採用a/o型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法

2023-04-30 03:19:41 1

專利名稱：採用a/o型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法
技術領域：
本發明主要涉及一種採用A/O型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法，可使擴容後的出水水質達到國家規定的排放標準或汙水再生利用的水質標準。
背景技術：
城市汙水處理廠擴容的含義是指現有城市汙水處理廠的處理水量已達到原設計的水量，但進水量還在不斷增加，現有處理設備的容量已滿足不了要求，需要進行技術改造和擴建；或現有城市汙水處理廠由於各種原因，出水水質達不到所需要求，需要對現有處理工藝進行技術改造或增設部分處理設備，以改善出水水質；或兩者兼有之。
城市人口和工業生產隨著社會的發展不斷增長，相應的城市汙水量(包括生活汙水和進入城市汙水管網的工業廢水)也會不斷增多，特別是從改革開放以來，隨著我國工業化和人口城市化進程的加快，城市汙水量的增加趨勢日益加快。此外，城市汙水的水質也在不斷變化。但是，城市汙水處理廠的設計處理容量(包括水量和水質)是有一定設計年限的。設計年限是指城市汙水處理廠的設計容量僅能滿足達到某一年限預測的容量，超過此年限，汙水處理廠現有設備將達不到設計的出水水質，需要擴容或另建新的汙水處理廠。
國家對城市汙水處理廠的出水水質有嚴格的要求，與世界其它各國一樣，隨著社會經濟的發展，對環境質量的要求也會相應提高，要求處理後的出水水質越來越嚴格。
我國最早城市汙水處理廠的水質指標主要是生化需氧量BOD5和懸浮物SS兩項。1988年頒布的《汙水綜合排放標準》(GB8978-88)中開始增加化學需氧量COD，氨氮NH3-N等主要水質指標。1996年制訂的《汙水綜合排入標準》(GB8978-1996)中對總磷提出了要求，對化學需氧量COD、生化需氧量BOD5、氨氮NH3-N、懸浮物SS均有新的規定。其中COD的一級標準為60mg/L，二級標準為120mg/L；BOD5一級標準為20mg/L，BOD5二級標準為30mg/L；NH3-N一級標準為15mg/L，二級標準為25mg/L；SS一級標準為20mg/L，二級標準為30mg/L。
2003年又頒布了專門針對城市汙水處理廠的《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002)，對出水中的總氮TN提出了要求，並對出水中的氨氮NH3-N提出了更高的要求，其中出水排向III類水域執行的一級B標準，氨氮NH3-N的濃度為8mg/L(水溫低於12℃的為15mg/L)，二級標準為25mg/L。隨著排放標準的不斷更新和要求越來越嚴格，一些早期建成的城市汙水處理廠一直面臨著急需擴容和技改的任務，以適應排放標準不斷更新的需要。
此外，由於我國水資源的短缺，許多城市已出現「水荒」現象，這種趨勢正在日趨加劇，制約著不少地方的社會經濟進一步發展。我國政府正在大力提倡循環經濟和汙水的再生利用，以緩解目前的城市缺水問題。城市汙水的水量約佔城市用水量的80％～90％。城市汙水不僅水量大而且集中，是一種可供資源化利用的潛在水源，經深度處理後的再生水可用作冷卻用水，各種城市雜用水和景觀用水等不同的用途。這不僅能節省大量水資源，還可比使用自來水便宜的多，可取得可觀的經濟效益。我國於2003年最新頒發的《汙水再生利用工程設計規範》(GB50335-2002)中規定循環冷卻系統(銅材換熱器)補充水要求NH3-N≤1mg/L；循環冷卻系統(銅材換熱器)補充水、衝廁用水、車輛衝洗用水等要求濁度≤5NTU；循環冷卻系統(銅材換熱器)補充水、衝廁用水、景觀環境用水等要求BOD5≤6～10mg/L；景觀環境用水要求TN≤15mg/L，TP≤0.5～2mg/L。這些再生水的水質標準要比汙水排放標準嚴格得多，而目前各城市汙水處理廠的處理工藝都是為滿足汙水排放標準進行設計的。若要實現城市汙水資源化利用，各城市汙水處理廠必須進行擴容建設，增建深度處理設施，提高出水水質，以滿足再生水的水質要求。
