一種生物膜汙水處理方法

2023-05-26 11:17:41 1

專利名稱：一種生物膜汙水處理方法
技術領域：
本發明涉及水、廢水或汙水的生物處理，具體涉及一種生物膜汙水處理方法。
背景技術：
生物膜法是與活性汙泥法並行的一種好氧型生物廢水處理方法，主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機汙染物。其工藝是使含有營養物質和接種微生物的汙水在填料的表面流動，一定時間後，微生物會附著在填料表面而增殖和生長，形成一層薄的生物膜。生成的生物膜上繁殖著大量的微生物，它們吸附和降解水中的有機汙染物，能起到與活性汙泥同樣的淨化汙水作用。生物膜法主要類別有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化、生物流化床等。其中，生物接觸氧化法也稱淹沒式生物濾池；池內設置填料，使已經充氧的汙水浸沒全部濾料，並以一定速度流經填料。填料上長滿生物膜，汙水與生物膜相接觸，水中的有機物被微生物吸附，氧化分解和轉化成新的生物膜。生物接觸氧化法對衝擊負荷有較強的適應能力，汙泥生產量少，可保證出水水質。在上述的生物接觸氧化法中，被處理的汙水與填料中的生物膜接觸的越充分，水處理的效果就越好，為此，本領域的技術人員對生物濾池及填料的結構作了很多的研究，例如，公開號為CN 2801770Y的中國實用新型專利公開的一種「組合式生物膜序批汙水處理裝置」，該汙水處理裝置由接觸氧化區、生物區、循環回流泵和潷水泵組成，其中，所述的生物區為一迷宮型流道，該迷宮型流道由在一矩形的濾池內設置若干平行的隔牆形成的矩形空間首尾連接而成；生物區的池底設有環形的曝氣管，池內設有填料。汙水在上述的迷宮型流道形成彎折的水力流態，具有濾池佔地面積小、汙水流動路徑長的優點。但是，所述的填料通常是隨機放入池內的，池底的曝氣頭曝氣的時候，所述的填料因被衝擊而漂浮在水中， 因此從池底流過的汙水不能與填料中的生物膜接觸，明顯降低了生物膜水處理的出水水質及處理效率。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種提高處理效率和出水水質的生物膜汙水處理方法。本發明解決該技術問題所採用的技術方案是一種生物膜汙水處理方法，其特徵在於，該方法由以下步驟組成(1)預處理城市汙水經格柵過濾並在砂水分離器中進行砂水分離後，進入沉澱池進行預沉澱 2小時，然後進入預曝氣池進行預曝氣，使溶解氧濃度為2. 0-2. 5mg/L ；(2)填料掛膜將經步驟(1)預處理後的汙水通入生物濾池進行如下的馴化向生物濾池的進水端內投入接種汙泥，並用攪拌器以28r/min的轉速攪拌保持汙泥處於懸浮狀態；以M小時為一個周期，持續地將汙水從生物濾池的出水端引回至生物濾池的進水端，並進行曝氣，使生物濾池內的溶解氧濃度為2. 0 2. 5mg/L ；每個周期結束後，重新更換經步驟(1)預處理的汙水和接種汙泥，10 14個周期後掛膜結束；(3)生物處理掛膜結束後進行下述操作投入正常運行將步驟(1)預處理後的汙水通入生物濾池內，待生物濾池充滿後便按下述方法對生物濾池內的汙水進行生物處理M小時排出將汙水從生物濾池的出水端引回生物濾池的進水端循環處理，同時進行曝氣，使生物濾池內的溶解氧濃度為2. 