專利名稱：泳動床/活性污泥法串聯(lián)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種高效污水生物處理裝置，用以處理各種含有機污染物及氨 氮的污水，涉及污水生物處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
公知技術(shù)活性污泥法于1914年在英國的曼徹斯特建立試驗廠以來，已有 近百年的應(yīng)用歷史，隨著實際生產(chǎn)上的廣泛應(yīng)用和技術(shù)上的不斷革新改進(jìn)， 在傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了許多改進(jìn)或變形的工藝，以高 效去除污水中的有機物并同時進(jìn)行硝化反應(yīng)，并能逐漸滿足不同的性能要求， 這些工藝在曝氣形式、曝氣設(shè)備、污泥停留時間、運行模式和除氮能力等方 面逐步得到改進(jìn)，目前活性污泥法及其變形工藝已廣泛應(yīng)用于生活污水、城 市污水以及有機性工業(yè)廢水中，成為主體污水處理技術(shù)。但是，傳統(tǒng)活性污 泥法還存在著一些比較突出的問題。傳統(tǒng)活性污泥法存在著污泥易于膨脹、 剩余污泥量大、MLSS低等缺陷。公知技術(shù)生物接觸氧化法自1971年在日本開創(chuàng)以來，30多年來該技術(shù)得 到廣泛的應(yīng)用和研究。生物接觸氧化法的凈化機理和一般的生物膜法相同， 從微生物的生長方式和場所來看，生物接觸氧化法類似于生物濾池；從流體 力學(xué)特性和曝氣方式來看，生物接觸氧化法又和活性污泥法相似，所以它兼 具濾池法和普通活性污泥法的優(yōu)點。生物接觸氧化法典型的工藝流程如圖1 所示，在接觸氧化池內(nèi)充填填料，污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng) 填料，填料上布滿生物膜，污水與生物膜頻繁接觸，在生物膜上微生物新陳 代謝功能的作用下，污水中的污染物得到去除，實現(xiàn)了污水的凈化。生物接觸氧化法的核心部分為生物填料，它是生物膜的載體，污水凈化 過程就是附著于填料之上以及懸浮于填料之間的微生物的新陳代謝過程。填 料的特性對生物膜的性狀、氧的利用率和水力分布條件等起重要作用，是直 接影響生物接觸氧化工藝處理效果的關(guān)鍵因素。目前應(yīng)用于生物接觸氧化法 的填料主要有粒狀填料(如爐渣、沸石、塑料球、纖維球)、蜂窩填料、軟 性纖維填料、半軟性填料以及組合填料等。各種填料因其材料、性質(zhì)、比表 面積、空隙率的不同，而直接影響掛膜、微生物生長、氧利用率等。性能良 好的填料應(yīng)該具有應(yīng)該包括以下幾方面的特征。(1) 生物膜分布均勻，不出現(xiàn)積泥和結(jié)團現(xiàn)象；(2) 空隙率較大，不易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象；(3) 化學(xué)與生物性質(zhì)穩(wěn)定，具有較強的耐腐蝕性，可以在污水中長期浸泡；(4) 具有一定的抗壓、抗拉強度，使用壽命長；(5) 具有較大的比表面積和親水性，利于生物膜的附著生長；(6) 有較好的充氧能力，降低能耗。與活性污泥法相比，生物接觸氧化法具有運行穩(wěn)定、剩余污泥量小、管 理簡單、對氨氮和難降解污染物去除能力強、能夠適應(yīng)較大水質(zhì)范圍的變化 等突出優(yōu)點。如果選用比表面積較大、空隙率高、有一定強度和韌性、親水 性的軟性填料，增強填料的附著性能、提高反應(yīng)器存留的活性生物量、提高 生物膜的生物活性，就可以大大降低反應(yīng)器的占地面積，實現(xiàn)污水的高效處 理。活性污泥法與生物接觸氧化法均具有各自的優(yōu)點，但是傳統(tǒng)活性污泥法 存在的污泥易于膨脹、剩余污泥量大、MLSS低等缺陷，生物接觸氧化法存在 生物膜活性不高、生物膜易堵塞等缺陷，如果將生物接觸氧化法與活性污泥 法串聯(lián)起來，實現(xiàn)生物膜法與活性污泥法的有機結(jié)合， 一方面可以強化活性 污泥法的處理能力和穩(wěn)定性，解決活性污泥法存在的問題；另一方面可以節(jié) 省生物載體的投加量。