CN104891754B - 一种污水处理工艺及污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种污水处理工艺及系统，该工艺包括：a)将污水依次进行厌氧和好氧处理，得到第一泥水混合液，厌氧和好氧处理中的污泥龄为0.5～5天，水力停留时间为0.5～3h；b)将第一泥水混合液进行沉淀，得到第一污泥和上清液；c)将上清液依次进行缺氧和好氧处理，得到第二泥水混合液；将第二泥水混合液和混凝剂进行反应，得到的反应液进行沉淀，得到第二污泥和出水；一部分第一污泥回流，参与厌氧处理；另一部分第一污泥水解酸化，得到第四泥水混合液；部分第四泥水混合液输送，参与缺氧处理。该工艺无需外加碳源，且具有较高的脱氮除磷能力；系统占地面积小；大幅度提高污水处理厂能量自给率；资源回收率高；剩余污泥产量较低。

Description

一种污水处理工艺及污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种碳磷同步分离氮素高效转化CP-N新型的污水处理工艺及污水处理系统。

背景技术

活性污泥法是应用最早，最为广泛的生物处理技术，它起始于1914年，经过100多年的研究与开发，广泛地应用于城镇污水处理中。活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理的主要方法。活性污泥法的基本流程包括：将污水经过初次沉淀处理、曝气处理和二次沉淀处理，得到出水和污泥，将一部分污泥回流，参与曝气处理；另一部分污泥作为剩余污泥排出系统。活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体主要包括细菌、原生动物和藻类等。活性污泥在其生命活动过程中，参与活性污泥处理的微生物群体，需要不断从周围环境的污水中吸取其所必须的营养物质，如碳源。目前，我国80％以上的污水处理工艺都采用活性污泥法。随着排水水质要求的不断提高，活性污泥法工艺技术也随之发展，以满足对污水进行脱氮除磷的要求，比较著名的工艺技术有A₂O、氧化沟、SBR以及其改进工艺等。

我国污水水质特殊，碳源较为匮乏，而且现有工艺技术对碳源利用的效率也较低，大部分碳源都被氧化成二氧化碳以及合成微生物菌体，因此不能满足同时脱氮除磷对碳源的需求，需要外加碳源来达到出水水质达标的目标，大大增加了污水处理成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种污水处理工艺及污水处理系统，本发明提供的污水处理工艺无需外加碳源，且具有较高的脱氮除磷能力。

本发明提供了一种污水处理工艺，包括以下步骤：

a)将污水依次进行厌氧处理和好氧处理，得到第一泥水混合液，所述厌氧处理和好氧处理中的污泥龄为0.5～5天，所述厌氧处理和好氧处理中的水力停留时间为0.5～3h；

b)将所述第一泥水混合液进行沉淀，得到第一污泥和上清液；

c)将所述上清液依次进行缺氧处理和好氧处理，得到第二泥水混合液；将所述第二泥水混合液和混凝剂进行反应，得到第三泥水混合液；将得到的第三泥水混合液进行沉淀，得到第二污泥和出水；

