CN103332788A - 一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置及方法，本发明的装置包括进水口、N个厌氧池、N个好氧池、曝气装置、出水口和气体循环泵等，设置多级厌氧-好氧交替组合处理单元，各处理单元高程按水流方向依次降低，节约能量；本发明的方法步骤为：1）将待处理污水引入一级厌氧池，利用一级厌氧池内甲烷进行反硝化脱氮；2）经过步骤1）处理的污水以自流方式进入一级好氧池，在一级好氧池内好氧处理；3）经过步骤2）处理的污水依次进入后续处理池，重复步骤1）和2）的处理过程，最后从出水口排出。本发明能高效去除污水中的氮磷物质，充分利用农村现有条件，避免甲烷二次污染，体现了绿色环保的理念，适于推广使用。

Description

一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置及方法。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的快速发展，水体富营养化趋势日益严重，农村生活污水已成为仅次于城市污水的又一严重污染源，其无害化处理率很低。农村生活污水污染源具有分散、面广、量少和不易收集等特点。因此，不适宜大范围铺设污水收集管网将农村生活污水纳入大型集中污水处理厂进行集中处理，只能因地制宜地寻求高效率低能耗的较为适合的污水处理方法。

脱氮除磷是处理农村生活污水的关键步骤。生物脱氮需要反硝化过程和硝化过程，真正实现氮的去除是通过反硝化过程，而碳源是控制反硝化过程的重要变量；磷的去除归功于聚磷菌的厌氧释磷和好氧过量吸磷，聚磷菌的活性易受外界条件如温度、营养物质等因素影响。因此，充分利用农村现有条件，因地制宜，高效的脱氮除磷是农村生活污水处理的关键，最近的研究表明：甲烷在厌氧条件下可以作为碳源进行硝酸盐脱氮，并可保持较高的脱氮率。

目前，农村生活污水的典型脱氮除磷工艺以无动力厌氧生物处理、土地处理、人工湿地处理工艺为主，这一系列方法均为生化处理系统（厌氧、缺氧、好氧），往往存在着冬季处理效果差、碳源不足、废水中氮磷的去除效果不佳等弊端。

经检索，目前也有一些关于农村生活污水处理的技术方案公开，如：

中国专利申请号201110127571.8，申请日为2011年5月17日，发明创造名称为：一种农村生活污水处理工艺，该申请案由细格栅预处理单元、地埋式厌氧消化池和微动力好氧滤床组成，细格栅为预处理单元，去除污水中的大颗粒污染物，采用地埋式厌氧消化池对污水进行水解酸化处理，为后续好氧工艺提供良好条件，微动力好氧滤床是将太阳能微动力技术与好氧滤床技术有机结合，具体流程为：经过细格栅后的污水进入厌氧消化池，厌氧消化池内设置弹性填料或软性填料，厌氧消化池出水进入微动力好氧滤床系统进行处理。该申请案存在如下缺陷：1）污水流经各个处理单元需动力提升装置，耗费能量；2）尽管该工艺设置了厌氧消化池，但厌氧脱氮与释磷过程竞争碳源，脱氮效果不佳，很大程度影响了最终的脱氮除磷效果；3）污水厌氧处理过程产生的甲烷，没有顾及其处置方法，产生二次污染；4）随着农村生活污水处理要求的提高，该申请案的处理出水已不能满足更高的处理要求，脱氮除磷效率有待提高。因此，现有农村生活污水处理技术亟待进一步改善。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服农村生活污水脱氮除磷处理效果差的不足，充分利用农村地区的现有条件，提供了一种脱氮除磷效率高、环境效益好的农村生活污水多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置及方法。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置，包括进水口、曝气装置、出水口、水泵、N个厌氧池、N个好氧池、气体循环泵和气体管道，其中，N≥2；一个厌氧池和一个好氧池组成一级厌氧-好氧组合，所述的脱氮除磷装置主体结构采用一级厌氧池-一级好氧池-二级厌氧池-……-N级好氧池的交替串联方式组合而成；所述的厌氧池和好氧池的底部均设有曝气装置，厌氧池底部的曝气装置通过气体管道与气体循环泵的一端相连通，厌氧池也通过气体管道与气体循环泵的另一端相连通；所述的进水口的一端连有水泵，该进水口的另一端与一级厌氧池相连通，所述的出水口设于N级好氧池的后端。

作为本发明更进一步的改进，所述的N的范围设置为4～10。

作为本发明更进一步的改进，所述的厌氧池和好氧池的高程随水流方向依次降低。

作为本发明更进一步的改进，所述的厌氧池为顶端密闭式，该厌氧池采用混凝土结构。

作为本发明更进一步的改进，所述的厌氧池的接种污泥为厌氧活性污泥。

本发明的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷方法，其步骤为：

1）将待处理污水通过水泵引入一级厌氧池，利用一级厌氧池内微生物自身厌氧过程产生的甲烷作为碳源进行反硝化脱氮，待处理污水在一级厌氧池的水力停留时间为1～3h；

2）经过步骤1）处理的污水以自流方式进入一级好氧池，在一级好氧池内好氧处理，所述一级好氧池内进行连续射流，鼓风曝气，溶解氧浓度为4～8mg/L，混合液污泥浓度为2000～4000mg/L，水力停留时间为1～3h；

