【发明授权】一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池及其废水处理方法_杭州师范大学;浙江省淡水水产研究所_201910114692.5 

申请/专利权人:杭州师范大学;浙江省淡水水产研究所

申请日:2019-02-14

发明/设计人:张杭君;叶雪平;陈彬;唐娟;周东仁

公开(公告)日:2020-10-23

代理机构:杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)

公开(公告)号:CN109704462B

代理人:黄前泽

主分类号:C02F3/30(20060101)

地址:311121 浙江省杭州市余杭区仓前街道余杭塘路2318号

分类号:C02F3/30(20060101);C02F101/16(20060101);C02F101/10(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.10.23#授权;2019.05.28#实质审查的生效;2019.05.03#公开

摘要:本发明公开了一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池及其废水处理方法。现有曝气生物滤池难以处理含藻废水。本发明一种抑藻剂脱氮微生物联合式曝气生物滤池装置,包括废水处理滤塔。废水处理滤塔包括塔体以及设置在塔体内的承托层、复合滤料层和生物处理区。塔体的底部开设有废水进口,顶部开设有废水出口。塔体内腔的底部固定有曝气管。复合滤料层设置在承托层的上方。复合滤料层包括从下至上依次排列的抑藻层、除磷吸附剂层、砂石层、砾石层。生物处理区设置在复合滤料层的上方。生物处理区设置有多个生物处理袋。本发明通过设置的抑藻层,抑制被处理废水中藻类的生长,进而避免了被处理废水中的藻类对脱氮微生物产生影响。

主权项:1.一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池,包括废水处理滤塔;其特征在于:所述的废水处理滤塔包括塔体以及设置在塔体内的承托层、复合滤料层和生物处理区;所述塔体的底部开设有废水进口,顶部开设有废水出口;塔体内腔的底部固定有曝气管;复合滤料层设置在承托层的上方;所述的复合滤料层包括从下至上依次排列的抑藻层、除磷吸附剂层、砂石层、砾石层;所述的生物处理区设置在复合滤料层的上方;生物处理区设置有多个生物处理袋;生物处理袋的材质为半透膜;各生物处理袋内均装有脱氮微生物。

