專利名稱：一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理系統(tǒng)及處理方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水處理領域中的一種深度處理系統(tǒng)及其方法，特別涉及一種廊道式多 區(qū)生活污水深度處理系統(tǒng)及處理方法。
背景技術：
隨著城市化速度的加快和生活水平的提高，城市生活污水的排放量也逐年增加。 城市生活污水污染物含量主要是有機物，如淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素、糖類、礦物油等，其 中C0D&、BOD5, TKN(凱氏氮)、TN、TP也較高。生活污水經(jīng)一級物理處理、二級生化處理后 CODtt、BOD5、TKN、NH3-N等大幅度降低，但TN、TP仍較高，排入水體后易造成水體的富營養(yǎng)化， 使藻類大量生長繁殖，造成赤潮和水華。藻類生物原生質(zhì)的組成是Cici6H263OlltlN16P,可知水中 含少量的氮、磷就能促使藻類大量生長，而當藻類代謝大量死亡時，就使水域水體腐敗發(fā)臭 水質(zhì)惡化。國家環(huán)保總局制定了 “一控雙達標”關于實行污染物排放總量控制和對污染源限 期治理達標的總政策。為了實現(xiàn)對污染物總量控制，又重新修訂并提高了第一類和第二類 污染物的排放標準以及城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準，這些重大的措施和政策法規(guī)的頒 布，對城市污水處理提出了更高要求。根據(jù)我國2002年新頒布的城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標準，城市污水廠排放要達到 一級A標準(CODtt為50mg/L)和一級B標準(C0D&為60mg/L)，絕大部分污水廠遠遠達不 到一級排放標準。目前常規(guī)的城市污水活性碳深度處理工藝存在如下幾個問題(1)活性碳深度處 理過程中，活性碳再生一直是一個難題，導致運行費用高昂和深度處理效果不穩(wěn)定；(2)城 市生活污水經(jīng)過二級生化處理后，有機物濃度大大降低，影響了臭氧氧化的處理效率，同時 臭氧發(fā)生器很難匹配高流量的城市生活污水。城市生活污水，若用傳統(tǒng)的二級生化處理工藝要求達到生產(chǎn)回用的水質(zhì)是困難 的，為提高城市污水深度處理效果，必須為城鎮(zhèn)生活污水廠提供全新的污水解決方案，特別 是針對后續(xù)深度處理效率低、能耗高等問題，需提出可行、經(jīng)濟、高效的解決方案。轉(zhuǎn)刷曝氣裝置又稱凱森奈爾(Kessener)刷式曝氣機，是在歐洲是非常流行的一 種老式曝氣裝置，它是在廢水生物處理的氧化溝內(nèi)設置轉(zhuǎn)刷的曝氣裝置。它由筒體組成，筒 體周邊帶有伸入廢水中鋼毛。筒體貼近水面，水平安裝。轉(zhuǎn)筒由電機驅(qū)動，迅速旋轉(zhuǎn)，使不斷 揚起的廢水穿過曝氣池，加速循環(huán)使用，并使空氣進入水中。氧轉(zhuǎn)移速率達1. 2 2. 4kg02/ (kffh)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有深度處理凈化技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種廊道式多區(qū)生 活污水深度處理系統(tǒng)及處理方法，利用風能作為驅(qū)動力的轉(zhuǎn)刷曝氣和浸沒式填料筒組合工 藝，它能對生活廢水以及污水廠尾水污染物進行有效深度處理，最大程度減少能量消耗，增加傳質(zhì)速率，提高氧利用率，充分達到深度處理的效果。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理 系統(tǒng)，包括填料區(qū)和曝氣區(qū)，入水口處設一級填料區(qū)，其后依次連曝氣區(qū)、二級填料區(qū)、曝氣 區(qū)和三級填料區(qū)。一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理方法，其步驟為(a)生活污水通過入水口進 入一級填料區(qū)，生活污水對填料進行掛膜，掛膜后分內(nèi)外兩層，內(nèi)層呈缺氧環(huán)境，實現(xiàn)同步 脫氮；(b)水流由一級填料區(qū)匯入曝氣區(qū)，轉(zhuǎn)刷通過風車翼驅(qū)動轉(zhuǎn)動，使水中的溶解氧恢復 到相對穩(wěn)定的狀態(tài)；(c)經(jīng)曝氣的污水進入二級填料區(qū)，由風力帶動填料區(qū)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)掛膜 及污染物吸附；(d) 二級填料區(qū)的出水再次經(jīng)過轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)，對污水進行再曝氣；(e)經(jīng)曝 氣的污水進入三級填料區(qū)，該區(qū)填料為彈性立體填料，污水經(jīng)過處理后排出。