CN104743743A - 上流式沉淀水解及两级ao生化处理系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统，包括上流式沉淀水解池、缺氧格、好氧格、过渡格，所述上流式沉淀水解池通过出水管连接缺氧格，上流式沉淀水解池的中心设置导流筒，导流筒里插入开口向上的进水管，导流筒下端连接反射板；所述上流式沉淀水解池的中心设置立式搅拌机，立式搅拌机的转动轴穿过导流筒和反射板，立式搅拌机的搅拌桨叶位于反射板下方；所述上流式沉淀水解池底部设置有倾向池中心的斜坡，形成泥斗；泥斗底部通过吸泥管连接有洗砂机，洗砂机通过发酵液回流管和泵连接所述进水管。本发明提出的上流式沉淀水解池池形污泥斗深，存泥层厚，可保证池底高浓度污泥进行发酵水解，产生大量VFA，强化厌氧释磷的效果。

Description

上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统及其应用

技术领域

本发明涉及一种加强沉淀水解的两级AO工艺，属于污水处理技术领域。

背景技术

目前国家对污水厂排放标准日益严格，提出了脱氮除磷的要求，但是由于反硝化菌和聚磷菌对碳源都有需求，因此对于低碳源污水，很难高效地实现脱氮和除磷。而且污水本身碳源中有大部分BOD、COD为非溶解性或不易降解的有机物，不易被聚磷菌及反硝化菌所利用，为提高污水厂碳源的可利用性，许多污水厂增加了水解池，可将大分子有机物转化为小分子有机物。但同时又增加了占地及投资。

对于许多雨污合流制体系的城市污水处理厂，进水中含有大量无机颗粒，这些无机颗粒进入生化反应池，会造成沉积。而预处理沉淀是许多污水厂采用的去除SS的有效措施，但由于该池会沉淀下许多有机颗粒，造成碳源的流失，降低生化处理的效率，因此目前许多污水厂运行时都会超越预处理沉淀池，直接进入后续生化处理构筑物，该池的空置，也造成了投资的浪费。

污水处理厂为避免碳源流失，经常超越预处理沉淀池，这样并不能解决污水厂进水碳源不足的问题。而且会使大量颗粒物质进入生化反应池，出现许多大颗粒物质沉积在生化反应池内，造成反应容积减少，曝气装置氧转移效率降低，影响生化反应的效率。为避免大颗粒物质在生化反应池中沉淀，需加大厌氧、缺氧反应池搅拌机的功率、增大好氧反应池的曝气量，这样就增加了运行能耗。

城市污水中所含的碳源有机物有很大部分是不溶解性有机物或难降解有机物，不能够被聚磷菌及反硝化菌所利用。尤其是聚磷菌对于碳源的要求非常高，其只有吸收VFA，才能产生释磷反应，而在好氧反应池内过量吸磷，达到除磷目的。预处理沉淀池中的污泥中由于沉淀有大量有机颗粒，其中蕴藏着丰富的碳源，如果只是将此部分污泥外排，一方面增加污泥系统处理费用，一方面又浪费了此部分碳源。因此应将此部分污泥进行厌氧发酵水解，使高浓度污泥水解发酵产生VFA(低分子脂肪酸)，并且将无机颗粒从该沉淀水解池内排掉，避免其进入生化反应池沉积，影响生化反应效果。

而传统AAO工艺(如图1)中，设置厌氧区、缺氧区，将外回流污泥回流至厌氧区，由于回流污泥中携带许多硝酸盐，并不能很好地厌氧释磷，影响除磷效果。而且缺氧区往往容积不够，造成缺氧反硝化反应不彻底，最终的脱氮除磷效果并不好。如何开发出污水中的碳源，提高污水的脱氮和除磷效果，是目前的一个重要研究课题。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明的目的是提出一种上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统。将生化反应池中缺氧区容积增大，提高反硝化能力，将好氧区中部增加过渡段，根据需要将其设为缺氧区，增强脱氮效果。高浓度微生物会产生大量VFA，使聚磷菌释磷效率非常高，因此应使预处理沉淀池沉淀污泥浓缩，保持较厚的污泥发酵层，而最适合沉淀、又能保持较厚污泥层的池形，即为上流式沉淀水解池。

本发明的第二个目的是提出所述系统的应用。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统，包括上流式沉淀水解池、缺氧格、第一好氧格、过渡格、第二好氧格，所述上流式沉淀水解池通过出水管19连接缺氧格，所述缺氧格、第一好氧格、过渡格、第二好氧格顺次设置，互相以隔墙隔开；

所述上流式沉淀水解池的中心设置导流筒，导流筒里插入开口向上的进水管，导流筒下端连接反射板；所述上流式沉淀水解池的中心设置立式搅拌机，立式搅拌机的转动轴穿过导流筒和反射板，立式搅拌机的搅拌桨叶位于反射板下方；

