CN104276661A - 分段式a2/o污水处理系统及污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分段式A²/O污水处理系统，该系统包括：反应池，反应池由厌氧池、缺氧池、好氧池，厌氧池的进水口通过第一管线与预处理系统相连，缺氧池的进水口通过第二管线与预处理系统相连，厌氧池的第一厌氧池出口与缺氧池相连，推流搅拌器的叶轮推流方向按照逆时针设定，曝气机通过第四管线与曝气头相连；厌氧池通过第二厌氧池出口与好氧池相连，缺氧池通过缺氧池出口与好氧池相连，好氧池与缺氧池之间设污泥提升泵，好氧池的出水口通过第三管路与二沉池相连，二沉池与厌氧池通过第五管线相连。本发明从一定程度上解决了传统硝化-反硝化工艺存在的问题，减少了污泥微生物的掺混。

Description

分段式A2/O污水处理系统及污水处理方法

技术领域

本发明属于水处理领域，具体地，涉及一种污水的生物脱氮除磷工艺过程的控制系统与方法，利用活性污泥法处理污水。

背景技术

氮、磷过量排放引起的水体富营养化问题是国内外政府和公众最为关注的环境问题之一。控制水体富营养化，防止水体污染的最根本途径就是对污染源进行治理，控制污染物的排放量，使污水处理厂出水中的氮、磷含量必须达到一定的标准。污水排放标准的日趋严格是目前世界各国普遍的发展趋势，以控制富营养化为目的的氮、磷去除已成为各国主要的奋斗目标。我国颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准最高允许排放浓度分别为TP<1mg/L，NH₄ ⁺-N<5mg/L，TN<15mg/L。由此可见，无论是新建污水处理厂还是已有污水处理厂都面临着污水深度脱氮和除磷的要求。

但是，氮、磷的去除比较复杂，需要涉及硝化、反硝化及释磷和过量吸收磷等多个生化过程，且每一个过程的目的不同，对微生物组成、基质类型及环境条件的要求也各不相同。要在一个系统中同时完成脱氮和除磷过程，不可避免地产生了各过程间的矛盾关系，如碳源、泥龄、硝酸盐、硝化和反硝化容量、释磷和吸磷的容量等问题，这些问题使得氮磷在实际处理中达到一级排放标准时具有一定的难度和局限性。

因此，如何更好地解决和处理传统脱氮除磷工艺中存在的矛盾关系和弊端，提高传统工艺脱氮除磷的效果，开创高效节能、清洁、符合我国国情的可持续污水处理新工艺以解决我国日益严重的水污染问题，是目前及今后城市污水脱氮除磷技术研究的重点和必然趋势，是我国水环境保护和水资源利用事业的当务之急。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种分段式A²/O污水处理系统及污水处理方法，该工艺突破了传统活性污泥法脱氮工艺的基本概念，在传统A²/O活性污泥法的基础上，创新性的提出分段控制的思想，将活性污泥进行分段控制，以求在不同的处理单元富集有效菌属，提高系统的处理效率。

本发明技术原理如下：

(1)、活性污泥作用原理

在生物脱氮除磷的技术的发展历史中，脱氮除磷的工艺得到不断的发展和完善，这之中包括改良的A²/O工艺、改良UCT工艺、UCT工艺、MSBR工艺、VIP工艺、新型氧化沟工艺、BCFS工艺等等。但所有这些生物脱氮除磷的组合工艺基本都仍是建立在传统的生物脱氮除磷的理论基础上的，虽然进行了新的构架或组合，却也仍存在着明显的不足，这主要是表现在较多的工艺流程中，都包含了多重的污泥以及混合液的回流，由此增加了系统的复杂程度，提高了基建和运行的成本；同时在脱氮除磷的过程中对能源的消耗较多；剩余污泥随富含磷，但处理量较大。这些缺点显然都不能符合新形势下对环境可持续发展的要求。

活性污泥法包括普通活性污泥法、氧化沟、SBR、AO、A2/O、UCT等，其活性污泥是一个复杂的体系，其中包含着各类生物，不同池体中的活性污泥基本相同，是一个完全掺混的体系，在不同的池体中由于控制条件不同，起作用的微生物也不同。在整个循环过程中微生物均处于激活与休眠交替运行的状态。例如，硝化菌为自养好氧菌，反硝化菌为异养型兼性厌氧菌，二者分别在缺氧池和好氧池中起作用，在缺氧池中，反硝化菌属被激活，硝化菌属处于休眠状态，混合液进入好氧池后，硝化菌属被激活，反硝化菌属处于休眠状态，在这个循环体系中两种菌属都是激活和休眠交替进行，对有效菌属的积累增殖不利，同时菌种激活需要一定的时间，降低了活性污泥的利用率。因此，如何有效地利用活性污泥，减少微生物激活、休眠的过程和时间，同时提高脱氮和除磷效率是目前研究的主要内容。

