申请日2017.03.15
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F9/14; C02F3/34; C02F3/28; C02F3/10; C02F3/12
摘要
本发明公开一种固化高效微生物膜污水处理方法与设备，属于污水处理或微污染水处理技术领域。本发明通过采用固化高效微生物膜技术，即投加固定、诱导、筛选、驯化和富集适应不同水质的特异性菌群的生物活性高分子悬浮载体，菌群依据降解速度和次序分级排列在悬浮载体上，对氮、磷等污染物质进行高效去除，启动2～5天即可实现水处理模块快速、高效、稳定的处理效果，且系统同时污泥产量少，不会产生二次污染。此外，本发明的水处理模块为一体式箱体结构，包括箱体主体，箱体主体内包含预沉区、固化高效微生物膜区、后处理区和设备操作区。水处理模块可采用模块化、标准化的设计，结构紧凑，占地小，且施工简单、工期短。
摘要附图
权利要求书
1.一种固化高效微生物膜污水处理设备，其特征在于：该设备为一体式箱体结构，包括箱体主体，箱体主体内包含依次连通的预处理区、固化高效微生物膜区和固液分离区，所述固化高效微生物膜区划分成多个功能区，在预处理区、固化高效微生物膜区和固液分离区内均投加悬浮填料，在固液分离区和预处理区之间设置有第一回流系统，在固化高效微生物膜区内设置有第二回流系统。
2.根据权利要求1所述的一种固化高效微生物膜污水处理设备，其特征在于：所述固化高效微生物膜区分为固化高效反硝化微生物膜区段、固化高效有机物去除微生物膜区段和固化高效硝化微生物膜区段，所述第二回流系统设置在固化高效反硝化微生物膜区段和固化高效硝化微生物膜区段之间。
3.根据权利要求1所述的一种固化高效微生物膜污水处理设备，其特征在于：所述预处理区的端部设置有第一配水区，在第一配水区上设置有进水口和溢流口，在预处理区设置有预沉泥斗，预沉泥斗与第一排泥管连接，在预处理区和固化高效微生物膜区之间设置有溢流堰。
4.根据权利要求1所述的一种固化高效微生物膜污水处理设备，其特征在于：所述固化高效微生物膜区的端部设置有第二配水区，固化高效微生物膜区通过配水桶与第二配水区连通，第二配水区通过配水孔与固液分离区连通，在固液分离区的底部设置有第二排泥管，在固液分离区的内部设置有加药阀。
5.根据权利要求1所述的一种固化高效微生物膜污水处理设备，其特征在于：所述箱体主体内还包含有设备操作区。
6.根据权利要求1所述的一种固化高效微生物膜污水处理设备，其特征在于：预处理区和固液分离区内部均设置两层筛网，预处理区和固液分离区内投加的悬浮填料均位于两层筛网之间。
7.一种固化高效微生物膜污水处理方法，采用如权利要求1-6任一权利要求所述的设备，其特征在于包括以下步骤：污水依次经过预处理区、固化高效微生物膜区和固液分离区，实现污染物的去除;第一回流系统的回流比为10%-100%，第二回流系统的回流比为30-300%。
8.根据权利要求7所述的一种固化高效微生物膜污水处理方法，其特征在于：固化高效微生物膜区内的悬浮填料的填充率在20%-65%，悬浮态活性污泥浓度<500mg/L;预处理区和固液分离区两层筛网内部放置的悬浮填料的填充率均在60%～90%，表面负荷为2～6m3/(㎡·h)，悬浮固体的去除率80%～95%。
9.根据权利要求8所述的一种固化高效微生物膜污水处理方法，其特征在于，悬浮填料为活性高分子材质，比重为0.95-0.98，空隙率>90%。
10.根据权利要求7所述的一种固化高效微生物膜污水处理方法，其特征在于：COD的容积负荷1500～2100g/m3·d，氨氮的容积负荷100g/m3·d～500g/m3·d;COD的去除率30%～90%，氨氮的去除率70%～99%;污泥产率系数0.1～0.3。
