CN103482829B - 一种污水深度除磷脱氮的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种污水深度除磷脱氮的方法及装置，方法：一、把原污水导入厌氧池；二、厌氧池处理后的混合液导入第一固液分离单元，上清液导入硝化池，产生的泥水混合物导入缺氧池；三、缺氧池处理后的混合液分别导入第二固液分离单元和好氧池；四、第二固液分离单元处理后产生的上清液导入硝化池，泥水混合物返回至缺氧池；五、硝化池处理后产生的硝化液导入缺氧池；六、好氧池处理后的混合液回流至缺氧池及导入沉淀池；七、把沉淀池产生的污泥进行回流和排放。本发明解决了污水处理系统除磷和脱氮之间的碳源竞争矛盾，可实现污水深度除磷脱氮，且固液分离单元停留时间短，既适合污水厂的新建，也易于通过对A2/O工艺的池子进行分隔实现已建污水厂的改造。

Description

一种污水深度除磷脱氮的方法及装置

技术领域

本发明涉及水、废水、污水或污泥的处理领域，尤其涉及一种污水深度除磷脱氮的方法及装置。

背景技术

《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》于2006年1月1日开始实行，对我国城镇污水处理厂出水水质中的N和P提出了更高的要求，即TN≤15mg/L，NH₄ ⁺-N≤5mg/L，TP≤0.5mg/L。NH₄ ⁺-N、TN、TP的同时达标排放已成为各污水处理厂面临的重要任务。

A²/O工艺是污水脱氮除磷的典型工艺，我国大多数水厂都采用该工艺。A²/O工艺属于单污泥系统，主要由厌氧段、缺氧段及好氧段三段组成。在厌氧段，聚磷菌释放体内的磷，同时将体外碳源转化为体内碳源；在缺氧段，反硝化细菌将硝化液回流中的硝氮反硝化为氮气，实现脱氮；在好氧段，硝化细菌将氨氮硝化为硝态氮，同时聚磷菌利用体内的碳源超量吸收磷，通过排泥将污水中的磷排除出系统。

由于硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌对环境条件和污泥龄（SRT）要求不同，A²/O工艺在处理低碳氮比（C/N低于6.0）污水时，除磷和脱氮能力不足，主要原因有：                                                碳源竞争问题。缺氧池的反硝化需要碳源，好氧池的除磷也需要碳源，二者之间存在对碳源的竞争，碳源不足导致反硝化和除磷不彻底，出水达标困难。SRT问题。硝化细菌是好氧自养型细菌，需要较长的SRT才能富集起来；而聚磷菌需要较短的SRT，排泥量越大除磷效果越好；两类细菌处在同一套污泥系统，无法同时满足各种细菌的最佳SRT。

由于以上两个问题的存在，对于低碳氮比污水，A²/O工艺出水的总氮和总磷难以同时达标，而我国南方城市污水大多具有低碳氮比的特征，解决低碳氮比污水处理达标问题显得尤其必要。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种污水深度除磷脱氮的方法，克服碳源竞争和污泥龄矛盾的问题，反硝化效果显著，出水中总氮和总磷含量降低，有效解决污水处理达标困难的问题。

