無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法

2023-05-10 23:03:01

專利名稱：無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法
技術領域：
本發明屬於環保技術領域，為一種汙水處理方法，尤其涉及一種 無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法。背景介紹氧化塘汙水處理技術是一種利用天然淨化能力對汙水進行處理的技術，其淨化過程與自然水體的自淨過程相似。氧化塘興起於20 世紀初，相對於其它的汙水處理技術，其最大優勢在於建設費用和運 行成本很低。受全球能源危機的影響，近三四十年，能耗較低且運行 穩定的氧化塘技術得到較快發展。曝氣氧化塘(Aeration Pond)作 為氧化塘的一種類型，是介於活性汙泥法中的延時曝氣法與氧化塘之 間的一種工藝。其主要特點在於採取人工補給方式供氧，塘內全部 處於好氧狀態，沒有汙泥回流系統，佔地面積相對較小。對於單純的曝氣氧化塘，實際運行過程中存在的問題包括(1) 氧化塘運行過程中臭味嚴重；(2)初期除磷處理效果較好，但隨著曝 氣氧化塘的長期運行，由於排泥次數較少，汙泥的最大攝磷量有限， 難以進一步對磷進行去除，影響汙泥的吸磷效果。有研究表明，生物除磷是依靠在好氧環境下攝取的磷比厭氧環境 下釋放的磷多，並排放一定量的汙泥來確保磷的去除，而氧化塘內汙 泥的排泥周期很長，不利於磷的排放。因此，曝氣氧化塘目前存在磷 的處理效果不理想、運行時易產生臭味等問題，其根本原因在於磷存 在於汙泥中不能被排出。現有的對曝氣氧化塘的設計主要集中在曝氣裝置上。如專利號ZL03114267.2,其公開了一種曝氣氧化溝，由水中推進器和微孔曝氣 機構組成，微孔曝氣機構由鼓風機、微孔曝氣頭和連接管構成，該機 構採用了推迸和微孔曝氣的結構，適用於水較深的曝氣氧化溝。為了提高汙水的淨化效果，可以增加前置厭氧處理，採用沉澱汙 泥回流到厭氧池中釋磷，又在曝氣池中過量吸磷的原理進行除磷。專 利號ZL200410015578. 0發明名稱"間歇曝氣接觸氧化法處理生活汙 水"公開了一種交替模式的處理工藝，90%汙水先進入厭氧池、10 %汙水進入間歇曝氣氧化池，厭氧池的汙水與從間歇曝氣氧化池來的 部分汙泥產生厭氧反應，經厭氧池的汙水再進入曝氣氧化池。這種工 藝較單純的曝氣氧化池處理工藝複雜，須添加新的管道和泵的配套設 備方可實現，不利於推廣應用。而專利申請號200710056492.6公開了一種反衝洗、曝氣型潛流 溼地水體淨化設備，屬於土地處理法，土地處理法主要是利用基質等 較大的比表面積來進行微生物掛膜、著床，從而進行汙水處理。在處 理池內填滿基質，並種植有水生植物，汙水通入基質中進行布水，底 部設有曝氣設備，植物根系和填充基質作為微生物的附著載體，從進 水管進入的汙水流經填充基質進行淨化。發明內容本發明所要解決的技術問題在於提供一種無臭味曝氣氧化塘汙 水處理方法(High-efficiency and Nonodor Aeration Pond，腿P)，不增加特殊的機械設備或處理工藝，可在長排泥周期下提高曝氣氧化 塘的除磷能力。本發明解決上述技術問題所採取的技術方案是 一種無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，為活性汙泥處理法，塘內設有曝氣裝置，其中， 所述的曝氣氧化塘內設有懸浮或漂浮的介質，介質上種有植物，植物 至少覆蓋曝氣氧化塘的一部分表面，曝氣氧化塘內設有基質，基質懸 掛在介質下方和/或沉於塘低，其中，所述的基質為高爐渣、煤灰渣、 含鹼金屬氧化物的礦物中的一種或其組合。具體汙水處理步驟包括 汙水由進水管進入曝氣氧化塘，經攪拌均勻分布，通過活性汙泥進行 汙水淨化，植物吸收同化氮和磷，基質吸收磷，植物位於水下的根系 及基質形成生物膜附著的載體，進行汙水淨化，最後經沉澱達到泥、 水分離，上清液由排水管排出。