申请日2010.05.17
公开(公告)日2011.11.23
IPC分类号C02F3/12
摘要
一种污水处理设备，所述污水处理设备包括生化反应池、用于分离污泥与磁性载体的磁分离机、污泥脱水设备和脱膜设备。通过所述污水处理设备实施的生物膜氧化沟的污水处理方法，所述方法按顺序包括：污水处理步骤和污泥处理步骤，其特征在于，在生化反应池中加入上述的磁性载体，在污泥处理步骤中包括使至少一部分污泥通过磁分离机的步骤。
权利要求书
1.一种污水处理设备，所述污水处理设备包括生化反应池、用于分离 污泥与磁性载体的磁分离机、污泥脱水设备和脱膜设备，其特征在于，该生 化反应池中设有磁性载体，该磁性载体在所述污水中处于流态化。
2.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于，所述磁性载体 可附着生物膜。
3.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于，所述磁性载体 附着生物膜后，在水中与污水完全混合，悬浮于水中，与原有活性污泥共同 作用去除污水中的有机物。
4.根据权利要求3所述的污水处理设备，其特征在于，所述磁性载体 为磁性颗粒、高分子聚合物的组合物。
5.根据权利要求3所述的污水处理设备，其特征在于，所述组合物具 有：粒度为0.043-0.245mm;密度为1.0-1.1g/cm3;各组分重量比为：磁 性颗粒10-20wt%，高分子聚合物80-90wt%。
6.根据权利要求3所述的污水处理设备，其特征在于，所述磁性颗粒 为含铁的磁性物质中的一种或者一种以上的混合物。
7.根据权利要求3所述的污水处理设备，其特征在于，所述高分子聚 合物包括高分子树脂中的一种或者一种以上的混合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的污水处理设备，其特征在于，所 述磁分离设备为湿式永磁磁分离机。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的污水处理设备，其特征在于，当 生化反应池包括氧化沟时，在氧化沟的弯道处设置水下推进器。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的污水处理设备，其特征在于， 所述生化反应池包括推流式曝气池、完全混合式曝气池、氧化沟、SBR池。
11.一种使用污水处理设备实施的污水处理方法，所述污水处理设备 包括生化反应池、用于分离污泥与磁性载体的磁分离机、污泥脱水设备和脱 膜设备，所述方法按顺序包括：污水处理步骤和污泥处理步骤，其特征在于， 在生化反应池中加入磁性载体，使所述磁性载体流态化，在污泥处理步骤中 包括使至少一部分污泥通过磁分离机的步骤。
12.根据权利要求11所述的污水处理方法，其特征在于，所述污水处 理步骤包括如下步骤：生化反应池步骤，其中经过预处理后的污水进入生化 反应池设备;沉淀澄清步骤。
13.根据权利要求12所述的污水处理方法，其特征在于，所述污泥处 理步骤包括：在经沉淀步骤之后，使一部分污泥回流到生化反应池，另一部 分污泥进入磁分离机。
14.根据权利要求13所述的污水处理方法，其特征在于，所述方法还 包括使被磁分离机分离的所述磁性载体直接回流到生化反应池，同时排除剩 余污泥。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的污水处理方法，其特征在于， 所述生化反应池包括推流式曝气池、完全混合式曝气池、氧化沟、SBR池。
说明书
含有磁性载体的污水处理设备和污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理设备，尤其是加入了磁性载体的污水处 理设备。本发明还涉及了使用该设备处理污水的方法。
背景技术
活性污泥法和生物膜法是污水生物处理的两大工艺类型。活性污 泥工艺具有处理能力大、效率高和出水水质好的优点，其各种变形工 艺具有较好的脱氮除磷性能，在城市污水处理厂中得到了最广泛的应 用。其缺点是运行不够稳定、易产生污泥膨胀和污泥产量大，其对低 浓度污水的处理效果较差。生物膜工艺具有运行稳定、剩余污泥少、 管理简单、对氨氮和难降解污染物去除能力强、能够适应较大水质范 围变化等优点。其缺点是生物膜脱落产生的部分细小颗粒不易沉降造 成出水浊度较高，总氮和总磷的去除能力较弱。生物膜工艺对填料的 性能要求很高，这曾一度限制了它的大规模应用，近年来，随新型填 料的开发和应用，生物膜工艺在城市污水处理中的应用有扩大趋势。
移动床生物膜反应器(MBBR)工艺即是通过向反应器中投加一定 数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应 器的处理效率。但MBBR工艺也有其不足之处，如存在池内进气分布 不均匀，从而导致局部填料堆积，出水口截留填料的格栅容易堵塞等 问题。
