高新间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置及其处理技术与流程

高新间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置及其处理技术与流程

本发明涉及污水处理技术领域,特别是一种间歇进水填料式生物转笼装置及应用该装置处理污水的方法。

背景技术:

近年来,随着农村城镇化和农民生活水平的提高,生活污水的排放和负荷飞速上升。现阶段,生活污水的排放量已明显超过工业废水,成为治理的重点。再加上我国多数乡镇排水系统不完善,资金短缺,建成的小规模生活污水处理设施较少。因此,亟须研发处理效果好、投资少、运行费用低、占地小、操作方便的小型生活污水的处理装置及配套工艺。

生物转盘技术(rotatingbiologicalcontactor,简称rbc)是一种生物膜法污结合水处理的技术,20世纪60年代由原联邦德国开创,是在生物滤池的基础上发展起来的,亦称为浸没式生物滤池。该工艺具有系统设计灵活、安装便捷、操作简单、系统可靠、操作和运行费用低等优点;不需要曝气,也无需污泥回流,节约能源,同时在较短的接触时间就可得到较高的净化效果,现已广泛应用于各种生活污水和工业污水的处理。生物转笼技术是在生物转盘技术上的进一步升级,转笼内填充高比表面积的块状多孔填料,微生物在填料表面形成高浓度的生物膜,消化、分解水中的污染物。与生物转盘相比,转笼生物量更多,处理效率更高。

与生物转盘类似,生物转笼是由转笼、接触反应槽、转轴及驱动装置所组成。盘轴转动时,转笼内填料交替与废水和空气接触,填料表面为微生物生长形成的膜状物所覆盖,生物膜交替地与废水和空气充分接触,不断地取得污染物和氧气,净化废水。当转笼内填料被水淹没时,填料内生物膜吸附污染物质,当转笼内填料接触空气时,污染物质被氧化分解。

目前,应用于生物转笼中的填料可分为无机填料及有机填料两类。由于比重较大,无机填料一般用于浸没式填料,而pp、pe、pvc等各类有机材料则具有强度高,不易磨损,易于反冲洗等优点,但这些材料表面光滑,不利于微生物附着,从而降低了废水处理的效果。多孔悬浮填料以其适宜的比重,较大的比表面积而广泛应用于生物转笼中。常用的悬浮填料有空心柱状填料、空心球状填料、内装丝条状编制的笼状组合填料和海绵块状的软性填料等。

生物转笼对污染物的去除效果随水力停留时间和转笼转速变化较大,齐水莲等(参见文献“新型生物转笼净化器处理生活污水技术研究”)中发现随转速增加生物转笼对cod及氨氮的去除率先上升再下降,唐奕等(参见文献“两种载体用于生物转笼处理生活污水的比较”)中以3mm的活性炭和φ25mm及φ38mm的多孔空心球作为填料,转笼外部用筛网截留填料,发现水力停留时间为6h时,以活性炭为填料的生物转笼对总氮的去除率仅为50%,对cod的去除率仅为55%;以多面空心球为填料的生物转笼对总氮的去除率仅为55%,对cod的去除率仅为60%。

同时,在传统生物转盘中,变形菌、放线菌和拟杆菌是最丰富的的三类种群,普通异养菌、亚硝化菌和硝化细菌是对污染物起主要去除作用的菌类型。其中,反硝化菌进行反硝化除氮需要水体呈缺氧环境,而传统生物转盘采用连续进水,污水以较均匀速率进入转盘反应器,反应器前后部有机物浓度出现明显梯度,后段的有机物浓度低、水中的溶解氧含量高,缺氧区域小,反硝化反应受到抑制,因此总氮去除效果差。研究表明,聚糖菌(gaos)能够在厌氧和有机碳源存在的条件下吸收溶液中的有机物,进而合成胞内碳源聚羟基脂肪酸酯(phas)储存在体内(chengetal.2018)。而其中反硝化聚糖菌可以利用胞内碳源phas进行反硝化。由于可以实现亚硝酸积累,聚糖菌在水污染处理领域中主要应用于与厌氧氨氧化的耦合工艺中,利用gaos为厌氧氨氧化提供稳定的亚硝酸盐。而现有的生物转盘/生物转笼较难实现gaos的富集,这是因为gaos的培养需要瞬时的高浓度有机碳源形成饥荒-盛宴环境,传统持续性进水模式无法满足这一要求。

序批式/间歇式活性污泥法(sbr)在运行上周期性进水、反应、沉淀、排水和闲置,其在进水初期会出现瞬时的高浓度有机碳源。但间歇式排水时出水速率大,存在对生物膜的扰动,从而影响水处理效果。同时在生物转笼填料表面的生物膜本身易脱落,间歇式运行时生物膜会大量损失,亦使生物转笼无法维持对污染物的稳定去除效果。

目前,尚未见以间歇进水方式运行的生物转笼处理污水的报道。

技术实现要素:

为解决现有技术的不足,本发明提供一种生物转笼高效处理含氮污水的方法,有效提高了生物转笼对总氮的去除效率.

为了实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:

首先,本申请提供了一种间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置,包括厌氧池、缺氧池,沉淀池、反应池;

所述厌氧池的进水口与总进水管连接,出水口设于内壁上方并通过导流管与缺氧池的进水口连接;缺氧池的进水口设置于其内壁上方,进水口的中间设置折流板,出水口设置于与入水口相对内壁的上方并通过导流管与沉淀池的进水口连接;沉淀池的进水口设于内壁上方,与进水口相对的内壁上设有滗水器;滗水器(优选旋转滗水器)通过排水管与反应池的入水口连接;反应池的入水口设置于内壁上方,出水口设置于与入水口相对内壁下方并与总出水管连接,反应池内壁上方还设有溢流管;

所述沉淀池通过污泥回流管与厌氧池连接,污泥回流管上还可以设置回流阀,沉淀池内的污泥一部分可通过污泥回流管回流至厌氧池中,以维持整个系统的生物量;

所述缺氧池通过硝化液回流管与反应池连接;

所述滗水器包括水下支架、排水管、电动推杆、出水堰、支架,所述水下支架设于沉淀池的内壁并与出水堰旋转连接,排水管位于水下支架与出水堰的连接处,支架设置于沉淀池内壁的顶端,电动推杆一段与出水堰活动连接,另一端连有电机,电机控制电动推杆旋转,并带动出水堰沿水下支架转动,当电动推杆位于低水位时,沉淀池中上清液通过出水堰进入排水管,而后进入反应池;

所述反应池内设有生物转笼,生物转笼为圆柱形的笼体,反应池为半圆柱结构,其形状与生物转笼相匹配;生物传笼内轴向设有传动轴和相应的轴承,传动轴与反应池的内壁活动连接,传动轴的一端贯穿至反应池外侧并与变速电机连接;生物转笼的内部设有栅格,表面覆盖滤网,笼体表面设有进料口;表面附着有微生物的填料通过进料口置于生物转笼的内部,工作时,栅格带动填料转动,滤网可防止填料流失,栅格和滤网的孔径根据填料大小确定,其孔径一般较填料直径小1~2mm;沉淀池出水由排水管排至反应池内,经折流板缓流后与生物转笼中的填料接触;反应池的出水由电磁阀间歇控制。

优选的,本申请提供的间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置中,所述厌氧池还设有厌氧池搅拌器,所述缺氧池还设有缺氧池搅拌器。

进一步而言,本申请提供的间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置中,所述生物转笼内还设有至少一块隔板,该隔板可以起到相对固定生物填料并且带动生物填料转动的作用。

进一步而言,本申请提供的间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置中,所述生物填料的材质为多孔塑料泡沫(优选多孔聚氨酯泡沫),单个填料尺寸约为1-3cm3的立方体,填料体积过大不利于物质交换,过小则强度不够易于坍塌;块状多孔立体软质聚氨酯泡沫/海绵生物填料有着极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度,化学稳定性好,可以在厘米尺度上构建由外而内的溶解氧浓度梯度,有利于填料核心内部形成丰富厌氧区。

进一步而言,本申请提供的间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置中,微生物在生物填料表面上附着生长,其中,挂膜微生物量为5-15克干重/升填料。由于氧浓度在填料的内外部分差异较大,在填料的好氧区发生硝化反应,在填料的缺氧区反硝化聚糖菌利用内源碳源发生反硝化反应,从而在反应器中实现高效同步硝化反硝化脱氮。

其次,本申请还提供了应用上述间歇进水填料式生物转笼装置处理污水的应用方法,其具体步骤如下:

(1)以本领域常规方法在填料表面进行生物挂膜后,将表面负载微生物的填料(挂膜微生物量优选为5-15克干重/升填料)装入生物转笼中,填料表面的生物量为5-15克干重/升填料;向厌氧池和缺氧池中加入污泥,污泥含量优选2000~40000mg/l泥龄优选20~60d;

(2)开启水阀,含有污染物的污水从总进水管进入厌氧池,污染物在其中氨化与水解;

(3)厌氧池的出水通过管道进入缺氧池,厌氧池的出水中的有机物与反应池回流至缺氧池中的出水(含有硝酸根)混合发生反硝化反应;

(4)缺氧池的出水进入沉淀池,污泥沉降在沉淀池底部,沉淀池上层的上清液通过滗水器的排水管进入反应池,进而在反应池内生物转笼中的填料表面附着生物膜的作用下,对污染物进一步降解;

(5)沉淀池中沉淀的污泥通过污泥回流管进入厌氧池与厌氧池进水混合;

(6)反应池的部分出水(即硝化液)通过硝化液回流管进入缺氧池,其余出水通过总出水管排出。

上述含有污染物的污水,其中污染物是指目前污水处理中常见的污染物,如nh4+、no3、no2等。

进一步而言,上述方法中,厌氧池的水力停留时间为1~2h,缺氧池水力停留时间为1~3h,生物转笼反应器的水力停留时间为3-6h,沉淀池的水力停留时间与生物转笼保持一致,滗水时间为20~30min;水力停留时间越长,污染物的去除效果越好,根据实施例的测量结果,反应池中污染物在前3h持续降低,故优选如上时间。

进一步而言,上述方法中,厌氧池和缺氧池污泥浓度优选为2000~40000mg/l,污泥龄优选为20~60d。在具体实施中,所使用的污泥可以选择普通污水厂缺氧池或好氧池产生的污泥,反应池中填料表面的生物膜可用好氧池污水培养,挂膜完成后放入生物转笼维持反反应器运行。

进一步而言,沉淀池的污泥回流比为75%,内循环硝化液回流比为100%。

进一步而言,本上述方法中,生物转笼反应器的转速为1~3rpm,转笼浸没比为40%。

进一步而言,上述方法中,所述生物转笼反应器笼内填料总体积和反应池体积比为1:1~1:3。

本申请中,生物填料表面附着的微生物可以选择硝化菌(aob和nob)、反硝化菌、聚糖菌等中的一种或多种,这些微生物均为废水处理中常规的微生物菌群。其中,聚糖菌(内源反硝化菌)占总体菌群的比例不小于4%,以提升总氮的去除率;该聚糖菌包括竞争性假丝酵母菌(candidatuscompetibacter参见文献“mcilroysj,albertsenm,andresenek,etal.‘candidatuscompetibacter’-lineagegenomesretrievedfrommetagenomesrevealfunctionalmetabolicdiversity[j].theismejournal,2014,8(3):613-624.”)、甲流杆菌(defluviicoccus,参见文献“burowlc,kongy,nielsenjl,etal.abundanceandecophysiologyofdefluviicoccusspp.,glycogen-accumulatingorganismsinfull-scalewastewatertreatmentprocesses[j].microbiology,2007,153(1):178-185.”)等。

