申请日2015.10.23
公开(公告)日2017.05.03
IPC分类号C02F3/12; C02F3/28
摘要
本发明涉及污水处理领域，公开了一种活性炭-活性污泥耦合工艺，所述工艺包括：(1)污水进入生化系统进行生化处理;(2)生化系统出水进入活性炭投加系统与活性炭混合;(3)活性炭投加系统出水进入分离系统进行沉淀分离，得到上清液和底部废炭泥，将所述上清液作为处理出水排出，将所述底部废炭泥的部分回流至生化系统，部分进入再生系统进行活性炭再生，剩余废炭泥脱水排放;(4)再生系统出水进入生化系统。本发明的活性炭-活性污泥耦合工艺活性炭投加量少，运行成本低，出水水质高，还能够降低发生活性污泥膨胀的可能性。
摘要附图
权利要求书
1.一种活性炭-活性污泥耦合工艺，其特征在于，所述工艺包括：
(1)污水进入生化系统进行生化处理;
(2)生化系统出水进入活性炭投加系统与活性炭混合;
(3)活性炭投加系统出水进入分离系统进行沉淀分离，得到上清液和底部废炭泥，将所述上清液作为处理出水排出，将所述底部废炭泥的部分回流至生化系统，部分进入再生系统进行活性炭再生，剩余废炭泥脱水排放;
(4)再生系统出水进入生化系统。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述生化系统包括好氧池，还任选地包括厌氧池和/或缺氧池。
3.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述活性炭投加系统包括排气装置、COD检测装置、活性炭投加装置和混合装置，其中，
在投加活性炭之前，所述排气装置排出所述生化系统出水中所含气体;
所述COD检测装置检测所述生化系统出水的COD值;
所述活性炭投加装置根据检测的COD值投加活性炭;
活性炭与所述生化系统出水在所述混合装置中混合均匀。
4.根据权利要求3所述的工艺，其中，投加的活性炭的量记为m，COD值记为n，则m=k×(n-50)，系数k通过以下方式进行确定：通过向生化系统出水中投加m1的活性炭，计算COD的变化量为m2，则k=m1/m2。
5.根据权利要求1所述的工艺，其中，步骤(3)中，回流比为10-100%，进入再生系统的部分废炭泥为所述底部废炭泥的10-80体积%。
6.根据权利要求1所述的工艺，其中，步骤(3)中，部分废炭泥进入再生系统前进行调节pH值处理，调节pH值为碱性，优选地，调节pH值≥8.5，更优选地，调节pH值为9-13，更进一步优选地，调节pH值为10.5-11.5。
7.根据权利要求6所述的工艺，其中，pH值调节在调理罐中进行，废炭泥在调理罐中的停留时间不少于5min，优选为30-120min。
8.根据权利要求6或7所述的工艺，其中，采用氢氧化物与碳酸盐和/或碳酸氢盐的组合调节pH值，氢氧化物与碳酸盐和/或碳酸氢盐的重量比为1:5-8。
9.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述再生系统为湿式空气再生系统。
说明书
一种活性炭-活性污泥耦合工艺
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体地，涉及一种活性炭-活性污泥耦合工艺。
背景技术
活性炭-活性污泥耦合工艺是一种向活性污泥曝气池中投加粉末活性炭，形成复合式生物反应器的污水处理工艺。该技术在上世纪70年代起源于美国，其工艺特点是活性炭颗粒包裹在活性污泥絮体中，通过活性炭吸附和生物降解的有机结合，强化活性污泥絮体的净化功能，提高系统的处理能力。该工艺的主要功能是将悬浮性、胶质性以及溶解性的污染物转化为可降解的粉末活性炭生物胶体，促进污泥沉降，增加溶解性有机物、色度、毒性物质、重金属的去除率。相关文献显示，该工艺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提升了有机、无机污染物的去除率，在处理石化废水、焦化废水、锦纶废水、印染废水等废水时，均取得比传统活性污泥法更好的效果。
