混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置和處理方法
【專利摘要】混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置和處理方法，涉及污水處理。所述裝置設(shè)有進水槽、提升泵、鼓風(fēng)機、生物濾柱和曝氣頭；進水槽出水口接提升泵進口，生物濾柱設(shè)有柱體、承托板、進出水口，提升泵出口接進水口，進水口設(shè)于柱體的底部，承托板設(shè)于進水口的上方，在承托板上設(shè)有至少1個用于布水的通孔，在柱體內(nèi)承托板上填入混合填料，出水口設(shè)在柱體的頂部，在柱體上設(shè)有取樣口，鼓風(fēng)機的出風(fēng)口接設(shè)于柱體底部的曝氣頭。進水槽中的海水養(yǎng)殖廢水在提升泵的作用下，流入生物濾柱的底部，廢水經(jīng)過混合填料后從生物濾柱頂部的出水口流出。利于微生物的生長，在運行過程中，貝殼生物陶粒可釋放出一定的碳酸鈣，緩沖pH，保證微生物硝化所需環(huán)境。
【專利說明】混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置和處理方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理，尤其是涉及一種混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置和處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個資源型和水質(zhì)型缺水的國家。聯(lián)合國規(guī)定，我國的人均水資源量已不足世界人均水平的1/4，是一個資源型缺水的國家。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，水污染情況日益嚴重。目前，我國污水治理面臨的形勢是，水污染嚴重、治理起步晚、基礎(chǔ)差、要求高。根據(jù)國家污水排放預(yù)測和環(huán)境治理2010年遠景規(guī)劃，我國在2010年污水排放總量約為763億立方米，需要處理45%，每日處理量達9407萬立方米，而目前我國已建成的污水處理系統(tǒng)能力不到3000萬立方米，還有大量污水必須在今后幾年內(nèi)治理達標。同時不少地方要求污水處理必須達到回用標準，這就在數(shù)量和質(zhì)量上提出了很高的要求。
[0003]目前處理污水的方法有活性污泥法和生物膜法。活性污泥法雖然能達到一定的排放水標準，但是存在負荷底、工程投資高、占地大等問題。曝氣生物濾池(BAF)是近年來受到廣泛關(guān)注的一種新型污水處理技術(shù)，具有占地面積少、投資費用低、處理效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點。 現(xiàn)已被應(yīng)用于許多污水處理廠的二級處理、深度處理以及污水的回用。濾料是BAF的核心構(gòu)件，濾料是影響微生物固定、生長、繁殖和脫落的重要因素，選擇合適的濾料對于BAF的設(shè)計、運行和達到預(yù)定的處理效果具有決定作用。混合填料可以提高BAF的去污能力和抗沖擊負荷的能力，又能有效的減少反沖洗成本和初期建設(shè)成本。2004年，鄧惠萍等(鄧慧萍，吳國榮，張玉先.沸石和活性炭除氨氮、有機物的互補作用[J].中國給水排水，2004, 20(5):50-52)研究了沸石與活性炭去除天然有機物和氨氮的效果以及二者在去除氨氮和有機物中的互補作用。結(jié)果表明:活性炭對有機物的吸附效果明顯優(yōu)于沸石，沸石則對進水氨氮峰值有很好的削減作用，而活性炭可保證對氨氮的穩(wěn)定去除。沸石+活性炭工藝可以發(fā)揮沸石和活性炭的各自優(yōu)勢，能有效去除微污染源水中的氨氮和有機物。2007年，劉芳等(劉芳，趙朝成，張秀霞.組合填料生物濾池處理錦綸廢水二級出水的性能研究[J].環(huán)境工程學(xué)報，2007,4(1):38-43)采用陶粒和活性炭組合填料生物濾池對錦綸廢水二級生物處理出水進行了深度凈化，研究結(jié)果表明，曝氣生物濾池處理效果良好，平均出水C0D、NH4+-N和TN分別為32mg/L、1.5mg/L和8.lmg/L。2012年，彭曉蘭等(彭曉蘭，陳呂軍.不同填料組合的曝氣生物濾池前置反硝化工藝特性的比較研究[J].環(huán)境工程學(xué)報，2012，6 (4): 1207-1214)研究了陶粒-沸石和沸石-陶粒兩組混合填料在不同水力負荷條件下對污水的處理效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沸石-陶粒組合的脫氮能力高于陶粒-沸石的脫氮能力。混合濾柱可以充分發(fā)揮濾料的優(yōu)勢，目前的混合填料多采用多級生物濾池方法，采用單級混合床生物濾池的研究還鮮有報道。目前，補充堿度的方式主要是投加NaHCO3或似0!1，這無疑增加了運行成本與管理的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種混合填料床曝氣生物濾池污水處理方法。
