专利名称：一种城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法
技术领域：
本发明属环保技术领域，具体涉及一种城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法。
背景技术：
随着全球人口的不断增加、社会的不断发展、城市化进程的不断加速，城市污水量的增长速度惊人。又由于城市污水中含有大量的无机营养元素如氮与磷，造成了受纳水体的富营养化。在目前城市污水的处理中，占绝对主导地位的是活性污泥法。传统的活性污泥法不具有脱氮除磷的功能，基于生物好氧硝化缺氧反硝化以及厌氧释磷好氧过量吸磷的理论开发出了一系列生物脱氮除磷的活性污泥工艺，目前公认的处理难度在出水磷浓度的控制上，几种不同的城市污水脱氮除磷技术如下(一)A2/O工艺这是目前研究与应用最为广泛的一种生物脱氮除磷工艺，它的主体构筑物包括缺氧反应器、厌氧反应器和好氧反应器等，研究及实际工程运行经验表明，其对氮元素的去除效果较好，去除有机物的能力很稳定，但其存在着如下一些缺陷(1)池体多，增加了很多连接的管道；(2)水力停留时间长，处理池体积大，基建费用高，同时也增加了占地面积；(3)回流系统多，设备多而分散，运行管理复杂，对操作人员的素质要求高；(4)处理效果很大程度上依赖于进水水质，当水质波动时，处理效果得不到保证，不耐冲击负荷；(5)能耗高，增加了运行费用；(6)除磷效果不稳定，不能保证达标。
(二)SBR工艺该工艺是一个间歇式的活性污泥系统，活性污泥的曝气、沉淀、出水排放均在同一个反应器内进行。它是在时间序列上创造了缺氧、厌氧和好氧的环境，为脱氮除磷微生物生长提供条件，它的优点是单池系统，可以用时间继电器实现自动控制，研究及工程实践表明其存在着如下的一些缺陷(1)由于是间歇操作，该工艺不适合大规模的城市污水处理工程；(2)由于脱氮微生物和除磷微生物之间的相互竞争，该工艺对氮及磷的处理效果不理想，很少能同时达标；(3)水力停留时间长，处理池体积大，基建费用高，同时也增加了占地面积；(4)处理效果很大程度上依赖于进水水质，当水质波动时，处理效果得不到保证。
(三)侧流除磷(Phostrip)工艺该工艺是将生物除磷与化学除磷结合的一个代表，一部分回流污泥被送入专门的反应器进行释磷，然后用石灰沉淀所释放的磷。研究和工程实践表明该工艺除磷效果好，不受进水水质的影响，但其存在着如下一些缺陷(1)需要增加专门的反应器和设备，增加了基建费用；(2)增加了操作管理的复杂性，对操作人员的技术水平要求高；(3)使用了石灰，其贮存和预备系统的问题也较多；(4)污泥因石灰的加入其量大大增加，处理费用增加。
发明内容
本发明的目的在于提出一种操作简单、成本低廉，能有效去除氮磷等的城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法。
本发明提出的城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法，采用悬浮填料床生物化学组合反应器处理城市污水，反应器由悬浮填料床反应池、混凝池、缺氧池依次组成，反应器的一端与进水管相连，另一端与沉淀池相连，悬浮填料床反应池下部固定有污泥回流管，反应池底部设置有曝气管，反应池内设有填料，其具体步骤为(1)将城市污水泵入反应器，污水与反应器内的化学混凝剂、絮凝剂发生好氧生化反应、化学混凝反应和缺氧生化反应，有效去除化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)及其它易降解污染物，且使氨氮转化为硝酸盐，总反应时间为4-12小时；(2)经反应器出来的混合液进入沉淀池进行固液分离，沉淀时间为0.5-3小时，产生的沉淀物部分经循环泵回流入反应器的前端，回流比为20-100％，剩余部分沉淀物作为余污泥排放，上清液可达到国家有关排放标准。
具体条件为(1)好氧生化反应时间为4-8小时，填料投加率为10-70％，较优为30-50％，气水比为4∶1-12∶1；(2)在悬浮填料床沿程的1/3-4/5处加入化学混凝剂；(3)在悬浮填料床沿程的1/2-4/5处加入絮凝剂。