3）经过步骤2）处理的污水以自流方式依次进入二级厌氧池-二级好氧池-……，并重复步骤1）和步骤2）的污水处理过程，直至已达排放标准的水从N级好氧池后端的出水口排出。

作为本发明更进一步的改进，所述的厌氧池内利用气体管道进行甲烷循环曝气，所述的好氧池内通入空气进行曝气。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

（1）本发明的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置，设置有多级厌氧-好氧组合交替串联处理单元，能极大提高脱氮除磷效率，高效去除污水中的氮磷物质；

（2）本发明的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置，各个厌氧池和好氧池的高程按水流方向依次降低，污水处理过程中基本采用自流方式，无动力系统，不占用其他资源，节约能量，操作管理方便，易于维护，建成费用以及维护费用比较低，具有良好的推广应用价值；

（3）本发明的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷方法，厌氧池内微生物利用厌氧过程产生的甲烷作为反硝化脱氮反应的碳源，可保持较高的脱氮率，避免了传统厌氧池内产生的甲烷排放引发的温室效应的二次污染现象，同时实现了废物的资源化利用，体现了绿色环保的理念；

（4）本发明的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置及方法，通过在厌氧池内设置甲烷气体循环曝气装置，很好地解决了厌氧环境下反硝化与释磷对碳源的竞争问题，同时实现了氮磷的高效去除。

附图说明

图1是本发明的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置的侧视图；

图2是本发明的俯视图。

示意图中的标号说明：

1、进水口；2、厌氧池；3、好氧池；4、曝气装置；5、出水口；6、气体循环泵；7、水泵；8、气体管道。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1和图2，本实施例的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置，包括进水口1、曝气装置4、出水口5、水泵7、N个厌氧池2、N个好氧池3、气体循环泵6和气体管道8。其中，N≥2，根据农村生活污水处理的实际需要，N的范围设置为4～10为宜，本实施例中N设置为6。

一个厌氧池2和一个好氧池3组成一级厌氧-好氧组合，所述的脱氮除磷装置主体结构采用一级厌氧池2-一级好氧池3-二级厌氧池2-……-N级好氧池3的多级厌氧-好氧交替串联方式组合而成，且所述的厌氧池2和好氧池3的高程随水流方向依次降低，污水处理过程中基本采用自流方式，此种方式无动力系统，不占用其他资源，节约能量，操作管理方便，易于维护，建成费用以及维护费用比较低，具有良好的推广应用价值。

所述的厌氧池2和好氧池3的底部均设有曝气装置4，厌氧池2底部的曝气装置4通过气体管道8与气体循环泵6的一端相连通，厌氧池2也通过气体管道8与气体循环泵6的另一端相连通；所述的厌氧池2利用气体管道8进行甲烷循环曝气，很好地解决了厌氧环境下反硝化与释磷对碳源的竞争问题，同时实现了氮磷的高效去除。该厌氧池2为顶端密闭式，并采用混凝土结构。所述的进水口1的一端连有水泵7，该进水口1的另一端与一级厌氧池2相连通，所述的出水口5设于N级好氧池3的后端。

本实施例的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷方法，其步骤为：

1）将待处理污水通过水泵7引入一级厌氧池2，利用一级厌氧池2内的曝气装置4、气体循环泵6和气体管道8进行甲烷循环曝气，一级厌氧池2内微生物自身厌氧过程产生的甲烷作为碳源进行反硝化脱氮，同时释磷，本实施例中待处理污水在一级厌氧池2的水力停留时间为2h。

2）经过步骤1）处理的污水以自流方式进入一级好氧池3，在一级好氧池3内好氧处理，发生硝化反应，同时除磷。所述一级好氧池3内连续射流，通入空气进行曝气，溶解氧（DO）浓度为4mg/L，混合液污泥浓度（MLSS）为2000mg/L，水力停留时间为3h，污水在一级好氧池3内充分反应后沉淀。

一级好氧池3的污水处理工序可总结为：进水-好氧曝气-沉淀-排水-闲置，一级好氧池3处于闲置阶段时，池内的活性污泥厌氧释磷。

3）经过步骤2）处理的污水以自流方式依次进入二级厌氧池2-二级好氧池3-……，并重复步骤1）和步骤2）的污水处理过程，直至已达排放标准的水从N级好氧池3后端的出水口5排出。

此处值得说明的是，本实施例中厌氧池2内的接种污泥来自污水处理厂厌氧活性污泥。厌氧池2内微生物利用厌氧过程产生的甲烷作为反硝化脱氮反应的碳源，可保持较高的脱氮率，避免了传统厌氧池2内产生的甲烷排放引发的温室效应的二次污染现象，同时实现了废物的资源化利用，体现了绿色环保的理念。