说明书
一种固化高效微生物膜污水处理方法与设备
技术领域
本发明涉及一种固化高效微生物膜污水处理方法与设备，可实现污水处理模块的快速启动和出水达标，降低污泥产量，提高抗冲击性，属于污水或微污染水处理领域。
背景技术
随着我国社会经济的发展，水环境污染问题日益突出，各类污水和微污染水随处可见，严重威胁水体环境。分散型污水，如农村污水，以及流域中的点源污染，无法实现集中，或集中处理投资和运行维护费用高，所以具有灵活、简单和高效的一体化污水处理装置或处理模块越来越受欢迎。
目前，一体化污水处理装置或污水处理模块的技术种类较为丰富，对水污染控制也起到一定的贡献作用，但这些一体化污水处理设备或污水处理模块简单的将污水处理厂的工艺流程进行缩放，以企获得同样的效果，可实际实施都存在着不同程度的问题和缺陷。如专利CN103991957A的一体化污水处理设备设计为圆柱形的壳体，分厌氧室、缺氧室、好氧室、混合室及沉淀室，采用传统的工艺，一体化设备易出现运行不稳定，受冲击后恢复很难，而且出水只能达到一级B，对于微污染水，传统的工艺很难正常运行;专利CN105731735A的一种一体化农村污水处理装置，缺氧和好氧池内设置悬挂填料，固液分离采用MBR池，首先存在悬挂填料使用寿命短，需定期更换，且更换复杂的问题，其次采用MBR池，投资和运行费用高，且易堵塞，导致设备无法正常运行，且检修困难;专利CN103936157A一体化深度生活污水处理设备及其污水处理方法中，厌氧区和好氧区相通，好氧区的曝气会影响厌氧区的溶氧，从而减弱系统的除磷效果，且一体化设备的启动、运行复杂。专利CN104445830A一种A3/O-MBBR一体化污水处理装置及污水处理方法中，设置了污泥回流机构、硝化液回流机构和厌氧液回流机构，虽然用气提可一定程度上降低能耗，但回流设施多，易出现问题，实现无人值守比较困难;此外在好氧池中填充了悬浮填料，虽可提高污水处理装置的处理效率，但污泥与生物膜同处一个环境，生物膜不能发挥最佳的去除效果，降低了去除效率，且后续进行固液分离时困难，虽然专利中优化了沉淀池的结构，但无法解决污泥上浮现象和出水悬浮物含量高的问题;再者处理装置采用活性污泥法，装置的抗冲击、恢复能力和运行稳定性都较差，且污泥产量高，增加后续处理处置的难度和费用。其它专利技术，虽然有采用悬浮填料强化处理，但多为悬浮填料-活性污泥共存体系，未能摆脱传统活性污泥法在一体化设备应用中存在的问题;而一些生物膜法，虽然抗冲击性能及处理效果较为理想，但需反冲洗，无法实现无人值守，难以获得较好的实践效果。由此可见，在众多的专利技术中，均存在设备运行稳定性差、去除效率低、系统抗冲击性差、出水水质不稳定、污泥产量高、不易维护、启动时间长、占地面积大及费用高等问题，急需改善。
为改善水环境质量，以及适应于当前分布广且复杂的污水点源污染及微污染水的特性，从根本上实现简便、快速和水质达标问题，急需对现有一体化水处理设备及模块的处理技术及设备进行改进。
发明内容
本发明为解决现有污水处理方法及设备的问题及缺陷，提供一种固化高效微生物膜污水处理方法与设备，采用固化高效微生物膜污水处理方法，模块化、标准化设计，大大缩短施工、启动和调试的时间，对氮、磷等污染物质进行高效去除，能大大降低污泥产量，及降低后续污泥的处理处置费用，不会产生二次污染。
为了达到上述目的，本发明方案包括：
