CN111196628B

CN111196628B - 一种基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法

Info

Publication number: CN111196628B
Application number: CN202010099557.0A
Authority: CN
Inventors: 程庆锋; 刘宗杨; 李凤娇; 黄杨; 能子礼超
Original assignee: Chengdu Zhihe Environmental Protection Science & Technology Co ltd
Current assignee: CHENGDU ZHIHE ENVIRONMENTAL PROTECTION SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD.
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2040-02-18
Also published as: CN111196628A

Abstract

一种基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法，它涉及城镇污水深度处理的方法，它是要解决现有城镇污水深度处理投资高、运行成本高，COD、总氮去除效果差的技术问题。本方法：一、配备改良反硝化滤柱污水深度处理系统：二、启动改良反硝化滤柱水处理系统，启动完成后改良反硝化滤柱的石英砂填料上覆盖着生物膜，生物膜中含有反硝化菌、异养菌和锰氧化菌，并含有生物锰氧化物；三、将待深度处理的城镇污水输入改良反硝化滤柱污水深度处理系统进行稳定处理。处理后COD、总氮的平均去除率高于53.72％、46.20％。低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。可用于城镇污水深度处理领域。

Description

一种基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法

技术领域

本发明涉及一种城镇污水深度处理的方法，属于城镇污水处理领域。

背景技术

随着我国对水环境质量状况的日益重视，近年来建成了众多城镇污水处理厂，并制定了严格的排放标准，如《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)。但是部分污水处理厂水质不能够稳定达到一级A标准，尤其是县、镇级的污水处理厂，导致大量污染物排入河流、湖泊等。大量化肥、农药的使用，农村生活污水没有经过处理后排放等，也造成了水体的污染。同时由于我国现行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级A标准，仅相当于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中劣Ⅴ类标准，导致城镇污水处理厂出水即使达标排至水域功能较高的水体，也会进一步加剧水污染状况，威胁饮用水安全。因此开发城镇污水处理厂出水深度处理技术，对减少有机物、氮、磷等污染物的排放量，减轻水体污染程度，改善生态环境质量有重要的意义。

在深度处理技术中，混凝沉淀过滤最常见，但是需要投加药剂，会引入新的污染物，并且很难去除溶解性的有机物、氨氮、硝态氮。化学氧化能够有效去除污水中的有机物等，但是很难将硝态氮、磷等污染物去除，并且氧化剂成本较高。生物处理技术成本低、运行稳定，但是存在氮磷竞争有机物问题，并且有机物难降解。膜分离技术能够很好地去除废水中的污染物，一般需要双膜处理，运行成本较高。因此开发投资低、运行成本低，COD、总氮去除效果好的深度处理技术迫在眉睫。

发明内容

本发明是要解决现有城镇污水深度处理投资高、运行成本高，COD、总氮去除效果差的技术问题，而提供一种基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法。

本发明的基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法，按以下步骤进行：

一、配备改良反硝化滤柱污水深度处理系统：该改良反硝化滤柱水处理系统包括进水水箱、蠕动泵、进水阀门、改良反硝化滤柱、反冲洗阀门；

在改良反硝化滤柱的壳体内的下部设置承托层，在承托层之上设置填料层，在壳体的底部设置进水口，壳体的侧壁上部设置出水口；其中承托层是由石英砂构成的，填料层也由石英砂构成；

进水水箱经蠕动泵和进水阀门与改良反硝化滤柱的进水口连接；反冲洗阀门也与改良反硝化滤柱的进水口连接；

二、启动改良反硝化滤柱水处理系统：

(1)将待深度处理的城镇污水和生物除锰滤柱出水按体积比为1：1的混合液作为改良反硝化滤柱的进水加入到进水水箱中，向进水水箱中投加硫酸锰并接种城镇污水处理厂污泥；硫酸锰的浓度为0.4～0.6mg/L；接种污泥与混合液的体积比为(1～3)：100；进水水箱中的混合液经蠕动泵和进水阀门输入到改良反硝化滤柱中，混合液在改良反硝化滤柱的水力停留时间为10～12h，运行28～32天，在运行期间，每隔7～10天后，向进水水箱1中投加城镇污水处理厂污泥，投加量与第一次接种的量相同，共投加3次；

(2)将待深度处理的城镇污水和生物除锰滤柱出水按体积比为7：3的混合液作为改良反硝化滤柱的进水加入到进水水箱中，向进水水箱中投加硫酸锰；硫酸锰的浓度为0.4～0.6mg/L；进水水箱中的混合液经蠕动泵和进水阀门输入到改良反硝化滤柱中，混合液在改良反硝化滤柱的水力停留时间为6～8h，运行28～32天，

