申請日2014.10.28

　　公開(公告)日2016.06.01

　　IPC分類號C02F3/08

　　摘要

　　本發明公開了一種使用混合懸浮載體的生物膜法廢水處理方法，所述方法包括：將待處理廢水依次在生化反應池和沉淀池中進行處理，排出沉淀池的上清液，并將沉淀池底部的污泥至少部分返回至生化反應池，其中，在生化反應池中放置1#懸浮載體和2#懸浮載體，并在生化反應池底部安裝曝氣供氧設備，所述1#懸浮載體為有機材料懸浮載體，所述2#懸浮載體為無機材料懸浮載體。本發明的方法能夠有效降低處理得到的出水中的懸浮物含量，具有優異的廢水處理效果，而且具有掛膜啟動速度快、處理效率高和節省占地面積等優點。

　　權利要求書

　　1.一種使用混合懸浮載體的生物膜法廢水處理方法，其特征在于，所述方法包括：將待處理廢水依次在生化反應池和沉淀池中進行處理，排出沉淀池的上清液，并將沉淀池底部的污泥至少部分返回至生化反應池，其中，在生化反應池中放置1#懸浮載體和2#懸浮載體，并在生化反應池底部安裝曝氣供氧設備，所述1#懸浮載體為有機材料懸浮載體，所述2#懸浮載體為無機材料懸浮載體。

　　2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括：將沉淀池底部未返回至生化反應池的污泥進行清洗回收處理，回收得到2#懸浮載體，并將回收得到的2#懸浮載體返回至生化反應池中再次使用。

　　3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述1#懸浮載體為一次性放置，以堆積體積計，生化反應池中1#懸浮載體的填充率為10-70%，優選為25-45%。

　　4.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述2#懸浮載體在處理過程中連續或定期補加，在處理開始前，以生化反應池每立方米的有效容積計，在生化反應池中放置的2#懸浮載體的量為0.5-50kg;在處理開始后，以每處理1立方米的廢水計，在生化反應池中補加的2#懸浮載體的量為0.02-2Kg。

　　5.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述1#懸浮載體為柱狀懸浮載體或者球狀懸浮載體，所述柱狀懸浮載體的直徑為0.5-15cm，優選為0.5-5cm，所述柱狀懸浮載體的厚度為0.2-10cm，優選為0.3-3.0cm;所述球狀懸浮載體的直徑為0.5-15cm，優選為0.5-6cm。

　　6.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述1#懸浮載體的有機材料包括聚乙烯和/或聚丙烯。

　　7.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述2#懸浮載體包括陶粒、沸石、活性炭、火山巖和無煙煤中的一種或多種。

　　8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述2#懸浮載體的粒徑為0.01-0.9mm，優選為0.05-0.4mm。

　　9.根據權利要求1或2所述的方法，其中，生化反應池的COD負荷為0.2-20KgCOD/m3·d，優選為1-4KgCOD/m3·d。

　　10.根據權利要求9所述的方法，其中，在生化反應池中進行處理的條件包括：生化反應池的水力停留時間為2-50h，優選為8-25h。

　　11.根據權利要求1或2所述的方法，其中，在沉淀池中進行處理的條件包括：沉淀池的水力停留時間為45-200min，優選為80-120min。

　　12.根據權利要求11所述的方法，其中，沉淀池底部的污泥的回流比為10-300%，優選為20-100%。

　　13.根據權利要求2所述的方法，其中，所述清洗回收處理的方法包括機械清洗回收處理和/或化學清洗回收處理。

　　說明書

　　一種使用混合懸浮載體的生物膜法廢水處理方法

　　技術領域

　　本發明涉及廢水處理領域，具體地，涉及一種使用混合懸浮載體的生物膜法廢水處理方法。

　　背景技術

　　廢水生化處理方法分為活性污泥法和生物膜法兩種基本類型。生物膜法可以分為固定床生物膜法和流動床生物膜法，根據負載微生物的載體在流動床生物膜反應器中的運動狀態，流動床生物膜法又可分為流化床生物膜法和懸浮床生物膜法。由于流化床生物膜法的動力消耗過大，操作控制復雜，限制了其在廢水生化處理中的推廣應用。

