CN102491589A - 一种多级a/o生物膜耦合脱氮除磷水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多级A/O与生物膜耦合脱氮除磷水处理方法，采用多级A/O单元，串联，将进水按照比例分配到各级A/O单元，在每级A/O单元的好氧区装填能附着生物膜的悬浮填料。混合液从反应池末端流出进入二沉池，沉淀污泥由二沉池底部排出，部分作为回流污泥回流至反应池第一级和第二级缺（厌）氧池，剩余部分作为剩余污泥排除系统。本方法具有整个反应池容积小，碳源利用充分，运行费用低，脱氮除磷效果好的优点，在污水厂升级改造、扩能及低碳氮比高氮废水水处理方面有明显的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理技术，尤其是一种多级A/O与生物膜耦合脱氮除磷水处理方法。
背景技术
我国城镇污水处理厂存在严重的碳源不足问题，根据 2009 年的抽样统计分析，我国城镇污水处理厂BOD5/TN 平均仅为 3.49。碳源不足不仅使TN 达标难度较大，还会造成污泥浓度低、污泥易松散膨胀等问题。
现行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）对城镇污水处理厂氮、磷的排放提出了更高的要求，城镇污水处理厂一级 A 标准在许多流域和省市提标改造工程中大量实施。随着排放标准的提高，传统活性污泥法为保证足够的硝化时间，只能低污泥浓度限制下，增大反应池容积，造成占地面积增大、基建投资增加。而目前城镇污水处理工艺应用较多的A/O工艺、AAO工艺等，都具有内回流系统，又使造价与运行费用增高。
发明内容
针对上述现有技术不足，本发明要解决的技术问题是：怎样提供一种利用有限的反应池容积，增大处理效果，提高进水碳源利用效果，同时可以降低设备造价成本的脱氮除磷水处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：
一种多级A/O与生物膜耦合脱氮除磷水处理方法，其特点在于，采用了如下结构的反应系统，反应系统包括矩形的反应池，反应池内并行等距地相隔设置有3-4个A/O单元形成多级串联结构，每个A/O单元内采用设有过水孔的隔板分隔为缺（厌）氧区和好氧区，缺（厌）氧区和好氧区的容积比为1:2-2:3之间，所述缺（厌）氧区内设置有搅拌装置，好氧区底部设置有曝气装置，好氧区内部设置有孔眼结构的悬浮填料，悬浮填料的体积为所在好氧区容积的35%-50%，上一级A/O单元的好氧区与下一级A/O单元的缺（厌）氧区相连通且形成使污水呈折流的所述多级串联结构，每个A/O单元的缺（厌）氧区均设置有进水管道与进水总管道相连，最后一级A/O单元的好氧区与二沉池相连，二沉池底部通过污泥回流管道连接到第一级A/O单元的缺氧区内，污泥回流管道中设置有污泥回流泵；本方法处理时，采用进水管道将进水总管道的污水分配到各级A/O单元的缺（厌）氧区，其中第一级A/O单元进水比例为40%-60%，后续的A/O单元进水比例依次减小，最后一级A/O单元进水比例为10%-20%，每级A/O单元的污水分别经过该级的缺（厌）氧区和好氧区处理后再进入下一级的A/O单元，在反应池内形成折向绕流，最后从最后一级A/O单元的好氧区流出到二沉池进行沉淀；其中，在A/O单元的好氧区中，通过曝气装置控制好氧区内氧溶解量，使最后一级A/O单元的好氧区内氧溶解量为1.5mg/L-2.5mg/L，前几级好氧区采用微氧曝气，各级溶解氧控制在1.0mg/L以下，并逐级提高；二沉池底部部分污泥回流到第一级和第二级A/O单元的缺（厌）氧区内提供微生物菌种，根据出水硝态氮值确定各级回流量大小，尽量保证第一级缺（厌）氧区的释磷环境，各级缺（厌）氧区内启动搅拌装置进行搅拌避免产生沉淀。
