CN103979740A - 脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统及其方法 - Google Patents

Abstract

脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统及其方法，涉及污水处理。所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统设有污水处理池，该污水处理池由两块以密封方式固定在污水处理池底部和两侧壁上的水力帆分成生物选择区、反应区、出水平衡区，所述生物选择区设有连续进水口、第1搅拌器、反应区进水泵；所述反应区设有进水管、推流器、曝气装置、滗水器、溶解氧在线检测仪、污泥泵；出水平衡区设有第2搅拌器、反应区出水泵、连续出水口。整个污水处理池内按照时序周期运行，每个周期中生物选择区连续进水，出水平衡区连续出水，反应区按周期中的不同时段依次进行进水、反应、沉淀、排水、排泥、污泥回流，周而复始。

Description

脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统及其方法

技术领域

本发明涉及污水处理，特别是涉及一种高效脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统及其方法。

背景技术

基于欧洲专利1132248和中国专利ZL200720009520.4公开一种恒水位污水生物处理的工艺，污水流入被可往复移动的柔性水帆分成变体积的三个功能区。该工艺及其系统在单个反应池中实现连续进水、连续出水，周期性地完成SBR工艺(序批式活性污泥法)的充水、搅拌、曝气、沉淀、滗水的全过程，较适合我国中小城镇污水的处理。

但是在运行过程中发现，如果进水中TN、TP过高，而出水对脱氮除磷要求较高时，恒水位SBR系统脱氮除磷的处理效果还不是非常理想，仍需加强其脱氮除磷能力。

发明内容

本发明的目的是针对现有的污水处理中存在的上述问题，提供一种将恒水位序批式活性污泥法处理污水工艺进行改进，以达到增强脱氮除磷的效果的脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统及其方法。

所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统设有污水处理池，该污水处理池由两块以密封方式固定在污水处理池底部和两侧壁上的水力帆分成三个区，依次为生物选择区、反应区、出水平衡区，所述生物选择区、反应区和出水平衡区三个区水位恒定，且生物选择区、反应区和出水平衡区的容积比为1∶3∶1；所述水力帆的上边浮于液面，水力帆的表面积远大于水力帆在污水处理池底部及两侧壁固定处的污水处理池的表面积(即水力帆具有向容积减小区域自动偏移的特性)；

所述生物选择区设有连续进水口、第1搅拌器、反应区进水泵，所述反应区进水泵的进水口设于生物选择区内，反应区进水泵的出水口经管道与反应区进水管相连；

所述反应区设有进水管、推流器、曝气装置、滗水器、溶解氧在线检测仪、污泥泵，所述污泥泵的进口设于反应区内，污泥泵的出口经管道分成两路，污泥泵的一路出口经污泥回流管道设于生物选择区的进水口附近，污泥泵的另一路出口经剩余污泥排放管道与储泥池相连，两路管道上均设有电动阀门进行切换控制；曝气装置经风管与鼓风机相连。

所述出水平衡区设有第2搅拌器、反应区出水泵、连续出水口，反应区出水泵经管道与滗水器相连通。

所述反应区进水泵和反应区出水泵均可采用大流量低扬程的轴流泵；所述第1搅拌器、第2搅拌器均可采用潜水搅拌器；所述推流器可采用潜水推流器；所述曝气装置可采用管式曝气装置；所述滗水器可采用恒水位滗水器。

所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统还可设有格栅、沉砂池和紫外线消毒池；

所述沉砂池出水口经管道与生物选择区的连续进水口相连，沉砂池进水口设有格栅；

所述紫外线消毒池进水口经管道与出水平衡区的连续出水口相连。

所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水的方法如下：

整个污水处理池内按照时序周期运行，每个周期中生物选择区连续进水，出水平衡区连续出水，反应区按周期中的不同时段依次进行进水、反应、沉淀、排水、排泥、污泥回流，周而复始；每个周期的污水处理过程包括以下步骤：

1)污水依次流经格栅以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的污染物；

2)沉砂池，去除沙石等比水重的无机颗粒及部分有机颗粒；

3)经步骤2)预处理后的污水进入生物选择区，与回流污泥混合，进行缺氧反硝化反应，去除部分氮磷；

4)经步骤3)处理后的污水进入反应区，并与反应区内的污泥混合，进行多次A²O运行模式(厌氧-缺氧-好氧反应)，去除污水中的有机物，实现同步脱氮除磷，反应结束后静止沉淀实现泥水分离；

5)泥水分离后，进入滗水阶段，将反应区经沉淀后的上清液通过滗水器经出水泵抽入平衡区，同时平衡区内出水经紫外消毒后排出；

6)滗水完成后，开启污泥泵，同时开启污泥回流管道上的电动阀门，保持剩余污泥排放管道上的电动阀门处于闭合状态，把部分沉淀在底下的污泥回流至进水控制区，每次污泥回流量为进水量的3％～5％、回流时间为0.3～0.8h，实现在生物选择区内培养吸磷菌和反硝化菌，使得系统的脱氮除磷效果更好；污泥回流结束后，关闭污泥回流管道上的电动阀门，开启剩余污泥排放管道上的电动阀门，把剩余污泥经污泥泵抽入储泥池，并经浓缩脱水工序后，泥饼外运进行处置。

在步骤4)中，所述多次A²O运行模式的具体步骤可为：

(1)启动生物选择区的潜水搅拌器，使污水与回流污泥反应，0.25h后启动进水泵，将生物选择区的水抽入反应区；进水泵启动0.1h后，启动反应区内的潜水推流器，将反应区内经较长时间沉淀的污泥与污水进行混合，反应区内进水混合阶段的工作时间为0.35～0.5h，在此期间，反应区潜水推流器将进水与反应区内的污泥完全混合，并进行缺氧反硝化反应，去除水中的氨氮及总氮；

(2)进水完成后，潜水推流器继续工作，保持反应区内的缺氧状态，让反硝菌充分的进行反硝化反应，去除水中的氨氮及总氮，反应区内进水反硝化反应阶段的工作时间为0.2～0.5h；

(3)步骤(2)工作时间结束后，停止潜水推流器，在0.1～0.2h后开启鼓风机，并通过曝气装置进行曝气，并控制反应区的溶解氧在2.0～2.5mg/L之间，使得污泥中的好氧微生物进行好氧去除有机物、硝化、除磷反应，反应区内进行好氧去除有机物、硝化、除磷反应阶段的工作时间为1.0～2.5h，期间鼓风机的运行频率由反应池内溶解氧仪控制；

紧接，第二次缺氧过程，即停止鼓风机，启动潜水推流器重复步骤2)；

紧接，第二次好氧过程，即重复步骤3)；

最多进行三次缺氧好氧交替过程；

4)反应结束后，鼓风机停止运行，反应区进入沉淀阶段实现泥水分离，反应区内泥水分离阶段时间为0.8～1.0h；

5)沉淀时间结束后，进入滗水阶段，即将反应区内最上层的上清液通过恒水位滗水器经出水泵抽入平衡区，反应区内恒水位滗水器滗水阶段时间为1h，一个反应周期结束。

本发明具有以下优点：

1、系统一体化集成，无需单独设置进水池和出水池，结构简单，占地面积小。

2、连续进出水，整个系统内水位恒定。

3、采用恒水位滗水器，降低了水力损失，能耗低；同时，总排出最上层上清液，保障最优的出水水质。

4、反应过程高效利用，沉淀、滗水阶段时间短。

5、增加污泥回流，在反应区前形成一个具有生物选择功能、带搅拌装置的缺氧、厌氧区(即生物选择区)。前段为缺氧区，污泥回流液中所含有的硝酸盐可在此选择器中得以反硝化；后段为厌氧区，为聚磷菌提供专门的厌氧环境，具有良好的除磷效果。同时，该区域还有调节活性污泥的絮体负荷，并可以有效抑制丝状菌膨胀，防止污泥膨胀发生。

附图说明

图1为本发明所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统实施例的结构组成俯视示意图。

图2为本发明所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统实施例的结构组成剖视示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1和2，所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统实施例设有污水处理池，该污水处理池由两块以密封方式固定在污水处理池底部和两侧壁上的水力帆1分成三个区，依次为生物选择区A、反应区B、出水平衡区C，所述生物选择区A、反应区B和出水平衡区C三个区水位恒定，且生物选择区A、反应区B和出水平衡区C的容积比为1∶3∶1；所述水力帆1的上边浮于液面，水力帆1的表面积远大于水力帆1在污水处理池底部及两侧壁固定处的污水处理池的表面积(即水力帆具有向容积减小区域自动偏移的特性)；

