CN102765857A

CN102765857A - 一种污水处理系统及其应用

Info

Publication number: CN102765857A
Application number: CN2012102762462A
Authority: CN
Inventors: 周振; 邢灿; 王罗春
Original assignee: Shanghai University of Electric Power
Current assignee: Shanghai University of Electric Power; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明公开了一种污水处理系统，包括格栅、沉砂池、预曝气池、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池，污水经格栅处理后进入沉砂池，沉砂池出水依次经由厌氧池、缺氧池和好氧池组成的生物处理单元处理后所得的混合液进入二沉池，二沉池上设有两路出口，一路为经处理好的污水的排放口，一路是剩余污泥的排放口、同时在剩余污泥的排放口上设有一旁路经污泥回流泵后将由二沉池排放出来的剩余污泥一部分回流至预曝气池，同时，好氧池出来的混合液一部分经旁路上的混合液回流泵回流至缺氧池。本发明的一种污水处理系统具有硝化菌活性高、硝化速率快、氨氮去除率高等优势。

Description

一种污水处理系统及其应用

技术领域

本发明涉及一种污水处理系统及其在对污水处理方面的应用，属于环境保护与水资源合理利用技术领域。

背景技术

水污染与水资源短缺是我国面临的严重环境问题之一。2011年国废水排放量为652.1亿吨，其中化学需氧量排放量为2499.9万吨，氨氮排放量为260.4万吨。大量废水排放造成我国地表水体污染严重，严重威胁生态环境、工农业生产和人类的安全健康。近年来，为了控制水污染和保护水资源，国家相关部门出台了污染物总量减排、流域综合治理等一系列水污染物控制政策。

在生活污水和工业废水处理领域，活性污泥法及其衍生改良工艺是目前应用最为广泛的处理技术。1912年，英国的克拉克（Clark）和盖奇（Gage）最早发明了活性污泥法，1916年美国正式建立了第一座活性污泥法污水处理厂。活性污泥法提出之初是为了解决排放污水中的有机物引起河流黑臭问题，故传统活性污泥法主要由曝气池和二次沉淀池组成，以去除生化需氧量（BOD）和悬浮固体（SS）为主。河湖富营养化问题的出现推动了污水脱氮除磷技术的发展，目前国内常见的城镇污水处理厂通常采用具有脱氮除磷功能的二级处理工艺，主要由格栅、沉砂池、初沉池、生物反应池、二沉池和污泥处理系统等功能模块单元构成。要实现污水的脱氮除磷功能，生物反应池通常需要通过调控进水、污泥/混合液回流和鼓风曝气将生物反应池进一步细分为厌氧、缺氧和好氧三个功能模块。

近年来，随着城市规模的扩大和中心城区环境质量要求的提高，许多大城市倾向于通过大规模的城市管网收集城镇生活污水并输送到遥远的郊区进行处理。以上海为例，上海市最大的4家城镇污水处理厂均位于城市远郊区，2011年其处理水量占上海市污水处理总量的71.5%。近年来，这种城镇污水处理厂郊区化的现象日趋明显，如天津市的纪庄子污水处理厂、杭州四堡污水处理厂等均已开始从市区往郊区迁移。此外，随着排放标准的日益提高，部分工业废水、垃圾渗滤液等也通常纳管接入城镇污水处理厂合并处理。

城镇污水处理厂郊区化现象所面临的突出问题是污水长距离管道输送后会出现明显的厌氧状态，其氧化还原电位通常低于-200mV，造成大量硫酸盐还原为硫化物。如长距离管道输送的白龙港污水处理厂进水硫化物浓度为13.1mg/L，明显高于某市区污水处理厂进水的3.2mg/L。对两家接纳长距离管道输送污水的污水处理厂分析发现，其硝化效率较市区污水处理厂分别偏低31%和15%，而硝化菌活性指标（最大比增长速率）分别仅为市区污水处理厂的62.3%和81.2%。这说明长距离管道输送污水水质对污水处理系统中的微生物（特别是硝化菌）产生了明显的抑制作用。

目前，以提升氨氮去除效率为目标的污水处理厂强化硝化技术可根据工艺构型和技术原理分为运行优化技术、生物膜强化技术、硝化菌接种技术和物化强化技术4大类。然而，目前这些以强化硝化为目的的工艺技术重在通过延长固体停留时间或者创造高负荷条件实现硝化菌数量的增长，无法通过削减微生物抑制性物质，改善硝化菌生长环境而提高硝化菌活性。本发明针对长距离管道输送污水中毒性物质抑制硝化菌活性的问题，通过在污水处理系统中设置毒性降解单元降低毒性物质对硝化菌活性的抑制，提高硝化菌活性，进而提高污水处理系统的硝化效率。

