)及其方法，特別涉及一種廊道式多 區(qū)生活污水深度處理系統(tǒng)及處理方法。
背景技術(shù)：
隨著城市化速度的加快和生活水平的提高，城市生活污水的排放量也逐年增加。 城市生活污水污染物含量主要是有機(jī)物，如淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素、糖類、礦物油等，其 中C0D&、BOD5, TKN(凱氏氮)、TN、TP也較高。生活污水經(jīng)一級(jí)物理處理、二級(jí)生化處理后 CODtt、BOD5、TKN、NH3-N等大幅度降低，但TN、TP仍較高，排入水體后易造成水體的富營養(yǎng)化， 使藻類大量生長繁殖，造成赤潮和水華。藻類生物原生質(zhì)的組成是Cici6H263OlltlN16P,可知水中 含少量的氮、磷就能促使藻類大量生長，而當(dāng)藻類代謝大量死亡時(shí)，就使水域水體腐敗發(fā)臭 水質(zhì)惡化。國家環(huán)?？偩种贫?“一控雙達(dá)標(biāo)”關(guān)于實(shí)行污染物排放總量控制和對(duì)污染源限 期治理達(dá)標(biāo)的總政策。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物總量控制，又重新修訂并提高了第一類和第二類 污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)以及城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，這些重大的措施和政策法規(guī)的頒 布，對(duì)城市污水處理提出了更高要求。根據(jù)我國2002年新頒布的城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，城市污水廠排放要達(dá)到 一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)(CODtt為50mg/L)和一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)(C0D&為60mg/L)，絕大部分污水廠遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不 到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。目前常規(guī)的城市污水活性碳深度處理工藝存在如下幾個(gè)問題(1)活性碳深度處 理過程中，活性碳再生一直是一個(gè)難題，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用高昂和深度處理效果不穩(wěn)定；(2)城 市生活污水經(jīng)過二級(jí)生化處理后，有機(jī)物濃度大大降低，影響了臭氧氧化的處理效率，同時(shí) 臭氧發(fā)生器很難匹配高流量的城市生活污水。城市生活污水，若用傳統(tǒng)的二級(jí)生化處理工藝要求達(dá)到生產(chǎn)回用的水質(zhì)是困難 的，為提高城市污水深度處理效果，必須為城鎮(zhèn)生活污水廠提供全新的污水解決方案，特別 是針對(duì)后續(xù)深度處理效率低、能耗高等問題，需提出可行、經(jīng)濟(jì)、高效的解決方案。轉(zhuǎn)刷曝氣裝置又稱凱森奈爾(Kessener)刷式曝氣機(jī)，是在歐洲是非常流行的一 種老式曝氣裝置，它是在廢水生物處理的氧化溝內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)刷的曝氣裝置。它由筒體組成，筒 體周邊帶有伸入廢水中鋼毛。筒體貼近水面，水平安裝。轉(zhuǎn)筒由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，迅速旋轉(zhuǎn)，使不斷 揚(yáng)起的廢水穿過曝氣池，加速循環(huán)使用，并使空氣進(jìn)入水中。氧轉(zhuǎn)移速率達(dá)1. 2 2. 4kg02/ (kffh)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有深度處理凈化技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種廊道式多區(qū)生 活污水深度處理系統(tǒng)及處理方法，利用風(fēng)能作為驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)刷曝氣和浸沒式填料筒組合工 藝，它能對(duì)生活廢水以及污水廠尾水污染物進(jìn)行有效深度處理，最大程度減少能量消耗，增加傳質(zhì)速率，提高氧利用率，充分達(dá)到深度處理的效果。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理 系統(tǒng)，包括填料區(qū)和曝氣區(qū)，入水口處設(shè)一級(jí)填料區(qū)，其后依次連曝氣區(qū)、二級(jí)填料區(qū)、曝氣 區(qū)和三級(jí)填料區(qū)。