将一部分所述步骤b)得到的污泥回流，参与厌氧处理；另一部分所述步骤b)得到的污泥进行水解酸化，得到第四泥水混合液；将部分所述第四泥水混合液输送，参与缺氧处理。

优选地，所述步骤c)中缺氧处理和好氧处理中的污泥龄为20～30天。

优选地，所述步骤c)中好氧处理中的溶解氧为0.5～1.5mg/L。

优选地，所述步骤c)中水解酸化的水力停留时间为0.5～6天。

优选地，还包括，将所述步骤c)得到的第二污泥进行厌氧消化处理，得到消化液、甲烷和污泥残渣。

优选地，所述厌氧消化处理的温度为50℃～55℃。

优选地，所述厌氧消化处理的水力停留时间为20～30天。

优选地，所述消化液依次进行磷回收和厌氧氨氧化处理。

本发明提供了一种污水处理系统，包括：

具有进水口的厌氧池；

与所述厌氧池的出口连接的第一好氧池；

与所述第一好氧池的出口连接的第一沉淀池；

与所述第一沉淀池的第一出口连接的缺氧池；

与所述第一沉淀池的第二出口连接的水解酸化池；

所述水解酸化池的出口与所述缺氧池的进口相连；

与所述缺氧池的出口连接的第二好氧池；

与所述第二好氧池的出口连接的第二沉淀池，所述第二沉淀池具有出水口；

所述第二好氧池与第二沉淀池之间设置有混凝剂投加装置。

优选地，所述污水处理系统还包括与第二沉淀池连接的厌氧消化池；所述水解酸化池和厌氧消化池相连。

本发明提供了一种污水处理工艺，包括以下步骤：a)将污水依次进行厌氧处理和好氧处理，得到第一泥水混合液，所述厌氧处理和好氧处理中的污泥龄为0.5～5天，所述厌氧处理和好氧处理中的水力停留时间为0.5～3h；b)将所述泥水混合液进行沉淀，得到第一污泥和上清液；c)将所述上清液依次进行缺氧处理和好氧处理，得到第二泥水混合液；将所述第二泥水混合液和混凝剂进行反应，得到第三泥水混合液；将得到的第三泥水混合液进行沉淀，得到第二污泥和出水；将一部分所述步骤b)得到的第一污泥回流，参与厌氧处理；另一部分所述步骤b)得到的第一污泥进行水解酸化，得到第四泥水混合液；部分所述第四泥水混合液输送，参与缺氧处理。本发明提供的污水处理工艺无需外加碳源，且具有较高的脱氮除磷能力。实验结果表明：污水经过本发明提供的工艺处理后，SS为5～10mg/L，COD为30～50mg/L，TN为8～15mg/L，TP为0.2～0.5mg/L。

附图说明

图1为本发明实施例提供的污水处理流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种污水处理工艺，包括以下步骤：

a)将污水依次进行厌氧处理和好氧处理，得到第一泥水混合液，所述厌氧处理和好氧处理中的污泥龄为0.5～5天，所述厌氧处理和好氧处理中的水力停留时间为0.5～3h；

b)将所述第一混泥水混合液进行沉淀，得到第一污泥和上清液；

c)将所述上清液依次进行缺氧处理和好氧处理，得到第二泥水混合液；将所述第二泥水混合液和混凝剂进行反应，得到第三泥水混合液；将得到的第三泥水混合液进行沉淀，得到第二污泥和出水；

将一部分所述步骤b)得到的第一污泥回流，参与厌氧处理；另一部分所述步骤b)得到的第一污泥进行水解酸化，得到第四泥水混合液；将部分所述第四泥水混合液输送，参与缺氧处理。

参见图1，图1为本发明实施例提供的污水处理流程示意图。图1中，包括预处理单元、厌氧池、好氧池、第一沉淀池、缺氧池、好氧池、第二沉淀池、污泥水解酸化池、污泥厌氧消化池，磷回收和厌氧氨氧化池。

本发明将污水依次进行厌氧处理和好氧处理，得到第一泥水混合液，所述厌氧处理和好氧处理中的污泥龄为0.5～5天，所述厌氧处理和好氧处理中的水力停留时间为0.5～3h。

在本发明实施例中，所述污水取自中国人民大学生活区；所述污水中悬浮固体(SS)的浓度为150～300mg/L；化学需氧量(COD)为400～600mg/L；TN是总氮含量，包括污水中所有含氮化合物，即亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机盐氮、溶解态氮及大部分有机含氮化合物中的氮的总和，TN的含量为60～80mg/L；TP是总磷含量，就是污水中磷元素的总含量，TP的含量为5～7mg/L。本发明优选将污水经过格栅沉砂预处理后再进行厌氧处理。本发明优选在格栅沉砂池中进行格栅沉砂预处理。本发明通过格栅沉砂预处理将污水中的粒径较大的栅渣和砂去除。

本发明将经过预处理的污水依次进行厌氧处理和好氧处理。在本发明中，所述厌氧处理优选在厌氧池中进行。在厌氧池中，聚磷菌利用污水中溶解性COD合成PHB，以正磷酸盐的形式将磷释放到污水中，使污水中TP的浓度升高。为了满足释磷的要求，厌氧池中的溶解氧DO小于0.2mg/L。在本发明中，所述好氧处理在好氧池中进行，为了区分下述技术方案中所述的好氧池，本发明将和厌氧池相连的好氧池命名为第一好氧池。在第一好氧池中，聚磷菌将过量吸收污水中的磷。为了满足聚磷菌摄取磷的需求，第一好氧池中的溶解氧DO优选大于2mg/L。在本发明中，所述厌氧池和第一好氧池的体积比优选为1:5～1:3。在本发明中，所述厌氧池和第一好氧池组成厌氧-好氧单元，在此单元中，主要通过物理吸附作用去除大量COD；在此单元中，同时利用物理吸附、化学絮凝和生物法进行磷的去除。

在本发明中，所述厌氧池和第一好氧池中的污泥龄为0.5～5天；在本发明的具体实施例中，所述厌氧池和第一好氧池的污泥龄为3天、0.5天或5天；所述厌氧池和第一好氧池中的水力停留时间为0.5～3h；在本发明的具体实施例中，所述厌氧池和第一好氧池的水力停留时间为1.5h、0.5h或3h。本发明通过控制污泥龄和水力停留时间进行大部分COD和TP的去除。在本发明中，所述厌氧-好氧单元的水力停留时间取值较低，不需要大的单元处理面积，减小了污水厂的占地面积。