(2)、脱氮原理

污水中的氮一般以氨氮和有机氮的形式存在，通常是只含有少量或不含亚硝酸盐和硝酸盐形态的氮，在未经处理的污水中，氮有可溶性的氮，也有非溶性的氮。可溶性有机氮主要以尿素和氨基酸的形式存在；一部分非溶性有机氮在初沉池中可以去除。在生物处理过程中，大部分的非溶性有机氮转化成氨氮和其他无机氮，却不能有效地去除氮。废水生物脱氮的基本原理就在于，在有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化反应将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化反应将硝态氮转化为氮气从水中逸出，从而达到除去氮的目的。

反硝化反应是由一群异养性微生物完成的生物化学过程。它的主要作用是在缺氧(无分子态氧)的条件下，将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成气态氮(N²)。

(3)、除磷原理

在厌氧—好氧过程中，聚磷菌在厌氧池中为优势菌种，构成了活性污泥絮体的主体，它吸收低分子的有机物(如脂肪酸)，同时将贮存在细胞中聚合磷酸盐(Poly-p)中的磷通过水解而释放出来，并提供必需的能量。而在随后的好氧池中，聚磷菌所吸收的有机物将被氧化分解，并提供能量，同时能从污水中变本加厉地、过量地摄取磷，在数量上远远超过其细胞合成所需的磷量，将磷以聚合磷酸盐的形式储藏在菌体内而形成高磷污泥，并且通过剩余污泥系统排出，因而可获得相当好的除磷效果，

在厌氧池，在没有溶解氧和硝态氧存在的厌氧条件下，兼性细菌将溶解性BOD通过发酵作用转化为低分子可生物降解的挥发性有机酸(VFA)，聚磷菌吸收这些VFA或来自原污水的VFA，并将其运送到细胞内，同化成细胞内碳能源储存物聚β羟基丁酸(PHB)，所需的能量来源于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解,并导致磷酸盐的释放。

在好氧池，聚磷菌的活力得到恢复，从污水中大量吸收磷，并以聚合磷酸盐的形式存储在细胞内，其量大大超出生长需要的磷量，通过PHB的氧化代谢产生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能键的形式存储，磷酸盐便从污水中去除。产生的富磷污泥通过剩余污泥的形式排放，从而将磷从系统中除去。

综合以上几点原理，脱氮的原理是在有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化反应将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化反应将硝态氮转化为氮气从水中逸出，从而达到除去氮的目的。它的主要作用是在缺氧(无分子态氧)的条件下，将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成气态氮(N2)。而除磷的原理是聚磷菌在厌氧—好氧交替运行的系统中有释磷和摄磷的作用，使得它在与其他微生物的竞争中取得优势，从而使磷得到有效的去除同时降解BOD。因此为了满足单独脱氮除磷的要求，以及解决不同菌属污泥的掺混，提出了“分段式活性污泥法污水处理工艺”的构想。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

分段式A²/O污水处理系统，包括：反应池，反应池由厌氧池、缺氧池、好氧池构成，厌氧池、缺氧池、好氧池相互邻接形成整体结构；其中：厌氧池设有厌氧池进水口、第一厌氧池出口、第二厌氧池出口、导流墙、两个推流搅拌器；厌氧池的进水口通过第一管线与预处理系统相连，缺氧池设有进水口、缺氧池出口、导流墙、推流搅拌器；缺氧池的进水口通过第二管线与预处理系统相连，导流墙沿缺氧池的中心横向设置；厌氧池的第一厌氧池出口与缺氧池相连，推流搅拌器位于缺氧池的与第一出水口相对的角部，推流搅拌器的叶轮推流方向按照逆时针设定，水流沿着导流墙逆时针方向流动；好氧池内设有出水口、凹形导流墙、曝气头、回流泵；曝气机通过第四管线与曝气头相连；厌氧池通过第二厌氧池出口与好氧池相连，缺氧池通过缺氧池出口与好氧池相连，好氧池与缺氧池之间设污泥提升泵，好氧池的出水口通过第三管路与二沉池相连，二沉池与厌氧池通过第五管线相连。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：从一定程度上解决了传统硝化-反硝化工艺存在的问题，通过将各单元污泥分段控制，减少了污泥微生物的掺混，更大程度发挥了各单元有效菌属的作用，另外可将整套工艺拆分或组合进行灵活运行。

