一种载体生物流化床工艺系统及应用

本发明属于污水处理，尤其是指一种载体生物流化床工艺系统及应用。

背景技术：

1、随着城镇化进程的不断加快，污水处理厂的扩建迫在眉睫，根据现有的土地和环境保护要求，迫切需要采用更加高效的生化处理工艺。然而传统的活性污泥生化处理工艺存在生化处理系统中污泥浓度较低、生化池容积负荷能力有限、抗水质、水力冲击负荷能力较差等问题，导致污水处理能力严重受限，使得污水处理效率低下，难以应对较大的冲击负荷，无法满足污染物高效生化去除的需求。其次，为响应国家节能减排号召，多地污水处理行业将其排放标准由《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb18918-2002中的一级b标准提升为一级a标准甚至更高。为满足更高的排放要求，许多污水处理厂由于各种设计原因，原有的处理单元已无法满足现有需求，需要针对当前污水处理厂进行相应的扩建和提标改造工作。因此，基于当前污水处理行业所面临的上述问题，亟需开发高效且集成化的污水处理工艺。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种载体生物流化床工艺系统，该系统具有高效、应用性强，成本较低等优点。本发明通过将多功能粉末载体整合到活性污泥系统中构建了悬浮污泥和载体附着生长的生物膜双污泥系统。提升回流污泥和生化池污泥浓度，从而实现高生化反应速率并原位提升活性污泥负荷水平。通过多级高效选择性沉淀池的引入，实现对功能性多孔粉末载体的高效回收。降低载体投加运营成本，改变传统工艺针对剩余污泥无差别排放的方式，实现对功能性微生物遴选和富集。

2、本发明的第一个目的在于提供一种载体生物流化床工艺系统，包括：

3、依次连通的进水端、生化反应池、选择性沉淀池和出水端：

4、进水端，所述进水端用于导入污水和活性污泥微生物；

5、生化反应池，所述生化反应池包括彼此连通的缺氧池和好氧池，所述缺氧池上设置第一入口，所述第一入口与所述进水端连通以接收所述活性污泥微生物，所述缺氧池和好氧池内分别投加有功能性多孔粉末载体，部分所述活性污泥附着于所述功能性多孔粉末载体上形成生物膜，剩余部分所述活性污泥悬浮于缺氧池或好氧池内；

6、选择性沉淀池，所述多级高效选择性沉淀池包括相互连通的一级沉淀池和二级沉淀池，所述一级沉淀池与所述好氧池连通；

7、出水端，所述出水端与所述二级沉淀池连通以将处理后的污水排出。

8、进一步地，所述缺氧池和所述好氧池中，所述功能性多孔粉末载体在生化反应池内的总投加浓度的范围为1.0～10.0g/l，所述活性污泥微生物在生化反应池内的总投加的浓度为3.0～6.0g/l。

9、进一步地，所述功能性多孔粉末载体为经由镁盐对沸石经500℃高温改性得到的改性沸石，所述功能性多孔粉末载体的粒径为23～74μm，所述功能性多孔粉末载体的密度为2.0～3.0g/cm3。

10、进一步地，所述好氧池内设置用于向所述好氧池内泵入氧气的鼓风曝气装置，所述好氧池中的溶解氧浓度为2.0～4.0mg/l；

11、所述鼓风曝气装置包括：

12、曝气管，所述曝气管设于所述好氧池的底部；

13、空气泵，所述空气泵与所述曝气管连接；

14、气体流量计，所述气体流量计设于所述空气泵和所述曝气管之间。

15、进一步地，还包括：消化液回流装置，所述消化液回流装置包括：

16、消化液回流管，所述消化液回流管的一端与所述好氧池的第二出口连接，另一端连接所述缺氧池的第二入口；所述消化液回流管用于将所述好氧池中的消化池输送回流至所述缺氧池，所述消化液的回流比为100～200％；

17、消化液回流泵，所述消化液回流泵与所述消化液回流管连接，所述消化液回流泵用于给所述消化液回流管中的消化液提供动力。

18、进一步地，还包括：

19、好氧池出水管，所述好氧池出水管的一端与所述好氧池的第三出口连接，另一端连接至所述高效选择性一级沉淀池的第三入口；

20、配水堰，所述配水堰设于所述高效选择性一级沉淀池的靠近所述第三入口一侧，所述配水堰用于将经好氧池排出的污水引入所述高效选择性一级沉淀池内。

21、进一步地，所述高效选择性一级沉淀池的底部设有第一贮泥斗，所述第一贮泥斗的底部连接污泥回流装置，所述污泥回流装置包括：

22、污泥回流管，所述污泥回流管的一端与所述第一贮泥斗的第四出口连接，另一端连接所述缺氧池的第四入口；所述污泥回流管用于将所述第一贮泥斗的活性污泥输送回流至所述缺氧池，所述污泥的回流比为100～200％；

