本發(fā)明涉及污水深度處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種內(nèi)置復(fù)合濾料的厭氧生物濾池+好氧生物濾池兩級(jí)生物濾池系統(tǒng)深度處理生活污水二級(jí)出水的系統(tǒng)以及方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界上淡水資源非常匱乏的國(guó)家之一，隨著我國(guó)城市的快速發(fā)展，環(huán)境污染特別是水污染和飲用水水源污染問題日益嚴(yán)重，水資源問題已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制因素。城市生活污水作為穩(wěn)定的再生水水源，具有水質(zhì)安全、供水系統(tǒng)可靠等特點(diǎn)，將城市生活污水廠二級(jí)出水進(jìn)一步深度處理達(dá)到一定的回用標(biāo)準(zhǔn)再用于生產(chǎn)生活，減輕水污染的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用；或?qū)⒍?jí)出水深度處理達(dá)到一定水域環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)直接排放到自然水體中，達(dá)到恢復(fù)水環(huán)境的目的。因此城市生活污水深度處理對(duì)水資源循環(huán)利用和國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)健康發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
曝氣生物濾池技術(shù)是利用附著生長(zhǎng)在濾池填料上的微生物形成的生物膜，在水力作用下與污水充分接觸，水中的污染物被生物膜上的微生物分解的一種水處理技術(shù)，具有高效降解有機(jī)物，占地面積小，運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于微污染水源水、污水回用、預(yù)處理水源水等深度處理。由于城市生活污水廠二級(jí)出水中主要為難降解有機(jī)物，可生化性差，單獨(dú)采用曝氣生物濾池很難取得較好的效果，一般與其他工藝聯(lián)用或采用新型濾料提高處理效果。厭氧生物濾池原理與曝氣生物濾池類似，厭氧處理可以提高污水的可生化性，一般作為好氧處理的預(yù)處理，后續(xù)好氧處理對(duì)厭氧出水進(jìn)一步氧化處理。
濾料作為曝氣生物濾池技術(shù)的核心，濾料的性質(zhì)直接決定可附著生長(zhǎng)微生物種類數(shù)量活性等，直接影響生物濾池的處理效果，因此針對(duì)處理目標(biāo)選擇高性能的濾料至關(guān)重要。生物活性炭技術(shù)是利用活性炭的吸附作用和微生物降解協(xié)同作用處理污水，是水處理最有效的技術(shù)之一，其最大優(yōu)點(diǎn)就在于活性炭物理吸附作用與生物降解同時(shí)存在，但生物炭技術(shù)對(duì)污染物高效去除的前提是污染物易降解，城市生活污水廠二級(jí)出水中主要為難生物降解污染物，即便前期由于物理吸附作用對(duì)污染物有一定的去除率，由于微生物不能降解這些物質(zhì)導(dǎo)致活性炭吸附效果差進(jìn)而失去生物炭技術(shù)的意義。沸石作為生物濾料可以發(fā)揮沸石的吸附性能和生物載體的作用，沸石具有比表面積大、孔隙度高、表面粗糙以及吸附性能好等特點(diǎn)，是理想的生物載體，同時(shí)沸石對(duì)氨氮等物質(zhì)良好的吸附交換性能使沸石廣泛應(yīng)用于去除污水中氨氮、COD、重金屬離子等方面，沸石吸附飽和后處理效果差、并出現(xiàn)再生問題和單一生物沸石濾料深度處理污水效果有限。
內(nèi)電解法是利用鐵屑中的鐵和碳在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成無(wú)數(shù)微小原電池發(fā)生氧化還原反應(yīng)，基于電化學(xué)作用同時(shí)涉及到氧化還原、電富集、物理吸附和絮凝沉降等多種作用協(xié)同對(duì)污水進(jìn)行處理。內(nèi)電解法與厭氧法耦合借助內(nèi)電解的還原性，滿足生物厭氧還原過程中對(duì)供電子體的需求以及為其提供更適宜的還原性環(huán)境，強(qiáng)化厭氧生物法降解污染物。好氧環(huán)境中添加鐵離子等物質(zhì)有助于微生物的生長(zhǎng)并增強(qiáng)酶活性，同時(shí)提高好氧反應(yīng)器抗沖擊負(fù)荷能力。