(3)将待深度处理的城镇污水加入到进水水箱中，进水水箱中的水经蠕动泵和进水阀门输入到改良反硝化滤柱中，混合液在改良反硝化滤柱的水力停留时间为6～8h，运行28～32天，完成启动；完成启动后改良反硝化滤柱的石英砂填料中覆盖着生物膜，生物膜中含有反硝化菌、异养菌和锰氧化菌，并含有生物锰氧化物；

三、稳定处理阶段：

将待深度处理的城镇污水加入到进水水箱中，进水水箱中的水经蠕动泵与进水阀门输入到改良反硝化滤柱中，改良反硝化滤柱的水力停留时间为6～8小时，每运行5～8天进行反冲洗，完成城镇污水的深度处理。

本发明与现有的城镇污水深度处理方法相比，有如下优点：

1)运行成本低：本发明通过将待深度处理的城镇污水和生物除锰滤柱出水按特定比例输入到改良反硝化滤柱中，接种反硝化菌、异养菌和锰氧化菌共同培养繁殖，在填料表面形成的微生物膜，该膜是由反硝化菌、异养菌和锰氧化菌构成的均衡的微生物生态系统，同时经过锰氧化菌的代谢也在改良反硝化滤柱中原位生成生物锰氧化物，利用该生物锰氧化物的催化氧化活性将待深度处理的城镇污水中的难降解有机物转化为易降解有机物，从而为反硝化菌提供碳源，实现反硝化。因此，本发明不需要外加碳源，运行成本低。

2)COD、总氮去除效果好：在不外加碳源的条件下，COD、总氮分别从18～30mg/L、18～21mg/L降到了8～15mg/L、9～12mg/L，去除率分别为42％～60％、42％～51％，平均去除率达到了53.72％、46.20％。出水COD、总氮明显低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级A标准。

3)投资低：本发明采用改良反硝化滤柱对城镇污水进行深度处理，仅需要反硝化滤柱，工艺流程短、附属设备少，因此，投资低。

本发明有效解决了城镇污水深度处理投资高、运行成本高，COD、总氮去除效果差的难题，实现了COD、总氮的低成本、高效去除，城镇污水处理厂出水经改良反硝化滤柱处理后，可以从《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级B标准降到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级A标准，有利于推广应用。

附图说明

图1是本发明的改良反硝化滤柱污水深度处理系统的示意图；图中1为进水水箱，2为蠕动泵，3为进水阀门，4为改良反硝化滤柱，4-1为壳体，4-2为承托层，4-3为填料层，4-4为进水口，4-5为出水口，5为反冲洗阀门；

图2是实施例1中随处理的进行COD的去除效果图；

图3是实施例1中随处理的进行总氮的去除效果图；

图4是实施例1中随处理的进行氨氮的去除效果图；

图5是实施例1中随处理的进行硝氮的去除效果图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法，按以下步骤进行：

一、配备改良反硝化滤柱污水深度处理系统：该改良反硝化滤柱水处理系统包括进水水箱1、蠕动泵2、进水阀门3、改良反硝化滤柱4、反冲洗阀门5；

在改良反硝化滤柱4的壳体4-1内的下部设置承托层4-2，在承托层4-2之上设置填料层4-3，在壳体4-1的底部设置进水口4-4，壳体4-1的侧壁上部设置出水口4-5；其中承托层4-2是由石英砂构成的，填料层4-3也由石英砂构成；

进水水箱1经蠕动泵2和进水阀门3，与改良反硝化滤柱4的进水口4-4连接；反冲洗阀门5也与改良反硝化滤柱4的进水口4-4连接；

二、启动改良反硝化滤柱水处理系统：

(1)将待深度处理的城镇污水和生物除锰滤柱出水按体积比为1：1的混合液作为改良反硝化滤柱的进水加入到进水水箱1中，向进水水箱1中投加硫酸锰并接种城镇污水处理厂污泥；硫酸锰的浓度为0.4～0.6mg/L；接种污泥与混合液的体积比为(1～3)：100；进水水箱1中的混合液经蠕动泵2和进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，混合液在改良反硝化滤柱4的水力停留时间为10～12h，运行28～32天，在运行期间，每隔7～10天后，向进水水箱1中投加城镇污水处理厂污泥，投加量与第一次接种的量相同，共投加3次；

