用于市政污水脱氮除磷的工艺方法.pdf

本发明公开的用于市政污水脱氮除磷的工艺方法，该方法是先将市政污水置于投放有负载微生物磁种和/或磁性菌胶团的生物反应器中进行生物反应处理，然后将获得的混合液送入磁分离器进行一次分离，再在分离后的液体中投加混凝剂反应并进入稀土磁盘分离设备中进行二次分离，分离后形成的磁性活性污泥回流到生物反应器中，出水作为标准排放水排放。由于本发明采用的是生物反应与加药磁分离相结合的工艺，因而投资和运行成本不仅较膜生物反应器低，且分离效率高，能耗低，脱氮除磷和SS、COD、BOD的效果好，占地面积小，特别适合处理大流量、高浓度的市政污水和对现有城市污水处理厂的扩能改造。

1.  一种用于市政污水脱氮除磷的工艺方法，该方法的工艺步骤和处理条件如下：
(1)先将市政污水置于投放有负载微生物磁种和/或磁性菌胶团的生物反应器中并调节pH至6-9，曝气溶氧量为0.5-2mg/l，然后于温度15-35℃下生物反应处理15-48小时；
(2)将经生物反应处理后的混合液以0.1-0.5m/s的流速进入磁分离器进行分离，分离后的液体进入稀土磁盘分离设备中继续进行分离，分离后形成的磁性活性污泥回流到生物反应器中；
(3)分离后的液体在进入稀土磁盘分离设备前先在其中投加混凝剂并利用液体在输送管道中自身产生的水力条件进行混合反应，混合反应后的液体再进入稀土磁盘分离设备进行分离，液体中的固体悬浮物和水中的磷被去除，出水作为标准排放水排放。

2.  根据权利要求1所述的用于市政污水脱氮除磷的工艺方法，该方法投放在市政污水中的负载微生物磁种和/或磁性菌胶团浓度为8000-9000mg/l。

3.  根据权利要求1或2所述的用于市政污水脱氮除磷的工艺方法，该方法投放在市政污水中的负载微生物磁种为负载有微生物的四氧化三铁型磁性活性碳、磁性聚苯乙烯小球、磁性发泡聚乙烯醇、磁性聚氨酯发泡小球体和磁性微生物载体中的至少一种，投放在市政污水中的磁性菌胶团是由负载有微生物的四氧化三铁型磁性活性碳、磁性聚苯乙烯小球、磁性发泡聚乙烯醇、磁性聚氨酯发泡小球体和磁性微生物载体中的至少一种在生长繁殖过程中形成的。

4.  根据权利要求1或2所述的用于市政污水脱氮除磷的工艺方法，该方法中所用磁分离器的磁盘流道间的场强为1500～2000Gs，所用稀土磁盘分离设备的磁盘流道间的场强为3500～4300Gs。

5.  根据权利要求3所述的用于市政污水脱氮除磷的工艺方法，该方法中所用磁分离器的磁盘流道间的场强为1500～2000Gs，所用稀土磁盘分离设备的磁盘流道间的场强为3500～4300Gs。

6.  根据权利要求1或2所述的用于市政污水脱氮除磷的工艺方法，该方法中所用的混凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，其中聚合氯化铝的投加量为100～200ppm，聚丙烯酰胺的投加量为2～5ppm。

7.  根据权利要求3所述的用于市政污水脱氮除磷的工艺方法，该方法中所用的混凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，其中聚合氯化铝的投加量为100～200ppm，聚丙烯酰胺的投加量为2～5ppm。

8.  根据权利要求4所述的用于市政污水脱氮除磷的工艺方法，该方法中所用的混凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，其中聚合氯化铝的投加量为100～200ppm，聚丙烯酰胺的投加量为2～5ppm。

9.  根据权利要求5所述的用于市政污水脱氮除磷的工艺方法，该方法中所用的混凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，其中聚合氯化铝的投加量为100～200ppm，聚丙烯酰胺的投加量为2～5ppm。

