一种生物膜反应器及其进行污水处理的方法与流程

本发明涉及污水处理，具体涉及一种生物膜反应器及其进行污水处理的方法。

背景技术：

污水处理领域中，传统活性污泥法存在污泥沉降困难和易流失等问题，污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术，是一种高效的废水处理方法。生物膜是指所有通过移动媒介附着、固定的生物活性体和物质。在生物膜附着和固定过程中都需要某种媒介来承担和完成固定，这种介质成为生物膜载体，也成为载体填料。填料是生物膜的赖以栖息的场所，是生物膜的载体，同时也有截留悬浮物的作用。生物膜法具有污泥量少、不会产生污泥膨胀、对废水的水质水量的变动具有较好的适应能力、运行管理简单等优点，越来越多地应用在污水处理领域中。

但是现有技术中生物膜反应器在污水处理时处理速度较慢，且当生物膜出现损坏或堵塞等问题时，不能及时进行更正，影响污水处理的速度和效率。因此，急需研制一种能够提高污水处理效率和速度的生物膜反应器。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种生物膜反应器及其进行污水处理的方法，可以有效提高污水处理速度和效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种生物膜反应器，包括初沉降解池，碳氧化滤池、硝化曝气滤池和再沉过滤池，

所述初沉降解池中包含位于初沉降解池中间的储泥槽，所述储泥槽中包含活性污泥，所述初沉降解池顶部包含污水进口，所述储泥槽底部侧壁包含污水出口，且污水出口处包括滤网；

所述碳氧化滤池包括位于碳氧化滤池中间的第一滤槽、位于碳氧化滤池顶端的第一出水口和第一反冲洗进口，位于碳氧化滤池底部的第一进水口和第一反冲洗出口，位于第一滤槽中的第一填料以及碳氧化生物膜，位于第一滤槽下方的第一曝气口；所述第一进水口连接所述初沉降解池顶部的污水出口；

所述硝化曝气滤池包括位于硝化曝气滤池中间的第二滤槽、位于硝化曝气滤池顶端的第二进水口和第二反冲洗出口，位于硝化曝气滤池底部的第二出水口和第二反冲洗进口，位于第二滤槽中的的第二填料以及硝化生物膜，位于第二滤槽下方的曝气口；所述第二进水口连接所述碳氧化滤池中第二出水口；

所述再沉过滤池包括位于再沉过滤池中间的第三滤槽，所述第三滤槽的顶端和底端均包括滤网，所述再沉过滤池顶部包含第三进水口，底部包含第三出水口，所述第三进水口连接所述第二出水口。

进一步的，所述储泥槽、第一滤槽、第二滤槽和第三滤槽均为可拆卸结构。

进一步的，所述第一填料和第二填料均为悬浮填料。

进一步的，所述第三滤槽顶部的滤网孔径大于等于所述第三滤槽底部的滤网孔径。

一种采用生物膜反应器进行污水处理的方法，包括如下步骤：

s01：分别培养活性污泥、位于第一填料中的碳氧化生物膜和位于第二填料中的硝化生物膜；

s02：污水通过污水进口进入初沉降解池中，初沉降解池中活性污泥对污水中大颗粒进行降解，降解之后的小颗粒通过滤网和污水出口进入碳氧化滤池中；

s03：碳氧化滤池对污水进行含碳有机物去除，去除含碳有机物之后的污水通过第一出水口进入硝化曝气滤池中；其中，污水自下而上经过第一滤槽；

s04：硝化曝气滤池对污水进行氨氮硝化，氨氮硝化之后的污水通过第二出口进入再沉过滤池中；其中，污水自上而下经过第二滤槽；

s05：再沉过滤池对污水进行过滤之后输出处理后的污水。

进一步的，所述步骤s01中培养活性污泥、位于第一填料中的碳氧化生物膜和位于第二填料中的硝化生物膜的过程分别在储泥槽、第一滤槽和第二滤槽中进行，或者将储泥槽、第一滤槽和第二滤槽拆卸出来，在培养皿中进行。

进一步的，所述步骤s01中活性污泥的培养方法具体包括：

s011：将待处理污水中的污泥导入储泥槽中，逐步增加配水的bod，直至200-300mg/l，持续一周进行培养驯化；

s012：沉淀之后去除底部60-70％的污泥，将营养剂分批加入剩余的污泥中，并进行曝气处理，直至活性污泥浓度达到污泥阈值时，即为活性污泥；其中，营养剂加入时间间隔为48小时；每次曝气时间为4小时。