5 3. Omg/L ；其中，所述的生物濾池內設有迷宮型流道，該迷宮型流道由若干平行的隔牆構成， 相鄰的兩塊隔牆中，一塊與生物濾池的一邊連成一體，另一塊與該邊對面的另一邊連成一體；所述的迷宮型流道內橫向均勻嵌設有若干塊填料，每一塊填料的一個端面與濾池底面接觸，兩側面分別與迷宮型流道的側壁接觸；所述的填料為設有若干個通孔的矩形塊，該填料以陶粒為集料，並按以下的材料配比製得骨料級配為5-8mm，灰集比為140g/L，礦渣摻量為 0. 4g/L。本發明所述的生物膜汙水處理方法，其中，所述的濾池內共設有8塊隔牆，形成由 9個平行段連成的迷宮型流道，每一段迷宮型流道嵌設有5塊等距分布的填料。本發明所述的生物膜汙水處理方法，其中，所述的填料為長方體，其上設有5個通孔，每一通孔均為矩形；所述的5個通孔均勻地分布在所述長方體填料的面積最大的矩形面上，並使得位於所述矩形面的每一條對角線上通孔的數量為3個。本發明所述的生物膜汙水處理方法，由於該方法中的生物濾池具有迷宮型流道， 所用的填料為嵌入在迷宮型流道中，因此當位於生物濾池池底的曝氣頭曝氣時，填料不會上浮，流過迷宮型流道的汙水必須流經填料，顯著提高了汙水與生物膜接觸的機率，獲得更好的出水水質。此外，由於所使用的填料是以陶粒基料，因此生物膜不會結團，亦有利於提高汙水處理的處理效率，保證所淨化的水質。經本發明的生物膜汙水處理方法處理後，COD、 NH3-N和TN的去除率平均可達到86. 2%、88. 3%和67. 9%。


圖1為本發明的汙水處理方法所的工藝流程圖。圖2 圖4為本發明所述的生物濾池的一個具體結構示意圖，其中，圖2為主視圖，圖3為圖2的A-A剖視圖，圖4為圖2的B-B剖視圖，圖中箭頭表示汙水的流動方向。圖5和圖6為本發明所述的填料的一個具體結構示意圖，其中圖5為主視圖，圖6 為圖左視圖。圖7 圖9分別為本發明所述的填料掛膜過程中COD、NH3-N和TN的濃度和去除率與時間的關係曲線。圖10 圖12分別為本發明所述的生物處理過程中COD、NH3-N和TN的濃度和去除率與時間的關係曲線。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明的生物膜汙水處理方法的實施過程作詳細的描述
參見圖1，本發明的生物膜汙水處理方法使用的汙水處理裝置主要由粗格柵11、 提升泵12、細格柵13、砂水分離器14、進水槽15、取水器16、沉澱桶17、預曝氣桶18和生物濾池2依次連接而成，其中，所述的預曝氣桶18內設有與預曝氣桶空氣壓縮機19連接的曝氣頭6。參見圖2 圖4，上述汙水處理裝置中的生物濾池2設計成矩形，池內平行地設有 8塊隔牆3，其中，相鄰的兩塊隔牆3中，一塊與生物濾池2的一邊連成一體，另一塊與該邊對面的另一邊連成一體，從而將生物濾池2分隔成由9個平行段連成的迷宮型流道；該迷宮型流道的兩頭分別為進水端和出水端，進水端上設有進水管7，出水端設有排水管8 ；出水端和進水端之間連接有由回流管4和回流泵5構成的回流裝置。迷宮型流道的每一平行段的底部均設有一個曝氣頭6，這些曝氣頭6通過曝氣管9連接在空氣壓縮機10上。參見圖2 圖6，所述的迷宮型流道的每一平行段內橫向均勻的嵌入5塊長方形填料1，每一塊填料1的底面與迷宮型流道的底面貼合，兩側面分別與迷宮型流道的側壁貼合。所述的填料1上設有5個通孔1-1，每一通孔1-1均為矩形；所述的5個通孔1-1均勻地分布在所述長方體填料1的面積最大的矩形面上，並使得位於所述矩形面的每一條對角線上通孔的數量為3個。