本發(fā)明以填料區(qū)和轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)作為基本工藝單元，填料區(qū)和轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)相間組 合，在入水口設一級填料區(qū)，依次布設轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)和二、三級填料區(qū)，達到多段深度處理廢 水的效果。入水口一級填料區(qū)采用球形填料，不設曝氣裝置，球形填料掛膜后的生物膜分內(nèi) 外兩層，生物膜達到一定厚度時，可以起到同步硝化反硝化的作用，實現(xiàn)對氨氮的去除。轉(zhuǎn) 刷曝氣區(qū)以專門設計的轉(zhuǎn)刷曝氣裝置為核心，軸承與風車翼片呈一體，在轉(zhuǎn)動過程中，轉(zhuǎn)刷 對廢水進行不斷攪動，增大廢水與空氣的接觸面積，到達曝氣效果。經(jīng)過曝氣的廢水進入二 級填料區(qū)，二級填料區(qū)填料為聚乙烯剛性填料，廢水與浸沒式填料轉(zhuǎn)筒中的填料充分接觸； 由于廢水經(jīng)過充分曝氣，填料區(qū)生物膜內(nèi)的微生物以好氧菌為主，生物膜厚度適中，填料在 水流的攪動下運動，與污染物充分混合，大大提高了傳質(zhì)效率。三級填料區(qū)采取與一、二級 填料區(qū)不同的填料，為彈性立體填料，以達到不同填料優(yōu)勢互補的處理效果；二、三級填料 區(qū)設回流裝置，可將污水回流至一級填料區(qū)進行循環(huán)處理。本發(fā)明用的浸沒式填料轉(zhuǎn)筒呈圓柱體，以篩網(wǎng)將生物填料包在筒內(nèi)，在工藝初始 運行階段，需對填料進行掛膜，以風能帶動填料筒轉(zhuǎn)動，在水流與填料的接觸過程中，有機 物和溶解氧的傳質(zhì)速率得到大大提高，使生物膜在短時間內(nèi)實現(xiàn)成功掛膜。在整個處理流程中，溶解氧以一定的梯度形式存在，在入水口填料區(qū)，隨著生化反 應的進行，溶解氧濃度降低到一定程度，有利于填料內(nèi)層生物膜的脫氮作用；進入轉(zhuǎn)刷曝氣 區(qū)，溶解氧恢復到較高水平，填料區(qū)的微生物在溶解氧充足的環(huán)境中對COD的去除能力提 高，溶解氧隨隨反應進性下降；進入一段轉(zhuǎn)刷曝氣-填料組合處理，整個流程提供各種溶解 氧條件以及不同填料的生物膜條件，使微生物在各自適宜的溶解氧濃度及生物膜厚度條件 下降解污染物。本發(fā)明的有益效果提供了一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理系統(tǒng)及處理方法， 以風能作為驅(qū)動力(特別適用于風場強大地區(qū))，帶動整個工藝流程的反應器運動，從根本 上解決了能耗的問題；以轉(zhuǎn)刷進行曝氣，實現(xiàn)曝氣與反應分開處理，有利于提高曝氣量以及 避免曝氣對微生物生存條件的干擾；能夠?qū)崿F(xiàn)在有效去除氨氮的基礎上對COD進行處理， 達到深度處理的良好效果；填料轉(zhuǎn)動掛膜并吸附污染物，有利于增大生物膜與有機物的接 觸面積，同時提高了有機物和溶解氧的傳質(zhì)速率，使微生物得到更好的生存條件，保證穩(wěn)定 的處理效率；采取多段式工藝，形成一定的溶解氧梯度，有利于為微生物創(chuàng)造各自適宜的溶 解氧環(huán)境；該生物強化裝置可以針對生活污水以及污水廠尾水的污染狀況進行處理，該系 統(tǒng)便于安裝、移動以及不同功能單元的隨意組合，填料便于調(diào)整和更換，同時具有節(jié)能、環(huán)保、購置成本低、運行成本低等特點。


圖1為本發(fā)明提供的深度處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的深度處理系 統(tǒng)的轉(zhuǎn)刷曝氣示意圖；圖3為本發(fā)明提供的深度處理系統(tǒng)的浸沒式填料轉(zhuǎn)筒示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例及附圖對本發(fā)明做進一步說明本發(fā)明提供的生活污水深度 處理系統(tǒng)及方法，以填料區(qū)和轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)相結(jié)合，以風能驅(qū)動轉(zhuǎn)刷曝氣和浸沒式填料筒旋 轉(zhuǎn)，布置上依次為一級填料區(qū)1、一段轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)2、二級填料區(qū)3、二段轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)4、三級 填料區(qū)5。