在1996年的2(18)期的环境污染与防治第7-11页的文章(何 大江、陈吕军、钱易等人)《生物膜氧化沟污水处理性能的研究》中 提到了：通过生物膜氧化沟和普通氧化沟的清水试验得出第二型软性 填料为最佳填料，与水流方向平行安装为最佳安装方式。试验得出生 物膜氧化沟在水力停留时间为12小时和24小时，对TN的去除效果 明显优于普通氧化沟，对COD，SS的去除效率基本相同。
在2006年的6(4)期的安全与环境学报第23-26页的文章(杨 慧敏、张奎、李建政等人)《复合式氧化沟工艺处理城市污水》报道 了：复合式氧化沟工艺是在氧化沟中投加填料作为微生物附着生长的 载体，利用悬浮生长的污泥和附着生长的生物膜共同处理水中的有机 物，从而提高污水处理效率。复合式氧化沟采用的是BCZ型软性组合 填料，当HRT为10h，其COD去除率可以保持在86%以上，对NH4+-N 的去除率也在83%左右，在HRT为20h和室温的条件下，即使COD、 BOD5和NH4+-N的质量浓度分别在125.30～492.00mg/L、56.26～ 249.44mg/L和20.00～32.91mg/L较大范围内波动，系统的去除率 都能保持在90%以上，出水COD、BOD5和NH4+-N的质量浓度分别维持 在3.74～47.01mg/L、0.93～11.45mg/L和0.28～3.26mg/L，达 到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级排放标 准。能较好地适应水质水量的变化，抗冲击负荷能力强。
在2007年的12(33)期的水处理技术中的文章(张帆、陆少鸣、 范平等人)《接触氧化沟工艺在珠江微污染源水处理中的应用》报道 了：对四段式接触氧化沟中加入PWT型片状填料、YDT弹性立体填料 和悬浮球填料等3类4种填料进行试验，其结果表明对氨氮有很高的 去除率，本中试系统对氨氮平均去除率相对于原水在I、II、III段累 计分别为50.89%、72.6%、91.63%，第IV段为93.16%，III段出水氨氮 平均值已经达到0.41mg/L。系统对亚硝酸盐、CODMn和浊度也有显著 的去除效果，第IV段出水没有出现亚硝酸盐累积现象，出水CODMn和 浊度平均值分别为3.65mg/L和16.05NTU，平均去除率分别为44.86% 和64.47%。
在2009年第2期的广东农业科学第148-157页的文章(刘雯、 丘锦荣、卫泽斌等人)《投加生物球对植物-生物膜氧化沟净化污水的 影响》报道了：在生活污水中投加自制生物球对植物-生物膜氧化沟 净化污水的影响。此种生物球是用亚麻布或尼龙布剪成长35cm、宽 25cm的布块，然后用其紧紧包裹乒乓球，并用细尼龙丝将包裹口扎 紧，最后将乒乓球下剩余的布料剪成宽约1cm的长形布条制作而成。 试验结果表明，生物球的投加促进了污水处理系统对COD、TP、TN 和NH4+-N的去除，其中投加20个生物球的去除率分别为69.95%、 50.73%、37.78%、37.6%左右，投加10个生物球的去除率分别为58.7%、 41.04%、31.95%、28.75%左右，而没有投加生物球去除率只有42.88%、 23.9%、27.18%、21.97%左右。
在蔡松柏申请的实用新型专利CN94236665.4中，提到在膜法氧 化沟污水处理系统中，采用的是辐射状的弹性立体填料，该系统可以 实现单沟A/O工艺，无污泥回流系统，无鼓风机系统，节省停留时间， 能稳定保证出水水质。
在公开号为CN101139127的文件中披露了一种功能化硅包覆介 孔磁性载体(FSMMC)的制备及在城市污水处理中的应用：在pH=7 时，用固有活性菌的FSMMC处理城市生活污水24h时，COD去除率可 达到82.7%。
在公开号为CN101139127的文件中披露了一种功能化硅包覆介 孔磁性载体(FPMC)的制备及在重金属废水、印染废水处理中的应用： 使用FPMC的化学吸附作用处理重金属废水及印染废水。
在公开号为CN1204625的文件中披露了一种磁性载体，在处理废 水过程中，微生物固定在其生长所需的载体上，该用于废水处理的固 定有大量微生物的微生物固定载体通过磁力控制而在处理室中运动。
在公开号为CN101254976的专利中披露了一种用于污水处理的 磁性生物载体及其制备方法，该磁性生物载体包括：磁性颗粒7～ 21wt%;高分子聚合物79～93wt%;磁性颗粒包括四氧化三铁、金 属铁粉、磁铁矿;高分子聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、粉 末橡胶。选择高分子聚合物颗粒与磁性颗粒经过搅拌器充分混合后， 投加到挤出机中，在挤出机的作用下，经过熔融使磁性颗粒与高分子 聚合物颗粒充分混合，挤出、切断，形成含有磁性颗粒的高分子聚合 物颗粒。然后将高分子聚合物颗粒研磨、过筛，最后把磁性载体浸入 表面活性剂中，得到磁性生物载体。此种磁性载体是本发明使用的磁 性载体的来源。