　　懸浮床生物膜法沒有流化床生物膜法的上述缺點，并得益于有機化工材料加工技術的突飛猛進，近年來得到了快速的發展。懸浮床生物膜法是在生化反應池內裝填一定數量比重(比重即為微生物載體的密度與水的密度之比)接近1的微生物載體，利用生長在載體生物膜中及游離于載體的微生物和充分供應的氧氣，通過生化作用，將廢水中的污染物同化分解，達到廢水凈化目的。懸浮床生物膜法的代表性工藝是移動床生物膜反應器(MovingBedBiofilmReactor，簡稱MBBR)工藝。

　　目前應用的懸浮床生物膜法裝置使用單一的微生物載體，載體一般以聚乙烯、聚丙烯等有機材料加工而成，具體形狀、大小則變化多樣。為改善微生物載體的使用性能(如比表面積、粗糙度、表面帶電性等)，近年來相關技術研發人員提出了一些對懸浮載體改性的制造方法，這些方法多以在載體制備原料中添加部分無機材料為主。

　　懸浮床生物膜法裝置運行過程中為使微生物載體保持均勻懸浮狀態，需要較強的曝氣強度，因此生化反應池內的沖刷力較強，生物膜易從載體表面脫落，由此帶來的有利效果是懸浮床生物膜法具有部分活性污泥法的特征;不利的影響是脫落的生物膜與傳統活性污泥絮體相比，較為細碎、松散，沉降性能較差，由此造成處理出水中懸浮物不但濃度較高且不易沉降分離。實際應用中為保證水中懸浮物的去除，懸浮床生物膜法裝置出水往往需要進行進一步的混凝沉淀處理。

　　現有技術中已有多篇關于懸浮床生物膜法應用及載體制作方面的專利申請及文獻報道。例如：

　　CN101565238A(一種新型內循環移動床生物膜反應器)公開了一種新型內循環移動床生物膜反應器。反應器分為缺氧區和好氧區，中間由三層組合穿孔板隔開，組合穿孔板頂部設置孔率調節螺栓，用于孔率調節。反應器內部填充懸浮填料。缺氧區前端底部安裝潛流泵，中間設置導流板，在潛流泵的推動作用下，缺氧區內形成順時針水力環流;好氧區后端底部安裝曝氣頭，中間設置導流板，在曝氣的作用下，好氧區內形成逆時針水力環流。在兩區對向環流帶動下，混合液從好氧區內循環回流到缺氧區，高效去除有機物的同時，實現營養元素氮的硝化反硝化脫除。反應器前端底部設置進水口，后端頂部設置溢流堰和出水口，底部設置排泥口。反應器結構緊湊，處理效率高。

　　CN103466787A(復合式曝氣移動床生物膜反應器)公開了一種復合式曝氣移動床生物膜反應器，包括頂端一側開設有檢修孔的反應器主體，反應器主體的側壁上設置有與反應器主體內腔連通的進水管和出水管，反應器主體內設置有循環導流板，所述循環導流板一側靠近反應器主體內部底端處設置有穿孔管曝氣系統，穿孔管曝氣系統上方設置有微孔曝氣系統，反應器主體內頂部設置有防止懸浮填料浮于反應器內液面之上的反沖洗系統。在傳統移動生物膜反應器的基礎上，對曝氣系統進行改善、升級，并且增加反沖洗系統。通過增加簡單的管道系統，解決了傳統移動床生物膜反應器內部懸浮填料沉積池底、“爬壁”上浮、溶解氧不足等難題，更加完善了移動床生物膜反應器的實際應用。

　　CN101066800A(改性微生物膜載體)提出了一種使用三種原料(高密度聚乙烯、1號料、2號料)制造生物膜載體的方法。其中1號料為如下成分的混合物顆粒：廢石粉、焦炭粉、礦渣粉、鐵粉、高密度聚乙烯，2號料為如下成分的混合物顆粒：礦渣粉、滑石粉、鐵粉、高密度聚乙烯。本發明的微生物膜載體濕密度接近于水，表面親水性強，微生物附著性好、掛膜容易、不易脫落，長時間運轉無污泥堵塞現象，生物膜活性高，膜薄厚度僅在10-200μm，顯著地提高了其對氮磷的去除率，污泥沉淀性能好，污泥產生量少，比原有活性污泥法產生量少40-80%，處理效率提高了30-50%，運行費用降低30%;使用壽命可長達50年，投入反應池中不需更換和人工維護。