單一的內(nèi)電解填料AF+BAF系統(tǒng)雖然可以提高污水可生化性，強(qiáng)化對(duì)生活污水二級(jí)出水難降解有機(jī)物的去除效果，但效果有限難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此本發(fā)明提出了一種將以上兩種生物濾料與鐵碳內(nèi)電解填料混合而成復(fù)合濾料，并應(yīng)用于厭氧生物濾池+曝氣生物濾池耦合工藝在低C/N環(huán)境下強(qiáng)化脫氮對(duì)二級(jí)出水深度處理的一種方法，出水水質(zhì)可達(dá)地表水Ⅳ類水體標(biāo)準(zhǔn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種生活污水二級(jí)出水的深度處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
一種生活污水二級(jí)出水的深度處理系統(tǒng)，包括串聯(lián)的厭氧生物濾池和曝氣生物濾池，在曝氣生物濾池的出水口還設(shè)置連接厭氧生物濾池進(jìn)水口的硝化液回流管，所述的曝氣生物濾池底部安裝有用于曝氣充氧的曝氣頭；
所述的厭氧生物濾池和曝氣生物濾池內(nèi)均裝有由鐵碳內(nèi)電解填料、活性炭和天然沸石混合而成的復(fù)合濾料，其堆積體積分別占濾池有效體積的50～70％；
工作時(shí)，生活污水二級(jí)出水從厭氧生物濾池進(jìn)入，經(jīng)深度處理后在從曝氣生物濾池出水口排出。
優(yōu)選的，復(fù)合濾料中，鐵碳內(nèi)電解填料、活性炭和天然沸石三者的體積比為(33.3％～50％)：(25％～33.3％)：(25％～33.3％)。
優(yōu)選的，復(fù)合濾料的粒徑為10mm～15mm。
優(yōu)選的，所述的鐵碳內(nèi)電解填料通過以下方法制成：
取質(zhì)量比為85％：(14.91％～14.99％)：(0.01％～0.09％)的鐵屑、粉末活性炭和稀土金屬粉末混合均勻，壓制成鮑爾環(huán)型毛坯，再隔絕空氣在1050～1200℃條件下加熱90～100min后淬火，即得到鐵碳內(nèi)電解填料。
更優(yōu)選的，所述的稀土金屬粉末包括以下重量百分比含量的組分：50～56％Ce，20～30％La，4～8％Pr，8～16％Nd，Mg＜0.8％，F(xiàn)e＜1％，Si＜0.2％，P＜0.01％，Pb＜0.1％。
優(yōu)選的，處理時(shí)，厭氧生物濾池和曝氣生物濾池水力停留時(shí)間分別為5～7h和2～5h。
優(yōu)選的，處理時(shí)，曝氣生物濾池出水經(jīng)硝化液回流管回流至厭氧生物濾池，其回流比為0.8～1.5。
優(yōu)選的，處理時(shí)，曝氣生物濾池底部的曝氣頭的曝氣量滿足氣水比為8～12:1。
優(yōu)選的，生活污水二級(jí)出水的水質(zhì)指標(biāo)為：COD≤50mg/L，NH3-N≤5mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明中將厭氧濾池與好氧濾池耦合，好氧濾池出水回流至厭氧濾池，改變了傳統(tǒng)電化學(xué)生化的耦合方式。球狀的鐵碳填料具有較大的比表面積，能夠充分與微生物接觸，既能為微生物提供載體，豐富系統(tǒng)內(nèi)生物相，又能夠發(fā)揮其本身的電化學(xué)作用，厭氧條件下有機(jī)物酸化，酸性環(huán)境有利于內(nèi)電解反應(yīng)的進(jìn)行，強(qiáng)化微生物新陳代謝，同時(shí)內(nèi)電解反應(yīng)中溶出少量亞鐵離子有利于提高微生物的活性，使生長(zhǎng)在濾料上的生物膜更加密實(shí)，強(qiáng)化微生物對(duì)污染物的去除效果。
(2)復(fù)合濾料中的活性炭疏松多孔，比表面積大，是一種非常適合微生物掛膜生長(zhǎng)的天然材料，因此該處理工藝具有掛膜速度快，系統(tǒng)啟動(dòng)快。
(3)沸石具有比表面積大、孔隙度高、表面粗糙以及吸附性能好等特點(diǎn)，對(duì)氨氮具有很強(qiáng)的吸附交換性能，在處理過程中將氨氮快速吸附至濾料表面?zhèn)鬟f給微生物進(jìn)行降解，節(jié)省部分碳源，更有利于低碳源條件下脫氮。
(4)復(fù)合濾料中每一種濾料上優(yōu)勢(shì)菌種不同，充分發(fā)揮功能各異的微生物之間的協(xié)同作用強(qiáng)化污染物的去除效果。
(5)本發(fā)明采用的濾料粒徑在10～15mm之間，空隙率大，不易堵塞，同時(shí)好氧濾池充氧率高，處理效果好的同時(shí)節(jié)省動(dòng)力消耗，因此可以克服傳統(tǒng)濾池易堵塞問題，對(duì)進(jìn)水SS要求較低。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的處理工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