硝化菌(包括aob和nob)可将氨氮氧化为亚硝酸根和硝酸根(如nitrosomonas,参见文献“koopsh,b,u,etal.classificationofeightnewspeciesofammonia-oxidizingbacteria:nitrosomonascommunissp.nov.,nitrosomonasureaesp.nov.,nitrosomonasaestuariisp.nov.,nitrosomonasmarinasp.nov.,nitrosomonasnitrosasp.nov.,nitrosomonaseutrophasp.nov.,nitrosomonasoligotrophasp.nov.andnitrosomonashalophilasp.nov[j].microbiology,1991,137(7):1689-1699.”;如nitrospira,参见文献“watsonsw,bocke,valoisfw,etal.nitrospiramarinagen.nov.sp.nov.:achemolithotrophicnitrite-oxidizingbacterium[j].archivesofmicrobiology,1986,144(1):1-7.”)

本申请采用间歇式多孔立体生物填料生物转笼反应器装置的运行方式,生物转笼系统在间歇进出水的条件下运行,配合多孔块状生物填料将有助于同时获取高浓度有机物以及生物填料内缺氧区域,生物转笼在运行过程中可自行富集dgaos类菌,从而促进聚糖菌(gaos)类细菌的生长并利用内源碳源进行反硝化,从而提高总氮的去除率;这主要是因为间歇进水生物转笼因其特有的水质波动周期性变化,特别进水初期瞬时高浓度有机碳,促进了微生物生长;同时,多孔生物填料在厘米尺度上构建了由外而内的溶解氧浓度梯度,这都有利于填料核心内部细菌群落中聚糖菌(gaos)的富集和生长。其中反硝化聚糖菌(dgaos)利用内源碳源反硝化代谢路径,可在好氧条件下的生物转笼反应器中实现同步硝化反硝化脱氮,从而获取优于连续式进水运行下对总氮去除的能力,效率可以提高一倍以上。

此外,本申请提供的间歇进水填料式生物转笼高效处理污水的装置还可以组合前置厌氧池和缺氧池,可进一步强化总氮的去除;沉淀池兼有调节水量的作用,可结合滗水器共同实现生物转笼的间歇式进出水。

本申请装置适用于生活污水、畜禽废水等常见有机废水处理。

与现有技术相比,本申请创造性的使用间歇进水营造了利于聚糖菌生长的环境,进而利用聚糖菌实现高效的碳氮污染物的去除;同时通过比选填料选定pu填料作为生物转笼中使用的填料,聚氨酯填料由于比表面积大,可负载生物量高,与传统的多孔空心球及hdpe填料相比,能避免长期运行中对污染物去除率的下降,有效解决间歇式运行时生物转笼生物膜脱落的问题。

本申请好氧段采用生物转笼工艺,相比曝气活性污泥工艺更节能,且出水无需二沉池,节约基建费用,占地面积小,更加适用于小规模诸如农村生活污水治理;通过间歇进水所实现的瞬时碳源供应的环境,易于建立以聚糖菌(gaos)为基础的内源反硝化聚糖菌(dgaos)脱氮系统,通过这一微生物系统能够最大限度利用污水中的碳源进行反硝化,减少外加碳源的投入,另一方面也减少温室气体的排放;相比于传统的连续式进水,在其他操作条件不变的条件下,改变进水条件为间歇式进水可在提高脱氮能力1倍以上,总氮去除率可达60%-80%以上,剩余硝化液回流至缺氧池进行反硝化,整个工艺的脱氮效率可达90%以上。

附图说明

图1为本发明的一种基于间歇式进水的生物转笼处理污水装置结构示意图。

图中:1-厌氧池,2-缺氧池,3-沉淀池,4-反应池,5-生物转笼,6-污泥回流管,7-硝化液回流管,8-厌氧池搅拌器,9-缺氧池搅拌器,10-滗水器,11-总进水管,12-总出水管,13-折流板,14-导流管,15-水下支架,16-排水管,17-电动推杆,18-出水堰,19-溢流管,20-变速电机,21-传动轴,22-进料口,23-栅格,24-滤网,25-支架,26-出水管,27-电磁阀。

