一种多级AO-粉末活性炭生物处理系统的联合污水处理装置

摘要

本发明涉及一种多级AO-粉末活性炭生物处理的联合污水处理装置，其包括：第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、第三缺氧池、第三好氧池、絮凝槽和澄清池，其中，至少在第一缺氧池中投加活性炭填料，所述装置中活性炭填料的总投加量为0.5-3g/L。利用本发明设计的结构，活性炭投放量仅为原投放量的最多50％(甚至可以仅为10％)即可实现污水的高效净化，有效节约了活性炭的使用量。另外，本发明有效提高难以降解有机物去除效果与系统抵抗毒物冲击，提高系统脱色效果和硝化反应效率，并且充分利用污水碳源，简易实现污水中氮的高效去除。

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种改进的粉末活性炭生物处理系 统的污水处理装置及其污水处理方法。

背景技术

近年来，随着城市发展及工业化程度的提高，城市水环境污染和水体富营 养化状况越来越严重，许多水体的功能已遭受严重影响，影响着经济的发展。 其中，氮素是造成水体富营养化的主要污染物，对排放的污水中总氮含量的控 制尤为重要。

在生物脱氮工艺中，多点进水多级A/O生物脱氮工艺是近年来快速开发的 生物脱氮新工艺，这种工艺的优点是所需池容较小、脱氮效率高、运行管理方 便，最主要的就是有机底物沿池长均匀分布，在处理低碳氮比污水上可以充分 利用污水碳源，利于反硝化的进行，并且负荷均衡，即一定程度上减小了供氧 速率与耗氧速率之间的差距，有利于降低能耗，又可以充分发挥污泥中微生物 的降解功能。

粉末活性炭处理工艺方法不仅保持了传统活性污泥法的优点，同时也由于 活性炭吸附剂的加入而大幅度提升了有机、无机污染物的去除率。该法一经产 生就因其在经济和处理效率方面的优势广泛地应用于工业废水如：炼油、石油 化工、印染废水、焦化废水、有机化工废水的处理，该法用于城市污水处理可 明显改善硝化效果。

中国公开专利CN102659280A中公开了一种印染污水有效的处理方法，其 是将水解酸化、粉末活性炭处理和絮凝工艺组合来实现所述污水的处理，解决 了传统工艺处理效果差、出水水质不稳定、占地面积大、产泥量大、处理成本 高等问题。中国公开专利CN103086503A中公开了一种改进的粉末活性炭处理 工艺，其是培养了一种活性炭-微生物菌胶团，从而增加了活性炭的粒径和比重， 增强了处理效果。但上述工艺毕竟还是有些繁琐，有待开发新型的简易高效的 工艺和设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多级AO-粉末活性炭 生物处理系统的联合污水处理装置，适用性强，简易且高效，适于工业化。

本发明通过如下技术方案实现：

一种多级AO-粉末活性炭生物处理系统的联合污水处理装置(称之为 “CBR^S-R”)，其包括第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、 第三缺氧池、第三好氧池、絮凝槽和澄清池，其中，至少在第一缺氧池中投加 活性炭填料，所述装置中活性炭填料的总投加量为0.5-3g/L。

优选地，全部在第一缺氧池中投加活性炭填料。

根据本发明，在所述第二缺氧池中也投加活性炭填料。

根据本发明，在所述第三缺氧池中也投加活性炭填料。

根据本发明，所述活性炭填料全部加入缺氧池。

根据本发明，所述活性炭填料可以一级加入，也可以分两级或三级加入， 所述分两级加入，优选的，第一缺氧池中的投加量占总投加量的50-90％，第二 缺氧池中的投加量占总投加量的10-50％。若分三级加入，优选的，第一缺氧池 中的投加量占总投加量的50-80％，第二缺氧池中的投加量占总投加量的 10-25％，第三缺氧池中的投加量占总投加量的10-25％。

根据本发明，所述第一好氧池与第一缺氧池的体积比约为2:1。

根据本发明，所述第二好氧池与第二缺氧池的体积比为(2～1):1。

根据本发明，所述第三好氧池与第三缺氧池的体积比为(2～1):1。

根据本发明，所述污水可以分三股分别进入第一缺氧池、第二缺氧池和第 三缺氧池，也可以分两股分别进入第一缺氧池和第二缺氧池。若对污水总氮有 严格要求的，则优选污水分两股分别进入第一缺氧池和第二缺氧池，第三缺氧 池不加入污水。

