CN103482820A - Aao-生物接触氧化强化脱氮除磷的一体化装置与方法 - Google Patents

Abstract

一种AAO-生物接触氧化强化脱氮除磷的一体化装置与方法，属于污水生物处理领域。该装置主要由AAO反应器，中间沉淀池，生物接触氧化池和沉淀区一体化耦合构建。AAO反应器的好氧区与中间沉淀池通过中心管相连，中间沉淀池连接生物接触氧化池，生物接触氧化池连接沉淀区；好氧区和生物接触氧化池内均设有曝气系统；沉淀区设有溢流口和斜板沉淀区，生物接触氧化池与沉淀区通过多孔布水板连通；污泥回流泵与AAO反应器的厌氧区底部连通，硝化液回流泵连接出水水箱和AAO反应器的缺氧区。本发明充分利用了生物接触氧化法的优点，将硝化过程从AAO中分离出去，同时利于反硝化聚磷菌成为优势菌，节能降耗，脱氮除磷效果稳定，管理维护方便。

Description

AAO-生物接触氧化强化脱氮除磷的一体化装置与方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种AAO与生物接触氧化工艺组合同步脱氮除磷的装置与方法，属于活性污泥法与生物膜法相结合的污水处理技术领域，适用于生活污水、工业废水，尤其是对低C/N的城市污水以及分散型农村生活污水的深度脱氮除磷。

背景技术

[0002] 随着我国水环境形式的日益严峻，控制水体富营养化、改善城市水环境已成为了举国瞩目的焦点，其关键就是控制污染物氮磷的排放量。氮磷的去除比较复杂，涉及硝化、反硝化、释磷和吸磷等多个生化反应过程，而上述每一个过程对微生物的组成、基质类型及环境条件的要求又各不相同。因此要在一个系统中同时完成脱氮和除磷过程，就不可避免地产生了各种矛盾关系，如碳源、污泥龄、硝酸盐、硝化反硝化容量、释磷吸磷容量等等，使得脱氮除磷在实际应用中存在一定的难度和局限。

[0003] AAO作为现有最简单最传统的同步脱氮除磷工艺，已广泛应用于国内外大型污水处理厂。然而，AAO工艺内在固有的缺欠就是硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争，很难在同一系统中同时获得氮、磷的高效去除，因而阻碍了生物脱氮除磷技术的推广和应用。

[0004] 生物接触氧化亦称淹没式生物滤池，兼有活性污泥法和生物膜法的特点，主要是在池内设置填料，通过池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与填料的充分接触。其以处理负荷高、抗冲击能力强、不易堵塞、无需反冲洗、维护管理简单等优点而得到广泛应用。

[0005] AAO-生物接触氧化`一体化装置，正是在AAO现存问题的基础上，充分发挥生物接触氧化的优点，形成一种新型的耦合工艺。首先AAO在短泥龄(SRT〈20d)下运行，完成反硝化和除磷功能；其次，在生物接触氧化池中进行硝化，将硝化过程从AAO中分离出去，成功解决了传统工艺中各菌群间的竞争性矛盾；尤其是在低C/N条件下运行，利于DPAOs成为优势菌进行反硝化除磷，实现了 “一碳两用”，达到碳源的最高效利用。总水力停留时间不长，污泥产率低，节能降耗，卫生环保，管理简便，是一种很有发展前景的深度脱氮除磷工艺。

发明内容

[0006] 本发明是为了提供一种新型的一体化装置，针对当前污水处理中进水C/N低，脱氮除磷效率不高，能耗大等问题，给出了一套新工艺和新思路，保证出水水质稳定达一级A排放标准，是一种经济高效、可实现深度脱氮除磷的装置与方法。

[0007] AAO-生物接触氧化强化脱氮除磷的一体化装置，其特征在于:基于AAO反应器2，中间沉淀池3，生物接触氧化池4，沉淀区5 —体化耦合而构建，另设有原水水箱I和出水水箱6。所述AAO反应器2的好氧区11与中间沉淀池3通过中心管13相连，中间沉淀池3连接生物接触氧化池4 ;所述沉淀区5设有溢流口 18、斜板沉淀区19和排泥口 20，生物接触氧化池4与沉淀区5通过多孔布水板17连通。所述AAO反应器2的好氧区11和生物接触氧化池4内均设有曝气系统；所述AAO反应器2的厌氧区9和缺氧区10内设有搅拌装置8 ；污泥回流泵24与AAO反应器2的厌氧区9底部相连；硝化液回流泵15连接出水水箱6和AAO反应器2的缺氧区10。

[0008] AAO-生物接触氧化一体化装置强化脱氮除磷的方法，主要包括以下步骤:

[0009] I)原水进入AAO装置2的厌氧区9，同步进入的还有来自中间沉淀池3经污泥回流泵24送来的回流污泥，污泥回流比100%~200%，平均污泥浓度6000~10000mg/L，通过搅拌装置8充分混合反应；反硝化聚磷菌DPAOs利用原水中的有机物合成内碳源PHA储存于细胞体内，同时释放磷，原水中大约80%的COD可得到去除。

[0010] 2)混合液随后进入缺氧区10，同时进入的还有经生物接触氧化池4充分氧化并完成固液分离的硝化液，硝化液回流比200%~400% ；DPA0s以硝酸盐为最终电子受体，以PHA为电子供体，以“一碳两用”的方式同步反硝化除磷。

[0011] 3)混合液经缺氧区10进入好氧区11，水力停留时间为I~2h，溶解氧DO在2.5~

4.0mg/L。主要作用是进一步吸磷，同时吹脱反硝化过程产生的N2，便于后续的泥水分离。

[0012] 4)混合液在中间沉淀池3进行泥水分离，沉淀时间1.5~2.5h，含有氨氮的上清液进入生物接触氧化池4，沉淀污泥经污泥回流泵24回流到AAO反应器2的厌氧区9。

[0013] 5)生物接触氧化池4内设有悬浮填料16，填充率为35%~60%，水力负荷0.02~0.06m3/ Cm2.d);采用渐减曝气的方式运行，总气量为3.0~5.0L/min,三格溶解氧DO分另Ij控制在3.5~4.5mg/L, 2.0~3.0mg/L, 0.5~1.5mg/L,该阶段主要完成氨氮的氧化。

[0014] 6)经上述处理后进 入沉淀区5，脱落的生物膜经斜板沉淀区19分离后从底部排泥口 20排出，上清液经溢流口 18进入出水水箱6 ;出水一部分经硝化液回流泵15进入AAO反应器2的缺氧区10，另一部分直接排放。

[0015] 本发明的AAO-生物接触氧化强化脱氮除磷的一体化装置与方法跟现有技术相t匕，具有下列优点:

[0016] DAAO-生物接触氧化强化脱氮除磷的一体化耦合装置，操作管理简便，卫生环保。

[0017] 2)装置主体的合理分格，创造了反应区内的推流状态，提高反应速率，增加抗冲击负荷能力。

[0018] 3)由于AAO不承担硝化功能，中间沉淀池中不含硝态氮，污泥沉降性能好，不存在污泥上浮现象。

[0019] 4)结合生物接触氧化池生物量多、处理效率高、无需反冲洗等优点，通过合理控制DO浓度，系统可实现多种脱氮方式，处理效果稳定，节能降耗。

[0020] 5)装置内的高生物量缩短了水力停留时间，污泥产率低，节约基建费用和运行成本。

[0021] 6)解决了传统工艺中长短泥龄间矛盾，将除磷和反硝化两个独立过程耦合，实现了碳源和曝气量的节省以及剩余污泥的减量，尤其适用于低C/N条件下的深度脱氮除磷，保证出水水质稳定地达到国家一级A排放标准。

