公布日：2022.08.12
申请日：2022.05.20
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F3/00(2006.01)I;C02F3/10(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，属于污水处理技术领域，该污水处理工艺分为第一处理段、第二处理段、第三处理段及砂滤段，污水经第一处理段进行曝气好氧处理、经第二处理段进行曝气同步硝化反硝化处理、经第三处理段处理污水中TN；最后经砂滤段去除SS，总停留时间控制在6‑12小时。该方案采用三段生物膜处理，实现污水的好氧处理、同步硝化反硝化处理，处理效率高；尤其对低C/N废水处理效果好，无需投加碳源。本发明工艺简单高效、能耗低、占地面积小，尤其适用于小规模城市污水、农村污水以及水环境黑臭治理。
权利要求书
1.一种基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，其特征在于：分为第一处理段、第二处理段、第三处理段及砂滤段，所述第一处理段内部填充用于对污水曝气好氧处理的第一填料，所述第二处理段内部填充用于对污水曝气同步硝化反硝化处理的第二填料，所述第三处理段内部填充用于处理污水中TN的第三填料；所述第一处理段及第二处理段均设有曝气组件；污水依次流经第一处理段、第二处理段、第三处理段及砂滤段，总停留时间控制在6-12小时。
2.根据权利要求1所述的基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，其特征在于：所述第一处理段内部第一填料为污泥生物炭载体材料，所述污泥生物炭载体的表面包覆好氧生物层；所述污泥生物炭载体材料的粒径为1-2cm，比重0.8-1g/cm3；所述第一填料在第一处理段内的填充率20-30％，溶解氧控制在2-3mg/L；污水在第一处理段内停留时间控制在2-4小时；污泥生物炭载体材料中包括污泥基生物炭61、粘结剂62、功能材料63，粘结剂62包括有机粘结剂和无机粘结剂，各组分重量份数配比如下：污泥基生物炭：100份；有机粘结剂：0.1-10份；无机粘结剂：1-20份；功能材料：0.1-10份；水：20-100份；功能材料包括发泡剂、吸附剂和增强纤维，发泡剂、吸附剂和增强纤维按重量比1：(10-100):(5-50)混合；以上各组分经混合固化而成污泥生物炭载体材料。
3.根据权利要求2所述的基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，其特征在于：所述第二处理段内部第二填料是以污泥生物碳-硫基矿物载体材料为核芯，通过在污泥生物碳-硫基矿物载体材料的表面依次包覆硫自养反硝化菌层和包覆好氧微生物层，所述好氧微生物层包覆在硫自养反硝化菌层的外部；所述污泥生物碳-硫基矿物载体材料的粒径为1-2cm，比重1-1.2g/cm3；第二填料在第二处理段内的填充率30-40％，溶解氧控制在1-2mg/L，污水在第二处理段内的停留时间控制在3-5小时；污泥生物炭-硫基矿物载体材料包括污泥基生物炭、粘结剂、硫基矿物材料、功能材料，粘结剂包括有机粘结剂和无机粘结剂，各组分重量份数配比如下：污泥基生物炭：100份；有机粘结剂：0.1-10份；无机粘结剂：1-20份；硫基矿物材料：10-50份；功能材料：0.1-10份；水：20-100份；功能材料包括发泡剂、吸附剂和增强纤维，发泡剂、吸附剂和增强纤维按重量比1：(10-100):(5-50)混合；以上各组分经混合固化而成污泥生物炭-硫基矿物载体材料。
4.根据权利要求3所述的基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，其特征在于：所述第三处理段内部第三填料以污泥生物碳-硫基矿物载体材料为核芯，通过在污泥生物碳-硫基矿物载体材料的表面包覆硫自养反硝化菌层；第三填料在第三处理段内的填充率60-80％，溶解氧控制在0.2-0.5mg/L，污水在第三处理段内的停留时间控制在1-3小时。
5.根据权利要求4所述的基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，其特征在于：所述砂滤段的内部填装石英砂，石英砂粒径为0.5-1mm；污水在砂滤段内的停留时间控制在0.01-0.5小时。
6.根据权利要求1所述的基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，其特征在于：当污水经过第一处理段、第二处理段、第三处理段及砂滤段处理后的出水浓度增高时，启动回流系统；所述回流系统包括回流管和回流泵，所述回流管的进口端与第三处理段的出口端连通，所述回流管的出口端与第一处理段的进口相连，所述回流泵设置于回流管上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，其特征在于：所述第一处理段、第二处理段、第三处理段及砂滤段自上至下集成在箱体内，所述第一处理段、第二处理段、第三处理段及砂滤段的顶部均设有隔板，所述隔板上设有过水孔，所述箱体的顶部设有进水口、底部设有出水口。
