專利名稱：生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域的污水處理工藝，尤其涉及一種生活污水處理 用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器及應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)70年代，由于水體富營養(yǎng)化問題的日益嚴重，越來越多的國家和地區(qū)制定 了嚴格的污水氮、磷排放標(biāo)準(zhǔn)，氮、磷的考核指標(biāo)也由單一的氨氮和磷酸鹽發(fā)展到總氮和總 磷。我國現(xiàn)行的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-200 —級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn) (城鎮(zhèn)污水處理廠出水作為回用水的基本要求)要求TP小于lmg/L，氨氮小于5mg/L，總氮 小于15mg/L，污水處理技術(shù)的發(fā)展歷程也進入氮磷營養(yǎng)鹽去除階段。在現(xiàn)有的污水處理工藝技術(shù)中，用于城市污水處理進行脫氮除磷的污水處理工 藝可以分為兩大類一類為按空間進行分割連續(xù)流活性污泥法，例如AB法、氧化溝法、 YO法；另一類為按時間進行分割的間歇式活性污泥法，又稱序批式活性污泥法，近年 來，已發(fā)展成多種改良型，例如在傳統(tǒng)SBRGequencing Batch Reactor)法基礎(chǔ)上出現(xiàn) ICEAS(Intermittent Cyclic ExtendedAeration System)法、CAST(Cyclic Activated Sludge System)法、Unitank 法禾口 MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)法等。經(jīng) 多年工程應(yīng)用實踐，上述污水處理工藝已經(jīng)成熟。但是，由于投資和運行成本較高，目前該 類工藝針對處理水量小于50m3/d的小型社區(qū)或村鎮(zhèn)的生活污水處理工程應(yīng)用較少。生物膜法是污水生物處理的主要工藝之一，微生物以膜狀固著在某種載體的表面 上呈附著生長狀態(tài)。生物膜法是與傳統(tǒng)的活性污泥法平行發(fā)展起來的生物處理工藝，在污 水處理中的應(yīng)用源遠流長，近年又得到較多的研究與應(yīng)用，這主要是因為它與傳統(tǒng)的活性 污泥法相比具有以下諸特點微生物相多樣化，生物的食物鏈長，并能存活世代時間較長的 微生物；微生物量多，處理能力大，使凈化功能顯著提高；污泥沉降性能良好，易于固液分 離；剩余污泥產(chǎn)量少，降低污泥處理與處置費用；耐沖擊負荷高，對水質(zhì)、水量變動具有較 強的適應(yīng)性，并能處理低濃度的廢水；易于運行管理，減少污泥膨脹問題。因此，在此基礎(chǔ)上 形成了生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化和生物流化床等工藝。生物濾池屬于非淹沒式附著生長好氧生物處理工藝，在生物濾池中，一般采用礫 石或塑料制品作為生物膜載體，廢水均勻滴灑在反應(yīng)器頂部載體表面，當(dāng)廢水流經(jīng)載體表 面的生物膜時，廢水得以凈化。生物接觸氧化也稱之為淹沒式生物濾池，近10余年來在國內(nèi)外得到了較為廣泛 的研究與應(yīng)用，用于處理生活污水和某些工業(yè)的有機廢水，并取得了良好的處理效果。所謂 淹沒式生物濾池，就是在池內(nèi)充填惰性填料，已經(jīng)預(yù)先充氧曝氣的污、廢水浸沒并流經(jīng)全部 填料，廢水中的有機物與填料上的生物膜廣泛接觸，在微生物的新陳代謝作用下污染物得 到去除。曝氣生物濾池(簡稱BAF)是在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，引入給水濾池過濾機理而 形成的污水生物處理新工藝。其突出的特點是將生物氧化、生物絮凝、生物吸附過濾結(jié)合在一起，再通過對濾料的沖洗、再生，實現(xiàn)濾池的周期性運行。在實際污水處理工程應(yīng)用中，生物膜法力圖應(yīng)用各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)在不 同的反應(yīng)條件下，達到去除有機物和營養(yǎng)鹽的目的。