[發明專利]一種多級分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理工藝及裝置

在審

• 申請號: 201710127818.3
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106698665A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 洪俊明;王滴;吳麗穎;于永波;王炳煌;張圓春;朱驁
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/02;C02F9/14;C02F101/16;C02F101/38
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司35204
• 代理人: 連耀忠

技術領域

本發明涉及環境工程污水處理技術領域，特別是涉及一種多級分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理工藝及裝置。

背景技術

隨著廢水排放總量的增加，化肥、合成洗滌劑及農藥的廣泛使用，水體中的營養物質濃度不斷升高，而氮、磷是引起水體富營養化的主要原因之一，水體富營養化備受人們關注。近年，我國政府對各類污水中水質指標的排放制定了更嚴格的標準，常規的生化處理工藝可以有效降低污水的BOD₅和SS，但對污水中同時存在的N和P等營養物只能去除10％～20％，大量含磷污水直接排入水體，因此需要更加穩定、經濟、高效的脫氮除磷運行工藝。

生物脫氮過程中硝化反應是在有氧條件下將氨氮轉化為硝酸態氮的過程。它包括兩個反應步驟：(1)亞硝化反應，氨氮在亞硝酸菌作用下首先氧化為亞硝酸態氮；(2)硝化反應，亞硝酸態氮在硝酸菌作用下進一步氧化為硝酸態氮；其反應式如下：

NH₄⁺+1.5O₂→NO₂^－+2H⁺+H₂O

NO₂^－+1.5O₂→NO₃^－

生物除磷通常是利用聚磷菌在好氧時大量吸收磷酸鹽合成自身核酸和ATP，同時可逆濃度梯度過量吸磷合成貯能的多聚磷酸鹽顆粒于體內，從而達到除磷的目的。

化學除磷是向污水中人為投加除磷試劑(金屬鹽藥劑)與污水中溶解性的磷(磷酸鹽)混合后，形成顆粒狀、非溶解性的難溶沉淀物而從水中析出的過程。

石灰除磷反應式如式(1)、(2)：

主反應：Ca(OH)₂+HCO₃^－—→CaCO₃↓+OH^－+H₂O(1)

副反應：5Ca²⁺+3PO₄^3－+OH^－—→Ca₅(OH)(PO₄)₃↓(2)

其中，主反應在石灰除磷中占主導地位，它決定了廢水軟化和脫堿所消耗的石灰量，同時，主反應生成的碳酸鈣可作為增重劑，有助于副反應生成的磷酸鹽沉淀。而Ca(OH)₂作為混凝劑還有良好的凝聚吸附作用。

但是，由于硝化反應需要消耗大量的堿度，當污水中氨氮負荷過高時，堿度不足將導致裝置中混合液的pH值降至6.5以下，偏離硝化菌生長代謝的適宜pH值，表現為硝化活性降低，硝化反應速率下降。

發明內容

本發明提供了一種多級分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理工藝及裝置，其克服了現有技術的多級分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理工藝及裝置所存在的不足之處，針對污水中存在氮和磷等營養物去除率低的問題，通過對常規工藝及裝置的優化，有效提高其去除效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種多級分布式牡蠣殼陶粒生物濾柱污水處理工藝，包括以下步驟：

S1.在濾柱底部的承托層上將濾料按牡蠣殼和陶粒以體積比為1:2.5～3.5的比例分層多級交替依次向上填充分布于濾柱內，該牡蠣殼和陶粒表面負載微生物，以這樣的比例分布，牡蠣殼層含有的CaCO₃,可以確保pH穩定在6.8左右，維持微生物的生長；

S2.利用蠕動泵使原水槽內的污水自下而上的進入濾柱的底部，進水過程中保證污水的均勻；

S3.污水經過多級濾料牡蠣殼和陶粒表面負載微生物的生物凈化以及牡蠣殼和陶粒層的濾料層過濾，逐級深化處理污水，得到凈化水。

作為優選的，所述牡蠣殼和陶粒之間采用多孔塑料板間隔分布。

作為優選的，所述牡蠣殼和陶粒的粒徑分別為3～5mm。

作為優選的，所述濾料分層優選為4～6級，該分級使得沿程處理效果隨著高度的增加而變好，且在4～6級時出水水質已基本達到穩定，級數越高，處理效果更好，但考慮到濾柱的有限高度，以4～6級為宜。

作為優選的，所述承托層上設有填料，填料為礫石，該礫石的粒度為5～10mm。