专利名称:一种两段式高负荷污水好氧处理方法
本发明是一种能高负荷运转，利用好氧微生物处理污水的方法，包括一种两段式处理流程和一种用于污水好氧处理的微生物聚集体。
好氧处理污水的方法主要有两类微生物在水中悬浮生长的活性污泥法和微生物在固体表面附着生长的生物膜法。后来发展起来的接触氧化法兼有二者的特点，但填料表面的生物膜起主要作用，因此通常将其归入生物膜法。无论活性污泥法还是生物膜法，其原理都是一样的。污水流过曝气池的过程中，和微生物相接触，微生物氧化降解其中的有机物，从中汲取营养和能量，进行增殖和新陈代谢。一段时间后，水流携带微生物由曝气池进入沉淀池，在重力作用下，微生物与水分离，澄清的水流出。污水就得到了净化处理。显然，有机物在曝气池中氧化降解和固液在沉淀池中分离是污水处理中决定性的环节。提高这两个环节的效率，即提高有机物负荷和微生物沉淀速度一直是科学家和工程师研究的对象和追求的目标。
现有技术的有机负荷及其未能进一步提高的原因大致如下。
活性污泥法有机物去除率一般在90%以上，出水水质好，但有机负荷较低。美国最大的一家水处理咨询设计工程公司，麦卡尔弗与埃迪公司，所编著的《废水工程》(Metcalf & Eddy Inc.，Wastewater Engincering，2nd edition，pp484，McGRAW-HILI BOOK COMPANY，New York，1979)中指出，活性污泥法有机负荷一般为0.2～0.6公斤五日生化需氧量/米3·日(下文中简记做kg BOD5/m3·d)，最高可达2.4kg BOD5/m3·d，但去除率降低，出水水质不好。进一步提高有机负荷会造成污泥膨胀，甚至菌胶团解体，水中含有大量胶体物质，在沉淀池中不能很好分离，出水混浊。普通生物滤池的有机负荷为0.1～0.2kg BOD5/m3·d，高负荷生物滤池为0.8～1.2kg BOD5/m3·d，塔式滤池可达3kg BOD5/m3·d(见给水排水设计手册第六分册，pp169～176，中国建筑工业出版社，1979)。负荷过高时，填料容易堵塞。一般地说，生物滤池比活性污泥法有机物去除率低，常做为预处理手段或两级串联使用。峰窝填料接触氧化法的有机负荷在2kg BOD5/m3·d以下，否则填料会堵塞;纤维填料接触氧化法克服了填料堵塞问题，但有机负荷过高时，脱落的生物膜沉降性不好，出水混浊，因此一般不超过3kg BOD5/m3·d。高负荷处理设施通常采用两段式流程，第一段和第二段可以重复使用同样的处理工艺，也可以串联使用不同的处理工艺。两段式流程的特点是第一段有机负荷很高，由此产生的微生物沉降性差、出水混浊等问题由第二段解决。第二段因此需要相当长的水力停留时间和相当大的容积，有时甚至数倍于第一段，抵消了第一段有机负荷高的优点，与普通的一段式流程相比，整体的有机负荷并无显著的提高。例如日本《水处理技术》杂志报道的北川幹夫等人的两段式流程，第一段的有机负荷可达6.0～16.0kg BOD5/m3·d，但计入第二段容积后，整体的有机负荷只有0.9～2.2kg BOD5/m3·d(水处理技
，Vol.24，No.11，pp21～28，1983;Vol.25，No，4，pp53～57，1984)。
本发明的目的在于克服纤维填料接触氧化法进一步提高有机负荷的限制因素，充分发挥其处理能力，以及克服以往两段式流程中第二段水力停留时间长、容积大，导致整体有机负荷没有提高的问题。
本发明采用的流程由纤维填料接触氧化池、再曝气池和固液分离器顺序串联构成。此种流程和适宜的运行条件使再曝气池中形成了一种新颖独特的微生物聚集体。这种微生物聚集体由从纤维填料上脱落的生物膜在再曝气池中互相凝聚形成，几何尺寸可达1～3厘米，具有一定的强度，用细棒可将其从池中捞起，用葡萄糖做基质时，呈土黄色。电子显微镜观察表明，这种微生物聚集体中绝大多数是丝状菌，是丝状菌互相缠绕形成的，外观好像植物的根系或一团不规则缠绕的纤维，与纤维填料接触氧化池中的生物膜相比，丝状菌的荚膜明显变薄甚至消失。这种微生物聚集体可称之为带状菌胶团，以区别于一般的生物膜和粒状菌胶团。带状菌胶团在曝气的搅动下，悬浮在再曝气池中并上下翻动，其中一端固定的菌丝就伸展开来，网捕和吸附游离微生物和胶体物质，使混浊的水很快变清，大大缩短了第二段所需的水力停留时间，减小了容积。带状菌胶团几何尺寸较大，沉降速度快，十分有利于固液分离。
因此，本发明与已有技术相比，水力停留时间短，有机负荷高，处理能力为目前处理设施的2.3倍以上。根据本发明新建处理设施可以相应地减少占地面积和基建投资，改建现有处理设施可以相应地提高处理能力。由于带状菌胶团具有较大的几何尺寸和较好的沉降性，可以缩小甚至完全去掉二次沉淀池，加之不需回流污泥，所以处理设施的占地面积、基建投资和运行费用还可以进一步节省。