图2为本发明沉淀池旋转滗水的排水装置示意图。

图3为本发明生物转笼单体示意图。

图4为生物转笼在一个周期内的运行监测结果。

图5为反应器开始运行后在第一个月内的处理能力间歇式进水去除率情况对比。

图6为cod去除率。

图7为硝酸根浓度。

图8为生物转笼运行一个月后发现总氮去除能力。

图9为运行100天后间歇式进水和连续式进水生物膜的构成。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述,对本发明的具体实施方式如所涉及的制造工艺及操作使用方法等,作进一步详细的说明,以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

以下实施例中所使用的填料为聚氨酯泡沫。

实施例1间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置及应用该装置去除污水总氮

如图1所示,一种间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置,包括厌氧池1、缺氧池2,沉淀池3、反应池4;厌氧池1的进水口与总进水管11连接,出水口设于内壁上方并通过导流管14与缺氧池2的进水口连接;缺氧池2的进水口设置于其内壁上方,进水口的中间设置折流板,出水口设置于与入水口相对内壁的上方并通过导流管14与沉淀池3的进水口连接;沉淀池3的进水口设于内壁上方,与进水口相对的内壁上设有滗水器10;滗水器10通过排水管22与反应池4的入水口连接;反应池4的入水口设置于内壁上方,出水口设置于与入水口相对内壁下方并与总出水管26连接,反应池内壁上方还设有溢流管19;沉淀池3通过污泥回流管6与厌氧池1连接,污泥回流管6上设有回流阀,沉淀池3内的污泥一部分可通过污泥回流管6回流至厌氧池1中;缺氧池2通过硝化液回流管7与反应池4连接;

如图2所示,本实施例中,滗水器10(旋转滗水器)包括水下支架15、排水管16、电动推杆17、出水堰18、支架25;水下支架15设于沉淀池3的内壁并与出水堰18旋转连接,排水管16位于水下支架13与出水堰18的连接处,支架23设置于沉淀池3内壁的顶端,电动推杆17一段与出水堰18活动连接,另一端连有电机,电机控制电动推杆旋转,并带动出水堰18沿水下支架15转动,当电动推杆17位于低水位时,沉淀池3中上清液通过出水堰18进入排水管16,而后进入反应池4;

如图3所示,反应池4内设有生物转笼5,生物转笼5为圆柱形的笼体,反应池4为半圆柱结构,其形状与生物转笼5相匹配;生物传笼内轴向设有传动轴21和相应的轴承,传动轴21与反应池4的内壁活动连接,传动轴21的一端贯穿至反应池4外侧并与变速电机20连接;生物转笼5的内部设有栅格23,表面覆盖滤网24,笼体表面设有进料口22;表面附着有微生物的填料通过进料口22置于生物转笼5的内部;沉淀池出水由排水管16排至反应池4内,经折流板13缓流后与生物转笼5中的填料接触;反应池4的出水由电磁阀27间歇控制;本实施例中,生物转笼5内还设有至少一块隔板。

本实施例中,厌氧池1内还设有厌氧池搅拌器8,缺氧池2内还设有缺氧池搅拌器9。

本实施例中,所使用的生物填料的材质为多孔聚氨酯泡沫,单个填料尺寸约为1-3cm3的立方体。

本实施例中,反应池4为半圆柱水箱φ24cm×25cm,生物转笼5的尺寸为φ20cm×20cm,栅格23和滤网24的孔径均为φ1.3cm,使用栅格23将物转笼5内部分为4个空间,物转笼5内填料尺寸为1.5cm×1.5cm×1.5cm,填料填充体积为4l,填料实际体积为2.5l。

