CN101279793B - 一种高浓度活性污泥污水处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明针对现有技术中活性污泥浓度低、好氧池溶解氧高的局限，提供一种用于城市污水处理的短时深度除氮新工艺。该工艺采用“兼氧好氧”组合，其工艺参数的最显著特点是活性污泥浓度高和好氧池溶解氧低。活性污泥浓度高，可以显著提高处理污水的微生物数量，从而显著强化了生物处理能力，好氧池溶解氧低，可以显著提高反硝化细菌的活性和数量，并有利于同步硝化反硝化的发生，从而显著强化了除氮效果。本发明的有益效果是可以在相当短的水力停留时间内，达到极高的总氮去除效果，同时相当有效地去除氨氮、总磷和其它污染物，其处理效果和经济性能，均达到了国际领先水平。

Description

一种高浓度活性污泥污水处理工艺
技术领域
本发明涉及一种污水处理工艺，可用于城市污水处理或类似的工业废水处理，具有活性污泥浓度高、好氧池溶解氧低的特点，达到短时深度除氮的效果。
背景技术
国内外现有的活性污泥法的污泥浓度(MLSS)，一般在3.5g/L左右。GB50014-2006《室外排水设计规范》推荐的所有活性污泥工艺的MLSS均在6g/L以下，其中除氮工艺MLE法和除磷除氮工艺A2O法的MLSS，均为2.5-4.5g/L，比本发明工艺的MLSS低得多。
GB 50014-2006《室外排水设计规范》推荐的活性污泥法中，仅有吸附再生曝气法的MLSS可以达到2.5-6.0g/L，但也比本发明工艺低，而且，吸附再生曝气法属于碳氧化工艺，并无除氮功能，与本发明工艺不属于同一类型。
近年出现的膜生物法，用膜分离设备代替了沉淀池，其MLSS也可以达到6g/L以上。但是，膜生物法是活性污泥处理与膜处理相结合的技术，已不属于单纯的活性污泥法，也与本发明工艺不属于同一类型。
GB 50014-2006《室外排水设计规范》推荐的除氮工艺MLE法的水力停留时间为8-16h，除磷除氮工艺A2O法为7-14h，显然，如果要求深度除氮，则水力停留时间应分别取其上限16或14h，大大超过本发明工艺。
水环境联合会实用手册(第8号)、美国土木工程师协会工程实用手册和报告(第76号)《城市污水处理厂设计》(第四版，1998)，概括了典型的生物营养去除系统的设计参数，其中可以深度除氮的工艺摘要于下表。
  除磷除氮工艺   MLSS(g/L)   水力停留时间(h)
  Orbal<sup>TM</sup> Bionutre   2-6   12-24
  改进Bardenpho   2-5   9.5-23
  Bardenpho   2-5   8.5-23
  UCT   2-5   9-22
  PhoStrip<sup>TM</sup>   2-4   12-22
由上表可见，各工艺的MLSS在2-6g/L范围内，低于本发明工艺的MLSS。各工艺的水力停留时间在8.5-24h范围内，如果要求深度除氮，则水力停留时间同样应分别取其上限，大大超过本发明工艺。
值得注意的是，该手册还提供了深度除氮的设计范例，其MLSS为3.5g/L，同样低于本发明工艺的MLSS，水力停留时间为23.40h，同样大大超过本发明工艺。
国内外现有的活性污泥法的好氧区的溶解氧，一般在3mg/L左右。GB50014-2006《室外排水设计规范》定义的好氧区溶解氧浓度，为一般不小于2mg/L，高于本发明工艺。
综上所述，国内外现有的城市污水活性污泥处理工艺的MLSS，均低于本发明工艺，故其处理污水的微生物数量不及本发明工艺，处理效率不如本发明工艺。
国内外现有的城市污水活性污泥处理的深度除氮工艺的水力停留时间，均大大超过本发明工艺，故其所需生化池大于本发明工艺，工程投资大于本发明工艺。
国内外现有的城市污水活性污泥处理工艺的好氧区溶解氧，均高于本发明工艺，不利于反硝化微生物的生长，故其处理效果不如本发明工艺，而且处理能耗和成本高于本发明工艺。
发明内容
本发明的目的，正是为了克服现有技术的上述不足，以高活性污泥浓度和低溶解氧为主要技术手段，提供一种用于城市污水处理的短时深度除氮新工艺，在相当短的水力停留时间条件下，达到相当高的除氮要求。