(2)将待深度处理的城镇污水和生物除锰滤柱出水按体积比为7：3的混合液作为改良反硝化滤柱的进水加入到进水水箱1中，向进水水箱1中投加硫酸锰；硫酸锰的浓度为0.4～0.6mg/L；进水水箱1中的混合液经蠕动泵2和进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，混合液在改良反硝化滤柱4的水力停留时间为6～8h，运行28～32天，

(3)将待深度处理的城镇污水加入到进水水箱1中，进水水箱1中的水经蠕动泵2和进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，混合液在改良反硝化滤柱4的水力停留时间为6～8h，运行28～32天，完成启动；完成启动后改良反硝化滤柱4的石英砂填料中覆盖着生物膜，生物膜中含有反硝化菌、异养菌和锰氧化菌，并含有生物锰氧化物；

三、稳定处理阶段：将待深度处理的城镇污水加入到进水水箱1中，进水水箱1中的水经蠕动泵2与进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，改良反硝化滤柱4的水力停留时间为6～8小时，每运行5～8天进行反冲洗，完成城镇污水的深度处理。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中构成承托层4-2的石英砂的粒径1～2cm，承托层4-2的厚度10～20cm；其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中，构成填料层4-3的石英砂的粒径2～4mm，填料层4-3的厚度为60～80cm；其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二(1)中待深度处理的城镇污水的COD、总氮、氨氮、硝氮的浓度分别为18～30mg/L、18～21mg/L、0.3～1.5mg/L、17～21mg/L；其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二(1)中城镇污水处理厂污泥中含有反硝化菌和异养菌；其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二(1)中生物除锰滤柱出水中含有锰氧化菌；其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二(1)中的污泥浓度为10～15g/L；其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤三中，反冲洗时间为3～5分钟，反冲洗强度为10～12L/(s·m²)；其它与具体实施方式一至七之一相同。

用下面的实施例验证本发明的有益效果：

实施例1：本实施例的基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法，按以下步骤进行：

一、配备改良反硝化滤柱水处理系统：该改良反硝化滤柱水处理系统由进水水箱1、蠕动泵2、进水阀门3、改良反硝化滤柱4、反冲洗阀门5组成；

在改良反硝化滤柱4的壳体4-1内的下部设置承托层4-2，在承托层4-2之上设置填料层4-3，在壳体4-1的底部设置进水口4-4，壳体4-1的侧壁上部设置出水口4-5；其中承托层4-2是由粒径1～1.5cm的石英砂构成的，承托层4-2的厚度10cm；填料层4-3由粒径3～4mm的石英砂构成，填料层4-3的厚度为60cm；壳体4-1的总高度为90cm，壳体4-1的内径为10cm；

进水水箱1经蠕动泵2和进水阀门3与改良反硝化滤柱4的进水口4-4连接；反冲洗阀门5也与改良反硝化滤柱4的进水口4-4连接；

二、启动改良反硝化滤柱水处理系统：

(1)将航空港污水处理厂二沉池出水和生物除锰滤柱出水按体积比为1：1的混合液作为改良反硝化滤柱的进水加入到进水水箱1中，向进水水箱1中投加硫酸锰并接种航空港污水处理厂的浓度为10g/L的污泥；硫酸锰的浓度为0.5mg/L；接种的浓度为10g/L的污泥与混合液的体积比为2：100；进水水箱1中的混合液经蠕动泵2与进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，混合液在改良反硝化滤柱4的水力停留时间为11h，共运行30天，在运行期间，每隔7天，向进水水箱1中投加航空港污水处理厂的浓度为10g/L的污泥，投加量与第一次接种的量相同，共投加3次；

其中航空港污水处理厂二沉池出水的COD、总氮、氨氮、硝氮的浓度分别为18～30mg/L、18～21mg/L、0.3～1.5mg/L、17～21mg/L；航空港污水处理厂污泥中含有反硝化菌和异养菌，生物除锰滤柱出水中含有锰氧化菌；

(2)将航空港污水处理厂二沉池出水和生物除锰滤柱出水按体积比为7：3的混合液作为改良反硝化滤柱的进水加入到进水水箱1中，向进水水箱1中投加硫酸锰；硫酸锰的浓度为0.5mg/L；进水水箱1中的混合液经蠕动泵2和进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，混合液在改良反硝化滤柱4的水力停留时间为7h，运行30天，

