技术领域
[0001] 本
发明涉及一种有效减少剩余
污泥产生量的高效生物好氧反应装置及其
污水处理方法,属于污水处理领域。
背景技术
[0002] 剩余污泥通常由生物处理工艺、
活性污泥或
生物膜系统产生。在生化处理过程中,
微生物不断地消耗着
废水中的有机物;在这些被消耗的有机物中,一部分有机物被氧化,以提供微生物生命活动所需的
能量,另一部分有机物则被微生物利用,以合成新的
细胞质,从而使微生物繁衍生殖;而微生物在新陈代谢的同时,又有一部分老化的微生物死亡;这些多余的新增微生物、死亡微生物等物质构成了剩余污泥。
[0003] 传统污水处理工艺产生的污泥量较大,如采用
活性污泥法的
曝气池,每去除1kgCOD约产生0.27kg~0.35kg剩余污泥;采用
生物膜法的曝气池,每去除1kgCOD约产生
0.15kg~0.2kg剩余污泥。随着国家环保要求日益提高,污水处理设施数量逐渐增加,污泥的产生量也越来越多。然而污泥的处理
费用较高,每吨含水率80%的污泥处置费用约4500元,污泥处置费用占到污水站运行费用的40~60%。另外,传统污水处理工艺还存在对进水水质、水量变化适应性差,不耐负荷冲击,污泥容易流失,经受较大冲击后需要很长时间恢复等缺点。
[0004] 因此,研究出具有较高处理效率及较低污泥产生量的污水处理反应器具有十分重要的意义,也具有非常好的应用前景。
发明内容
[0005] 为解决传统污水处理工艺中剩余污泥量较多的问题,本发明提供一种可实现减少剩余污泥产生量的高效生物好氧反应装置,其兼具活性污泥法与生物膜法的优点,且处理效率高,适合工业化推广。
[0006] 本发明所述技术方案如下。
[0007] 一种生物好氧反应装置,为圆柱体或立方体,其包括位于下方的活性污泥反应单元和位于上方的生物膜反应单元,所述活性污泥反应单元与所述生物膜反应单元相连通;
[0008] 所述生物好氧反应装置还包括一
水循环系统,其由导
流管、
循环泵、射流曝气管组成;
[0009] 其中,所述导流管位于所述生物好氧反应装置的中心处,贯穿生物膜反应单元至活性污泥反应单元底部;所述导流管的顶部与所述生物膜反应单元的出水堰底部保持同一水平线,且与所述生物好氧反应装置的进水管相连通;优选地,所述出水堰位于反应装置顶部下方,优选0.7m-1.5m处。
[0010] 其中,所述活性污泥单元体积为所述生物好氧反应装置总容积的40%以上。
[0011] 其中,所述射流曝气管通过
循环泵与导流管相连,并在所述生物好氧反应装置上方分成多条分管平行于导流管,贯穿生物膜反应单元至活性污泥反应单元底部,优选地,所述射流曝气管的下端插入水面以下至少7m;所述射流曝气管的分管上部设有吸气口及射流
喷嘴;所述射流曝气管的分管数量可依据实际需要而定,如8-12组。
[0012] 上述导流管、射流曝气管、循环泵构成了水循环系统;导流管的设置可以将反应装置的进水全部导入循环泵内,确保污水进水全部经循环泵吸入射流曝气管内,并经充分充氧后高压喷射至活性污泥反应单元底部。高速喷射能够形成紊流水
力剪切,使气泡高度细化并均匀分散,空气氧的转化利用率可高达50%。
[0013] 为了保证处理效果,本发明所述生物好氧反应装置深度至少保证水深7m及以上,优选7.5m以上深度。
[0014] 进一步地,所述活性污泥反应单元底部(即生物好氧反应装置底部)分布有穿孔曝气管;所述穿孔曝气管与装置外曝气
风机(如
罗茨鼓风机)相连;所述穿孔曝气管孔径约5mm,斜45°朝下开孔,曝气孔不易堵塞;优选地,所述穿孔曝气管距离所述活性污泥反应单元底部0.25m-1.5m;优选地,所述活性污泥反应单元深度在5-6m之间。
[0015] 由于所述反应装置的水深达7米以上,随着水压增大,溶解氧的传递速度加快,活性污泥反应单元内溶解氧可以达到6mg/L以上,远高于普通曝气池(普通曝气池2-3.5mg/L)。活性污泥通过曝气及射流喷射被充分搅动起来,可与污水中有机物进行充分
