CN102329058B - 污水三段生物处理工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明是对现有污水三段生物脱氮工艺的改进，其特征是在三段生物脱氮工艺前增设厌氧释磷处理单元，在反硝化前增设另一进水混合单元。处理装置采用将三段式生物处理中的曝气硝化段沉淀池及曝气段沉淀池相间设置于两端，其他处理单元池设置在两沉淀池间，并按处理工艺流程串联及并联组合，同时使处理工艺首尾单元邻接布置。保留了原三段式分段控制运行脱氮高效优点，同时又增加了除磷功能，后段进水保证了反硝化反应所需足够的碳源，不需再另行额外补充外加碳源，降低了运行费用5-10%。采用两端沉淀池、中间串、并联处理单元结构布置合建结构，最大限度节省占地和建设投资，相同处理水量可以节约占地约20%左右，可以节省处理池建设投资约15%左右。

Description

污水三段生物处理工艺及装置

技术领域

本发明涉及污水处理领域，是对现有污水三段生物脱氮工艺的改进，尤其涉及能有效降低运行成本(不外加碳源)，并能有效除磷，满足污水处理出水低氮、低磷要求的污水三段生物处理工艺，以及占地和投资更省的污水三段生物处理用装置。 

背景技术

三段式生物脱氮技术是一种高效的污水有机物降解脱氮工艺，它是由独立的有机物氧化降解段，硝化段和反硝段依次组成(基本工艺如图1)。此工艺特点是将有机物氧化降解、硝化及反硝化脱氮均分开独立，并且每一部分都有自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统(各段泥分开循环，例如含硝化菌群的活性污泥和含反硝化菌群的活性污泥拥有各自独立的反应区)，构成三段式生物脱氮处理。由于有机物氧化除碳、硝化和反硝化在各自反应区(器)内进行(分别去除)，有利于分别控制各自工艺在适宜条件下运行，因而具有较高的处理效率，此为三段生物处理高效的最大特点。但此工艺由于反硝化段设置在有机物氧化段和硝化段之后，主要靠内源呼吸碳源进行反硝化效率较低，通常需要外加碳源来保证高效稳定的反硝化反应，而不断外加碳源导致运行费用相对较高；此外由于外加碳源，还可能造成处理出水COD超标。其次，系统虽然具有很好的脱氮效果，但由于缺少厌氧释磷工艺段，使得除磷效果很差，难以满足现有污水处理同时低氮低磷标准要求。再就是，各段反应区同沉淀池分建，导致占地面积大，土地利用率低，并且分池建设池壁总长度长，导致建设投资成本高。 

中国专利CN101570383及CN201587897U深度脱氮除磷装置及过程控制方法，其是针对现有 A/O分段进水工艺不能同步深度生物除磷，以及倒置A²/O工艺耗能高，操作较复杂等缺点而作的改进，将倒置A²/O工艺和分段进水工艺联合，构成深度脱氮除磷。其主体生物反应器由第一段缺氧反应器、厌氧反应器、第一段好氧反应器，第二段缺氧反应器、第二段好氧反应器，第三段缺氧反应器以及第三段好氧反应器首尾依次相连组成。但此工艺实际是一种缺氧－好氧的重复，通过分段进水只是不设置硝化液内回流，仍然需外加碳源，只是减少了外投碳源量，并且由于此工艺各段没有单独的污泥沉淀、回流，不能保证各段运行条件在最适宜状态，因而脱氮处理效果不如三段式生物脱氮，难以达到理想状态。 

中国专利CN101186389类ORBAL氧化沟型的除磷脱氮一体化A²O/倒置A²O工艺，污水从类ORBAL氧化沟型的内沟/内池、中沟、外沟依次流经，所述的内沟/内池设计为厌氧池或缺氧池，中沟设计为缺氧池或厌氧池，外沟设计为好氧池。 