[0006]所述混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置設(shè)有進水槽、提升泵、鼓風(fēng)機、生物濾柱和曝氣頭；所述進水槽的出水口接提升泵的進口，所述生物濾柱設(shè)有柱體、承托板、進水口和出水口，提升泵的出口接進水口，進水口設(shè)于柱體的底部，承托板設(shè)于進水口的上方，在承托板上設(shè)有至少I個用于布水的通孔，在柱體內(nèi)承托板上填入混合填料，出水口設(shè)在柱體的頂部，在柱體上設(shè)有取樣口，鼓風(fēng)機的出風(fēng)口接設(shè)于柱體底部的曝氣頭。
[0007]所述曝氣頭與鼓風(fēng)機之間可設(shè)有流量計。
[0008]所述混合填料的高度可為0.5~4m，所述混合填料可采用火山巖燒結(jié)濾料和貝殼生物陶粒，所述火山巖燒結(jié)濾料和貝殼生物陶粒的質(zhì)量比可為(I~5): I。
[0009]進水槽、提升泵、生物濾柱之間采用水管連接；鼓風(fēng)機、流量計和生物濾柱之間采用氣管連接。
[0010]污水從進水槽流出通過進水管進入提升泵，提升泵加壓后，進入生物濾柱底部，沿程向上，經(jīng)過混合填料床的處理，然后從濾柱上方的出水口流出；曝氣頭設(shè)置在生物濾柱的底部，與鼓風(fēng)機相連，進行連續(xù)曝氣，生物濾柱的溶解氧濃度可控制為3~7.5mg/L。
[0011]所述混合填料床曝氣生物濾池污水處理方法，采用所述混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置，所述方法具體步驟如下:
[0012]進水槽中的海水養(yǎng)殖廢水在提升泵的作用下，流入生物濾柱的底部，廢水經(jīng)過混合填料后從生物濾柱頂部的出水口流出。
[0013]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一，在`于濾料選擇和混合比例的確定，混合比直接影響B(tài)AF的運行效能，例如微生物的附著、生物膜的厚度，以及反沖洗周期等。
[0014]本發(fā)明所采用的火山巖陶粒貝殼生物陶粒按照不同的體積比例混合均勻，混合比范圍為I~5。進一步將不同的混合比的混合填料填充到BAF裝置中。
[0015]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二，在于氣水比的選擇，氣水比將直接影響B(tài)AF工藝的脫氮效能和反沖洗周期。
[0016]本發(fā)明所采用的不同的氣水比的，考察氣水比的影響，氣水比的范圍為5~40。進一步將不同的氣水比作為BAF的運行參數(shù)。
[0017]本發(fā)明采用混合填料(火山巖陶粒和貝殼生物陶粒)作為曝氣生物濾柱的填料，基于混合填料床生物濾池污水處理工藝具有單一填料生物濾池和兩段式生物濾池所沒有的優(yōu)勢，所發(fā)明裝置具有高強度的去污能力和抗沖擊負荷的能力，又能有效減少反沖洗成本和初期建設(shè)成本。
[0018]本發(fā)明基于混合填料床曝氣生物濾池污水處理工藝，將混合填料曝氣生物濾池裝置運用到污水處理中，發(fā)現(xiàn)混合填料床生物濾柱的處理效果要優(yōu)于單一填料的生物濾柱，具有重要的應(yīng)用價值和社會意義。
[0019]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0020]本發(fā)明采用混合填料(火山巖陶粒和貝殼生物陶粒)作為BAF的填料，該裝置不僅利于微生物的生長，而且在運行過程中，貝殼生物陶?？梢葬尫懦鲆欢ǖ奶妓徕}，緩沖PH，保證微生物硝化所需的環(huán)境，從而在沒有外加堿度提供的條件下，保證裝置的正常運行?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明所述混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置實施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實施例在運行穩(wěn)定期中進出水中pH。
[0023]圖3為本發(fā)明實施例在運行穩(wěn)定期中進出水氨氮濃度。
[0024]圖4為本發(fā)明實施例在運行穩(wěn)定期中進出水中CODsfa濃度。
[0025]在圖2 ~4 中，標記?為 effluent ;〇為 Influent。
【具體實施方式】
[0026]以下實施例將結(jié)合附圖給出本發(fā)明在海水養(yǎng)殖廢水中的突出效果。
[0027]如圖1所示，所述混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置實施例設(shè)有進水槽1、提升泵2、鼓風(fēng)機5、生物濾柱6和曝氣頭7 ;所述進水槽I的出水口接提升泵2的進口，所述生物濾柱6設(shè)有柱體61、承托板63、進水口 64和出水口 65，提升泵2的出口接進水口 64，進水口 64設(shè)于柱體61的底部，承托板63設(shè)于進水口 64的上方，在承托板63上設(shè)有至少一個用于布水的通孔，在柱體61內(nèi)承托板63上填入混合填料62,出水口 65設(shè)在柱體61的頂部，在柱體61上設(shè)有取樣口 3，鼓風(fēng)機5的出風(fēng)口接設(shè)于柱體61底部的曝氣頭7。
