申请日2020.01.03
公开(公告)日2020.04.21
IPC分类号C02F3/10; C02F3/12
摘要
一种粉体强化SBR法污水生化处理的方法，包括下述步骤：选取合适的粉末载体，除去较粗粒径的杂质，再加入水或者废水将粉末载体制成料浆，使粉末载体完全吸湿、不再结块上浮;将浸泡后的粉体浆料的pH调整合适;将浸泡吸湿完全后的粉体浆料投加到生物反应器或者生物反应构筑物内，使投加的粉末载体均匀分布到生物反应器内;所述生物反应器内的微生物通过黏附作用包裹在粉末载体表面，形成具有沉核的生物絮粒，最后微生物粉末颗粒经过生物反应区最后在沉淀段沉淀，排出污泥中对粉末载体和微生物进行分离后回用，实现粉末载体循环利用。本发明提高了污水中难降解物质的去除效率、提升了出水水质。
权利要求书
1.一种粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于包括下述步骤：选取合适的粉末载体，除去较粗粒径的杂质，再加入水或者废水将粉末载体制成料浆，使粉末载体完全吸湿、不再结块上浮;将浸泡后的粉体浆料的pH调整合适;将浸泡吸湿完全后的粉体浆料投加到生物反应器或者生物反应构筑物内，使投加的粉末载体均匀分布到生物反应器内;所述生物反应器内的微生物通过黏附作用包裹在粉末载体表面，形成具有沉核的生物絮粒，最后微生物粉末颗粒经过生物反应区最后在沉淀段沉淀，排出污泥中对粉末载体和微生物进行分离后回用，实现粉末载体循环利用。
2.根据权利要求1所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1.将确定质量且过筛的粉末载体浸泡完全吸湿后得到浆料;
S2.将浸泡后粉体浆料的pH调整至中性或偏碱性;
S3.将调和pH后的粉体浆料投加到生物反应器或构筑内;
S4.通过水力作用使投加的浆料均匀扩散到生物反应器内;
S5.生物反应器内的微生物在粉末载体内部孔径进行附着并在粉末载体表面形成附着生物膜，产生具有沉核的生物絮粒颗粒;
S6.生物絮粒在生物反应段对污染物生化降解;沉淀期经重力沉降浓缩的粉末载体及其附载微生物部分排出反应器，这部分粉体经过处理后重复投加使用。
3.根据权利要求2所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：所述步骤S1中，根据废水中的不同污染物处理特性，粉末载体可选择为：硅藻土、粉末活性炭、滑石粉和粉煤灰其中一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：所述粉末载体颗粒粒径为10～200μm。
5.根据权利要求2所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：所述过筛的筛网为250目以上的筛网。
6.根据权利要求2所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：所述步骤S1中，浸泡可以利用污水、反应出水或自来水浸泡，或者将粉体直接投加到盛有污水、反应出水或自来水的生物反应器内浸泡吸湿。
7.根据权利要求2所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于，所述步骤S1、S2、S3中操作顺序可进行以下调换：将粉末直接投加至反应器内，再利用装置内污水进行浸湿处理，即按照步骤S2-S3-S1的顺序操作;或者，将浆料或粉末投加至反应器后，再调节反应器中的pH值，即按照步骤S1-S3-S2或者S3-S1-S2的顺序操作。
8.根据权利要求2所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：调节pH值范围为7-8。
9.根据权利要求2所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：所述步骤S3的浆料投加方式是通过搅拌桶搅拌后，采用定向喷淋装置将浆液加入到生化池;或者在搅拌桶搅拌湿润后，用干投机在生化池内定时定位投加。
10.根据权利要求2所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：步骤S3中，投加后构筑物内粉末载体的浓度在6g/L～20g/L之间。
11.根据权利要求2所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于所述步骤S4中采用多种不同水力作用进行混合，包括：采用内部含折棱的管道以水推动力对浆料与进水进行混合，或者在反应器内部利用搅拌和曝气装置，以搅拌动力和气泡上升扰动力进行混合。
12.根据权利要求2所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：所述步骤S5的微生物为反应器内原有微生物，或者为进水本身携带的微生物或者人为投加的菌剂。