中国专利CN101381161类ORBAL氧化沟型除磷脱氮一体化倒置A²O工艺，其结构为好氧外沟、缺氧中沟、厌氧内沟和与外沟连通呈好氧的中央岛，二沉池合建于外沟内壁的一端或二端，外沟内壁、中沟外壁、二沉池外壁间的区域分成硝化液回流区和污泥回流区。污水由进水管接入污泥回流区，污泥回流区内的混合泥水通过中沟壁孔进入中沟缺氧池，再依次由沟壁壁孔流入内沟厌氧池、中央岛好氧区，最后由管道接入外沟好氧池，外沟好氧池的水流由壁孔一路进入硝化液回流区后由壁孔流入中沟缺氧区，另一路由壁孔流入二沉池后排出，二沉池内的污泥由壁孔进入污泥回流区，部分污泥回流至外沟好氧区，其余污泥排出。 

虽然上述二个专利都公开有生物脱氮除磷合建结构，但其均不属于分段式处理工艺，同样不能确保各段不同工艺在最佳状态，并且没有独立的硝化与反硝化区，不能为硝化及反硝化反应提供各自所需的最佳适宜条件，因而去除速率低，停留时间长，导致池型增大，增加了建设成本；此外，上述工艺为提高反硝化效果，需采用2~4倍硝化液大内回流，不仅增加池容，而且也增加了运行成本。 

上述不足仍有值得改进的地方。 

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能有效降低运行成本，处理效率高，并能有效除磷，满足废水处理出水低氮、低磷要求的污水三段生物处理工艺。 

本发明另一目的在于提供具有上述性能，且占地和投资更省的污水三段生物处理装置。 

本发明第一目的实现，主要改进是在三段式生物脱氮工艺前面增设厌氧释磷处理单元，使三段生物脱氮工艺具有除磷功能，满足处理出水低氮、低磷要求；以及在其中反硝化前增设进水混合单元，形成前后两段进水，后进水为反硝化反应提供有机碳源，从而省略外部投加有机碳源，达到降低运行费用，从而克服现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明污水三段生物处理工艺，包括彼此独立的有机物氧化段，硝化段和反硝段组成的三段生物脱氮，其特征在于在三段生物脱氮工艺前增设厌氧释磷处理单元，在反硝化前增设另一进水混合单元。 

在详细说明前，先通过对发明能够达到的基本功能及产生效果作一介绍，以使本领域技术人员对本专利总体构思技术方案及达到的基本效果有一个明确了解。 

本发明改进三段式生物脱氮工艺，由于在三段式生物脱氮工艺前面增设厌氧释磷处理单元，使处理污水在好氧区中通过聚磷菌摄磷，在与之配合的沉淀池中排出富含磷的活性污泥，通过污泥回流在新增的厌氧释磷处理单元得以释磷，从而使三段生物脱氮工艺具有除磷功能，满足处理出水低氮、低磷要求；在反硝化前增设另一进水区，形成前后二点进水，后进水中有机物为反硝化反应提供有机碳源，保证后续反硝化反应有足够的碳源，从而省略外部额外投加有机碳源，克服三段生物脱氮工艺中反硝化段碳源不足，需要外加补充碳源增加运行成本的缺陷，达到降低运行费用，反硝化段后的曝气段又可以保证出水COD稳定达标。从而使得本发明工艺，既保留了原三段式生物脱氮工艺，各段处理均分开独立处理，具有高效脱氮功能的特点，同时又使之具有除磷功能，能够满足污水处理低氮低磷高要求，以及不需再外加补充碳源，降低运行成本。 

本发明中。 

彼此独立的有机物氧化段，硝化段和反硝段组成的三段生物脱氮工艺，与现有技术三段生物脱氮工艺相同，各段处理工艺独立，并有各自独立的沉淀区(池)及污泥自回流。 

此外，本发明工艺，根据处理水质不同，还可以通过改变某些处理单元运行条件，使之最大限度适应变化的处理污水。例如进水高氨氮、低磷，可以将厌氧处理单元改成主要针对氨氮处理的缺氧反硝化处理单元，使工艺具有二级反硝化脱氮，以提高生物脱氮能力；进水低氨氮、高磷，可以将缺氧反硝化处理单元改成厌释磷氧处理单元，将反硝化沉淀单元改成好氧摄磷处理单元，增加好氧区容积，提高聚磷菌摄磷效果，从而提高除磷能力。 