全文数据:一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池及其废水处理方法技术领域本发明属于水体治理技术领域,具体涉及一种抑藻脱氮微生物联合式曝气生物滤池装置及方法。背景技术我国是一个水资源十分匮乏的国家,人均水资源仅为世界平均水平的14,并且水资源时空分布极不均匀,开发利用难度较大。近几十年来,随着化肥、农药和洗涤剂等的广泛应用,氮磷污染及水体富营养化日趋严重。氮磷污染的加剧主要表现在两个方面:湖泊水体,近30年来污染呈现迅速增长的趋势,氮、磷污染严重,富营养化问题突出;海洋方面,赤潮发生的频率增加,并且泛滥的范围扩大,导致水源性缺水。此外,水环境恶化,水质性缺水严重。随着经济的发展,来自人类生活生产的农业污染、城市污染和工业污染使我国又面临着严重水质性缺水。中国环境公报表明,2013年我国水环境质量基本稳定,地表水总体属于轻度污染,但部分地区河段污染严重,黄河、长江、松花江、海河、珠江、淮河、辽河、西南诸河、西北诸河和浙闽片河流等几大流域的国控断面中,Ⅰ~Ⅲ类水质断面比例为71.7%,Ⅳ~Ⅴ类水质断面比例为19.3%,劣Ⅴ类水质断面比例分别9.0%。人民群众的生活水平得到不断的提高,城市污水与工业废水的处理难度与日俱增。目前,传统的活性污泥法处理工艺无法处理现有的废水总量。曝气生物滤池工艺发展迅速,工艺形式不断优化,已经逐渐一种成熟的水处理工艺。曝气生物滤池具有以下优点:采用粗糙多孔的小颗粒填料作为生物载体,载体孔隙率大,比表面积大,可在填料表面维持较高的生物量,同步发挥生物氧化和物理截留作用;粒状填料层具有较高的氧转移效率和利用效率,因此所需曝气量低,运行能耗较低,硝化和反硝化效率高,能耐受较高负荷;减少了污水的异味,无污泥膨胀问题;运行管理方便。曝气生物滤池也具有下主要缺点:曝气生物滤池对进水的要求较高,尤其是进水浊度不能过高;水头损失较大,污水提升所需索机的扬程高;此外,因设计或运行管理不当还会造成滤料随水流失等问题。但是,曝气生物滤池对进水的要求较高,尤其是进水浊度不能过高;此外,如果设计或运行管理不当还会造成滤料随水流失等问题。因此,研究和开发经济高效的脱氮除磷污水处理技术对促进城市污水和工业废水的脱氮除磷具有十分重要的意义。发明内容本发明的目的在于提供一种抑藻剂脱氮微生物联合式曝气生物滤池装置及方法。本发明一种抑藻剂脱氮微生物联合式曝气生物滤池装置,包括废水处理滤塔。所述的废水处理滤塔包括塔体以及设置在塔体内的承托层、复合滤料层和生物处理区。所述塔体的底部开设有废水进口,顶部开设有废水出口。塔体内腔的底部固定有曝气管。复合滤料层设置在承托层的上方。所述的复合滤料层包括从下至上依次排列的抑藻层、除磷吸附剂层、砂石层、砾石层。所述的生物处理区设置在复合滤料层的上方。生物处理区设置有多个生物处理袋。生物处理袋的材质为半透膜。各生物处理袋内均装有脱氮微生物。进一步地,本发明一种抑藻剂脱氮微生物联合式曝气生物滤池装置还包括输水组件。所述的输水组件包括反冲接收水箱、进水水箱、进水泵、第一流量传感器、第一通断阀、第二通断阀、反冲水泵、第三通断阀、第二流量传感器和出水水箱。所述进水泵的入水口与进水水箱的出水口连接,出水口与第一流量传感器的入水口连接。第一流量传感器的出水口与第一通断阀的入水口连接。反冲接收水箱的进水口与第二通断阀的出水口连接。第一通断阀的出水口及第二通断阀的进水口与塔体的废水进口连接。出水水箱的进水口与第三通断阀的出水口连接。第三通断阀的进水口与第二流量传感器的出水口连接。反冲水泵的入水口与出水水箱的反冲水出口。反冲水泵的出水口及第二流量传感器的进水口均与塔体上的废水出口连接。进一步地,本发明一种抑藻剂脱氮微生物联合式曝气生物滤池装置还包括曝气组件。所述的曝气组件包括空气流量计、曝气气泵和第四通断阀。