所述的介質為有孔/或縫的竹板、有孔/或縫的木板、泡沫材料、 有孔/或縫的塑料、有孔/或縫的橡膠中的一種或其組合。對介質的選 擇要求其能夠在塘上形成漂浮或懸浮的浮島，主要採用輕質材料，並 方便種植植物，但不限於上述材料。更可以採用各種廢棄材質作為本 發明的介質，符合汙水處理行業中對環保要求的設計理念。在曝氣氧化塘的水面種植浮島植物，可以起到美化環境的作用。 所述的植物為水葫蘆、水花生、水浮蓮、菖蒲、梭魚草、水蔥、水芹、 菱等一種或幾種組合，且不限於上述植物。其中，所述植物的種植密度為10 25kg/m2。植物的種植面積根 據曝氣氧化塘的不同大小而定，其種植密度不宜過密或過疏，前者影 響了植物的生長，後者則降低了處理效果，另外，植物需定期打撈或 收割，如夏季應每月一次。所含的鹼金屬氧化物包括Ca0和/或Mg0。所述的基質粒徑為5 15mm。其中，基質需定期進行更換，更換 周期一般為1 3年。所述的曝氣裝置為沉水式曝氣機，運行時間為4 8小時/天，曝氣方式為間歇式曝氣，為曝氣0.5小時、靜止沉澱1.0 1.5小時，曝氣氧化塘的總水力停留時間不大於4天。曝氣氧化塘的有效水深為2 4m，以5日作為測定BOD的標準時 間，其五日生化需氧量(B0D5)表面負荷為0. 1 3. Og /(m2 d)。曝氣氧化塘的池型可以為長方形、圓形或其它不規則形狀，其內 壁鋪設有防滲膜，以防止滲漏。植物和基質的馴化時間為0. 5 1. 5個月，馴化穩定後活性汙泥 濃度為1100 1800mg/L，排泥周期為3 12個月。在啟動階段植物 處於馴化階段且根系生物膜量不夠大，馴化一段時間後負荷逐漸加 大，汙染物去除率相對穩定後增加到設計負荷。本發明的原理是釆取連續進水、間隙進水方式運行，汙水處理的基本過程為汙 水由進水管進入曝氣氧化塘內，通過曝氣裝置的攪拌作用使汙水與塘 內的活性汙泥均勻混合；採用曝氣裝置具有供氧和混合固液氣三相的雙重作用。其中，本發明汙水處理方法的主要作用機理包括1、 在曝氣氧化塘內，有機物經微生物作用被氧化，同時汙水中的氨氮經微生物硝化反硝化作用，達到脫氮的效果；2、 在介質上種植的植物能夠吸收同化營養物質氮和磷，其位於水面 下的根系可以成為生物膜附著的載體，同時植物覆蓋至少一部分曝氣 氧化塘的表面，可以減少氧化塘運行過程中臭氣的排放，淨化改善周 圍空氣環境；3、 介質下部懸掛或沉於塘底的基質能有效吸收磷元素，懸掛的基質 亦可作為生物膜的載體，增加氧化塘內附著的生物膜量；4、 利用本發明的鹼性基質吸收磷元素，反過來可以增長活性汙泥的 排泥周期，不會影響汙水除磷效果。本發明的汙水處理方法與現有技術的區別在於首先，本發明的處理方法是採用活性汙泥處理機理，利用活性汙 泥中的微生物來氧化、硝化，從而脫氨氮、除磷。而一般的土地、溼 地處理法是利用基質的多孔表面積來著床微生物，即便採用曝氣，也 只是為了增加溶解氧的含量，機理完全不同。其次，本發明採用了不同的基質。在一般的土地處理法中，主要 採用碎石、陶粒等具有多孔結構的基質，利用它們較大的比表面積， 儘可能為微生物提供附著載體，形成生物掛膜。而本發明的基質主要 是回收利用工業廢料廢渣，具有相當的環保價值，當然也可以為其他 含有鹼金屬氧化物的礦物，鹼金屬氧化物的含量可以相當高。而對於 -一般土地處理法，如果基質為鹼金屬氧化物，在進行汙水處理時會形 成強鹼性，儘管鹼性對於除磷有較好的效果，卻會使降低化學需氧量 COD的能力大大削弱，甚至於起不到作用，無法實現汙水處理。而本 發明就完全沒有類似問題，因為高爐渣、煤灰渣等廢料的用量在水塘 形式的汙泥處理中的佔有量不大，因此即便採用含鹼金屬氧化物量極 高的基質也不會對汙水處理造成影響。另外，本發明利用了最基本的曝氣氧化塘設備，無需對其添加任 何其他特殊的機械設備或處理工藝，只是在塘上設置種有植物的介 質，在介質下方懸掛基質，製成-一個個簡易的浮島，非常適合在各種 原有的汙水處理池中進行推廣使用。本發明的有益效果是-1、 在曝氣氧化塘上設有介質，形成浮島，在介質上種植植物，植物 及其根系能附著一定量的生物膜，有效提高曝氣氧化塘的總磷和氨氮 的去除能力，吸收氧化塘運行過程中的臭味，改善周圍空氣品質；2、 在介質下部懸掛或塘低設置鹼金屬氧化物基質，利用其表面積可以增加附著的生物膜量，還可有效提高曝氣氧化塘的除磷能力；3、 在本發明無臭味曝氣氧化塘汙水處理運行過程中能夠高效去除有 機物、氨氮和總磷等汙染物，且利用了原有的曝氣氧化塘，無需其他 機械設備或處理工藝的投入，建造方便，成本低廉，操作管理十分 簡單；4、 採用浮島形式在汙水處理池水面上種植植物，還可以美化環境；5、 本發明的介質可以採用廢棄材質製成，而基質也可為工業廢渣， 完全符合本發明所在領域的環保理念。