本发明中，所述化学混凝剂为聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁、硫酸铝、聚合氯化铁等之一种，加入量以有效成份计在5-10mg/l之间。
本发明中，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)、硅胶等之一种，加入量为0.1-0.5mg/l。
本发明中，悬浮填料床生物化学组合反应器中的填料为粒状、球形或圆柱形，填料粒径为0.5mm～10mm，比重为0.8～1.0，比表面积为100m2/m3～3000m2/m3。
悬浮填料床反应池作为生物膜法的一种形式，兼有活性污泥法和膜法的特点，为微生物提供附着生长的填料。填料在水中处于悬浮状态，能在反应器内流化翻动；悬浮填料粒子比重为0.8～1.0，填料为φ0.5mm～φ100mm的球形，或φ0.5mm×0.5mm～φ100mm×100mm的圆柱形，构造为不同规格形状的叶片向四周扩散，为微生物提供面积较大的栖息场所。通过生物作用去除氨氮和有机物。由于填料在运行过程中处于流化状态，一方面使污染物与填料上的生物膜广泛而频繁接触，传质效率高，另一方面填料可以切割大气泡为小气泡，从而提高氧的利用率。
本发明由于采用了化学与生物膜组合技术，无需设置常规活性污泥工艺中的初沉池，能有效的控制出水氨氮、总氮和总磷浓度。由于取消了初沉池，减少反应时间，提高反应器的处理能力，从而降低基建投资费用。使用本发明可有效去除化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、悬浮固体(SS)、氮、总氮和总磷(TP)等污染物，经本发明方法处理后，出水可使CODCr≤100mg/l，TP≤1mg/l，NH3-N≤15mg/l，总氮≤20mg/l。出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)标准的要求。
本发明中悬浮填料床反应器采用的悬浮填料的比重与水的比重接近，在废水中呈悬浮状态，比表面积比一般的固定柔性或半柔性填料大，为微生物提供了大面积的栖息场所。
本发明与典型的生物脱氮除磷处理城市污水工艺(A2/O)的比较表
具体实施方式
实施例1将某地城市污水泵入悬浮填料床生物化学组合反应器，反应器总水力停留时间8小时，在反应器沿程的1/3处投加聚合氯化铝，其加入量有效成份为8mg/l，PAM加入量为0.5mg/l；在反应器沿程的1/2处投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺加入量为0.1mg/l。反应结束后，混合液进入沉淀池，沉淀3小时，部分污泥回流至反应器的前端，采用适当搅拌使其在缺氧条件下完成反硝化，回流比为80％，气水比为8∶1。经检测，进水时CODcr平均值为250mg/l，出水时平均值为46mg/l，去除率为81.6％；进水时TP平均值为3.3mg/l，出水时平均值为0.7mg/l，去除率为78.8％；进水时SS平均值为168mg/l，出水平均值为15mg/l，去除率为91％；进水时氨氮平均值为25mg/l，出水平均值为8mg/l，去除率为68％，进水总氮平均为45mg/L，出水平均为15mg/L，去除率为66.7％。
实施例2将城市合流制污水泵入悬浮填料床生物化学组合反应器，反应器总水力停留时间10小时，在反应器沿程的1/2处投加聚合氯化铝铁，其加入量有效成份为6mg/l，聚合氯化铝铁加入量为0.5mg/l；在反应器沿程的4/5处投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺加入量为0.3mg/l。反应结束后，混合液进入沉淀池中，沉淀1.5小时，部分污泥回流至反应器的前端，采用适当搅拌使其在缺氧条件下完成反硝化，回流比为100％，气水比为8∶1。经检测，进水时CODcr平均值为200mg/l，出水时平均值为45mg/l，去除率为77.5％；进水时TP平均值为4.1mg/l，出水时平均值为0.9mg/l，去除率为78.0％；进水时SS平均值为175mg/l，出水时平均值为20mg/l，去除率为88.6％；进水时氨氮平均值为28mg/l，出水时平均值为8.8mg/l，去除率为68.6％。进水总氮平均为55mg/L，出水平均为17mg/L，去除率为69％。