在對填料區(qū)進行掛膜后進入處理階段，運用多段曝氣-填料結(jié)合達到深度處理的 目的。一級填料區(qū)的填料為球形填料，不進行曝氣處理，掛膜后填料呈內(nèi)外兩層，內(nèi)層呈 缺氧環(huán)境，外層為好氧環(huán)境，多樣化的生物膜微生物種群有利于實現(xiàn)污水的同步脫氮。轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)轉(zhuǎn)刷由風車翼片驅(qū)動進行轉(zhuǎn)動，代替了傳統(tǒng)的電機驅(qū)動，該風車適用 于風能資源豐富的地區(qū)，可以充分利用自然資源，具有低能耗的技術特點。二級和三級填料區(qū)采用不同彈性填料，由于填料特性的不同，有利于豐富生物膜 中微生物種類，對多種污染物起到良好的去除作用。如附圖1、2、3所示，入水首先進入裝有球形填料的一級填料區(qū)1，球形填料在成功 掛膜后，由于其球形的骨架結(jié)構(gòu)，生物膜分內(nèi)外兩層，內(nèi)層呈缺氧環(huán)境，當生物膜與污染物 接觸時，可以實現(xiàn)同步脫氮的效果；在一級填料區(qū)1進行一定的生化反應之后，污水進入一 段轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)2，轉(zhuǎn)刷在風車6的驅(qū)動下進行轉(zhuǎn)動，對水流進行攪拌曝氣，水在不斷旋轉(zhuǎn)的 轉(zhuǎn)刷葉片作用下，切向呈水滴飛濺狀拋出水面與裹入空氣強烈混合，完成空氣中的氧向水 中轉(zhuǎn)移；經(jīng)過曝氣的污水進入二級填料區(qū)3，該填料區(qū)采用浸沒式填料筒8，以篩網(wǎng)9將填料 封在填料桶內(nèi)，在風力的帶動下，填料筒進行旋轉(zhuǎn)掛膜并吸附去除污染物；該段工藝采取曝 氣區(qū)和生化反應區(qū)分離處理，可以避免曝氣不均勻?qū)ι锬ぶ形⑸锏挠绊?，為生物膜?供相對穩(wěn)定的生存環(huán)境；污水在二段轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)4進行再曝氣，以使溶解氧恢復到一定水 平，進入三級填料區(qū)5，該區(qū)域采用不同于一、二級填料區(qū)的填料，有利于豐富微生物種類， 提高污染物去除效果；在二、三級填料設回流裝置7，對污水進行回流，一方面補充碳源，另 一方面對污水進行循環(huán)處理，達到深度處理效果。該方法填料區(qū)與曝氣區(qū)組合進行工藝布置，同時多級填料區(qū)采用不同彈性填料進 行生化處理，這種工藝特點有利于沿工藝流程方向形成溶解氧梯度，不同階段的溶解氧狀 況為各種微生物提供了適宜的生存環(huán)境，同時多種填料的組合使用有利于生物膜中多種微 生物共存，實現(xiàn)對各種污染物去除最大化。實施例1在以處理生活污水為主的污水處理廠的生物處理階段，直接建立廊道式 多區(qū)深度處理系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)和處理方法同上所述。一級填料區(qū)采用直徑180mm纖維球 填料，二級填料區(qū)采用比表面積0. 82m2/m3花環(huán)填料，三級填料區(qū)采用階梯環(huán)填料，其步驟 為(1)用該廠要進行處理的生活污水入水進行掛膜處理，經(jīng)1 2個月掛膜成功；(2)污水 處理廠生活廢水在經(jīng)過污水廠基本預處理單元后，直接進入深度處理工藝進行污染物的去
5除；(3)污水經(jīng)過一級填料區(qū)處理后進入曝氣區(qū)進行曝氣，使溶解氧恢復到一定程度；(4) 經(jīng)過曝氣的污水進入二級填料區(qū)進行處理，之后進入曝氣區(qū)進行再曝氣；(5)污水經(jīng)三級 填料區(qū)處理后，在出水濃度達標情況下進行回用，對于不達標的出水進行回流，循環(huán)處理直 至達標。該方法能耗低，處理效果良好，COD減少60% -70%，氨氮減少40% 45%。
