一種複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統和方法

2023-07-11 18:34:41 1

一種複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統和方法
【專利摘要】一種複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統，主要包括混凝池、一體化生物處理裝置和超濾裝置。本發明還公開了利用上述複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統處理含磷有機廢水的方法。
【專利說明】一種複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統和方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種去除汙水中有機物、氮磷等汙染物質的系統，更具體地涉及一種 複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統。
[0002] 本發明還涉及利用上述系統處理含磷有機廢水的方法。

【背景技術】
[0003] A/0是Anoxic/Oxic的縮寫，是將厭氧水解技術用為好氧生物處理的前處理，它的 優越性是除了使有機汙染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能。A/0生物除磷工 藝是由厭氧和好氧兩部分反應組成的汙水生物處理系統。汙水進入厭氧區後，反應器內聚 磷菌在這一過程中大量吸收汙水中的B0D，並將汙泥中的磷以正磷酸鹽的形式釋放到汙水 中。混合液進入好氧池後，有機物被氧化分解，同時聚磷菌大量吸收混合液中的正磷酸鹽到 汙泥中。由於聚磷菌在好氧條件下吸收的磷多於厭氧條件下釋放的磷，因此汙水經過"厭 氧一好氧"的交替作用和二沉池的汙泥分離達到除磷的目的。一般情況下，TP的去除率可 達到85%以上。
[0004] 目前，我國城市汙水主要通過建設汙水處理廠集中處理，其常規的工藝為活性汙 泥法和生物膜法。但汙水處理廠存在建設和運行成本高，產生大量難以處置的汙泥，處理過 程中產生的惡臭會對周圍居民生活環境帶來不良影響等不足。為了解決這一矛盾，迫切需 要研究開發經濟環保、低耗高能的汙水現場處理技術。土壤滲濾系統是汙水土地處理系統 的一種，它能夠利用土壤-植物-微生物生態系統的自淨能力淨化汙水，在處理汙水的同 時，汙水中的營養物質和水還得以循環利用，由於整個系統居於地下，不會產生不良氣味和 滋生蚊蠅，無噪音，不影響表層土地的使用，不受氣候條件限制，出水便於回用，它還有設備 簡單，能耗低等優點，體現了良好的環境和經濟綜合效益。因此，該技術正是適合我國國情 的汙水處理工藝技術之一。然而，傳統的地下滲濾系統存在一些不足，如水力負荷低、佔地 面積大、易堵塞使用壽命短等，從而限制了其推廣使用。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的在於提供一種複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統。
[0006] 本發明的又一目的在於提供一種利用上述系統處理含磷有機廢水的方法。
[0007] 為實現上述目的，本發明提供的複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統，主要 包括混凝池、一體化生物處理裝置和超濾裝置；其中：
[0008] -混凝池，其上端設置一加注混凝劑的加藥裝置，混凝池的出水通過高位進水管 導入一體化生物處理裝置；
[0009] -體化生物處理裝置的生物濾池的底部布設有生物帶，一體化生物處理裝置的上 方設置有多組生物轉盤，通過牆體將生物轉盤分為第一區生物轉盤和第二區生物轉盤，第 一區生物轉盤與第二區生物轉盤通過傳動軸傳動，兩個區的生物轉盤通過傳動軸傳動；生 物轉盤內填充有輕質分子篩填料；
[0010] 第一區生物轉盤位於高位進水管的下方，第一區生物轉盤設有周邊遍布水槽，利 用高位進水管的水流衝擊第一區生物轉盤周邊的水槽，使第一區生物轉盤旋轉；通過生物 帶處理的汙水流入第二區生物轉盤再進行處理後進入交替流人工溼地中；
[0011] 交替流人工溼地內自上而下地裝填有三層填料，每兩層填料之間布設有雙層無紡 布；上層為鵝卵石與石灰石混合而成，體積比例為1:8-1:2的導水填料，中間層為碎石、弗 羅裡硅藻土和粗砂的混合填料，混合比例為2:3:0. 5，底層為鵝卵石與石灰石混合而成，體 積比例為1:8-1:2的排水填料；