本发明的两段式流程如图1所示，再曝气池和附在其后的沉淀区如图2所示。图中(1)污水;(2)纤维填料接触氧化池;(3)再曝气池;(4)固液分离器;(5)处理后出水;(6)剩余污泥;(7)固液分离器;(8)沉淀区;(9)出水堰;(10)集水槽;(11)曝气管;(12)沉淀区底板。
当污水(1)中含有较多悬浮物时，可在纤维填料接触氧化池(2)前加一初次沉淀池;含有漂浮物时，可在污水(1)的进口处加格栅或格网去除之。
纤维填料接触氧化池(2)对有机物的去除率应在80%以上，尽量减轻再曝气池(3)的负担。有机负荷过高时，生物膜生长更新很快，为防止脱落的生物膜大量进入再曝气池(3)，影响其正常运行，可以在纤维填料接触氧化池(2)和再曝气池(3)之间加一固液分离器(7)，去除一部分脱落的生物膜。
为了形成和维持带状菌胶团，再曝气池应在适宜的条件下运行水力停留时间大于3小时，泥龄大于2天，污泥浓度1～5mg/l，有机负荷小于1.5kg BOD5/m3·d。
由于带状菌胶团具有较大的几何尺寸、一定的强度和较好的沉降性，固液分离器(4)既可以采用机械分离手段，如捞毛机、隔网等，也可以采用重力分离手段，即沉淀池。为避免污泥回流，固液分离器(4)最好采用如图2所示的形式，即与再曝气池(3)合建、位于其后的一个沉淀区(8)，底部是由前向后升高的平滑斜坡(12)。携带带状菌胶团的水流流至这里，没有了曝气的搅动，带状菌胶团受重力作用沉淀，沿斜坡(12)流回再曝气池(3)，澄清的处理后出水(5)通过出水堰(9)、集水槽(10)流出。为使污泥顺利滑下，斜坡(12)与水平面夹角应大于30度。
固液分离器(7)可以采用普通的分建式沉淀池或捞毛机、隔网等，也可以采用构造类似图2、与纤维填料接触氧化池(2)合建的沉淀区。
本发明在实验室内成功地进行了实施。实验装置由纤维填料接触氧化池、再曝气池和沉淀池顺序串联构成，容积分别为80升、80升和40升。再曝气池和沉淀池合建，构造如图2所示。污水用工业葡萄糖(BOD5/CODcr＝0.7，CODcr意为重铬酸钾标准法化学需氧量)和自来水配制，加入少量尿素和磷酸二氢钾，使BOD5∶N∶P＝100∶5∶1。污水浓度为500～3300mgCODcr/l，流量20l/hr。第一段有机负荷2～14kg BOD5/m3·d，两段整体有机负荷1～7kg BOD5/m3·d。在此负荷范围内，处理设施运转正常，处理后出水CODcr小于50mg/l，悬浮物小于20mg/l，浊度小于10度。再曝气池中带状菌胶团浓度1.2g/l，几何尺寸1～3厘米，土黄色，沉降速度大于20厘米/分。
权利要求
1.一种第一段采用接触氧化法的两段式污水好氧处理流程，其特征在于由下列部分顺序串联构成a，纤维填料接触氧化池(2)；b，再曝气池(3)；c，固液分离器(4)；
2.如权利要求
1所述的流程，其特征在于纤维填料接触氧化池(2)和再曝气池(3)之间加有固液分离器(7)。
3.如权利要求
1或2所述的流程，其特征在于纤维填料接触氧化池(2)之前加有初次沉淀池、格栅或格网。
4.如权利要求
1或2所述的流程，其特征在于固液分离器(4)是与再曝气池(3)合键，位于其后的一个沉淀区(8)，底部是由前向后升高的平滑斜坡(12)，斜坡与水平面夹角大于30度。
5.如权利要求
3所述的流程，其特征在于固液分离器(4)是与再曝气池(3)合建、位于其后的一个沉淀区(8)，底部是由前向后升高的平滑斜坡(12)，斜坡与水平面夹角大于30度。
6.一种用于污水好氧处理的微生物聚集体，在水中悬浮生长，其特征在于，由丝状菌互相缠绕形成，外观类似植物的根系或不规则缠绕的纤维，丝状菌的荚膜萎缩或消失，外形几何尺寸1～3厘米，在水中沉降速度不小于20厘米/分，具有一定的强度，用细棒可将其从水中挑起，以葡萄糖为基质时，呈土黄色。
专利摘要
一种两段式高负荷污水好氧处理方法，包括一个两段式处理流程和一种微生物聚集体。本发明采用的流程由纤维填料接触氧化池、再曝气池和固液分离器顺序串联构成。此种流程和适宜的运行条件使再曝气池中形成一种新颖独特的微生物聚集体一带状菌胶团。本发明克服了现有技术有机负荷低、水力停留时间长和出水混浊等问题。有机负荷可达7kgBOD
文档编号C02F3/12GK85106350SQ85106350
公开日1987年3月11日 申请日期1985年8月24日
发明者张崇华, 施汉昌 申请人:国家环境保护局, 清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan