[发明专利]内循环悬浮填料污水生物处理装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理及资源化的理论、方法与技术，特别涉及一种对污水直接处理的内循环悬浮填料污水生物处理装置及工艺。

背景技术

(一)污水资源化的必要性与可行性

随着人口增加和经济快速发展，我国水资源严重短缺，成为国民经济发展与人民生活水平提高的重要制约因素。为了缓解缺水现状，除了开辟新水源(如，南水北调、海水淡化等)并强调节约用水外，加快污水资源化进程，积极推进中水回用也至关重要。早在1987年，北京市政府就颁布了《北京市中水设施建设管理试行办法》，这是我国第一部有关于中水回用的地方性法规，把中水替代部分非饮用水源这一积极节水措施提到了议事日程。1996年建设部颁发了《城市中水设施管理暂行办法》，规定建筑面积超过2万m³的旅馆、饭店、公寓，超过3万m³平方米的机关、科研、大专院校、大型文化体育设施均必须兴建中水处理设施。2005年12月初，北京市水务局等三部门联合公布了《关于加强建设项目节约用水设施管理的通知》。根据通知要求，今后建筑面积在5万m³平方米以上的居住区或可回收水量大于150m³/日的居住区和集中建筑区等必须建设中水设施，中水将优先用于建筑冲厕。

(二)污水再生处理工艺比较

为了积极推进公共建筑和小区污水再生回用，国内相关研发机构陆续开展了相关处理工艺、设备的研究。就处理工艺而言，目前已建成的中水处理设施流程大多采用生物接触氧化法和物化处理两种工艺，其中，生物接触氧化法占设施总数80％以上。通过对北京市30个商业楼宇、居住小区、高等院校建筑中水处理设施的污水水源、处理工艺调研发现，各类建筑中水处理设施原水大部分为优质杂排水(灰水)，主体处理工艺以生物接触氧化法与混凝沉淀过滤的组合工艺最为普遍。

生物接触氧化的实质是活性污泥法与生物膜法的有机结合，通过填料上所生长的生物膜来达到增加处理系统中生物量的目的，以此来提高系统的容积负荷，从而缩小反应器的体积。在紧凑型生物膜反应器方面，生物流化床最具代表性。虽然生物流化床可以使处理单元单位容积内的生物量达到相当高的水平(～30000mg VSS/L)，但是维持细小无机生物载体(0.2～0.3mm)流化状态需要消耗大量能量，这与目前我国强调的“节能减排”政策相背离。此外，充满无机填料的流化床启动运行(使载体处于完全流化循环状态)也存在一定实际操作方面的困难。这就使得无机填料流化床用于建筑中水处理在运行费用与实际操作方面处于劣势。

膜生物反应器亦可以使得中水处理流程变得简约、紧凑，利用膜技术可以实现固-液分离，取代传统重力沉淀池，且不需要污泥回流。正是膜生物反应器对生物量的高截留率使得在生物反应器内可以维持较高的微生物浓度(～10000mg VSS/L)，从而使反应器具有较高的容积负荷，缩小反应器占地面积。然而，膜生物反应器正常工作需要维持较高的滤液渗透压力(～80kPa)，这就不可避免地使之也成为一种高耗能工艺。另一方面，膜组件成本目前还相对较高，加之膜污染后清洗过程较为复杂和繁琐。所以，大大限制了膜生物反应器工艺的实际工程应用。

就目前可以应用的中水处理技术而言，曝气生物滤池(Biological Aerated Filter，简称BAF)在占地、功能、运行及能耗上刚好介于生物接触氧化法与无机填料流化床反应器之间，作为建筑中水处理实用技术显然具有一定优势。但是传统BAF工艺对预处理要求较高，一般预处理采用高效沉淀池、絮凝沉淀池或气浮等一级强化处理工艺，以保证后续BAF进水SS和BOD指标不能过高(一般要求SS≤60mg/L)，否则会影响BAF处理效果并大大缩短反冲洗周期。此外，BAF水头损失较大(一般为3-4m)，反冲洗耗水量大，需设容积较大的反冲洗废水贮池，滤料反冲洗时还会至设备停止运行。

显然，对上述各工艺扬长避短，开发适合于生活及市政污水的新型中水处理工艺，不仅必要而且现实，这也正是本发明所要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的优、缺点，本发明旨在提供一种运行成本和处理工艺更适合在生活及市政污水直接处理过程中使用的内循环悬浮填料污水生物处理装置及工艺。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

内循环悬浮填料污水生物处理工艺，将悬浮填料放置于反应器中，污水自进水口流入容器，污水和悬浮填料通过内循环方式在容器中循环流动，处理后再生水自容器上部出水口流出。