所述上流式沉淀水解池底部设置有倾向池中心的斜坡，形成泥斗，斜坡与水平面的夹角为50-60°；泥斗底部通过吸泥管连接有洗砂机，洗砂机通过发酵液回流管24和泵22连接所述进水管1。

所述系统中第二好氧格连接有二沉池。二沉池的设置为现有技术中常规的设置。所述上流式沉淀水解池形状可以为圆形或方形。

其中，所述进水管的出水端为喇叭口形状；所述导流筒下段逐渐扩大。导流筒下段逐渐扩大是常规设计，目的是使流速变小，适当减小对反射板的冲击。反射板和导流筒下端距离为0.3～0.5m。

其中，所述立式搅拌机为变频调速立式搅拌机。

其中，所述上流式沉淀水解池底吸泥管的位置与池中液面的高度差为1.5～2.5m。基于该设计，由液面压力差作用将底部污泥排出池外，由高效洗砂机将砂砾表面的有机发酵液冲洗掉，并将此部分液体由循环泵回流至沉淀水解池，而经过扫洗的砂砾可外运处置，不再排入后续污泥处理系统，减少污泥处理能耗。

本发明中设计的进水管以喇叭口形式进入中心导流筒内，之后向下流，中心导流筒下口为渐阔口、并设有反射板，水流经反射板反射，向池上部流，由上方集水槽收集清水，再流出沉淀水解池。而大颗粒污泥则进入反射板下部的污泥斗，污泥斗的坡度为50-60°，可保证沉泥划入泥斗中，而无需设置刮泥机。

沉淀水解池的水解效果关键取决于底部污泥层的厚度，因此，所述上流式沉淀水解池内设置有泥位计。测定泥层厚度大于1m时，开始排泥。由液面压力差作用将底部污泥排出池外，由高效洗砂机将砂砾表面的有机发酵液冲洗掉，并将此部分液体由循环泵回流至沉淀水解池，而经过扫洗的砂砾可外运处置，不再排入后续污泥处理系统，减少污泥处理能耗。

进一步地，所述第一好氧格设置有曝气头，所述过渡格内设置有搅拌机和曝气头；所述第二好氧格内设置有曝气头。

应用本发明提出的上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统处理污水的方法：

污水进入上流式沉淀水解池，与二沉池回流至此池的外回流污泥混合；进入此池的外回流污泥与进水比例为0-20％，其余80-100％的外回流污泥进入缺氧格，混合了污泥的污水经过缺氧格后进入第一好氧格，进行有机物的去除、氨氮的好氧硝化及磷的好氧吸收。在过渡格进行缺氧反应或好氧反应；再进入第二好氧格。

过渡格内设置搅拌机及曝气头，曝气阀关闭或开启，使其处于缺氧段或好氧段，即用作缺氧格或好氧格。

进一步地，所述上流式沉淀水解池内的立式搅拌机3小时低速搅拌，0.5小时高速搅拌，促进进水与池底发酵液产生的VFA(挥发性脂肪酸)物质充分接触，增强厌氧释磷的能力。其中低速搅拌时变频的功率密度为2W/m³，高速搅拌时变频的功率密度为4W/m³。

好氧池出水进入二沉池。

过渡格内设置搅拌机和曝气头，当出水氨氮<1mg/L、TN>13mg/L时，说明缺氧反硝化时间不够，将过渡格内曝气阀门关闭，启动搅拌机，进行缺氧反硝化反应；当出水氨氮>5mg/L时说明硝化效果差，此格内曝气头开始曝气，搅拌机停止运行，进行硝化反应。

本发明的有益效果在于：

1、沉淀水解池可沉淀下砂砾等无机颗粒，避免进入生化反应池，以免沉积减少池容，影响生化反应效果。或为避免反应池内沉积，增加反应池搅拌机及曝气的能耗。也可避免对曝气头的损耗。

