CN101723510A - 预脱氧-厌氧-缺氧-多级好氧/缺氧生物脱氮除磷的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种预脱氧-厌氧-缺氧-多级好氧/缺氧生物脱氮除磷工艺，步骤为：a)回流污泥与部分污水进行预脱氧反硝化；b)步骤a处理的混合液与部分污水进行厌氧释磷；c)步骤b处理的混合液与部分污水和回流硝化液进行反硝化；d)步骤c处理的混合液在多级好氧/缺氧池内进行同步硝化反硝化和除碳吸磷。e)步骤d处理后的硝化液回流到步骤c；f)步骤d处理后的硝化液沉淀后，部分污泥回流到步骤a，剩余污泥排放，清水达标排放或回用。其装置为：顺序连通的预脱氧池、厌氧池、缺氧池、多级好氧/缺氧池、二沉池；多级好氧/缺氧池内安装悬挂链曝气系统；进水配水管路连接预脱氧池、厌氧池和缺氧池；污泥回流量和硝化液回流量均可通过回流装置进行调节。

Description

预脱氧-厌氧-缺氧-多级好氧/缺氧生物脱氮除磷的方法和装置

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，具体地涉及一种污水处理方法和装置，更具体地是涉及一种预脱氧-厌氧-缺氧-多级好氧/缺氧生物脱氮除磷工艺和装置。

背景技术

厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷方法(Anaerobic-Anoxic-Oxygen，A²O)是目前污水处理工程上应用最普遍的技术方案之一，不但可以去除有机污染物，而且可以同时脱氮除磷。传统的A²O工艺由厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区以及污泥回流与硝化液回流系统组成。污水首先进入厌氧池与回流的含磷污泥混合，聚磷菌吸收有机物合成PHB(聚-β羟基丁酸)并储存在细胞内，同时将细胞内的聚磷酸盐水解成正磷酸盐，释放到水中，释放的能量可供聚磷菌在厌氧环境下维持生存；随后污水与污泥的混合液流入缺氧池与从好氧池回流的硝化液混合，反硝化菌利用污水中的有机物和回流硝化液中的硝态氮进行反硝化，可同时去碳脱氮；当混合液继续流入好氧池时，好氧细菌对污水中有机物进一步降解，当有机物浓度降低到一定水平时，硝化菌可将污水中的氨氮氧化为硝态氮，同时聚磷菌靠分解体内储存的PHB来获得能量供自身生长繁殖，并超量吸收水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内，经过沉淀区，将含磷高的污泥从水中分离出来，通过排除剩余污泥达到除磷的效果。

A²O法自90年代开始在中国应用以来，污水处理厂在实际运行中就一直面临着无法保证同时达到高效脱氮除磷效果的问题：不是脱氮效果好而除磷率低；就是除磷效果好，但脱氮效果不尽人意。据统计，我国采用A²O法设计运行的上百座污水处理厂，能同时使氮、磷去除效果满足排放要求的不超过10％。

现有A²O工艺存在的难以解决的主要问题有：1、回流污泥将大量的硝态氮带入厌氧池，反硝化的进行严重影响了聚磷菌厌氧释磷。2、厌氧池和缺氧池的碳源问题。碳源不足或分配不合理影响了释磷反应和反硝化反应的充分进行。3、好氧池中的溶解氧(DO)浓度问题。硝化过程需要较高浓度的溶解氧，好氧池中溶解氧的浓度通常为2mg/L，而反硝化过程需要在微溶解氧的条件下进行，即溶解氧要小于0.5mg/L。A²O工艺需要将好氧池的硝化混合液回流到缺氧池，即所谓内回流。因此，内回流硝化混合液中的高浓度溶解氧会使缺氧池中的溶解氧大于0.5mg/L，从而严重影响反硝化反应的充分进行。4、污泥龄问题。硝化细菌的世代周期可长达30天以上，即硝化细菌的生长繁殖需要足够长的污泥龄。而聚磷菌和反硝化菌的污泥龄则一般在10天以内，在运行过程中，加大排泥量有助于提高除磷效果，这却会导致污泥龄变短，从而抑制了世代周期较长的硝化菌的生长繁殖，造成硝化效果差，进而影响反硝化脱氮；反之，则脱氮效果好，而除磷效果差。5、在实际工程中，由于处理工艺不可调节，运行工况常常与设计工况存在很大偏差，这样会造成污水厂低负荷或者超负荷运行，其结果都会导致处理效率低，处理效果差。