曝气气泵的出气口与第四通断阀的进气口通过空气流量计连接。第二通断阀的出气口与塔体内曝气管的进气口连接。进一步地,所述的抑藻层内设置有苔藓和秸秆。所述的除磷吸附剂层内设置有除磷吸附剂。所述的除磷吸附剂包括壳聚糖和木质活性炭。壳聚糖与木质活性炭的质量比为1:a,1≤a≤10。除磷吸附剂、苔藓、秸秆的体积比为1:3:3。进一步地,所述的除磷吸附剂的制备方法如下:将壳聚糖与木质活性炭混合后进行负载金属改性,并在500℃环境下进行1.5h的高温焙烧。进一步地,所述塔体的顶部还开设有溢流口。所述的溢流口位于废水出口的上方。进一步地,所述的脱氮微生物采用硝化细菌和好氧反硝化细菌。进一步地,所述的生物处理袋呈球状,生物处理袋的孔径等于0.22μm。进一步地,所述的承托层呈网状。所述的生物处理区与复合滤料层通过隔离网隔开。所述生物处理区的上方设置有顶部筛网。所述废水处理滤塔的侧部开设有四个换料口。其中一个换料口与复合滤料层的底部对齐。另三个换料口均与生物处理区。所述的曝气管呈圆环形的,且开设有纳米曝气孔。该抑藻脱氮微生物联合式生物滤池的废水处理方法具体如下:步骤一、第一通断阀、第三通断阀及第四通断阀开启,第二通断阀封闭,反冲水泵关闭,进水泵启动,将进水水箱中的被处理废水注入塔体底部的废水进口。步骤二、进入塔体内的被处理废水依次经过复合滤料层内的抑藻层、除磷吸附剂层、砂石层、砾石层。抑藻层通过水的淋溶作用使苔藓及秸秆中的化感物质释放到被处理废水中,进而抑制被处理废水中藻类的生长。除磷吸附剂层吸附被处理废水中的磷元素。砂石层、砾石层对水中粒径较大的颗粒物进行物理截流。步骤三、经复合滤料层过滤的被处理废水进入生物处理区。生物处理区中的硝化细菌及好氧反硝化细菌降解被处理废水的氮元素。步骤四、在生物处理区脱氮后的被处理废水从塔体顶部的废水出口经第二流量传感器、第三通断阀输入出水水箱。持续运行额定时间后,进入步骤五。步骤五、第一通断阀及第三通断阀封闭,第二通断阀开启,进水泵关闭,反冲水泵启动,将出水水箱中的部分清水注入塔体顶部的废水出口,对复合滤料层进行反冲洗。清水完成反冲洗后,进入反冲接收水箱。步骤六、循环执行步骤一至五。本发明专利具有的有益效果是:1、本发明通过设置的抑藻层,抑制被处理废水中藻类的生长,进而避免了被处理废水中的藻类对脱氮微生物产生影响。2、本发明中的生物处理袋能够避免脱氮微生物随被处理废水的流动而产生流失。因此,本发明相对于常规的废水处理装置在微生物投放量方面的成本更低,且启动速度更快。3、本发明充分利用功能微生物的脱氮作用,将水中的氨氮作为微生物生长的营养物质,通过对水体进行分阶段脱氮,能大幅降低水中氨氮的浓度;4、本发明中的除磷吸附剂通过将壳聚糖与木质活性炭混合并改性后得到,能够大大降低被处理废水中磷酸根离子,且吸附量大,易于回收再利用。附图说明图1为本发明的整体结构示意图。图2为图1中A部分的局部放大图。具体实施方式以下结合附图对本发明作进一步说明。如图1和2所示,一种抑藻剂脱氮微生物联合式曝气生物滤池装置,包括输水组件、废水处理滤塔和曝气组件。废水处理滤塔包括塔体以及设置在塔体内的承托层11、复合滤料层10、隔离网12、顶部筛网13和生物处理区14。塔体的底部开设有废水进口,顶部开设有废水出口3和溢流口。溢流口位于废水出口3的上方。溢流口能够在水流过大时,避免塔体内装满水,对塔体造成损伤。塔体内腔的底部固定有呈圆环形的曝气管。曝气管上开设有纳米曝气孔。位于曝气管上方的承托层可拆卸固定在处理塔内的底部。承托层呈网状,且与反应器内腔底面的间距为15cm。复合滤料层10设置在承托层11的上方。复合滤料层10包括从下至上依次排列的抑藻层10-1、除磷吸附剂层10-2、砂石层10-3、砾石层10-4。抑藻层10-1内设置有苔藓和秸秆。除磷吸附剂层10-2内设置有除磷吸附剂。