CN104445616B - 一种立式连续流除磷装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式连续流除磷装置及方法，它包括沉淀池、反应器和可调节曝气装置。所述沉淀池包括出水口、泥水收集容器、排泥口和污泥颗粒回流口。所述反应器包括溢流堰，导流管，取样口，回流污泥入口，进水口。所述的可调节曝气装置包括支撑架单元，环形挡板，曝气环。城市污水由进水口首先进入反应中的厌氧区，聚磷菌利用污水中有机碳源形成胞内聚合物(PHA，PHB和PHV)，同时将体内的正磷酸盐释放到水体中；随后进入好氧区，聚磷菌体内的胞内聚合物分解产生能量，同时细胞吸收水体中的正磷酸盐，形成胞内聚磷酸盐；而后在沉淀池中实现泥水分离，上清液由出水口排出，一部分泥回流至反应器，一部分作为剩余污泥排出。本发明针对现有的生物除磷工艺及装置的不足，提出一种占地面积小、除磷负荷大、除磷效果好、排泥量少的，低碳、环保又经济的新型的除磷装置和方法。

Description

一种立式连续流除磷装置及方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种立式连续流除磷装置及方法。

背景技术

磷是生物的重要营养源，但水体中的磷过量时危害极大。最大的危害就是引起水体富营养化，导致水质恶化，给饮用水的处理增加困难；同时也会造成水生生物因水体中溶解氧的减少而窒息死亡，引起水生环境的破坏和水产养殖业的减产甚至破坏。所以，面对日趋严格的污废水排放标准以及不断增加的磷排放，经济、可靠、低耗、高效的除磷方法与工艺显得尤其重要。

除磷的方法主要有物理法、生物法和生物法三大类。物理法因成本高、技术复杂，化学法因污泥产量大，易造成二次污染等缺点难以应用推广。与物化法相比，生物除磷技术因运行成本低、二次污染小等优点而在世界各地广泛应用。生物除磷主要由聚磷菌来完成，在厌氧好氧状态下交替运行，污泥中的聚磷菌在厌氧状态下释放磷，好氧状态下过量地摄取磷；经过排放富磷剩余污泥达到去除磷的目的。

颗粒污泥的出现，使得生物除磷的发展更进一步。颗粒污泥沉降性好，可减少沉淀池的体积；除磷负荷高、抵抗性好，单位体积生物量的除磷能力更强，抵抗外部条件干扰的能力也更强；但是，生物除磷颗粒的反应器迄今为止均是间歇式反应器，无法实现连续流除磷。目前，可实现连续流生物除磷的工艺主要是传统的A/O工艺，其它的均是同步脱氮除磷工艺。传统的A/O工艺是通过活性污泥法(絮状污泥)来实现除磷，该工艺占地面积大，除磷负荷难于进一步的提高，同时由于沉淀时间较长，容易出现磷的释放现象，从而影响除磷效果。在同步脱氮除磷工艺中，由于脱氮微生物和除磷微生物世代周期的不同和对碳源的争夺，脱氮和除磷的效果都无法达到最佳。

基于上述各方法和工艺的不足，提出一种新的可利用生物除磷颗粒的除磷工艺处理生活污水的装置和方法显得很有必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以除磷颗粒污泥为主体、经济高效、占地面积又小的立式除磷装置，从而为解决污水中磷的去除提供一种新的装置和方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种立式生物除磷装置，它包括沉淀池1、反应器2、可调节曝气装置3三大部分组成。

沉淀池1包括出水口1-1，泥水收集容器1-2，排泥口1-3，污泥颗粒回流口1-4。

其中，出水口1-1，与排水管道连接。

其中，泥水收集容器1-2为不规则圆柱形，底面为倾斜平面，利于污泥向排泥口流动。

其中，排泥口1-3用来排沉降性不好的剩余污泥，间歇性开启。

其中，污泥颗粒回流口1-4外接回流管，用来回流污泥。

反应器2包括溢流堰2-1，导流管2-2，取样口2-3，回流污泥入口2-4，进水口2-5。

其中，溢流堰2-1是用来连接反应器内部和导流管的。

其中，导流管2-2的管孔数量、形状和大小可根据实际情况来设计，下端出口一般距沉淀池底部2～5cm，主要是用来将泥水混合物导流至沉淀池底部，可以节省污泥的沉淀时间。