一种固化高效微生物膜污水处理设备，该设备为一体式箱体结构，包括箱体主体，箱体主体内包含依次连通的预处理区、固化高效微生物膜区和固液分离区，所述固化高效微生物膜区划分成多个功能区，在预处理区、固化高效微生物膜区和固液分离区内均投加悬浮填料，在固液分离区和预处理区之间设置有第一回流系统，在固化高效微生物膜区内设置有第二回流系统。
优选的，所述固化高效微生物膜区分为固化高效反硝化微生物膜区段、固化高效有机物去除微生物膜区段和固化高效硝化微生物膜区段，所述第二回流系统设置在固化高效反硝化微生物膜区段和固化高效硝化微生物膜区段之间。
优选的，所述预处理区的端部设置有第一配水区，在第一配水区上设置有进水口和溢流口，在预处理区设置有预沉泥斗，预沉泥斗与第一排泥管连接，在预处理区和固化高效微生物膜区之间设置有溢流堰。
优选的，所述固化高效微生物膜区的端部设置有第二配水区，固化高效微生物膜区通过配水桶与第二配水区连通，第二配水区通过配水孔与固液分离区连通，在固液分离区的底部设置有第二排泥管，在固液分离区的内部设置有加药阀。
优选的，所述箱体主体内还包含有设备操作区。
优选的，所述预处理区和固液分离区内部均设置两层筛网，预处理区和固液分离区内投加的悬浮填料均位于两层筛网之间。
优选的，所述箱体主体的材质为不锈钢、碳钢防腐、玻璃钢或工程塑料。
一种固化高效微生物膜污水处理方法，采用上述污水处理设备，包括以下步骤：污水依次经过预处理区、固化高效微生物膜区和固液分离区，实现污染物的去除;第一回流系统的回流比为10%-100%，第二回流系统的回流比为30-300%。
上述步骤中：固化高效微生物膜区内的悬浮填料的填充率在20%-65%，悬浮态活性污泥浓度<500mg/L;预处理区和固液分离区两层筛网内部放置的悬浮填料的填充率均在60%～90%，表面负荷为2～6m3/(㎡·h)，悬浮固体的去除率80%～95%。
上述步骤中：悬浮填料为活性高分子材质，比重为0.95-0.98，空隙率>90%。
上述步骤中：COD的容积负荷1500～2100g/m3·d，氨氮的容积负荷100g/m3·d～500g/m3·d;COD的去除率30%～90%，氨氮的去除率70%～99%;污泥产率系数0.1～0.3。
上述步骤中：所述污水包含生活污水、工业废水和黑臭的微污染水。
上述的固化高效微生物膜区内只投加固定、诱导、筛选、驯化和富集适应不同水质的特异性菌群的生物活性高分子悬浮载体，悬浮填料的填充率在20%～65%之间，填料填充率根据进出水水质的不同而选择。无悬浮态的活性污泥，产泥量比普通活性污泥法低70%以上。
悬浮填料的填充率指投加的悬浮载体填料的体积除以悬浮填料区的有效池容所得的百分数，厌缺氧区的填料填充率为20～40%，好氧区的填料填充率为40%～65%。
所述的固化高效微生物膜区投加的悬浮载体为活性高分子材质，比重为0.94-0.97，空隙率>90%，具有适宜微生物生存的微环境，提高微生物的耐受性，不同菌群依据降解速度和次序分级排列，从而实现快速、高效、稳定的处理效果。
悬浮填料的空隙率指单位悬浮载体填料的空隙体积占总体积的百分比。
所述的固化高效微生物膜模块内的高效微生物膜是针对不同水质，专门驯化和培养的，2～5天即可启动成功，实现出水达标。
所述的固化高效微生物膜污水或微污染水处理模块为一体式箱体结构，内部有不同的功能分区。
所述的固化高效微生物膜模块根据功能要求分为固化高效反硝化微生物膜、固化高效有机物去除微生物膜和固化高效硝化微生物膜，为实现出水达标，可随意搭配，如固化高效反硝化微生物膜区—固化高效有机物去除微生物膜区—固化高效硝化微生物膜区、固化高效反硝化微生物膜区—固化高效硝化微生物膜区—固化高效反硝化微生物膜区—固化高效硝化微生物膜区和固化高效反硝化微生物膜区—固化高效有机物去除微生物膜区—固化高效硝化微生物膜区—固化高效硝化微生物膜区等。