使用模拟缺氧池出水作为生物转笼的进水,使用间歇式进水和连续式进水方式对污水分别进行处理,生物转笼5内填料上生物膜在φ9cm×45cm的亚克力板柱状反应器(购自镇江自载车业有限公司)中先行负载,采用hossain等(参见文献“hossainm.i,paparinia,cord-ruwischr.2017,rapidadaptationofactivatedsludgebacteriaintoaglycogenaccumulatingbiofilmenablinganaerobicboduptake.bioresourcetechnology,2281-8.”)中使用的挂膜方法(在具体应用中,也可以采用本领域其他常规的方法进行挂膜),在污泥液中加入乙酸钠及氯化铵使cod负荷在0.15kgbod/kgmlss·d,氨氮负荷在0.01kgn/kgmlss·d,在150ml/min的流速下不断过污泥液,连续1-2天后即可成功负载生物膜,本实施例中,生物量为7g干重/l填料(在具体操作中,填料表面微生物负载量在5-15克干重/升填料范围内,均可实现发明之目的)。

本实施例中污水取自镇江市京口区第二污水处理厂好氧池;厌氧池1和缺氧池2中的污泥同样取自该镇江市京口区第二污水处理厂好氧池,污泥龄为20d(具体实施中,可以选择20~60d污泥龄),污泥液中以普通异养菌oho和硝化菌nob为主要微生物。

本实施例中,污水处理运行步骤如下:

(1)将成膜后的填料装入生物转笼5中;在厌氧池1和缺氧池2中加入污泥,所加入的污泥浓度均约10g/l(具体应用中,厌氧池和缺氧池污泥浓度可以根据实际情况在2000~40000mg/l内选择);

(2)打开阀门,污水从总进水管11进入厌氧池1,污染物在其中氨化与水解;

(2)厌氧池1的出水通过管道进入缺氧池2,厌氧池1的出水中的有机物与反应池4回流至缺氧池2中的出水(即含有硝酸根的硝化液)混合发生反硝化反应;

(3)缺氧池2的出水进入沉淀池3,污泥沉降在沉淀池3底部,沉淀池3上层的上清液通过滗水器10的排水管14进入反应池4,在生物转笼5中的填料表面附着生物膜的作用下,对污染物进一步降解;

(4)沉淀池3中沉淀的污泥通过污泥回流管6进入厌氧池1与厌氧池进水混合;

(5)反应池4的部分出水通过硝化液回流管7进入缺氧池2,其余出水通过总出水管12排出。

应用上述装置和方法检测出水水质如下:

(1)缺氧池2出水(生物转笼5反应器进水)如下表1所示:

表1进水样

(2)去除率计算方法:

(3)系统水力及运行条件:

本实施例中,厌氧池1的水力停留时间2小时,缺氧池2水力停留时间为2小时,生物转笼反应器5的水力停留时间为6小时,滗水时间为10分钟。厌氧池1污泥浓度为10g/l,缺氧池2污泥浓度为10g/l,泥龄均为20天。沉淀池3的污泥回流比为50%,内循环硝化液回流比为100%。

(4)生物转笼反应器:转速=3rpm,浸没比=40%。

聚氨酯泡沫填料挂膜后转移进入生物转笼内,生物转笼5间歇进水,进水时间为10min,流速为24l/h,水力停留时间为6h,一周期处理水量为4l。

(4)间歇进水的生物转笼反应器在一周期内污染物浓度变化情况:

生物转笼在一个周期内的运行监测结果如图4显示,污水中cod的浓度变化在进水后的0.5小时基本达到最低值,然而,在随后的运行中总氮浓度仍不断降低,这说明在微生物膜上持续进行着反硝化反应,并且有着一定量的维持反硝化的有机物作能源。

(5)本实施例同期与连续进水模式下的生物转笼运行情况进行了对比,其中,连续进水的生物转笼装置同上,负载生物膜方式同上,进水水质、水力停留时间、转速等同上。唯一区别在于:连续模式的进水流速为11.1ml/min,使得反应器6h的处理水量同间歇式式生物转笼。反应器开始运行后在第一个月内的处理能力间歇式进水去除率情况对比如图5所示。

图5中,a为连续式进水检测结果,b为间歇进水检测结果。由图5检测结果可知,间歇进水运行的生物转笼与连续进水的生物转笼相比,在总氮去除能力上表现出明显的优势,总氮去除效率增加了100%,cod及氨氮均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a标准。同时,两组填料表面生物膜负载-脱落情况未见差异。