在厌氧-好氧单元中由于缺少硝酸盐而不会发生反硝化作用与聚磷菌争夺碳源，使有机碳被高效地用来除磷；同时由于厌氧-好氧单元中水力停留时间较短，污水中颗粒型COD和部分胶态COD被活性污泥通过絮凝吸附作用而完整的保留下来，然后通过短时间的水解酸化，大部分COD都变成易降解的挥发性脂肪酸(VFA)，此富含VFA的泥水混合液可以作为缺氧-好氧单元的外加碳源，不但使脱氮过程可以高效的进行，而且也不需要外加碳源，降低了污水处理厂运行成本。

得到泥水混合液后，本发明将所述泥水混合液进行沉淀，得到第一污泥和上清液。在本发明中，所述泥水混合液优选在沉淀池中进行沉淀。为了区分下述技术方案所述的沉淀池，将泥水混合液进行沉淀采用的沉淀池命名为第一沉淀池。在本发明中，所述泥水混合液进入第一沉淀池中进行泥水分离，得到第一污泥和上清液。

本发明将所述上清液依次进行缺氧处理和好氧处理，得到第二泥水混合液；将所述第二泥水混合液和混凝剂进行反应，得到反应液；将得到的反应液进行沉淀，得到污泥和出水。

本发明将所述上清液依次进行缺氧处理和好氧处理，得到泥水混合液，所述缺氧处理在缺氧池中进行。在本发明中，所述缺氧处理在缺氧池中进行，所述好氧处理优选在第二好氧池中进行。在本发明中，所述缺氧池和第二好氧池组成缺氧-好氧单元；本发明通过控制缺氧-第二好氧单元中的污泥龄，驯化硝化细菌成为缺氧-好氧单元中的优势菌种，进行脱氮；在缺氧-好氧单元中的污泥龄优选为20～30天。在本发明中，所述缺氧-好氧单元中的污泥龄较高，而且优势菌大部分都是自养菌，导致污泥产率系数较低。

在本发明中，所述缺氧池中的溶解氧优选小于0.5mg/L；所述第二好氧池中的溶解氧浓度优选为0.5～1.5mg/L。与现有技术相比，第二好氧池中溶解氧的浓度，节省了曝气量。在本发明中，所述缺氧池和第二好氧池的体积比优选为1:4～1:2。

在缺氧-好氧单元中，本发明优选将第二好氧池处理后的上清液内回流至所述缺氧池中；所述内回流比优选为100％～200％。在缺氧池中，污水中含有反硝化细菌。在第二好氧池中，污水中的含氮有机物经过微生物的氨化作用转化为氨，硝化细菌通过硝化作用，将氨氧化为亚硝酸盐，并继续氧化为硝酸盐。硝酸盐经过反硝化细菌的反硝化作用被转化为N₂等气体成分而被释放到大气中。第二好氧池内回流的目的在于向缺氧池提供反硝化作用所需要的硝态氮，提高污水脱氮效率。

本发明将所述第二泥水混合液和混凝剂进行反应，得到第三泥水混合液，将得到的第三泥水混合液进行沉淀，得到第二污泥和出水。在本发明中，从第一沉淀池得到的上清液在缺氧-好氧单元中进行高效脱氮后进入化学同步强化除磷。在本发明中，所述混凝剂优选包括钙盐、铝盐或铁盐，更优选为铝盐；本发明将根据水质确定所述混凝剂的用量，采用投药量系数β表示，β为药剂投加量浓度与污水中TP浓度之比。在本发明的具体实施例中，所述混凝剂优选为硫酸铝溶液；所述投药量系数β优选为2～4。

本发明优选将第二泥水混合液和混凝剂反应得到的第三泥水混合液在第二沉淀池中进行泥水分离，得到第二污泥和出水。在本发明中，所述第二沉淀池的上清液中TP＜0.5mg/L，TN＜15mg/L，SS＜10mg/L，COD＜50mg/L时，满足出水标准，即可被排放到自然水体中。

在本发明中，本发明优选将第二沉淀池产生的部分所述污泥回流到缺氧-好氧单元中；另一部分所述污泥进行厌氧消化，所述厌氧消化在厌氧消化池中进行。在本发明中，所述部分污泥回流到缺氧-第二好氧单元中的回流比优选为50％～150％。在本发明中，另一部分所述第二污泥优选进行厌氧消化，产生消化液、污泥残渣和甲烷。在厌氧消化池中，产生大量甲烷气体，可以大大提高污水处理厂的能量自给率。在厌氧消化池中，污泥水力停留时间优选为20～30天；厌氧消化的温度优选为50℃～55℃。

本发明优选将消化液中的磷进行回收。本发明优选向消化液中加入镁盐使得Mg²⁺:PO₄ ^3-的摩尔比为3:1进行生产鸟粪石，使磷资源得到回收利用。在磷回收过程中发生如下反应：Mg²⁺+PO₄ ^3-+NH₄ ⁺+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O。本发明通过投加化学试剂，从污泥厌氧消化液中提取了鸟粪石，提高了污水厂的资源回收率。

