生物快滤慢滤组合污水回用工艺

摘要

本发明涉及一种生物快滤慢滤组合污水回用工艺，属于污水处理领域。包括生物快滤和慢滤步骤，进水依次进入生物快滤池和慢滤池，通过生物快滤和慢滤的组合，用以实现二级出水剩余有机物、氨氮、总氮、悬浮物、浊度、色度和臭味的去除。经过生物快滤和慢滤之后的污水，经消毒后成为合格的回用水，做为绿化或冲厕市政杂用水。本发明的生物快滤慢滤组合污水回用工艺通过将慢滤引入到污水回用工艺中，并与生物快滤组合，各取所长，从而成为一种经济高效的污水回用工艺。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物快滤慢滤组合污水回用工艺，属于污水处理领域，是污水深度处理及回用的一种工艺。

背景技术

我国是水资源匮乏的国家，同时水污染也非常严重。水危机至今未能得到有效遏制，并有进一步加剧的趋势。污水回用即开辟了新水源，又能减少污水排放量，可起到缓解水资源短缺和恢复良好水环境的双重目的，这已是国际水处理界和水资源界的共识。

污水再生后，可用于农田灌溉、工业冷却水补水，也可用作园林绿化、道路喷洒、冲厕、洗车等城镇杂用。依据回用用途的不同，回用水必须达到相应的水质标准。

当前，随着经济的持续发展和人民生活水平的不断提高，除了对回用水中传统的有机物、氨氮和浊度等指标要求外，人们对再生水的感观指标也提出了更高的要求。如当前普遍关注的再生水的臭味和颜色问题。

当前传统的污水回用工艺是混凝沉淀(澄清)+过滤+消毒。该工艺投资和运行成本较低，对浊度和悬浮物有较好去除效果，但对有机物、氨氮等营养类物质去除效果有限，尤其是色度和臭味，几乎不能去除。

为进一步提高水质，活性炭吸附、膜技术和臭氧等高级氧化技术被引入污水回用领域。这类工艺的突出优点是可去除部分水中微量有机物、嗅和色度，但也存在缺点。如一些高级氧化工艺不仅消耗化学物质和能量，还可能生成一些毒性更强的中间产物。膜法是极具前途的处理方法，但目前昂贵的价格及复杂的预处理及膜污染问题尚未解决。并且膜法产生的浓水必须进一步处理。吸附法(活性炭)的去除效率非常好，而且具有广谱性。吸附法的缺点是吸附剂的吸附容量有限，需要不断更换。另外饱和后的吸附剂需要进一步处理，否则极易造成二次污染。

综上，急需开发高效低耗的污水回用工艺。

近年来曝气生物滤池等生物快滤工艺逐渐被应用到污水回用中。由于采用了大粒径滤料和较厚的滤床，污水厂二级出水可以不经过混凝沉淀直接进入曝气生物滤池。由于强化了生物作用，因此曝气生物滤池不仅能去除浊度，也能有效去除氨氮和常规有机物质。在污水回用领域，曝气生物滤池逐渐成了传统快滤池的替代品。国内很多新设计的再生水厂均采用了曝气生物滤池工艺。

与传统工艺相比，曝气生物滤池虽然提高了再生水水质，并简化了再生水的生产流程，但对嗅和色度的去除效果有限。

慢滤是一个古老的工艺，已有200多年历史。慢滤属于一种生物过滤方式，在运行良好的慢滤池表层会生成一层粘性膜(schmutzdecke)。大量细菌、真菌、藻类甚至微型动物等会在慢滤池内生长，并形成一个完整的生态系统。依靠这些微生物共同作用，慢滤对有机物具有良好的去除能力，能够较好地去除嗅和色度，同时对细菌和病毒的去除率可达到90％以上。

由于具有占地面积大的缺点，慢滤工艺曾一度被冷落并被快滤取代。由于对有机物，特别是微量有机物以及细菌、病毒具有良好的去除能力，在水环境恶化的今天，慢滤又重新得到重视。慢滤工艺在当前欧洲的自来水厂得到广泛应用，被认为是去除水中微量物质的有效手段。一直以来，慢滤池也被用于污水的脱氮和深度处理。

发明内容

基于上述对国内外现有污水回用技术的现状分析，本发明提出一种新的回用工艺，特别是一种生物快滤慢滤组合污水回用工艺。本发明将慢滤引入到污水回用工艺中，并与生物快滤组合，各取所长，使其组合成为一种经济高效的污水回用工艺。

本发明的技术方案如下：

本发明是一种生物快滤慢滤组合污水回用工艺，包括生物快滤和慢滤步骤，其特征在于：该工艺利用生物快滤和慢滤的组合，实现二级出水剩余有机物、氨氮、总氮、悬浮物、浊度、色度和臭味的去除，其具体步骤如下：首先，采用污水二级处理后的出水作为进水，进水直接进入生物快滤池，生物快滤池同时具有生物作用和物理过滤作用，用以去除污水二级处理出水中的有机物、氨氮和悬浮物；然后，生物快滤池的出水再次进入慢滤池，慢滤池依靠滤料表层的一层粘性膜的生物作用进一步去除生物快滤池出水中残余的有机物、氨氮、悬浮物和浊度物质，同时，利用慢滤池良好的生物过滤性能，去除水中的色度、臭味和细菌，达到提高出水水质的目的；最后经过生物快滤和慢滤之后的污水，经消毒后成为合格的回用水，做为绿化或冲厕市政杂用水。

