一种新型轻质滤料与重质滤料曝气生物滤池联合使用的污水处理方法

摘要

一种新型轻质滤料与重质滤料曝气生物滤池联合使用的污水处理方法，涉及污水处理生化技术领域，进一步优化单一轻质滤料、重质滤料生物滤池性能参数。该方法的工艺设备主要包括重质滤料生物滤池作为CN池，轻质滤料生物滤池作为N池，重质滤料生物滤池作为DN池，所述的工艺中重质滤料生物滤池分别作为CN、DN池，设置于N池之前和之后。该装置首先利用重质滤料生物滤池处理相对较大污染物负荷的污水，利用其好氧硝化去除大部分的COD，氨氮等；再利用轻质滤料生物滤池作为N池进行进一步好氧硝化降解，可明显降低该池的反冲洗周期，简化反冲洗工艺参数，提高N池的综合承载力；最后使用重质滤料生物滤池进行厌氧反硝化，进一步除氮、降解有机物。本工艺方法通过优化两种生物滤池的工艺参数，弥补其单一使用时存在的不足，具有处理负荷高，占地小，运行稳定，成本低等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理工程中的一种生物处理方法，利用两种不同类型的曝气生物滤池的协同作用，优化工艺参数，强化了脱氮除碳的去除效果。 

背景技术

重质滤料（比重大于1的烧结滤料）生物滤池工艺是一种上流式曝气生物滤池，具有氧化降解、生物絮凝吸附、截留悬浮的功能，集生物作用与固液分离作用于一体，不需后设二沉池。其底部为气水混合室，之上为长柄滤头、曝气管、垫层、滤料。滤池中主要采用相对密度大于1的单层生物滤料，滤料在过滤时呈压实状态。正常运行时布水采用滤头，布气采用专用布气头，气水同向流，并以较高的滤速过滤。采用气水联合反冲洗，主要利用气体的擦洗作用。它不仅具有生物膜工艺技术的优势，同时也起着有效的空间滤池作用。其进水COD质量浓度允许达到1000－1200mg/l，COD有机负荷可达到8kg/(m³·d)。 

轻质滤料（比重小于1的聚苯乙烯滤料）生物滤池工艺是一种淹没式上向流生物滤池，它与重质滤料生物滤池工艺最大的区别是其采用比重小1的球形颗粒滤料，这种滤料漂浮在水中。对于仅进行硝化的轻质滤料生物滤池，将曝气管的位置设置在滤池底部。轻质滤料生 物滤池工艺有如下优点：①可简化反冲洗工艺参数，采用重力流反冲洗无需反冲泵，节省了动力；②滤头布置在滤池顶部，预处理水接触不易堵塞，便于更换；③轻质滤料生物滤池工艺的承受污水负荷明显高于活性污泥工艺。但该工艺对于污染物浓度较高的污水，由于轻质滤料易粘结，阻力增加快，反冲洗周期缩短，而重力流反冲洗往往存在着反冲洗不彻底的缺点，反洗还可带走一部分外层生物膜和大量滤料间滞留的悬浮物，滤料间空隙突然增大，滤料上的功能菌群数量会锐减，反洗结束后出水水质会暂时性变差。而且，频繁的反洗，用水量大，运行成本增加。轻质滤料生物滤池工艺中使用的轻质滤料较其他类型滤料工艺要求高，滤料处于压缩状态，不易于水气的均匀分布，易形成短流和死区。 

传统碳化硝化生物滤池(简称CN池)—反硝化生物滤池(简称DN池)由于装置设置、设备工艺参数存在的问题往往存在反硝化速率大容易堵塞，且占地面积大等问题，本发明利用轻质滤料与重质滤料两种不同类型的曝气生物滤池的协同作用，通过优化工艺参数，同时解决轻质滤料生物滤池工艺以及CN－DN工艺存在的上述缺点，本发明采用碳化硝化重质滤料生物滤池，硝化轻质滤料生物滤池(简称N池)和反硝化重质滤料生物滤池结合工艺(简称为：CN－N－DN)，其发明原则为一级进水，负荷高，污染物含量高，且不适合反硝化菌的生长，因此使用重质滤料的生物滤池工艺作为好氧硝化池。二级工艺采用轻质滤料生物滤池工艺，是基于该段悬浮物、COD含量适中，轻质滤料生物滤池工艺处理效率高，不易堵塞。三级工艺采用重质滤 料的生物滤池工艺作为厌氧反硝化池，此时水中污染物含量较少，滤速高，但轻质滤料的生物滤池工艺容易产生堵塞，轻质滤料在池中波动大，导致反硝化过程不稳定，因此采用的是重质滤料型生物滤池。本发明方法具有负荷高，占地小，运行稳定，成本低等优点。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种CN－N－DN生化水处理方法，优化工艺参数，克服了传统单一轻、重质滤料生物滤池中的缺点。具体的技术方案如下： 