在本发明中，将磷回收后的消化液进行厌氧氨氧化。本发明优选通过厌氧氨氧化菌将磷回收后的消化液进行厌氧氨氧化处理。本发明优选在本领域技术人员熟知的厌氧氨氧化反应器中进行厌氧氨氧化。在厌氧氨氧化中，溶解氧的浓度优选为1～2mg/L。在厌氧氨氧化过程中，磷回收后的消化液在厌氧氨氧化菌的作用下，通过如下两步反应完成：式(1)NH₄ ⁺+1.5O₂→NO₂ ^-+H₂O+2H⁺和式(2)NO₂ ^-+0.5O₂→NO₃ ^-。而现有技术中的厌氧氨化进行脱氮的过程为：(1)NH₄ ⁺+2O₂→NO₃ ^-+2H⁺+H₂O，和(2)6NO₃ ^-+5CH₃OH+CO₂→3N₂+6HCO₃ ^-+7H₂O。将它们对比可知，通过厌氧氨氧化进行脱氮理论上可以节约62.5％的电能和100％的有机碳源。

本发明将部分所述步骤b)产生的污泥回流，参与厌氧处理。在本发明中，所述第一沉淀池中的污泥回流比优选为50％～100％。

本发明将另一部分所述步骤b)产生的污泥进行水解酸化，得到第四泥水混合液；部分所述第四泥水混合液输送，参与缺氧处理。在本发明中，所述水解酸化中的水力停留时间优选为0.5～6天。在本发明中，所述水解酸化优选在本领域技术人员熟知的水解酸化池中进行。在水解酸化池中，在大量水解细菌的作用下，污泥中大分子、难于生物降解物质可以转化为易生物降解的小分子，产生大量的短链脂肪酸，作为优质碳源，参与缺氧处理。

在本发明中，所述污泥水解酸化产生的泥水混合液中的一部分输送至所述缺氧池中，作为缺氧池的优质碳酸。在本发明中，所述污泥水解酸化产生的泥水混合液的另一部分输送至所述厌氧消化池中与第二沉淀池产生的另一部分污泥一起进行厌氧消化。在本发明的具体实施例中，所述污泥水解酸化产生的泥水混合液的一部分输送至所述厌氧消化池中与第二沉淀池产生的另一部分污泥一起进行厌氧消化。

本发明提供了一种污水处理系统，包括：

具有进水口的厌氧池；

与所述厌氧池的出口连接的第一好氧池；

与所述第一好氧池的出口连接的第一沉淀池；

与所述第一沉淀池的第一出口连接的缺氧池；

与所述第一沉淀池的第二出口连接的水解酸化池；

所述水解酸化池的出口与所述缺氧池的进口相连；

与所述缺氧池的出口连接的第二好氧池；

与所述第二好氧池的出口连接的第二沉淀池，所述第二沉淀池具有出水口；

所述第二好氧池与第二沉淀池之间设置有混凝剂投加装置。

本发明提供的污水处理系统包括具有进水口的厌氧池。本发明提供的污水处理系统优选还包括污水预处理装置；所述污水预处理装置包括污水进口和出口；所述预处理装置的出口与厌氧池的进水口相连。本发明对所述污水预处理装置没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的污水预处理装置即可。在本发明中，所述污水进入到污水预处理装置进行预处理，将粒径较大的栅渣和粒径较大的砂去除。本发明对所述厌氧池没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的厌氧池即可。在本发明的具体实施例中，所述厌氧池的形状优选为长方体形。在厌氧池中设置有本领域技术人员熟知的潜水搅拌器；所述潜水搅拌器用于厌氧池内污水和污泥的混合，防止污泥沉降。本发明对潜水搅拌器的数目及在厌氧池中的位置没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的潜水搅拌器在厌氧池中的设置方法即可。在本发明的具体实施例中，所述厌氧池的体积优选为0.6m³，所述厌氧池中设置有1个潜水搅拌器。

本发明提供的污水处理系统包括与厌氧池的出口连接的第一好氧池。在本发明中，所述厌氧池和第一好氧池的体积比优选为1:5～1:3。在本发明中，经过预处理的污水依次进行厌氧处理和好氧处理，得到第一混合液。在第一好氧池中，设有曝气装置。本发明对曝气装置没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的曝气装置即可。在本发明中，所述第一好氧池中的DO优选大于2mg/L

在本发明中，所述厌氧池和第一好氧池中的污泥龄为0.5～5天，水力停留时间为0.5～3h。

在本发明中，所述厌氧池和第一好氧池之间通过渠道相连。

本发明提供的污水处理系统包括与所述第一好氧池的出口连接的第一沉淀池。在第一沉淀池中，将经过厌氧处理和好氧处理的混合液进行泥水分离，得到第一污泥和上清液。在本发明中，所述第一沉淀池包括两个出口，即第一出口和第二出口，其中，第一出口用于上清液的排出；第二出口用于第一污泥的排出。