23、污泥回流泵，所述污泥回流泵与所述污泥回流管连接，所述污泥回流泵用于给所述污泥回流管中的活性污泥提供动力，通过所述污泥回流管将污泥以及所述污泥中多余的功能性多孔粉末载体和活性污泥微生物从所述第一贮泥斗输送回流至所述缺氧池，所述污泥的回流比为100～200％。

24、进一步地，所述高效选择性二级沉淀池的底部设有第二贮泥斗，所述第二贮泥斗的底部设置污泥排放装置，所述污泥排放装置包括：

25、剩余污泥排放管，所述剩余污泥排放管与所述第二贮泥斗的第五出口连接，所述剩余污泥排放管用于排放剩余的污泥；

26、电磁阀，所述电磁阀与所述剩余污泥排放管连接，所述剩余污泥排放管用于排放剩余的污泥。

27、进一步地，所述高效选择性二级沉淀池内还设置隔板，所述隔板设于靠近所述高效选择性一级沉淀池一侧的1/5～1/3处。

28、进一步地，还包括：

29、溢流堰，所述溢流堰设于所述高效选择性二级沉淀池的靠近所述第一出口一侧，所述溢流堰用于将处理后的污水引入所述出水管。

30、本发明的第二个目的在于提供一种强化城镇污水生物脱氮效能的高浓度载体生物流化床工艺系统在污水处理中的应用。

31、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

32、1、本发明提供的系统用于处理城镇污水时，能够实现高污泥浓度和高容积负荷。该发明装置通过引入功能性多孔粉末载体，通过功能性粉末载体具有良好的吸氨特性，在“微环境”中原位释放游离氨，局部实现较高的游离氨浓度，有利于aob菌属的生长代谢活性，同时对nob菌属的生长的代谢产生抑制。

33、2、本发明提供的系统通过引入功能性多孔粉末载体，利用功能性粉末载体具有优异的表面性能，较高的表面zeta电位值，更好的亲水性能，因此具有更低的范德华势能、静电势能和总势能。微生物在功能性多孔粉末载体上附着时仅需要克服较低的相互作用能垒，可以快速实现微生物附着挂膜过程。

34、3、本发明提供的系统通过引入功能性多孔粉末载体，大大增加了功能微生物的数量，功能性粉末载体为微生物附着生长提供有利条件，减少水流对附着生长微生物的冲击，构建了悬浮污泥和附着载体污泥均质共生的“双污泥”系统，实现生物膜技术与活性污泥技术的结合。通过多级高效选择沉淀池的应用实现对附着载体污泥的高效回收做到了对生化系统进行双污泥的调控，并提高了回流污泥和生化池污泥的浓度。

35、4、本发明提供的系统通过引入功能性多孔粉末载体，载体材料附近区域可形成高氨氮低溶解氧的微环境，因此可以促进氨氧化细菌的生长，同时，功能性多孔粉末载体的引入优化了污泥的紧致压缩沉淀性能，改善了污泥膨胀的问题。

36、5、本发明提供的系统显著提高了生化池的容积负荷，因此具有占地面积小的优点。在生化反应池内，污泥形成了以功能性多孔粉末载体为内核的微颗粒污泥，相较于未投加功能性多孔粉末载体设施，投加4.0g/l功能性粉末载体的污泥沉降比sv30均能下降1.5～2.0倍，因此可以大大减少沉淀池的体积，提高了装置的集成化程度。

37、6、本发明提供的系统通过引入多级高效选择性沉淀池工艺，其一方面提升了功能性多孔粉末载体的有效回收率，减少功能性多孔粉末载体的流失和再投加量，降低运营成本；另一方面实现对活性污泥的高效选择，有助于淘汰部分膨胀污泥，并选择性地保留具有相应功能性的优质微生物群落，从而极大地提高了生化池的生化反应效果。

38、7、本发明提供的系统，工艺简易，控制简便，功能优越，集成化程度高。能够与现有工艺流程相衔接，无需进行大规模的设施改建，从而节省了成本和时间。同时，该技术对现有的处理单元进行了优化和增强，提高了处理效率和水质净化能力。因此，本发明为现有污水处理设施的改进提供了可行而经济的解决方案。