由于附著生長生物膜法和懸浮生長活性污泥法的串聯(lián)， 可以實現(xiàn)不同功能微生物的生長，容易形成從低營養(yǎng)級細(xì)菌到高營養(yǎng)級原、 后生動物的較長食物量，因此在從低營養(yǎng)級向高營養(yǎng)級微生物的物質(zhì)轉(zhuǎn)換過 程中實現(xiàn)了能力的損失，進(jìn)而實現(xiàn)污泥減量效果。由于生物膜的存在利于世 代時間長、生長速度緩慢的硝化細(xì)菌的生長，實現(xiàn)了生物固體停留時間與水 力停留時間的分離，系統(tǒng)在較短的HRT下仍能保持很強的硝化效果。因此， 如果將生物接觸氧化法和活性污泥法串聯(lián)來，可以彌補兩者的功能缺陷，并 兼具兩者的優(yōu)點，有利于實現(xiàn)高效穩(wěn)定的污水處理效果。發(fā)明內(nèi)容針對傳統(tǒng)活性污泥法存在的污泥易于膨脹、剩余污泥量大、MLSS低等缺 陷，生物接觸氧化法存在生物膜活性不高、易堵塞等缺陷，本發(fā)明提供了一 種生物接觸氧化法與活性污泥法串聯(lián)的結(jié)合工藝方式，即泳動床/活性污泥法多級串聯(lián)裝置，兼具兩者的優(yōu)點，具有微生物多樣性、食物鏈長、活性高、 微生物存活的世代時間長、沉降性能良好、易于維護(hù)運行和管理等特點。本發(fā)明提供的泳動床/活性污泥法多級串聯(lián)裝置，如附圖2所示，依次包括進(jìn)水槽1通過進(jìn)水泵2連接液體流量計3，進(jìn)水到多級串聯(lián)的反應(yīng)槽中， 經(jīng)過多級反應(yīng)后，泥水進(jìn)入沉淀池ll進(jìn)行泥水分離，處理水從沉淀池ll排 出；其特征在于，上述的多級串聯(lián)的反應(yīng)槽設(shè)置為填料9填充在第一級反 應(yīng)槽形成泳動床7，后續(xù)反應(yīng)槽為活性污泥槽8，泳動床7和活性污泥槽8串 聯(lián)起來形成泳動床/活性污泥法串聯(lián)裝置。上述的多級串聯(lián)的反應(yīng)槽內(nèi)在豎直方向上設(shè)置導(dǎo)流板10，在導(dǎo)流板10的 一側(cè)設(shè)置曝氣裝置6，在設(shè)置曝氣裝置7的一側(cè)形成升流區(qū)，另外一側(cè)為降流 區(qū)，形成內(nèi)循環(huán)；其中導(dǎo)流板10為上、下各留有通孔14的隔板。填充在第一級反應(yīng)槽中的填料9采用親水性聚丙烯酸纖維填料。填料9填充在第一級反應(yīng)槽形成的泳動床7中，內(nèi)循環(huán)水流與填料及其 上面附著生長的生物膜發(fā)生了碰撞與接觸，產(chǎn)生了同向流和多重異向流，使 生物載體與生物膜處于"泳動"狀態(tài)，這種"泳動"狀態(tài)保持了生物膜的較 高活性，同時不會使生物膜生長過厚也不至于使生物膜大面積脫落，保持了 微生物鏈的穩(wěn)定性，另外生物膜的存在將SRT與HRT分離開了，利于世代時 間長、增殖速度緩慢的硝化細(xì)菌的良好生長，保證工藝在較短HRT條件下的 很強硝化效果。在活性污泥槽8中，可以通過設(shè)置隔板或設(shè)置單側(cè)底部曝氣來實現(xiàn)水流 的內(nèi)循環(huán)，有利于污染物與微生物絮體的接觸，同時也有利于在槽內(nèi)存留較 高的生物量， 一方面可以提高其處理能力，另一方面也可以減輕后續(xù)沉淀池 的固體負(fù)荷，可以減小沉淀池的占地面積。泳動床和活性污泥法的多級串聯(lián)有利于不同功能的優(yōu)勢菌的分別生長， 避免了單級反應(yīng)器中異養(yǎng)菌或自養(yǎng)菌占據(jù)的絕對優(yōu)勢而抑制了對方的生長， 可以在分級反應(yīng)器中根據(jù)營養(yǎng)物質(zhì)的供給情況實現(xiàn)不同類型優(yōu)勢菌的生長， 對污染物的去除效果更好；同時在單級反應(yīng)器中由于微生物對易降解有機物 如低分子有機酸、葡萄糖等的優(yōu)先降解而抑制了微生物對其它難降解物質(zhì)的 分解，而在多級反應(yīng)器中，利用易降解底物的異養(yǎng)菌和利用難降解底物的異 養(yǎng)菌可以分別存在于不同的反應(yīng)槽中，所以有機物的去除效果更好更徹底。