进一步的，所述步骤s01中硝化生物膜的培养方法具体包括：

s011：将待处理污水中污泥浓度调节至25wt％，注入所述第一滤槽中，并调节污水中cod浓度为400-500mg/l，曝气12-24h后停止，直至第一滤槽中污泥沉降排出上清液；

s012：重复步骤s011直至第一滤槽中检测到no3^-；

s013：在第一滤槽中加入第一填料，并通入cod浓度为400-500mg/l的污水，曝气12-24h后停止，直至第一滤槽中污泥沉降排出上清液；

s014：重复步骤s0135-8次，在曝气条件下以连续进水和连续排水的方式运行直至硝化生物膜覆盖在第一填料中。

本发明的有益效果在于：本发明中通过改变碳氧化滤池和消化抱起滤池中进出水的方向，可以快速且最大限度地对污水去除进行含碳有机物和氨氮硝化操作，提高了污水处理的效率；本发明中各个滤池中滤池均可拆卸，当需要更新或者清洗时，可以拆卸下来进行清洗更新，而反应器中可以重新装上新的滤槽继续进行污水处理工作，进而提高了污水处理效率和速度。

附图说明

附图1为本发明中生物膜反应器的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如附图1所示，本发明提供的一种生物膜反应器，包括初沉降解池，碳氧化滤池、硝化曝气滤池和再沉过滤池；本发明中生物膜反应器可以适用于生物污水的处理。

初沉降解池中包含位于初沉降解池中间的储泥槽，储泥槽中包含活性污泥，初沉降解池顶部包含污水进口，储泥槽底部侧壁包含污水出口，且污水出口处包括滤网。活性污泥可以将污水中大颗粒进行降解，降解之后的小颗粒通过滤网和污水出口进入碳氧化滤池中。储泥槽为可拆卸结构，当储泥槽中污泥过满或者不能有效发挥功效时，可以将储泥槽拆下下来，更换新的储泥槽上去，不会影响到反应器的整体效率。

碳氧化滤池包括位于碳氧化滤池中间的第一滤槽、位于碳氧化滤池顶端的第一出水口和第一反冲洗进口，位于碳氧化滤池底部的第一进水口和第一反冲洗出口，位于第一滤槽中的第一填料以及碳氧化生物膜，位于第一滤槽下方的第一曝气口；第一进水口连接初沉降解池顶部的污水出口；第一填料为悬浮填料，即悬浮的第一填料均匀分布在第一滤槽中，第一滤槽位于碳氧化滤池中间位置，同样为可拆卸结构，当第一滤槽出现问题时，可以将第一滤槽拆卸下来进行更换，不会影响到整个污水处理装置的效率。位于碳氧化滤池底部第一进水口连接初沉降解池顶部的污水出口，第一反冲洗进口连接至冲洗水源，第一反冲洗出口连接至储水池，第一曝气口连接至曝气装置。可以看出，碳氧化滤池中污水是自下而上移动的，并通过位于碳氧化滤池顶端的第一出水口流出。

硝化曝气滤池包括位于硝化曝气滤池中间的第二滤槽、位于硝化曝气滤池顶端的第二进水口和第二反冲洗出口，位于硝化曝气滤池底部的第二出水口和第二反冲洗进口，位于第二滤槽中的的第二填料以及硝化生物膜，位于第二滤槽下方的曝气口；第二进水口连接碳氧化滤池中第二出水口。第二填料为悬浮填料，即悬浮的第二填料均匀分布在第二滤槽中，第二滤槽位于碳氧化滤池中间位置，同样为可拆卸结构，当第二滤槽出现问题时，可以将第二滤槽拆卸下来进行更换，不会影响到整个污水处理装置的效率。位于硝化曝气滤池顶端的第二进水口连接碳氧化滤池底部的第一出水口，第二反冲洗进口连接至冲洗水源，第二反冲洗出口连接至储水池，第二曝气口连接至曝气装置，这里的冲洗水源、储水池和曝气装置可以和碳氧化滤池中采用同一套。可以看出，硝化曝气滤池中污水是自上而上而下移动的，并通过位于硝化曝气滤池底部的第二出水口流出。之所以采用下向流方式是因为第二滤槽上部异养菌占优势，硝化菌主要生长在下部，稳定运行状态下，下向流的第二滤槽内生长着不同优势菌的填料混合的成都较低，有利于硝化的进行。同时，下向流的第二滤槽内气水的相向流动提高了氧气的转移率，能更好地满足硝化菌对氧气的需求。第一曝气口和第二曝气口均位于第一滤槽和第二滤槽的底部侧壁，用于更好地向滤槽中通气。第一滤槽和第二滤槽的顶部和底部包括均匀分布的布水器，确保进出滤槽的污水均匀进出。