2、本发明的上流式沉淀水解池池形污泥斗深，存泥层厚，可保证池底高浓度污泥进行发酵水解，产生大量VFA，强化厌氧释磷的效果。

3、设置两个外回流污泥回流点，大部分污泥回流至缺氧池，只有少部分(外回流比0～20％)污泥回流沉淀水解池，可减少回流污泥硝酸盐对厌氧水解的影响。

4、沉淀水解池产生大量VFA，进入缺氧区，可提高反硝化菌对碳源的利用能力，提高反硝化脱氮效果。

6、好氧池中设置过渡段，使其可根据需要形成两级AO工艺，提高脱氮效果，运行灵活。

7、本发明的上流式沉淀水解池水流在池内由下向上流动，可与底部发酵液产生的VFA充分接触，促进释磷。

8、通过对沉淀水解池底泥的水解利用，将沉淀池、水解池、厌氧池融为一体，工艺流程简单，构筑物数量少，节省投资占地。

9、沉淀池排泥进行洗砂处理，发酵液再重回沉淀水解池内，一方面降低污泥处理负荷。另一方面，将废物充分利用，符合节能环保理念。

10、适于原污水厂进行改造，由于沉淀水解池具有厌氧释磷作用，因此可将预处理原AAO生化池前部全部改为缺氧区，扩大缺氧反应容积，提高了脱氮及除磷效果。

附图说明

图1是现有技术的AAO生化处理工艺流程图。

图2是本发明提出的系统生化处理工艺流程图。

图3为是本发明提出的上流式沉淀水解池结构图，

图中，1是进水管，2是预处理沉淀池，3是水解池，4是厌氧格，5是缺氧格，6是1#好氧格，7是二沉池，8是外回流污泥管，9是内回流混合液管，10是上流式沉淀水解池，11是过渡格，12是2#好氧格，13是泥斗底部，14是进水喇叭口，15是中心导流筒，16是反射板，17是变频搅拌机，18是出水槽，19是出水管，20是吸泥管，21是洗砂机，22是发酵液回流泵，23是泥渣管，24是发酵液回流管。25是泥斗斜坡。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

见图2，一种上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统，污水通过进水管1进入本系统，包括上流式沉淀水解池10、缺氧格5、1#好氧格6、过渡格11、2#好氧格12，上流式沉淀水解池10通过出水管19连接缺氧格5、1#好氧格、过渡格、2#好氧格顺次设置，互相以隔墙隔开，2#好氧格连接二沉池7。

见图3，上流式沉淀水解池10的中心设置中心导流筒15，导流筒里插入开口向上的进水管1，导流筒下端连接反射板16，反射板和导流筒下端距离为0.35m；上流式沉淀水解池10的中心设置立式的变频搅拌机17，搅拌机的转动轴穿过导流筒和反射板16，搅拌机的搅拌桨叶位于反射板下方，进入泥斗中。其中，所述进水管的出水端为进水喇叭口14；中心导流筒15的下段逐渐扩大。上流式沉淀水解池内设置有泥位计。

上流式沉淀水解池底部设置有倾向池中心的斜坡，形成泥斗，泥斗斜坡25与水平面的夹角为60°；泥斗底部通过吸泥管20连接有洗砂机21，洗砂机21通过发酵液回流管24和发酵液回流泵22连接进水管1。洗砂机可采用常规的水力离心式洗砂机，底部连接有泥渣管23。

其中，上流式沉淀水解池底吸泥管的位置(泥斗底部13)与池中液面的高度差为2m。

本系统中，1#好氧格设置有曝气头，过渡格11内设置有搅拌机和曝气头；2#好氧格内设置有曝气头。

实施例2

应用实施例1的系统处理污水，流量为20000m³/日，污水的水质为BOD₅≤90mg/L；CODcr≤200mg/L；SS≤140mg/L；TN≤40mg/L；

NH₃-N≤30mg/L；TP≤4mg/L。

污水进入上流式沉淀水解池，与二沉池回流至此池的外回流污泥混合；该池出水泥水混合液进入缺氧格，并连同好氧区末端混合液中携带的硝酸盐及二沉池回流过来的外回流污泥在该缺氧区内进行反硝化反应，而后进入1#好氧格，进行有机物的去除、氨氮的好氧硝化及磷的好氧吸收。在过渡格进行缺氧反应或好氧反应；2#好氧池出水进入二沉池。二沉池回流污泥的管路设置有两个外回流污泥回流点，85％污泥回流至缺氧池，15％污泥回流至上流式沉淀水解池，可减少回流污泥硝酸盐对厌氧水解的影响。沉淀水解池内测定泥层的厚度为1m时，开始排泥。由液面压力差作用将底部污泥排出池外，由高效洗砂机将砂砾表面的有机发酵液冲洗掉，并将此部分液体由循环泵回流至沉淀水解池。

上流式沉淀水解池10内的立式搅拌机3小时低速搅拌，0.5小时高速搅拌其中低速搅拌时变频的功率密度为2W/m³，高速搅拌时变频的功率密度为4W/m³。

过渡格内设置搅拌机和曝气头，当出水氨氮<1mg/L、TN>13mg/L时，说明缺氧反硝化时间不够，将过渡格内曝气阀门关闭，启动搅拌机，进行缺氧反硝化反应；当出水氨氮>5mg/L时说明硝化效果差，此格内曝气头开始曝气，搅拌机停止运行，进行硝化反应。