[0012] 一體化生物處理裝置第二區生物轉盤的出水通過進水管分成兩個進水口分別進 入交替流人工溼地的上層和底層，每個進水管均設置有進水閥門；
[0013] 一體化生物處理裝置的出水口一側的上層和底層各連接一出水管，每個出水管均 設置有出水閥門；
[0014] 交替流人工溼地處理後的出水導入超濾裝置中，超濾裝置為板框式超濾機，內部 布設有PVDF材質的平板超濾膜，平板超濾膜上設置有納米曝氣頭，納米曝氣頭連接一納米 曝氣機。
[0015] 所述的複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統，其中，混凝劑為聚合氯化鋁+ 陽離子聚丙烯醯胺，重量比為20:1。
[0016] 所述的複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統，其中，生物轉盤採用餅狀中空 鐵籠為主體，鐵籠內部填滿聚乙烯球，聚乙烯球內部為中空，表面布滿方形孔，聚乙烯球內 部的一半空間填充有輕質分子篩填料。
[0017] 所述的複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統，其中，上層填料的粒徑為 15-30臟，中層填料的粒徑為5-12臟，底層填料的粒徑為15-30臟，三層填料的高度分別為 0. 2m、0. 5m、0. 2m。
[0018] 本發明提供的利用上述複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統處理含磷有機 廢水的方法，其步驟為：
[0019] 經過生物處理的汙水在混凝池中與混凝劑進行混凝處理，去除小顆粒固體、懸浮 微粒和膠體，以降低汙水負荷，減輕了後續處理難度；
[0020] 混凝池出水導入高位進水管，利用高位進水衝擊一體化生物處理裝置中第一區的 生物轉盤的水槽，使生物轉盤旋轉，汙水流經生物帶，通過生物帶附著的生物膜對汙水進一 步進行處理淨化，然後從生物濾池底部流入第二區的生物轉盤，第二區的生物轉盤在水流 的動力下進行轉動進行好氧消化；生物轉盤轉動過程中，不規則的碰撞使輕質分子篩填料 表面生物膜相互摩擦脫落；通過輕質分子篩填料吸附汙水中的氨氮汙染物質，抑制汙水生 物毒性，提高處理過程中微生物活性，保證生物處理過程的效率；一體化生物處理裝置出水 導入交替流人工溼地；
[0021] 交替流人工溼地為表面漫流時，上層進水閥和底層出水閥開啟，上層出水閥和底 層進水閥關閉；交替流人工溼地為垂直上行流時，上層出水閥和底層進水閥開啟，上層進水 閥和底層出水閥關閉；
[0022] 交替流人工溼地的出水通過增壓泵導入超濾裝置中，利用超濾裝置中的平板超濾 膜去除汙水中的剩餘懸浮物，使出水達到回用標準；由平板超濾膜上設置的納米曝氣頭的 進氣錯流的衝擊力擾動濾膜表層，並在反應器內形成湍流，防止汙染物質在濾膜表層堆積 對水流的順利通過形成阻力。
[0023] 所述的方法，其中，混凝池加入的混凝劑為聚合氯化鋁+陽離子聚丙烯醯胺，重量 比為20:1 ;混凝劑的投加量按5mg/L計。
[0024] 所述的方法，其中，超濾裝置中的納米曝氣為02。
[0025] 所述的方法，其中，交替流人工溼地的部分出水回流至一體化生物處理裝置進水， 調節水質並刺激微生物生長過程分泌次生物質。
[0026] 本發明利用物理吸附以及生物處理法有機結合，合理避免了由於汙水中汙染物濃 度過高產生生物毒性，並使用好氧-缺氧-好氧的生物處理排序，有效去除汙水中氮磷等營 養物質，並藉助微生物的分解作用把汙水中有機物轉化為簡單的無機物，使汙水得到淨化。 生物轉盤工作時，轉盤上方與空氣接觸，其內部分子篩內氨氮氧化為硝氮溶出，轉動入汙水 內部，再次吸附氨氮，並在反硝化過程中消耗汙水內有機物，周而復始處理汙水。後續採用 交替流人工溼地，以適應由於不同季節變化，使得溫度波動對生物處理產生影響，避免難降 解有機物的長期殘留性、生物蓄積性、揮發性以及高毒性，防止其在環境介質中長期存留， 通過生物富集導致更大的環境問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1是本發明複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統的結構示意圖。
[0028] 附圖中主要組件符號說明：