本方法中，反应池主体为串联的多级A/O池（即A/O单元），为节省占地各级之间可以采用折流形式，各级A/O单元容积大致相等。将进水分配至每一级的缺（厌）氧区进入生物反应池，在各级好氧区中装填能附着生物膜的悬浮填料，各级缺（厌）氧区与好氧区通过活动隔板（墙）隔开，污泥回流至第一级缺（厌）氧区，剩余污泥通过管道排除系统控制适当污泥龄。其中所述反应池主体采用3~4级A/O池串联，即在有效利用碳源的同时避免工艺的复杂程度，便于后期运行管理及维护。所述进水分配比调节为第一级进水所占比例大，约为40%~60%，最后一级进水所占比例小，约为10%~20%，降低最后一级出水硝态氮浓度较低，这样可以实现第一级A区的厌氧环境，优化除磷效能。其中所述每级A/O池缺（厌）氧区与好氧区间可用活动隔板（墙）隔开，其容积比可根据实际水质及稳定情况进行调节，体积比在1:2~2:3之间调节，可以充分匹配好硝化与反硝化的过程，每级的缺（厌）氧与好氧区体积比根据水质情况可以做调整。其中，所述好氧区悬浮填料是采用体积小、比表面积大的多孔轻质材料，具有亲水性及通透性，填料被充分地搅拌并与水流混合，而空气流又被充分地分割成细小的气泡，增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率。例如可以采用K3型，NATRIX型，AnoxKadnes型等悬浮填料，外形可以是多环形及球形。装填填料体积为好氧池有效容积的35%~50%，这样可以提高系统的硝化菌浓度，提高处理效果。
本方法中，还可以控制适当污泥龄，所述控制适当污泥龄是指通过考虑聚磷菌的世代周期较短，同时生物除磷主要是通过厌氧释磷与好氧过量吸磷，并将磷以聚合态存放在菌体内，通过控制适当污泥龄，定期将高磷污泥排除系统，提高除磷效果。同时好氧区的填料生物膜可保证硝化菌的数量。
本方法中，采用分段进水方式有如下工艺优势：（1）有机物沿反应器均匀分布，负荷均衡，一定程度上缩小了供氧速率与耗氧速率之间的差距，降低能耗，更能充分发挥活性污泥微生物的降解能力；（2）各段缺氧区只进入部分原水，反硝化菌优先利用原水中易降解有机物进行反硝化反应，减少了好氧区异养菌对有机物的竞争，因此反硝化可以最大程度地利用原水碳源。
本方法中采用多级A/O池串联有如下优势：（1）硝化液从各段好氧区直接进入下一段缺氧区，不用设置硝化液内回流设施，简化了工艺流程，节省了动力费用；（2）反硝化出水直接进入好氧区，在一定程度上弥补了硝化反应对碱度的需求，减少碱度物质投加量；（3）缺氧好氧环境交替存在，有效抑制了丝状菌的繁殖生长，防止丝状菌污泥膨胀的发生；（4）对现有水厂的升级改造相对简单，只需将污水改为分段进入主体反应池体，部分池体改为缺氧运行，其它设施无需改动。
本方法中，悬浮填料的装填使微生物在填料表面附着繁殖，形成生物膜。生物膜的生成能在反应池容积不变的情况下提高污泥浓度，减少占地，提高处理能力；有利于原生动物后生动物的生成，延长生物链，促进生物捕食作用，减少剩余污泥；生物膜内部可能形成缺氧环境，适宜反硝化菌的生长，可能出现同步硝化反硝化，提高系统的脱氮效果。
合适的污泥龄控制可以尽快将富含磷的污泥转移出系统，减少磷在系统中的累积，一定程度上提高除磷效果。
综上所述，相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、提高碳源的利用率，通过分级进水将有效的碳源用于反硝化脱氮及聚磷菌释磷效果。同时避免过多碳源直接进入好氧区，减少碳源与氧气的直接碳化作用，减少碳源的损失。
2、提高同时脱氮除磷效果，利用在每级好氧区投加填料构建生物膜，增加好氧硝化污泥浓度，在好氧区投配比为35%~50%时，污泥浓度可相应提高20%~30%，可以适当减少好氧区体积。通过污泥龄的控制，将富含磷的污泥转移出系统，提高除磷效果，通过控制第一级和第二级缺（厌）氧区污泥回流量，实现第一级A池的释磷菌释磷厌氧环境。
3、通过对前几级好氧区DO的控制，进行微氧曝气，利用缺（厌）氧区的混合液进入好氧区DO浓度梯度提高氧的转移效率，节省电耗，通过半年多的稳定运行，在前几级好氧区DO控制在1.0mg/L以下，每级硝化效率均达到85%以上，出水氨氮能稳定达到我国城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002) 一级A 标准，同时在微氧的条件下，系统能够实现同步硝化反硝化，提高脱氮效果。
附图说明
图1是本发明实施时采用的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的结构作进一步的详细说明。