實施例2在污水處理廠尾水不達標的地區(qū)，建立廊道式多區(qū)深度處理系統(tǒng)，其基 本結(jié)構(gòu)和處理方法同上所述。一級填料區(qū)采用50mm多面空心球填料，二級填料區(qū)采用比 表面積0. 89m2/m3花環(huán)填料，三級填料區(qū)采用比表面積114m2/m3聚丙烯填料，其步驟為(1) 以一定濃度的生活廢水對填料區(qū)進行掛膜，保證微生物對碳源和氮源的正常需求；(2)待 掛膜成功后，等梯度降低污水濃度，對生物膜進行馴化處理；(3)待生物膜厚度穩(wěn)定后，將 污水處理廠尾水接入該深度處理工藝，對污染物進行去除；(4)污水經(jīng)過一級填料區(qū)處理 后進入曝氣區(qū)進行曝氣，使溶解氧恢復到一定程度；(5)經(jīng)過曝氣的污水進入二級填料區(qū) 進行處理，之后進入曝氣區(qū)進行再曝氣；(6)污水經(jīng)三級填料區(qū)處理后，在出水濃度達標情 況下進行回用，對于不達標的出水進行回流，循環(huán)處理直至達標，同時對碳源不足的環(huán)節(jié)補 充碳源，保證生化反應穩(wěn)定進行。該工藝流程具有較好的深度處理效果，COD減少40% 50%，氨氮減少30% 40%。
權利要求
一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理系統(tǒng)，包括填料區(qū)和曝氣區(qū)，其特征在于入水口處設一級填料區(qū)(1)，其后依次連接曝氣區(qū)(2)、二級填料區(qū)(3)、曝氣區(qū)(4)和三級填料區(qū)(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的生活污水深度處理系統(tǒng)，其特征在于填料區(qū)為浸沒式填料轉(zhuǎn)筒。
3.根據(jù)權利要求2所述的生活污水深度處理系統(tǒng)，其特征在于一級填料區(qū)(1)填料為 球形填料。
4.根據(jù)權利要求3所述的生活污水深度處理系統(tǒng)，其特征在于曝氣區(qū)(2)為轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)。
5.根據(jù)權利要求1 4中任一項所述的生活污水深度處理系統(tǒng)，其特征在于二級填料 區(qū)(3)填料為聚乙烯剛性填料。
6.根據(jù)權利要求1 4中任一項所述的生活污水深度處理系統(tǒng)，其特征在于三級填料 區(qū)(5)填料為彈性立體填料。
7.—種廊道式多區(qū)生活污水深度處理方法，其步驟為(a)生活污水通過入水口進入一級填料區(qū)(1)，生活污水對填料進行掛膜，掛膜后分內(nèi) 外兩層，內(nèi)層呈缺氧環(huán)境，實現(xiàn)同步脫氮；(b)水流由一級填料區(qū)(1)匯入曝氣區(qū)(2)，轉(zhuǎn)刷通過風車翼(6)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，使水中的 溶解氧恢復到相對穩(wěn)定的狀態(tài)；(c)經(jīng)曝氣的污水進入二級填料區(qū)(3)，由風力帶動填料區(qū)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)掛膜及污染物吸附；(d)二級填料區(qū)的出水再次經(jīng)過轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)(4)，對污水進行再曝氣；(e)經(jīng)曝氣的污水進入三級填料區(qū)(5)，該區(qū)填料為彈性立體填料，污水經(jīng)過處理后排出ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廊道式多區(qū)生活污水深度處理系統(tǒng)及處理方法，屬于污水處理領域。該處理系統(tǒng)包括填料區(qū)和曝氣區(qū)，入水口處設一級填料區(qū)，其后依次連曝氣區(qū)、二級填料區(qū)、曝氣區(qū)和三級填料區(qū)。處理方法為生活污水通過入水口進入一級填料區(qū)，生活污水對填料進行掛膜實現(xiàn)同步脫氮；水流由匯入曝氣區(qū)，轉(zhuǎn)刷通過風車翼驅(qū)動轉(zhuǎn)動；經(jīng)曝氣的污水進入二級填料區(qū)，由風力帶動填料區(qū)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)掛膜及污染物吸附；二級填料區(qū)的出水再次經(jīng)過轉(zhuǎn)刷曝氣區(qū)，對污水進行再曝氣；經(jīng)曝氣的污水進入三級填料區(qū)，該區(qū)填料為彈性立體填料，污水經(jīng)過處理后排出。本發(fā)明便于安裝、移動以及組合，填料便于調(diào)整和更換，同時具有節(jié)能、環(huán)保、購置成本低、運行成本低等特點。
文檔編號C02F9/14GK101913736SQ20101025481
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權日2010年8月16日
發(fā)明者丁原紅, 任洪強, 牛川, 郭瑞昕 申請人:南京大學