申請日2015.10.23
公開(公告)日2017.05.03
IPC分類號C02F3/12; C02F3/28
摘要
本發(fā)明涉及污水處理領域，公開了一種活性炭-活性污泥耦合工藝，所述工藝包括：(1)污水進入生化系統(tǒng)進行生化處理;(2)生化系統(tǒng)出水進入活性炭投加系統(tǒng)與活性炭混合;(3)活性炭投加系統(tǒng)出水進入分離系統(tǒng)進行沉淀分離，得到上清液和底部廢炭泥，將所述上清液作為處理出水排出，將所述底部廢炭泥的部分回流至生化系統(tǒng)，部分進入再生系統(tǒng)進行活性炭再生，剩余廢炭泥脫水排放;(4)再生系統(tǒng)出水進入生化系統(tǒng)。本發(fā)明的活性炭-活性污泥耦合工藝活性炭投加量少，運行成本低，出水水質高，還能夠降低發(fā)生活性污泥膨脹的可能性。
摘要附圖
權利要求書
1.一種活性炭-活性污泥耦合工藝，其特征在于，所述工藝包括：
(1)污水進入生化系統(tǒng)進行生化處理;
(2)生化系統(tǒng)出水進入活性炭投加系統(tǒng)與活性炭混合;
(3)活性炭投加系統(tǒng)出水進入分離系統(tǒng)進行沉淀分離，得到上清液和底部廢炭泥，將所述上清液作為處理出水排出，將所述底部廢炭泥的部分回流至生化系統(tǒng)，部分進入再生系統(tǒng)進行活性炭再生，剩余廢炭泥脫水排放;
(4)再生系統(tǒng)出水進入生化系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，所述生化系統(tǒng)包括好氧池，還任選地包括厭氧池和/或缺氧池。
3.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，所述活性炭投加系統(tǒng)包括排氣裝置、COD檢測裝置、活性炭投加裝置和混合裝置，其中，
在投加活性炭之前，所述排氣裝置排出所述生化系統(tǒng)出水中所含氣體;
所述COD檢測裝置檢測所述生化系統(tǒng)出水的COD值;
所述活性炭投加裝置根據(jù)檢測的COD值投加活性炭;
活性炭與所述生化系統(tǒng)出水在所述混合裝置中混合均勻。
4.根據(jù)權利要求3所述的工藝，其中，投加的活性炭的量記為m，COD值記為n，則m=k×(n-50)，系數(shù)k通過以下方式進行確定：通過向生化系統(tǒng)出水中投加m1的活性炭，計算COD的變化量為m2，則k=m1/m2。
5.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，步驟(3)中，回流比為10-100%，進入再生系統(tǒng)的部分廢炭泥為所述底部廢炭泥的10-80體積%。
6.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，步驟(3)中，部分廢炭泥進入再生系統(tǒng)前進行調節(jié)pH值處理，調節(jié)pH值為堿性，優(yōu)選地，調節(jié)pH值≥8.5，更優(yōu)選地，調節(jié)pH值為9-13，更進一步優(yōu)選地，調節(jié)pH值為10.5-11.5。
7.根據(jù)權利要求6所述的工藝，其中，pH值調節(jié)在調理罐中進行，廢炭泥在調理罐中的停留時間不少于5min，優(yōu)選為30-120min。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的工藝，其中，采用氫氧化物與碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的組合調節(jié)pH值，氫氧化物與碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的重量比為1:5-8。
9.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，所述再生系統(tǒng)為濕式空氣再生系統(tǒng)。
說明書
一種活性炭-活性污泥耦合工藝
技術領域
本發(fā)明涉及污水處理領域，具體地，涉及一種活性炭-活性污泥耦合工藝。
背景技術
活性炭-活性污泥耦合工藝是一種向活性污泥曝氣池中投加粉末活性炭，形成復合式生物反應器的污水處理工藝。該技術在上世紀70年代起源于美國，其工藝特點是活性炭顆粒包裹在活性污泥絮體中，通過活性炭吸附和生物降解的有機結合，強化活性污泥絮體的凈化功能，提高系統(tǒng)的處理能力。該工藝的主要功能是將懸浮性、膠質性以及溶解性的污染物轉化為可降解的粉末活性炭生物膠體，促進污泥沉降，增加溶解性有機物、色度、毒性物質、重金屬的去除率。相關文獻顯示，該工藝不僅保持了傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點，同時也由于活性炭吸附劑的加入而大幅提升了有機、無機污染物的去除率，在處理石化廢水、焦化廢水、錦綸廢水、印染廢水等廢水時，均取得比傳統(tǒng)活性污泥法更好的效果。