其中，取样口2-3每隔10～20cm一个。

其中，回流污泥入口2-4用来回流污泥，保证反应器内的生物量。

其中，进水口2-5设定于反应器底部，进水的压力同时可以起到搅拌的作用。

可调节曝气装置3包括支撑架单元3-1，环形挡板3-2，曝气环3-3。

其中，支撑架单元3-1包括与反应器内壁紧贴的圆环和垂直连接杆，单元相互之间为插入式连接，牢固且拆除方便。

其中，环形挡板3-2与反应器内壁紧贴，主要用来阻挡曝气环上部的泥流入下部，保证厌氧区的厌氧状态。

其中，曝气环3-3为环形的只可上半部分曝气的环状曝气装置，这样可保证上半部分为好氧区，下半部分为厌氧区。

本发明还提供一种立式连续流生物除磷的方法，其具体的启动和步骤如下：

1)反应器的启动：直接将培养成熟的除磷颗粒投加到反应器2中，使接种后的污泥浓度达到3000～5000mg/L，然后将城市污水由进水口2-5接入反应器2；调节曝气环3-3至最佳工况位置(距底1/3～2/3)，开启曝气(DO控制在2～6mg/L)；底部颗粒污泥随着进水首先进入曝气环以下的厌氧区，聚磷颗粒释磷，合成PHA；经过厌氧区后，进入曝气环以上的好氧区，聚磷颗粒过量吸磷；吸磷后的颗粒污泥随后经过溢流堰2-1中的导流管2-2进入沉淀池1中，泥水分离，处理后的上清液由出水口1-1排出；沉淀池中颗粒污泥一部分经排泥口1-3排出，一部分回流至反应器中。反应器运行24h后可启动成功。

2)运行时的调节操作：

a、将城市污水由进水口2-5接入反应器2；

b、调节曝气环3-3至最佳工况位置(距底1/3～2/3)，开启曝气(DO控制在2～6mg/L)；

c、底部颗粒污泥随着进水首先进入曝气环以下的厌氧区，聚磷菌利用污水中有机碳源形成胞内聚合物(PHA，PHB和PHV)，同时将体内的正磷酸盐释放到水体中；

d、经过厌氧区后，进入曝气环以上的好氧区，聚磷菌体内的胞内聚合物分解产生能量，同时细胞吸收水体中的正磷酸盐，形成胞内聚磷酸盐；

e、吸磷后的颗粒污泥随后经过溢流堰2-1中的导流管2-2进入沉淀池1中，泥水分离，处理后的上清液由出水口1-1排出；

f、沉淀池中颗粒污泥一部分经排泥口1-3排出(污泥龄控制在10～20天，污泥浓度控制在4000～5000mg/L)，一部分回流至反应器中。

本发明立式连续流除磷装置和方法，具有以下优点：

1.本发明中连续流除磷是以聚磷颗粒为主体，沉淀时间短，可大大降低沉淀池面积，从而缩小占地面积。

2.单位体积生物量较大，具有较高的除磷负荷，同时不会出现传统A/O反应器中因污泥沉淀时间较长发生磷释放的问题，可大大提高出水水质。

3.排泥量少，可大大降低后续污泥处理的成本。

总之，本发明立式连续流除磷工艺除磷负荷大、除磷效果好、排泥量少，是一个低碳、环保又经济的除磷工艺和方法，具有较高的应用价值和开发潜力。

附图说明

图1-本发明正视图，图中所示为三部分组合示意图。

图2-本发明侧视图，图中所示为三部分组合示意图。

图3-本发明中可调节曝气装置图。

图中：1-沉淀池，1-1-出水口，1-2-泥水收集容器，1-3-排泥口，1-4-污泥颗粒回流口；

2-反应器，2-1-溢流堰，2-2-导流管，2-3-取样口，2-4-回流污泥入口，2-5-进水口；

3-可调节曝气装置，3-1-支撑架单元，3-2-环形挡板，3-3-曝气环。

具体实施方案

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参考图1、图2和图3，本发明立式连续流除磷装置包括：1-沉淀池，1-1-出水口，1-2-泥水收集容器，1-3-排泥口，1-4-污泥颗粒回流口；2-反应器，2-1-溢流堰，2-2-导流管，2-3-取样口，2-4-回流污泥入口，2-5-进水口；3-可调节曝气装置，3-1-支撑架单元，3-2-环形挡板，3-3-曝气环。

具体运行方式描述如下：

(1)在反应器中装入聚磷颗粒污泥，污泥浓度为3000～5000mg/L之间。

(2)运行时，首先将可调节曝气装置3中的曝气环3-3调节至合适的位置(距反应器底部1/3到2/3的距离范围内调节)，然后开始曝气。

(3)含磷污水由进水口2-5进入反应器，首先进入厌氧区(曝气环以下区域)。聚磷菌在厌氧区利用污水中有机碳源形成胞内聚合物(PHA，PHB和PHV)，同时将体内的正磷酸盐释放到水体中。