本发明提供的污水处理系统包括与所述第一沉淀池的第一出口连接的缺氧池。本发明对所述缺氧池的形状和大小没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的缺氧池即可。在缺氧池中设置有本领域技术人员熟知的潜水搅拌器。在本发明的具体实施例中，所述缺氧池为长方体形；所述缺氧池的体积优选为0.6m³，所述缺氧池中设置有1个潜水搅拌器。

本发明提供的污水处理系统包括与所述第一沉淀池的第二出口连接的水解酸化池；所述水解酸化池的出口与所述缺氧池的进口相连。在本发明中，所述水解酸化池包括两个出口，其中一个出口与下述技术方案中所述的厌氧消化池相连，另一个出口与所述缺氧池的入口相连。在本发明中，所述污泥水解酸化池将第一沉淀池沉淀的部分污泥进行水解酸化，得到泥水混合液；另一部分污泥回流至所述厌氧池中与经过预处理的污水进行厌氧处理。在本发明中，第一沉淀池产生的污泥中有机物含量较高，通过短时间的水解酸化可以产生大量的短链脂肪酸VFA，在污泥水解酸化池中产生的泥水混合液部分输送至所述缺氧池中，作为反硝化优质碳源，与上清液一起进行缺氧处理。本发明对所述水解酸化池没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的水解酸化池即可。在本发明的具体实施例中，所述水解酸化池的形状为长方体形；水解酸化池的容积为1m³。

本发明提供的污水处理系统包括与所述缺氧池的出口连接的第二好氧池。本发明对所述第二好氧池没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的第二好氧池即可。在第二好氧池中设置有本领域技术人员熟知的曝气装置，提供氧气。在本发明的具体实施例中，所述第二好氧池的形状为长方体形，第二好氧池的容积为2m³。

在本发明中，所述缺氧池和第二好氧池的体积比优选为1:4～1:2。在第二好氧池中，溶解氧的浓度优选为0.5～1.5mg/L。在本发明中，将第一沉淀池分离得到的上清液依次进行缺氧处理和好氧处理，得到混合液。

在缺氧池和第二好氧池中，优势菌种为硝化细菌；污水中的含氮有机物经过微生物的氨化作用转化为氨，硝化细菌通过硝化作用，将氨氧化为亚硝酸盐，并继续氧化为硝酸盐。硝酸盐经过反硝化细菌的反硝化作用被转化为N₂等气体成分而被释放到大气中。

在本发明中，所述缺氧池和第二好氧池之间通过渠道相连。在本发明中，所述缺氧池和第二好氧池中的污泥龄优选为20～30天。

本发明提供的污水处理系统包括与所述第二好氧池的出口连接的第二沉淀池，所述第二沉淀池具有出水口。在本发明中，所述第二沉淀池中将反应液进行泥水分离，得到出水和第二污泥。在本发明中，所述第二沉淀池包括两个出口，一个是出水口，另一个是污泥出口。在第二沉淀池中，出水中TP＜0.5mg/L，TN＜15mg/L，SS＜10mg/L，COD＜50mg/L即可排到自然水体中。在本发明中，所述第二沉淀池中产生污泥部分回流至所述缺氧池中；另一部分污泥输送至下述方案中所述的污泥厌氧消化池中进行厌氧消化处理。

本发明提供的污水处理系统包括所述第二好氧池与第二沉淀池之间设置有混凝剂投加装置。本发明对混凝剂投加装置没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的混凝剂投加装置即可。在本发明的具体实施例中，所述混凝剂投加装置为0.5m³的正方体容器罐，内部设置一台潜水搅拌器。本发明提供的污水处理系统还包括与第二沉淀池连接的厌氧消化池；所述厌氧消化池与所述第二沉淀池的污泥口相连。本发明对所述厌氧消化池没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的厌氧消化池即可。在本发明的具体实施例中，所述厌氧消化池的形状为圆柱形；所述厌氧消化池的容积为1m³，并使用加热带加热。本发明将污泥水解酸化池中产生的另一部分泥水混合液输送至所述厌氧消化池中。在厌氧消化池中，所述污泥水解酸化产生的部分泥水混合液和第二沉淀池产生的部分污泥进行厌氧消化，产生消化液、甲烷和污泥残渣。

本发明提供的污水处理系统优选还包括与污泥厌氧消化池连接的磷回收装置。本发明对磷回收装置没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的磷回收装置即可。本发明优选在磷回收装置中投加含镁溶液进行磷回收。在本发明中，所述磷回收装置中发生如下反应：Mg²⁺+PO₄ ^3-+NH₄ ⁺+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O。

本发明提供的污水处理系统优选还包括与磷回收装置连接的厌氧氨氧化反应器。本发明对厌氧氨氧化反应器没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的厌氧氨氧化反应器即可。在本发明的具体实施例中，所述厌氧氨氧化反应器的容积为0.5m³。在本发明中，所述厌氧氨氧化反应器的出口与所述缺氧池的进口端相连。在厌氧氨氧化反应器中，溶解氧的浓度优选为1.0～2.0mg/L。