太湖流域某地区农村生活污水处理采用本实施例提供的装置及方法。待处理农村生活污水氨氮浓度27mg/L，总氮浓度39mg/L，总磷浓度2.25mg/L，待处理污水通过进水口1引入一级厌氧池2，依次经过多级厌氧-好氧交替组合处理后经出水口5排出。处理后出水氨氮浓度2.0mg/L，总氮浓度3.1mg/L，总磷浓度0.11mg/L，实现了氮磷的高效去除。

实施例2

本实施例的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置及方法，与实施例1相比，其不同之处在于：本实施例的脱氮除磷装置安装于江苏省滆湖水系一支流地区，工程服务对象为流域内的农村生活污水以及农田径流等面源污染。其中，待处理污水氨氮浓度为32mg/L，总氮浓度为59mg/L，总磷浓度为3mg/L。本实施例根据实际需要，采用4级厌氧-好氧交替串联组合方式，待处理污水通过进水口1引入一级厌氧池2，利用一级厌氧池2内的曝气装置4、气体循环泵6和气体管道8进行甲烷循环曝气，待处理污水在一级厌氧池2停留3h后自流到一级好氧池3内，一级好氧池3内鼓风曝气，充分进行好氧处理，溶解氧（DO）浓度为6mg/L，混合液污泥浓度（MLSS）为3000mg/L，水力停留时间为2h，与此同时新鲜污水进入一级厌氧池2。该农村生活污水依次经过多级厌氧-好氧交替组合处理后经出水口5排出。处理后出水氨氮浓度3.7mg/L，去除率为88.4%，总氮浓度5.8mg/L，去除率为90.2%，总磷浓度0.39mg/L，去除率为87%，实现了氮磷的高效去除。

实施例3

本实施例的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置及方法，与实施例1相比，其不同之处在于：本实施例根据实际需要，采用10级厌氧-好氧交替串联组合方式，待处理污水通过进水口1引入一级厌氧池2，利用一级厌氧池2内的曝气装置4、气体循环泵6和气体管道8进行甲烷循环曝气，待处理污水在一级厌氧池2停留1h后自流到一级好氧池3内，一级好氧池3内鼓风曝气，充分进行好氧处理，溶解氧（DO）浓度为8mg/L，混合液污泥浓度（MLSS）为4000mg/L，水力停留时间为1h，与此同时新鲜污水进入一级厌氧池2。本实施例的氮磷去除效果基本同实施例1，实现了氮磷的高效去除。

实施例1～3中的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置及方法，克服了农村生活污水脱氮除磷处理效果差的不足，充分利用了农村地区的现有条件，脱氮除磷效率高、环境效益好。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置，包括进水口（1）、曝气装置（4）、出水口（5）和水泵（7），其特征在于：还包括N个厌氧池（2）、N个好氧池（3）、气体循环泵（6）和气体管道（8），其中，N≥2；一个厌氧池（2）和一个好氧池（3）组成一级厌氧-好氧组合，所述的脱氮除磷装置主体结构采用一级厌氧池（2）-一级好氧池（3）-二级厌氧池（2）-……-N级好氧池（3）的交替串联方式组合而成；所述的厌氧池（2）和好氧池（3）的底部均设有曝气装置（4），厌氧池（2）底部的曝气装置（4）通过气体管道（8）与气体循环泵（6）的一端相连通，厌氧池（2）也通过气体管道（8）与气体循环泵（6）的另一端相连通；所述的进水口（1）的一端连有水泵（7），该进水口（1）的另一端与一级厌氧池（2）相连通，所述的出水口（5）设于N级好氧池（3）的后端。

2.根据权利要求1所述的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置，其特征在于：所述的N的范围设置为4～10。

3.根据权利要求2所述的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置，其特征在于：所述的厌氧池（2）和好氧池（3）的高程随水流方向依次降低。

4.根据权利要求2或3所述的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置，其特征在于：所述的厌氧池（2）为顶端密闭式，该厌氧池（2）采用混凝土结构。

5.根据权利要求4所述的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷装置，其特征在于：所述的厌氧池（2）的接种污泥为厌氧活性污泥。

6.一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷方法，其步骤为：

1）将待处理污水通过水泵（7）引入一级厌氧池（2），利用一级厌氧池（2）内微生物自身厌氧过程产生的甲烷作为碳源进行反硝化脱氮，待处理污水在一级厌氧池（2）的水力停留时间为1～3h；

2）经过步骤1）处理的污水以自流方式进入一级好氧池（3），在一级好氧池（3）内好氧处理，所述一级好氧池（3）内进行连续射流，鼓风曝气，溶解氧浓度为4～8mg/L，混合液污泥浓度为2000～4000mg/L，水力停留时间为1～3h；

3）经过步骤2）处理的污水以自流方式依次进入二级厌氧池（2）-二级好氧池（3）-……，并重复步骤1）和步骤2）的污水处理过程，直至已达排放标准的水从N级好氧池（3）后端的出水口（5）排出。

7.根据权利要求6所述的一种农村生活污水的多级厌氧-好氧组合脱氮除磷方法，其特征在于：所述的厌氧池（2）内利用气体管道（8）进行甲烷循环曝气，所述的好氧池（3）内通入空气进行曝气。

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