一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理方法，其步驟為(a)生活污水通過入水口進(jìn) 入一級(jí)填料區(qū)，生活污水對(duì)填料進(jìn)行掛膜，掛膜后分內(nèi)外兩層，內(nèi)層呈缺氧環(huán)境，實(shí)現(xiàn)同步 脫氮；(b)水流由一級(jí)填料區(qū)匯入曝氣區(qū)，轉(zhuǎn)刷通過風(fēng)車翼驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，使水中的溶解氧恢復(fù) 到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)；(c)經(jīng)曝氣的污水進(jìn)入二級(jí)填料區(qū)，由風(fēng)力帶動(dòng)填料區(qū)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)掛膜 及污染物吸附；(d) 二級(jí)填料區(qū)的出水再次經(jīng)過轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)，對(duì)污水進(jìn)行再曝氣；(e)經(jīng)曝 氣的污水進(jìn)入三級(jí)填料區(qū)，該區(qū)填料為彈性立體填料，污水經(jīng)過處理后排出。本發(fā)明以填料區(qū)和轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)作為基本工藝單元，填料區(qū)和轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)相間組 合，在入水口設(shè)一級(jí)填料區(qū)，依次布設(shè)轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)和二、三級(jí)填料區(qū)，達(dá)到多段深度處理廢 水的效果。入水口一級(jí)填料區(qū)采用球形填料，不設(shè)曝氣裝置，球形填料掛膜后的生物膜分內(nèi) 外兩層，生物膜達(dá)到一定厚度時(shí)，可以起到同步硝化反硝化的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮的去除。轉(zhuǎn) 刷曝氣區(qū)以專門設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)刷曝氣裝置為核心，軸承與風(fēng)車翼片呈一體，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)刷 對(duì)廢水進(jìn)行不斷攪動(dòng)，增大廢水與空氣的接觸面積，到達(dá)曝氣效果。經(jīng)過曝氣的廢水進(jìn)入二 級(jí)填料區(qū)，二級(jí)填料區(qū)填料為聚乙烯剛性填料，廢水與浸沒式填料轉(zhuǎn)筒中的填料充分接觸； 由于廢水經(jīng)過充分曝氣，填料區(qū)生物膜內(nèi)的微生物以好氧菌為主，生物膜厚度適中，填料在 水流的攪動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，與污染物充分混合，大大提高了傳質(zhì)效率。三級(jí)填料區(qū)采取與一、二級(jí) 填料區(qū)不同的填料，為彈性立體填料，以達(dá)到不同填料優(yōu)勢互補(bǔ)的處理效果；二、三級(jí)填料 區(qū)設(shè)回流裝置，可將污水回流至一級(jí)填料區(qū)進(jìn)行循環(huán)處理。本發(fā)明用的浸沒式填料轉(zhuǎn)筒呈圓柱體，以篩網(wǎng)將生物填料包在筒內(nèi)，在工藝初始 運(yùn)行階段，需對(duì)填料進(jìn)行掛膜，以風(fēng)能帶動(dòng)填料筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在水流與填料的接觸過程中，有機(jī) 物和溶解氧的傳質(zhì)速率得到大大提高，使生物膜在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)成功掛膜。在整個(gè)處理流程中，溶解氧以一定的梯度形式存在，在入水口填料區(qū)，隨著生化反 應(yīng)的進(jìn)行，溶解氧濃度降低到一定程度，有利于填料內(nèi)層生物膜的脫氮作用；進(jìn)入轉(zhuǎn)刷曝氣 區(qū)，溶解氧恢復(fù)到較高水平，填料區(qū)的微生物在溶解氧充足的環(huán)境中對(duì)COD的去除能力提 高，溶解氧隨隨反應(yīng)進(jìn)性下降；進(jìn)入一段轉(zhuǎn)刷曝氣-填料組合處理，整個(gè)流程提供各種溶解 氧條件以及不同填料的生物膜條件，使微生物在各自適宜的溶解氧濃度及生物膜厚度條件 下降解污染物。