所述生物选择区A设有连续进水口2、第1搅拌器31、反应区进水泵4，所述反应区进水泵4的进水口设于生物选择区A内，反应区进水泵4的出水口经管道与反应区进水管5相连；

所述反应区B设有进水管、推流器6、曝气装置7、滗水器8、溶解氧在线检测仪9、污泥泵10，所述污泥泵10的进口设于反应区B内，污泥泵10的出口经管道分成两路，污泥泵10的一路出口经污泥回流管道设于生物选择区A的进水口附近，污泥泵10的另一路出口经剩余污泥排放管道与储泥池F相连，两路管道上均设有电动阀门11进行切换控制；曝气装置7经风管与鼓风机12相连。

所述出水平衡区C设有第2搅拌器32、反应区出水泵13、连续出水口14，反应区出水泵13经管道与滗水器8相连通。

所述反应区进水泵4和反应区出水泵13均可采用大流量低扬程的轴流泵；所述第1搅拌器31、第2搅拌器32均可采用潜水搅拌器；所述推流器可采用潜水推流器；所述曝气装置可采用管式曝气装置；所述滗水器可采用恒水位滗水器。

所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统还可设有格栅D、沉砂池E和紫外线消毒池G；

所述沉砂池E出水口经管道与生物选择区A的连续进水口2相连，沉砂池E进水口设有格栅D；

所述紫外线消毒池G进水口经管道与出水平衡区C的连续出水口14相连。

所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水的方法如下：

整个污水处理池内按照时序周期运行，每个周期中生物选择区连续进水，出水平衡区连续出水，反应区按周期中的不同时段依次进行进水、反应、沉淀、排水、排泥、污泥回流，周而复始；每个周期的污水处理过程包括以下步骤：

1)污水依次流经格栅以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的污染物；

2)沉砂池，去除沙石等比水重的无机颗粒及部分有机颗粒；

3)经步骤2)预处理后的污水进入生物选择区，与回流污泥混合，进行缺氧反硝化反应，去除部分氮磷；

4)经步骤3)处理后的污水进入反应区，并与反应区内的污泥混合，进行多次A²O运行模式(厌氧-缺氧-好氧反应)，去除污水中的有机物，实现同步脱氮除磷，反应结束后静止沉淀实现泥水分离；

5)泥水分离后，进入滗水阶段，将反应区经沉淀后的上清液通过滗水器经出水泵抽入平衡区，同时平衡区内出水经紫外消毒后排出；

6)滗水完成后，开启污泥泵，同时开启污泥回流管道上的电动阀门，保持剩余污泥排放管道上的电动阀门处于闭合状态，把部分沉淀在底下的污泥回流至进水控制区，每次污泥回流量为进水量的3％～5％、回流时间为0.3～0.8h，实现在生物选择区内培养吸磷菌和反硝化菌，使得系统的脱氮除磷效果更好；污泥回流结束后，关闭污泥回流管道上的电动阀门，开启剩余污泥排放管道上的电动阀门，把剩余污泥经污泥泵抽入储泥池，并经浓缩脱水工序后，泥饼外运进行处置。

在步骤4)中，所述多次A²O运行模式的具体步骤可为：

(1)启动生物选择区的潜水搅拌器，使污水与回流污泥反应，0.25h后启动进水泵，将生物选择区的水抽入反应区；进水泵启动0.1h后，启动反应区内的潜水推流器，将反应区内经较长时间沉淀的污泥与污水进行混合，反应区内进水混合阶段的工作时间为0.35～0.5h，在此期间，反应区潜水推流器将进水与反应区内的污泥完全混合，并进行缺氧反硝化反应，去除水中的氨氮及总氮。

(2)进水完成后，潜水推流器继续工作，保持反应区内的缺氧状态，让反硝菌充分的进行反硝化反应，去除水中的氨氮及总氮，反应区内进水反硝化反应阶段的工作时间为0.2～0.5h；