随着城镇污水处理厂排放水质标准的不断提高，特别是对氮、磷指标的要求越来越严格，许多城镇被要求采用GB18918-2002一级标准的A标准，常规的污水二级生物处理工艺(如A²O法)很难将脱氮与除磷同时控制到如此高的标准。

发明内容

本发明的目在于提供一种预脱氧-厌氧-缺氧-多级好氧/缺氧生物脱氮除磷工艺。

本发明的又一目的在于提供一种实现上述方法的装置。

为实现上述目的，本发明提供的预脱氧-厌氧-缺氧-多级好氧/缺氧生物脱氮除磷的方法，包括如下步骤：

a)对回流污泥进行预脱氧反硝化处理，以减少其中的硝态氮含量；

b)将步骤a处理后的混合液与部分污水一起进行厌氧释磷反应；

c)将步骤b处理后的混合液与部分污水和回流硝化液一起进行缺氧反硝化反应；

d)将步骤c处理后的混合液进行同步硝化和反硝化反应。

所述的方法，其中，步骤a、b、c中的部分污水是同时进入预脱氧反应区、厌氧反应区和缺氧反应区。

本发明提供的用于实现上述方法的装置，包括有：

预脱氧池、厌氧池、缺氧池、多级好氧/缺氧池以及二沉池；

预脱氧池与厌氧池之间通过池壁上的孔洞互相连通，厌氧池与缺氧池之间通过池壁上的孔洞互相连通，缺氧池与多级好氧/缺氧池之间通过池壁上的孔洞互相连通，多级好氧/缺氧池与二沉池之间通过池壁上的孔洞互相连通；

多级好氧/缺氧池水面上设有浮筒，浮筒与池边空气干管相连，浮筒下方通过软管悬挂连接有若干个曝气器，这样一条浮筒称为曝气链，曝气链附近为好氧区，两条曝气链之间为缺氧区；

一配水管路，分别连接预脱氧池、厌氧池及缺氧池；

一污泥回流管，连接二沉池和预脱氧池；

一硝化液回流管，连接多级好氧/缺氧池和缺氧池。

所述的装置，其中，预脱氧池、厌氧池和缺氧池内均分别安装有潜水搅拌器。

所述的装置，其中，每条曝气链上设有空气调节阀门。

所述的装置，其中，污泥回流管和硝化液回流管上均设有流量调节泵。

所述的装置，其中，二沉池的上方设有清水排水管。

所述的装置，其中，二沉池的底部设有吸泥管。

本发明的效果是，针对传统A²O工艺存在的主要缺点与问题进行改进，提高了脱氮除磷的效果，使出水可以全面稳定达到GB18918-2002一级标准的B标准，适用于各类污水厂的新建、改建及扩建工程。在传统曝气池内引入的多级好氧/缺氧段，实现了同步硝化反硝化，提高了整个系统的脱氮能力。可调节的污泥回流系统和硝化液回流系统保证工艺以最佳状态运行，同时降低了供风量，节约了能耗；减少了缺氧池的容积，节省了土建费用，有利地保障了工艺稳定、经济、可靠地运行。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图。

具体实施方式

本发明针对传统A²O存在的缺点与问题，提出一种改良型高效节能的厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷(A²O)的方法，主要包括以下方面：