在本发明中，上述技术方案所述厌氧-好氧单元、缺氧-好氧单元、化学除磷单元、沉淀澄清单元为本发明提供的污水处理工艺的主流单元；污水水解酸化单元、污泥厌氧消化单元、磷回收单元和厌氧氨氧化单元均为本发明提供的污水处理工艺的侧流单元。

本发明提供了一种污水处理工艺，包括以下步骤：a)将污水依次进行厌氧处理和好氧处理，得到第一泥水混合液，所述厌氧处理和好氧处理中的污泥龄为0.5～5天，水力停留时间为0.5～3h；b)将所述第一泥水混合液进行沉淀，得到第一污泥和上清液；c)将所述上清液依次进行缺氧处理和好氧处理，得到第二泥水混合液；将所述第二泥水混合液和混凝剂进行反应，得到第三泥水混合液；将得到的第三泥水混合液进行沉淀，得到第二污泥和出水；将一部分所述步骤b)得到的第一污泥回流，参与厌氧处理；另一部分所述步骤b)得到的第一污泥进行水解酸化，得到第四泥水混合液；将部分所述第四泥水混合液输送，参与缺氧处理。本发明提供的污水处理工艺无需外加碳源，且具有较高的脱氮除磷能力。实验结果表明：污水经过本发明提供的工艺处理后，SS为5～10mg/L，COD为30～50mg/L，TN为8～15mg/L，TP为0.2～0.5mg/L。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种污水处理工艺及污水处理系统进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

污水取至中国人民大学生活区，处理水量设计为Q＝4m³/d，根据以下几个步骤进行污水处理：

步骤一：污水通过格栅沉砂进行预处理，将粒径较大栅渣和砂去除；

步骤二：格栅沉砂处理后的污水进入厌氧-好氧单元中，厌氧-好氧单元中厌氧池和好氧池的体积比为1:4；

厌氧-好氧单元中，污泥龄为3d，水力停留时间取1.5h；

步骤三：厌氧-好氧单元中的混合液进入第一沉淀池进行泥水分离，上清液进入缺氧-好氧单元中的缺氧池中，而沉降浓缩后的活性污泥部分回流到厌氧-好氧单元中的厌氧池中，剩下的以剩余污泥的形式排放到污泥水解酸化池中；

第三步中第一沉淀池的污泥回流比为80％；

步骤四：污泥水解酸化池中的水力停留时间为3d，将1/2的污泥水解酸化后的混合液作为外加碳源投加到缺氧-好氧单元中的缺氧池中，剩余的1/2进入污泥厌氧消化池中进行产甲烷；

步骤五：从第一沉淀池的出水在缺氧-好氧单元中进行高效脱氮后进入化学同步强化除磷，投药量系数β取值为2.5使水质指标达标；

第五步中，缺氧-好氧单元中缺氧池和好氧池的体积比为1:3；

第五步中，缺氧-好氧单元中的污泥龄为25d，好氧池中溶解氧为1.0mg/L；

第五步中，缺氧-好氧单元的内回流比为150％；

步骤六：经过化学除磷后的污水进入第二沉淀池进行泥水分离，上清液排放到外界水体，而经沉淀浓缩的污泥一部分回流到缺氧-好氧单元中，另一部分以剩余污泥的形式排入污泥厌氧消化池；

第六步中，第二沉淀池的污泥回流比为100％；

第六步中，第二沉淀池的上清液中TP＜0.5mg/L，TN＜15mg/L，SS＜10mg/L，COD＜60mg/L，被排放到自然水体中；

步骤七：污泥厌氧消化池中的水力停留时间为20d，污泥厌氧消化池中的温度为53℃，污泥经过厌氧消化后产生甲烷、消化液和污泥残渣；

步骤八：污泥通过厌氧消化后产生的消化液，通过投加MgCl₂溶液，调节摩尔比Mg^{2 +}:PO₄ ^3-为3:1进行生产鸟粪石，发生如下反应：Mg²⁺+PO₄ ^3-+NH₄ ⁺+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O；

步骤九：磷资源回收后的消化液含有高浓度的氨氮，此高氨氮废水通过厌氧氨氧化菌进行高效处理；厌氧氨氧化脱氮反应包括：式(1)NH₄ ⁺+1.5O₂→NO₂ ^-+H₂O+2H⁺和式(2)NO₂ ^-+0.5O₂→NO₃ ^-；第九步中，厌氧氨氧化反应单元中的溶解氧控制在1.5mg/L。