本發(fā)明泳動床/活性污泥法串聯(lián)裝置應(yīng)用于污水處理具有的優(yōu)點在于(1) 通過設(shè)置反應(yīng)器單側(cè)曝氣和設(shè)置導(dǎo)流板10實現(xiàn)了水流內(nèi)循環(huán)，在 填料區(qū)保持了填料及其附著生長生物膜的"泳動"狀態(tài)，保持了生物膜的高活性和較長食物鏈，同時生物膜的存在使得SRT與HRT分離開來，有利于世 代時間長、增殖速度緩慢的微生物生長。(2) 水流內(nèi)循環(huán)保證了營養(yǎng)物質(zhì)與微生物的高頻接觸，利于營養(yǎng)物質(zhì)的 高效去除。(3) 水流內(nèi)循環(huán)利于反應(yīng)槽內(nèi)存留大量的生物量， 一方面可以提高處理 能力，另一方面可以減輕沉淀池的固體負(fù)荷，減小沉淀池的占地面積。(4) 多級串聯(lián)裝置布局有利于不同功能菌的分布與生長，在高C/N比污、 廢水中可以避免大量增長的異養(yǎng)菌對自養(yǎng)菌的抑制作用，異養(yǎng)菌對底物的降 解和自養(yǎng)菌對氨氮的硝化可以在不同的反應(yīng)級中實現(xiàn)；同時不同營養(yǎng)條件的 異養(yǎng)菌如利用易降解底物的異養(yǎng)菌和利用難降解底物的異養(yǎng)菌可以存在于不 同的反應(yīng)槽中，因此有機物的降解效果更佳。


圖l.是典型生物接觸氧化裝置圖。圖2.是本發(fā)明的泳動床/活性污泥法串聯(lián)裝置示意圖。圖3.是導(dǎo)流板10的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1—進(jìn)水槽；2—進(jìn)水泵；3—液體流量計；4一空氣壓縮機；5 一氣體流量計；6—曝氣裝置；7—泳動床；8—活性污泥反應(yīng)槽；9一填料； IO—導(dǎo)流板；11—沉淀池；12—污泥回流泵；13-接觸氧化池；14-通孔。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖2和附圖3對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步的說明。附圖2，本發(fā)明的泳動床/活性污泥法多級串聯(lián)裝置包含泳動床7和活性 污泥反應(yīng)槽8，導(dǎo)流板10將單槽左右兩側(cè)垂直分成升流區(qū)和降流區(qū)，空氣壓 縮機4通過氣體流量計5連接曝氣裝置6，曝氣裝置6設(shè)置在升流區(qū)的底部 創(chuàng)造了水流內(nèi)循環(huán)，填料9在內(nèi)循環(huán)水流作用下產(chǎn)生"泳動"狀態(tài)。污水通 過進(jìn)水泵2和液體流量計3以1: 1 一 1: 5的體積分配比例進(jìn)入到泳動床7和 活性污泥反應(yīng)槽8中，沉淀池11污泥通過回流泵12也同時進(jìn)入泳動床7中，泥、水、氣在單槽中經(jīng)過一定的循環(huán)后，部分泥和水進(jìn)入后續(xù)反應(yīng)槽中，經(jīng) 過多級反應(yīng)后，泥水進(jìn)入沉淀池ll進(jìn)行泥水分離，處理水從沉淀池ll排出。 對于中低濃度有機廢水，如城市生活污水，本發(fā)明的泳動床/活性污泥法 串聯(lián)裝置可以在常規(guī)好氧條件下工作，實現(xiàn)有機物的氧化和有機氮與氨氮的 硝化。對于高濃度的有機廢水處理，可以在本發(fā)明的裝置的活性污泥槽中投加 一定比例的填料，可以將一級反應(yīng)槽控制成缺氧，后續(xù)反應(yīng)槽控制為好氧， 并進(jìn)行混合液回流，可以實現(xiàn)有機物的氧化、硝化和反硝化。主要技術(shù)參數(shù)HRT=2.5 10h; DO=2.0 4.0mg/L填料親水性聚丙烯酸纖維 實施實例以某學(xué)校生活小區(qū)排放的實際生活污水(pH=7.4 7.8， COD=140 394mg/L， NH4+-N=52 85mg/L)為原水。