CN100460341C

CN100460341C - 一种污水生物处理方法

Info

Publication number: CN100460341C
Application number: CNB2007100150672A
Authority: CN
Inventors: 许延营; 郑西来; 杨仝锁; 翟公涛; 邹英杰
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2027-06-21
Also published as: CN101088931A

Abstract

本发明公开了一种污水生物处理方法，包括SBR反应器工作阶段和BAF反应器工作阶段，其特点是：先在SBR反应器中进行有机物及总磷的去除，该阶段包含如下步骤：进水、反应、沉淀、排泥、排水；SBR反应器的出水进入中间水箱，中间水箱通过管路将其中的SBR出水输送到BAF反应器；然后，在BAF反应器中进行总氮的去除，该阶段包含如下步骤：反硝化、硝化。本发明避免脱氮与除磷的互相干扰，保证对总氮、总磷的去除，并能有效地控制污泥膨胀的发生，可获得良好的、稳定达标的出水水质。

Description

一种污水生物处理方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理技术，特别是涉及一种利用序批式活性污泥法和曝气生物滤池耦合对污水进行处理的复合工艺，具体说是一种污水生物处理方法。

背景技术

公知的污水生物处理工艺，按反应器中微生物的存在形式，可分为悬浮污泥处理工艺和附着污泥处理工艺两大类。附着污泥处理工艺由于其结构特点，生物除磷效果不佳，因此进入氮、磷营养盐去除阶段后，在实际工程中应用最广泛的是悬浮污泥处理工艺。

序批式活性污泥法(sequencing batch reactor，SBR，也译为间歇式活性污泥法)是悬浮污泥处理工艺的一种，一般可按运行次序分为充水期、反应期、沉淀期、排水排泥期和闲置期五个阶段，这五个阶段组成SBR工艺的一个运行周期，根据运行需要也可不设闲置期。该工艺最明显的特点是将反应和沉淀的两道工序放在同一个反应器中序列间歇式进行，扩大了反应器的功能，因此无须另设二沉池和污泥回流设施，建设投资和运行费用都低于传统连续式悬浮污泥工艺。但由于该工艺仍然力图应用各种微生物组成的生态系统在不同的反应条件下，达到去除有机物和营养盐的目的。而由于功能不同的微生物在同一系统中混合生长，尤其是世代周期长的自养硝化菌与异养菌的混合生长，不可避免地存在着硝化菌与聚磷菌之间泥龄的矛盾、反硝化与释磷过程对碳源的竞争以及回流污泥中硝酸盐成分对厌氧区释磷的影响等系统本身固有的缺陷，使系统往往很难达到同步高效除磷和脱氮的效果。

面对悬浮污泥处理工艺存在的这些问题，同时为适应污水再生利用的要求，曝气生物滤池(Biological Aerated Filer，BAF)技术便应运而生，并得到了迅猛的发展。曝气生物滤池充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快速滤池的设计思路，具有集生物降解和过滤截留于一体、不存在污泥膨胀问题、占地面积小、出水水质可达到回用标准等优点。但是，传统曝气生物滤池也存在以下缺陷：

(1)进水悬浮物较多时容易堵塞，运行周期短，反冲洗频繁。为达到在较短的水力停留时间内处理较高的有机负荷并具有截留悬浮物的功能，曝气生物滤池采用的填料粒径一般都比较小。如果进水的悬浮物较高，会使滤池在很短时间内达到设计的水头损失而发生堵塞，这样就必然导致频繁的反冲洗，增加了运行费用与管理不便。这样就对曝气生物滤池前的处理工艺提出了较高的要求。

(2)进水有机物浓度高时，进水端异养菌增殖过快，同样会导致运行周期短，反冲洗频繁。

(3)生物除磷效果不好，依赖化学法除磷。一般研究认为，在曝气生物滤池内不存在厌氧和好氧的交替环境，在滤池中只是微生物自身生长需要少量的磷，所以生物除磷作用很弱。为使出水达到排放标准，多辅以化学除磷以解决磷的达标问题。从而造成污泥产量大，而且同生物污泥相比，化学污泥更加难以处理和处置。

(4)反硝化能力不足，仅仅把氨氮氧化，固然不会再造成水体黑臭问题，但对富营养化问题于事无补。

虽然国内外已有几项应用序批式活性污泥法和曝气生物滤池进行污水处理的专利文献，如专利号为97116662的“连续间歇曝气序批式活性污泥法污水处理工艺及系统”、专利号为200610018502的“循环序批式活性污泥法污水处理工艺及其活性污泥反应器”和专利号为02129618的“双层滤料曝气生物滤池”。但上述序批式活性污泥法工艺均未能解决脱氮与除磷要求的一系列矛盾、污泥膨胀等关键性问题；上述曝气生物滤池工艺也未能解决需频繁反冲洗、总氮去除率低、依赖化学除磷等关键性问题。