在公开号为CN101279792的专利中披露了一种用于污水处理的 磁性生物载体的成型方法，该方法是将质量比为4～12∶1的高分子 聚合物颗粒磁性颗粒使用搅拌机充分混合均匀以后，添加到双螺杆挤 出机中，在高温下高分子聚合物颗粒成熔融状态后与磁性颗粒混合均 匀，然后挤出切粒得到磁性生物载体母粒，制得的载体母粒密度 1.0～1.4g/cm3;载体母粒经过研磨后成为磁性生物载体。此种成型 方法是本发明中磁性载体成型方法的来源。
在公开号为CN101244884的专利中披露了一种采用磁性生物载 体及磁分离技术的污水处理方法，其步骤包括：将密度1.0～ 1.4g/cm3;粒径为0.043～0.315mm的磁性生物载体投入曝气池中， 产生剩余污泥可通过磁分离技术实现泥水分离，然后将其放入载体脱 膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后，将磁性载体重 新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。此种污水处理方法 与本发明属于应用于不同工艺中的两种污水处理方法。
发明内容
在背景技术中，现有技术有以下几个缺点：
(1)目前现有工艺运行过程中，填料对水流的阻力大，容易引 起污泥堆积;
(2)使用悬挂式填料时，前期投入需要制作悬挂框架，工作量 大;
(3)选用软式或者组合式填料时，填料易结垢且无法再生;运 行一段时间后，因失去活性的菌种无法从填料上脱落，处理效果降低， 需要清理;
(4)当选用悬浮填料时，容易产生填料堆积;
另外在文件CN1204625中披露的技术方案需要磁力控制磁性载 体运动，因而增大了能耗和该处理室的结构复杂性。
针对上述问题，申请人提出将磁性载体和磁分离技术应用到生化 反应池中形成一种新的污水处理工艺，并且构成了新的污水处理方 法，其中，附着有生物膜的磁性载体和污水完全混合，不仅提高了氧 化沟等污水处理构筑物中的污泥浓度，避免了污泥上浮和污泥膨胀， 提高了处理效率和出水水质，而且这种磁性载体在污水中呈流态化， 流体阻力很小，不会产生污泥堆积和磁性载体堆积，只需在沉淀池排 泥口设置一台磁分离机将磁性载体选出，然后经过脱膜机脱膜处理， 最后再回流到氧化沟即可。
本发明包括如下技术方案：
一种污水处理设备，所述污水处理设备包括生化反应池、用于分 离污泥与磁性载体的磁分离机、污泥脱水设备和磁性载体脱膜设备， 其特征在于，该生化反应池中设有磁性载体，该磁性载体在所述污水 中处于流态化。
所述方案避免了使用外部磁场来驱动该磁性载体，从而更加方便 节能地实现污水处理。其中流态化是指使得磁性载体能够随着污水一 起流动。
所述方案还提高了生化反应池的容积负荷，提高了污水处理效率 和出水水质，有效抑制了污泥膨胀上浮，对COD，NH4+-N的去除率高。
本发明所使用的磁性载体可以与污水完全混合，悬浮在水中，随 污水流动，流态化好，动力消耗少，不会产生污泥堆积和磁性载体堆 积，磁性载体可重复使用。
通过使用所述磁性载体，从而减少基建投资，便于在现有技术上 进行改造，运行费用低，操作简单，维护方便。
优选地，所述磁性载体可附着生物膜。
优选地，所述磁性载体附着生物膜后，在水中与污水完全混合， 悬浮于水中，提高活性污泥浓度，提高去除污水中的有机物的能力。
最好，所述磁性载体为磁性颗粒、高分子聚合物的组合物。
最好，所述组合物具有：粒度为0.043-0.245mm;密度为 1.0-1.1g/cm3;各组分重量比为：磁性颗粒10-20wt%，高分子聚合物 80-90wt%。
最好，所述磁性颗粒为含铁的磁性物质中的一种或者一种以上的 混合物。
最好，所述高分子聚合物包括高分子树脂中的一种或者一种以上 的混合物。
最好，所述磁分离设备为湿式永磁磁分离机。
优选地，当生化反应池为氧化沟时，在氧化沟的弯道处设置水下 推进器。
本发明还涉及一种使用污水处理设备实施的生物膜氧化沟的污 水处理方法，所述污水处理设备包括生化反应池、用于分离污泥与磁 性载体的磁分离机、污泥脱水设备和脱膜设备，所述方法按顺序包括： 污水处理步骤和污泥处理步骤，其特征在于，在生化反应池中加入磁 性载体，使所述磁性载体流态化，在污泥处理步骤中包括使至少一部 分污泥通过磁分离机的步骤。
优选地，所述污水处理步骤包括如下步骤：生化处理步骤，其中 经过预处理后的污水进入污水处理设备;沉淀步骤和沉淀澄清步骤。
优选地，所述污泥处理步骤包括：在经沉淀步骤之后，使一部分 污泥回流到生化反应池，另一部分污泥进入磁分离机。
优选地，所述方法还包括使被磁分离机分离的所述磁性载体直接 回流到生化反应池，同时排除剩余污泥。
