[发明专利]一种污水处理的生物强化技术

说明书

一、技术领域

本发明属于环境保护范畴的污水处理领域。

二、背景技术

近年来MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor，移动床生物膜反应器)技术迅速发展，主要用于强化现有污水处理工程的生物处理效果，特别是在氨氮和总氮去除方面表现优异。

其原理是利用颗粒物表面附着的生物膜强化生物处理效果。但是MBBR不能降低生物处理系统的污泥指数，且其填料成本昂贵，限制了MBBR的应用。

与此同时，好氧颗粒污泥的的技术研究也日趋完善，MBBR与好氧颗粒污泥的共同点在于丰富的生物相和高污泥浓度。好氧颗粒污泥更具备沉降速度高的特征，与絮状污泥共沉可以降低污泥指数，减少污泥膨胀的发生。但是到目前为止，好氧颗粒污泥尚处于实验室和中试阶段，预期可能的应用也仅限于SBR、CASS等间歇运行工艺，对于氧化沟、A/O、A²/O等连续运行工艺难以实现污泥颗粒化。

三、发明内容

本发明的目的在于解决MBBR存在的问题，解决污泥颗粒化的瓶颈，解决低温下污泥膨胀、氨氮总氮去除率大幅下降的问题。

污水处理厂通常包括预处理和生物处理系统。预处理一般设置格栅、沉砂池，其中沉砂池主要用于分离水中的无机大颗粒物，防止颗粒物在后续设施沉积，造成初沉池或者生物处理系统砂石累积从而导致装置运行的困难。

一般而言，沉砂池的设计目的是尽可能截留砂石而不使其进入后续装置。然而事实证明，细小的砂粒进入生物处理系统并不会造成无机颗粒物的沉积，因为细小颗粒物在曝气或者推流装置的作用下会处于流化状态，同时细砂有助于污泥的沉降，降低生物处理系统的污泥指数，对于冬季易发的污泥膨胀有显著的抑制作用。细砂的存在，一则可以降低污泥指数(SVI)，从而允许大幅度提高污泥浓度，提高生物处理系统在低温状态下的处理效率；二则细砂同时起到了生物载体的作用，微生物将在其上附着生长。研究证明，硝化菌更容易在载体上生长，细砂同时起到了生物载体的作用，有助于留着硝化菌，在低温状态下保持高效的硝化能力，大大提高了氨氮去除率；最后，作为生物载体的细砂，外表处于好氧状态而生物膜的内部存在缺氧区，因此自动形成缺氧-好氧小环境，从而实现同步硝化-反硝化。工程实践证明，此项功能可以使总氮去除率提高到92％以上，对于城镇生活污水处理厂，冬季出水总氮低于3mg/L。

本发明与MBBR的共同之处在于利用生物膜提高有机物和氨氮乃至总氮的处理效果。

不同之处有如下几点：

1、MBBR的颗粒直径远大于本发明，因此在填料总体积相同的情况下，MBBR的表面积远远小于本发明。

2、MBBR一般需要设置填料的拦截装置，防止发生堵塞和破损，由此可能导致运行费用的增加。

3、MBBR与活性污泥是完全分离的两套生物系统，本发明的生物载体与活性污泥相互混合，在泥水分离阶段可以有效地与活性污泥共沉，大大降低活性污泥的SVI，抑制污泥膨胀、提高污泥浓度。

4、MBBR填料通常使用高分子材料制作，本发明则主要利用污水中带来的细小颗粒物，MBBR工程投资远远高于本发明，且前者存在材料老化问题将造成运行费用增加。

5、对业已建成的工程，如采用MBBR，一般而言填料将一直留存在生物处理装置中。因为填料的捞取和防老化保存的成本较高；本发明则可以灵活掌握，在水温较高、负荷较低的情况下可以将细颗粒砂粒直接外排，维持原设计的运行参数。

本发明则是上述原理的表述和工业实现的方法。

本发明的核心内容是将污水携带的部分泥沙送入生化处理系统，进入生化处理系统的固体粒径一般小于0.2mm。

四、具体实施方式

实施方案一：间歇开启沉砂池

本方案适用于无初沉池的污水处理系统。

一般可以7天～30天开启一次沉砂池(具体的开停时间可经实验确定，以大部分小颗粒流出而易于沉积的大颗粒分离为准)，将池中积存的大颗粒砂石排出，其余时间污水仍流经沉砂池，细颗粒无机物进入生物处理系统。

对于曝气沉砂池或者旋流沉砂池，可以间歇运行曝气沉砂池的曝气装置，或者可以间歇运行旋流沉砂池的旋流装置。

实施方案二：对已经分离的砂进行水力分级

吸砂装置吸出的砂进入水力分级装置，粗砂被二次分离后排出处理系统外售，细砂进入生化处理设施。

本方案同时适用于无初沉池和有初沉池两种情况。

实施方案三：设置两级串联沉砂池