本發(fā)明的有益效果提供了一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理系統(tǒng)及處理方法， 以風(fēng)能作為驅(qū)動(dòng)力(特別適用于風(fēng)場強(qiáng)大地區(qū))，帶動(dòng)整個(gè)工藝流程的反應(yīng)器運(yùn)動(dòng)，從根本 上解決了能耗的問題；以轉(zhuǎn)刷進(jìn)行曝氣，實(shí)現(xiàn)曝氣與反應(yīng)分開處理，有利于提高曝氣量以及 避免曝氣對(duì)微生物生存條件的干擾；能夠?qū)崿F(xiàn)在有效去除氨氮的基礎(chǔ)上對(duì)COD進(jìn)行處理， 達(dá)到深度處理的良好效果；填料轉(zhuǎn)動(dòng)掛膜并吸附污染物，有利于增大生物膜與有機(jī)物的接 觸面積，同時(shí)提高了有機(jī)物和溶解氧的傳質(zhì)速率，使微生物得到更好的生存條件，保證穩(wěn)定 的處理效率；采取多段式工藝，形成一定的溶解氧梯度，有利于為微生物創(chuàng)造各自適宜的溶 解氧環(huán)境；該生物強(qiáng)化裝置可以針對(duì)生活污水以及污水廠尾水的污染狀況進(jìn)行處理，該系 統(tǒng)便于安裝、移動(dòng)以及不同功能單元的隨意組合，填料便于調(diào)整和更換，同時(shí)具有節(jié)能、環(huán)保、購置成本低、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明提供的深度處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的深度處理系 統(tǒng)的轉(zhuǎn)刷曝氣示意圖；圖3為本發(fā)明提供的深度處理系統(tǒng)的浸沒式填料轉(zhuǎn)筒示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明本發(fā)明提供的生活污水深度 處理系統(tǒng)及方法，以填料區(qū)和轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)相結(jié)合，以風(fēng)能驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)刷曝氣和浸沒式填料筒旋 轉(zhuǎn)，布置上依次為一級(jí)填料區(qū)1、一段轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)2、二級(jí)填料區(qū)3、二段轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)4、三級(jí) 填料區(qū)5。在對(duì)填料區(qū)進(jìn)行掛膜后進(jìn)入處理階段，運(yùn)用多段曝氣-填料結(jié)合達(dá)到深度處理的 目的。一級(jí)填料區(qū)的填料為球形填料，不進(jìn)行曝氣處理，掛膜后填料呈內(nèi)外兩層，內(nèi)層呈 缺氧環(huán)境，外層為好氧環(huán)境，多樣化的生物膜微生物種群有利于實(shí)現(xiàn)污水的同步脫氮。轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)轉(zhuǎn)刷由風(fēng)車翼片驅(qū)動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，代替了傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，該風(fēng)車適用 于風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，可以充分利用自然資源，具有低能耗的技術(shù)特點(diǎn)。二級(jí)和三級(jí)填料區(qū)采用不同彈性填料，由于填料特性的不同，有利于豐富生物膜 中微生物種類，對(duì)多種污染物起到良好的去除作用。如附圖1、2、3所示，入水首先進(jìn)入裝有球形填料的一級(jí)填料區(qū)1，球形填料在成功 掛膜后，由于其球形的骨架結(jié)構(gòu)，生物膜分內(nèi)外兩層，內(nèi)層呈缺氧環(huán)境，當(dāng)生物膜與污染物 接觸時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)同步脫氮的效果；在一級(jí)填料區(qū)1進(jìn)行一定的生化反應(yīng)之后，污水進(jìn)入一 段轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)2，轉(zhuǎn)刷在風(fēng)車6的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)水流進(jìn)行攪拌曝氣，水在不斷旋轉(zhuǎn)的 轉(zhuǎn)刷葉片作用下，切向呈水滴飛濺狀拋出水面與裹入空氣強(qiáng)烈混合，完成空氣中的氧向水 中轉(zhuǎn)移；經(jīng)過曝氣的污水進(jìn)入二級(jí)填料區(qū)3，該填料區(qū)采用浸沒式填料筒8，以篩網(wǎng)9將填料 封在填料桶內(nèi)，在風(fēng)力的帶動(dòng)下，填料筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛膜并吸附去除污染物；該段工藝采取曝 氣區(qū)和生化反應(yīng)區(qū)分離處理，可以避免曝氣不均勻?qū)ι锬ぶ形⑸锏挠绊?