发明内容

本发明目的为了解决上述的接纳长距离管道输送污水的城镇污水处理厂硝化菌活性偏低、硝化效率低、冬季低温出水氨氮浓度偏高等技术问题而提供一种新型的污水处理系统及利用其进行污水处理的方法。

本发明的技术方案

一种污水处理系统，包括格栅、沉砂池、预曝气池、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池，污水经格栅处理后进入沉砂池，沉砂池出水依次经过由厌氧池、缺氧池和好氧池组成的生物处理单元处理后所得的混合液进入二沉池，同时好氧池出来的混合液一部分经旁路上的混合液回流泵回流至缺氧池；

二沉池上设有两路出口，一路为经处理好的污水的排放出口，一路是剩余污泥的排放口、在剩余污泥的排放口上还设有一旁路经污泥回流泵后将由二沉池排放出来的剩余污泥回流至预曝气池。

利用上述的一种污水处理系统对污水进行处理的方法，具体步骤如下：

从排水管道输送来的污水，经格栅去除大的悬浮物和漂浮物后，再经沉砂池去除砂粒等无机物后进入预曝气池；

进入预曝气池的污水与预曝气池中的活性污泥在好氧条件下接触以氧化去除硫化物及含硫有机化合物后，预曝气池出水随后再进入具有脱氮除磷功能的由厌氧池、缺氧池和好氧池组成的二级生物处理系统，在二级生物处理系统的厌氧池中完成厌氧释磷，缺氧池中完成反硝化脱氮，好氧池中完成COD降解、硝化和好氧吸磷过程；

好氧池出来的混合液进入二沉池，进入二沉池后的混合液经固液分离后，将处理好的污水经污水排放口排出，同时在二沉池底部将浓缩的污泥一部分作为剩余污泥外排，一部分则通过污泥回流泵回流至预曝气池以补充活性污泥；

好氧池出来的混合液一部分经旁路上的混合液回流泵回流至缺氧池用于反硝化脱氮。

本发明的有益技术效果

本发明人通过实验室的批式试验发现，在传统的脱氮除磷污水处理系统中，污水会首先进入厌氧池或者缺氧池，经过水力停留时间为2~4h的厌氧或者缺氧接触后进入好氧池，这就造成进水的毒性物质在厌氧和缺氧条件下与活性污泥中的硝化菌充分接触，硝化菌活性会下降50%左右，而硫化物在曝气条件下直接与活性污泥接触对硝化菌活性几乎没有影响。针对这一结论，本发明的一种污水处理系统，通过在厌氧或者缺氧池前端设置前置预曝气池，将活性污泥回流至预曝气池与污水在曝气条件下接触，利用活性污泥的快速吸附氧化能力在好氧条件下去除对硝化菌活性存在抑制作用的硫化物和有机硫化合物，经预曝气池处理的污水随后流入厌氧池或者缺氧池，这一方案能有效避免硫化物与硝化菌的氨单加氧酶中的重金属形成螯合物进而抑制硝化菌活性，因此，本发明的一种污水处理系统具有硝化菌活性高、硝化速率快、氨氮去除率高等优势。

附图说明

图1、典型的传统污水脱氮除磷处理系统的流程示意图，其中1为格栅、2为沉砂池、3为厌氧池、4为缺氧池、5为好氧池、6为二沉池，7为混合液回流泵、8为污泥回流泵；

图2、本发明的污水处理系统的处理流程示意图，其中1为格栅、2为沉砂池、3为厌氧池、4为缺氧池、5为好氧池、6为二沉池，7为混合液回流泵、8为污泥回流泵，9为预曝气池。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

实施例1

典型的传统污水脱氮除磷处理系统，其处理流程示意图如图1所示，包括污水处理格栅1、沉砂池2、厌氧池3、缺氧池4、好氧池5、二沉池6，污水经格栅1处理后进入沉砂池2，沉砂池2出水经过由厌氧池3、缺氧池4、好氧池5组成的生物处理单元处理后所得的混合液进入二沉池6；

二沉池6上设有两路出口，一路为经处理好的污水的排放出口，一路是剩余污泥的排放口、在剩余污泥的排放口上设有一旁路经污泥回流泵8后将由二沉池6排放出来的剩余污泥回流至厌氧池3之间；