最终出水水质为：

BOD₅≤9mg/L；CODcr≤40mg/L；SS≤8mg/L；TN≤13mg/L；NH₃-N≤0.5mg/L；

TP≤0.5mg/L。

出水可达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

实施例3

应用实施例1的系统处理污水，流量为20000m³/日，污水的水质为BOD₅≤90mg/L；CODcr≤200mg/L；SS≤150mg/L；TN≤50mg/L；

NH₃-N≤30mg/L；TP≤3.5mg/L。

污水进入上流式沉淀水解池，与二沉池回流至此池的外回流污泥混合；该池出水泥水混合液进入缺氧格，并连同好氧区末端混合液中携带的硝酸盐及二沉池回流过来的外回流污泥在该缺氧区内进行反硝化反应，而后进入1#好氧格，进行有机物的去除、氨氮的好氧硝化及磷的好氧吸收。在过渡格进行缺氧反应或好氧反应；2#好氧池出水进入二沉池。二沉池回流污泥的管路设置有两个外回流污泥回流点，90％污泥回流至缺氧池，10％污泥回流至上流式沉淀水解池。沉淀水解池内测定泥层的厚度为1.1m时，开始排泥。由液面压力差作用将底部污泥排出池外，由高效洗砂机将砂砾表面的有机发酵液冲洗掉，并将此部分液体由循环泵回流至沉淀水解池。

上流式沉淀水解池10内的立式搅拌机3小时低速搅拌，0.5小时高速搅拌其中低速搅拌时变频的功率密度为2W/m³，高速搅拌时变频的功率密度为4W/m³。

过渡格内设置搅拌机和曝气头，当出水氨氮<1mg/L、TN>13mg/L时，说明缺氧反硝化时间不够，将过渡格内曝气阀门关闭，启动搅拌机，进行缺氧反硝化反应；当出水氨氮>5mg/L时过渡格内曝气头开始曝气，搅拌机停止运行。

最终出水水质为：

BOD₅≤9mg/L；CODcr≤40mg/L；SS≤8mg/L；TN≤12mg/L；NH₃-N≤0.5mg/L；

TP≤0.4mg/L。

出水可达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统，其特征在于，包括上流式沉淀水解池、缺氧格、第一好氧格、过渡格、第二好氧格，所述上流式沉淀水解池通过出水管连接缺氧格，所述缺氧格、第一好氧格、过渡格、第二好氧格顺次设置，互相以隔墙隔开；

所述上流式沉淀水解池的中心设置导流筒，导流筒里插入开口向上的进水管，导流筒下端连接反射板；所述上流式沉淀水解池的中心设置立式搅拌机，立式搅拌机的转动轴穿过导流筒和反射板，立式搅拌机的搅拌桨叶位于反射板下方；

所述上流式沉淀水解池底部设置有倾向池中心的斜坡，形成泥斗，斜坡与水平面的夹角为50-60°；泥斗底部通过吸泥管连接有洗砂机，洗砂机通过发酵液回流管和泵连接所述进水管。

2.根据权利要求1所述的上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统，其特征在于，所述进水管的出水端为喇叭口形状；所述导流筒下段逐渐扩大，反射板和导流筒下端距离为0.3～0.5m。

3.根据权利要求1所述的上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统，其特征在于，所述立式搅拌机为变频调速立式搅拌机。

4.根据权利要求1所述的上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统，其特征在于，所述上流式沉淀水解池底吸泥管的位置与池中液面的高度差为1.5～2.5m。

5.根据权利要求1所述的上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统，其特征在于，所述上流式沉淀水解池内设置有泥位计。

6.根据权利要求1所述的上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统，其特征在于，所述第一好氧格设置有曝气头，所述过渡格内设置有搅拌机和曝气头；所述第二好氧格内设置有曝气头。

7.应用权利要求1-6任一所述的上流式沉淀水解及两级AO生化处理系统处理污水的方法，其特征在于，

污水进入上流式沉淀水解池，与二沉池回流至此池的外回流污泥混合；进入此池的外回流污泥与进水比例为0-20％，二沉池回流的80-100％的外回流污泥则进入缺氧格；经过缺氧格后进入第一好氧格，进行有机物的去除、氨氮的好氧硝化及磷的好氧吸收，在过渡格进行缺氧反应或好氧反应，再进入第二好氧格。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述上流式沉淀水解池内的立式搅拌机3小时低速搅拌，0.5小时高速搅拌；其中低速搅拌时变频的功率密度为2W/m³，高速搅拌时变频的功率密度为4W/m³。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述过渡格内设置搅拌机和曝气头，当出水氨氮<1mg/L、TN>13mg/L时，说明缺氧反硝化时间不够，将过渡格内曝气阀门关闭，启动搅拌机，进行缺氧反硝化反应；当出水氨氮>5mg/L时说明硝化效果差，此格内曝气头开始曝气，搅拌机停止运行，进行硝化反应。