所述的一种生物快滤慢滤组合污水回用工艺，其特征在于：采用活性污泥法或生物膜法工艺进行污水二级处理，并视回用水的用途决定在污水二级处理中是否进行脱氮除磷。

所述的一种生物快滤慢滤组合污水回用工艺，其特征在于：所述生物过滤步骤中的生物过滤池为强化了生物作用的普通快滤池，其中的生物作用依靠下列途径得以强化：根据原水水质情况，滤池底部增设曝气装置或进行预曝气，调整滤池反冲洗策略，减少反冲洗对滤料上生物膜的破坏作用，生物快滤池进水不投加消毒剂。

所述的一种生物快滤慢滤组合污水回用工艺，其特征在于：依据滤料、滤床厚度和进水水质情况，生物快滤池的滤速控制在0.5～10m/h之间。

所述的一种生物快滤慢滤组合污水回用工艺，其特征在于：所述的生物快滤池为曝气生物滤池、生物活性滤池或好气滤池。

所述的一种生物快滤慢滤组合污水回用工艺，其特征在于：所述慢滤池具有生物作用和过滤作用，慢滤池不需要反冲洗，但需要周期性刮砂。

所述的一种生物快滤慢滤组合污水回用工艺，其特征在于：依据进水水质情况，慢滤池的滤速控制在0.1～0.5m/h之间。

所述的一种生物快滤慢滤组合污水回用工艺，其特征在于：慢滤出水采用氯气、紫外线、二氧化氯或臭氧消毒方法进行消毒。

本发明的生物快滤慢滤组合污水回用工艺将生物快滤(曝气生物滤池)和慢滤结合起来，利用生物快滤来去除污水厂二级出水的浊度和悬浮物，并进一步去除水中的有机物和硝化氨氮。同时为后续的慢滤提供了优质进水，以减少和避免慢滤的堵塞。利用慢滤去除嗅和色度，并进一步去除快滤出水残留的有机物、氨氮、悬浮物和浊度等，以此提高再生水的感观和保障再生水的安全。同时慢滤对细菌和病毒良好的去除功效也能减轻后续的消毒负荷，提高消毒效果。

附图说明

图1是本发明生物快滤慢滤组合污水回用工艺的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的具体实施方式如下。

该生物快滤慢滤组合污水回用工艺包括生物快滤和慢滤步骤，该工艺利用生物快滤和慢滤的组合，实现二级出水剩余有机物、氨氮、总氮、悬浮物、浊度、色度和臭味的去除，其具体步骤如下：首先，采用污水二级处理后的出水作为进水，进水直接进入生物快滤池，生物快滤池同时具有生物作用和物理过滤作用，用以去除污水二级处理出水中的有机物、氨氮、悬浮物和浊度物质；然后，生物快滤池的出水再次进入慢滤池，慢滤池依靠滤料表层的一层粘性膜的生物作用进一步去除生物快滤池出水中残余的有机物、氨氮和悬浮物，同时，利用慢滤池良好的生物过滤性能，去除水中的色度、臭味和细菌，达到提高出水水质的目的；最后经过生物快滤和慢滤之后的污水，经消毒后成为合格的回用水，做为绿化或冲厕市政杂用水。

其中，污水的二级处理可以采用活性污泥法、生物膜法等工艺。二级处理是否需要脱氮除磷取决于回用水的用途。

生物过滤步骤中的生物过滤池为强化了生物作用的普通快滤池，其中的生物作用依靠下列途径得以强化：根据原水水质情况，滤池底部增设曝气装置或进行预曝气，调整滤池反冲洗策略，减少反冲洗对滤料上生物膜的破坏作用，生物快滤池进水不投加氯等消毒剂。依据滤料、滤床厚度和进水水质情况，生物快滤池的滤速控制在0.5～10m/h之间。生物快滤池可以为曝气生物滤池、生物活性滤池或好气(好氧)滤池。

上述生物快滤慢滤组合污水回用工艺中的慢滤池具有生物作用和过滤作用，慢滤池不需要反冲洗，但需要周期性刮砂。依据进水水质情况，慢滤池的滤速控制在0.1～0.5m/h之间。

慢滤池出水消毒后，即成为合格的回用水。本发明工艺不对消毒方法做限制。即慢滤出水后可以采用常规的氯气、紫外、二氧化氯、臭氧等消毒剂。消毒剂的投加量应通过试验确定。

本发明的有益效果可以通过下述实验结果加以验证。

建立了一套快滤慢滤组合系统。分别利用两个DN100的有机玻璃管模拟生物快滤池和慢滤池。两个模拟滤池的主要参数见表1。

表1 生物快滤慢滤组合系统主要参数

该组合工艺采用一套生活污水二级处理装置的出水作为进水。该生活污水主要来自一个居民小区。二级处理采用普通SBR工艺，没有考虑氮磷的去除。二级出水首先进入生物快滤池底部，然后以1m/h的滤速上向流经过滤床。为了给滤床内的微生物提供足够的氧气，在生物快滤池底部设一套曝气装置，气水比为3：1。生物快滤池出水后下向流再进入慢滤池，以0.1m/h滤速经过慢滤后出水。

组合系统采用了自然挂膜的启动方式，之后进入稳定运行期。表2是组合系统冬季水温较低(12℃-15℃)阶段的平均实验结果。由表2可以看出，生物快滤慢滤组合工艺对有机物(COD)、浊度有良好的去除效果。色度也有较好的去除。氨氮虽然有52％的去除率，但最终出水依然有10.2mg/L。这是因为二级处理中没有考虑氨氮的去除，二级出水中的氨氮就达到了20.3mg/L。另外一个原因是水温过低的缘故。组合工艺对细菌总数也有很好的去除效果，去除率达到61％。这可减少后续消毒负荷，降低消毒剂的投加量。另外，二级出水经过生物快滤慢滤组合工艺后，臭味也有相当程度的降低(因为臭味检测的主观性较强，表2没有给出数据)。

表2 生物快滤慢滤组合工艺冬季对主要污染物的去除效果