申请日2017.06.20
公开(公告)日2017.08.08
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统及方法，系统包括预处理设备、生化池、二沉池、高密度沉淀池、浸没式超滤膜分离子系统;污水经过预处理设备处理后进入生化池，然后送入二沉池泥水分离，出水进入高密度沉淀池进行沉淀;高密度沉淀池的污泥一部分回流至高密度沉淀池，一部分排至污泥浓缩池;高密度沉淀池的出水输入浸没式超滤膜分离子系统内，在浸没式超滤膜分离子系统内与活性炭混合分离;浸没式超滤膜分离子系统内的炭浆循环回流，一部分回流至生化池内，另一部分回流至浸没式超滤膜分离子系统内;浸没式超滤膜分离子系统内的出水，部分达标排放或回用，另一部分输送至清水池内用于浸没式超滤膜分离子系统的反洗。
权利要求书
1.一种利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统，其特征在于：包括预处理设备、生化池、二沉池、高密度沉淀池、浸没式超滤膜分离子系统;
污水经过预处理设备处理后进入生化池，然后送入二沉池，经二沉池泥水分离，出水进入高密度沉淀池进行沉淀;高密度沉淀池的污泥一部分回流至高密度沉淀池，一部分排至污泥浓缩池;高密度沉淀池的出水输入浸没式超滤膜分离子系统内，在浸没式超滤膜分离子系统内与活性炭混合分离;浸没式超滤膜分离子系统内的炭浆循环回流，一部分回流至生化池内，另一部分回流至浸没式超滤膜分离子系统内;浸没式超滤膜分离子系统内的出水，部分达标排放或回用，另一部分输送至清水池内用于浸没式超滤膜分离子系统的反洗。
2.根据权利要求1的利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统，其特征在于：生化池由厌氧池、缺氧池、好氧池组成，缺氧池设置有药剂投加系统，通过加药管向池内投加乙酸钠。
3.根据权利要求1的利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统，其特征在于：高密度沉淀池设置有药剂投加系统，通过加药管向池内投加聚合氯化铝、聚丙烯酰胺絮凝沉淀。
4.根据权利要求1的利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统，其特征在于：浸没式超滤膜分离子系统由炭水预混合池和浸没式超滤膜分离池组成;炭水预混合池设置有配炭罐，配炭罐通过加炭管投加粉末活性炭并在炭水预混合池内进行炭水混合;浸没式超滤膜分离池内设置若干组外压式浸没式超滤膜。
5.根据权利要求4的利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统，其特征在于：外压式浸没式超滤膜采用中空纤维增强膜丝，膜的孔径为0.01～0.1微米，膜丝材质为聚偏氟乙烯。
6.根据权利要求4的利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统，其特征在于：浸没式超滤膜分离子系统配置有鼓风机，为炭水预混合池和浸没式超滤膜分离池提供搅拌所用的空气源。
7.根据权利要求1-6任意一项的利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统，其特征在于：生化池配有独立的风机房，为回流的粉末活性炭浆液和生化污泥好氧曝气提供所用的空气源。
8.根据权利要求1-6任意一项的利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统，其特征在于：浸没式超滤膜分离子系统还设置有硝化菌或特定微生物菌种投加装置。
9.一种利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：生化处理;
浸没式超滤膜分离子系统内的粉末活性炭浆液部分回流至生化池;污水经过预处理设备处理后进入生化池，在炭浆和生化污泥的共同作用下形成生物载体，污水分别通过厌氧、缺氧、好氧三阶段进行生化降解，并通过缺氧段设置的药剂投加系统向生化池内投加乙酸钠，经生化降解的污水进入的二沉池，泥水由此分离;