增加城市汙水處理量和改善出水水質有兩種不同的做法，建設新的汙水處理廠或對現有城市汙水處理廠進行擴容。前者在技術上較為簡單，但在經濟上的耗費很大；後者可充分利用現有設備，進行挖潛改造和採用新的先進技術，儘量減少新建的處理設備，降低建設費用和運行成本，這在經濟上是合理的，當為首選方案，但因受現有汙水處理廠各種條件的限制，尤其是受原汙水處理廠佔地面積的限制，給擴容帶來較大的難度。
汙水深度處理得方法很多。如混凝沉澱、過濾、活性炭吸附、微濾等。從經濟方面考慮，傳統的深度處理方法一般是採用混凝沉澱和過濾，或混凝沉澱加過濾，可使出水的COD、BOD5、SS或濁度等水質指標得到較大的改善。但這些方法對去除汙水中的NH3-N和TN的效果卻很差。去除低濃度汙水中的NH3-N最為經濟有效的方法是生物膜處理法。作為生物膜處理法汙水處理的一種新技術——生物曝氣濾池，用於低濃度的汙水深度處理，可有效的去除水中的COD、BOD5、NH3-N、SS或濁度，並已開始在國內外得到應用，但現有的生物曝氣濾池都屬好氧型(O型)，對去除汙水中的總氮TN和總磷TP的效果很差，不能滿足去除TN和TP的要求。
本發明人於2004年5月11日專利號為200410026149.3申請了一種「一種汙水處理方法及濾池」。這種A/O型生物曝氣濾池用於城市汙水處理的二級處理設備，但作為擴容設備還存在一些問題。

發明內容
本發明的目的在於避免現有技術的不足之處而提供一種採用A/O型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法。本發明包括一級汙水處理的初沉池和二級處理的二沉池，是在二沉池的出水端後面增加A/O型生物曝氣濾池擴容的三級處理，可進一步去除汙水中的COD、BOD3、SS或濁度、NH3-N、TN和TP等，增加現有汙水處理廠的的處理水量和全面改善出水水質。並具有佔地面積小，經濟節省等特點。
本發明的目的可以通過採用以下技術方案來實現一種採用A/O型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法，主要包括有A.首先測定二沉池、初沉池出水水質和確定需要達到的出水水質標準。
B.在二級汙水處理的二沉池(1)的出水端設有入水調節池(4)，二沉池(1)引出水(Q1)到入水調節池(4)，入水調節池(4)連接有三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池。
C.從一級汙水處理的初沉池(2)引出水(Q2)或/和從三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池(3)的出水端(371)引出循環水(Q3)到入水調節池(4)。當二沉池(1)出水中缺乏反硝化去除TN所需的有機物，從初沉池(2)引出水(Q2)到入水調節池(4)；當二沉池(1)出水中缺乏反硝化去除TN所需的硝氮，從三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池(3)的出水端(371)引出循環水(Q3)到入水調節池(4)。
D.入水調節池(4)的出水經提升泵(32)到高位水池(33)，由高位水池(33)的出水端輸入三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池的底部卵石承託層(34)。
E.進入三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池的底部卵石承託層(34)的水流由下而上，依次經過缺氧段(35)、好氧段(36)及出水段(37)進入消毒接觸池(31)，經消毒後排出合格的水。
採用A/O型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法，還包括有反衝洗時，先從濾池的底部排泥，再由反衝水泵(5)抽取消毒接觸池(31)中的貯水和鼓風機(392)產生的壓縮空氣一起進入卵石承託層(34)；反衝出水從A/O型生物曝氣濾池(3)的出水段(37)排出，進入反衝水貯存池(38)，再返回初沉池(2)進行處理。
所述的三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池(3)在其底部設有卵石承託層(34)，其上設有用氣曝氣系統(391)，用氣曝氣系統(391)的上部為好氧段(36)及出水段(37)，其下部為缺氧段(35)；在缺氧段(35)和好氧段(36)內填充有濾料；在卵石承託層(34)還設有反衝用氣進氣裝置(392)；在出水段(37)的出水口設有出水閥(371)，其一端連通消毒接觸池(31)，另一端連通入水調節池(4)；在消毒接觸池(31)與三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池的底部卵石承託層(34)之間設有反衝水泵(5)。