除磷吸附剂包括经负载金属改性以及500℃、1.5h高温焙烧的壳聚糖与木质活性炭的混合物。壳聚糖与木质活性炭的质量比为1:a,1≤a≤10。除磷吸附剂、苔藓、秸秆的体积比为1:3:3。废水处理滤塔的侧部开设有四个换料口15,进而方便对各层物料的更换。其中一个换料口15与复合滤料层10的底部对齐。另三个换料口15均与生物处理区14。生物处理区14设置在复合滤料层10的上方,并与复合滤料层10通过隔离网12隔开。生物处理区14设置有多个生物处理袋。生物处理袋呈球状,且材质为孔径等于0.22μm的半透膜。各生物处理袋内均装有硝化细菌和好氧反硝化细菌。顶部筛网13位于生物处理区14的上方。顶部筛网13能够避免生物处理袋被水流冲走。由于废水及污染物均能够通过孔径等于0.22μm的半透膜,而硝化细菌和好氧反硝化细菌均无法通过半透膜。故本发明中的硝化细菌和好氧反硝化细菌在起到良好的脱氮效果的同时,能够避免自身随被处理废水的流动而产生流失。因此,本发明相对于常规的废水处理装置在微生物投放量方面的成本更低,且启动速度更快。输水组件包括反冲接收水箱4、进水水箱5、进水泵6、第一流量传感器7、第一通断阀8、第二通断阀9、反冲水泵16、第三通断阀17、第二流量传感器2和出水水箱1。进水水箱5的进水口与被处理废水的流道连接。进水泵6的入水口与进水水箱5的出水口连接,出水口与第一流量传感器7的入水口连接。第一流量传感器7的出水口与第一通断阀8的入水口连接。反冲接收水箱4的进水口与第二通断阀9的出水口连接。第一通断阀8的出水口及第二通断阀9的进水口与塔体的废水进口连接。出水水箱1的进水口与第三通断阀17的出水口连接。第三通断阀17的进水口与第二流量传感器2的出水口连接。反冲水泵16的入水口与出水水箱1的反冲水出口。反冲水泵16的出水口及第二流量传感器2的进水口均与塔体上的废水出口3连接。曝气组件包括空气流量计18、曝气气泵19和第四通断阀20。曝气气泵19的出气口与第四通断阀20的进气口通过空气流量计18连接。第二通断阀9的出气口与塔体内曝气管的进气口连接。该抑藻脱氮微生物联合式生物滤池的废水处理方法具体如下:步骤一、向进水水箱5中注入被处理废水,第一通断阀8、第三通断阀17及第四通断阀20开启,第二通断阀9封闭,反冲水泵16关闭,进水泵6启动,将进水水箱中的被处理废水泵入塔体底部的废水进口。同时,曝气气泵19启动;第一流量传感器7与第一通断阀8相配合被处理废水进入塔体底部的流量。步骤二、进入塔体内的被处理废水依次经过复合滤料层10内的抑藻层10-1、除磷吸附剂层10-2、砂石层10-3、砾石层10-4。抑藻层10-1通过水的淋溶作用使苔藓及秸秆中的化感物质缓慢释放到被处理废水中,进而抑制被处理废水中藻类的生长,避免被处理废水中的藻类伤害后续生物处理区14中的菌体。除磷吸附剂层吸附被处理废水中的磷元素。砂石层、砾石层对水中粒径较大的颗粒物进行物理截流。步骤三、经复合滤料层10过滤的被处理废水进入生物处理区14。生物处理区14中的硝化细菌及好氧反硝化细菌降解被处理废水的氮元素。由于生物处理袋呈球形,故其与被处理废水的接触面积较大,故生物处理袋内外的水交换速率较大,硝化细菌及好氧反硝化细菌对被处理废水的脱氮效率较高。步骤四、在生物处理区14脱氮后的被处理废水经顶部筛网13过滤后,成为符合排放标准的清水,从塔体顶部的废水出口经第二流量传感器2、第三通断阀17输入出水水箱1。持续运行额定时间24小时后,进入步骤五。步骤五、第一通断阀8、第三通断阀17及第四通断阀20封闭,第二通断阀9开启,进水泵6及曝气气泵19关闭,反冲水泵16启动,将出水水箱1中的部分清水泵入塔体顶部的废水出口,对复合滤料层10进行反冲洗。清水完成反冲洗后,进入反冲接收水箱4保存。步骤六、循环执行步骤一至五。