根据本发明，所述两股污水的分配系数中，第一缺氧池的分配系数用n1表 示，第二缺氧池的分配系数用n2表示，若仅在第一缺氧池中添加活性炭，则 n1:n2＝(6～9):(1～4)。分配系数比n1:n2还可以为(7～8):(2～3)。

根据本发明，若第一和第二缺氧池中均投放了活性炭，则n1:n2＝(5～9):(1～5)， 优选(6～8):(2～4)；还可以为(5～6):(4～5)。

根据本发明，所述三股污水的分配系数中，第一缺氧池的分配系数用n1表 示，第二缺氧池的分配系数用n2表示，第三缺氧池的分配系数用n3表示，若 仅在第一缺氧池中添加活性炭，则n1:n2:n3＝(6～9):(0.5～2):(0.5～2)，分配系数比 n1:n2:n3还可以为(7～8):(1～1.5):(1～1.5)。

根据本发明，若第一和第二缺氧池中投放了活性炭，则 n1:n2:n3＝(5～8):(1～4):(1～2)，还可以为(5～6):(2～4):(2～1)。若第一、第二、第三缺 氧池中均投放了活性炭，则n1:n2:n3＝(5～9):(0.5～2.5):(0.5～2.5)，优选 (6～8):(1～2):(1～2)；还可以为(5～6):(2～2.5):(2～2.5)。

根据本发明，所述第一缺氧池、第二缺氧池和第三缺氧池中设置有搅拌装 置。

根据本发明，所述第一好氧池、第二好氧池和第三好氧池中设置有曝气装 置。

根据本发明，所述第三好氧池还包括污泥回流管，所述污泥回流管与所述 一级缺氧池相连通，用于将回流污泥注入一级缺氧池。

根据本发明，所述澄清池的剩余生物碳泥经浓缩后回用。

根据本发明，所述回用的碳泥分别进入第一缺氧池、第二缺氧池、第三缺 氧池。

根据本发明，所述装置的各好氧池和缺氧池之间无需内循环。

根据本发明，若需要对污水进行深度处理，优选的，在澄清池后连接光催 化反应器，其中含有纳晶二氧化钛或纳晶氧化锌，并附以紫外线照射。从澄清 池流出的水进入光催化反应器，在催化剂纳晶二氧化钛或纳晶氧化锌的作用下 发生光催化氧化反应，进一步除去微量杂质。

本发明的装置可以适用于多种污水的处理，包括工业废水如：炼油、石油 化工、印染废水、焦化废水、有机化工废水的处理；以及城市污水处理。

本发明的有益效果是：

1、利用本发明设计的结构，活性炭采用单次或分级投放，且投放量仅为原 投放量的最多50％(甚至可以仅为10％)即可实现污水的高效净化，有效节约 了活性炭的使用量。

2、采用简单的手段，有机结合了多级AO生物脱氮工艺和粉末活性炭生物 处理方法法，有效提高难以降解有机物去除效果与系统抵抗毒物冲击，提高系 统脱色效果和硝化反应效率，并且充分利用污水碳源，无需额外添加有机碳源， 简易实现污水中氮的高效去除。

3、在不需要传统的WAO工艺的情况下，也可以实现生物碳泥的有效回用 和污泥量的减少(仅为传统工艺的90％甚至更少)。

4、结合光催化反应器，可以除去污水或废水中微量生物难降解的物质，达 到更好的污水处理效果。

附图说明

图1本发明的污水处理装置的结构示意图

具体实施方式

如上所述，本发明公开了一种改进的粉末活性炭生物处理的污水处理装置 (称之为“CBR^S-R”)，其包括第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二 好氧池、第三缺氧池、第三好氧池、絮凝槽和澄清池，其中，至少第一缺氧池 中投加活性炭填料，所述装置中活性炭填料的总投加量为0.5-3g/L。与现有的粉 末活性炭处理工艺相比，本发明装置中的活性炭填料的投加量最高为已有的装 置的投加量的约50％，其污泥量则只有现有粉末活性炭处理工艺的90％或更低， 但其装置正常运行后的总氮量和氨氮量则为分别低于12mg/L和4.5mg/L，等于 甚至优于现有的粉末活性炭处理工艺。