好氧池5出来的混合液一部分经旁路上的混合液回流泵7回流至缺氧池4。

而本发明的一种污水处理系统，其处理流程示意图如图2所示，即在上述的典型的传统污水脱氮除磷系统的基础上，在沉砂池2和厌氧池3之间增加一预曝气池9，同时将二沉池6排放出来的剩余污泥一部分经污泥回流泵8回流至预曝气池9进行曝气后再进入厌氧池3，一部分外排。

上述的一种污水处理系统的工作过程如下：

从排水管道输送来的污水，经格栅1去除大的悬浮物和漂浮物后，再经沉砂池2去除砂粒等无机物后，然后进入预曝气池9并与预曝气池9中的活性污泥在好氧条件下接触以氧化去除硫化物及含硫有机化合物；

预曝气池9的出水随后进入具有脱氮除磷功能的由厌氧池、缺氧池和好氧池组成的二级生物处理系统，在二级生物处理系统的厌氧池3中完成厌氧释磷，缺氧池4中完成反硝化脱氮，好氧池5中完成COD降解、硝化和好氧吸磷过程，好氧池5出来的混合液进入二沉池6，进入二沉池6的混合液经固液分离后，将处理好的污水经污水排放口排出，同时在二沉池6底部将浓缩的污泥一部分作为剩余污泥外排，一部分则通过污泥回流泵8回流至预曝气池9；

好氧池5出来的混合液一部分经旁路上的混合液回流泵7回流至缺氧池4用于反硝化脱氮。

实施例2

利用实施例1中所述的典型的传统污水脱氮除磷处理系统和本发明的污水处理系统分别对进水为长距离管道输送污水的上海市白龙港污水处理厂的污水进行处理，处理污水量均为200L/d，污水进水COD为318.6 mg/L，氨氮为29.75 mg/L，硫化物含量为13.1 mg/L。

在冬季低温运行阶段（1~2月），本发明的污水处理系统，其出水氨氮为4.70±1.91 mg/L，而典型的传统污水脱氮除磷系统，其出水氨氮为17.76±4.74 mg/L；

在常温运行阶段（4~6月），本发明的污水处理系统，最终其出水氨氮为1.23±1.12 mg/L，而典型的传统污水脱氮除磷系统，最终其出水氨氮为6.17±4.90 mg/L。

通过上述的结果可以看出，本发明的污水处理系统，最终其出水氨氮明显优于典型的传统污水脱氮除磷系统。

另外，从硝化菌活性来看，20℃下本发明的污水处理系统，好氧池活性污泥硝化速率为3.84 mgNH₄-N/(gVSS·h)，而典型的传统污水脱氮除磷系统，好氧池活性污泥硝化速率3.09 mgNH₄-N/(gVSS·h)提高了24.3%。由此表明了本发明的污水处理工艺能有效改善硝化菌活性，提高污水处理系统的硝化效率。

综上所述，本发明的一种污水处理系统，由于利用预曝气模块去除了长距离管道输送污水中抑制硝化菌活性的硫化物等毒性物质，因此，具有硝化菌活性高、硝化速率快、氨氮去除率高等优势。

以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种污水处理系统，包括污水处理格栅、沉砂池、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池，污水经格栅处理后进入沉砂池，沉砂池出水经过由厌氧池、缺氧池和好氧池组成的生物处理单元处理后所得的混合液进入二沉池，同时，好氧池出来的混合液一部分经旁路上的混合液回流泵回流至缺氧池；

其特征在于还包括预曝气池，所述的预曝气池设置在沉砂池与厌氧池之间；

所述的二沉池上设有两路出口，一路为经处理好的污水的排放口，一路是剩余污泥的排放口、在剩余污泥的排放口上还设有一旁路经污泥回流泵后将由二沉池排放出来的剩余污泥回流至预曝气池。

2.利用如权利要求1所述的一种污水处理系统对污水进行处理的方法，其特征在于步骤如下：

进入预曝气池的污水与预曝气池中的活性污泥在好氧条件下接触以氧化去除硫化物及含硫有机化合物后，预曝气池出水随后再进入具有脱氮除磷功能的由厌氧池、缺氧池和好氧池组成的二级生物处理系统，在二级生物处理系统的缺氧池中完成反硝化脱氮，厌氧池中完成厌氧释磷，好氧池中完成COD降解、硝化和好氧吸磷过程；

好氧池出来的混合液进入二沉池，进入二沉池后的混合液经固液分离后，将处理好的污水经污水排放口排出，同时在二沉池底部将浓缩的污泥一部分作为剩余污泥外排，一部分则通过污泥回流泵回流至预曝气池；

同时好氧池出来的混合液一部分经旁路上的混合液回流泵回流至缺氧池用于反硝化脱氮。