污水原水质和处理后的出水水质指标如表1所示，表1为污水的进出水水质指标：

表1 污水的进出水水质指标

由表1可以看出，通过本发明提供的污水处理工艺处理后的污水，将达到一级A污水排放标准。

实施例2

污水取至中国人民大学生活区，处理水量设计为Q＝4m³/d，根据以下几个步骤进行污水处理：

步骤一：污水通过格栅沉砂进行预处理，将粒径较大栅渣和砂去除；

步骤二：格栅沉砂处理后的污水进入厌氧-好氧单元中，厌氧-好氧单元中厌氧池和好氧池的体积比为1:5；

厌氧-好氧单元中，污泥龄为0.5d，水力停留时间取0.5h；

步骤三：厌氧-好氧单元中的混合液进入第一沉淀池进行泥水分离，上清液进入缺氧-好氧单元中的缺氧池中，而沉降浓缩后的活性污泥部分回流到厌氧-好氧单元中的厌氧池中，剩下的以剩余污泥的形式排放到污泥水解消化池中；

第三步中第一沉淀池的污泥回流比为50％；

步骤四：污泥水解酸化池中的水力停留时间为0.5d，将2/3的污泥水解酸化后的混合液作为外加碳源投加到缺氧-好氧单元中的缺氧池中，剩余的1/3进入污泥厌氧消化池中进行产甲烷；

步骤五：从第一沉淀池的出水在缺氧-好氧单元中进行高效脱氮后进入化学同步强化除磷，投药量系数β取值为4使水质指标达标；

第五步中，缺氧-好氧单元中缺氧池和好氧池的体积比为1:4；

第五步中，缺氧-好氧单元中的污泥龄为20d，好氧池中溶解氧为0.5mg/L；

第五步中，缺氧-好氧单元的内回流比为200％；

步骤六：经过化学除磷后的污水进入第二沉淀池进行泥水分离，上清液排放到外界水体，而经沉淀浓缩的污泥一部分回流到缺氧-好氧单元中，另一部分以剩余污泥的形式排入污泥厌氧消化池；

第六步中，第二沉淀池的污泥回流比为100％；

第六步中，第二沉淀池的上清液中TP＜0.5mg/L，TN＜15mg/L，SS＜10mg/L，COD＜60mg/L，被排放到自然水体中；

步骤七：污泥厌氧消化池中的水力停留时间为25d，污泥厌氧消化池中的温度为55℃，污泥经过厌氧消化后产生甲烷、消化液和污泥残渣；

步骤八：污泥通过厌氧消化后产生的消化液，通过投加MgCl₂溶液，调节摩尔比Mg^{2 +}:PO₄ ^3-为3:1进行生产鸟粪石，发生如下反应：Mg²⁺+PO₄ ^3-+NH₄ ⁺+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O；

步骤九：磷资源回收后的消化液含有高浓度的氨氮，此高氨氮废水通过厌氧氨氧化菌进行高效处理；厌氧氨氧化脱氮反应包括：式(1)NH₄ ⁺+1.5O₂→NO₂ ^-+H₂O+2H⁺和式(2)NO₂ ^-+0.5O₂→NO₃ ^-；第九步中，厌氧氨氧化反应单元中的溶解氧控制在1.5mg/L。

污水原水质和处理后的出水水质指标如表2所示，表2为污水的进出水水质指标：

表2 污水的进出水水质指标

由表2可以看出，通过本发明提供的污水处理工艺处理后的污水，将达到一级A污水排放标准。

实施例3

污水取至中国人民大学生活区，处理水量设计为Q＝4m³/d，根据以下几个步骤进行污水处理：

步骤一：污水通过格栅沉砂进行预处理，将粒径较大栅渣和砂去除；

步骤二：格栅沉砂处理后的污水进入厌氧-好氧单元中，厌氧-好氧单元中厌氧池和好氧池的体积比为1:3；

厌氧-好氧单元中，污泥龄为5d，水力停留时间取3h；

步骤三：厌氧-好氧单元中的混合液进入第一沉淀池进行泥水分离，上清液进入缺氧-好氧单元中的缺氧池中，而沉降浓缩后的活性污泥部分回流到厌氧-好氧单元中的厌氧池中，剩下的以剩余污泥的形式排放到污泥水解消化池中；

第三步中第一沉淀池的污泥回流比为100％；

步骤四：污泥水解酸化池中的水力停留时间为6d，将1/3的污泥水解酸化后的混合液作为外加碳源投加到缺氧-好氧单元中的缺氧池中，剩余的2/3进入污泥厌氧消化池中进行产甲烷；

步骤五：从第一沉淀池的出水在缺氧-好氧单元中进行高效脱氮后进入化学同步强化除磷，投药量系数β取值为2使水质指标达标；

第五步中，缺氧-好氧单元中缺氧池和好氧池的体积比为1:2；

第五步中，缺氧-好氧单元中的污泥龄为30d，好氧池中溶解氧为1.5mg/L；

第五步中，缺氧-好氧单元的内回流比为100％；

步骤六：经过化学除磷后的污水进入第二沉淀池进行泥水分离，上清液排放到外界水体，而经沉淀浓缩的污泥一部分回流到缺氧-好氧单元中，另一部分以剩余污泥的形式排入污泥厌氧消化池；