所述的填料1由陶粒、水泥和礦渣製成，其具體製備方法為以骨料級配為5_8mm 的粘土陶粒為集料，按每升陶粒中含140g水泥和0. 4g礦渣的比例，將所述的陶粒、水泥和礦渣與水均勻混合成漿水澆入模腔中成型，並立即在上述模腔中的成型件的表面覆蓋不透水的薄膜，在溫度為20士5°C的環境中靜置一晝夜，拆模。拆模後立即其放入溫度為 20士2°C，相對溼度為95%以上的標準養護室中養護28天。最後得到的填料1本體的長X 寬X高為200mmX IOOmmX 40mm，填料1本體上的矩形通孔的截面大小為20mmX 20mm，±真料 1本體的孔隙率為32. 3%，強度為1. 5Mpa。應用上述的汙水處理裝置按以下的步驟實施本發明的生物膜汙水處理方法(1)預處理城市汙水在提升泵12的作用下，經粗柵格11和細格柵13過濾後進入砂水分離器 14，經分離的汙水進入進水槽15，並由取水器16輸送到沉澱桶17中進行預沉澱2小時；沉澱後的汙水上清液流入預曝氣桶18，啟動預曝氣空氣壓縮機19向預曝氣桶18內的汙水進行曝氣充氧，通過調節曝氣管上的控制閥20，使得溶解氧濃度為2. 0 2. 5mg/L。(2)填料掛膜將經步驟(1)預處理的汙水通入生物濾池2進行馴化，馴化的方法為向生物濾池2的進水端內投入汙水處理廠生化池中經濃縮的新鮮混合液作為接種汙泥，並用攪拌器以28r/min的轉速攪拌保持汙泥處於懸浮狀態；以M小時為一個周期，持續地以700L/h的流量將生物濾池2中的汙水從出水端經回流管4引回至進水端，並啟動空氣壓縮機10進行曝氣，使溶解氧濃度為2. 0 2. 5mg/ L ；培養過程的水溫控制在25 30°C之間；每個周期結束後，重新更換經步驟(1)預處理的汙水和接種汙泥；連續進行12個周期後，處理裝置出水中COD、NH3-N和TN的濃度穩定，且鏡檢出原生動物和後生動物，掛膜結束。圖7 圖9顯示了上述的掛膜過程中汙水中的COD、NH3-N和TN的濃度及去除率的變化。由圖7可以看出，當進水的COD的濃度為109 171mg/L時，掛膜完成後，出水中的COD平均去除率和濃度分別為69. 41 %和36. 82mg/L ；由圖8可以看出，當進水中NH3-N的濃度為9. 91 16. 28mg/L時，掛膜完成後，出水中NH3-N的平均去除率和濃度分別為91. 52% 和1. 16mg/L ；由圖9可以看出，當進水中TN的濃度為24. 24 30. 53mg/L時，掛膜完成後， 出水中TN的平均去除率和濃度分別為53. 44%和12. 96mg/L。(3)生物處理掛膜結束後，汙水處理裝置投入正常運行，處理工藝如下將待處理城市汙水按上述步驟(1)進行預處理，預處理後的汙水按間歇循環的方式通入生物濾池2進行生物處理，即以60L/h的流量向生物濾池2內通入經預處理的汙水，待生物濾池充滿後，按上述通入流量的300% (即回流比為幻將汙水從生物濾池2的出水端經引流管4引回生物濾池 2的進水端循環處理，同時進行曝氣，使生物濾池2內的溶解氧濃度為2. 5 3. Omg/L ；處理過程中，水溫為25 30°C、pH為7. O 7. 5、水力負荷為12m3/(h. m2)；上述的循環過程連續進行M小時，然後將處理後的水從排水管8中排出，並以每升水Img的比例加入液氯在線消毒，完成一批次汙水的處理。接著重複上述的處理過程，進行下一批次的汙水的處理。圖10 圖12分別顯示了在上述的生物處理過程中，水中的COD、NH3-N和TN的濃度和去除率與時間的關係，由圖中可以看出，出水中的COD、NH3-N和TN的平均濃度分別為18. 57mg/L、2. 04mg/L和7. 84mg/L,出水中的COD、NH3-N和TN的平均去除率分別達到 86. 20%、88. 31%和67. 94%。從而驗證了本發明的生物膜汙水處理方法具有處理效率高、 出水水質好的優點。