步骤2：物化处理;
二沉池出水进入高密度沉淀池进行沉淀，并通过高密度沉淀池设置的药剂投加系统投加聚合氯化铝、聚丙烯酰胺进行絮凝反应，大颗粒物形成絮体，经过斜管填料的沉淀作用，进行固液分离，净水流入的浸没式超滤膜分离子系统;
步骤3：投加粉末活性炭;
通过配炭罐，采用粉末活性炭射流吸入与水混合，在炭水预混合池内配置一定浓度的炭浆，再送入浸没式超滤膜分离池中;
步骤4：炭水预混合;
高密度沉淀池出水流入炭水预混合池内，与从浸没式超滤膜分离池内通过回流管回流的炭浆进行充分混合;
步骤5：活性炭吸附及炭水分离;
浸没式超滤膜分离池内设置有外压式浸没式膜，污水透过膜丝完成深度处理过程，被截留的炭浆分别回流至生化池和炭水预混合池。
10.根据权利要求9的利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的方法，其特征在于：根据需要，向浸没式超滤膜分离池内投加硝化菌或特定微生物菌种，进行脱氮或去除其它难降解污染物，更进一步改善水质。
说明书
利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统及方法
技术领域
本发明属于污水深度处理领域，涉及一种改善生化及污水深度处理的系统及方法，具体涉及一种采用生物活性炭(PACT)与浸没式超滤膜分离相结合的改善生化及污水深度处理的系统及方法。
背景技术
市政污水具有悬浮物含量高、COD浓度高、氨氮含量高、总磷含量高等特点，常规的二级生化处理及化学沉淀法处理后，出水COD等指标仍然难以达到国家地表水标准，需采用深度处理技术进一步处理。高级氧化如臭氧氧化脱色效果好，但COD去除效果差;芬顿氧化脱色能力强、COD去除效果佳，但污泥量大，处置费用高;膜分离技术普遍存在膜污染及浓水处置问题，而且单纯使用膜生物反应器，并不能使出水稳定达到COD低于20mg/L,超滤膜对于水中溶解性的有机物无法截留，针对污水中难以生化降解的物质去除率很低。
粉末活性炭比表面积大，具有优良的吸附性能，广泛应用工业生产、污水深度处理及自来水净化，具有广泛吸附性和脱色除臭特性。据调研在上海、浙江江苏等地区的自来水厂已广泛采用粉末活性炭用于净化微污染的水源，但单纯的投加粉末活性炭不容易回收。
关于粉末活性炭和水分离的技术，常用的有混凝沉淀过滤、微孔过滤、滤布过滤、填料过滤等一系列传统工艺。传统的分离工艺虽然技术成熟，但仍存在很多不足。如：过滤精度不高，导致对粉末活性炭的截留率较低;容易堵塞，反洗频率高且反洗水量大，导致运行能耗大;出水悬浮物含量和浊度较高;对于来水波动较大的情况，系统不耐冲击造成出水水质不稳定。
采用超滤膜工艺对炭水进行分离，膜孔径较小，膜组件可完全将炭粉截留在膜池内，出水效果好，系统耐冲击，粉末活性炭和超滤膜结合，发挥各自优势，可提高出水水质，减缓膜污染，是一种技术可行的深度处理工艺。目前，国内已有成功案例：宁波自来水厂采用20万吨浸没式超滤膜分离升级传统水厂，其膜池中投加粉末活性炭用来吸附污染物以净化水质，实现了稳定出水。
采用现有的“二级生化出水+粉末活性炭+浸没式超滤膜分离”的工艺虽然具有上述优点，但仍存在许多问题：生化池出水毒性较高，氨氮含量高且超滤膜无法有效去除氨氮，运行时粉末活性炭投加量较大，对于来水COD浓度较低的情况，存在粉末活性炭未吸附饱和就排出膜池造成资源浪费的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统及方法。
本发明的系统所采用的技术方案是：一种利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的系统，其特征在于：包括预处理设备、生化池、二沉池、高密度沉淀池、浸没式超滤膜分离子系统;