1、厌氧反应池前端加设预脱氧池，使回流污泥中的硝态氮在缺氧并存在有机物的条件下被反硝化菌通过反硝化作用去除掉，减少硝态氮对后续厌氧释磷的不利影响。

2、通过调节配水管路在预脱氧池、厌氧池和缺氧池段进行分配进水，满足各个阶段对于碳源量的不同需求。

3、在好氧反应区设置悬挂链式移动曝气设备，形成多级好氧/缺氧段，实现同步硝化反硝化。多级好氧/缺氧池与普通曝气池不同，普通曝气池只具有脱碳除磷功能，而多级好氧/缺氧池除此之外，其本身还具有脱氮功能，再加之前端的缺氧池，使整个工艺具有很高的脱氮效率，比起普通A²O工艺60-70％的总氮去除率，该工艺的总氮去除率可以达到90％以上。其工作原理为：曝气链附近形成好氧段，DO值为0.5-1.0mg/L，两条曝气链之间形成缺氧段，DO值低于0.5mg/L，因此形成了多个好氧段和缺氧段交替组合的状态，即多级AO。在好氧段进行氨氮的硝化，在缺氧段进行硝态氮的反硝化，从而在曝气池中实现了同步硝化和反硝化。这样做的结果，不仅减少了供风量和硝化液回流量，节省了能耗，同时也减小了缺氧池的容积，降低了工程造价。

4、在多级好氧/缺氧池与缺氧池之间安装有内回流管，并安装有可调节内回流量的回流泵用于控制内回流比，在二沉池和预脱氧池之间安装有污泥回流管，并安装有可调节污泥回流量的回流泵，根据现场实际运行条件及时调节回流比，实现最佳运行工况。

具体地说，本发明主要包括预脱氧池1、厌氧池2、缺氧池3、多级好氧/缺氧池4、二沉池5。污水经预处理后，通过配水系统6向预脱氧池、厌氧池、缺氧池进行分配；其中部分污水与二沉池回流污泥进入预脱氧池1，反硝化菌在该池中利用污水中的有机物和回流污泥中的硝态氮进行反硝化脱氮，降低硝态氮对后段厌氧释磷的不利影响，保证除磷效果。在厌氧池2中，经过脱氮的回流污泥与部分进水混合，聚磷菌吸收污水中的小分子有机物合成PHB(聚β羟基丁酸)并储存在细胞内，同时将细胞内的聚磷酸盐水解成正磷酸盐，释放到水中。在缺氧池3中，部分进水与好氧池回流的硝化液混合，反硝化菌利用污水中有机物和回流硝化液中的硝态氮进行反硝化脱氮。在多级好氧/缺氧池4中，聚磷菌主要是靠分解体内储存的PHB来获得能量以供自身的生长繁殖，同时超量吸收水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内；微生物利用有机污染物和氧进行自身的生长繁殖与新陈代谢，去除有机污染物质；硝化菌进行硝化作用，将污水中的氨氮氧化为硝态氮。多级好氧/缺氧池中设有若干条悬挂式曝气链7，每条曝气链附近为好氧段，每两条曝气链之间为缺氧段，形成多个好氧段和缺氧段组合(即多级AO)，在好氧段进行氨氮的硝化，在缺氧段进行硝态氮的反硝化，从而在曝气池中实现了同步硝化反硝化。在此过程中，将溶解氧控制在较低的水平。这样回流硝化液中的溶解氧含量也随之下降，有利于缺氧反硝化的进行。同时，曝气系统的供风量降低，节省能耗。在内回流系统中通过流量调控将内回流比控制在100-200％，相比于普通A²O工艺200％-300％的内回流比，减少了近一半。在二沉池5中，含磷高的污泥经过沉淀从水中分离出来，部分回流至预脱氧池1，剩余污泥排入污泥处理系统，通过设置在污泥回流系统上的流量调节泵将外回流比控制在50-100％。沉淀后的清水达标排放或用于回用。

实施例

请参阅图1，为本发明的装置结构示意图，主要包括预脱氧池1、厌氧池2、缺氧池3、多级好氧/缺氧池4以及二沉池5五个单元构筑物，每两个相邻的单元之间由池壁9隔开，池壁9上设有孔洞17，使脱氧池1和厌氧池2之间、厌氧池2和缺氧池3之间、缺氧池3和多级好氧/缺氧池4之间、多级好氧/缺氧池4和二沉池5之间相互连通。经过预处理的污水通过配水管路6分别进入预脱氧池1、厌氧池2及缺氧池3。