实施例2生物转笼反应器对实际污水的处理能力:

本实施例反应装置与实施例1相同,不同的是待处理污水取自镇江市京口区第二污水处理厂的缺氧池出水,厌氧池1和缺氧池2中的污泥同样来自该镇江市京口区第二污水处理厂的缺氧池,泥龄均为30天。

生物转笼反应器:转速=3rpm,浸没比=40%;生物转笼反应器间歇进水,进水时间为10min,滗水时间10分钟,水力停留6小时。

厌氧池2的水力停留时间2小时,缺氧池2水力停留时间为2小时,

厌氧池1污泥浓度为10g/l,缺氧池2污泥浓度为10g/l,沉淀池3的污泥回流比为50%,内循环硝化液回流比为100%。

生物转笼5进出水数据如下表2所示:

表2

生物转笼5出水结果如图6、图7所示,cod及氨氮均达到一级a标,出水水质检测与实施例1中模拟废水处理后相同,间歇式总氮去除率是连续式总氮去除率的2倍。

实施例3高生物量间歇式进水生物转笼反应器处理污水高效总氮去除

本实施例生物转笼反应器进水水样如下表3所示,:

表3

(1)生物转笼反应器:转速=3rpm,浸没比=40%;

聚氨酯泡沫填料挂膜后(挂膜方式同实施例1)转移进入生物转笼内,所述间歇进水,进水时间为10min,水力停留时间为6h(其他运行参数同实施例1)。

(3)高生物量间歇式进水生物转笼反应器污水处理能力检测

通过在第22天开始提高挂膜生物量(由7g/l填料提升到约10g/l填料),运行一个月后发现总氮去除能力进一步提升,由初期平均60%提升到平均80%(图8)。

实施例4间歇式进水生物转笼反应器生物膜构成

(1)本实施例生物转笼反应器进水水样如下表4所示:

表4

(2)生物转笼反应器:转速=3rpm,浸没比=40%。

聚氨酯泡沫填料挂膜后(7g/l)转移进入生物转笼内,间歇进水,进水时间为10min,水力停留时间为6h;其他反应参数同实施例1。稳定运行后出水水质同实施例1中出水水质一致。

(3)运行100天后间歇式进水和连续式进水生物膜的构成差异(图9),生物膜微生物群落分析由南京集思慧远生物科技有限公司进行,测试方法如文献(hossainmi.evaluationandvalidationofpassiveaerationsimultaneousnitrificationanddenitrification(pasnd)inabiofilmreactorforlow-energywastewatertreatment[d].murdochuniversity,2017.)所述。

图9显示,相较于常规连续式进水生物转笼内的生物膜,间歇式进水生物转笼中生物膜内假丝酵母的丰度提高了约27倍(从0.15%增加到4.02%),而反硝化聚糖菌defluviicoccus的丰度提高了约8倍(从0.01%增加到0.08%),总聚糖菌数目在生物群落所占比例提高了3.96%。常规生物转盘中常见菌有普通异养菌oho,亚硝化菌aob及硝化菌nob,间歇式生物转笼与此的区别在于能富集聚糖菌,同时在间歇式的环境下,生物转笼箱体内的污水没有污染物浓度梯度,实现了氧浓度的均匀,保留了填料内部的缺氧区。

总体而言,间歇式进水生物转笼反应器中生物膜内gao的含量比普通连续进水的生物转笼中生物膜增加了大约4%。常规生物转笼中常见菌有普通异养菌,氨氧化菌aob及亚硝酸盐氧化菌nob,间歇式生物转笼与常规生物转笼的区别在于能富集聚糖菌。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,上述实施例不以任何形式限制本发明,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。

技术特征:

1.一种间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置,其特征在于,该污水处理装置包括厌氧池、缺氧池、沉淀池、反应池;