再沉过滤池包括位于再沉过滤池中间的第三滤槽，第三滤槽的顶端和底端均包括滤网，再沉过滤池顶部包含第三进水口，底部包含第三出水口，第三进水口连接第二出水口。第三滤槽顶部的滤网孔径大于等于第三滤槽底部的滤网孔径。第三滤槽主要用于收集污水中颗粒物，当第三滤槽中颗粒较多时，可以将第三滤槽拆卸下来进行清理，清理的同时可以更换上新的第三滤槽，不会对整个反应器的运行产生较大影响。

本发明还提供了一种采用上述生物膜反应器进行污水处理的方法，包括如下步骤：

s01：分别培养活性污泥、位于第一填料中的碳氧化生物膜和位于第二填料中的硝化生物膜。具体的，培养活性污泥、位于第一填料中的碳氧化生物膜和位于第二填料中的硝化生物膜的过程分别在储泥槽、第一滤槽和第二滤槽中进行，或者将储泥槽、第一滤槽和第二滤槽拆卸出来，在培养皿中进行，培养之后直接放置在反应器中，这样可以最大程度地提高反应器对污水的处理效率。

本发明中活性污泥的培养方法具体包括：

s011：将待处理污水中的污泥导入储泥槽中，逐步增加配水的bod，直至200-300mg/l，持续一周进行培养驯化；

s012：沉淀之后去除底部60-70％的污泥，将营养剂分批加入剩余的污泥中，并进行曝气处理，直至活性污泥浓度达到污泥阈值时，即为活性污泥；其中，营养剂加入时间间隔为48小时；每次曝气时间为4小时。

这里的营养剂可以由每10升水中加5g壳聚糖，15g葡萄糖，3g乙二胺四乙酸和3g复合氨基酸配置而成。

本发明中硝化生物膜的培养方法具体包括：

s011：将待处理污水中污泥浓度调节至25wt％，注入第一滤槽中，并调节污水中cod浓度为400-500mg/l，曝气12-24h后停止，直至第一滤槽中污泥沉降排出上清液；

s012：重复步骤s011直至第一滤槽中检测到no3^-；

s013：在第一滤槽中加入第一填料，并通入cod浓度为400-500mg/l的污水，曝气12-24h后停止，直至第一滤槽中污泥沉降排出上清液；

s014：重复步骤s0135-8次，在曝气条件下以连续进水和连续排水的方式运行直至硝化生物膜覆盖在第一填料中。

s02：污水通过污水进口进入初沉降解池中，初沉降解池中活性污泥对污水中大颗粒进行降解，降解之后的小颗粒通过滤网和污水出口进入碳氧化滤池中；

s03：碳氧化滤池对污水进行含碳有机物去除，去除含碳有机物之后的污水通过第一出水口进入硝化曝气滤池中；其中，污水自下而上经过第一滤槽；本发明中反冲洗方向和污水移动方式是相反的，可以确保悬浮颗粒均匀分布在第一滤槽中，确保含碳有机物去除效率更高。

s04：硝化曝气滤池对污水进行氨氮硝化，氨氮硝化之后的污水通过第二出口进入再沉过滤池中；其中，污水自上而下经过第二滤槽，提高污水的氨氮硝化程度。如附图1所示，黑色粗实箭头代表污水流动方向，黑色细实箭头代表曝气方向，黑色虚箭头代表反冲洗方向。本发明中反冲洗方向和污水移动方式是相反的，可以确保悬浮颗粒均匀分布在第二滤槽中，确保氨氮硝化效率更高。同时，第一滤槽和第二滤槽中反冲洗过程可以同步进行，提高污水处理效率。

s05：再沉过滤池对污水进行过滤之后输出处理后的污水。

本发明中通过改变碳氧化滤池和消化抱起滤池中进出水的方向，可以快速且最大限度地对污水去除进行含碳有机物和氨氮硝化操作，提高了污水处理的效率；本发明中各个滤池中滤池均可拆卸，当需要更新或者清洗时，可以拆卸下来进行清洗更新，而反应器中可以重新装上新的滤槽继续进行污水处理工作，进而提高了污水处理效率和速度。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。