(3)步骤(2)工作时间结束后，停止潜水推流器，在0.1～0.2h后开启鼓风机，并通过曝气装置进行曝气，并控制反应区的溶解氧在2.0～2.5mg/L之间，使得污泥中的好氧微生物进行好氧去除有机物、硝化、除磷反应，反应区内进行好氧去除有机物、硝化、除磷反应阶段的工作时间为1.0～2.5h，期间鼓风机的运行频率由反应池内溶解氧仪控制；

紧接，第二次缺氧过程，即停止鼓风机，启动潜水推流器重复步骤2)；

紧接，第二次好氧过程，即重复步骤3)；

最多进行三次缺氧好氧交替过程；

4)反应结束后，鼓风机停止运行，反应区进入沉淀阶段实现泥水分离，反应区内泥水分离阶段时间为0.8～1.0h；

5)沉淀时间结束后，进入滗水阶段，即将反应区内最上层的上清液通过恒水位滗水器经出水泵抽入平衡区，反应区内恒水位滗水器滗水阶段时间为1h，一个反应周期结束。

以下以处理量2.0万吨/日为例，给出具体实施例。

水力帆主要由水帆、浮漂、反射板组成，水帆材料最好为FPP(型号GAA-HYDROSAIL-EV2167，生产厂家德国G.A.A公司)。

搅拌器选用潜水搅拌器，材质为不锈钢304(型号QJB620/480-5，生产厂家南京贝特环保通用设备制造有限公司)。

反应区进水泵和反应区出水泵选用潜水轴流泵，材质为不锈钢(型号WH2216-6-11，生产厂家上海凯泉泵业(集团)有限公司)。

推流器选用潜水推进器，主机外壳为铸铁、玻璃钢阔叶浆(型号QDTA2500/42-4，生产厂家南京贝特环保通用设备制造有限公司)。

曝气装置最好选用管膜式曝气装置(型号ABS+EPDM，生产厂家江苏净宇水处理设备有限公司)。

滗水器最好选用固定式恒水位滗水器，材质为全不锈钢(型号CWLD-450-50Hz-380V，生产厂家德国G.A.A公司)。

污泥泵最好选用铸铁材质(型号WQ4210-453-200-Z，生产厂家上海凯泉泵业(集团)有限公司)。

鼓风机最好选用三叶罗茨风机(型号FE-300，生产厂家宜兴富曦机械有限公司)。

所述水帆最大位移为7.0m，水帆的位置由在线导波雷达物位计监控，并将信号上传至PLC，具有最大和最小位置保护作用。

Claims (10)

1.脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统，其特征在于设有污水处理池，该污水处理池由两块以密封方式固定在污水处理池底部和两侧壁上的水力帆分成三个区，依次为生物选择区、反应区、出水平衡区；所述水力帆的上边浮于液面，水力帆的表面积远大于水力帆在污水处理池底部及两侧壁固定处的污水处理池的表面积；

所述生物选择区设有连续进水口、第1搅拌器、反应区进水泵，所述反应区进水泵的进水口设于生物选择区内，反应区进水泵的出水口经管道与反应区进水管相连；

所述反应区设有进水管、推流器、曝气装置、滗水器、溶解氧在线检测仪、污泥泵，所述污泥泵的进口设于反应区内，污泥泵的出口经管道分成两路，污泥泵的一路出口经污泥回流管道设于生物选择区的进水口附近，污泥泵的另一路出口经剩余污泥排放管道与储泥池相连，两路管道上均设有电动阀门进行切换控制；曝气装置经风管与鼓风机相连；

所述出水平衡区设有第2搅拌器、反应区出水泵、连续出水口，反应区出水泵经管道与滗水器相连通。

2.如权利要求1所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统，其特征在于所述生物选择区、反应区和出水平衡区三个区水位恒定，且生物选择区、反应区和出水平衡区的容积比为1∶3∶1。

3.如权利要求1所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统，其特征在于所述反应区进水泵和反应区出水泵均采用大流量低扬程的轴流泵。

4.如权利要求1所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统，其特征在于所述第1搅拌器、第2搅拌器均采用潜水搅拌器。

5.如权利要求1所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统，其特征在于所述推流器采用潜水推流器。