所述厌氧池的进水口与总进水管连接,厌氧池的出水口设于厌氧池内壁上方并通过导流管与缺氧池的进水口连接;缺氧池的进水口设置于缺氧池内壁上方,缺氧池进水口的中间设置折流板,缺氧池出水口设置于与缺氧池入水口相对缺氧池内壁的上方并通过导流管与沉淀池的进水口连接;沉淀池的进水口设于内壁上方,与沉淀池进水口相对的沉淀池内壁上设有滗水器;滗水器通过排水管与反应池的入水口连接;反应池的入水口设置于反应池内壁上方,出水口设置于与入水口相对的反应池内壁下方并与总出水管连接,反应池内壁上方还设有溢流管;

所述沉淀池通过污泥回流管与厌氧池连接,缺氧池通过硝化液回流管与反应池连接;

所述反应池内设有相匹配的生物转笼,生物传笼内轴向设有传动轴和相应的轴承,传动轴与反应池的内壁活动连接,传动轴的一端贯穿至反应池外侧并与变速电机连接;生物转笼的内部设有栅格,表面覆盖滤网,笼体表面设有进料口。

2.根据权利要求1所述的间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置,其特征在于,所述滗水器包括水下支架、排水管、电动推杆、出水堰、支架,所述水下支架设于沉淀池的内壁并与出水堰旋转连接,排水管位于水下支架与出水堰的连接处,支架设置于沉淀池内壁的顶端,电动推杆一段与出水堰活动连接,另一端连有电机,电机控制电动推杆旋转,并带动出水堰沿水下支架转动。

3.根据权利要求1所述的间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置,其特征在于,所述厌氧池还设有厌氧池搅拌器,所述缺氧池还设有缺氧池搅拌器,所述污泥回流管上设有回流阀。

4.根据权利要求1所述的间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置,其特征在于,所述生物转笼内还设有至少一块隔板。

5.根据权利要求1所述的间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置,其特征在于,所述填料形状为1-3cm3的立方体。

6.一种应用如权利要求1-5任一所述间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置处理污水的方法,其特征在于,具体步骤如下:

1)将表面负载微生物的填料装入生物转笼中,在缺氧池和厌氧池中加入污泥;

2)含有污染物的污水从总进水管进入厌氧池,污染物在其中氨化与水解;

3)厌氧池的出水通过管道进入缺氧池,厌氧池出水中的有机物与反应池回流至缺氧池中的出水混合发生反硝化反应;

4)缺氧池的出水进入沉淀池,出水中的污泥沉降在沉淀池底部,沉淀池上层的上清液通过滗水器进入反应池,进而在生物转笼内填料表面附着生物膜的作用下,对污染物进一步降解;

5)沉淀池中的污泥通过污泥回流管进入厌氧池与厌氧池进水混合;

6)反应池的部分出水通过硝化液回流管进入缺氧池,其余出水通过总出水管排出。

7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤1)所述表面负载微生物的填料是指,填料表面的生物量为5-15克干重/升填料。

8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,厌氧池水力停留1~2h,缺氧池水力停留1~3h,生物转笼水力停留3-6h,沉淀池水力停留时间与生物转笼一致,滗水器水力停留为20~30min。

9.如权利要求7所述的方法,其特征在于,生物转笼转速为1~3rpm,转笼浸没比为40%。

10.如权利要求7所述的方法,其特征在于,填料总体积与反应池的体积比为1:1~3。

技术总结
本申请提供了一种间歇进水填料式生物转笼高效污水处理装置及其处理方法,该处理装置包括依次连接的厌氧池、缺氧池、沉淀池、反应池,反应池内设有生物转笼,沉淀池内内壁设有滗水器;该装置可以用于污水处理,其创造性的使用间歇进水营造了利于聚糖菌生长的环境,进而利用聚糖菌实现高效的碳氮污染物的去除,有效解决间歇式运行时生物转笼生物膜脱落的问题,该装置出水无需二沉池,节约基建费用,占地面积小,更加适用于小规模诸如农村生活污水治理。

技术开发人、权利持有人:成亮;陈申良;黎启明;何广宏;秦余春;张晓锋;鹿野;常圣强

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