多级好氧/缺氧池内安装有若干条悬挂式曝气链7，曝气链7上的微孔曝气器15用软管16悬挂连接在浮筒14下面，各组浮筒漂浮在多级好氧/缺氧池水面，并通过软管与池边空气干管相连。运行时，空气干管中的空气通过软管进入浮筒，再通过悬挂垂直的软管，供给水下的微孔曝气器进行曝气。每条曝气链的气量可通过阀门单独控制，整个多级好氧/缺氧池中的曝气链可以按预定的程序间歇曝气或同时曝气，实现最佳的运行状态。处理城市污水时，预脱氧段水力停留时间(HRT)一般为0.5-1.0小时，厌氧段HRT一般为1.0-2.0小时，缺氧段HRT一般为2.0-3.0小时，多级好氧/缺氧池HRT一般为6.0-10.0小时。多级好氧/缺氧池装有硝化液回流管13与缺氧池3相通，硝化液回流管上装有流量调节泵，内回流比控制在100-200％，多级好氧/缺氧池4底部与二沉池5相通，二沉池5内装有污泥回流管11与预脱氧池1相连，实现外回流，并通过安装的流量调节泵将外回流比例控制在50-100％。污泥回流管11底部还装有排泥管12用于排除剩余污泥。二沉池5出水可以全面稳定达到GB18918-2002一级标准的B标准，通过排水管10排出。预脱氧池、厌氧池和缺氧池内分别装有潜水搅拌器8。

Claims (8)

1.一种预脱氧-厌氧-缺氧-多级好氧/缺氧生物脱氮除磷工艺，包括如下步骤：

a)进行预脱氧，利用进入预脱氧池的部分污水中的有机碳源，对二沉池回流污泥进行预脱氧反硝化处理，以减少其中的硝态氮含量；

b)将步骤a处理后的混合液与进入的部分污水进行厌氧反应，使污泥中的磷得到充分释放；

c)将步骤b处理后的混合液与进入的部分污水进行缺氧反应，利用污水中的碳源脱除回流硝化液中的硝态氮；

d)将步骤c处理后的混合液在多级好氧/缺氧池内进行同步硝化反硝化反应，并同时去处有机污染物和过量吸收磷；

e)将步骤d处理后的硝化混合液回流到步骤c进行处理；

f)将步骤d处理后的硝化混合液通过沉淀进行泥水分离，部分污泥回流到步骤a进行处理，剩余污泥排出处理，清水达标排放或用于回用。

2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤a、b、c中的污水经配水管路同时进入预脱氧反应区、厌氧反应区和缺氧反应区。

3.一种实现权利要求1所述方法的装置，包括有：

预脱氧池、厌氧池、缺氧池、多级好氧/缺氧池以及二沉池；

预脱氧池与厌氧池之间通过池壁上的孔洞互相连通，厌氧池与缺氧池之间通过池壁上的孔洞互相连通，缺氧池与多级好氧/缺氧池之间通过池壁上的孔洞互相连通，多级好氧/缺氧池与二沉池之间通过池壁上的孔洞互相连通；

多级好氧/缺氧池水面上设有浮筒，浮筒与池边空气干管相连，浮筒下方通过软管悬挂连接有若干个曝气器，这样一条浮筒称为曝气链，曝气链附近为好氧区，两条曝气链之间为缺氧区；

一配水管路，分别连接预脱氧池、厌氧池及缺氧池；

一污泥回流管，连接二沉池和预脱氧池；

一硝化液回流管，连接多级好氧/缺氧池和缺氧池。

4.如权利要求3所述的装置，其中，预脱氧池、厌氧池和缺氧池内均分别安装有潜水搅拌器。

5.如权利要求3所述的装置，其中，每条曝气链上设有空气调节阀门。

6.如权利要求3所述的装置，其中，污泥回流管和硝化液回流管上均设有流量调节泵。

7.如权利要求3所述的装置，其中，二沉池的上方设有清水排水管。

8.如权利要求3所述的装置，其中，二沉池的底部设有吸泥管。