，為生物膜?供相對(duì)穩(wěn)定的生存環(huán)境；污水在二段轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)4進(jìn)行再曝氣，以使溶解氧恢復(fù)到一定水 平，進(jìn)入三級(jí)填料區(qū)5，該區(qū)域采用不同于一、二級(jí)填料區(qū)的填料，有利于豐富微生物種類， 提高污染物去除效果；在二、三級(jí)填料設(shè)回流裝置7，對(duì)污水進(jìn)行回流，一方面補(bǔ)充碳源，另 一方面對(duì)污水進(jìn)行循環(huán)處理，達(dá)到深度處理效果。該方法填料區(qū)與曝氣區(qū)組合進(jìn)行工藝布置，同時(shí)多級(jí)填料區(qū)采用不同彈性填料進(jìn) 行生化處理，這種工藝特點(diǎn)有利于沿工藝流程方向形成溶解氧梯度，不同階段的溶解氧狀 況為各種微生物提供了適宜的生存環(huán)境，同時(shí)多種填料的組合使用有利于生物膜中多種微 生物共存，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種污染物去除最大化。實(shí)施例1在以處理生活污水為主的污水處理廠的生物處理階段，直接建立廊道式 多區(qū)深度處理系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)和處理方法同上所述。一級(jí)填料區(qū)采用直徑180mm纖維球 填料，二級(jí)填料區(qū)采用比表面積0. 82m2/m3花環(huán)填料，三級(jí)填料區(qū)采用階梯環(huán)填料，其步驟 為(1)用該廠要進(jìn)行處理的生活污水入水進(jìn)行掛膜處理，經(jīng)1 2個(gè)月掛膜成功；(2)污水 處理廠生活廢水在經(jīng)過污水廠基本預(yù)處理單元后，直接進(jìn)入深度處理工藝進(jìn)行污染物的去
5除；(3)污水經(jīng)過一級(jí)填料區(qū)處理后進(jìn)入曝氣區(qū)進(jìn)行曝氣，使溶解氧恢復(fù)到一定程度；(4) 經(jīng)過曝氣的污水進(jìn)入二級(jí)填料區(qū)進(jìn)行處理，之后進(jìn)入曝氣區(qū)進(jìn)行再曝氣；(5)污水經(jīng)三級(jí) 填料區(qū)處理后，在出水濃度達(dá)標(biāo)情況下進(jìn)行回用，對(duì)于不達(dá)標(biāo)的出水進(jìn)行回流，循環(huán)處理直 至達(dá)標(biāo)。該方法能耗低，處理效果良好，COD減少60% -70%，氨氮減少40% 45%。
實(shí)施例2在污水處理廠尾水不達(dá)標(biāo)的地區(qū)，建立廊道式多區(qū)深度處理系統(tǒng)，其基 本結(jié)構(gòu)和處理方法同上所述。一級(jí)填料區(qū)采用50mm多面空心球填料，二級(jí)填料區(qū)采用比 表面積0. 89m2/m3花環(huán)填料，三級(jí)填料區(qū)采用比表面積114m2/m3聚丙烯填料，其步驟為(1) 以一定濃度的生活廢水對(duì)填料區(qū)進(jìn)行掛膜，保證微生物對(duì)碳源和氮源的正常需求；(2)待 掛膜成功后，等梯度降低污水濃度，對(duì)生物膜進(jìn)行馴化處理；(3)待生物膜厚度穩(wěn)定后，將 污水處理廠尾水接入該深度處理工藝，對(duì)污染物進(jìn)行去除；(4)污水經(jīng)過一級(jí)填料區(qū)處理 后進(jìn)入曝氣區(qū)進(jìn)行曝氣，使溶解氧恢復(fù)到一定程度；(5)經(jīng)過曝氣的污水進(jìn)入二級(jí)填料區(qū) 進(jìn)行處理，之后進(jìn)入曝氣區(qū)進(jìn)行再曝氣；(6)污水經(jīng)三級(jí)填料區(qū)處理后，在出水濃度達(dá)標(biāo)情 況下進(jìn)行回用，對(duì)于不達(dá)標(biāo)的出水進(jìn)行回流，循環(huán)處理直至達(dá)標(biāo)，同時(shí)對(duì)碳源不足的環(huán)節(jié)補(bǔ) 充碳源，保證生化反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行。該工藝流程具有較好的深度處理效果，COD減少40% 50%，氨氮減少30% 40%。