本发明采取的技术方案为构建一种污水深度除磷脱氮的方法，包括以下步骤：

A、把原污水导入厌氧池；

B、把经厌氧池处理后的混合液导入第一固液分离单元；

C、把经第一固液分离单元处理后产生的泥水混合物导入缺氧池，产生的上清液导入硝化池；

D、把经缺氧池处理后的混合液分别导入第二固液分离单元和好氧池；

E、把经第二固液分离单元处理后产生的上清液导入硝化池，产生的泥水混合物返回缺氧池；

F、把经硝化池处理后产生的硝化液导入缺氧池；

G、把经好氧池处理后的混合液一部分回流至缺氧池，另一部分导入沉淀池；

H、把沉淀池产生的污泥进行回流和排放。

作为本发明的进一步改进，所述步骤H包括以下步骤：

H01：把沉淀池产生的一部分污泥回流至厌氧池；

H02：把沉淀池产生的另一部分污泥作为剩余污泥排放。

作为本发明的进一步改进，所述第一固液分离单元设置在所述缺氧池或者所述厌氧池内，所述第二固液分离单元设置在所述缺氧池内。

作为本发明的进一步改进，在所述第一固液分离单元和所述硝化池之间设置有除磷单元，所述除磷单元由反应池和化学沉淀池组成。

作为本发明的进一步改进，所述原污水经过格栅及隔油沉砂池预处理，进入厌氧池。

作为本发明的进一步改进，所述沉淀池后还设置有纤维滤池。

一种使用污水深度除磷脱氮方法的装置，包括厌氧池、缺氧池、好氧池、硝化池、第一固液分离单元、第二固液分离单元、沉淀池、沉淀池配水渠、纤维滤池、出水堰、反应池及化学沉淀池，所述缺氧池位于整个装置的中部，所述厌氧池位于所述缺氧池的左侧，所述好氧池位于所述缺氧池的右侧，所述厌氧池与所述缺氧池之间设置有第一固液分离单元及第二固液分离单元，所述第一固液分离单元位于所述第二固液分离单元上侧，所述硝化池位于所述缺氧池的上侧，所述化学沉淀池位于所述硝化池的左侧，所述反应池位于所述化学沉淀池的下侧，所述沉淀池位于所述缺氧池的下侧，所述沉淀池配水渠位于所述沉淀池的右侧，所述滤池位于所述沉淀池的左侧，所述出水堰位于所述滤池的左侧。

作为本发明的进一步改进，所述硝化池分为第一硝化池、第二硝化池、第三硝化池，所述第一硝化池位于所述第三硝化池左侧，所述第二硝化池位于所述第三硝化池上侧。

本发明的有益效果是：本发明工艺克服了A²/O工艺存在的问题，具有较好的脱氮除磷效果，特别是在处理低碳氮比的污水中，解决了缺氧池反硝化碳源不足问题，克服了除磷菌与硝化菌之间污泥龄（SRT）的矛盾，解决了出水总氮和总磷达标困难的问题，泥水分离单元简单，停留时间短，既适用于新建污水厂，也可用于已建A²/O工艺污水厂的改造，对A²/O工艺原有的池子进行分隔和装填填料，即可实现改造。

与A₂N、DEPHANOX等工艺相比，本发明采用了两个快速泥水分离单元，省却了沉淀池。A₂N、DEPHANOX工艺中，厌氧后设置了沉淀池，沉淀池上清液进入硝化池，污泥进入缺氧池。沉淀池底部的污泥压缩对于减少进入缺氧池的氨氮量非常重要。在沉淀池内，污泥呈成层沉淀，可分为均匀沉淀区和压缩沉淀区，底部排出的污泥浓度高，沉淀时间长（1.5-2.0小时），所需沉淀区面积大。固液分离单元中，污泥来不及形成污泥压缩层，在均匀沉淀时便已进入缺氧池，沉降时间短，10-20分钟便能完成泥水分离。单个固液分离单元的分离效果低于沉淀池，沉淀池可分离出70%的上清液，固液分离只能分离出约50-60%的上清液。经过第一固液分离单元处理后，从厌氧池进入缺氧池的混合液携带的氨氮较多，因此本发明设置第二固液分离单元。第二固液分离单元分离缺氧池内混合液并将上清液导入硝化池，可将缺氧池内约50-60%的氨氮送至硝化池。两个固液分离单元可分离出75-80%的氨氮至硝化池。与沉淀池相比，两个固液分离的优势明显：①总的停留时间短，仅为沉淀池的约1/3~1/2；②节省了沉淀池所需的机械设备和动力费用；③对氨氮的分离效果高于沉淀池；④第二固液分离单元分离的上清液已经经过反硝化，碱度相对较高，可以有效补充硝化池的碱度，而采用沉淀池方式，在硝化池内碱度偏低，影响硝化速度，甚至需要补充碱度才能完成硝化。

与A₂N、DEPHANOX等工艺相比，本发明还设置了好氧池及好氧池混合液回流。进入缺氧池的混合液中氨氮、总氮、总磷浓度已经比较低，而好氧池可进一步强化硝化和除磷，并避免二沉池内污泥的厌氧释磷，好氧池部分混合液回流至缺氧池，可进一步强化反硝化，因此，好氧池出水氨氮、总氮、总磷可以达到更低的浓度。

本发明通过各处理单元的合理布置，组合成一体化式的构筑物，构筑物内部通过墙体或挡板分隔，实现各处理单元功能分区，大幅度减少了占地面积和建设成本。占地面积仅为A²/O工艺的20%，投资可节省30%以上。处理单元之间通过墙体或挡板上开孔实现连接，大幅度减少了管道的使用，降低了水头损失和能耗。