[0022] 7) 一体化构建，运行管理方便，利于实际工程的推广和应用。

附图说明

[0023] 图1为AAO-生物接触氧化强化脱氮除磷的一体化装置结构示意图。[0024] 图中:1-原水水箱；2-AA0反应器；3_中间沉淀池；4_生物接触氧化池；5_沉淀区；6_出水水箱；7_进水泵；8_搅拌装置；9_厌氧区；10-缺氧区；11-好氧区；12-曝气头；13-中心管；14-反射板；15-硝化液回流泵；16_填料；17-多孔布水板；18-溢流口 ；19_斜板沉淀区；20_排泥口 ；21_流量计；22_曝气干管；23_鼓风机；24_污泥回流泵；25_剩余污泥排放口。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和实施例对本申请专利作进一步的说明:

[0026] 如图1所示，AAO-生物接触氧化强化脱氮除磷的一体化装置，该系统主要由原水水箱1、AA0反应器池2、中间沉淀池3、生物接触氧化池4、沉淀区5和出水水箱6组成。反应器主体均由有机玻璃制成，其中AAO反应器2共五个格室，首格室是厌氧区9，随后的三格是缺氧区10，最后一格是好氧区11，总水力停留时间6.0~10.0h ;厌氧区9和缺氧区10内均安装搅拌装置8，好氧区溶解氧2.5~4.0mg/L。中间沉淀池3连接AAO装置2好氧区11的出水，通过中心管13进入，经反射板14流出，底部设有污泥漏斗和剩余污泥排放口 25，漏斗锥体与水平夹角为30°~45° ;由于不含硝态氮，不存在污泥上浮现象，污泥沉降性能较好，沉淀出水连接生物接触氧化池4。

[0027] 生物接触氧化池4共三格，内设聚乙烯悬浮填料16，填充率35%~60%，填料密度略低于水(0.96~0.98g/cm3)，孔隙率大于95%，有效比表面积为500~700m2/m3，水力负荷

0.02~0.06m3/ Cm2.(!)，沿程推流并采用渐减曝气的方式运行，三格溶解氧DO分别控制在

3.5~4.5mg/L, 2.0~3.0mg/L, 0.5~1.5mg/L。沉淀区5由上、下两部分组成，上部分装有溢流口 18，下部分是斜板沉淀区19，脱落的生物膜经斜板分离后从底部排泥口 20排出。

[0028] 利用该装置实现 强化脱氮除磷的目的，具体过程如下:

[0029] 步骤一:生物接触氧化池的挂膜启动。

[0030] 首先，对填料接种硝化污泥，污泥浓度为2500~3500mg/L，闷曝3_5天后，排空污泥；随后反应器连续进水，以动态的自然培养方法挂膜。根据挂膜进程逐渐加大进水负荷直至设计流量，当COD去除率>80%，NH4+-N去除率>85%标志生物膜挂膜基本完成。生物接触氧化池在长泥龄(SRT > 30d)条件下运行，该阶段主要完成硝化，出水NH/-N能稳定地达到国家一级A排放标准(NH4+-N〈5mg/L)。

[0031 ] 步骤二:启动AAO反应器。

[0032] 采用实验室中试SBR反应器中的硝化污泥，投加到AAO反应器，整个反应器平均污泥浓度为3000~3500mg/L，污泥龄10~15d ;由于AAO不承担硝化功能，此阶段主要完成有机物降解、反硝化和除磷。

[0033] 步骤三:ΑΑ0反应器与生物接触氧化池分别启动完成后，将其串联运行。

[0034] 生物接触氧化池挂膜成功后，将两段连接起来连续运行。通过调节硝化液回流比(200%~400%)，增加进入缺氧区的硝态氮负荷，可充分发挥反硝化聚磷菌的潜力，有利于强化同步脱氮除磷。以某教工住宅小区化粪池的生活污水为原水，其水质特点见下表:

[0035]