第六步中，第二沉淀池的污泥回流比为150％；

第六步中，第二沉淀池的上清液中TP＜0.5mg/L，TN＜15mg/L，SS＜10mg/L，COD＜60mg/L，被排放到自然水体中；

步骤七：污泥厌氧消化池中的水力停留时间为25d，污泥厌氧消化池中的温度为50℃，污泥经过厌氧消化后产生甲烷、消化液和污泥残渣；

步骤八：污泥通过厌氧消化后产生的消化液，通过投加MgCl₂溶液，调节摩尔比Mg^{2 +}:PO₄ ^3-为3:1进行生产鸟粪石，发生如下反应：Mg²⁺+PO₄ ^3-+NH₄ ⁺+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O；

步骤九：磷资源回收后的消化液含有高浓度的氨氮，此高氨氮废水通过厌氧氨氧化菌进行高效处理；厌氧氨氧化脱氮反应包括：式(1)NH₄ ⁺+1.5O₂→NO₂ ^-+H₂O+2H⁺和式(2)NO₂ ^-+0.5O₂→NO₃ ^-；第九步中，厌氧氨氧化反应单元中的溶解氧控制在1.5mg/L。

污水原水质和处理后的出水水质指标如表3所示，表3为污水的进出水水质指标：

表3 污水的进出水水质指标

由表3可以看出，通过本发明提供的污水处理工艺处理后的污水，将达到一级A污水排放标准。

由以上实施例可知，本发明提供了一种污水处理工艺，包括以下步骤：a)将污水依次进行厌氧处理和好氧处理，得到第一混合液，所述厌氧处理和好氧处理中的污泥龄为0.5～5天，水力停留时间为0.5～3h；b)将所述第一泥水混合液进行沉淀，得到第一污泥和上清液；c)将所述上清液依次进行缺氧处理和好氧处理，得到第二泥水混合液；将所述第二泥水混合液和混凝剂进行反应，得到第三泥水混合液；将得到的第三泥水混合液进行沉淀，得到第二污泥和出水；将一部分所述步骤b)得到的第一污泥回流，参与厌氧处理；另一部分所述步骤b)得到的第一污泥进行水解酸化，得到第四泥水混合液；部分所述第四泥水混合液输送，参与缺氧处理。本发明提供的污水处理工艺无需外加碳源，且具有较高的脱氮除磷能力。实验结果表明：污水经过本发明提供的工艺处理后，SS为5～10mg/L，COD为30～50mg/L，TN为8～15mg/L，TP为0.2～0.5mg/L。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种污水处理工艺，包括以下步骤：

a)将污水依次进行厌氧处理和好氧处理，得到第一泥水混合液，所述厌氧处理和好氧处理中的污泥龄分别为0.5～5天，所述厌氧处理和好氧处理中的水力停留时间共为0.5～3h；

b)将所述第一泥水混合液进行沉淀，得到第一污泥和上清液；

c)将所述上清液依次进行缺氧处理和好氧处理，得到第二泥水混合液；将所述第二泥水混合液和混凝剂进行反应，得到第三泥水混合液；将得到的第三泥水混合液进行沉淀，得到第二污泥和出水；

将一部分所述步骤b)得到的第一污泥回流，参与厌氧处理；另一部分所述步骤b)得到的第一污泥进行水解酸化，得到第四泥水混合液；将部分所述第四泥水混合液输送，参与缺氧处理。

2.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，所述步骤c)中缺氧处理和好氧处理中的污泥龄分别为20～30天。

3.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，所述步骤c)中好氧处理中的溶解氧为0.5～1.5mg/L。

4.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，所述步骤c)中水解酸化的水力停留时间为0.5～6天。

5.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，还包括：将所述步骤c)得到的第二污泥进行厌氧消化处理，得到消化液、甲烷和污泥残渣。

6.根据权利要求5所述的污水处理工艺，其特征在于，所述厌氧消化处理的温度为50℃～55℃。

7.根据权利要求5所述的污水处理工艺，其特征在于，所述厌氧消化处理的水力停留时间为20～30天。

8.根据权利要求5所述的污水处理工艺，其特征在于，所述消化液依次进行磷回收和厌氧氨氧化处理。

9.一种污水处理系统，包括：

具有进水口的厌氧池；

与所述厌氧池的出口连接的第一好氧池；

与所述第一好氧池的出口连接的第一沉淀池；

与所述第一沉淀池的第一出口连接的缺氧池；

与所述第一沉淀池的第二出口连接的水解酸化池；

所述水解酸化池的出口与所述缺氧池的进口相连；

与所述缺氧池的出口连接的第二好氧池；

与所述第二好氧池的出口连接的第二沉淀池，所述第二沉淀池具有出水口；

所述第二好氧池与第二沉淀池之间设置有混凝剂投加装置。

10.根据权利要求9所述的污水处理系统，其特征在于，所述污水处理系统还包括与第二沉淀池连接的厌氧消化池；

所述水解酸化池和厌氧消化池相连。