6.如权利要求1所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统，其特征在于所述曝气装置采用管式曝气装置。

7.如权利要求1所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统，其特征在于所述滗水器采用恒水位滗水器。

8.如权利要求1所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统，其特征在于所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统还设有格栅、沉砂池和紫外线消毒池；所述沉砂池出水口经管道与生物选择区的连续进水口相连，沉砂池进水口设有格栅；所述紫外线消毒池进水口经管道与出水平衡区的连续出水口相连。

9.脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水的方法，其特征在于采用如权利要求1所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水系统，所述方法如下：

整个污水处理池内按照时序周期运行，每个周期中生物选择区连续进水，出水平衡区连续出水，反应区按周期中的不同时段依次进行进水、反应、沉淀、排水、排泥、污泥回流，周而复始；每个周期的污水处理过程包括以下步骤：

1)污水依次流经格栅以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的污染物；

2)沉砂池，去除沙石等比水重的无机颗粒及部分有机颗粒；

3)经步骤2)预处理后的污水进入生物选择区，与回流污泥混合，进行缺氧反硝化反应，去除部分氮磷；

4)经步骤3)处理后的污水进入反应区，并与反应区内的污泥混合，进行多次A²O运行模式，即厌氧-缺氧-好氧反应，去除污水中的有机物，实现同步脱氮除磷，反应结束后静止沉淀实现泥水分离；

5)泥水分离后，进入滗水阶段，将反应区经沉淀后的上清液通过滗水器经出水泵抽入平衡区，同时平衡区内出水经紫外消毒后排出；

6)滗水完成后，开启污泥泵，同时开启污泥回流管道上的电动阀门，保持剩余污泥排放管道上的电动阀门处于闭合状态，把部分沉淀在底下的污泥回流至进水控制区，每次污泥回流量为进水量的3％～5％、回流时间为0.3～0.8h，实现在生物选择区内培养吸磷菌和反硝化菌，使得系统的脱氮除磷效果更好；污泥回流结束后，关闭污泥回流管道上的电动阀门，开启剩余污泥排放管道上的电动阀门，把剩余污泥经污泥泵抽入储泥池，并经浓缩脱水工序后，泥饼外运进行处置。

10.如权利要求9所述脱氮除磷恒水位序批式活性污泥法处理污水的方法，其特征在于在步骤4)中，所述多次A²O运行模式的具体步骤为：

(1)启动生物选择区的潜水搅拌器，使污水与回流污泥反应，0.25h后启动进水泵，将生物选择区的水抽入反应区；进水泵启动0.1h后，启动反应区内的潜水推流器，将反应区内经较长时间沉淀的污泥与污水进行混合，反应区内进水混合阶段的工作时间为0.35～0.5h，在此期间，反应区潜水推流器将进水与反应区内的污泥完全混合，并进行缺氧反硝化反应，去除水中的氨氮及总氮；

(2)进水完成后，潜水推流器继续工作，保持反应区内的缺氧状态，让反硝菌充分的进行反硝化反应，去除水中的氨氮及总氮，反应区内进水反硝化反应阶段的工作时间为0.2～0.5h；

(3)步骤(2)工作时间结束后，停止潜水推流器，在0.1～0.2h后开启鼓风机，并通过曝气装置进行曝气，并控制反应区的溶解氧在2.0～2.5mg/L之间，使得污泥中的好氧微生物进行好氧去除有机物、硝化、除磷反应，反应区内进行好氧去除有机物、硝化、除磷反应阶段的工作时间为1.0～2.5h，期间鼓风机的运行频率由反应池内溶解氧仪控制；

紧接，第二次缺氧过程，即停止鼓风机，启动潜水推流器重复步骤2)；

紧接，第二次好氧过程，即重复步骤3)；

最多进行三次缺氧好氧交替过程；

4)反应结束后，鼓风机停止运行，反应区进入沉淀阶段实现泥水分离，反应区内泥水分离阶段时间为0.8～1.0h；

5)沉淀时间结束后，进入滗水阶段，即将反应区内最上层的上清液通过恒水位滗水器经出水泵抽入平衡区，反应区内恒水位滗水器滗水阶段时间为1h，一个反应周期结束。