權(quán)利要求
一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理系統(tǒng)，包括填料區(qū)和曝氣區(qū)，其特征在于入水口處設(shè)一級(jí)填料區(qū)(1)，其后依次連接曝氣區(qū)(2)、二級(jí)填料區(qū)(3)、曝氣區(qū)(4)和三級(jí)填料區(qū)(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生活污水深度處理系統(tǒng)，其特征在于填料區(qū)為浸沒式填料轉(zhuǎn)筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生活污水深度處理系統(tǒng)，其特征在于一級(jí)填料區(qū)(1)填料為 球形填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生活污水深度處理系統(tǒng)，其特征在于曝氣區(qū)(2)為轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的生活污水深度處理系統(tǒng)，其特征在于二級(jí)填料 區(qū)(3)填料為聚乙烯剛性填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的生活污水深度處理系統(tǒng)，其特征在于三級(jí)填料 區(qū)(5)填料為彈性立體填料。
7.—種廊道式多區(qū)生活污水深度處理方法，其步驟為(a)生活污水通過入水口進(jìn)入一級(jí)填料區(qū)(1)，生活污水對(duì)填料進(jìn)行掛膜，掛膜后分內(nèi) 外兩層，內(nèi)層呈缺氧環(huán)境，實(shí)現(xiàn)同步脫氮；(b)水流由一級(jí)填料區(qū)(1)匯入曝氣區(qū)(2)，轉(zhuǎn)刷通過風(fēng)車翼(6)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，使水中的 溶解氧恢復(fù)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)；(c)經(jīng)曝氣的污水進(jìn)入二級(jí)填料區(qū)(3)，由風(fēng)力帶動(dòng)填料區(qū)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)掛膜及污染物吸附；(d)二級(jí)填料區(qū)的出水再次經(jīng)過轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)(4)，對(duì)污水進(jìn)行再曝氣；(e)經(jīng)曝氣的污水進(jìn)入三級(jí)填料區(qū)(5)，該區(qū)填料為彈性立體填料，污水經(jīng)過處理后排出ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理系統(tǒng)及處理方法，屬于污水處理領(lǐng)域。該處理系統(tǒng)包括填料區(qū)和曝氣區(qū)，入水口處設(shè)一級(jí)填料區(qū)，其后依次連曝氣區(qū)、二級(jí)填料區(qū)、曝氣區(qū)和三級(jí)填料區(qū)。處理方法為生活污水通過入水口進(jìn)入一級(jí)填料區(qū)，生活污水對(duì)填料進(jìn)行掛膜實(shí)現(xiàn)同步脫氮；水流由匯入曝氣區(qū)，轉(zhuǎn)刷通過風(fēng)車翼驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；經(jīng)曝氣的污水進(jìn)入二級(jí)填料區(qū)，由風(fēng)力帶動(dòng)填料區(qū)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)掛膜及污染物吸附；二級(jí)填料區(qū)的出水再次經(jīng)過轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)，對(duì)污水進(jìn)行再曝氣；經(jīng)曝氣的污水進(jìn)入三級(jí)填料區(qū)，該區(qū)填料為彈性立體填料，污水經(jīng)過處理后排出。本發(fā)明便于安裝、移動(dòng)以及組合，填料便于調(diào)整和更換，同時(shí)具有節(jié)能、環(huán)保、購置成本低、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F9/14GK101913736SQ20101025481
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者丁原紅, 任洪強(qiáng), 牛川, 郭瑞昕 申請(qǐng)人:南京大學(xué)