(4)泥水混合物进入好氧区(曝气环以上区域)，聚磷菌体内的胞内聚合物分解产生能量，同时细胞吸收水体中的正磷酸盐，形成胞内聚磷酸盐。

(5)富含磷酸盐的颗粒污泥随水流进入溢流堰2-1，沿着导流管2-2进入沉淀池。

(6)沉淀池1中实现颗粒和水的分离，上清液从出水口1-1排出，沉淀池中的颗粒污泥由回流口1-4回流至反应器的厌氧区。

(7)本发明为连续流运行，厌氧区和好氧区中间有环形挡板，从而保证厌氧区的厌氧状态。

具体操作方法描述如下：

1)反应器的启动：直接将培养成熟的除磷颗粒投加到反应器2中，使接种后的污泥浓度达到4000mg/L，然后将城市污水由进水口2-5接入反应器2；调节曝气环3-3至最佳工况位置(距底1/3)，开启曝气(DO控制在3mg/L)；底部颗粒污泥随着进水首先进入曝气环以下的厌氧区，聚磷颗粒释磷，合成PHA；经过厌氧区后，进入曝气环以上的好氧区，聚磷颗粒过量吸磷；吸磷后的颗粒污泥随后经过溢流堰2-1中的导流管2-2进入沉淀池1中，泥水分离，处理后的上清液由出水口1-1排出；沉淀池中颗粒污泥一部分经排泥口1-3排出，一部分回流至反应器中。反应器运行24h后启动成功。

2)运行时的调节操作：

a、将城市污水(含磷4～6mg/L，COD150～300mg/L)由进水口2-5接入反应器2，进水流速控制在1～2L/h；

b、调节曝气环3-3至最佳工况位置(距底1/3处)，开启曝气(DO控制在3mg/L)；

c、底部颗粒污泥随着进水首先进入曝气环以下的厌氧区，聚磷菌利用污水中有机碳源形成胞内聚合物(PHA，PHB和PHV)，同时将体内的正磷酸盐释放到水体中；

d、经过厌氧区后，进入曝气环以上的好氧区，磷体内的胞内聚合物分解产生能量，同时细胞吸收水体中的正磷酸盐，形成胞内聚磷酸盐；

e、吸磷后的颗粒污泥随后经过溢流堰2-1中的导流管2-2进入沉淀池1中，泥水分离，处理后的上清液由出水口1-1排出；

f、沉淀池中一部分颗粒污泥经排泥口1-3排出(污泥龄控制在15天，污泥浓度控制在4000mg/L)，一部分回流至反应器2中。颗粒污泥回流的动力由蠕动泵提供，每两个小时开启1分钟。

试验结果表明，运行稳定后，反应器出水磷浓度小于0.5mg/L，COD浓度为37～53mg/L，达到一级A排放标准。

以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明的范围，凡依本发明专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (1)

1.一种立式生物除磷方法，应用以下装置，该装置从上至下由沉淀池、反应器、可调节曝气装置三大部分组成；其中沉淀池包括出水口，泥水收集容器，排泥口，污泥颗粒回流口；泥水收集容器为不规则圆柱形，底面为倾斜平面，自上而下设有出水口、排泥口和污泥颗粒回流口，污泥颗粒回流口外接回流管；其中反应器包括溢流堰，导流管，取样口，回流污泥入口，进水口；溢流堰连接反应器内部和导流管，回流污泥入口设于反应器的中下部，通过回流管外接污泥颗粒回流口；反应器的上部设在沉淀池内，且溢流堰和导流管设在沉淀池内；进水口设定于反应器底部；其中可调节曝气装置包括支撑架单元，环形挡板和曝气环；所述的支撑架单元包括与反应器内壁紧贴的圆环和垂直连接杆，环形挡板与反应器内壁紧贴设置在圆环的下方，曝气环设置在环形挡板上；

其特征在于，包括以下步骤：

1)反应器的启动：直接将培养成熟的除磷颗粒投加到反应器(2)中，使接种后的污泥浓度达到3000～5000mg/L，然后将城市污水由进水口(2-5)接入反应器(2)；调节曝气环(3-3)至距底1/3～2/3处，开启曝气DO控制在2～6mg/L；底部颗粒污泥随着进水首先进入曝气环以下的厌氧区，聚磷颗粒释磷，合成PHA；经过厌氧区后，进入曝气环以上的好氧区，聚磷颗粒过量吸磷；吸磷后的颗粒污泥随后经过溢流堰(2-1)中的导流管(2-2)进入沉淀池(1)中，泥水分离，处理后的上清液由出水口(1-1)排出；沉淀池中颗粒污泥一部分经排泥口(1-3)排出，一部分回流至反应器(2)中；反应器按上述步骤运行24h后启动完成；

2)运行时的调节操作：

a、将城市污水由进水口(2-5)接入反应器(2)；

b、调节曝气环(3-3)至距底1/3～2/3，开启曝气DO控制在2～6mg/L；

c、底部颗粒污泥随着进水首先进入曝气环以下的厌氧区，聚磷颗粒释磷，合成PHA；

d、经过厌氧区后，进入曝气环以上的好氧区，聚磷颗粒过量吸磷；

e、吸磷后的颗粒污泥随后经过溢流堰(2-1)中的导流管(2-2)进入沉淀池(1)中，泥水分离，处理后的上清液由出水口(1-1)排出；

f、沉淀池中颗粒污泥一部分经排泥口(1-3)排出，一部分回流至反应器(2)中，污泥龄控制在10～20天，污泥浓度控制在4000～5000mg/L。