CN102774959B - 序批式活性污泥法实现生物除磷的污水处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环保设备领域，具体涉及一种序批式活性污泥法实现生物除磷的污水处理装置，用于含磷废水的处理。包含2个等体积的污泥槽、1个可转动的转板以及2个转板支撑斜面等组成。通过转动转板，使转板交替固定在2个转板支撑斜面，从而使2个污泥槽中的污泥交替与污水混合，在一个SBR反应装置中同步实现污水好氧摄磷以及污泥的长时间闲置释磷，使得此装置在普通SBR活性污泥运行方式下仍然取得良好的除磷效果。本发明在原有SBR无厌氧段实现生物除磷技术的基础上，解决原有的工艺缺点，研发出一种投资少、管理维护简单、出水水质稳定的污水处理设备，对含磷污水（特别是生活污水）的处理，具有重要的实践意义。

Description

序批式活性污泥法实现生物除磷的污水处理装置及方法

技术领域

本发明主要涉及到环保设备领域，具体涉及一种序批式活性污泥法实现生物除磷的污水处理装置及方法。

技术背景

污水（特别是生活污水）中磷元素的过量排放是引起水体富营养化的重要原因。富营养化导致水质恶化，给饮用水处理增加困难；导致水体中溶解氧浓度因藻类覆盖水面而降低，水生生物会缺氧窒息致死，水产养殖业减产甚至破坏。不但影响人类生活，还严重影响工、农业生产。因此，稳定、可靠、经济的除磷方法与工艺对日趋严重的水体富营养化问题显得十分重要。与化学法除磷相比，生物法因具有运行成本低、环境二次污染小等优点，逐渐受到各国学者的青睐，成为近年来的持续研究热点。

厌氧/好氧生物除磷工艺是目前被应用最广泛的生物除磷工艺。厌氧/好氧交替运行是该工艺实现生物除磷的前提，聚磷微生物在厌氧条件下利用聚合磷酸盐和糖原质水解产生的能量和还原能力快速同化污水中的短链挥发性脂肪酸，并合成多β羟基烷酸盐储存于细胞中；在好氧环境中，聚磷菌以游离氧为电子受体，氧化细胞内储存的PHA，并利用该反应产生的能量，过量的从污水中摄取磷酸盐，合成高能物质ATP，其中一部分转化为聚磷，作为能量物质储存于细胞中。由于在好氧条件下通过电子传递链产生的ATP 超过在厌氧条件下通过分解体内聚磷酸盐产生的ATP，所以好氧摄取的磷多于厌氧释放的磷，因此通过排放富磷污泥可以达到高效的生物除磷。虽然A/O生物除磷工艺已广泛应用于实际污水的处理中，但其在长期运行过程中的稳定性和可靠性始终不能令人满意，在50余年的时间内一直没能妥善地解决。即使在运行条件看起来非常适合强化生物除磷的工况下，系统的除磷性能也会由于暴雨、硝酸盐浓度、进水成分等外部因素的干扰而急剧降低，甚至完全丧失除磷能力。另外，此工艺对VFA的强烈依赖制约着厌氧/好氧工艺的进一步推广及应用。

最近几年，有报道表明单级好氧工艺可以在没有设定厌氧段的工艺条件下，活性污泥系统可以通过反向延长适当的静置时间实现良好的生物除磷。由于在污泥系统中，磷与有机物的去除不需要设置厌氧段，单级好氧工艺简化了工艺路线与过程控制，减少了设备投资，降低了运行成本；降低了对废水中VFA的依赖性，拓宽了生物除磷的应用范围；提高了对废水中硝态氮的毒性忍耐，具有广泛的应用前景。然而，这种工艺所需要的长时间闲置期增加了处理单位污水时反应器的容积，增加了基础建设的成本。因此，申请人针对此工艺存在的主要缺陷，经过认真总结分析，本着解决实际问题的原则，在单级好氧生物除磷基础上，提出基于传统序批式反应器底部污泥槽分隔的污水处理装置，该装置可在传统的SBR活性污泥运行模式下（即，在没有厌氧段和长时间闲置期），实现生物除磷。据作者所知，国内外均未见类似的实例报导。

本发明在原有SBR无厌氧段实现生物除磷技术的基础上，解决原有的工艺缺点，研发出一种投资少、管理维护简单、出水水质稳定的污水处理设备，对我国含磷污水（特别是生活污水）的处理，具有重要的实践意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低生活污水处理的建设和运行费用的序批式活性污泥法实现生物除磷的污水处理装置及方法。