本发明污水三段生物处理装置，其特点是通过引入氧化沟环形流理念，将工艺中的二个沉淀池分置在二端，其他处理单元按工艺流程要求相邻串联及并联设置相结合，放置于两沉淀池间进行合建，从而达到最大限度减少占地，降低工程建设投资，实现本发明第二目的。具体说，本发明污水三段生物处理装置，包括分池包含彼此独立的有机物氧化段，硝化段和反硝段组成的三段生物脱氮各单元池，其特征在于在三段生物脱氮工艺前增设厌氧释磷处理单元，在反硝化前增设另一进水混合单元；并使其中的曝气硝化段沉淀池及有机物氧化段沉淀池相间设置于两端，其他处理单元池设置在两沉淀池间，并按处理工艺流程串联及并联组合，同时使处理工艺首尾单元邻接布置；即将所有处理单元，一个厌氧释磷区、两个好氧区和一个缺氧反硝区、三个与各段配合的沉淀区，按处理流程顺序合建。按此合建构成的三段生物脱氮除磷装置，将所有处理单元按处理流程顺序合建，开成具有一个厌氧释磷区、两个好氧区(有机物氧化、氨氮硝化及有机物氧化)和一个缺氧反硝区、三个与各段配合的沉淀区，并使四个夹区得到有效利用，从而最大限度节约占地和基建投资。 

本发明装置中。 

两端沉淀池，一种较好为采用圆形池结构，与组合处理池相交形成夹区，可以作为功能区使用，而不需再另外设置功能区，能进一步降低占地。 

一种较好为曝气硝化池池容与厌氧池池容比为6-8：1，这样工艺更合理，可以在最小占地下满足处理工艺要求。 

在并联合建中，一种较好为处理工艺中一段处理的厌氧，曝气硝化池池容，与后面反硝化及曝气二段处理池容比为2-3：1。 

本发明改进主要涉及污水三段式生物脱氮处理工艺的改变，以及各处理单元池的布置(合建)，其余未另外提及内容，可以按现有技术污水处理工艺及要求设置，例如反应池中增加生物填料、折板，增强反应效果；沉淀池中设置斜板或斜管、刮泥装置，以及各段根据处理水质设计处理时间等等。 

本发明污水三段生物处理工艺，相对于现有三段生物脱氮工艺技术，不仅仍然具备三段生物脱氮工艺的有机物氧化、硝化及反硝化处理段分开独立，且每一部分都有其自己的沉淀和污泥回流，可以分别控制各工艺在所需适宜的反应条件下运行，因而保持较高的脱氮能力；而且由于处理系统前增设厌氧区释磷，从而使三段生物脱氮工艺增加了除磷功能，使曝气池同时具备有机物氧化和氨氮耠化功能，并厌氧释磷、硝化和反硝化有各自独立的反应区，可以分别控制各区满足适宜的反应条件，因而提高了脱氮除磷效果，可以满足处理出水低氮、低磷要求。改进采用前后两段进水，后段进水保证了反硝化反应所需足够的碳源，而不需再另行额外补充外加碳源，从而降低了运行费用，可以降低运行费用5-10%，反硝化段后的曝气处理段又可以保证出水COD稳定达标。本发明工艺既保留原三段生物脱氮工艺高效优点，同时又克服其不足，使处理系统同时具有较高的对氮、磷去除能力，以及不需额外添加补充碳源，此为本发明工艺区别于现有三段生物脱氮工艺的最大不同。引进氧化沟环形流理念，将工艺中的二个独立沉淀池设置于两端，中间分隔处理单元，按工艺流程相邻串联及并列设置相结合组合，以及使处理首尾邻接的合建结构，形成的两端沉淀池、中间串、并联处理单元结构布置合建形式，不仅可以最大限度满足沉淀池要求大面积(直径)，同时又可以将处理单元设置成并列布置形式，达到最大限度缩小占地，从而使此合建最大限度节省占地和建设投资，建设时只需开挖一大池分隔成各处理单元即可，许多池壁共用，合建导致处理单元池总池壁长度大大缩短，相同处理水量可以节约占地约20%左右，可以节省处理池建设投资约15%左右(不包括节地节省投资)。合建式结构，处理运行“类似”氧化沟环形流，而又无实际“长宽比大的沟”存在，也无氧化沟的两对沟间的夹区空间存在，此为区别于申请人先前申请的各种“合建式氧化沟”最大不同。 