具体而言，本发明中巧妙将多级AO-活性污泥法和粉末活性炭处理法结合 起来，即实现了所述活性炭填料的有效减少，又有效控制了污泥量，而除氮效 率却没有减少甚至还有提高。可见，本发明通过一个简单的结构设计，高效地 解决了问题，适应性广，易于产业化。

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施 例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公 开商业途径获得。

实施例1

如图1所示，本发明的装置包括第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、 第二好氧池、第三缺氧池、第三好氧池、絮凝槽和澄清池。所述第一缺氧池、 第二缺氧池和第三缺氧池中投加有活性炭填料，投加量分别为0.6g/L、0.3g/L 和0.1g/L。第一缺氧池、第二缺氧池和第三缺氧池中设置有搅拌装置。第一好 氧池、第二好氧池和第三好氧池中设置有曝气装置。各好氧池和缺氧池之间不 设置内循环。所述第三好氧池包括污泥回流管，其与第一缺氧池相连。污水分 三股分别进入第一缺氧池、第二缺氧池和第三缺氧池，分配系数n1:n2:n3＝5:3:2。 第一好氧池与第一缺氧池的体积比为2:1，第二好氧池与第二缺氧池的体积比为 2:1，第三好氧池与第三缺氧池的体积比为1.5:1。

实施例2

本发明的装置包括第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、 第三缺氧池、第三好氧池、絮凝槽和澄清池。所述第一缺氧池和第二缺氧池中 投加有活性炭填料，投加量分别为0.8g/L和0.4g/L。第一缺氧池、第二缺氧池 和第三缺氧池中设置有搅拌装置。第一好氧池、第二好氧池和第三好氧池中设 置有曝气装置。各好氧池和缺氧池之间不设置内循环。所述第三好氧池还包括 污泥回流管，其与第一缺氧池相连。污水分三股分别进入第一缺氧池、第二缺 氧池和第三缺氧池，分配系数n1:n2＝6:3:1。第一好氧池与第一缺氧池的体积比 为2:1，第二好氧池与第二缺氧池的体积比为2:1，第三好氧池与第三缺氧池的 体积比为2:1(与图1的装置类似，仅活性炭的添加略有不同)。

实施例3

本发明的装置包括第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、 第三缺氧池、第三好氧池、絮凝槽和澄清池。所述第一缺氧池中投加有活性炭 填料，投加量为1.1g/L。第一缺氧池、第二缺氧池和第三缺氧池中设置有搅拌 装置。第一好氧池、第二好氧池和第三好氧池中设置有曝气装置。各好氧池和 缺氧池之间不设置内循环。所述第三好氧池还包括污泥回流管，其与第一缺氧 池相连。污水分三股分别进入第一缺氧池、第二缺氧池和第三缺氧池，分配系 数n1:n2:n3＝7:2:1。第一好氧池与第一缺氧池的体积比为2:1，第二好氧池与第 二缺氧池的体积比为2:1，第三好氧池与第三缺氧池的体积比为1:1(与图1的 装置类似，仅活性炭的添加略有不同)。

对比例1

传统的粉末活性炭处理装置，包括缺氧池、好氧池、絮凝槽和澄清池，活 性炭填料的添加量为9g/L。

对比例2

传统的粉末活性炭处理-WAO装置，包括缺氧池、好氧池、絮凝槽和澄清 池，以及WAO系统，活性炭填料的添加量为8g/L。

使用对比例1-2和实施例1-3的装置分别进行一种城市污水(其水质列于表 1中)的处理，其结果列于表2中。

表1  城市污水的水质

COD_总(mg/L) 200-400 氨氮(mg/L) 23-35 总氮(mg/L) 29-45 SS(mg/L) 40-400 总磷(mg/L) 1.8-4.0 pH 6.5-7.5

表2

使用对比例1-2和实施例1-3的装置分别进行一种煤化工废水(其水质列于 表3中)的处理，其结果列于表4中。

表3  煤化工废水的水质

COD_总(mg/L) 3000-5000 氨氮(mg/L) 125-450

总氮(mg/L) 330-500 SS(mg/L) 200-750 总磷(mg/L) 1.9-4.5 pH 6.5-7.5

表4

需要说明的是，上述实施例只是用来说明本发明的技术特征，不是用来限 定本发明所请求保护的范围。与本申请发明内容部分的技术方案相同原理的， 仍属本发明所请求保护的范畴。