但是，由于功能不同的微生物在同一系 統(tǒng)中混合生長，尤其是世代周期長的自養(yǎng)硝化菌與異養(yǎng)菌的混合生長，不可避免地存在著 硝化菌與聚磷菌之間污泥泥齡的矛盾、反硝化與釋磷過程對碳源的競爭，以及回流污泥中 硝酸鹽成分對厭氧區(qū)釋磷的影響等使系統(tǒng)本身存在固有的缺陷，往往很難達到同步高效除 磷和脫氮的效果。另外，生物膜反應(yīng)器出水常常攜帶較大的脫落的生物膜片，大量非活性細 小懸浮物分散水中使處理水的澄清度降低，SS較高，一般在10mg/L以上。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對上述不足，在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上進行改進，根據(jù)生物脫 氮除磷技術(shù)原理、將生物接觸氧化濾池、曝氣生物濾池有機結(jié)合并從結(jié)構(gòu)上進一步改進，同 時附加豎流式沉淀池，從而提供出一種生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器，實現(xiàn) 了同步脫氮除磷，并通過兩級生物濾池及一級固液分離沉淀池，使處理水的澄清度提高， SS降低，同時還具有占地面積小、投資省、運行靈活方便、易于管理、抗沖擊負荷能力強的優(yōu) 點O本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)器由A、B 隔壁分隔成依次連接的升流式生物接觸氧化濾池、豎流式沉淀池及下流式曝氣生物濾池， 所述升流式生物接觸氧化濾池底部設(shè)有使該池處于好氧、厭氧交替狀態(tài)的可調(diào)式間歇曝氣 裝置及引入進水的環(huán)行布水管，其上部設(shè)有一根以上溢流管，環(huán)行布水管與溢流管之間設(shè) 有懸浮填料床；所述豎流式沉淀池中與溢流管對應(yīng)設(shè)有豎直中心排水管，下部設(shè)有排泥管， 中心排水管上口與對應(yīng)溢流管連通，下口位于A隔壁下部，豎流式沉淀池通過A隔壁底沿與 反應(yīng)器底面間的開口與升流式生物接觸氧化濾池連通；所述下流式曝氣生物濾池通過用做 出水堰的B隔壁上沿與豎流式沉淀池連通，其池內(nèi)上部和下部分別設(shè)有上段蛭石濾料床與 下段蛭石濾料床，上段蛭石濾料床下方設(shè)置反沖洗曝氣裝置，在下流式曝氣生物濾池內(nèi)形 成上部好氧區(qū)及下部缺氧區(qū)，下段蛭石濾料床下方設(shè)置出水管。所述上段蛭石濾料床與下段蛭石濾料床的材料采用粒徑為0. 5-lcm的蛭石，上段 蛭石濾料床與下段蛭石濾料床的體積比為1 1-2 1。所述懸浮填料床是由設(shè)置于升流式生物接觸氧化濾池內(nèi)的上、下孔板及散布其間 的若干cplO-15cm的懸浮填料球構(gòu)成，懸浮填料床的體積占升流式生物接觸氧化濾池容積 的 40-60% 。所述中心排水管的直徑為5-lOcm。所述中心排水管的下口設(shè)有圓錐面折射板。本實用新型的有益效果是(1)本實用新型克服了自養(yǎng)硝化菌與異養(yǎng)細菌、聚磷 菌在泥齡上存在的矛盾，避免了硝酸鹽和亞硝酸鹽對聚磷菌的抑制和競爭，根據(jù)生物脫氮 除磷技術(shù)原理、將生物接觸氧化濾池、曝氣生物濾池兩種污水處理裝置有機結(jié)合并從結(jié)構(gòu) 上進一步改進，同時附加豎流式沉淀池，提供出一種生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型 反應(yīng)器，從而實現(xiàn)同步脫氮除磷，尤其，升流式生物濾池采用球形懸浮填料制成的懸浮填料床，下流式曝氣生物濾池采用兩段式蛭石填料床，較現(xiàn)有的生物濾池具有更高的脫氮除磷 效率。通過兩級生物濾池及一級固液分離沉淀池，達到生活污水中氮和磷同時最優(yōu)去除的 效果，并有效地控制了裝置出水的SS，SS與現(xiàn)有技術(shù)比明顯降低，出水水質(zhì)高。( 升流式 生物濾池采用可調(diào)式間歇曝氣裝置，培養(yǎng)的生物膜對間歇運行有較強的適應(yīng)力，水力負荷、 容積負荷顯著高于傳統(tǒng)污水處理工藝。(3)本實用新型采用了一體化設(shè)計，減少了構(gòu)筑物數(shù) 量，大大簡化工藝流程，不但能夠減少成本投入；同時還可以減少占地面積，減少征地費用。 綜上所述，本實用新型具有良好的COD、氨氮、TN和TP的去除能力，對緩解水體的富營養(yǎng)化 具有重大意義，特別是在處理水量小于50m3/d的小型社區(qū)或村鎮(zhèn)的生活污水處理工程中將 會發(fā)揮更為重要的作用。