以下结合三个示例性实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。 

附图说明

图1为现有技术三段生物脱氮工艺流程框图。 

图2为本发明三段生物处理工艺流程框图。 

图3为本发明合建式三段生物处理装置结构示意图。 

具体实施方式

实施例1：参见图2，本发明三段生物处理工艺，依次有独立串联的厌氧释磷处理单元，有机物氧化及硝化(曝气硝化)处理单元，第二进水混合单元，反硝化处理单元，有机物氧化(曝气池)处理单元，各处理单元均有各自的沉淀池及自回流系统，即处理各段的沉淀污泥除部分回流本段处理单元外，其余均排入另外的污泥浓缩池。从而构成具有三段处理特色的三段生物处理工艺。 

处理过程：处理污水，大部分进入厌氧单元，在厌氧处理单元中完成释磷，而后进入后部的曝气硝化单元，进行有机物氧化和氨氮硝化处理，处理混合液经沉淀泥水分离，分离污泥部分回流至厌氧和/或曝气硝化单元，剩余污泥排入污泥浓缩池；沉淀分离出水进入进水混合区，与另外进水及反硝化回流污泥混合，进入反硝化单元进行反硝化脱氮，然后进入沉淀池泥水分离，分离污泥部分回流至进水混合单元，剩余污泥排入污泥浓缩池；反硝化分离出水进入曝气单元氧化有机物后，进入沉淀池泥水分离，分离污泥部分回流至曝气单元，剩余污泥排入污泥浓缩池。 

实施例2：参见图3，本发明污水三段生物处理装置(按左端向右端描述)，分隔矩形池宽度两端相对两边分别光滑连接两个圆形沉淀区10(好氧沉淀)和4(曝气硝化沉淀)，中间分隔矩形池轴向由隔板(墙)偏置分隔二个宽度不同矩形区(大矩形区与小矩形区为2-3：1)。大矩形区内相邻分隔有小的厌氧区1和大的曝气硝化区2(两者比例6-8：1)；小的矩形区顺次隔成相邻的曝气区8、沉淀区7(缺氧沉淀)、反硝化区6，其中沉淀区7中内置斜管或斜板，以减少沉淀池面积，及保持较高的沉淀效果。中间分隔矩形池两端与圆形沉淀区之间的三角夹区，分别设置为出水区11、好氧污泥回流区9和硝化污泥回流区3(两区呈对角设置，并使3区与进水在同侧)、进水混合区5。其中处理进水前后二点，分别设置在厌氧区1和进水混合区5，并使进水流量前大后小（后进水只需满足后续反硝化反应所需碳源)。曝气硝化区2、曝气区8内有增氧装置，反硝化区6内有溶氧调节装置(图中均未显示)。处理单元区2与4、4与3、5与6、8与10及10与9间底部连通，其余各处理单元出水均按处理流程上部自流溢流连通方式设计进入下一处理单元。处理水流程为：进水→1→2→4→5→6→7→8→10→11→出水(5区同时也进水)。各段污泥回流：7与5、9与8及3与1和/或2间有外接污泥回流管，设置于侧旁或底部，使各段污泥回流至本段处理单元。从而形成本发明具有合建结构的三段生物处理装置。 