在缺氧段(35)反硝化去除總氮反應為
在好氧段(36)硝化去除氨氮反應為
上述方法的設計計算公式及有關參數和A/O型生物曝氣濾池的設計在同一天申請的「採用A/O型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的設計計算方法」中有詳細的描述。
所述的濾料的密度大於水的密度，其濾料填充的高度為2.5-3.0m；濾料的粒徑為3-5mm。可為市場上銷售的陶粒等。
本發明的方法還包括有當磷超標時在進水中投加除磷劑三價鋁鹽或鐵鹽。可滿足除磷要求，無需設置反應、沉澱等設備。
本發明的有益效果是可為現有汙水處理廠增加處理水量和全面改善出水水質，包括COD、BOD5、SS或濁度、NH3-N、TN、TP等各種水質指標，使原來出水未達標的汙水處理廠達標，或進一步使出水水質達到再生水的水質標準，進行利用。具有佔地面積少，經濟節省等優點。
1.傳統的城市汙水三級處理是混凝沉澱和過濾。這些方法主要是去除二級處理出水中的懸浮固體和膠體物質，並相應的可去除這些汙染物質的所產生的BOD5和COD，但這些方法對去除汙水中的氨氮和總氮卻無顯著的效果，當需要進一步去除氨氮和總氮時，這些傳統的三級處理方法已不能使用。好氧型生物曝氣濾池具有很好的去除氨氮的效果，並對COD、BOD5、SS、NH3-N等汙染物也有相當好的去除效果，出水BOD5和SS可降到10mg/L以下，但對總氮仍無理想的效果。A/O型生物曝氣濾池是傳統的的好氧型生物曝氣濾池的改進，保持了好氧型生物曝氣濾池的各種優點外，還具有脫氮的功能，與其它三級處理方法相比，適合現有城市汙水處理廠擴容，滿足新排放標準對出水總氮要求的同時，其它主要水質指標，如COD、BOD5、氨氮、SS、等都會大幅度的下降，可以全面改善現有二級處理出水的水質。當有需要時，可使出水中的上述各項指標達到各種再生水利用的水質要求。採用A/O型生物曝氣濾池三級處理作為現有城市汙水處理廠擴容的工程措施較改造和擴建曝氣池以及增加二次沉澱池要簡單。
2.A/O型生物曝氣濾池對各種汙染物質去除的效率高，水力停留時間短，容積小，佔地面積少。經估算，用於不同情況的城市汙水處理廠擴容的三級處理，所需的水力停留時間，一般約0.5-2小時左右，包括其附屬設備如提升泵房，鼓風機房等在內，相當於或不超過一級處理所需的佔地面積，這對土地緊張的現有汙水處理廠擴容方案的選擇具有明顯的優勢。
3.A/O型生物曝氣濾池用作汙水處理廠擴容三級處理的費用，因各種具體情況不同，難於進行確切的計算，但可作出一些簡單的分析。生物曝氣濾池的建設費用要比容積相同的砂濾池要貴，主要是生物曝氣濾池所用的濾料價格較高，但隨著國內生物曝氣濾池的使用日漸廣泛，專門用於生物曝氣濾池的濾料產量也在不斷增加，價格也在下降。該公司研製和生產的鑫橋生物濾料具有性能好、價格便宜的優點，將可使生物曝氣濾池與其他生物處理工藝一樣，除了要求進一步除磷以外，不需要投加任何藥劑，運行費用主要是電耗。用作三級處理，進水中的有機物濃度不高，而且較多的有機物在缺氧段的反硝化過程中被去除，好氧段的工藝用氣量很少，所需的氣水比很低，鼓風機的電耗不多。A/O型生物曝氣濾池的電耗主要用於汙水的提升。如汙水處理廠的地勢平坦，現有二沉池出水或初沉池出水的水位較底，若需要出水回流，包括循環水在內，都需要水泵提升至生物曝氣濾池，約需數米的提升水頭，但這部份的電耗並不多。
以下結合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述

圖1為A/O型生物曝氣濾池用作汙水處理廠擴容三級處理的流程示意圖。
具體實施例方式實施例1見圖1，某城市汙水處理廠，處理水量2萬m3/d。出水水質達不到新排放標準的規定。要求採用A/O型生物曝氣濾池進行擴容，其具體方法是A.先測定二沉池、初沉池出水水質和確定需要達到的排放標準a.測定二沉池出水水質C1，COD＝50mg/L；C1，BOD5＝20mg/L；C1，TN＝28mg/L；C1NH3-N＝18mg/L；C1，NOX-N＝8mg/L；C1，SS＝30mg/L；Tp＝2mg/L。