(3)将航空港污水处理厂二沉池出水加入到进水水箱1中，进水水箱1中的水经蠕动泵2和进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，混合液在改良反硝化滤柱4的水力停留时间为7h，运行30天，完成启动；完成启动后改良反硝化滤柱4的石英砂填料中覆盖着生物膜，生物膜中含有反硝化菌、异养菌和锰氧化菌，并含有生物锰氧化物；

三、稳定处理阶段：

将航空港污水处理厂二沉池出水加入到进水水箱1中，进水水箱1中的水经蠕动泵2与进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，混合液在改良反硝化滤柱4的水力停留时间为7小时，每运行7天进行反冲洗，反冲洗时间为5分钟，反冲洗强度为10L/(s·m²)；完成城镇污水的深度处理。

图2是实施例1中稳定处理阶段随处理的进行COD的去除效果图；图3是实施例1中稳定处理阶段随处理的进行总氮的去除效果图；从图2～图3可以看出，在稳定处理阶段，进水的COD、总氮分别从18～30mg/L、18～21mg/L，出水的COD、总氮分别降到了8～15mg/L、9～12mg/L，去除率分别为42％～60％、42％～51％，平均去除率达到了53.72％、46.20％。出水COD、总氮明显低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级A标准。

图4是实施例1中稳定处理阶段随处理的进行氨氮的去除效果图；从图4可以看出，在稳定处理阶段，出水的氨氮低于3mg/L，符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级A标准。

图5是实施例1中稳定处理阶段随处理的进行硝氮的去除效果图。在稳定处理阶段，进水的硝氮为17～21mg/L，出水的硝氮降至8.5～10mg/L，去除率达48～53％，平均去除率达到50.63％。

实施例2：本实施例的基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法，按以下步骤进行：

一、配备改良反硝化滤柱污水深度处理系统：该改良反硝化滤柱水处理系统由进水水箱1、蠕动泵2、进水阀门3、改良反硝化滤柱4、反冲洗阀门5组成；

在改良反硝化滤柱4的壳体4-1内的下部设置承托层4-2，在承托层4-2之上设置填料层4-3，在壳体4-1的底部设置进水口4-4，壳体4-1的侧壁上部设置出水口4-5；其中承托层4-2是由石英砂构成的，填料层4-3也由石英砂构成；其中承托层4-2是由粒径1.5～2cm的石英砂构成的，承托层4-2的厚度15cm；填料层4-3由粒径2.5～3.5mm的石英砂构成，填料层4-3的厚度为70cm；壳体4-1的总高度为100cm，壳体4-1的内径为12cm；

二、启动改良反硝化滤柱水处理系统：

(1)将待深度处理的城镇污水和生物除锰滤柱出水按体积比为1：1的混合液作为改良反硝化滤柱的进水加入到进水水箱1中，向进水水箱1中投加硫酸锰并接种城镇污水处理厂浓度为15g/L的污泥；硫酸锰的浓度为0.6mg/L；接种的浓度为15g/L的污泥与混合液的体积比为3：100；进水水箱1中的混合液经蠕动泵2和进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，混合液在改良反硝化滤柱4的水力停留时间为8h，运行32天，在运行期间，每隔8天后，向进水水箱1中投加城镇污水处理厂污泥，投加量与第一次接种的量相同，共投加3次；

其中待深度处理的城镇污水的COD、总氮、氨氮、硝氮的浓度分别为18～30mg/L、18～21mg/L、0.3～1.5mg/L、17～21mg/L；城镇污水处理厂污泥中含有反硝化菌和异养菌，生物除锰滤柱出水中含有锰氧化菌；

(2)将待深度处理的城镇污水和生物除锰滤柱出水按体积比为7：3的混合液作为改良反硝化滤柱的进水加入到进水水箱1中，向进水水箱1中投加硫酸锰；硫酸锰的浓度为0.6mg/L；进水水箱1中的混合液经蠕动泵2和进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，混合液在改良反硝化滤柱4的水力停留时间为8h，运行28天，

(3)将待深度处理的城镇污水加入到进水水箱1中，进水水箱1中的水经蠕动泵2和进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，混合液在改良反硝化滤柱4的水力停留时间为8h，运行30天，完成启动；完成启动后改良反硝化滤柱4的石英砂填料中覆盖着生物膜，生物膜中含有反硝化菌、异养菌和锰氧化菌，并含有生物锰氧化物；

三、稳定处理阶段：将待深度处理的城镇污水加入到进水水箱1中，进水水箱1中的水经蠕动泵2与进水阀门3输入到改良反硝化滤柱4中，改良反硝化滤柱4的水力停留时间为8小时，每运行8天进行反冲洗，反冲洗时间为5分钟，反冲洗强度为10L/(s·m²)；完成城镇污水的深度处理。