圖1是本實用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視圖。圖中1生物接觸氧化濾池，2豎流式沉淀池，21A隔壁，22B隔壁，3下流式曝氣生 物濾池，31出水堰，4懸浮填料床，5溢流管，61上段蛭石填料床，62下段蛭石填料床，7反沖 洗曝氣裝置，8出水管，9環(huán)形布水管，10可調(diào)式間歇曝氣裝置，11排泥口，12折射板，13中 心排水管，14開口。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型詳細說明。
具體實施方式
實施例1圖1 圖2示出一種生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器，其特征在于所 述反應(yīng)器由A、B隔壁21、22分隔成依次連接的升流式生物接觸氧化濾池1、豎流式沉淀池 2及下流式曝氣生物濾池3，上述升流式生物接觸氧化濾池底部設(shè)有使該池處于好氧、厭氧 交替狀態(tài)的可調(diào)式間歇曝氣裝置10及引入進水的環(huán)行布水管9，升流式生物接觸氧化濾池 上部設(shè)有一根以上溢流管5，本例中設(shè)置了三根溢流管，環(huán)行布水管9與溢流管5之間設(shè)有 懸浮填料床4 ；上述豎流式沉淀池2中與溢流管5對應(yīng)設(shè)有豎直中心排水管13，下部設(shè)有排 泥管11，中心排水管13上口與對應(yīng)的溢流管5連通，下口位于A隔壁21下部，豎流式沉淀 池2通過A隔壁底沿與反應(yīng)器底面間的開口 14與升流式生物接觸氧化濾池1連通；上述 下流式曝氣生物濾池3通過用做出水堰31的B隔壁22上沿與豎流式沉淀池2連通，其池 內(nèi)上部和下部分別設(shè)有上段蛭石濾料床61與下段蛭石濾料床62，上段蛭石濾料床61下方 設(shè)置反沖洗曝氣裝置7，在豎流式沉淀池內(nèi)形成上部好氧區(qū)及下部缺氧區(qū)，下段蛭石濾料床 62下方設(shè)置出水管8。上述上段蛭石濾料床61與下段蛭石濾料床62的材料采用粒徑為0. 5-lcm的蛭 石，上段蛭石濾料床與下段蛭石濾料床的體積比為1 1-2 1。上述懸浮填料床4是由設(shè) 置于升流式生物接觸氧化濾池1內(nèi)的上、下孔板41、43及散布其間的若干Cpl0-15cm的懸浮 填料球42構(gòu)成，懸浮填料床的體積占升流式生物接觸氧化濾池容積的40-60%。上述中心 排水管的直徑為5-lOcm。上述中心排水管13的下口設(shè)有圓錐面折射板12。這里，中心排 水管13具有消能作用，使溢流管5流出的污水動能降低趨于平穩(wěn)，以易于固液分離，圓錐面折射板則起到折水上流的作用。懸浮填料球為塑料材質(zhì)，是市售產(chǎn)品。以下通過兩個運行實例說明實施例1中的生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型 反應(yīng)器的應(yīng)用方法。實施例2-1本實施例選取天津市某生活區(qū)廢水，廢水水質(zhì)如下pH在6-8之間，SS為 158. 3mg/L, COD 為 204mg/L，氨氮為 29. 5mg/L, TN 為 31. 7mg/L, TP 為 3. lmg/L。處理水量 Q =100L/h。懸浮填料床的體積占升流式生物接觸氧化濾池容積的40%，采用了cplOcm的懸 浮填料球，上段蛭石濾料床與下段蛭石濾料床的體積比為1 1，蛭石粒徑為0.5cm;中心排 水管的直徑為5cm。上述生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器的應(yīng)用方法包括如下步驟(1).升流式生物接觸氧化濾池1啟動該濾池的容積負荷為1. 4kgC0D/kg · d，投 放接種污泥液，接種污泥液采用污水處理廠好氧池回污泥液流，由可調(diào)式間歇曝氣裝置10 連續(xù)曝氣5天，對懸浮填料床進行掛膜培養(yǎng)，掛膜成功后，開始連續(xù)進出水；(2)豎流式沉淀池2運行，升流式生物接觸氧化濾池1的出水經(jīng)溢流管5進入豎流 式沉淀池2的中心排水管13，進行固液分離，并經(jīng)排泥口 11排出多余的懸浮污泥；控制溢 流管5的流速< 80mm/s，控制中心排水管的流速< 20mm/s。