[0029] 1加藥裝置；2混凝池；3高位進水管；4 一體化生物處理裝置；5生物轉盤；6聚乙 烯球；7進水管；8進水閥門；9植物系統；10導水填料；11混合填料；12無紡布；13交替流 人工溼地；14出水閥門；15出水管；16增壓泵；17超濾裝置；18平板超濾膜；19納米曝氣 頭；20納米曝氣機；21出水閥門；22排水填料；23進水閥門；24生物濾池；25生物帶；41牆 體；51第一區生物轉盤；52第二區生物轉盤。

【具體實施方式】
[0030] 本發明提供了一種複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統，可以高效去除去除 汙水中有機物、氮磷等汙染物質。
[0031] 請參閱圖1。本發明提供的複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統，其主要結構 包括：
[0032] 一混凝池2,其上端設置一投加混凝劑的加藥裝置1，對經過生物處理的汙水進行 混凝處理，去除小顆粒固體、懸浮微粒和膠體，以降低汙水負荷，減輕了後續處理難度。混凝 池2的出水通過高位進水管3導入一體化生物處理裝置4。本發明的混凝劑為聚合氯化鋁 (PAC) +陽離子聚丙烯醯胺（CPAM)，兩者之間的重量比為20:1，混凝劑的投加量按5mg/L計。
[0033] -體化生物處理裝置4的生物濾池24的底部布設有生物帶25 (該水生物帶是一 公知產品，是中國科學院水生生物研究所研製的用於生物膜法汙水處理的一種柔性填料， 採用生物惰性很強的高分子材質，生物帶纖維上孔洞的直徑約為10?350 μ m)。由生物帶 內部的孔洞結構，最大限度地截流水體中的細菌。
[0034] 一體化生物處理裝置4的上方設置有多組生物轉盤，通過牆體41將生物轉盤分為 第一區生物轉盤51和第二區生物轉盤52,第一區生物轉盤與第二區生物轉盤通過傳動軸 傳動。第一區生物轉盤51位於高位進水管3下方，周邊遍布有水槽，利用高位進水管3的 水流衝擊第一區生物轉盤周邊的水槽，使生物轉盤旋轉；然後汙水流經生物帶25部分，通 過附著在生物帶25的生物膜對汙水進一步進行處理淨化後從生物濾池24底部流入第二區 生物轉盤52。第二區生物轉盤52在水流的動力下進行轉動進行好氧消化，最後出水進行交 替流人工溼地13中。生物轉盤採用餅狀中空鐵籠為主體，鐵籠內部填充滿聚乙烯球，聚乙 烯球內部中空，表面布滿方形孔，便於氧氣及基質的傳遞，聚乙烯球內部的一半空間填充有 輕質分子篩填料，保證生物轉盤轉動過程中，內部聚乙烯球的不斷流動，不規則碰撞間填料 表面生物膜相互摩擦脫落。輕質分子篩填料吸附汙水中的氨氮等汙染物質，抑制汙水生物 毒性，提高處理過程中微生物活性，保證生物處理過程的效率。
[0035] 交替流人工溼地13內自上而下地裝填有三層填料，每兩層填料之間布設有雙層 無紡布12。最上層為鵝卵石與石灰石體積比例為1:8-1:2混合而成的導水填料10,粒徑分 別為15-30mm，上面種植有植物系統9 ;中間層為碎石、弗羅裡硅藻土和粗砂混體積比例為 2:3:0. 5的混合填料11，粒徑為5-12_ ;最底層為鵝卵石與石灰石混合而成的排水填料22， 粒徑為15-30mm，鵝卵石與石灰石的體積比例為1:8-1:2。
[0036] 一體化生物處理裝置4第二區生物轉盤的出水通過進水管7分成兩個進水口分別 進入交替流人工溼地13的上層和底層，每個進水管均設置有進水閥門8、23。一體化生物處 理裝置4的出水一側的上層和底層各連接一出水管，每個出水管均設置有出水閥門14、21。
[0037] 交替流人工溼地為表面漫流時，上層進水閥8和底層出水閥21開啟，底層進水閥 23和上層出水閥14關閉。交替流人工溼地為垂直上行流時，底層進水閥23和上層出水閥 14開啟，上層進水閥8和底層出水閥21關閉。
[0038] 交替流人工溼地處理後的出水通過出水管15使用增壓泵16導入超濾裝置17中， 交替流人工溼地的部分出水可以回流至一體化生物處理裝置進水，調節水質並刺激微生物 生長過程分泌次生物質。
[0039] 超濾裝置17為板框式超濾機，內部布設有PVDF材質的平板超濾膜18,高效去除汙 水中的剩餘懸浮物，使出水達到回用標準。平板超濾膜18上設置納米曝氣頭19,納米曝氣 頭19連接一納米曝氣機20,進氣為0 2。利用納米曝氣的進氣錯流的衝擊力擾動濾膜表層， 並在超濾裝置內形成湍流，防止汙染物質在平板超濾膜表層堆積對水流的順利通過形成阻 力。
[0040] 根據本發明的一個實施例，本發明可以高效去除去除汙水中有機物、氮磷等汙染 物質，適用於各種季節汙水處理，可提高處理效果10倍。
【權利要求】