附图说明

图1为分段式A²/O污水处理系统装置结构示意图；

图中，1、反应池，2、厌氧池，3、缺氧池，4、好氧池，5、曝气头，6、曝气机，7、厌氧池进水口，8、缺氧池进水口，9、第一厌氧池出口，10、缺氧池出口，11、第二厌氧池出口，12、推流搅拌器，13、推流搅拌器，14、好氧池出水口，15、污泥回流泵，16、污泥回流流量计，17、气体流量计，18、污泥回流泵，19、进水阀门，20、污泥回流阀门，21、导流墙，22、进水流量计。

具体实施方式

如图1所示，分段式A²/O污水处理系统，包括：反应池1，反应池1由厌氧池2、缺氧池3、好氧池4构成，厌氧池2、缺氧池3、好氧池4相互邻接形成整体结构；其中：

厌氧池2设有厌氧池进水口7、第一厌氧池出口9、第二厌氧池出口11、导流墙21、两个推流搅拌器12；厌氧池2的进水口7通过第一管线a与预处理系统相连，第一管线a上由预处理系统至厌氧池2方向依次设有第一阀门19、第一进水流量计22；导流墙21沿厌氧池2的中心横向设置，两个推流搅拌器12沿厌氧池2的对角设置；导流墙21防止污水在池内形成断流和混合不均匀，推流搅拌器12通过推流搅拌使泥水混合均匀，并防止沉淀，叶轮推流方向按照逆时针设定，使水流按照逆时针方向流动，水流从第一管线a进入厌氧池2后沿着导流墙逆时针方向流动；污水放入厌氧池2后，在厌氧池2中发生的反应以厌氧菌为主，在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷；第一厌氧池出口9、第二厌氧池出口11均位于厌氧池2、缺氧池3、好氧池4三者相交边部，第一厌氧池出口9连接厌氧池2与好氧池4，第二厌氧池出口11连接缺氧池3与好氧池4；预处理属于现有技术，主要去除大的漂浮物、悬浮物以及砂石，不再赘述。

缺氧池3设有进水口8、缺氧池出口10、导流墙21、推流搅拌器13；缺氧池3的进水口8通过第二管线b与预处理系统相连，第二管线b上由预处理系统至缺氧池3的方向依次设有第二阀门19、第二进水流量计22；导流墙21沿缺氧池3的中心横向设置，防止污水在池内形成断流和混合不均匀；厌氧池2的第一厌氧池出口9与缺氧池3相连，推流搅拌器13位于缺氧池3的与第一出水口9相对的角部，推流搅拌器13的叶轮推流方向按照逆时针设定，水流沿着导流墙逆时针方向流动，通过推流搅拌使泥水混合均匀，并防止沉淀；污水进入缺氧池3后，在缺氧池中发生的反应以反硝化菌为主，在此污泥中的反硝化菌利用剩余的有机物和回流的硝酸盐进行反硝化作用脱氮；缺氧池出口10位于与进水口8相对的角部。

好氧池4内设有出水口14、凹形导流墙21、曝气头5、回流泵15；曝气头5设于好氧池4底部，曝气头5采用微孔曝气盘，曝气机6置于反应池1的一侧，曝气机6通过第四管线d与曝气头5相连，曝气机6与曝气头5之间相连的管线d上设有气体流量计17；厌氧池2通过第二厌氧池出口11与好氧池4相连，缺氧池3通过缺氧池出口10与好氧池4相连，好氧池4与缺氧池3之间设污泥提升泵15，提升泵15将好氧池4内的混合液回流至缺氧池3；脱氮反应完成后，水流在缺氧池2内沿着导流墙21逆时针方向从缺氧池出口10进入好氧池4，水流在好氧池4内顺时针方向沿着导流墙流动；好氧池4的出水口14通过第三管路c与二沉池相连，出水经排出进入二沉池，最后经沉淀池进行泥水分离，出水排放；二沉池为独立系统，属于现有技术；在好氧池4内，污泥中的硝化菌进行硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐同时聚磷菌进行好氧吸磷，剩余的有机物也在此被好氧细菌氧化；

二沉池与厌氧池2通过第五管线e相连，厌氧池2与二沉池相连的管线上依次设有流量计16、污泥提升泵18、阀门20，阀门20控制污泥回流量；二沉池内沉淀的污泥部分返回厌氧池2，部分以富磷剩余污泥排出。

