申请日2007.03.21
公开(公告)日2007.09.19
IPC分类号C02F3/30; C02F1/44; C02F3/10
摘要
一体式厌氧膜-生物反应器-自然通风生物滤池污水处理工艺，涉及城市污水处理技术，用于城市污水处理以及水体性质与城市污水相类似的工业有机废水处理。它由一体式厌氧膜-生物反应器(1)、抽吸泵(2)、自然通风生物滤池(3)组成。城市污水进入首先经过一体式厌氧膜-生物反应器1处理，在厌氧膜-生物反应器(1)运行过程中投加化学除磷药剂去除污水中的磷，同时降低对膜的污染，然后利用抽吸泵(2)或水位差的作用进入自然通风生物滤池(3)处理，去除污水中残留的有机污染物和氨氮。本发明工艺具有占地面积小，不需要任何人工强化的机械曝气设施，能量消耗少，污泥产率低，出水水质好的优点，且大大降低了投资费用和实际运行费用。
权利要求书
1.一体式厌氧膜-生物反应器-自然通风生物滤池污水处理工艺，其特征在于： 处理工艺由一体式厌氧膜-生物反应器(1)、抽吸泵(2)、自然通风生物滤池(3)构 成，在污水处理过程中，污水首先进入一体式厌氧膜-生物反应器1中，在厌氧微生 物的作用下有机污染物得到降解去除，同时产生可回收利用的生物气，在膜的分离作 用下，厌氧微生物被截留在厌氧膜-生物反应器(1)中，在厌氧膜-生物反应器(1) 的运行过程中，连续投加化学除磷药剂，经厌氧膜-生物反应器(1)处理过的水在 抽吸泵(2)或在水位差重力的作用下进入自然通风生物滤池(3)作进一步处理。
2.根据权利要求1所属的污水处理工艺，其特征在于：污水经一体式厌氧膜- 生物反应器(1)处理后，其膜组件出水依靠抽吸泵(2)的抽吸或水位差重力。
3.根据权力要求1所属的污水处理工艺，其特征在于：自然通风生物滤池(3) 利用自然通风对膜出水进行进一步处理。
说明书
一体式厌氧膜-生物反应器-自然通风生物滤池污水处理工艺
技术领域
一体式厌氧膜-生物反应器-自然通风生物滤池污水处理工艺，涉及城市污水处 理技术，用于城市污水处理以及水体性质与城市污水相类似的工业有机废水处理。
技术背景
对于城市污水处理，目前我国一般采用好氧二级生物处理或包括好氧曝气在内的 生物脱氮除磷工艺。这些常规生物处理工艺普遍存在流程复杂，占地大，基建费和运 转能耗费用高，污泥产率高(0.29～0.38kgVSS/kgCOD)，污泥处理投资和处理费用大 等问题，运行成本约0.46元/吨污水，致使许多经济发展相对落后的中小城市难以筹 资兴建，或者因污水处理成本高而难以维持运转。与好氧生物处理的高能耗、高处理 成本相比，厌氧生物处理具有动力消耗少，回收生物能、污泥产量低，占地面积小， 氮磷需求量少且可去除难降解有机物的优点，是一项可持续的污水处理技术。由于城 市污水中颗粒物的水解限制了整个厌氧降解过程，而低温下水解速率急速下降，截留 颗粒物的降解受到很大影响。在25℃时15d的SRT对于水解酸化和产甲烷过程来说 已经足够，而在15℃时却需要75d。因此，在气候温和地区和季节，采用厌氧技术处 理城市污水是可行的，但是，在低温地区和低温季节，采用厌氧技术处理城市污水就 达不到理想的污水处理效果。
厌氧膜-生物反应器的开发应用有助于解决这一问题，它与常规的厌氧反应器相 比，厌氧膜-生物反应器具有容积负荷高、占地面积小、出水水质好、以及HRT和SRT 可完全分离等特点。然而，厌氧膜-生物反应器在作厌氧生物处理时通常只能去除城 镇污水中的有机物，而去除氮、磷等营养物的效果相对较差，其出水水质还达不到传 统二级生化工艺的水平，同时，也不可能解决氮、磷达标问题。因此，需要对厌氧膜 -生物反应器出水进一步进行后续处理或者强化厌氧膜-生物反应器的处理效能。