1. 一種複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統，主要包括混凝池、一體化生物處理 裝置和超濾裝置；其中： 一混凝池，其上端設置一加注混凝劑的加藥裝置，混凝池的出水通過高位進水管導入 一體化生物處理裝置； 一體化生物處理裝置的生物濾池的底部布設有生物帶，一體化生物處理裝置的上方設 置有多組生物轉盤，通過牆體將生物轉盤分為第一區生物轉盤和第二區生物轉盤，第一區 生物轉盤與第二區生物轉盤通過傳動軸傳動，兩個區的生物轉盤通過傳動軸傳動；生物轉 盤內填充有輕質分子篩填料； 第一區生物轉盤位於高位進水管的下方，第一區生物轉盤設有周邊遍布水槽，利用高 位進水管的水流衝擊第一區生物轉盤周邊的水槽，使第一區生物轉盤旋轉；通過生物帶處 理的汙水流入第二區生物轉盤再進行處理後進入交替流人工溼地中； 交替流人工溼地內自上而下地裝填有三層填料，每兩層填料之間布設有雙層無紡布； 上層為鵝卵石與石灰石混合而成的導水填料，中間層為碎石、弗羅裡硅藻土和粗砂的混合 填料，底層為鵝卵石與石灰石混合而成的排水填料； 一體化生物處理裝置第二區生物轉盤的出水通過進水管分成兩個進水口分別進入交 替流人工溼地的上層和底層，每個進水管均設置有進水閥門； 一體化生物處理裝置的出水口一側的上層和底層各連接一出水管，每個出水管均設置 有出水閥門； 交替流人工溼地處理後的出水導入超濾裝置中，超濾裝置為板框式超濾機，內部布設 有PVDF材質的平板超濾膜，平板超濾膜上設置有納米曝氣頭，納米曝氣頭連接一納米曝氣 機。
2. 根據權利要求1所述的複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統，其中，混凝劑為 聚合氯化鋁+陽離子聚丙烯醯胺，重量比為20:1。
3. 根據權利要求1所述的複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統，其中，生物轉盤 採用餅狀中空鐵籠為主體，鐵籠內部填滿聚乙烯球，聚乙烯球內部為中空，表面布滿方形 孔，聚乙烯球內部的一半空間填充有輕質分子篩填料。
4. 根據權利要求1所述的複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統，其中，上層填料 的粒徑為15-30mm，中層填料的粒徑為5-12mm，底層填料的粒徑為15-30mm，三層填料高度 分別為 〇· 2m、0. 5m、0. 2m ; 上層填料為鵝卵石與石灰石混合而成，體積比例為1:8-1:2,中層填料為碎石、弗羅裡 硅藻土和粗砂的混合填料，混合比例為2:3:0. 5,底層填料為鵝卵石與石灰石混合而成，體 積比例為1:8-1:2。
5. 利用權利要求1所述複合交替流溼地分子篩生物轉盤處理系統處理含磷有機廢水 的方法，其步驟為： 經過生物處理的汙水在混凝池中與混凝劑進行混凝處理，去除小顆粒固體、懸浮微粒 和膠體，以降低汙水負荷，減輕了後續處理難度； 混凝池出水導入高位進水管，利用高位進水衝擊一體化生物處理裝置中第一區生物轉 盤的水槽，使生物轉盤旋轉，汙水流經生物帶，通過生物帶附著的生物膜對汙水進一步進行 處理淨化，然後從生物濾池底部流入第二區生物轉盤，第二區生物轉盤在水流的動力下進 行轉動進行好氧消化；生物轉盤轉動過程中，不規則的碰撞使輕質分子篩填料表面生物膜 相互摩擦脫落；通過輕質分子篩填料吸附汙水中的氨氮汙染物質，抑制汙水生物毒性，提高 處理過程中微生物活性，保證生物處理過程的效率；一體化生物處理裝置出水導入交替流 人工溼地； 交替流人工溼地為表面漫流時，上層進水閥和底層出水閥開啟，上層出水閥和底層進 水閥關閉；交替流人工溼地為垂直上行流時，上層出水閥和底層進水閥開啟，上層進水閥和 底層出水閥關閉； 交替流人工溼地的出水通過增壓泵導入超濾裝置中，利用超濾裝置中的平板超濾膜去 除汙水中的剩餘懸浮物，使出水達到回用標準；由平板超濾膜上設置的納米曝氣頭的進氣 錯流的衝擊力擾動濾膜表層，並在反應器內形成湍流，防止汙染物質在濾膜表層堆積對水 流的順利通過形成阻力。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中，混凝池加入的混凝劑為聚合氯化鋁+陽離子聚丙 烯醯胺，重量比為20:1 ;混凝劑的投加量按5mg/L計。
7. 根據權利要求5所述的方法，其中，超濾裝置中的納米曝氣為02。
8. 根據權利要求5所述的方法，其中，交替流人工溼地的部分出水回流至一體化生物 處理裝置進水，調節水質並刺激微生物生長過程分泌次生物質。
【文檔編號】C02F9/14GK104150691SQ201410359702
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】王雷, 席北鬥, 趙穎, 張列宇, 霍守亮, 餘紅, 黃彩紅, 李鳴曉 申請人:中國環境科學研究院