在常規(guī)的活性炭-活性污泥耦合工藝中，新鮮活性炭直接投加到曝氣池中，吸附一部分有機物，并與活性污泥協(xié)同處理污染物。然而，由于未處理的污水中污染物種類多、濃度高，曝氣池中的新鮮活性炭很快就達到吸附飽和狀態(tài)，因此不能選擇性吸附難降解有機物，而這部分有機物難以被微生物代謝，從而造成工藝出水污染物濃度較高，容易超出國家排放標準。為了提高水質，不得不提高新鮮活性炭的投加量，但這不僅增加了處理成本，而且增加了污泥量和活性炭再生的費用。而且由于曝氣池中活性炭投加量較高，出水中活性炭會隨水流出，造成出水含有較高的活性炭，達不到預定的處理效果。為了解決這種問題，專利CN103086503A把活性炭投加到污泥回流系統(tǒng)中，再通過提升泵送至好氧池前端污水進水處，延長活性炭在水處理系統(tǒng)的停留時間，增強處理效果。但在該工藝中，活性炭的投加量并沒有減少。
為了保護環(huán)境，需要對活性炭-活性污泥耦合工藝產生的廢炭泥再生利用。廢炭泥是生物污泥與吸附飽和活性炭共存的含水混合物，目前多采用濕式空氣再生(WAR)。WAR是指在適當?shù)臏囟群蛪毫l件下，在液相中(一般是水)發(fā)生的氧化過程。WAR系統(tǒng)用于回收廢炭泥中的活性炭，廢炭泥在高溫高壓條件下(243℃，6.2MPa)注入空氣，將活性炭附著的污泥氧化成無機物，而活性炭不被破壞，恢復活性，再返回生化池重新利用。具體而言，廢炭泥經污泥傳輸泵提升進入廢炭泥儲罐后，通過廢炭泥進料泵提升進入高壓泵，經高壓泵加壓后，依次經過換熱器、加熱器，換熱升溫后進入WAR反應器，在反應器內與注入的空氣進行反應，活性炭上吸附的污染物和活性污泥氧化分解，活性炭得到再生。
然而，在實際運行中，WAR再生系統(tǒng)管線結垢問題十分嚴重，主要位置在：換熱器冷進料的管程、加熱器的進料管程。結垢采用酸洗，效果不佳，加熱器、反應器升溫困難。經拆檢發(fā)現(xiàn)，換熱器、加熱器結垢堅硬，運行3-4天，換熱器管程垢層厚度就可達到12mm，直接影響換熱效率，活性炭再生率逐步下降。為了清洗換熱器中的垢，不得不先把裝置降溫，再用酸洗和高壓水槍沖洗，然后再升溫到再生溫度，整個清洗過程持續(xù)3-4天，成本高，動作大(換熱器拆裝、解體)，作業(yè)周期長，清洗期間不能向污水處理系統(tǒng)補充再生炭，嚴重影響污水處理系統(tǒng)的正常運行，而且清洗過程產生的高濃度酸液也難以處理，增加了企業(yè)負擔。
此外，活性炭再生裝置結垢而不能正常運行，導致剩余老化廢炭泥不能及時從生化系統(tǒng)中進行排放處理，嚴重影響生化系統(tǒng)微生物的新陳代謝，制約了污水處理系統(tǒng)的處理能力。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種新的活性炭-活性污泥耦合工藝，該工藝新鮮活性炭投加量少，降低運行成本，提高出水水質。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種活性炭-活性污泥耦合工藝，所述工藝包括：
(1)污水進入生化系統(tǒng)進行生化處理;
(2)生化系統(tǒng)出水進入活性炭投加系統(tǒng)與活性炭混合;
(3)活性炭投加系統(tǒng)出水進入分離系統(tǒng)進行沉淀分離，得到上清液和底部廢炭泥，將所述上清液作為處理出水排出，將所述底部廢炭泥的部分回流至生化系統(tǒng)，部分進入再生系統(tǒng)進行活性炭再生，剩余廢炭泥脫水排放;
(4)再生系統(tǒng)出水進入生化系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述生化系統(tǒng)包括好氧池，還任選地包括厭氧池和/或缺氧池。
優(yōu)選地，所述活性炭投加系統(tǒng)包括排氣裝置、COD檢測裝置、活性炭投加裝置和混合裝置，其中，
在投加活性炭之前，所述排氣裝置排出所述生化系統(tǒng)出水中所含氣體;
所述COD檢測裝置檢測所述生化系統(tǒng)出水的COD值;
所述活性炭投加裝置根據(jù)檢測的COD值投加活性炭;
活性炭與所述生化系統(tǒng)出水在所述混合裝置中混合均勻。