一种轻质和重质滤料曝气生物滤池联合使用的生化处理方法，其过程主要包括将经过初级沉淀后的污水分别通过CN池、N池、DN池(CN－N－DN)处理，其中CN池和DN池分别使用重质滤料曝气生物滤池，N池使用轻质滤料曝气生物滤池，三个池子的出水口分别位于装置顶端，均采用重力流方式与下一装置的进水口连接。 

上述生化处理方法，通过调节CN和DN池底部滤头、滤板数量，优化过滤面积，使CN池滤速为5－10m/h，DN池滤速为25－30m/h。 

上述生化处理方法中的CN、DN池在承托层上铺设重质滤料。CN池滤料选用粒径范围1－3mm的生物烧结滤料，DN池选用粒径范围3－6mm的生物烧结滤料；N池中配水层上部填充轻质滤料，选用粒径3－5mm的聚苯乙烯球，滤料表面覆盖有好氧硝化菌的生物膜。 

上述生化处理方法中的CN池底部配置两根曝气集管，一根为硝化好氧用的曝气管，其中曝气头为单孔膜曝气器，另一根为反冲洗管道；DN池仅设反冲洗管道，CN池和DN池均采用气水联合反冲洗 方式，N池中底部设有一根曝气管道，无需设置反冲洗管，即使用重力流方式由上不进水，下部出水的方式反冲洗。 

上述生化处理方法中的CN池、N池、DN池，均采用半地下式钢筋混凝土结构，地上空间占用较少。 

上述生化处理方法中的CN、DN池采用气水联合反冲洗方式，反冲洗时，关闭池体低端进水口、曝气管，反冲洗水、气均从池子底部自下而上在反冲洗泵的作用下是滤料表面的老化生物膜脱落，流入反冲洗水集水槽储存，待装置正常运行时，与原水混合；N池反冲洗采用重力流反冲洗，反冲洗时，关闭进水、进气口，使用5－10%处理水自上而下反冲洗，反冲洗废水经池体底部反冲洗水出口流出，重新混入待处理水中。 

进入上述处理方法的原水中COD、悬浮物、BOD值要满足一定的浓度范围，DN池出口所排放的水部分回流至CN池，用来稀释来水，降低水中有机物浓度，一般回流比不超过50%。 

CN池是重质滤料生物滤池，该池中进行曝气，实现硝化除碳过程。进水经中心导流筒进入滤层下部，由下向上穿过滤层(在滤料阻力的作用下使滤池进水均匀)；空气布气管安装在滤层区下部，滤料表面生长着含有大量微生物的生物膜，微生物利用水中的溶解氧降解一部分有机物及氨氮，同时出水中的悬浮物质经滤料过滤被截留。根据来水情况，通过调节底部滤头、滤板的数量，优化过滤面积，保证滤料的滤速为5－10m/h；水流以上向流形式通过滤层区顶部滤网溢流入出水槽，由出水管自流排入N池中。 

N池实质轻质滤料生物滤池，池底部配置一根曝气集管。池中填充轻质填料。轻质填料采用有机高分子上浮式填料，主要成分为聚苯乙烯，粒径3－5mm。 

进水管位于滤池底部的配水区(同时可用于反冲洗水的排除)。滤料层高度为3－3.5m，滤料表面附着大量的微生物。滤池顶部有混凝土滤板，防止滤料的流失。滤板上安装有滤头，用于滤池出水，滤头与处理过的水接触，防止滤头堵塞。 

经过N池处理的水进入DN池中，进行反硝化脱碳除氮处理，DN池的池型与CN池类似，池底不设曝气管、曝气头，设计滤速为25－30m/h。 

CN和DN池的重质滤料生物滤池工艺，它包括集水槽、烧结滤料反冲洗进气口、反冲洗进水口，CN池中设有曝气主管、曝气支管、曝气进气口、穿孔曝气孔，通过隔板分隔为多个等大的分格区，具体格数要根据项目情况设置。设备本体自下而上分别为缓冲配水层，承托层，滤料层，出水区，集水槽位于出水区，CN池中曝气进气口位于烧结滤料层内，滤料层连接曝气主管，曝气主管连接曝气支管；反冲洗进气口和反冲洗进水口设置在曝气池的底部。 