[0028]所述曝氣頭7與鼓風(fēng)機5之間設(shè)有流量計4。
[0029]所述混合填料的高度為0.5~4m，所述混合填料采用火山巖燒結(jié)濾料和貝殼生物陶粒，所述火山巖燒結(jié)濾料`和貝殼生物陶粒的質(zhì)量比為(I~5): I。
[0030]進水槽1、提升泵2、生物濾柱6之間采用水管連接；鼓風(fēng)機5、流量計4和生物濾柱6之間采用氣管連接。
[0031]污水從進水槽流出通過進水管進入提升泵，提升泵加壓后，進入生物濾柱底部，沿程向上，經(jīng)過混合填料床的處理，然后從濾柱上方的出水口流出；曝氣頭設(shè)置在生物濾柱的底部，與鼓風(fēng)機相連，進行連續(xù)曝氣，生物濾柱的溶解氧濃度可控制為3~7.5mg/L。
[0032]本發(fā)明開拓性地以兩種混合填料作為BAF的填料，因為火山巖陶粒具有粗糙的表面而具有作為生物膜載體的可能性，且經(jīng)試驗證實粗糙的火山巖陶粒表面非常適合反硝化細菌的生長。貝殼生物陶粒可以釋放出CaCO3，保證硝化反應(yīng)的正常進行。進水槽I中的海水養(yǎng)殖廢水在提升泵2的作用下，流入生物濾柱的底部，生物濾柱6中填充一定高度的混合填料，海水養(yǎng)殖廢水經(jīng)過混合填料后從頂部的出水口流出。氣水比為5~40，反沖洗周期為I ~7d。
[0033]經(jīng)實驗驗證，本發(fā)明所用混合填料非常適合作為生物膜載體，微生物可在混合填料的表面附著生長，并形成生物膜。因此，可以得出混合填料適合作為生物濾池的生物膜載體的結(jié)論。其次，本發(fā)明對海水養(yǎng)殖廢水的處理具有較高的氨氮及COD-去除效率，混合填料床曝氣生物濾柱，使濾柱內(nèi)氣液混合更加均勻，氧氣利用率大幅度提聞，大大提聞了濾柱的硝化效率。
[0034]本發(fā)明不僅大幅度提高了海水養(yǎng)殖廢水中的氨氮的去除效果，而且為海產(chǎn)養(yǎng)殖廢棄物一貝殼生物資源化再利用尋找一條新的途徑，具有占地面積小、處理效果好、運行成本低等優(yōu)點。
[0035]圖2給出進出水中pH的變化。出水的pH高于進水的pH，說明混合填料可以釋放出CaCO3緩沖pH，使濾柱內(nèi)水的pH升高，保證硝化反應(yīng)順利進行。
[0036]圖3給出在進水氨氮濃度為14~16mg/L，氣水比為40: l、HRT=6h的條件下，系統(tǒng)在穩(wěn)定期運行時的氨氮濃度變化。由圖可知，氨氮的去除率達到90%，出水氨氮濃度約為lmg/L，可見曝氣生物濾柱對于氨氮的去除效果好。
[0037]圖4給出進出水中CODsfa的濃度變化，出水的CODsfa濃度約為10mg/L，遠低于進水的濃度，可見曝氣生物濾柱對于CODsfa去除能力非常好。
【權(quán)利要求】
1.混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置，其特征在于設(shè)有進水槽、提升泵、鼓風(fēng)機、生物濾柱和曝氣頭；所述進水槽的出水口接提升泵的進口，所述生物濾柱設(shè)有柱體、承托板、進水口和出水口，提升泵的出口接進水口，進水口設(shè)于柱體的底部，承托板設(shè)于進水口的上方，在承托板上設(shè)有至少I個用于布水的通孔，在柱體內(nèi)承托板上填入混合填料，出水口設(shè)在柱體的頂部，在柱體上設(shè)有取樣口，鼓風(fēng)機的出風(fēng)口接設(shè)于柱體底部的曝氣頭。
2.如權(quán)利要求1所述混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置，其特征在于所述曝氣頭與鼓風(fēng)機之間設(shè)有流量計。
3.如權(quán)利要求1所述混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置，其特征在于所述混合填料的高度為0.5~4m。
4.如權(quán)利要求1所述混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置，其特征在于所述混合填料采用火山巖燒結(jié)濾料和貝殼生物陶粒，所述火山巖燒結(jié)濾料和貝殼生物陶粒的質(zhì)量比為(1 ~5): 1。
5.混合填料床曝氣生物濾池污水處理方法，其特征在于采用如權(quán)利要求1所述混合填料床曝氣生物濾池污水處理裝置，所述方法具體步驟如下: 進水槽中的海水養(yǎng)殖廢水在提升泵的作用下，流入生物濾柱的底部，廢水經(jīng)過混合填料后從生物濾柱頂部的出水口流出。
【文檔編號】C02F3/10GK103755012SQ201410047194
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月11日
【發(fā)明者】金朝榮, 楊承峰, 洪俊明, 石椿麗, 李玉 申請人:廈門環(huán)宇衛(wèi)生處理有限公司, 華僑大學(xué)