发明内容

本发明的目的在于针对序批式活性污泥法和曝气生物滤池各自存在的缺陷和不足，提供一种污水生物处理方法，避免脱氮与除磷的互相干扰，保证对总氮、总磷的去除，并能有效地控制污泥膨胀的发生，可获得良好的、稳定达标的出水水质。

为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种污水生物处理方法，包括SBR反应器工作阶段和BAF反应器工作阶段，其特征在于：先在SBR反应器中进行有机物及总磷的去除，该阶段包含如下步骤：

(1)进水：预处理后的原水进入SBR反应器，至预定液位或预定时间时停止；

(2)反应：在机械搅拌下，进水与SBR反应器中的悬浮污泥充分混合，在厌氧条件下完成厌氧释磷，同时伴随有机氮的氨化和大分子有机物的裂解；停止机械搅拌后对SBR反应器微孔曝气，完成好氧吸磷以及大部分有机物的生物降解；

(3)沉淀：停止曝气，混合液在SBR反应器中静止沉淀；

(4)排泥：沉淀完成后排放富磷剩余污泥，将磷从系统中去除，并保持悬浮污泥的活性；

(5)排水：将上清液排入一中间水箱；

然后，在BAF反应器中进行总氮的去除，该阶段包含如下步骤：

(1)反硝化：BAF反应器将来自中间水箱的进水与其内部的回流液混合后，从BAF底端进入BAF反应器进行反硝化，同时进一步降解污水中的有机物；

(2)硝化：在BAF反应器的上部对进水中的氨氮进行硝化，然后通过内回流管道回流至进水端，除去系统中的总氮。

上述SBR反应器仅包括厌氧和好氧两个反应阶段，而且好氧段完成有机物的降解为止，不进行硝化。厌氧段反应时间为0.5～1.5小时，好氧段反应时间为2～4小时。

在BAF反应器中包括下部的缺氧段和上部的好氧段，缺氧段进行反硝化，从硝化反应、反硝化反应的发生顺序来讲，属于前置反硝化。

为延长反冲洗周期，所述BAF反应器中缺氧段采用的滤料粒径大于好氧段采用的滤料粒径。其中，缺氧段采用粒径为5～6mm的滤料，好氧段采用粒径为3～5mm的滤料。

滤料可采用陶粒、沸石、页岩、火山岩、焦炭、活性炭、聚苯乙烯等；缺氧段和好氧段可以采用相同种类的滤料，也可以是种类不相同的两种滤料。

曝气头设置于两种粒径滤料的分界处，实现BAF反应器下部不曝气，为缺氧段；上部曝气，为好氧段。

作为本发明的另一方案，为实现整个系统的连续进水和出水，可以采用多个SBR反应器并联运行。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

(1)同现有的悬浮污泥工艺相比，本工艺的SBR反应器仅保留了好氧段和厌氧段，剔除了易引起污泥膨胀的缺氧段，避免了污泥膨胀的发生，使运行管理简单易行。同时，避免了缺氧段产生的硝酸盐对厌氧释磷的影响，从而有利于好氧吸磷，提高了除磷效果。

(2)SBR反应器不必考虑硝化，负荷可以大幅度提高，使反应器容积减少，从而减少了占地面积。

(3)SBR反应器耐冲击负荷能力强，使其出水(即BAF进水)水质稳定，有利于生长缓慢、对反应条件敏感的硝化菌的增殖。

(4)SBR反应器去除了原水中大部分悬浮物和有机物，减轻了BAF反应器的堵塞，大大延长了反冲洗周期，降低了运行能耗，提高了产水率。

(5)利用BAF反应器进行硝化，实现了水力停留时间与固体停留时间的分离，较短的水力停留时间下，泥龄可以很长，使世代周期长的硝化菌富集，硝化速度加快，反应器氨氮负荷高，同时也可以减少占地面积。

(6)不同于传统的曝气生物滤池，本发明增设的前置反硝化段中采用了粒径较大的滤料，这不但保证了总氮去除率，而且延长了反冲洗周期。

(7)BAF的过滤功能保证了对悬浮物的进一步截留，同时也进一步降低了出水悬浮物携带的磷。

附图说明

图1是本发明一种污水生物处理方法的工艺流程图。

图1中，1、进水管；2、SBR反应器；3、搅拌器；4、空气管；5、SBR排泥管；6、SBR出水管；7、中间水箱；8、空压机；9、BAF反应器；10、内循环水管；11、水泵；12、出水管；13、反冲洗水管；14、曝气头；15、曝气头；16、17、18、19、20、21电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

原水主要水质指标为：CODcr＝500～800mg/L，BOD₅＝300～400mg/L，SS＝150～450mg/L，TN＝50～90mg/L，TP＝7～11mg/L。将上述原水利用本发明的污水处理工艺进行处理。