在常规的活性炭-活性污泥耦合工艺中，新鲜活性炭直接投加到曝气池中，吸附一部分有机物，并与活性污泥协同处理污染物。然而，由于未处理的污水中污染物种类多、浓度高，曝气池中的新鲜活性炭很快就达到吸附饱和状态，因此不能选择性吸附难降解有机物，而这部分有机物难以被微生物代谢，从而造成工艺出水污染物浓度较高，容易超出国家排放标准。为了提高水质，不得不提高新鲜活性炭的投加量，但这不仅增加了处理成本，而且增加了污泥量和活性炭再生的费用。而且由于曝气池中活性炭投加量较高，出水中活性炭会随水流出，造成出水含有较高的活性炭，达不到预定的处理效果。为了解决这种问题，专利CN103086503A把活性炭投加到污泥回流系统中，再通过提升泵送至好氧池前端污水进水处，延长活性炭在水处理系统的停留时间，增强处理效果。但在该工艺中，活性炭的投加量并没有减少。
为了保护环境，需要对活性炭-活性污泥耦合工艺产生的废炭泥再生利用。废炭泥是生物污泥与吸附饱和活性炭共存的含水混合物，目前多采用湿式空气再生(WAR)。WAR是指在适当的温度和压力条件下，在液相中(一般是水)发生的氧化过程。WAR系统用于回收废炭泥中的活性炭，废炭泥在高温高压条件下(243℃，6.2MPa)注入空气，将活性炭附着的污泥氧化成无机物，而活性炭不被破坏，恢复活性，再返回生化池重新利用。具体而言，废炭泥经污泥传输泵提升进入废炭泥储罐后，通过废炭泥进料泵提升进入高压泵，经高压泵加压后，依次经过换热器、加热器，换热升温后进入WAR反应器，在反应器内与注入的空气进行反应，活性炭上吸附的污染物和活性污泥氧化分解，活性炭得到再生。
然而，在实际运行中，WAR再生系统管线结垢问题十分严重，主要位置在：换热器冷进料的管程、加热器的进料管程。结垢采用酸洗，效果不佳，加热器、反应器升温困难。经拆检发现，换热器、加热器结垢坚硬，运行3-4天，换热器管程垢层厚度就可达到12mm，直接影响换热效率，活性炭再生率逐步下降。为了清洗换热器中的垢，不得不先把装置降温，再用酸洗和高压水枪冲洗，然后再升温到再生温度，整个清洗过程持续3-4天，成本高，动作大(换热器拆装、解体)，作业周期长，清洗期间不能向污水处理系统补充再生炭，严重影响污水处理系统的正常运行，而且清洗过程产生的高浓度酸液也难以处理，增加了企业负担。
此外，活性炭再生装置结垢而不能正常运行，导致剩余老化废炭泥不能及时从生化系统中进行排放处理，严重影响生化系统微生物的新陈代谢，制约了污水处理系统的处理能力。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种新的活性炭-活性污泥耦合工艺，该工艺新鲜活性炭投加量少，降低运行成本，提高出水水质。
为了实现上述目的，本发明提供了一种活性炭-活性污泥耦合工艺，所述工艺包括：
(1)污水进入生化系统进行生化处理;
(2)生化系统出水进入活性炭投加系统与活性炭混合;
(3)活性炭投加系统出水进入分离系统进行沉淀分离，得到上清液和底部废炭泥，将所述上清液作为处理出水排出，将所述底部废炭泥的部分回流至生化系统，部分进入再生系统进行活性炭再生，剩余废炭泥脱水排放;
(4)再生系统出水进入生化系统。
优选地，所述生化系统包括好氧池，还任选地包括厌氧池和/或缺氧池。
优选地，所述活性炭投加系统包括排气装置、COD检测装置、活性炭投加装置和混合装置，其中，