本发明提出的序批式活性污泥法实现生物除磷的污水处理装置， 由SBR反应器16、45度支撑斜面、转板7、污泥分离板8、曝气头9和空气压缩机组成，SBR反应器16底部为污泥槽，污泥槽内竖直放置有污泥分离板8，将污泥槽分为两部分，两个污泥槽底部均设有曝气头9，曝气头9通过管道连接空气压缩机，两个污泥槽底部均连接有排泥管；污泥分离板8一端固定于污泥槽底部，另一端连接有转板7，污泥分离板8另一端上连接有两个45度支撑斜面，45度支撑斜面另一端位于SBR反应器16侧壁，转板7可以绕着污泥分离板8一端转动，当转板7转到第一45度支撑斜面时，第二45度支撑斜面中污泥与污水混合，第一个支撑斜面以下污泥则处于闲置状态。

本发明中，SBR反应器16顶部一侧设有进水管1，所述进水管1上设有进水阀门2。

本发明中，SBR反应器16中部一侧设有出水管4，所述出水管4上设有出水阀门，所述出水管4位于45度支撑斜面顶部上方。

本发明提出的传统序批式活性污泥运行方式实现生物除磷的污水处理装置的使用方法，SBR每天运行4个周期，每个周期为5.5-6.5h，运行方法具体步骤如下：

周期1：

(1)、将转板转到第一45度支撑斜面的位置固定；

(2)、打开进水阀门，污水从进水管进入SBR反应器主体，待进水完毕后，关闭进水阀门；

(3)、进水完毕后，打开第二空气压缩机，好氧曝气时间为3-4h；

(4)、好氧结束后，关闭第二空气压缩机结束曝气，沉淀0.8-1.2h，以实现泥水分离。

(5)、沉淀结束后，打开排水阀门，排水结束后，关闭排水阀门，打开第二排泥阀门进行排泥，以便稳定污泥浓度、控制泥龄，使反应器内活性污泥浓度为2800-3200 mg·L^-1，污泥泥龄为11-13d。

(6)、排泥结束后，SBR反应器静置1-2h；

周期2：

按周期1中步骤(2)-步骤(6)进行；

周期3：

(1)、将转板转到第二45度支撑斜面的位置固定；

(2)、打开进水阀门，污水从进水管进入SBR反应器主体，待进水完毕后，关闭进水阀门；

(3)、进水完毕后，打开第一空气压缩机，好氧曝气时间为3-4h；

(4)、好氧曝气结束后，关闭第一空气压缩机结束曝气，沉淀0.8-1.2h，以实现泥水分离；

(5)、沉淀结束后，打开排水阀门，排水结束后，关闭排水阀门，打开排泥阀门1（12）进行排泥，以便稳定污泥浓度、控制泥龄，使反应器内活性污泥浓度为2800-3200 mg·L^-1，污泥泥龄为11-13d。

(6)、排泥结束后，反应器静置1-2h；

周期4：

按周期3中步骤(2)-步骤(6)进行。

上述SBR装置的核心在于将原来的污泥斗改造为2个等体积的污泥槽，并使得两个污泥槽中的污泥交替与污水混合，在一个SBR反应装置中同步实现污水好氧摄磷以及污泥的长时间闲置，从而缩短了原来的闲置期时间（从7.5h缩短至1.5h），有效地降低了反应器的体积，节约了基建成本。使得此装置在普通SBR活性污泥运行方式下仍然取得良好的除磷效果。

与传统的生活污水除磷工艺相比，上述运行方法具有如下方面的优势：

（1）工艺简单，不需要污泥回流，没有复杂的机械设备；

（2）系统管理简单方便，不需要设立长时间的闲置期，减小了反应器体积，降低了基建成本；

（3）处理效果好，系统稳定、安全、可靠。

附图说明

    图1是本发明采用的含磷污水处理装置的一种实施例结构示意图。

图中标号：1为进水管，2为进水阀门，3为出水阀门，4为出水管，5为第一45度支撑斜面，6为第二45度支撑斜面，7为转板，8为污泥分离板，9为曝气头，10为第一空气压缩机，11为第二空气压缩机，12为第一排泥阀门，13为第一排泥管，14为第二排泥阀门，15为第二排泥管，16为SBR反应器。