13.根据权利要求2所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：所述步骤S5的微生物通过污水与粉末载体进行接触，形成生物絮粒;或者将环境土壤淋洗后，将含微生物的淋洗液混合粉体形成具有良好沉降性能的生物絮粒。
14.根据权利要求2所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于，所述步骤S3、S5操作顺序可进行以下调换：投加粉末载体于反应器中进行生物絮粒的造粒，即按照步骤S3-S5的顺序操作;或者，投加已接种菌剂的成熟粉末载体絮粒，即按照步骤S5-S3的顺序操作。
15.根据权利要求2所述的一种粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：所述步骤S6粉体絮粒在沉淀段沉淀为自然重力沉淀;所用反应器的池壁和底部加设刮泥设备，用于粘壁絮粒的刮除以及底部沉泥的搅动，防止形成死泥板结。
16.根据权利要求2所述的一种粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：所述步骤S6分离器通过物理、化学作用对排出粉体分离回用，采用破坏粉体结构程度较低的作用力。
17.根据权利要求16所述的粉体强化SBR法污水生化处理的方法，其特征在于：所述破坏粉体结构程度较低的作用力包括离心、重力或者燃烧。
说明书
一种粉体强化SBR法污水生化处理的方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，涉及一种粉体强化SBR法污水生化处理的方法。
背景技术
目前随着工业和农业的迅速发展，生活中产生的污水急剧增加，水中所需处理的污染物日益上升，且种类繁多。由于我国管网建设落后，目前还有一部分污水未接入污纳管，如果后期将这些污水接纳到污水厂必然增加污水厂的运行压力。随着环境的日益恶化和人类对生活环境的日益重视，污水厂排放标准继续提高。但由于污水厂设计负荷有限，无法过量接纳外来污水，因此急需扩建或者增建污水处理设施来满足日益增长的需求。基于中国人口众多、城市土地资源紧张的国情，增收土地来新建或者扩建污水处理设施会导致初期投入及建设成本增加。因此急需一种在基本不改变原有污水处理构筑物的情况下提升原有构筑物处理能力的技术。当然中国人口分布较广，所造成的污染源如果一起并网建设成本过高，不具经济性。因此急需一种高效处理技术使处理设施小型化，在一定的有效体积下，进行高效处理，从而减小对土地资源的占用。自然环境中存在较多粒径极小，且比表面积大的粉末，且中国储量丰富。
SBR处理工艺是近年来很常用的一种污水处理工艺，SBR是序列间歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，它是一种基于以悬浮生长的微生物在好氧条件下对有机物、氨氮等污染物进行降解的废水生物处理活性污泥工艺，按时序来以间歇曝气方式进行，改变活性污泥的生长环境，是一种被全球广泛认可和使用的废水处理工艺，具有节省成本、有机物去除效率高的特点，还可在同一反应器内不同时段进行硝化、反硝化过程，完成脱氮过程，但现有的SBR处理工艺还存在许多技术问题：SBR处理工艺的去除氮磷的效果较差，如果不经处理直接排到环境中，很容易引起水体的富营养化，无法达到最大化污水处理效果的目的;部分SBR处理工艺并未设置闲置阶段，所以每次进过污水处理的活性污泥需要排出SBR池外，位于地下的SBR池则需要额外的提取设备来抽取活性污泥进行处理，同时处于地下的SBR池也会存在处理过后的污水同时需要进行提取设备抽取的问题，造成资源浪费的同时也需要额外的空间来放置设备等。
一些粉末比如水滑石、硅藻土、沸石粉等，由于其具有微小的孔径、较大的比表面积，十分适合微生物进行附着，且能有效提升装置中微生物浓度。微生物浓度提升，促进了细菌分泌胞外聚合物，形成粉末镶嵌结构的絮凝体结构，其污泥结合紧密，沉降能力有一定幅度的增强。在SBR工艺中投加粉体，能有效提升污泥浓度，且对出水水质有较高的提升，工艺改造简单可行，在应用中有较为巨大的潜力。本发明基于传统SBR工艺，向其中添加粉体强化，提供一种高效、无污染、应用性强的污水处理工艺改良方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、无污染、应用性强的的污水生化处理工艺。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高效、无污染、应用性强的的污水生化处理工艺，包括下述步骤：选取合适的粉末载体，先用筛网除去较粗粒径的杂质，再加入水或者废水通过缓慢搅拌将粉末载体制成料浆，使粉末载体完全吸湿，不再结块上浮，将浸泡后的粉体浆料的pH用酸、碱、盐等化学物质调整至中性或偏碱性，也可通过连续更换浆料上清液使粉体浆料的pH恢复至中性或偏碱性，将浸泡吸湿完全后的中性粉体浆料投加到生物反应器或者生物反应构筑物内，通过各种水力搅拌作用使投加的粉末载体均匀分布到生物反应器内，投加量较大时可以多点投加，以利于扩散，生物反应器内的微生物通过黏附作用包裹在粉末载体表面，即在粉末载体表面附着生物膜，形成具有沉核的生物絮粒，最后微生物粉末颗粒经过生物反应区最后在沉淀段沉淀，排出污泥中对粉末载体和微生物进行分离后回用，实现粉末载体循环利用，对环境污染大大减低。