8.根据权利要求7所述的基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，其特征在于：所述隔板上的过水孔直径为0.5-1cm。
9.根据权利要求7所述的基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，其特征在于：所述曝气组件为曝气盘，所述曝气盘分别设置于第一处理段及第二处理段的底部，所述曝气盘通过风管与风机相连。
10.根据权利要求9所述的基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，其特征在于：所述风管上设有风量控制阀门，所述箱体的底部设有出水控制阀门。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，旨在解决上述现有技术中污水治理设施成本高、维护难度大导致农村污水处理发展缓慢的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种基于污泥生物炭载体的污水处理工艺，分为第一处理段、第二处理段、第三处理段及砂滤段，所述第一处理段内部填充用于对污水曝气好氧处理的第一填料，所述第二处理段内部填充用于对污水曝气同步硝化反硝化处理的第二填料，所述第三处理段内部填充用于处理污水中TN的第三填料；所述第一处理段及第二处理段均设有曝气组件；
污水依次流经第一处理段、第二处理段、第三处理段及砂滤段，总停留时间控制在6-12小时。
优选的，所述第一处理段内部第一填料为污泥生物炭载体材料，所述污泥生物炭载体的表面包覆好氧生物层；所述污泥生物炭载体材料由污泥生物碳、粘结剂、发泡剂、吸附剂、增强纤维固化而成，粒径为1-2cm，比重0.8-1g/cm3；所述第一填料在第一处理段内的填充率20-30％，溶解氧控制在2-3mg/L；污水在第一处理段内停留时间控制在2-4小时
优选的，所述第二处理段内部第二填料以污泥生物碳-硫基矿物载体材料为核芯，通过在污泥生物碳-硫基矿物载体材料的表面依次包覆硫自养反硝化菌层和包覆好氧微生物层，所述好氧微生物层包覆在硫自养反硝化菌层的外部；所述污泥生物碳-硫基矿物载体材料由污泥基生物碳、硫基矿物材料、粘结剂、发泡剂、吸附剂、增强纤维固化而成，粒径为1-2cm，比重1-1.2g/cm3；第二填料在第二处理段内的填充率30-40％，溶解氧控制在1-2mg/L，污水在第二处理段内的停留时间控制在3-5小时。
优选的，所述第三处理段内部第三填料以污泥生物碳-硫基矿物载体材料为核芯，通过在污泥生物碳-硫基矿物载体材料的表面包覆硫自养反硝化菌层；所述污泥生物碳-硫基矿物载体材料由污泥基生物碳、硫基矿物材料、粘结剂、发泡剂、吸附剂、增强纤维固化而成，粒径为1-2cm，比重1.2-1.5g/cm3；第三填料在第三处理段内的填充率60-80％，溶解氧控制在0.2-0.5mg/L，污水在第三处理段内的停留时间控制在1-3小时。
优选的，所述砂滤段的内部填装石英砂，石英砂粒径为0.5-1mm；污水在砂滤段内的停留时间控制在0.01-0.5小时。
优选的，当污水经过第一处理段、第二处理段、第三处理段及砂滤段处理后的出水浓度增高时，启动回流系统；所述回流系统包括回流管和回流泵，所述回流管的进口端与第三处理段的出口端连通，所述回流管的出口端与第一处理段的进口相连，所述回流泵设置于回流管上。
优选的，所述第一处理段、第二处理段、第三处理段及砂滤段自上至下集成在箱体内，所述第一处理段、第二处理段、第三处理段及砂滤段的顶部均设有隔板，所述隔板上设有过水孔，所述箱体的顶部设有进水口、底部设有出水口。
优选的，所述隔板上的过水孔直径为0.5-1cm。
优选的，所述曝气组件为曝气盘，所述曝气盘分别设置于第一处理段及第二处理段的底部，所述曝气盘通过风管与风机相连。
优选的，所述风管上设有风量控制阀门，所述箱体的底部设有出水控制阀门。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明采用三段生物膜处理，通过调节控制各处理段填充载体材料组成、比重，填充率、曝气量和溶解氧，实现好氧处理、同步硝化反硝化处理，和反硝化处理，处理效率高。
2、本发明能够利用同步硝化和硫自养反硝化，对低C/N废水处理，无需投加碳源。
3、本发明能够在同一个装备中实现好氧处理、同步硝化反硝化处理，和反硝化处理，处理效率高，设备紧凑，集成度高，占地面积小。
4、本发明能够在当出现出水浓度较高时，开启外回流，提高处理效率。
5、本发明工艺简单、结构紧凑，易于控制，制造成本低，适合规模化生产和应用。
（发明人：高卫民;程寒飞;徐驰;冉景;朱巧红）