污水处理装置包括SBR反应器和BAF反应器，在两反应器之间设置有中间水箱，中间水箱通过管路与两反应器连接。首先进水管1上的电磁阀16打开，经预处理后的原水经进水管1进入SBR反应器2。达到预定水位后进水电磁阀16关闭，搅拌器3开启。污水经机械搅拌后与SBR反应器中的活性污泥充分混合，MLSS为3500～4000mg/L，进行1.0小时的厌氧反应，聚磷菌完成厌氧释磷，同时伴随有机氮的氨化和大分子有机物的裂解。厌氧反应结束后，搅拌器3关闭，SBR空气管4上的电磁阀17打开，进行2.5小时的好氧反应，完成有机物的降解和好氧吸磷。好氧反应结束后，电磁阀17关闭，进入0.5小时的静止沉淀阶段。沉淀结束后，SBR排泥管5上的电磁阀18打开，排放部分富磷剩余污泥，保持SBR反应器中污泥的活性，并将磷从反应器中排出。然后电磁阀18关闭，SBR出水管6上的电磁阀19打开，上清液进入中间水箱7。

中间水箱7通过管路将其中的上清液输送到内循环管路10，作为BAF反应器9的进水。该进水与BAF反应器内回流液(内循环比例为100％)经水泵11增压后混合，BAF反应器进水管上的电磁阀20打开，反冲洗水管的电磁阀21关闭，进入BAF反应器9底端。首先经过高0.3m、填料为粒径5～6mm的陶粒的缺氧段进行反硝化，亚硝态氮和硝态氮变成氮气，BAF反应器内的反硝化主要在此缺氧段内完成。随后进水流经高1.2m，填料为粒径3～5mm的陶粒的好氧段，将氨氮氧化为亚硝态氮和硝态氮。出水经BAF反应器9上端的出水管12排出。

BAF反应器运行一段时间后，随着截流的悬浮物的增多，以及微生物的增长使得生物膜变厚，部分老化的生物膜从滤料上脱落，出水悬浮物增多，反应器的去除效率下降。此时应根据设定的运行时间或BAF反应器的水头损失对BAF反应器进行反冲洗。将BAF反应器进水管上的电磁阀20关闭，反冲洗水管的电磁阀21打开，对BAF反应器进行反冲洗。

经过上述工艺处理后，出水管12的出水主要水质指标可以达到：CODcr＝30～50mg/L，BOD₅＝5～10mg/L，浊度＝0.9～4.5NTU(出水悬浮物浓度很低，SS测量误差大，应用浊度表征出水悬浮物浓度)，TN＝5～10mg/L，TP＝0.3～1.0mg/L，去除率分别为：CODcr≥94％，BOD₅≥98％，TN≥89％，TP≥91％。出水水质符合城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级标准和城市杂用水水质标准(GB/T18920-2002)的要求。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种污水生物处理方法，包括SBR反应器工作阶段和BAF反应器工作阶段，其特征在于：污水生物处理方法包括：先在SBR反应器中进行有机物及总磷的去除，该阶段包含如下步骤：

(3)沉淀：停止曝气，混合液在SBR反应器中静止沉淀；

(5)排水：将上清液排入一中间水箱；

(1)反硝化：BAF反应器将来自中间水箱的进水与其内部的回流液混合后，从BAF底端进入BAF反应器，在反应器下部进行反硝化，同时进一步降解污水中的有机物；

2.根据权利要求1所述的污水生物处理方法，其特征在于：所述SBR反应器仅包括厌氧段和好氧段，且好氧段完成有机物的降解为止。

3.根据权利要求2所述的污水生物处理方法，其特征在于：SBR反应器中厌氧段反应时间为0.5～1.5小时，好氧段反应时间为2～4小时。

4.根据权利要求1所述的污水生物处理方法，其特征在于：所述BAF反应器包括下部的缺氧段和上部的好氧段，且缺氧段反硝化为上向流前置反硝化形式。

5.根据权利要求1或4所述的污水生物处理方法，其特征在于：所述BAF反应器中缺氧段采用的滤料粒径大于好氧段采用的滤料粒径。

6.根据权利要求5所述的污水生物处理方法，其特征在于：缺氧段采用粒径为5～6mm的滤料，好氧段采用粒径为3～5mm的滤料。

7.根据权利要求6所述的污水生物处理方法，其特征在于：所述的滤料为陶粒、沸石、页岩、火山岩、焦炭、活性炭、聚苯乙烯中的任一种。

8.根据权利要求5所述的污水生物处理方法，其特征在于：所述BAF反应器中的曝气头设置于两种粒径滤料的分界处。

9.根据权利要求1所述的污水生物处理方法，其特征在于：采用多个SBR反应器并联运行，使整个系统连续进水和出水。