接触,充分反应,高浓度溶解氧使微生物代谢速度加快,由此可以加大内源消耗(新陈代谢加快,有机物消耗加快;当有机物在消耗殆尽时,微生物不能摄取足够的能量,只得分解代谢细胞本身内的细胞物质来维持生命),减少剩余污泥产生量。
[0016] 进一步地,所述生物膜反应单元包括下层填料层和上层稳水层,在填料层稳水层之间还设有生物膜,生物膜布满填料层表面,形成立体结构密集的生物网;优选地,所述填料层高度3.5-4m,所述稳水层高度控制在0.7m-1.2m。含污泥污水从中间经过时,污泥会被生物网截留,通过生物捕食作用,进一步降低污泥中的有机物,同时生物网的截留可以有效解决传统方法中污泥流失,污泥上浮的问题,降低排水中的污泥量。
[0017] 所述填料层由栅板及置于其上的复合填料组成,所述栅板可采用玻璃
钢格栅板、
不锈钢格栅板;所述复合填料由鲍尔环填料、聚
氨酯生物填料、多面球填料、悬浮球填料中的两种或多种按比例组合而成;所述填料层体积为所述生物好氧反应装置总容积的25%~50%。在生物膜反应单元内,溶解氧达到3-6mg/L,复合填料
比表面积达到1200m2/m3以上,非常适于微生物存活、增殖,生物
停留时间可以达到120天以上,能够形成稳定的
生态系统和生物链,通过微生物的捕食作用,有效降低剩余污泥产生量。
[0018] 进一步地,在所述生物好氧反应装置顶部水面下方设置溶解氧仪。
[0019] 本发明还提供一种污水处理方法,包括:
[0020] (1)待处理污水进入导流管,与生物膜反应单元的部分回流出水混合形成混合污水,再通过循环泵加压进入射流曝气管;
[0021] (2)混合污水在射流曝气管内充分充氧,高速喷射至活性污泥反应单元的底部,并通过底部穿孔曝气管再次补充曝气;
[0022] (3)混合污水经活性污泥反应单元、生物膜反应单元依次处理后达到稳水区,一部分出水进入下一工序,另一部分出水则回流至导流管内。
[0023] 在上述处理方法中,所述处理方法中操作参数为:
[0024] 步骤(1)中,所述生物膜反应单元内溶解氧达到3-6mg/L;
[0025] 步骤(1)中,所述循环泵的循环量为污水流量的15倍以上;
[0026] 步骤(2)中,所述活性污泥反应单元内溶解氧达到6mg/L以上;
[0027] 步骤(2)中,在补充曝气过程中,曝气风机的风压根据穿孔曝气管插入水深的高度而
选定,优选汽水比控制在15:1以上;
[0028] 步骤(3)中,混合污水的停留时间在24小时以上。
[0029] 采用本发明所述的处理方法可短时间实现污水多次循环,反应装置内污水充分混合,并与活性污泥、生物膜充分接触,充分反应,污水中的有机物得到充分降解;循环泵的多次循环同时也实现了污泥回流的作用。
[0030] 本发明的有益效果如下:
[0031] (1)剩余污泥产生量显著降低:采用本发明所述生物好氧反应装置处理污水后,剩余污泥产生量大大减少,每去除1kgCOD仅产生0.05kg~0.08kg剩余污泥,为传统活性污泥法剩余污泥产生量的1/6(每去除1kgCOD约产生0.27kg~0.35kg剩余污泥),接触氧化法剩余污泥产生量的1/3(每去除1kgCOD约产生0.15kg~0.2kg剩余污泥)。
[0032] (2)溶解氧大大增加:在本发明所述的生物好氧反应装置中,活性污泥反应单元内溶解氧达到6mg/L,生物膜反应单元填料层内溶解氧3mg-6mg/L;而现有污水处理装置内溶解氧含量仅为2-3.5mg/L。
[0033] (3)本发明所述的生物好氧反应装置充分结合了活性污泥法和生物膜法的优点,具备高效物质交换的动态环境,
生物反应器内部形成稳定生态链,可以有效应对污水中有机物质浓度的变化;同时由于新型复合填料层给生物提供了有效的附着环境,形成生物网,生物膜及污泥不容易脱落,使得该反应装置具有较强的耐负荷冲击能力,在经受较大负荷冲击(5-10倍)后,一般2-5天即可恢复。
附图说明
[0034] 图1为本发明所述生物好氧反应装置的结构示意图。
[0035] 图中:
[0036] 1、活性污泥反应单元;11穿孔曝气管;12、曝气风机;