实施例3将某城市污水泵入悬浮填料床生物化学组合反应器，反应器总水力停留时间12小时，在反应器沿程的4/5处投加聚合氯化铝铁，其加入量有效成份为10mg/l；在反应器沿程的4/5处投加硅胶，硅胶加入量为0.5mg/l。反应结束后，混合液进入沉淀池中，沉淀2小时，部分污泥回流至反应器的前端，采用适当搅拌使其在缺氧条件下完成反硝化，回流比为100％，气水比为9∶1。经检测，进水时CODcr平均值为300mg/l，出水时平均值为70mg/l，去除率为76.6％；进水时TP平均值为5.2mg/l，出水时平均值为0.9mg/l，去除率为82.7％；进水时SS平均值为183mg/l，出水时平均值为22mg/l，去除率为88％；进水时氨氮平均值为35mg/l，出水时平均值为9.2mg/l，去除率为73.7％。进水总氮平均为62mg/L，出水平均为19.5mg/L，去除率为65.3％。
权利要求
1.一种城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法，其特征在于采用悬浮填料床生物化学组合反应器处理城市污水，反应器由悬浮填料床反应池、混凝池、缺氧池依次组成，反应器的一端与进水管相连，另一端与沉淀池相连，悬浮填料床反应池下部固定有污泥回流管，反应池底部设置有曝气管，反应池内设有填料，具体步骤为(1)将城市污水泵入反应器，污水与反应器内的化学混凝剂、絮凝剂发生好氧生化反应、化学混凝反应和缺氧生化反应，有效去除化学需氧量、生化需氧量及其它易降解污染物，且使氨氮转化为硝酸盐，总反应时间为4-12小时；(2)经反应器出来的混合液进入沉淀池进行固液分离，沉淀时间为0.5-3小时，产生的沉淀物部分经循环泵回流入反应器的前端，回流比为20-100％，剩余部分沉淀物作为污泥排放；具体条件为(1)好氧生化反应时间为4-8小时，填料投加率为10-70％，气水比为4∶1-12∶1；(2)在悬浮填料床沿程的1/3-4/5处加入化学混凝剂；(3)在悬浮填料床沿程的1/2-4/5处加入絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法，其特征在于所述化学混凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、硫酸铝、聚合氯化铁之一种，加入量以有效成份计为5-10mg/l。
3.根据权利要求1所述的城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法，其特征在于所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、硅胶之一种，加入量为0.1-0.5mg/l。
4.根据权利要求1所述的城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法，其特征在于悬浮填料床生物化学组合反应器中的填料为粒状、球形或圆柱形，填料粒径为0.5mm～10mm，比重为0.8～1.0，比表面积为100m2/m3～3000m2/m3。
全文摘要
本发明属环保技术领域，具体涉及一种城市污水悬浮填料床生物化学脱氮除磷方法。本发明通过反应器内的悬浮填料，为微生物提供很好的附着栖息地，大大提高了反应器内有效微生物的浓度，使其对有机污染物有较好的去除效果，并使氨氮氧化到硝态氮；通过在反应器合适位置加入化学药剂有效除磷；通过适当回流并创造缺氧条件以实现生物脱氮，使污水处理效率大大提高，有效去除化学需氧量、生化需氧量、悬浮固体、氮、总氮和总磷等污染物，本发明不设初沉池，使水力停留时间大大减少，有效节约用地。本方法可使出水总磷浓度控制在较低的水平，满足了日益严格的出水总磷排放标准。本发明占地少、操作简单、成本低廉、工人劳动强度低。
文档编号C02F3/10GK1673120SQ20051002461
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月24日 优先权日2005年3月24日
发明者夏四清, 杨殿海 申请人:同济大学