　　CN102827410A(生物親和親水磁性懸浮填料及其制備方法)公開了一種生物親和親水磁性懸浮填料，解決現有技術中的填料除污效果不佳的問題。該發明主要含有下列重量份數的組分：高密度聚乙烯66.2-91.7、活性炭3-5、聚乙烯醇2-5、四氧化三鐵2-5、淀粉1-3、石蠟1-2、甲殼素0.2-2、鋁酸脂偶聯劑0.2-2，還包括≤0.2并>0重量份的炭黑;該專利申請還提供了生物親和親水磁性懸浮填料的制備方法。該專利申請的填料掛膜速度快、微生物數量多、耐沖擊穩定性好、剩余污泥少的特點。

　　《移動床生物膜反應器在污水處理中的應用》(西安文理學院學報-自然科學版，2011年第2期)中介紹了移動床生物膜反應器的工藝原理以及不同于其他生物膜反應器的工藝特點，討論了MBBR中填料的材質、大小、形狀、比重、數量及其有效比表面積、攪拌類型和攪拌方式、有機負荷的大小、水力停留時間等因素對移動床生物膜反應器運行效果的影響，綜述了單獨MBBR工藝、MBBR與活性污泥共池的工藝、MBBR與其他工藝的組合工藝在污水處理中的應用現狀，指出了該項技術的發展方向和趨勢。

　　但是，實踐證明，利用上述常規懸浮載體的生物膜法廢水處理方法處理得到的出水中懸浮物的含量仍然較高，仍需進一步處理以降低懸浮物的含量。

　　發明內容

　　本發明的目的是為了克服現有技術方法中使用常規懸浮載體的生物膜法廢水處理方法處理得到的出水中懸浮物的含量較高的缺陷，提供一種使用混合懸浮載體的生物膜法廢水處理方法，該方法能夠有效降低處理得到的出水中的懸浮物含量，具有優異的廢水處理效果，而且具有掛膜啟動速度快、處理效率高和節省占地面積等優點。

　　本發明的發明人在研究中意外發現，在使用懸浮載體的生物膜法廢水處理方法中，將待處理廢水依次在生化反應池和沉淀池中進行處理，通過在生化反應池中同時放置1#懸浮載體(即有機材料懸浮載體)和2#懸浮載體(即無機材料懸浮載體)并在生化反應池底部安裝曝氣供氧設備、排出沉淀池的上清液并將沉淀池底部的污泥至少部分返回至生化反應池的方式，能夠有效降低處理得到的出水中的懸浮物含量，具有優異的廢水處理效果，并且具有掛膜啟動速度快、處理效率高和節省占地面積等優點。

　　因此，為了實現上述目的，本發明提供了一種使用混合懸浮載體的生物膜法廢水處理方法，所述方法包括：將待處理廢水依次在生化反應池和沉淀池中進行處理，排出沉淀池的上清液，并將沉淀池底部的污泥至少部分返回至生化反應池，其中，在生化反應池中放置1#懸浮載體和2#懸浮載體，并在生化反應池底部安裝曝氣供氧設備，所述1#懸浮載體為有機材料懸浮載體，所述2#懸浮載體為無機材料懸浮載體。

　　由于2#懸浮載體(即無機材料懸浮載體)的存在，本發明的方法不但克服了使用常規懸浮載體的生物膜法廢水處理方法處理得到的出水中懸浮物含量較高的缺點，而且具有掛膜啟動速度快、處理效率高和節省占地面積等優點：

　　1)小顆粒無機材料懸浮載體的存在可以改善生化反應池出水中生物絮體的沉降性能，從而提升沉淀池的固液分離能力，克服了常規載體流態化生物膜反應器處理出水中懸浮物含量高的缺點，具有優異的廢水處理效果。

　　2)由于無機材料懸浮載體表面帶正電，易于微生物的附著生長，在啟動掛膜期間可以使生化反應池中留住更多的微生物絮體，從而有利于系統整體的快速掛膜啟動。

　　3)由于小顆粒無機材料懸浮載體在生化反應池中作為游離微生物絮體的聚集核心和生物膜的載體，提高了生化反應池中微生物的總量，既有助于提高生化反應池對廢水中污染物的精細化處理程度，又可以提高污染物的去除速度，從而可以提高系統的整體處理效率、節省占地面積。

　　本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。