權利要求
1.一種生物膜汙水處理方法，其特徵在於，該方法由以下步驟組成(1)預處理城市汙水經格柵過濾並在砂水分離器中進行砂水分離後，進入沉澱池進行預沉澱2小時，然後進入預曝氣池進行預曝氣，使溶解氧濃度為2. 0 2. 5mg/L ；(2)填料掛膜將經步驟(1)預處理後的汙水通入生物濾池進行如下的馴化向生物濾池的進水端內投入接種汙泥，並用攪拌器以28r/min的轉速攪拌保持汙泥處於懸浮狀態；以M小時為一個周期，持續地將汙水從生物濾池的出水端引回至生物濾池的進水端，並進行曝氣，使生物濾池內的溶解氧濃度為2. 0 2. 5mg/L ；每個周期結束後，重新更換經步驟(1)預處理的汙水和接種汙泥，10 14個周期後掛膜結束；(3)生物處理掛膜結束後進行下述操作投入正常運行將步驟(1)預處理後的汙水通入生物濾池內，待生物濾池充滿後便按下述方法對生物濾池內的汙水進行生物處理M小時排出將汙水從生物濾池的出水端引回生物濾池的進水端循環處理，同時進行曝氣，使生物濾池內的溶解氧濃度為2. 5 3. Omg/L ；其中，所述的生物濾池內設有迷宮型流道，該迷宮型流道由若干平行的隔牆構成，相鄰的兩塊隔牆中，一塊與生物濾池的一邊連成一體，另一塊與該邊對面的另一邊連成一體；所述的迷宮型流道內橫向均勻嵌設有若干塊填料，每一塊填料的一個端面與濾池底面接觸， 兩側面分別與迷宮型流道的側壁接觸；所述的填料為設有若干個通孔的矩形塊，該填料以陶粒為集料，並按以下的材料配比製得骨料級配為58mm，灰集比為140g/L，礦渣摻量為 0.4g/L0
2.根據權利要求1所述的一種生物膜汙水處理方法，其特徵在於，所述的濾池內共設有8塊隔牆，形成由9個平行段連成的迷宮型流道，每一段迷宮型流道嵌設有5塊等距分布的填料。
3.根據權利要求1或2所述的一種生物膜汙水處理方法，其特徵在於，所述的填料為長方體，其上設有5個通孔，每一通孔均為矩形；所述的5個通孔均勻地分布在所述長方體填料的面積最大的矩形面上，並使得位於所述矩形面的每一條對角線上通孔的數量為3個。
全文摘要
本發明涉及一種生物膜汙水處理方法，該方法的步驟為將城市汙水依次通入砂水分離器和預曝氣池進行預沉澱和預曝氣，然後將預處理後的汙水通入生物濾池進行填料掛膜；掛膜結束經後，進行常規水處理運作。所述的生物濾池內設有迷宮型流道，該迷宮型流道由若干平行的隔牆構成，相鄰的兩塊隔牆中，一塊與生物濾池的一邊連成一體，另一塊與該邊對面的另一邊連成一體；所述的迷宮型流道內橫向均勻嵌設有若干塊填料，每一塊填料的一個端面與濾池底面接觸，兩側面分別與迷宮型流道的側壁接觸。所述的填料為設有若干個通孔的矩形塊，該填料以陶粒為集料，並按以下的材料配比製得骨料級配為5～8mm，灰集比為140g/L，礦渣摻量為0.4g/L。
文檔編號C02F9/14GK102503045SQ20111036917
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月19日 優先權日2011年11月19日
發明者冼紅燕, 劉嘉宇, 廖鋒銳, 曾曉紅, 石明巖, 鄭海良 申請人:廣州大學