对厌氧反应器的出水处理，好氧生物膜法与活性污泥法相比，好氧生物膜法更适 合处理厌氧反应器的出水，同时，好氧生物膜法有利于硝化微生物的生长，硝化速率 受温度的影响小。现有的好氧生物膜反应器，按照其曝气方式的不同可分为自然通风 生物膜反应器和人工通风生物膜反应器，其中，自然通风生物膜反应器的具体形式有 普通生物滤池或高负荷生物滤池(高度低于2m)或塔式生物滤池，人工通风的生物 膜反应器可分为连续通风和间歇通风两种。自然通风生物滤池的能耗最低，但是，在 实际使用中，自然通风生物滤池存在水力负荷较低，当进水中悬浮物含量太高和进水 中有机物含量较高时易造成滤池中异养微生物的过度生长而堵塞滤池，影响滤池正常 运行和水处理效果。
发明内容
针对国内外现有城市污水好氧处理工艺的不足以及厌氧处理存在的问题，本发明 人通过研究提出了结合一体式厌氧膜-生物反应器和自然通风生物滤池各自优点，适 用于城市污水以及可生化性类似的工业有机废水处理的一体式厌氧膜-生物反应器- 自然通风生物滤池处理工艺。
一体式厌氧膜-生物反应器-自然通风生物滤池污水处理工艺由一体式厌氧膜-生 物反应器、抽吸泵、自然通风生物滤池构成，污水处理时，先由一体式厌氧膜-生物 反应器和在反应器运行过程时同步投加的除磷和硫化物对污水进行“粗”处理，然后由 自然通风生物滤池再进行“精”处理，使经处理的污水达到排放要求。
一体式厌氧膜-生物反应器由膜组件内置在厌氧生物反应器中而成，经厌氧生物 处理后污水，在抽吸泵的抽吸或在水位差重力作用下，通过膜组件过滤排出。由于在 一体式厌氧膜-生物反应器中省去了好氧生物处理中的曝气系统，因此，其能耗相对 较低，结构也更为紧凑。自然通风生物滤池为完全自然通风的附着生长式反应器，滤 池内设置人工填料或/和天然材料的填料。污水经一体式厌氧膜-生物反应器“粗”处理 后，污水中的绝大部分有机物被去除，膜组件过滤排出的水依靠重力或抽吸泵的余压 进入自然通风生物滤池处理，对残余有机物和氨氮进行去除。
本发明工艺在城市污水处理过程中，污水首先进入一体式厌氧膜-生物反应器中， 在厌氧微生物的作用下有机污染物得到降解去除，同时产生可回收利用的生物气，在 膜的高效分离作用下，厌氧微生物被截留在生物反应器中，防止了厌氧污泥的流失， 使生物反应器维持在较高的生物浓度下运行，也有效降低了生物反应器的占地面积， 提高了反应器的容积负荷，反应器本身HRT和SRT的完全分离有助于提高反应器的 SRT，以便彻底去除污水中的易降解COD和挥发性脂肪酸，同时，膜本身的高效截 留作用可以进一步改善厌氧出水的水质，提高污水处理效果;另一方面，考虑到污水 中含磷污染物的达标排放问题，在厌氧膜-生物反应器的运行过程中，可以连续投加 除磷和硫化物药剂(例如，聚合硫酸铁)以去除污水中的磷和硫化物，而且药剂还能 有效降低膜污染。经过厌氧膜-生物反应器的“粗”处理后的水，其有机物浓度得到显 著降低，膜出水在抽吸泵或在水位差的作用下进入后续的自然通风生物滤池进行“精” 处理，以进一步去除污水中残余有机污染物和氨氮。由于经过厌氧膜-生物反应器的 “粗”处理后，污水中大部分污染负荷已经去除，以及由于膜的高效截留作用防止了固 体悬浮物进入后续的生物滤池，并且城市污水经厌氧处理后出水中的有机物含量也大 大降低，这能够大大抑制滤池中异养微生物的生长，减轻了对后续“精”处理的负荷， 因而自然通风生物滤池的污泥产率低，有效避免了滤池的堵塞。
本发明工艺的特点是：
1.有效利用了厌氧膜-生物反应器HRT和SRT的完全分离的特点，提高了生物 反应器的SRT，有助于彻底去除污水中的易降解COD和挥发性脂肪酸;提高了出水 水质，又保持了高微生物浓度，降低了污泥负荷，减少了厌氧生物反应器的体积;
2.有效利用自然通风生物滤池的低能耗优势，借助自然通风供氧为硝化菌等好 氧微生物的作用创造环境条件，降低出水氨氮浓度;
3.利用厌氧膜生物反应器出水作为自然通风生物滤池的进水，有利于在低碳氮 比下抑制异养菌的生长，提高生物滤池的硝化速率和效率，防止滤池的堵塞问题;
4.有效利用了厌氧膜-生物反应器中膜组件出水的余压，避免了污水二次提升， 进一步降低了能耗。
5.与传统的好氧生物处理工艺相比，本发明工艺具有占地面积小，不需要任何 人工强化的机械曝气设施，能量消耗少(一般仅有抽吸泵的电耗)，运行费用比现有 工艺降低一半以上，且污泥产率低，出水水质好，大大降低了投资费用和实际运行费 用。