[0037] 2、生物膜反应单元;21、填料层;22、稳水层;23、生物膜;24、出水堰;25、溶氧仪;
[0038] 3、水循环系统;31、导流管;32、循环泵;33、射流曝气管;331、射流曝气管的分管;332、吸气口及射流喷嘴;
[0039] 4、待处理污水进水管。
具体实施方式
[0040] 以下
实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0041] 实施例1一种用于处理双酚A、环氧
树脂洗釜污水的生物好氧反应装置[0042] 本实施例提供一种生物好氧反应装置,采用
混凝土结构的圆柱体,直径10m,高度11m,其包括位于下方的活性污泥反应单元1和位于上方的生物膜反应单元2,所述活性污泥反应单元与所述生物膜反应单元相连通;详见附图1;
[0043] 所述生物好氧反应装置还包括一水循环系统3,其由导流管31、循环泵32、射流曝气管33组成;
[0044] 其中,所述导流管位于所述生物好氧反应装置的中心处,贯穿生物膜反应单元至活性污泥反应单元底部;所述导流管的顶部与所述生物膜反应单元的出水堰24底部保持同一水平线,且与所述生物好氧反应装置的待处理污水进水管4相连通;所述出水堰位于反应装置顶部下方1m处;
[0045] 其中,所述射流曝气管通过循环泵与导流管相连,并在所述生物好氧反应装置上方分成多条分管331平行于导流管,贯穿生物膜反应单元至活性污泥反应单元底部,插入水面以下8m;所述射流曝气管的分管上部设有吸气口及射流喷嘴332;所述射流曝气管的分管数量为8组。
[0046] 所述活性污泥反应单元深度5.5m,体积为所述生物好氧反应装置总容积的55%;底部(即生物好氧反应装置底部)分布有穿孔曝气管11;所述穿孔曝气管与装置外设曝气风机12(罗茨鼓风机)相连;所述穿孔曝气管孔径约5mm,斜45°朝下开孔,曝气孔不易堵塞,底部曝气管距离池底1m。
[0047] 所述生物膜反应单元包括下层填料层21和上层稳水层22,在填料层稳水层之间还设有生物膜23,生物膜布满填料层表面,形成立体结构密集的生物网;所述填料层位于反应装置顶部下方2m,填料层厚度3.5m;
[0048] 所述填料层由栅板及置于其上的复合填料,所述栅板采用玻璃钢格栅板;所述稳水层高度控制在1m,填料层厚度3.5m,体积为所述生物好氧反应装置总容积的35%。在生物膜反应单元内,溶解氧达到3-6mg/L,复合填料比表面积达到1300m2/m3以上。
[0049] 在所述生物好氧反应装置顶部水面下方30cm处设置溶解氧仪25。
[0050] 实施例2利用实施例1所述装置处理双酚A、
环氧树脂洗釜污水的方法
[0051] 步骤如下:
[0052] (1)待处理污水(双酚A、环氧树脂洗釜污水)进入导流管,与生物膜反应单元的部分回流出水混合形成混合污水,再通过循环泵加压进入射流曝气管;
[0053] (2)混合污水在射流曝气管内充分充氧,高速喷射至活性污泥反应单元的底部,并通过底部穿孔曝气管再次补充曝气;
[0054] (3)混合污水经活性污泥反应单元、生物膜反应单元依次处理后达到稳水区,一部分出水进入下一工序,另一部分出水则回流至导流管内;
[0055] 其中,具体操作参数如下:循环泵流量450m3/h;罗茨鼓风机风压88.8ka,风量17m3/min;装置内污水流量25m3/h,停留时间约30小时。
[0056] 结果比较:
[0057] 表1本反应装置与传统反应器对于上述化工污水处理的效果对比
[0058]
[0059] 由上表可知,采用本发明所述反应装置可有效解决传统好氧曝气池污泥流失、不耐冲击的问题,剩余污泥产生量仅为传统活性污泥法的1/6,接触氧化法的1/3,取得了显著的技术进步。
[0060] 虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明
基础上,可以对之作一些
修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。