圖1為本發明的俯視結構示意圖 圖2為本發明的剖視結構示意圖 附圖中標號說明 l一進水管 2 —排水管4一介質 5 —植物7 —防滲膜I一土層 II一磚層m—汙水區 iv—汙泥區。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明做進一步說明。請參閱圖i為本發明的俯視結構示意圖，圖2為本發明的剖視結 構示意圖所示， 一種無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，為活性汙泥處 理法，曝氣氧化塘的下部為磚層n結構，上部為土層i結構，塘內底 部區域為含有活性汙泥的汙泥區iv，上部為汙水區in，塘內底部的汙3 —曝氣裝置 6 —基質泥區IV設有曝氣裝置3，為沉水式曝氣機。曝氣氧化塘的有效水深為2 4m，其內壁設有防滲膜7。所述的曝氣氧化塘內設有漂浮的介質4，該介質4為廢棄的塑料 板材，介質4上種有植物5，植物5為水葫^，種植密度為10 25kg/m2， 介質4下部懸掛有基質6,塘低亦沉有基質6，基質6採用粒徑為5 15mm的高爐渣。種植有植物5的介質4的覆蓋面積大約為曝氣氧化 塘面積的1/2。植物5和基質6的馴化時間為1個月左右，馴化穩定後活性汙泥 濃度為1500mg/L左右，排泥周期為3 12個月。汙水經進水管1直接排入汙泥區IV，採用間隙進出水運行，通過 曝氣裝置3的攪拌作用使汙水與塘內的汙泥均勻混合，進行淨化。所 述的曝氣裝置3的運行時間為4 8小時/天，曝氣方式為間歇式曝氣， 為曝氣0.5小時、靜止沉澱1.0 1,5小時，曝氣氧化塘的總水停留 時間不大於4天，BODs表面負荷為O. 1 3. Og/(m、d)。汙水中的有 機物經微生物作用被氧化，同時汙水中的氨氮經微生物硝化反硝化 作用，達到脫氮的效果。在介質4上種植的植物5能夠吸收同化營養物質氮和磷，其位於 水面下的根系可以成為生物膜附著的載體，同時植物5覆蓋一部分曝 氣氧化塘的表面，可以減少氧化塘運行過程中臭氣的排放，淨化改善 周圍空氣環境。在介質4下部懸掛和沉於塘底的基質6能有效吸收磷素，懸掛的 基質6亦可作為生物膜的載體，增加氧化塘內附著的生物膜量；植物 吸收同化氮和磷，基質吸收磷，植物位於水下的根系及基質形成生物 膜附著的載體，進行汙水淨化。最後經沉澱達到泥水分離，上清液由與汙水區m聯通的排水管2排出。利用本發明的無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法對農村生活汙水進行處理，其化學需氧量C0D為124 353mg/L，平均值為259 mg/L; 氨氮(NH/-N)為21.9 43. 5mg/L，平均值為35. 0mg/L;總氮(TN) 為35. 4 47. 6mg/L，平均值39. Omg/L;總磷(TP)為2. 26 7. 67mg/L， 平均值為4. 98mg/L;汙泥濃度(MLSS)為1181 1685mg/L，平均值 為1434mg/L。HNAP懸浮介質表面種植水葫蘆，下部懸掛基質，基質採用粒徑 為5 15mm的高爐渣。如圖2所示，進水管位於前端居中，排水口位 於尾端居中。採用間歇進出水運行，在進水水力負荷為0. 2m7 d 條件下，通過該處理，出水中化學需氧量COD平均為52 mg/L，氨氮 平均為7.5mg/L，總磷平均為0.83mg/L，總氮平均為16. 5mg/L，達 到GB18918-2002中一級B放標準。
權利要求