权利要求:1.一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池,包括废水处理滤塔;其特征在于:所述的废水处理滤塔包括塔体以及设置在塔体内的承托层、复合滤料层和生物处理区;所述塔体的底部开设有废水进口,顶部开设有废水出口;塔体内腔的底部固定有曝气管;复合滤料层设置在承托层的上方;所述的复合滤料层包括从下至上依次排列的抑藻层、除磷吸附剂层、砂石层、砾石层;所述的生物处理区设置在复合滤料层的上方;生物处理区设置有多个生物处理袋;生物处理袋的材质为半透膜;各生物处理袋内均装有脱氮微生物。2.根据权利要求1所述的一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池,其特征在于:还包括输水组件;所述的输水组件包括反冲接收水箱、进水水箱、进水泵、第一流量传感器、第一通断阀、第二通断阀、反冲水泵、第三通断阀、第二流量传感器和出水水箱;所述进水泵的入水口与进水水箱的出水口连接,出水口与第一流量传感器的入水口连接;第一流量传感器的出水口与第一通断阀的入水口连接;反冲接收水箱的进水口与第二通断阀的出水口连接;第一通断阀的出水口及第二通断阀的进水口与塔体的废水进口连接;出水水箱的进水口与第三通断阀的出水口连接;第三通断阀的进水口与第二流量传感器的出水口连接;反冲水泵的入水口与出水水箱的反冲水出口;反冲水泵的出水口及第二流量传感器的进水口均与塔体上的废水出口连接。3.根据权利要求1所述的一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池,其特征在于:还包括曝气组件;所述的曝气组件包括空气流量计、曝气气泵和第四通断阀;曝气气泵的出气口与第四通断阀的进气口通过空气流量计连接;第二通断阀的出气口与塔体内曝气管的进气口连接。4.根据权利要求1所述的一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池,其特征在于:所述的抑藻层内设置有苔藓和秸秆;所述的除磷吸附剂层内设置有除磷吸附剂;所述的除磷吸附剂包括壳聚糖和木质活性炭;壳聚糖与木质活性炭的质量比为1:a,1≤a≤10;除磷吸附剂、苔藓、秸秆的体积比为1:3:3。5.根据权利要求4所述的一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池,其特征在于:所述的除磷吸附剂的制备方法如下:将壳聚糖与木质活性炭混合后进行负载金属改性,并在500℃环境下进行1.5h的焙烧。6.根据权利要求1所述的一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池,其特征在于:所述塔体的顶部还开设有溢流口;所述的溢流口位于废水出口的上方。7.根据权利要求1所述的一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池,其特征在于:所述的脱氮微生物采用硝化细菌和好氧反硝化细菌。8.根据权利要求1所述的一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池,其特征在于:所述的生物处理袋呈球状,生物处理袋的孔径等于0.22μm。9.根据权利要求1所述的一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池,其特征在于:所述的承托层呈网状;所述的生物处理区与复合滤料层通过隔离网隔开;所述生物处理区的上方设置有顶部筛网;所述废水处理滤塔的侧部开设有四个换料口;其中一个换料口与复合滤料层的底部对齐;另三个换料口均与生物处理区;所述的曝气管呈圆环形的,且开设有纳米曝气孔。10.如权利要求2所述的一种抑藻脱氮微生物联合式生物滤池的废水处理方法,其特征在于:步骤一、第一通断阀、第三通断阀及第四通断阀开启,第二通断阀封闭,反冲水泵关闭,进水泵启动,将进水水箱中的被处理废水注入塔体底部的废水进口;步骤二、进入塔体内的被处理废水依次经过复合滤料层内的抑藻层、除磷吸附剂层、砂石层、砾石层;抑藻层通过水的淋溶作用使苔藓及秸秆中的化感物质释放到被处理废水中,抑制被处理废水中藻类的生长;除磷吸附剂层吸附被处理废水中的磷元素;砂石层、砾石层对水中粒径较大的颗粒物进行物理截流;步骤三、经复合滤料层过滤的被处理废水进入生物处理区;生物处理区中的硝化细菌及好氧反硝化细菌降解被处理废水的氮元素;步骤四、在生物处理区脱氮后的被处理废水从塔体顶部的废水出口经第二流量传感器、第三通断阀输入出水水箱;持续运行额定时间后,进入步骤五;步骤五、第一通断阀及第三通断阀封闭,第二通断阀开启,进水泵关闭,反冲水泵启动,将出水水箱中的部分清水注入塔体顶部的废水出口,对复合滤料层进行反冲洗;清水完成反冲洗后,进入反冲接收水箱;步骤六、循环执行步骤一至五。

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