本发明采用的技术方案是：一种高浓度活性污泥污水处理工艺，采用沉淀池，活性污泥浓度控制在6-15g/L，好氧池溶解氧浓度控制在2mg/L以下。
本发明工艺以MLE工艺为基础，即采用“兼氧好氧”组合。进水污水与回流混合液和回流污泥混合形成混合液，依次流经兼氧池和好氧池，在兼氧池中进行反硝化，在好氧池中进行硝化。最后进入沉淀池进行固液分离，排出澄清水和剩余污泥，其余活性污泥回流到兼氧池，同时好氧池的部分混合液也内回流到兼氧池。
兼氧池和好氧池皆分别分为前后两段，分别占生化池总体积的15、31、27、27％，其中兼氧池共占46％，好氧池共占54％。
本发明工艺所述的活性污泥浓度高，好氧池溶解氧浓度低，好氧池前段控制在0.5-1mg/L，后段控制在1-2mg/L。
活性污泥浓度高，则处理污水的微生物数量多，处理能力强，抗冲击负荷能力强，运行稳定；溶解氧低，则显著提高反硝化细菌的活性和数量，有利于同步硝化反硝化的发生。
本发明的有益效果是：处理效果极好，可以达到极高的总氮去除效果(86％左右)，同时相当有效地去除氨氮、总磷和其它污染物；曝气量较少，节约运行成本；停留时间短，便于现有设施改造，并节约工程投资。
附图说明
图1，本发明工艺流程图。
具体实施方式
某城市污水处理工程，要求改造后使出水达到总氮8mg/L、氨氮3mg/L的水平，而其全流程的水力停留时间仅为8.7小时，现有的处理工艺在如此短的停留时间条件下无法达到如此严格的出水要求。
根据本发明工艺对其进行工艺改造，采用现有普通沉淀池，主要运行参数如下。
Figure G2008100666572D00041
  泥龄d   总氮负荷(kgTN/kgMLSS/d)   氨氮负荷(kgAN/kgMLSS/d)   BOD<sub>5</sub>负荷(kgBOD<sub>5</sub>/kgMLSS/d)   总回流比   沉淀池表面水力负荷(m<sup>3</sup>/m<sup>2</sup>/d)
  7.03   0.0165   0.0090   0.0628   3.85   0.99
由上表可见，水力停留时间相当短，为8.32h，MLSS相当高，达到8679mg/L。
为了保证处理效果和有利于同步硝化反硝化的发生，必须精确控制生化池的溶解氧水平，DO兼氧池前段0.19mg/L，兼氧池后段0.12mg/L，好氧池前段0.84mg/L，兼氧池后段1.84mg/L。
泥龄适中，这是由于尽管进水SS高、水力停留时间短，但MLSS高的缘故。
总氮负荷、氨氮负荷和BOD5负荷均比常规更低，这是由于MLSS较高所致。
总回流比3.85，在常规范围内。
沉淀池表面水力负荷0.99m3/m2/d，在常规范围内。
工艺的处理效果如下。
Figure G2008100666572D00051
停留时间仅为8.32小时的城市污水处理设施，出水一般仅能够达到一级B标准。采用本发明工艺后，由上表可见，不仅达到了要求更高的一级A标准，而且达到了比一级A标准还要高得多的水平，达到国际领先水平。
值得注意的是，本发明工艺的实际总氮去除率达到86.99％，大大超过了理想总氮去除率79.20％。经过针对各池总氮、氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度的分析，证实了同步硝化反硝化的发生。
另外本发明工艺经过规模为300m3/d的试验性城市污水处理设施的长期运行考验，是国内外首创的城市污水高浓度活性污泥低溶解氧短时深度氮磷去除工艺，也是国内外首次实现同步硝化反硝化的实用城市污水处理工艺。

Claims (1)

1.一种高浓度活性污泥污水处理工艺，采用沉淀池，其特征在于：活性污泥浓度控制在6-15g/L；兼氧池和好氧池皆分别分为前后两段，兼氧池前段占生化池总体积的15％，兼氧池后段占生化池总体积的31％，好氧池前段占生化池总体积的27％，好氧池后段占生化池总体积的27％；好氧池前段的溶解氧浓度控制在0.5-1mg/L，好氧池后段的溶解氧浓度控制在1-2mg/L。
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