1、一種無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，為活性汙泥處理法，塘內設有曝氣裝置，其特徵在於所述的曝氣氧化塘內設有懸浮或漂浮的介質，介質上種有植物，植物至少覆蓋曝氣氧化塘的一部分表面，曝氣氧化塘內設有基質，基質懸掛在介質下方和/或沉於塘低，其中，所述的基質為高爐渣、煤灰渣、含鹼金屬氧化物的礦物中的一種或其組合。
2、 根據權利要求1所述的無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，其特徵在於所述的介質為有孔/或縫的竹板、有孔/或縫的木板、泡沫材料、 有孔/或縫的塑料、有孔/或縫的橡膠中的一種或其組合。
3、 根據權利要求1或2所述的無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，其特徵在於在所述介質上種植的植物為水葫蘆、水花生、水浮蓮、菖 蒲、梭魚草、水蔥、水芹、菱等一種或幾種組合。
4、 根據權利要求3所述的無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，其特徵 在於所述的植物的種植密度為10 25kg/m2。
5、 根據權利要求1所述的無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，其特徵 在於所含的鹼金屬氧化物包括CaO和/或MgO。
6、 根據權利要求1或5所述的無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，其 特徵在於所述基質的粒徑為5 15mm。
7、 根據權利要求1所述的無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，其特徵 在於..所述的曝氣裝置為沉水式曝氣機，運行時間為4 8小時/天， 曝氣方式為間歇式曝氣，為曝氣0. 5小時、靜止沉澱1. 0 1. 5小時， 曝氣氧化塘的總水力停留時間不大於4天。
8、 根據權利要求1所述的無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，其特徵 在於曝氣氧化塘的有效水深為2 4m， BOD.,表面負荷為0. 1 3.0g/(m、d)。
9、 根據權利要求1所述的無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，其特徵 在於植物和基質的馴化時間為0.5 1.5個月，馴化穩定後活性汙 泥濃度為1100 1800mg/L，排泥周期為3 12個月。
10、 根據權利要求9所述的無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，其特徵 在於汙水由進水管進入曝氣氧化塘，經攪拌均勻分布，通過活性汙 泥進行汙水淨化，通過植物、基質進行吸收同化，植物位於水下的根 系及基質形成生物膜附著的載體，進行汙水淨化，最後經沉澱達到泥 水分離，上清液由排水管排出。
全文摘要
一種無臭味曝氣氧化塘汙水處理方法，為活性汙泥處理法，塘內設有曝氣裝置，其中，所述的曝氣氧化塘內設有懸浮或漂浮的介質，介質上種有植物，植物至少覆蓋曝氣氧化塘的一部分表面，曝氣氧化塘內設有基質，基質懸掛在介質下方和/或沉於塘低，其中，所述的基質為高爐渣、煤灰渣、含鹼金屬氧化物的礦物中的一種或其組合。優點是曝氣氧化塘上設有介質形成浮島，其上種植物附著生物膜，提高總磷和氨氮的去除能力，吸收氧化塘運行過程中的臭味，設置基質，提高曝氣氧化塘的除磷能力，無需其他機械設備或處理工藝的投入，建造方便，成本低廉，操作管理十分簡單，美化環境，介質可以採用廢棄材質製成，基質為工業廢渣，符合環保理念。
文檔編號C02F3/32GK101234816SQ200810033720
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月20日 優先權日2008年2月20日
發明者葉建鋒, 姚淑君, 李懷正 申請人:李懷正;葉建鋒;姚淑君