在投加活性炭之前，所述排气装置排出所述生化系统出水中所含气体;
所述COD检测装置检测所述生化系统出水的COD值;
所述活性炭投加装置根据检测的COD值投加活性炭;
活性炭与所述生化系统出水在所述混合装置中混合均匀。
优选地，投加的活性炭的量记为m，COD值记为n，则m=k×(n-50)，系数k通过以下方式进行确定：通过向生化系统出水中投加m1的活性炭，计算COD的变化量为m2，则k=m1/m2。
优选地，步骤(3)中，回流比为10-100%，进入再生系统的部分废炭泥为所述底部废炭泥的10-80体积%。
优选地，步骤(3)中，部分废炭泥进入再生系统前进行调节pH值处理，调节pH值为碱性，更优选地，调节pH值≥8.5，进一步优选地，调节pH值为9-13，更进一步优选地，调节pH值为10.5-11.5。
优选地，pH值调节在调理罐中进行，废炭泥在调理罐中的停留时间不少于5min，更优选为30-120min。
优选地，采用氢氧化物与碳酸盐和/或碳酸氢盐的组合调节pH值，氢氧化物与碳酸盐和/或碳酸氢盐的重量比为1:5-8。
优选地，所述再生系统为湿式空气再生系统。
本发明的活性炭-活性污泥耦合工艺与现有工艺相比，具有以下优点：
(1)在生化系统出水中投加新鲜活性炭，能够充分发挥活性污泥的降解和吸附作用，污水中的易生化降解有机物和可生化降解有机物被活性污泥所降解，污水中的不溶性物质被活性污泥所吸附，且活性污泥还可降解和吸附部分难生化降解有机物，避免了活性炭对易生化降解有机物和可生化降解有机物的吸附，也避免了不溶性物质堵塞活性炭孔，能够充分发挥活性炭的吸附性能，有针对性地吸附污水中的难生化降解有机物，从而提高出水水质，减少活性炭投加量，降低运行成本。
(2)活性炭为活性污泥代谢难降解有机物提供了有利的微环境，新鲜活性炭吸附了难降解有机物，而活性炭同时也与活性污泥形成了协同体系，在分离系统及回流系统中没有曝气，活性炭-活性污泥体系氧浓度较低，这种环境特别有利于难降解有机物分解为小分子可降解有机物，从而使吸附的难降解有机物在回流至生化系统时，被彻底降解。
(3)改善活性污泥种群结构和沉降性能，降低发生活性污泥膨胀的可能性。众所周知，活性污泥处理工艺容易发生污泥膨胀，污泥膨胀时，污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离，影响出水水质。低基质浓度条件是发生污泥膨胀的重要原因。当在曝气池中直接投加新鲜活性炭时，活性炭迅速吸附污水中的有机物，造成污水中有机物浓度下降，形成低基质浓度条件，易引发污泥膨胀。在生化系统出水中投加新鲜活性炭，不仅避免了上述现象，而且由于新鲜活性炭吸附了难降解有机物并同时与活性污泥形成了协同体系，把难降解有机物分解为小分子可降解有机物，从而在回流至生化系统时，增加了有机物浓度，有效降低了活性污泥膨胀的可能性。此外，由于活性炭与活性污泥的协同作用，改善了污泥的沉降性能。
(4)在本发明的优选实施方式中，活性炭投加系统包括排气装置，排气装置减少了生化系统出水中的游离气体，有利于活性炭与活性污泥更好地结合，更好地发挥协同作用，提高出水水质，也有利于污泥沉降，减少活性炭流失。
(5)在本发明的优选实施方式中，活性炭投加系统包括COD检测装置，能够根据检测的COD值投加活性炭，可更科学地提高出水水质，避免活性炭浪费。
(6)在本发明的优选实施方式中，部分废炭泥进入再生系统前调节pH值为碱性，能够降低再生系统的结垢速率，降低再生系统的清洗频率，大幅延长再生系统的连续运行时间，提高整个污水处理系统的稳定性，减少检修费用。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