優(yōu)選地，投加的活性炭的量記為m，COD值記為n，則m=k×(n-50)，系數(shù)k通過以下方式進行確定：通過向生化系統(tǒng)出水中投加m1的活性炭，計算COD的變化量為m2，則k=m1/m2。
優(yōu)選地，步驟(3)中，回流比為10-100%，進入再生系統(tǒng)的部分廢炭泥為所述底部廢炭泥的10-80體積%。
優(yōu)選地，步驟(3)中，部分廢炭泥進入再生系統(tǒng)前進行調節(jié)pH值處理，調節(jié)pH值為堿性，更優(yōu)選地，調節(jié)pH值≥8.5，進一步優(yōu)選地，調節(jié)pH值為9-13，更進一步優(yōu)選地，調節(jié)pH值為10.5-11.5。
優(yōu)選地，pH值調節(jié)在調理罐中進行，廢炭泥在調理罐中的停留時間不少于5min，更優(yōu)選為30-120min。
優(yōu)選地，采用氫氧化物與碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的組合調節(jié)pH值，氫氧化物與碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的重量比為1:5-8。
優(yōu)選地，所述再生系統(tǒng)為濕式空氣再生系統(tǒng)。
本發(fā)明的活性炭-活性污泥耦合工藝與現(xiàn)有工藝相比，具有以下優(yōu)點：
(1)在生化系統(tǒng)出水中投加新鮮活性炭，能夠充分發(fā)揮活性污泥的降解和吸附作用，污水中的易生化降解有機物和可生化降解有機物被活性污泥所降解，污水中的不溶性物質被活性污泥所吸附，且活性污泥還可降解和吸附部分難生化降解有機物，避免了活性炭對易生化降解有機物和可生化降解有機物的吸附，也避免了不溶性物質堵塞活性炭孔，能夠充分發(fā)揮活性炭的吸附性能，有針對性地吸附污水中的難生化降解有機物，從而提高出水水質，減少活性炭投加量，降低運行成本。
(2)活性炭為活性污泥代謝難降解有機物提供了有利的微環(huán)境，新鮮活性炭吸附了難降解有機物，而活性炭同時也與活性污泥形成了協(xié)同體系，在分離系統(tǒng)及回流系統(tǒng)中沒有曝氣，活性炭-活性污泥體系氧濃度較低，這種環(huán)境特別有利于難降解有機物分解為小分子可降解有機物，從而使吸附的難降解有機物在回流至生化系統(tǒng)時，被徹底降解。
(3)改善活性污泥種群結構和沉降性能，降低發(fā)生活性污泥膨脹的可能性。眾所周知，活性污泥處理工藝容易發(fā)生污泥膨脹，污泥膨脹時，污泥結構極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離，影響出水水質。低基質濃度條件是發(fā)生污泥膨脹的重要原因。當在曝氣池中直接投加新鮮活性炭時，活性炭迅速吸附污水中的有機物，造成污水中有機物濃度下降，形成低基質濃度條件，易引發(fā)污泥膨脹。在生化系統(tǒng)出水中投加新鮮活性炭，不僅避免了上述現(xiàn)象，而且由于新鮮活性炭吸附了難降解有機物并同時與活性污泥形成了協(xié)同體系，把難降解有機物分解為小分子可降解有機物，從而在回流至生化系統(tǒng)時，增加了有機物濃度，有效降低了活性污泥膨脹的可能性。此外，由于活性炭與活性污泥的協(xié)同作用，改善了污泥的沉降性能。
(4)在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，活性炭投加系統(tǒng)包括排氣裝置，排氣裝置減少了生化系統(tǒng)出水中的游離氣體，有利于活性炭與活性污泥更好地結合，更好地發(fā)揮協(xié)同作用，提高出水水質，也有利于污泥沉降，減少活性炭流失。
(5)在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，活性炭投加系統(tǒng)包括COD檢測裝置，能夠根據(jù)檢測的COD值投加活性炭，可更科學地提高出水水質，避免活性炭浪費。
(6)在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，部分廢炭泥進入再生系統(tǒng)前調節(jié)pH值為堿性，能夠降低再生系統(tǒng)的結垢速率，降低再生系統(tǒng)的清洗頻率，大幅延長再生系統(tǒng)的連續(xù)運行時間，提高整個污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少檢修費用。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