b.測定初沉池出水水質C2，COD＝220mg/L；C2，BOD5＝110mg/L；C2，TN＝35mg/L；C2，NH3-N＝30mg/L；C2，NOX-N＝1mg/L；C2，SS＝80mg/L；Tp≤2mg/L。
c.需要達到的排放標準《城鎮汙水處理廠汙染排放標準》中的一級B標準，C3，COD＝60mg/L；C3，TN＝20mg/L；C3NH3-N＝8mg/L；C3，BOD5＝20mg/L；C3，SS＝20mg/L；Tp≤1mg/L。
B.二級汙水處理的二沉池1的出水端設有入水調節池4，二沉池1引出水Q1到入水調節池4，入水調節池4連接有三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池。
C.從一級汙水處理的初沉池2引出水Q2為890m3/d，和從三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池3的出水端371引出循環水Q3為834m3/d到入水調節池4。
D.入水調節池4的出水經提升泵32到高位水池33，由高位水池33的出水端輸入三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池的底部卵石承託層34。
E.進入三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池的底部卵石承託層34的水流由下而上，依次經過缺氧段35、好氧段36及出水段37進入消毒接觸池31，經消毒後排出合格的水。
F.反衝洗時，先從濾池的底部排泥，再由反衝水泵5抽取消毒接觸池31中的貯水和鼓風機392產生的壓縮空氣一起進入卵石承託層34；反衝出水從A/O型生物曝氣濾池3的出水段37排出，進入反衝水貯存池38，再返回初沉池2進行處理。
採用的三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池3在其底部設有卵石承託層34，其上設有用氣曝氣系統391，用氣曝氣系統391的上部為好氧段36及出水段37，其下部為缺氧段35；在缺氧段35和好氧段36內填充有濾料；在卵石承託層34還設有反衝用氣進氣裝置392；在出水段37的出水口設有出水閥371，其一端連通消毒接觸池31，另一端連通入水調節池4；在消毒接觸池31與三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池的底部卵石承託層34之間設有反衝水泵5。
好氧段的容積為790m3，缺氧段的容積為818m3，濾池的總有效容積為1608m3，總有效水力停留時間為111min。所採用的濾料密度大於水的密度，其濾料填充的高度為3.0m；濾料的粒徑為3mm。可為市場上銷售的陶粒等。
在進水中投加硫酸鋁除磷劑，投加量為15mg/L。
經處理後的水達標。
實施例2某城市汙水處理廠，處理水量3萬m3/d，出水的各項水質指標均已達到汙水排放標準的要求。現該廠進行擴容建設，進一步提高出水水質，出水將用作附近風景旅遊區的景觀環境用水，擴容建設的方案選為A/O型生物曝氣三級處理，使出水水質全面達到《汙水再生利用工程設計規範》(GB50335-2002)中的觀賞性環境用水(湖泊類)的水質標準。
A.首先測定二沉池、初沉池出水水質和確定需要達到的排放標準1.二沉池出水水質C1，COD＝40mg/LC1，＝12mg/LC1，TN＝20mg/L C1＝7mg/LC1＝9mg/L C1，SS＝15mg/LC1，TP＝0.8mg/L2.初沉池出水水質C2，COD＝250mg/L C2，＝120mg/LC2，TN＝38mg/L C2，＝30mg/LC2，＝0.5m/L C2，SS＝75mg/LC2，TP＝3mg/L3.要求出水水質標準BOD5≤6mg/LSS≤10mg/LTN≤15mg/L NH3-N≤5mg/LTP≤0.5mg/L根據以上所提供的資料，要使該汙水處理廠的出水水質全面達到《汙水再生利用工程設計規範》(GB50335-2002)中規定的觀賞性環境用水(湖泊類)的水質標準，需要進一步處理的水質指標有BOD5、SS、TN、NH3-N、TP等五項。
B.二級汙水處理的二沉池1的出水端設有入水調節池4，二沉池1引出水Q1到入水調節池4，入水調節池4連接有三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池。