[0036] 试验条件:ΑΑ0反应器进水流量Q=5L/h，HRT=8h(其中厌氧区1.6h、缺氧区4.8h、好氧区1.6h)，污泥回流比100%，SRT控制在12d左右，平均MLSS=2800mg/L。生物接触氧化池填充率45%，第一格溶解氧在4.0mg/L左右，第二格2.5mg/L左右，第三格1.0mg/L左右，总气量为4.0L/min，硝化液回流比300%，水力负荷0.03m3/ Cm2.(!)，有效停留时间HRT=L 93h(空床停留时间 4.29h)。出水平均 COD、NH:-N、N03、N、TN、TP 等分别为 38.5、0.51、12.6、

13.5、0.23mg/L,以上出水各指标均达到一级A标准。

[0037] 该工艺不仅体现了污泥龄的分离，而且应用了反硝化除磷理论和技术，实现了碳源和曝气量的节省以及剩余污泥的减量，解决了传统污水处理中碳源不足的难题，出水C0D<50mg/L, TN<15mg/L, NH4+-N<5mg/L, ΤΡ〈0.5mg/L,实现了强化脱氮除磷的目的。

[0038] 以上是本发明第一个具体实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (2)

1.AAO-生物接触氧化强化脱氮除磷的一体化装置，其特征在于: 包括顺序连接的原水水箱(1)，AAO反应器(2)，中间沉淀池(3)，生物接触氧化池(4)，沉淀区(5)和出水水箱(6);所述AAO反应器(2)的好氧区(11)与中间沉淀池(3)通过中心管(13)相连，中间沉淀池(3)连接生物接触氧化池(4);所述沉淀区(5)设有溢流口(18)、斜板沉淀区(19)和排泥口(20)，生物接触氧化池(4)与沉淀区(5)通过多孔布水板(17)连通；所述AAO反应器(2)的好氧区(11)和生物接触氧化池(4)内均设有曝气系统；所述AAO反应器(2 )的厌氧区(9 )和缺氧区(IO )内设有搅拌装置(8 );污泥回流泵(24 )与AAO反应器(2)的厌氧区(9)底部相连；硝化液回流泵(15)连接出水水箱(6)和AAO反应器(2)的缺氧区(10)； 所述沉淀区(5)底部的1/5~1/4水深区域为斜板沉淀区(19)，由若干斜板组成，与水平的倾斜角度为20°~45°，溢流口(18)与生物接触氧化池(4)运行时的液面齐平，出水溢流进入出水水箱(6)。

2.应用权利要求1所述的AAO-生物接触氧化强化脱氮除磷的一体化装置的方法，其特征在于: 1)原水进入AAO装置(2)的厌氧区(9)，同步进入的还有来自中间沉淀池(3)经污泥回流泵(24)送来的回流污泥，污泥回流比100%~200%，污泥浓度6000~10000mg/L，通过搅拌装置(8)充分混合反应； 2)混合液随后进入缺氧区(10)，同时进入的还有经生物接触氧化池(4)充分氧化并完成固液分离的硝化液，硝化液回流比200%~400% ； 3)混合液经缺氧区(10)进入好氧区(11)，水力停留时间为1.0~2.0h,溶解氧DO为`2.5 ~4.0mg/L ； 4)混合液在中间沉淀池(3)进行泥水分离，沉淀时间1.5~2.5h，含有氨氮的上清液进入生物接触氧化池(4)，沉淀污泥经污泥回流泵(24)回流到AAO反应器(2)的厌氧区(9)； 5)生物接触氧化池(4)沿程推流，设有悬浮填料(16)，填充率为35%~60%，水力负荷0.02~0.06m3/ Cm2.d);采用渐减曝气的方式运行，三格溶解氧DO分别控制在3.5~`4.5mg/L, 2.0 ~3.0mg/L, 0.5 ~1.5mg/L,完成氨氮的氧化； 6)经上述处理后进入沉淀区(5)，脱落的生物膜经斜板沉淀区(19)分离后从底部排泥口( 20 )排出，上清液经溢流口( 18 )进入出水水箱(6 )。