以上为厌氧-缺氧-好氧的整个运行方式，为了工艺灵活拆分，在厌氧池1和好氧池分别设进水口7和进水口8，可根据对脱氮除磷的不同要求，针对单独除磷的要求可将整个工艺拆分为厌氧-好氧进行运行；在缺氧池3和好氧池4分别设进水口9和进水口10，针对单独脱氮的要求可将整个工艺拆分为缺氧-好氧进行运行；

厌氧池2和缺氧池3进水管处设有流量计22和阀门19，控制各池的进水流量；二沉池污泥回流至厌氧池1前设置流量计16，阀门20，还有污泥提升泵18，控制污泥回流量。

原水经过预处理后进入厌氧池-缺氧池-好氧池处理后，出水最后经二沉池沉淀后排出。

为了实现污泥分段控制，在厌氧池和缺氧池出水口分别设出水堰，使得厌氧池和缺氧池的污泥在流出前被截留回原池，泥水混合液在流经下一单元前，依靠沉淀作用污泥被部分截留返还回原来的反应系统，这样保持了各个反应池的有效菌群的数量，减少了不同菌属污泥的掺混，增加了污泥的利用率。

另外根据对脱氮除磷的不同要求，可将工艺灵活拆分为厌氧-好氧、缺氧-好氧两种运行方式。针对单独除磷的要求可将整个工艺拆分为厌氧-好氧进行运行，即在厌氧池和好氧池分别设进水口，而将缺氧池进水堰9封死，这样可以实现厌氧-好氧的运行方式；针对单独脱氮的要求可将整个工艺拆分为缺氧-好氧进行运行，即在缺氧池和好氧池分别设进水口实现缺氧-好氧的运行方式。如果即脱氮又除磷也可将工艺组合为厌氧-缺氧-好氧进行运行，这样将工艺灵活拆分或组合运行不但可以满足对脱氮除磷的不同要求，解决了在一个系统中同时完成脱氮和除磷过程中产生的各过程间的矛盾关系。

Claims (7)

1.一种分段式A²/O污水处理系统，包括：反应池，反应池由厌氧池、缺氧池、好氧池构成，厌氧池、缺氧池、好氧池相互邻接形成整体结构；其特征在于：厌氧池设有厌氧池进水口、第一厌氧池出口、第二厌氧池出口、导流墙、两个推流搅拌器；厌氧池的进水口通过第一管线与预处理系统相连，缺氧池设有进水口、缺氧池出口、导流墙、推流搅拌器；缺氧池的进水口通过第二管线与预处理系统相连，导流墙沿缺氧池的中心横向设置；厌氧池的第一厌氧池出口与缺氧池相连，推流搅拌器位于缺氧池的与第一出水口相对的角部，推流搅拌器的叶轮推流方向按照逆时针设定，水流沿着导流墙逆时针方向流动；好氧池内设有出水口、凹形导流墙、曝气头、回流泵；曝气机通过第四管线与曝气头相连；厌氧池通过第二厌氧池出口与好氧池相连，缺氧池通过缺氧池出口与好氧池相连，好氧池与缺氧池之间设污泥提升泵，好氧池的出水口通过第三管路与二沉池相连，二沉池与厌氧池通过第五管线相连。

2.根据权利要求1所述的分段式A²/O污水处理系统，其特征在于：曝气头设于好氧池底部，曝气头采用微孔曝气盘，曝气机置于反应池的一侧，曝气机与曝气头之间相连的管线上设有气体流量计。

3.根据权利要求1-2所述的分段式A²/O污水处理系统，其特征在于：第一管线上由预处理系统至厌氧池方向依次设有第一阀门、第一进水流量计；导流墙沿厌氧池的中心横向设置，两个推流搅拌器沿厌氧池的对角设置。

4.根据权利要求1-3所述的分段式A²/O污水处理系统，其特征在于：第二管线上由预处理系统至缺氧池的方向依次设有第二阀门、第二进水流量计。

5.根据权利要求1-4所述的分段式A²/O污水处理系统，其特征在于：叶轮推流方向按照逆时针设定，使水流按照逆时针方向流动，第一厌氧池出口、第二厌氧池出口均位于厌氧池、缺氧池、好氧池三者相交边部，第一厌氧池出口连接厌氧池与好氧池，第二厌氧池出口连接缺氧池与好氧池。

6.根据权利要求1-5所述的分段式A²/O污水处理系统，其特征在于：缺氧池出口位于与进水口相对的角部。

7.根据权利要求1-6所述的分段式A²/O污水处理系统，其特征在于：厌氧池与二沉池相连的管线上依次设有流量计、污泥提升泵、阀门。