附图说明

图1是本发明污水深度除磷脱氮的方法流程图；

图2是本发明污水深度除磷脱氮的方法的工艺流程图；

图3是本发明污水深度除磷脱氮的装置的平面图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

图2和图3中数字表示：1、厌氧池；2、缺氧池；3、好氧池；4、第一固液分离单元；5、第二固液分离单元；6、反应池；7、化学沉淀池；8、硝化池；9、填料；10、沉淀池；11、格栅；12、隔油沉砂池；13、沉淀池配水渠；14、纤维滤池；15、出水堰；16、第一硝化池；17、第二硝化池；18、第三硝化池。

如图1所示，本发明为一种污水深度除磷脱氮的方法，包括以下步骤：

S01、把原污水导入厌氧池1；原污水经过格栅11、隔油沉砂池12处理，完成预处理，进入厌氧池1，在厌氧池1内，污水与沉淀池10回流污泥混合，在厌氧条件下，微生物充分释磷并吸收水中的有机物。

S02、把经厌氧池1处理后的混合液导入第一固液分离单元4，第一固液分离单元4设置在缺氧池2前端。

S03、把经第一固液分离单元4处理后产生的上清液导入硝化池8，把经第一固液分离单元4处理后产生的泥水混合物导入缺氧池2。在缺氧池2内，硝化液与来自固液分离单元4的泥水混合物混合，微生物利用厌氧阶段吸收和储存的有机物，与硝态氮发生反硝化，并且在缺氧条件下完成超量吸磷,一碳两用，只要碳源足以反硝化，即可满足生物脱氮和生物除磷的要求。

S04、把经缺氧池2处理后产生的混合液分别导入第二固液分离单元5和好氧池3，第二固液分离单元5设置在缺氧池2后端；

S05、把经第二固液分离单元5处理后产生的上清液导入硝化池8，底部泥水混合物在重力作用下回落至缺氧池。第一固液分离单元4的停留时间短，产生的泥水混合物量大，携带了较多的氨氮（原水中氨氮的40%-50%）进入缺氧池，通过把第二固液分离单元5的上清液导入硝化池8，可进一步降低缺氧池的氨氮浓度，同时也增加了硝化池8的碱度。

从两个固液分离单元流出的上清液进入硝化池8，硝化池8内装填填料9，底部曝气，氨氮被氧化成硝态氮后，出水（硝化液）通过动力推动进入缺氧池2。硝化池8内的硝化速率较高，原因有：①经过厌氧池1后，有机物被微生物吸收，上清液内有机物浓度较低，减小了异养菌的竞争，有利于硝化菌的生长；②因硝化池8内有机物浓度低，填料9的装填密度可达到常规生物膜法的2-4倍；③第二固液分离单元5的上清液为硝化池8提供了碱度。

S06、把经硝化池8处理后产生的硝化液导入缺氧池2。

S07、缺氧池2的混合液进入好氧池3，在好氧池3内进行曝气，氨氮得到进一步氧化，聚磷菌可在此进一步吸磷，降低液相中的磷浓度，同时减小有机物（液相中的和微生物体内储存的）浓度，避免二沉池底部厌氧释磷。硝化池的存在，降低了缺氧池内有机物浓度，因此好氧池内有机物浓度也相应降低，好氧池内的硝化作用更加显著。把经好氧池3处理后的部分混合液回流到缺氧池2，携带的硝态氮在缺氧池2内进行反硝化，可提高脱氮效果。把经过好氧池3处理后的混合液导入沉淀池10。

S08、对沉淀池10的污泥进行回流和排放，所述步骤S08包括以下分步骤；

S081：把沉淀池10产生的大部分污泥作为回流污泥导入厌氧池1。

S082：把沉淀池10产生的小部分污泥作为剩余污泥进行排放；

如图2所示，在所述第一固液分离单元4和所述硝化池8之间设置有侧流除磷单元，侧流除磷单元包括反应池6和化学沉淀池7。第一泥水分离单元4的上清液进入硝化池8之前，可将约10-20%流量（以原水流量计）导入反应池6，在反应池6内，投加除磷药剂并通过机械或曝气充分搅拌，然后进入化学沉淀池7，上清液进入硝化池8，化学污泥通过污泥泵抽走。进入反应池的上清液已经经过厌氧池释磷，磷浓度较高，除磷药剂可采用石灰，药剂成本低，且沉淀后出水pH较高，可提高硝化池8内的pH值，提高硝化效果。化学除磷可在生物除磷的基础上进一步降低出水磷浓度，出水总磷达到地表水III类标准（0.2mg/L），虽然产生了一定量的化学污泥，但是可减少生物污泥排放，总体上仍具有较好的污泥减量效果。