实施例2中，待深度处理的城镇污水的COD、总氮、氨氮、硝氮的浓度分别为18～29mg/L、18～21mg/L、0.3～1.5mg/L、17～21mg/L，在稳定处理阶段，出水的COD、总氮、氨氮、硝氮的浓度分别降至10～12mg/L、9～11mg/L、0.3～3mg/L、8～10mg/L，COD的平均去除率达到53.2％、总氮的平均去除率达到48.7％、硝氮的平均去除率达到52.6％。出水COD、总氮、氨氮、硝氮明显低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级A标准。

Claims

1.一种基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、配备改良反硝化滤柱污水深度处理系统：该改良反硝化滤柱污水深度处理系统包括进水水箱（1）、蠕动泵（2）、进水阀门（3）、改良反硝化滤柱（4）、反冲洗阀门（5）；

在改良反硝化滤柱（4）的壳体（4-1）内的下部设置承托层（4-2），在承托层（4-2）之上设置填料层（4-3），在壳体（4-1）的底部设置进水口（4-4），壳体（4-1）的侧壁上部设置出水口（4-5）；其中承托层（4-2）是由石英砂构成的，填料层（4-3）也由石英砂构成；

进水水箱（1）经蠕动泵（2）和进水阀门（3），与改良反硝化滤柱（4）的进水口（4-4）连接；反冲洗阀门（5）也与改良反硝化滤柱（4）的进水口（4-4）连接；

二、启动改良反硝化滤柱污水深度处理系统：

(1)将待深度处理的城镇污水和生物除锰滤柱出水按体积比为1：1的混合液作为改良反硝化滤柱的进水加入到进水水箱（1）中，向进水水箱（1）中投加硫酸锰并接种城镇污水处理厂污泥，城镇污水处理厂污泥中含有反硝化菌和异养菌，生物除锰滤柱出水中含有锰氧化菌；硫酸锰的浓度为0.4~0.6mg/L；接种污泥与混合液的体积比为（1~3）：100；进水水箱（1）中的混合液经蠕动泵（2）和进水阀门（3）输入到改良反硝化滤柱（4）中，混合液在改良反硝化滤柱（4）的水力停留时间为10~12h，运行28~32天，在运行期间，每隔7~10天后，向进水水箱（1）中投加城镇污水处理厂污泥，投加量与第一次接种的量相同，共投加3次；其中待深度处理的城镇污水的COD、总氮、氨氮、硝氮的浓度分别为18~30mg/L、18~21mg/L、0.3~1.5mg/L、17~21mg/L；

(2)将待深度处理的城镇污水和生物除锰滤柱出水按体积比为7：3的混合液作为改良反硝化滤柱的进水加入到进水水箱（1）中，向进水水箱（1）中投加硫酸锰；硫酸锰的浓度为0.4~0.6mg/L；进水水箱（1）中的混合液经蠕动泵（2）和进水阀门（3）输入到改良反硝化滤柱（4）中，混合液在改良反硝化滤柱（4）的水力停留时间为6~8h，运行28~32天；

(3)将待深度处理的城镇污水加入到进水水箱（1）中，进水水箱（1）中的水经蠕动泵（2）和进水阀门（3）输入到改良反硝化滤柱（4）中，混合液在改良反硝化滤柱（4）的水力停留时间为6~8h，运行28~32天，完成启动；完成启动后改良反硝化滤柱的石英砂填料中覆盖着生物膜，生物膜中含有反硝化菌、异养菌和锰氧化菌，并含有生物锰氧化物；

三、稳定处理阶段：将待深度处理的城镇污水加入到进水水箱（1）中，进水水箱（1）中的水经蠕动泵（2）与进水阀门（3）输入到改良反硝化滤柱（4）中，改良反硝化滤柱（4）的水力停留时间为6~8小时，每运行5~8天进行反冲洗，完成城镇污水的深度处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法，其特征在于步骤一中构成承托层（4-2）的石英砂的粒径1~2cm，承托层（4-2）的厚度10~20cm。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法，其特征在于步骤一中，构成填料层（4-3）的石英砂的粒径2~4mm，填料层（4-3）的厚度为60~80cm。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法，其特征在于步骤二（1）中的污泥浓度为10~15g/L。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于改良反硝化滤柱的城镇污水深度处理的方法，其特征在于步骤三中，反冲洗时间为3~5分钟，反冲洗强度为10~12L/(s·m²)。