用于市政污水脱氮除磷的工艺方法
技术领域
本发明属于市政污水处理工艺技术领域，特别涉及一种用生化技术进行有机物分解和用磁分离进行固液分离的用于市政污水脱氮除磷的工艺方法。
背景技术
随着城市的不断发展和城市人口的增多，城市有机污水的排放量也越来越大，对市政污水的处理一般采用活性污泥法、生物接触氧化法及其它们的一般衍生工艺处理。而随着膜成本的下降和膜技术的进步，膜生物反应器(MBR)法也是比较热门的用于市政污水处理的技术。目前，国内建成的市政污水处理厂，主要采用厌氧-兼氧-好氧的处理工艺以及氧化沟工艺。但随着国家排放标准提高到一级A标后，不仅用以上常规的工艺处理的水质很难在除磷指标上达标，即便用MBR法处理的水质也很难达到排放标准的。另外，现有的市政污水处理厂，由于城市的扩容，规划用地已经被限制，使得被城市包围的城市污水厂，在提标改造、扩能改造上已经没有太多的用地可供使用，所以也急需开发一种占地极小的工艺方法来满足其需求。
发明内容
本发明的任务是针对现有的生化法处理市政污水存在的不足，提供一种新的用于市政污水脱氮除磷的工艺方法，该方法是一种将磁生物反应器与磁分离技术相结合的方法，它能有效地解决现有工艺技术的不足，在提高生物处理效果的同时，能采用占地极小的磁固液分离设备，对现有污水厂进行扩能改造，达到脱氮除磷、降低SS、COD、BOD、TP等目的。
本发明的任务是通过如下技术方案来完成的：
(1)先将市政污水置于投放有负载微生物磁种和/或磁性菌胶团的生物反应器中并调节pH至6-9，曝气溶氧量为0.5-2mg/l，然后于温度15-35℃下生物反应处理15-48小时；
(2)将经生物反应处理后的混合液以0.1-0.5m/s的流速进入磁分离器进行分离，分离后的活性弱的磁性菌胶团随液体进入稀土磁盘分离设备中继续进行分离，分离后活性强的磁性活性污泥回流到生物反应器中；
(3)分离后的液体在进入稀土磁盘分离设备前先在其中投加混凝剂并利用液体在输送管道中自身产生的水力条件进行混合反应，混合反应后的液体再进入稀土磁盘分离设备进行分离，液体中的固体悬浮物和水中的磷被去除，出水作为标准排放水排放。
该方法投放在市政污水中的负载微生物磁种和/或磁性菌胶团浓度为8000-9000mg/l。投放在市政污水中的负载微生物磁种为负载有微生物的四氧化三铁型磁性活性碳、磁性聚苯乙烯小球、磁性发泡聚乙烯醇、磁性聚氨酯发泡小球体和磁性微生物载体中的至少一种。投放在市政污水中的磁性菌胶团为负载有微生物的四氧化三铁型磁性活性碳、磁性聚苯乙烯小球、磁性发泡聚乙烯醇、磁性聚氨酯发泡小球体和磁性微生物载体中的至少一种在生长繁殖过程中形成的。这些负载在微生物磁种上的微生物可在处理有机废水时自然产生并附着其上，也可事先培养并负载其上，且它们都会在生长繁殖过程中很快形成磁性菌胶团。
该方法中所用的稀土磁盘分离设备是一种大流量、高场强的磁分离设备，可以采用刮轮式稀土磁盘净化设备(CN2448831)或稀土磁盘分离净化设备(CN2412658)或浸没式稀土磁环分离净化废水装置(CN201268608)。该设备中由稀土磁钢聚磁组合形成的旋转磁盘的流道间的场强为3500～4300Gs(磁盘表面)，并采用刮条刨轮方式卸渣。在稀土磁盘分离设备下部设有排泥管道，可根据工况进行排泥，泥龄控制在5-30天。所用的磁分离器是一种大流量、中等场强的磁分离设备，其结构、处理量、卸渣方式与稀土磁盘分离设备基本相同，所不同的只是磁分离器磁盘中装配的是普通磁钢而已，该旋转磁盘流道间的场强为1500～2000Gs(磁盘表面)。
该方法中所用的混凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，其中聚合氯化铝(PAC)的投加量为100～200ppm，聚丙烯酰胺(PAM)的投加量为2～5ppm。