污水经过预处理设备处理后进入生化池，然后送入二沉池，经二沉池泥水分离，出水进入高密度沉淀池进行沉淀;高密度沉淀池的污泥一部分回流至高密度沉淀池，一部分排至污泥浓缩池;高密度沉淀池的出水输入浸没式超滤膜分离子系统内，在浸没式超滤膜分离子系统内与活性炭混合分离;浸没式超滤膜分离子系统内的炭浆循环回流，一部分回流至生化池内，另一部分回流至浸没式超滤膜分离子系统内;浸没式超滤膜分离子系统内的出水，部分达标排放或回用，另一部分输送至清水池内用于浸没式超滤膜分离子系统的反洗。
本发明的方法所采用的技术方案是：一种利用粉末活性炭改善生化及深度处理污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：生化处理;
浸没式超滤膜分离子系统内的粉末活性炭浆液部分回流至生化池;污水经过预处理设备处理后进入生化池，在炭浆和生化污泥的共同作用下形成生物载体，污水分别通过厌氧、缺氧、好氧三阶段进行生化降解，并通过缺氧段设置的药剂投加系统向生化池内投加乙酸钠，经生化降解的污水进入的二沉池，泥水由此分离;
步骤2：物化处理;
二沉池出水进入高密度沉淀池进行沉淀，并通过高密度沉淀池设置的药剂投加系统投加聚合氯化铝、聚丙烯酰胺进行絮凝反应，大颗粒物形成絮体，经过斜管填料的沉淀作用，进行固液分离，净水流入的浸没式超滤膜分离子系统;
步骤3：投加粉末活性炭;
通过配炭罐，采用粉末活性炭射流吸入与水混合，在炭水预混合池内配置一定浓度的炭浆，再送入浸没式超滤膜分离池中;
步骤4：炭水预混合;
高密度沉淀池出水流入炭水预混合池内，与从浸没式超滤膜分离池内通过回流管回流的炭浆进行充分混合;
步骤5：活性炭吸附及炭水分离;
浸没式超滤膜分离池内设置有外压式浸没式膜，污水透过膜丝完成深度处理过程，被截留的炭浆分别回流至生化池和炭水预混合池。
本发明具有如下的特点和有益效果：
(1)本工艺将曝气增氧、微生物生化、活性炭吸附、超滤过滤功能通过粉末活性炭耦合浸没式膜工艺的一体化污水深度处理工艺实现，用类似膜生物反应器(MBR)的工艺，利用粉末活性炭吸附加上微生物氧化氨氮、吸附降解COD、增加出水溶解氧，系统具有活性炭吸附特性也具备好氧状态下微生物的生化特性，经浸没式超滤膜分离后出水透明、溶解氧含量5mg/L以上。
(2)膜池内粉末活性炭除了吸附水中难生化降解有机物，并附着微生物具备生物炭的特性，逐步累积到30000mg/L的高浓度炭浆，有利于形成快速达到吸附平衡增强系统应对水质和水量冲击的稳定性。由于膜池内有机物浓度低，活性炭于低浓度污水中达到吸附平衡后在高浓度污水中仍有吸附性能，炭浆浓度稳定后逐步将炭浆排入生化池中，形成生物活性炭(PACT)工艺。
(3)PACT工艺具有以下优点：①改善污泥沉淀性能，降低了SVI;②提高了不易降解COD的去除率，特别是能有效地去除纺织、造纸制浆和染料废水的色度和臭味，减少曝气池的发泡现象，这主要得益于粉末活性炭的吸附作用;③改善污泥絮体的形成，这是由于活性炭与絮体结合后，絮体密度增大再加上活性炭的多孔性，絮体与之结合更充分;④增加了无机物的去除率，增加了对重金属冲击负荷的适应性,炭吸附与金属相络合的有机物，在含硫量较高时在炭表面形成硫化沉淀析出，重金属随生物絮体共沉析;⑤降低了生物处理出水的毒性，减轻了出水对鱼类的毒害;⑥减少了对异养微生物或硝化微生物的抑制，有脱氮作用;⑦降低了VOCS向气相的转移，在活性污泥系统中考虑VOC控制，PACT工艺会有一定的效果;⑧提高系统总的污染物去除效率，大大改善出水水质，PACT法优于传统的活性污泥法;
(4)PACT池中饱和炭浆与生物污泥定期收集进行脱水处理，因含有粉末活性炭的污泥自身絮体比较松散，脱水过程中可大大减少加药量，脱水更快，有效缩短了工作周期，降低了能耗。
(5)本工艺可根据调整超滤膜池内的粉末活性炭投加量(50—600mg/L)，从而达到地表水标准或更高级别的出水水质标准。
(6)本工艺可根据来水水质特点，投加硝化菌及特定微生物菌种以降低氨氮值和其他难降解的污染物。
(7)本工艺具有自动化程度高，操作及运行管理简单，大规模工程化采用模块化组件，维护更换便利，大规模工程实施应用简单。