如图2所示，所述预处理为格栅11处理及隔油沉砂池12处理。

如图2所示，本装置采用了硝化污泥系统与除磷污泥系统分开的方法，各单元功能明确，前后单元之间影响小，可以灵活调整运行工况同时保持系统稳定。由于技术原理不同，本工艺不存在传统活性污泥的污泥膨胀问题。本系统可承受较大的水质波动，例如进水C/N长期低至3.5、短期低至3.0，系统仍可保持稳定达标。当进水总氮、总磷异常时，可通过加大硝化池曝气、强化化学除磷，保障出水水质达标。

如图2所示，本装置采用反硝化除磷，大部分有机物在缺氧池被去除，如有过剩有机物，则进入硝化池，被微生物氧化。理论上，缺氧过程污泥产率仅为好氧过程的40%，而硝化池8内的污泥生长可以忽略不计，因此可降低污泥产量。

如图2所示，本装置采用富磷上清液化学除磷，可进一步延长活性污泥系统的污泥龄，减少剩余污泥排放；富磷上清液的磷浓度高、需处理的水量少，因而化学污泥量少。在大幅度减少剩余污泥排放的同时，化学污泥排放并未相应大幅度增加，可实现污泥减量10-15%，此外，富磷上清液的磷浓度高，可以采用石灰等方式除磷，污泥的磷浓度高，经适当处理可用作农用肥料。

如图2所示，传统活性污泥法中，大部分COD需要通过好氧曝气去除，一方面浪费系统碳源，另一方面增长了曝气时间和曝气量，而本工艺中，充分利用硝态氮来降解有机物，降低了曝气量，需要曝气的硝化池8和好氧池3的水力停留时间合计约4小时，仅为传统工艺的50-70%，节省能耗；污泥产率低，可显著降低污泥脱水的能耗和药耗。

如图2所示，根据原水水质，确定是否安装好氧池3混合液回流至缺氧池的回流系统。当原水水质差，总氮浓度过高，例如超过60mg/L，可开启该回流系统，强化脱氮效果。

如图3所示，一种使用污水深度除磷脱方法的装置，包括厌氧池1、缺氧池2、好氧池3、第一固液分离单元4、第二固液分离单元5、反应池6、化学沉淀池7、沉淀池10、沉淀池配水渠13、纤维滤池14、出水堰15、硝化池8。硝化池8分为第一硝化池16、第一硝化池17、第一硝化池18。

所述厌氧池1位于所述缺氧池2的左侧，所述好氧池3位于所述缺氧池2的右侧，所述厌氧池1与所述缺氧池2之间设置有第一固液分离单元4及第二固液分离单元5，所述第一固液分离单元4位于第二固液分离单元5上侧，所述硝化池8位于所述缺氧池2的上侧，所述化学沉淀7池位于所述硝化池8的左侧，所述反应池6位于所述化学沉淀池7的下侧，所述沉淀池10位于所述缺氧池2的下侧，所述沉淀池配水渠13位于所述沉淀池10的右侧，所述纤维滤池位于所述沉淀池10的左侧，所述出水堰15位于所述纤维滤池14的左侧。

如图3所示，所述硝化池分为第一硝化池16、第二硝化池17、第三硝化池18，所述第一硝化池位16于所述第三硝化池18左侧，所述第二硝化池17位于所述第三硝化池上侧。

如图3所示，原污水经过预处理，进入厌氧池1，与来自沉淀池的回流污泥混合，完成微生物厌氧释磷，然后混合液进入第一泥水分离单元4，产生的上清液，10-20%（以原污水流量计）进入反应池6，其余上清液进入第一硝化池16；第一泥水分离单元4产生的泥水混合物进入缺氧池2，与来自第三硝化池18的硝化液进行反硝化吸磷；经反硝化吸磷后的混合液进入第二泥水分离单元5，产生的上清液进入第一硝化池16，下部泥水混合物在重力作用下回落至缺氧池；来自两个泥水分离单元的上清液进入第一硝化池16，然后依次进入第二硝化池17、第三硝化池18，完成硝化，硝化液进入缺氧池2；缺氧池2混合液进入好氧池3，得到进一步硝化；当原污水总氮浓度较高，开启好氧池3至缺氧池2的混合液回流，强化脱氮效果；好氧池3的混合液进入沉淀池配水渠13，然后在沉淀池10内进行沉淀分离，底部污泥大部分回流至厌氧池1，小部分以剩余污泥的形式经浓缩、压滤处理后外运。根据出水水质要求，沉淀池10后可设置纤维滤池14，去除水中的SS，纤维滤池14出水通过出水堰15排走，经消毒后排放。