进一步，一种粉体强化SBR法污水生化处理的方法，包括以下步骤：
S1.确定投加的粉末载体种类，称取所需投加的质量，在过筛网后，将粉末载体浸泡完全吸湿后得到浆料;
S2.将浸泡后粉体浆料的pH调整至中性或偏碱性;
S3.将调和pH后的粉体浆料投加到生物反应器或构筑内;
S4.通过水力作用使投加的浆料均匀扩散到生物反应器内;
S5.生物反应器内的微生物在粉末载体内部孔径进行附着并在粉末载体表面形成附着生物膜，产生具有沉核的生物絮粒颗粒;
S6.生物絮粒在生物反应段对污染物生化降解，沉淀期经重力沉降浓缩的粉末载体及其附载微生物部分排出反应器，这部分粉体通过加热灼烧等方式能重复投加使用。
需要说明的是：所述步骤S1、S2、S3中操作顺序不唯一，除了上述顺序，还可将粉末直接投加至反应器内，再利用装置内污水进行浸湿处理，即按照步骤S2-S3-S1的顺序操作;再者，还可以将浆料或粉末投加至反应器后，再调节反应器中的pH值，即按照步骤S1-S3-S2或者步骤S3-S1-S2的顺序操作。
所述步骤S3、S5操作顺序不唯一，除了投加粉末载体于反应器中进行生物絮粒的造粒即按照步骤S3-S5的顺序操作;也可以投加已接种菌剂的成熟粉末载体絮粒，即按照步骤S5-S3的顺序操作。
进一步地，在步骤S1中，过滤所用的筛网为250目以上的筛网，或者直接采用250目以上的粉末载体。
进一步地，在步骤S1中，加入的水或者废水等溶剂的作用仅用于粉末载体的溶解，溶剂投加量不固定，以完全湿润粉末载体为准。
进一步地，在步骤S2中，将浸泡后的粉体浆料的pH用酸、碱、盐等化学物质调整至中性或偏碱性，或者通过连续更换浆料上清液使粉体浆料的pH恢复至中性或偏碱性，pH值范围为7-8。
进一步地，步骤S3中，浆料投加部位可以为任意位置，投加后构筑物内粉末载体的浓度在6g/L～20g/L之间。
进一步地，在步骤S4中，当浆料加入到生物反应器内后，根据实际情况，可以通过曝气充氧产生的气泡扰动、搅拌机桨叶转动的水力作用或者重力作用导致的水体交换等任何方式的水力作用使浆料在生物反应器内均匀分布，并持续扰动，使粉末载体不进行沉降。曝气强度因粉体种类和浓度的不同而有一定的差异，一般控制水体搅拌后表面溶解氧浓度在2mg/L以上。
进一步地，在步骤S5中，投加的菌剂、构筑物或进水中原有的微生物通过水力作用，与粉末载体进行无规则的碰撞，使微生物与含有微小孔径的粉末载体发生粘附，部分微生物填充粉末载体的内部孔径，并在粉末载体表面附着生物膜，形成具有沉核的生物絮粒。
进一步地，在步骤S6中，形成的微生物粉末颗粒根据原有污水工艺流程，经过反应、污水中有机物分解处理后，在序批式反应的沉淀阶段，由于微生物粉末颗粒沉降性能较好，能较快沉降。混合液初步泥水分离后，排出的粉末附载的生物絮粒通过分离器对其中的活性污泥成分和粉末载体进行分离。整个反应周期控制在6h附近，即为理论水力停留时间，其中沉淀过程由于微生物与粉体间有较强的黏结作用，通常0.5h内即可视为沉淀完全，上清液分离出为处理后出水。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明为一种粉体强化SBR法污水生化处理的方法，该技术选取一定量所需投加的粉末载体，用筛网除去较粗粒径的杂质。加入水或者废水等溶剂通过缓慢搅拌将粉末载体溶解制成浆料，使粉末载体完全吸湿，不在结块上浮。由于部分粉末载体溶于水后会导致溶液pH急剧变化，因此将浸泡后的粉体浆料的pH用酸、碱、盐等化学物质调整至中性，也可通过连续更换浆料上清液使粉体浆料的pH恢复至中性，并将浸泡吸湿完全后的中性粉体浆料投加到生物反应器或者生物反应构筑物内。通过各种水力搅拌作用使投加的浆料均匀分布到生物反应器内，由于部分粉末载体沉降性能较好，因此水力作用需持续搅动，使浆料均匀分布。生物反应器内的微生物通过黏附作用包裹在粉末载体表面并在粉末载体内部孔径进行负载，即在粉末载体表面附着生物膜，形成具有沉核的生物絮粒。粉末附载的生物絮粒经过生物反应区最后在沉淀区沉淀，通过分离器对粉末载体和微生物进行分离后回用。
该工艺对低浓度废水及高浓度废水均与较强的适应性，适合开发小型高效设备用于处理各种截留污水。亦适用于对一些污水厂的提标改造项目。通过投加一些微粉粉末载体，具有使原有微生物浓度显著提高，提高难降解有机物或TOC的去除率，改善污泥絮体的形成，增加了无机物的去除率等优点。形成的微生物微粉颗粒由于比重较重，因此沉降速率快，沉降性能好，污泥较为密实，而由于投加微粉后，微生物得以在工艺中得到有效保留，促使生物链得以延长，有效减少了后续污泥处理产生的各种问题，使得工艺更加绿色环保。（发明人柴晓利;陆斌;戴晓虎;武博然;汪秀仲）