具体实施方式

下面以模拟城市生活污水和实际污水处理厂市政废水的处理为例对本发明加以说明。

实施例1：

如图1所示，本处理设备主体为SBR反应器16，SBR反应器16底部用一竖直的污泥分离板8将污泥槽平均分隔为两个污泥槽，每个污泥槽分别有独立的曝气头9，竖直的污泥分离板8上端连接一个转板7，可以在SBR反应器16中部的第一45度支撑斜面5和第二45度支撑斜面6间来回转动。当转板7转到第一45度支撑斜面时，第二45度支撑斜面中污泥与污水混合，而第一45度支撑斜面5以下污泥则处于闲置状态；当转板7转到第二45度支撑斜面6时，第一45度支撑斜面5中污泥与污水混合，而第二45度支撑斜面6以下污泥则处于闲置状态。

用上述污水处理装置按上述运行方法处理模拟城市生活污水。碳源主要采用丙酸钠，以磷酸二氢钾模拟水中溶解性磷酸盐，进水COD为250~300 mg·L^-1，TP为10~15mg·L^-1。稳定运行后结果如下：出水COD为24~36 mg·L^-1，TP为0~0.72mg·L^-1，COD、TP去除率分别达到91.3±4.5%、97.8 ±4.7%。

实施例2：

按实施例1所述装置处理实际污水处理厂市政废水。进水COD为128~186 mg·L^-1，TP为2.75~6.36mg·L^-1。稳定运行后结果如下：出水COD为26~62 mg·L^-1，TP为0.15~0.93mg·L^-1，COD、TP去除率分别达到83.5±6.7%、94.1 ±4.3%。

Claims (4)

1.一种序批式活性污泥法实现生物除磷的污水处理装置，其特征在于由SBR反应器(16)、45度支撑斜面、转板(7)、污泥分离板(8)、曝气头(9)和空气压缩机组成，SBR反应器(16)底部为污泥槽，污泥槽内竖直放置有污泥分离板(8)，将污泥槽分为两部分，两个污泥槽底部均设有曝气头(9)，曝气头(9)通过管道连接空气压缩机，两个污泥槽底部均连接有排泥管；污泥分离板(8)一端固定于污泥槽底部，另一端连接有转板(7)，污泥分离板(8)另一端上连接有两个45度支撑斜面，45度支撑斜面另一端位于SBR反应器(16)侧壁，转板(7)绕着污泥分离板(8)一端转动，当转板(7)转到第一45度支撑斜面时，第二45度支撑斜面中污泥与污水混合，第一个支撑斜面以下污泥则处于闲置状态。

2.根据权利要求1所述的序批式活性污泥法实现生物除磷的污水处理装置，其特征在于SBR反应器(16)顶部一侧设有进水管(1)，所述进水管(1)上设有进水阀门(2)。

3.根据权利要求1所述的序批式活性污泥法实现生物除磷的污水处理装置，其特征在于SBR反应器(16)中部一侧设有出水管(4)，所述出水管(4)上设有出水阀门(5)，所述出水管(4)位于45度支撑斜面顶部上方。

4.一种如权利要求1所述的序批式活性污泥法实现生物除磷的污水处理装置的使用方法，其特征在于SBR每天运行4个周期，每个周期为5.5-6.5h，运行方法具体步骤如下：

周期1：

(1)、将转板转到第一45度支撑斜面的位置固定；

(2)、打开进水阀门，污水从进水管进入SBR反应器主体，待进水完毕后，关闭进水阀门；

(3)、进水完毕后，打开第二空气压缩机，好氧曝气时间为3-4h；

(4)、好氧结束后，关闭第二空气压缩机结束曝气，沉淀0.8-1.2h，实现泥水分离；

(5)、沉淀结束后，打开排水阀门，排水结束后，关闭排水阀门，打开第二排泥阀门进行排泥，以便稳定污泥浓度、控制泥龄，使反应器内活性污泥浓度为2800-3200 mg·L^-1，污泥泥龄为11-13d；

(6)、排泥结束后，SBR反应器静置1-2h；

周期2：

按周期1中步骤(2)-步骤(6)进行；

周期3：

(1)、将转板转到第二45度支撑斜面的位置固定；

(2)、打开进水阀门，污水从进水管进入SBR反应器主体，待进水完毕后，关闭进水阀门；

(3)、进水完毕后，打开第一空气压缩机，好氧曝气时间为3-4h；

(4)、好氧曝气结束后，关闭第一空气压缩机结束曝气，沉淀0.8-1.2h，以实现泥水分离；

(5)、沉淀结束后，打开排水阀门，排水结束后，关闭排水阀门，打开第一排泥阀门进行排泥，以便稳定污泥浓度、控制泥龄，使反应器内活性污泥浓度为2800-3200 mg·L^-1，污泥泥龄为11-13d；

(6)、排泥结束后，反应器静置1-2h；

周期4：

按周期3中步骤(2)-步骤(6)进行。

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