使用时，待处理的市政污水进入生物反应器中，置于生物反应器中的负载微生物磁种通过曝气形成流化态，且负载其上的微生物很快生长繁殖形成磁性菌胶团，该磁性菌胶团分解废水中的有机物，使废水中的COD、BOD、SS、油脂等降低。由于在磁性菌胶团上挂膜的部分菌体可处于厌氧和好氧状态，再加上回流的磁性活性污泥，可以达到脱氮的目的。生化反应处理过的混合物进入磁分离器中，将磁性菌胶团与液体分离，少量的液体和菌胶团作为磁性活性污泥可通过回流管回流到生物反应器中，处理后的液体进入输送管道后加入混凝剂并利用自身产生的水力条件进行混合反应成磁性絮团，当其进入稀土磁盘分离设备后分离出来的污泥排出，实现除磷目的。而处理后的水经出水管排出，其含磷小于0.5mg/l，SS在5～10mg/l之间，其它指标如COD≤50mg/l、BOD≤10mg/l、氨氮≤8mg/l、油脂≤1mg/l，均达到国家规定相关标准。
本发明与已有技术相比，具有以下优点：
1、由于本发明采用的是生物反应与加药磁分离相结合的工艺，因而不仅为市政污水处理提供了一种新的方法，而且还可同时获得脱氮除磷和SS、COD、BOD的去除率高的效果，使得排放水可达到国家规定的一级A标排放标准。
2、由于本发明采用的生物载体或由其生成的菌胶团，不仅具备了一般生物载体的通常特点和要求外(良好的生物亲和性、优良的传质特性、化学稳定性好、载体表面粗糙、比表面积大、价廉并且密度较低、易于流态化等)，还因带有磁性，易于分离，因而可用无污染，能耗低，过流量大的磁分离技术来代替膜分离技术，且投资和运行成本都较膜生物反应技术低。
3、由于本发明采用的磁性生物载体可以附着多种菌群，生物反应器内部的微生物浓度高，因而有机物降解的负荷小，生物处理效果好。
4、由于本发明方法所采用的磁盘分离器和稀土磁盘分离设备均为盘式结构，磁力大，因而不仅处理量大，可达3000m³/h，固液分离效果好，且占地面积小，还可省去一般活性污泥法所需要的沉淀池，节省用地，尤其适用于现有城市污水处理厂的扩能改造。
5、由于本发明的固液分离过程是连续的，加之不存在膜生物反应器中的膜污染问题，需要经常进行反冲洗，因而分离效率高。
6、由于本发明采用的稀土磁盘分离设备的动力需求远小于膜生物反应器运行时的泵动力，因而可大大降低能耗。
附图说明
附图为本发明方法中所适用的装置的结构示意图。图中1-进水管，2-生物反应器，3-磁性生物载体或磁性菌胶团，4-曝气管，5-自流排液管道，6-磁分离器，7-磁性活性污泥回流管，8-输送药剂管道，9-输送管道，10-稀土磁盘分离设备，11-出水管，12-排泥管。
具体实施方式
下面结合附图给出实施例以对本发明作出进一步说明，但所给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，因而本专业的技术人员根据上述本发明的内容和设计思想所作出的非本质的改进和调整也应属于本发明的保护范围。
实施例1
如附图所示，本实施例是先将市政污水通过进水管1置于投放有负载微生物磁种3的生物反应器2中并调节pH至9，曝气管4的溶氧量为0.8mg/l，然后于温度20℃下生物反应处理36小时，本实施例投放的负载微生物磁种3为负载有微生物的四氧化三铁型磁性活性碳，浓度为8500mg/l；经生物反应处理后的混合液经自流排液管道5以0.4m/s的流速进入磁盘表面场强为1800Gs的磁分离器6进行分离，分离后的液体进入刮轮式稀土磁盘分离设备10中继续进行分离，分离后形成的磁性活性污泥通过磁性活性污泥回流管7回流到生物反应器2中；分离后的液体在进入稀土磁盘分离设备10前的输送管道9中先通过输送药剂管道8向其中投加100ppm的PAC，3ppm的PAM并利用液体在输送管道9中自身产生的水力条件进行混合反应，混合反应后的液体再进入磁盘表面场强为3500Gs的稀土磁盘分离设备10进行分离，液体中的固体悬浮物和水中的磷被去除，出水通过出水管11作为标准排放水排放。对于沉积在刮轮式稀土磁盘分离设备下部的污泥可通过开启其下部设置的排泥管12排出。
实施例2