所選擇的泳動床/活性 污泥法多級串聯(lián)裝置由5個11L的單槽組成，總有效容積為55L，第一槽 為泳動床7，內(nèi)添有直徑為100mm長度520mm的親水性聚丙烯酸纖維填料 (曰本NET株式會社制BF填料)，第二槽及以后活性污泥反應(yīng)槽8，泳動 床與活性污泥反應(yīng)槽體積分配比為1: 4，系統(tǒng)正式啟動后泳動床/活性污泥 法多級串聯(lián)裝置處理生活污水具有處理能力強、微生物濃度高、活性高、 污泥產(chǎn)量低、無污泥膨脹之虞等突出特點。在HRT=3.2h， SRT=9d， DO=2.2 3.7mg丄-'，平均COD和麗4+^的去除率分別高達(dá)90.9%和98.3%;整個 運行過程中未出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，表觀污泥產(chǎn)率為0.23 kg隱MLSS'kg"-CODre,ed (0.33kg-MLVSS.kg"-BODre麗ed)，比常規(guī)活性污 泥法降低了 45% 59%，比生物膜法降低了 27%;裝置內(nèi)MLSS濃度高， 最高達(dá)9000mg丄—1，平均達(dá)4300mg丄—1，高于傳統(tǒng)推流活性污泥1000 3000mg丄"的水平，污泥二MLVSS/MLSS值0.82 0.90，平均達(dá)0.87，高于普通活性污泥處理生活污水的0.75，具有較高的活性。
權(quán)利要求
1.泳動床/活性污泥法串聯(lián)裝置，依次包括進(jìn)水槽(1)通過進(jìn)水泵(2)連接液體流量計(3)，進(jìn)水到多級串聯(lián)的反應(yīng)槽中，經(jīng)過多級反應(yīng)后，泥水進(jìn)入沉淀池(11)進(jìn)行泥水分離，處理水從沉淀池排出；其特征在于，上述的多級串聯(lián)的反應(yīng)槽設(shè)置為填料(9)填充在第一級反應(yīng)槽形成泳動床(7)，后續(xù)反應(yīng)槽為活性污泥槽(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于上述的多級串聯(lián)的反應(yīng)槽 內(nèi)在豎直方向上設(shè)置導(dǎo)流板(10)，在導(dǎo)流板的一側(cè)設(shè)置曝氣裝置(6)，在設(shè) 置曝氣裝置的一側(cè)形成升流區(qū)，另外一側(cè)為降流區(qū)，形成內(nèi)循環(huán)；其中導(dǎo)流 板為上、下各留有通孔(14)的隔板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于填充在第一級反應(yīng)槽的填 料(9)采用親水性聚丙烯酸纖維填料。
全文摘要
泳動床/活性污泥法串聯(lián)裝置涉及污水生物處理領(lǐng)域。本發(fā)明依次包括進(jìn)水槽(1)通過進(jìn)水泵(2)連接液體流量計(3)，進(jìn)水到多級串聯(lián)的反應(yīng)槽中，經(jīng)多級反應(yīng)后泥水進(jìn)入沉淀池(11)進(jìn)行泥水分離，處理水從沉淀池排出；其特征在于，多級串聯(lián)的反應(yīng)槽設(shè)置為填料(9)填充在第一級反應(yīng)槽形成泳動床(7)，后續(xù)反應(yīng)槽為活性污泥槽(8)。多級串聯(lián)的反應(yīng)槽內(nèi)在豎直方向上設(shè)置導(dǎo)流板(10)，在導(dǎo)流板一側(cè)設(shè)置曝氣裝置(6)，在設(shè)置曝氣裝置的一側(cè)形成升流區(qū)，另一側(cè)為降流區(qū)，形成內(nèi)循環(huán)；導(dǎo)流板為上、下各留有通孔(14)的隔板。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、可靈活進(jìn)行運行方式的改變和處理能力的強化，適合于水質(zhì)和水量不穩(wěn)定的污廢水處理。
文檔編號C02F3/12GK101219831SQ20081005682
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者鑑 呂, 小山登一郎, 巖 張, 杰 張, 王永勝, 晨 陳 申請人:北京工業(yè)大學(xué)