图1是本发明实施时采用的系统的结构示意图。如其所示，反应系统包括矩形的反应池1，反应池1内并行等距地相隔设置有3个A/O单元形成多级串联结构，每个A/O单元内采用设有过水孔的隔板2分隔为缺（厌）氧区（A1、A2、A3）和好氧区（O1、O2、O3），缺（厌）氧区和好氧区的容积比为1:2-2:3之间，所述缺（厌）氧区内设置有搅拌装置（搅拌装置为现有技术，图中未显示），好氧区底部设置有曝气装置（曝气装置为现有技术，图中未显示），好氧区内部设置有孔眼结构的悬浮填料（悬浮填料自身为现有技术，图中未显示），悬浮填料的体积为所在好氧区容积的35%-50%，上一级A/O单元的好氧区与下一级A/O单元的缺（厌）氧区相连通且形成使污水呈折流的所述多级串联结构，每个A/O单元的缺（厌）氧区均设置有进水管道3与进水总管道4相连，最后一级A/O单元的好氧区与二沉池5相连，二沉池5底部通过污泥回流管道6连接到第一级A/O单元的缺氧区内，污泥回流管道6中设置有污泥回流泵7。本方法处理时，采用进水管道将进水总管道的污水分配到各级A/O单元的缺（厌）氧区，其中第一级A/O单元进水比例为40%-60%，后续的A/O单元进水比例依次减小，最后一级A/O单元进水比例为10%-20%，每级A/O单元的污水分别经过该级的缺（厌）氧区和好氧区处理后再进入下一级的A/O单元，在反应池内形成折向绕流，最后从最后一级A/O单元的好氧区流出到二沉池进行沉淀；其中，在A/O单元的好氧区中，通过曝气装置控制好氧区内氧溶解量，使最后一级A/O单元的好氧区内氧溶解量为1.5mg/L-2.5mg/L，前几级好氧区采用微氧曝气，各级溶解氧控制在1.0mg/L以下，并逐级提高；二沉池底部部分污泥回流到第一级和第二级A/O单元的缺（厌）氧区内提供微生物菌种，同时保证第一级A池的厌氧释磷环境，各级缺（厌）氧区内启动搅拌装置进行搅拌避免产生沉淀。
更加具体地说，本方法中，多级A/O+生物膜耦合脱氮除磷工艺包括生物池和与生物池末端出水通过管道连通的二沉池。生物反应池由多级A/O池串联折流而成，优化池体布置。污水按一定比例分配至各级缺（厌）氧池进入反应池，各级缺（厌）氧区与好氧区间用开有过水孔的隔板（墙）隔开，隔板（墙）为移动式，可调整A区与O区的容积比，混合液以折流方式逐级流动。各级好氧区内设有曝气头，采用鼓风曝气。在各级好氧区装填悬浮填料，强化硝化效果及好氧吸磷。为保证各缺氧区混合液不产生沉积，上述各级缺（厌）氧区内设有搅拌器。
各级进水管处安装流量计，以便监控及调节进水流量，使得系统充分利用有限碳源进行反硝化脱氮与聚磷菌的释磷。
混合液从反应池末端流出进入二沉池进行泥水分离，沉淀污泥由二沉池底部的排泥管排出，一部分作为回流污泥用污泥回流泵回流至反应池第一级和第二级缺（厌）氧区，一部分通过作为剩余污泥排除系统。
运行中适当调节进水分配比、缺（厌）氧区与好氧区容积比、污泥回流比等参数，使整个活性污泥处理系统达到规定的污水排放标准。
本发明取消了传统脱氮除磷工艺的内回流系统，将多级A/O工艺与生物膜相结合，反应池容积小，污泥浓度高，碳源利用充分，运行费用低，通过控制适当污泥龄，提高系统除磷效果，减少除磷药剂用量。
Claims (1)
1. 一种多级A/O与生物膜耦合脱氮除磷水处理方法，其特征在于，采用了如下结构的反应系统，反应系统包括矩形的反应池，反应池内并行等距地相隔设置有3-4个A/O单元形成多级串联结构，每个A/O单元内采用设有过水孔的隔板分隔为缺氧区和好氧区，缺氧区和好氧区的容积比为1:2-2:3之间，所述缺氧区内设置有搅拌装置，好氧区底部设置有曝气装置，好氧区内部设置有孔眼结构的悬浮填料，悬浮填料的体积为所在好氧区容积的35%-50%，上一级A/O单元的好氧区与下一级A/O单元的缺氧区相连通且形成使污水呈折流的所述多级串联结构，每个A/O单元的缺氧区均设置有进水管道与进水总管道相连，最后一级A/O单元的好氧区与二沉池相连，二沉池底部通过污泥回流管道连接到第一级和第二级A/O单元的缺氧区内，污泥回流管道中设置有污泥回流泵；本方法处理时，采用进水管道将进水总管道的污水分配到各级A/O单元的缺氧区，其中第一级A/O单元进水比例为40%-60%，后续的A/O单元进水比例依次减小，最后一级A/O单元进水比例为10%-20%，每级A/O单元的污水分别经过该级的缺氧区和好氧区处理后再进入下一级的A/O单元，在反应池内形成折向绕流，最后从最后一级A/O单元的好氧区流出到二沉池进行沉淀；其中，在A/O单元的好氧区中，通过曝气装置控制好氧区内氧溶解量，使最后一级A/O单元的好氧区内氧溶解量为1.5mg/L-2.5mg/L，前几级好氧区采用微氧曝气，各级溶解氧控制在1.0mg/L以下，并逐级提高；二沉池底部部分污泥回流到第一级和第二级A/O单元的缺氧区内提供微生物菌种，各级缺（厌）氧区内启动搅拌装置进行搅拌避免产生沉淀。
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