(3)生活污水由環(huán)形布水管連續(xù)進入升流式生物濾池1，進行間歇式好氧缺氧生 物處理。可調(diào)式間歇曝氣裝置10開始間歇曝氣，使池內(nèi)處于好氧、厭氧交替狀態(tài)，曝氣時間 為1小時，控制池內(nèi)的氣水體積比為1.5 1，靜置時間為1小時，生活污水在升流式生物接 觸氧化濾池的停留時間為2小時，在厭氧/好氧交替運行條件下馴化出聚磷菌一類的微生 物，以生物膜的形式固定在多孔狀結(jié)構(gòu)的懸浮填料床4上。生物除磷包括厭氧釋磷和好氧 吸磷兩個過程。聚磷菌能夠過量的，在數(shù)量上超過其生理需要的，從外部環(huán)境中攝取磷，并 將磷以聚合磷的形式貯存在體內(nèi)，生物除磷宜采用較短的污泥齡，一般為3. 5-7天。死亡的 高磷生物不斷從球形懸浮填料表面脫落，形成高磷污泥，通過豎流式沉淀池2底部的排泥 口 11排出池外，每隔1天排泥一次，達到從廢水中除磷的效果。(4)下流式曝氣生物濾池3啟動固液分離后的上清液呈寡營養(yǎng)型水質(zhì)，SS和有機 物濃度較低，且大部分有機物為長鏈或者環(huán)狀分子結(jié)構(gòu)，不易被異養(yǎng)微生物降解。上清液經(jīng) 過豎流式沉淀池2上部的出水堰31進入到下流式曝氣生物濾池3，控制升流式生物接觸氧 化濾池進水流量，確使下流式曝氣生物濾池的濾速在lm/h，污泥齡控制在10 25天。下流 式曝氣生物濾池的容積負荷為0. 5kgC0D/kg · d，水力停留時間為1小時，反沖洗曝氣裝置 7采用中間曝氣的方式，使下流式曝氣生物濾池內(nèi)形成上部好氧區(qū)及下部缺氧區(qū)，曝氣的氣 水體積比為0.5 1。蛭石填料床與好氧區(qū)與缺氧區(qū)對應(yīng)分為上段蛭石填料床61及下段蛭 石填料床62兩段?；谏L在粒狀蛭石填料上的高濃度硝化細菌生物膜和反硝化細菌生 物膜發(fā)揮的生物氧化分解、過濾截留和絮凝網(wǎng)捕作用，在反應(yīng)器上部好氧過程中，氣水處于 逆流，有機物被微生物氧化分解，NH4+-N被氧化成NH/-N ；在反應(yīng)器下部缺氧過程中，生物膜 實現(xiàn)反硝化。所以下流式曝氣生物濾池擁有良好的去除有機物、懸浮物和TN的能力。處理 后的生活污水經(jīng)出水口 8排出。至此，一個循環(huán)完成；如此周而復(fù)始連續(xù)運行，進行生活污 水處理。[0033]經(jīng)依據(jù)國標(biāo)測試方法對出水水質(zhì)測定升流式生物濾池COD去除率為93. 2%，氨 氮去除率為96%，總氮去除率為43. 5%，總磷去除率為78. 2%。溢流管的出水SS為6mg/ L0下流式曝氣生物濾池COD去除率為31. 6%，氨氮去除率為68%，總氮去除率為81. 2%， 總磷去除率為19.7%。出水堰的出水SS為;3mg/L。最終出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物 排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。本實施例非常適合用于中小水量的生活污 水處理。實施例2-2本實施例選取天津市某污水處理廠未處理原水，廢水水質(zhì)如下pH在6-8之間，SS 為 325. Omg/L, COD 為 324mg/L,氨氮為 36. lmg/L, TN 為 42. 7mg/L, TP 為 5. 7mg/L,處理水量 Q = 5m3/h。懸浮填料床的體積占升流式生物接觸氧化濾池容積的60%，采用了cpl5cm的懸 浮填料球，上段蛭石濾料床與下段蛭石濾料床的體積比為2 1，蛭石粒徑為Icm;中心排水 管的直徑為10cm。本實施例的操作方法及反應(yīng)機理及同實施例1的步驟(1) (4)，區(qū)別在于步驟 (1)中，升流式生物濾池容積負荷為2. 6kgB0D/kg · d，可調(diào)式間歇曝氣裝置10連續(xù)曝氣7 天；步驟O)中，控制溢流管5的流速< lOOmm/s，控制中心排水管的流速< 40mm/s ；步驟 (3)中，可調(diào)式間歇曝氣裝置10曝氣時間為2小時，控制池內(nèi)的氣水體積比為3 1，靜置 時間為4小時，生活污水在升流式生物接觸氧化濾池的停留時間為6小時，每隔3天排泥一 次；步驟中，下流式曝氣生物濾池的容積負荷為1. ^igCOD/kg ·(!，水力停留時間為2小 時，反沖洗曝氣裝置7曝氣的氣水體積比為1 1。