废水处理工艺流程：需处理污水大部分由厌氧区1进入，与来自本段产生的污泥回流区3的污泥按比例混合(混合比视污水水质变化，为现有技术)，实现厌氧释磷；释磷后的废水由上部溢流进入曝气硝化区2，在外部供氧下(好氧环境)实现对有机物的降解、氨氮的硝化和磷的摄取，处理混合液由底部连接管自流进入本段圆形沉淀池4实现泥水分离，完成一段有机物氧化、除磷、硝化处理(1-4区)。沉淀分离污泥由底部连通管道自流进入污泥回流区3，其中部分污泥通过外接管回流至厌氧区1和/或2，剩余污泥则由底部排入外置的污泥浓缩池。沉淀区4上部分离上清液由上部溢流进入进水混合区5，与来自本段沉淀区7的回流污泥，以及新进水(5区进水)混合(一段处理水、新进水、二段回流污泥三者混合)，新进水中有机物使后续反硝化所需碳源得到补充，因而在反硝化过程中不需外加碳源，从而降低了运行成本。混合液由底部进入反硝化区6(缺氧区)进行反硝化脱氮，6区中反硝化混合液由上部溢流自流进入沉淀区7，实现脱氮后的泥水分离，完成二段反硝化脱氮处理(5-7区)。沉淀区7下部分离污泥，部分通过外接回流管回流至进水混合区5，剩余污泥排入外置的污泥浓缩池。上部分离上清液由上部溢流自流进入曝气区8，在曝气区8中完成对污水有机物在反硝化利用后残余有机物的好氧降解，8区处理水由底部连通自流进入沉淀区10实现泥水分离，完成三段有机物降解(8-10区)。沉淀分离污泥由底部连通自流进入污泥回流区9，其中部分污泥通过外接污泥回流管回流至曝气区8，用于保证池内稳定的活性污泥浓度，剩余污泥则由底部排泥管排入外置污泥浓缩池，上部上清液由上部溢流自流进入出水区11排出。根据需要进入后续处理流程。 

实施例3：如前述，根据处理水质不同，还可以通过改变部分区域功能，使之最大限度满足处理污水要求。例如当处理污水高氨氮、低磷，可以通过增加硝化液回流设备使曝气硝化区2的硝化液回流至厌氧区1，使厌氧区成为缺氧反硝化脱氮区，从而使工艺具有二级反硝化脱氮 (1区和6区)，以提高生物脱氮能力；当污水低氨氮、高磷，则通过控制其内的溶氧调节装置，使反硝化区6成为厌氧区进行厌氧释磷，以及在反硝化沉淀区7中增加曝气装置，去除原沉淀斜板或建设时不设沉淀斜板，使其成好氧区进行好氧摄磷，从而使工艺具有二级厌氧释磷(1区和6区)，二级好氧摄磷（2区和7、8区）以提高除磷能力。 

对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征的等效变化或修饰，特征间的相互不同组合，例如处理池形的改变，例如圆形与矩形间的相互改变；水推流方式的改变，例如自流改为动力提升；处理单元中可以按现有水处理方式，加设增效装置，例如在反应区内增设生物填料，沉淀池中可以设置加速沉淀装置(例如斜板或管)，增氧装置采用管式曝气、盘式曝气、穿孔管曝气等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。 

为描述上的方便，本专利所说处理单元和区为同义词。 

Claims (6)

1.污水三段生物处理装置，包括分池包含彼此独立的有机物氧化段，硝化段和反硝段组成的三段生物脱氮各单元池，其特征在于在三段生物脱氮工艺前增设厌氧释磷处理单元，在反硝化前增设另一进水混合单元；并使其中的曝气硝化段沉淀池及有机物氧化段沉淀池相间设置于两端，其他处理单元池设置在两沉淀池间，并按处理工艺流程串联及并联组合，同时使处理工艺首尾单元邻接布置；即将所有处理单元，一个厌氧释磷区、两个好氧区和一个缺氧反硝区、三个与各段配合的沉淀区，按处理流程顺序合建。

2.根据权利要求1所述污水三段生物处理装置，其特征在于工艺中曝气硝化池池容与厌氧池池容比为6-8：1。

3.根据权利要求1所述污水三段生物处理装置，其特征在于处理工艺中一段处理的厌氧，曝气硝化池池容，与后面反硝化及曝气二段处理池容比为2-3：1。

4.根据权利要求1、2或3所述污水三段生物处理装置，其特征在于两端沉淀池为圆形。

5.根据权利要求1、2或3所述污水三段生物处理装置，其特征在于各段污泥回流管外接设置于侧旁或底部。

6.根据权利要求1、2或3所述污水三段生物处理装置，其特征在于各处理单元池处理出水按自流方式进入后一处理单元设计。

Images