如附图所示，本实施例是先将市政污水通过进水管1置于投放有负载微生物磁种3的生物反应器2中并调节pH至7，曝气管4的溶氧量为1.8mg/l，然后于温度30℃下生物反应处理24小时，本实施例投放的负载微生物磁种3为磁性微生物载体，该磁性微生物载体的制备见专利申请号为200910167879.8公开的磁性微生物载体制备方法，浓度为8000mg/l；经生物反应处理后的混合液经自流排液管道5以0.3m/s的流速进入磁盘表面场强为1500Gs的磁分离器6进行分离，分离后的液体进入刮轮式稀土磁盘分离设备10中继续进行分离，分离后形成的磁性活性污泥通过磁性活性污泥回流管7回流到生物反应器2中；分离后的液体在进入稀土磁盘分离设备10前的输送管道9中先通过输送药剂管道8向其中投加150ppm的PAC，5ppm的PAM并利用液体在输送管道9中自身产生的水力条件进行混合反应，混合反应后的液体再进入磁盘表面场强为4000Gs的稀土磁盘分离设备10进行分离，液体中的固体悬浮物和水中的磷被去除，出水通过出水管11作为标准排放水排放。对于沉积在刮轮式稀土磁盘分离设备下部的污泥可通过开启其下部设置的排泥管12排出。
实施例3
如附图所示，本实施例是先将市政污水通过进水管1置于投放有负载微生物磁种3的生物反应器2中并调节pH至6，曝气管4的溶氧量为0.5mg/l，然后于温度15℃下生物反应处理46小时，本实施例投放的负载微生物磁种3为磁性发泡聚乙烯醇和磁性聚氨酯发泡小球体，浓度为9000mg/l；经生物反应处理后的混合液经自流排液管道5以0.5m/s的流速进入磁盘表面场强为2000Gs的磁分离器6进行分离，分离后的液体进入刮轮式稀土磁盘分离设备10中继续进行分离，分离后形成的磁性活性污泥通过磁性活性污泥回流管7回流到生物反应器2中；分离后的液体在进入稀土磁盘分离设备10前的输送管道9中先通过输送药剂管道8向其中投加120ppm的PAC，2ppm的PAM并利用液体在输送管道9中自身产生的水力条件进行混合反应，混合反应后的液体再进入磁盘表面场强为3800Gs的稀土磁盘分离设备10进行分离，液体中的固体悬浮物和水中的磷被去除，出水通过出水管11作为标准排放水排放。对于沉积在刮轮式稀土磁盘分离设备下部的污泥可通过开启其下部设置的排泥管12排出。
实施例4
如附图所示，本实施例是先将市政污水通过进水管1置于投放有负载微生物磁种3的生物反应器2中并调节pH至8，曝气管4的溶氧量为2mg/l，然后于温度35℃下生物反应处理18小时，本实施例投放的负载微生物磁种3为负载有微生物的四氧化三铁型磁性活性碳和回流的由磁性聚苯乙烯小球形成的磁性菌胶团，浓度为8800mg/l；经生物反应处理后的混合液经自流排液管道5以0.1m/s的流速进入磁盘表面场强为1600Gs的磁分离器6进行分离，分离后的液体进入刮轮式稀土磁盘分离设备10中继续进行分离，分离后形成的磁性活性污泥通过磁性活性污泥回流管7回流到生物反应器2中；分离后的液体在进入稀土磁盘分离设备10前的输送管道9中先通过输送药剂管道8向其中投加200ppm的PAC，4ppm的PAM并利用液体在输送管道9中自身产生的水力条件进行混合反应，混合反应后的液体再进入磁盘表面场强为4300Gs的稀土磁盘分离设备10进行分离，液体中的固体悬浮物和水中的磷被去除，出水通过出水管11作为标准排放水排放。对于沉积在刮轮式稀土磁盘分离设备下部的污泥可通过开启其下部设置的排泥管12排出。
实施例5
如附图所示，本实施例是先将市政污水通过进水管1置于投放有负载微生物磁种3的生物反应器2中并调节pH至9，曝气管4的溶氧量为1mg/l，然后于温度25℃下生物反应处理32小时，本实施例投放的负载微生物磁种3为负载有微生物的磁性发泡聚乙烯醇所形成的磁性菌胶团，浓度为8300mg/l；经生物反应处理后的混合液经自流排液管道5以0.2m/s的流速进入磁盘表面场强为1900Gs的磁分离器6进行分离，分离后的液体进入刮轮式稀土磁盘分离设备10中继续进行分离，分离后形成的磁性活性污泥通过磁性活性污泥回流管7回流到生物反应器2中；分离后的液体在进入稀土磁盘分离设备10前的输送管道9中先通过输送药剂管道8向其中投加130ppm的PAC，5ppm的PAM并利用液体在输送管道9中自身产生的水力条件进行混合反应，混合反应后的液体再进入磁盘表面场强为3600Gs的稀土磁盘分离设备10进行分离，液体中的固体悬浮物和水中的磷被去除，出水通过出水管11作为标准排放水排放。对于沉积在刮轮式稀土磁盘分离设备下部的污泥可通过开启其下部设置的排泥管12排出。