如图3所示，各处理单元通过合理布置，组合成一体化式的构筑物，构筑物内部通过墙体或挡板分隔，实现各处理单元功能分区，大幅度减少了占地面积和建设成本。采用传统A²/O工艺，1万吨/天规模污水厂占地面积达到1万平方米，而采用图3的布置，占地面积仅为2000平方米，约为传统工艺的20%，投资可节省30%以上。处理单元之间通过墙体或挡板上开孔实现连接，大幅度减少了管道的使用，降低了水头损失和能耗。

  本装置处理效果表

 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种污水深度除磷脱氮的方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、把原污水导入厌氧池；

B、把经厌氧池处理后的混合液导入第一固液分离单元；

C、把经第一固液分离单元处理后产生的泥水混合物导入缺氧池，产生的上清液导入硝化池；

D、把经缺氧池处理后的混合液分别导入第二固液分离单元和好氧池；

E、把经第二固液分离单元处理后产生的上清液导入硝化池，产生的泥水混合物返回缺氧池；

F、把经硝化池处理后产生的硝化液导入缺氧池；

G、把经好氧池处理后的混合液一部分回流至缺氧池，另一部分导入沉淀池；

H、把沉淀池产生的污泥进行回流和排放。

2.根据权利要求1所述的污水深度除磷脱氮的方法，其特征在于： 所述步骤H包括以下步骤：

H01：把沉淀池产生的一部分污泥回流至厌氧池；

H02：把沉淀池产生的另一部分污泥作为剩余污泥排放。

3.根据权利要求1所述的污水深度除磷脱氮的方法，其特征在于：所述第一固液分离单元设置在所述缺氧池或者所述厌氧池内，所述第二固液分离单元设置在所述缺氧池内。

4.根据权利要求1所述的污水深度除磷脱氮的方法，其特征在于：在所述第一固液分离单元和所述硝化池之间设置有除磷单元，所述除磷单元由反应池和化学沉淀池组成。

5.根据权利要求1所述的污水深度除磷脱氮的方法，其特征在于：所述原污水经过预处理，所述预处理为格栅处理及隔油沉砂池处理。

6.根据权利要求1所述的污水深度除磷脱氮的方法，其特征在于：所述沉淀池后还设置有纤维滤池。

7.一种使用权利要求1方法的污水深度除磷脱氮的装置，其特征在于：包括厌氧池、缺氧池、好氧池、硝化池、第一固液分离单元、第二固液分离单元、沉淀池，所述缺氧池位于整个装置的中部，所述厌氧池位于所述缺氧池的左侧，所述好氧池位于所述缺氧池的右侧，所述厌氧池与所述缺氧池之间设置有第一固液分离单元及第二固液分离单元，所述第一固液分离单元位于所述第二固液分离单元上侧，所述硝化池位于所述缺氧池的上侧，所述沉淀池位于所述缺氧池的下侧，所述污水深度除磷脱氮的装置还包括沉淀池配水渠、纤维滤池、出水堰、反应池及化学沉淀池，所述沉淀池的出水经沉淀池配水渠后流入纤维滤池，纤维滤池出水通过出水堰排走，在所述第一固液分离单元和所述硝化池之间设置有除磷单元，所述除磷单元由反应池和化学沉淀池组成，所述反应池位于所述化学沉淀池的下侧，所述沉淀池配水渠位于所述沉淀池的右侧，所述化学沉淀池位于所述硝化池的左侧，所述纤维滤池位于所述沉淀池的左侧，所述出水堰位于所述滤池的左侧。

8.根据权利要求7所述的污水深度除磷脱氮的装置，其特征在于：所述硝化池分为第一硝化池、第二硝化池、第三硝化池，所述第一硝化池位于所述第三硝化池左侧，所述第二硝化池位于所述第三硝化池上侧。