經(jīng)依據(jù)國標(biāo)測試方法對出水水質(zhì)測定升流式生物濾池COD去除率為91. 5%，氨 氮去除率為94%，總氮去除率為38. 4%，總磷去除率為75. 8%。溢流管出水SS為6. 4mg/ L。下流式曝氣生物濾池COD去除率為43. 1%，氨氮去除率為75%，總氮去除率為82.4%， 總磷去除率為21.9%。出水堰出水SS為3.5mg/L。最終出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物 排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。本實施例非常適合中小水量的生活污水處 理。以上所述，僅是本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并非對本實用新型的內(nèi)容作任何 形式上的限制。凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同 變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)器由A、B隔 壁分隔成依次連接的升流式生物接觸氧化濾池、豎流式沉淀池及下流式曝氣生物濾池，所 述升流式生物接觸氧化濾池底部設(shè)有使該池處于好氧、厭氧交替狀態(tài)的可調(diào)式間歇曝氣裝 置及引入進水的環(huán)行布水管，其上部設(shè)有一根以上溢流管，環(huán)行布水管與溢流管之間設(shè)有 懸浮填料床；所述豎流式沉淀池中與溢流管對應(yīng)設(shè)有豎直中心排水管，下部設(shè)有排泥管，中 心排水管上口與對應(yīng)溢流管連通，下口位于A隔壁下部，豎流式沉淀池通過A隔壁底沿與反 應(yīng)器底面間的開口與升流式生物接觸氧化濾池連通；所述下流式曝氣生物濾池通過用做出 水堰的B隔壁上沿與豎流式沉淀池連通，其池內(nèi)上部和下部分別設(shè)有上段蛭石濾料床與下 段蛭石濾料床，上段蛭石濾料床下方設(shè)置反沖洗曝氣裝置，在下流式曝氣生物濾池內(nèi)形成 上部好氧區(qū)及下部缺氧區(qū)，下段蛭石濾料床下方設(shè)置出水管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器，其特征在于所 述上段蛭石濾料床與下段蛭石濾料床的材料采用粒徑為0. 5-lcm的蛭石，上段蛭石濾料床 與下段蛭石濾料床的體積比為1 1-2 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器，其特征在于所 述懸浮填料床是由設(shè)置于升流式生物接觸氧化濾池內(nèi)的上、下孔板及散布其間的若干φ10 -15cm的懸浮填料球構(gòu)成，懸浮填料床的體積占升流式生物接觸氧化濾池容積的40-60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器，其特征在于所 述中心排水管的直徑為5-lOcm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器，其特征在于所 述中心排水管的下口設(shè)有圓錐面折射板。
專利摘要本實用新型涉及一種生活污水處理用復(fù)合式生物膜一體型反應(yīng)器，其特征是反應(yīng)器由A、B隔壁分隔成依次連接的升流式生物接觸氧化濾池、豎流式沉淀池及下流式曝氣生物濾池，升流式生物接觸氧化濾池底部設(shè)有可調(diào)式間歇曝氣裝置，環(huán)行布水管，上部有溢流管，環(huán)行布水管與溢流管間設(shè)有設(shè)有懸浮填料床；豎流式沉淀池中設(shè)有中心排水管，排泥管，中心排水管上口與溢流管連通，下口位于A隔壁下部；下流式曝氣生物濾池內(nèi)設(shè)有上、下段蛭石濾料床，上段蛭石濾料床下方設(shè)置反沖洗曝氣裝置，下段蛭石濾料床下方設(shè)置出水管。本實用新型的優(yōu)點是同步脫氮除磷，并提高了脫氮除磷效率，SS降低，占地面積少，投資低，適用于中小水量的生活污水處理。
文檔編號C02F9/14GK201857327SQ20102056739
公開日2011年6月8日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者盧學(xué)強, 孫貽超, 居文中, 籍鵬飛, 鄧小文, 馬建立 申請人:天津市環(huán)境保護科學(xué)研究院, 天津市聯(lián)合環(huán)保工程設(shè)計有限公司