CN、DN池滤料层采用重质滤料的生物烧结滤料，填料层高度约为3m，池体底部设有承托层，用来承托滤料，采用鹅卵石，铺设厚度约在30cm。 

CN池滤料粒径范围为1－3mm，DN池滤料粒径范围为3－6mm。 

烧结滤料下方设有滤板，CN池中采用长柄滤头和单孔膜曝气器布水布气。曝气管在外与罗茨鼓风机相连接。 

N池中轻质滤料采用聚苯乙烯球，粒径约为3－5mm。 

随着过滤的进行，滤料表面新产生的生物量越来越多，截留的悬浮物不断增加，在滤层上部形成表面堵塞层，阻止气泡的释放，从而导致水头损失迅速上升，此时应立即进行反冲洗再生。反冲洗水为经处理后的达标水。反冲洗后，滤层有轻微的膨胀，在气水对填料的流体冲刷和填料间相互摩擦下，老化的生物膜以及被截留的悬浮物与填料分离，在漂洗阶段被冲出滤池，反冲洗污泥则返回预处理部分。 

为降低CN池处理负荷，DN池出水部分回流至CN池，回流比设为50%。 

本发明针对水质有机物和含氮较高的原水，适用于常规处理、深度处理、污水回用等阶段，使用范围广泛，处理负荷高，占地面积小，运行稳定，出水水质好，成本低廉。应用本发明的技术方案，完全进行生物处理，污泥量小，无需设置二沉池进行污泥沉降，经过与前面的物理、化学工艺结合，即可实现出水水质达到国家一级A类排放标准，甚至实现回用。 

项目>COD>NH₃-N>悬浮物>达标程度>去除率>90%>99%>90%>完全达标>

附图说明

图1本发明的工艺流程图 

图2本发明的N池平面图 

图3本发明CN池平面图 

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明： 

本发明利用了两种不同类型的曝气生物滤池的协同作用，优化了工艺参数，提高了污水中COD、BOD、氨氮等的去除效果。图1中经过初级沉淀的污水进入CN池，经过CN池的初步处理，去除大部分的含碳有机物；污水进入N池，进一步去除COD、BOD、氨氮和硝酸盐；经过N池的污水进入DN池，DN池进行厌氧反硝化处理，将进一步去除前两个装置未降解的COD、BOD和含氮污染物。DN池的出水大约有50%回流至CN池前，用来稀释进入CN池的污水，降低CN池的处理负担。参见图2，待处理污水首先进入CN池，下进水，下进气。来水由进水管1自流进入池中，池体中自下而上分别为缓冲配水层2，承托层，滤料层3，出水区4，其中反冲洗进气管5、进水管6均位于池体底部，反冲洗周期约为5－10天，承托层用来承托生物烧结滤料，选用粒径约为1－3mm的烧结滤料。来水经过长柄滤头7进行均匀布水，曝气管采用单孔膜曝气器8，其在池体中的位置详见图2，在填料层中，在氧气的存在下，填料表面的好氧菌迅速生长，并与水中的污染物迅速结合、消耗，直至去除。处理过的水进入出水区并由出水堰9排出。出水堰旁边设有反冲洗废水出水槽10，用于反冲洗废水的储存排放。 

经过CN池的废水的COD的去除率可达60%左右。参见图3，经过CN池出水槽的水自流进入N池，N池中设有进水槽1，进水由进水槽通过池子底部进水口2进入设备本体中，N池从下到上分为配水区，滤料区，出水区。其中滤料区3底部设有曝气管4。其中，CN、N池中滤头、曝气器的数量需根据项目水质和水量情况进行优化计算。滤料采用轻质滤料，为防止滤料的流失，顶部设有滤板5，滤板上设有滤头6，经过滤料的水经滤头流入出水区，经出水槽7流出。 

反冲洗时，关闭进水口，打开底部出水口8，使用5－10%处理水进行反冲洗，反冲洗水从顶部进入，底部流出，反冲洗气来自与曝气管共用的一条管线，水气交替单独反冲，最后用水漂洗。反冲洗设备上设有定时器，压头损失探测器。 

N池出水进入DN池进行反硝化，DN池与CN池池体布置类似，但缺少曝气管道的布置。DN池中选用烧结粒料粒径范围为3－6mm，调节滤速在25－30m/h，经过反硝化处理的水50%回流至CN前稀释。 

本发明与现有工艺相比主要存在以下四方面的效果：(1)通过在CN、DN池中间加轻质滤料生物滤池进行硝化除氮，克服传统CN－DN工艺中DN池易堵塞、反硝化速率低、占地面积大的缺点；(2)本发明通过前置重质滤料生物滤池，显著降低来水中有机物、氨氮含量，克服了轻质滤料生物滤池存在的反冲洗周期短，反冲洗不彻底问题，简化了反冲洗工艺参数。(3)通过优化设备之间的高程设置，使污水均采用自流方式从上一设备进入下一设备，降低了运行成本；(4)CN 池、DN池池型相同，优化滤速，污水回流比等工艺参数，显著提高污染物的去除效果，降低运行费用。