C.從一級汙水處理的初沉池2中引出水Q2為520m3/d到入水調節池4。
以下各步驟與上例相同。
所採用的A/O型生物曝氣濾池的結構及各設備的連接均與上例相同。好氧段的容積為390m3，缺氧段的容積為480m3，濾池的總有效容積為870m3，總有效水力停留時間為42min；所採用的濾料密度大於水的密度，其濾料填充的高度為2.5m；濾料的粒徑為5mm。可為市場上銷售的陶粒等。
在進水中投加除磷劑鐵鹽，投加量為6mg/L。
經處理後的水達標。
權利要求
1.一種採用A/O型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法，其特徵包括有A.首先測定二沉池、初沉池出水水質和確定需要達到的出水水質標準。B.在二級汙水處理的二沉池(1)的出水端設有入水調節池(4)，二沉池(1)引出水(Q1)到入水調節池(4)，入水調節池(4)連接有三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池。C.從一級汙水處理的初沉池(2)引出水(Q2)或/和從三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池(3)的出水端(371)引出循環水(Q3)到入水調節池(4)。D.入水調節池(4)的出水經提升泵(32)到高位水池(33)，由高位水池(33)的出水端輸入三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池的底部卵石承託層(34)。E.進入三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池的底部卵石承託層(34)的水流由下而上，依次經過缺氧段(35)、好氧段(36)及出水段(37)進入消毒接觸池(31)，經消毒後排出合格的水。
2.如權利要求1所述的採用A/O型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法，其特徵還包括有反衝洗時，先從濾池的底部排泥，再由反衝水泵(5)抽取消毒接觸池(31)中的貯水和鼓風機(392)產生的壓縮空氣一起進入卵石承託層(34)；反衝出水從A/O型生物曝氣濾池(3)的出水段(37)排出，進入反衝水貯存池(38)，再返回初沉池(2)進行處理。
3.如權利要求1或2所述的採用A/O型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法，其特徵還包括有所述的三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池(3)在其底部設有卵石承託層(34)，其上設有用氣曝氣系統(391)，用氣曝氣系統(391)的上部為好氧段(36)及出水段(37)，其下部為缺氧段(35)；在缺氧段(35)和好氧段(36)內填充有濾料；在卵石承託層(34)還設有反衝用氣進氣裝置(392)；在出水段(37)的出水口設有出水閥(371)，其一端連通消毒接觸池(31)，另一端連通入水調節池(4)；在消毒接觸池(31)與三級汙水處理的A/O型生物曝氣濾池的底部卵石承託層(34)之間設有反衝水泵(5)。
4.如權利要求3所述的採用A/O型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法，其特徵是所述的濾料的密度大於水的密度，其濾料填充的高度為2.5-3.0m；濾料的粒徑為3-5mm。
5.如權利要求4所述的採用A/O型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法，其特徵是還包括有在進水中投加除磷劑三價鋁鹽或鐵鹽。
全文摘要
本發明主要涉及一種採用A/O型生物曝氣濾池進行汙水處理廠擴容的方法。本發明的方法，主要包括有首先測定二沉池、初沉池出水水質和確定需要達到的出水水質標準；在二級汙水處理的二沉池(1)的出水端設有入水調節池(4)，二沉池(1)引出水(Q
文檔編號C02F1/50GK1800060SQ20051009619
公開日2006年7月12日 申請日期2005年10月13日 優先權日2005年10月13日
發明者邱熔處, 王剛 申請人:甘肅金橋給水排水設計與工程有限公司