所述的固化高效微生物膜模块的好氧区的部分污水回流至固化高效微生物膜模块的缺氧区中。
所述的固化高效微生物膜模块内投加固化高效反硝化生物膜区域采用的混合方式为机械搅拌或大孔曝气。
所述的固化高效微生物膜模块内投加固化高效硝化生物膜区域和固化高效有机物去除微生物膜区域采用的混合方式为穿孔和微孔曝气。
所述的固化高效硝化微生物膜模块在投加固化高效硝化微生物膜区段和投加固化高效反硝化微生物膜区段设置回流系统，强化模块对氮的去除。
所述的固化高效硝化微生物膜模块的固液分离模块与预处理模块之间设有回流系统，回流比为10-100%，回流比根据氮磷去除需求进行相应调整。当处理微污染水时，回流比为10%～30%。当处理普通生活污水时，回流比为30%～60%。当处理浓度高的工艺污水时，回流比为60%～100%。
所述的回流比是指固液分离模块回流到预处理模块的污水量和预处理模块的设计污水量之比。
所述的固化高效微生物膜处理模块的去除负荷和去除率受水质和填充率的影响，COD的容积负荷1500～2100g/m3·d，氨氮的容积负荷100g/m3·d～500g/m3·d，COD的去除率30%～90%，氨氮的去除率70%～99%;所需固化高效微生物膜处理模块的污泥产率系数随水质的变化而变化，范围为0.1～0.3。
所述的固化高效微生物膜污水或微污染水处理模块为一体式箱体结构，箱体主体及内部结构的材质可为不锈钢、碳钢防腐、玻璃钢或工程塑料，可根据使用环境和投资自行选择。
所述的固化高效微生物膜污水或微污染水处理模块不同区域间留有过水孔，且过水孔装有专用的拦截装置。
所述的固化高效微生物膜污水或微污染水处理模块的预沉区域底部设有泥斗，上部设有堰板，中部装有填料。
所述的固化高效微生物膜污水或微污染水处理模块采用的固化高效微生物膜的产泥量极低，后处理区可将极低的泥量回流至前段，进行高效微生物的补充。
本发明具有如下的优点：
(1)设备运行稳定性高：设备处理工艺简单，采用一体式箱体结构，大大降低设备故障率，基本无需检修和维护，运行稳定性高。
(2)设备去除率高：分别在不同的区域分别投加固化高效反硝化微生物膜、固化高效有机物去除微生物膜和固化高效硝化微生物膜，分段强化不同污染物质的去除，所以设备的去除率很高。
(3)抗冲击性强：采用的固化高效微生物膜工艺，水处理模块即可处理高浓度废水，也能处理微污染水，抗冲击能力强，抗冲击能力和恢复能力是传统一体化设备的2～3倍。
(4)出水水质稳定达标：投加的活性高分子材质的悬浮填料，可富集和固化丰富的适应不同水质的高效优势微生物群，且能提供适宜微生物生存的微环境，提高微生物的耐受性，不同菌群依据降解速度和次序分级排列，从而实现出水稳定达标。
(5)污泥产量低：采用的固化高效微生物膜工艺，无活性污泥，污泥产率仅为传统工艺的一半以下，可大大降低污泥产量，也可避免污泥上浮等问题。
(6)设备运行维护简单：设备运行安全、可靠、稳定，无需严格的技术管理，操作管理简单。
(7)启动时间短：固化高效微生物膜模块内投加固定、诱导、筛选、驯化和富集适应不同水质的特异性菌群的生物活性高分子悬浮载体，2～5天即可快速实现出水稳定达标，而传统的一体化设备调试期基本为4～8周。
(8)占地面积小：固化高效微生物膜处理模块采用模块化、标准化的设计，结构紧凑，占地小(约为传统一体化设备的1/3～1/2)，施工简单、工期短，可采用就地化、自然化的处理模式，并兼容环境整治和景观建设。
(9)费用省：固化高效微生物膜处理模块工艺流程简单，工程投资低，运行能耗低、使用寿命长，维护费用和运行成本低