以下實(shí)施例中，制備鐵碳內(nèi)電解填料的稀土金屬粉末可以由包頭華美稀土高科技有限公司提供，規(guī)格為混合金屬-B-2，總含量＞98％，其中50～56％Ce，20～30％La，4～8％Pr，8～16％Nd，Mg＜0.8％，F(xiàn)e＜1％，Si＜0.2％，P＜0.01％，Pb＜0.1％。
實(shí)施例1
將粒徑小于60目的鐵屑，粒徑小于100目的粉末活性炭及稀土金屬粉末混合均勻，其中各物質(zhì)所占質(zhì)量百分比為鐵屑：粉末活性炭：稀土金屬粉末＝85％：(14.91％～14.99％)：(0.01％～0.09％)，在200kN壓力下用粉末壓力機(jī)將混合均勻的粉末置于球狀模型中壓制成直徑在10～15mm的球形毛坯，隔絕空氣在1050～1200℃條件下加熱90～100min后淬火制得鐵碳內(nèi)電解填料備用。
篩選粒徑10mm～15mm范圍內(nèi)的煤質(zhì)活性炭和天然沸石備用。
將鐵碳內(nèi)電解填料、活性炭和天然沸石按50％：25％：25％(體積百分比)混合均勻得到復(fù)合濾料備用。
將厭氧生物濾池與曝氣生物濾池串聯(lián)，濾池內(nèi)部投加復(fù)合濾料，復(fù)合濾料堆積體積占濾料有效容積的70％，在曝氣生物濾池出水口設(shè)置硝化液回流管與厭氧生物濾池進(jìn)水口相連，曝氣生物濾池底部設(shè)置微孔曝氣頭進(jìn)行曝氣充氧。
取某生活污水二級(jí)出水：COD＝48mg/L，NH3-N＝3mg/L，TN＝16mg/L，TP＝0.5mg/L，用蠕動(dòng)泵打入兩級(jí)濾池系統(tǒng)處理，其中厭氧濾池水力停留時(shí)間3h，曝氣生物濾池水力停留時(shí)間6h，出水硝化液回流至厭氧濾池，回流比為100％，穩(wěn)定運(yùn)行后取出水測(cè)定水質(zhì)：COD＝20mg/L，NH3-N＝1mg/L，TN＝1.5mg/L，TP＝0.1mg/L，出水水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅳ類水體標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2
將粒徑小于60目的鐵屑，粒徑小于100目的粉末活性炭及稀土金屬粉末混合均勻，其中各物質(zhì)所占質(zhì)量百分比為鐵屑：粉末活性炭：稀土金屬粉末＝85％：(14.91％～14.99％)：(0.01％～0.09％)，在200kN壓力下用粉末壓力機(jī)將混合均勻的粉末置于球狀模型中壓制成直徑在10～15mm的球形毛坯，隔絕空氣在1050～1200℃條件下加熱90～100min后淬火制得鐵碳內(nèi)電解填料備用。
篩選粒徑10mm～15mm范圍內(nèi)的煤質(zhì)活性炭和天然沸石備用。
將鐵碳內(nèi)電解填料、活性炭和天然沸石按33.3％：33.3％：33.3％(體積百分比)混合均勻得到復(fù)合濾料備用。
將厭氧生物濾池與曝氣生物濾池串聯(lián)，濾池內(nèi)部投加復(fù)合濾料，復(fù)合濾料堆積體積占濾料有效容積的70％，在曝氣生物濾池出水口設(shè)置硝化液回流管與厭氧生物濾池進(jìn)水口相連，曝氣生物濾池底部設(shè)置微孔曝氣頭進(jìn)行曝氣充氧。
取某生活污水二級(jí)出水：COD＝48mg/L，NH3-N＝5mg/L，TN＝15mg/L，TP＝0.5mg/L，用蠕動(dòng)泵打入兩級(jí)濾池系統(tǒng)處理，其中厭氧濾池水力停留時(shí)間6h，曝氣生物濾池水力停留時(shí)間3h，出水硝化液回流至厭氧濾池，回流比為100％，穩(wěn)定運(yùn)行后取出水測(cè)定水質(zhì)：COD＝15mg/L，NH3-N＝0.5mg/L，TN＝1.2mg/L，TP＝0.08mg/L，出水水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅳ類水體標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例3
與實(shí)施例1相比，絕大部分都一樣，除了本實(shí)施例中復(fù)合濾料中，鐵碳內(nèi)電解填料、活性炭和天然沸石三者的體積比為40:30:30。
實(shí)施例4
與實(shí)施例1相比，絕大部分都一樣，除了曝氣生物濾池中的氣水比為8:1。
實(shí)施例5
與實(shí)施例1相比，絕大部分都一樣，除了曝氣生物濾池中的氣水比為12:1。
實(shí)施例6
與實(shí)施例1相比，絕大部分都一樣，除了厭氧生物濾池的水力停留時(shí)間為7h，曝氣生物濾池水力停留時(shí)間為5h。
實(shí)施例7
與實(shí)施例1相比，絕大部分都一樣，除了厭氧生物濾池的水力停留時(shí)間為5h，曝氣生物濾池水力停留時(shí)間為2h。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。