CN105461061A

CN105461061A - 一种城市污水a2/o-生物同步脱氮除磷装置及方法

Info

Publication number: CN105461061A
Application number: CN201511034499.9A
Authority: CN
Inventors: 周娟; 周少奇; 柯浪文; 刘峙嵘; 张舟
Original assignee: GUIZHOU ACADEMY OF SCIENCES; Shijing Branch Of Guangzhou Water Purification Co ltd; South China University of Technology SCUT
Current assignee: GUIZHOU ACADEMY OF SCIENCES; Shijing Branch Of Guangzhou Water Purification Co ltd; South China University of Technology SCUT
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2035-12-31
Also published as: CN105461061B

Abstract

本发明公开了一种城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷装置，包括预缺氧池、厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，城市污水经进水口、带粗格栅和细格栅的污水提升泵房、曝气沉砂池、水泵、进水管分别输送至预缺氧池、厌氧池；预缺氧池、厌氧池和缺氧池内设有潜水搅拌器，好氧池底部设曝气器，好氧池通过硝化混合回流管路与厌氧池连接，缺氧池通过缺氧混合回流管路与厌氧池连接，沉淀池底部污泥一部分送至污泥浓缩脱水间，另一部分通过回流污泥管路与预缺氧池连接。本发明还公开了一种城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷方法。本发明降低或消除硝酸盐对厌氧释磷过程的影响，平衡缺氧反硝化脱氮和厌氧释磷的碳源需求，对氮和磷起到了高效的去除效果。

Description

一种城市污水A2/O-生物同步脱氮除磷装置及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术，特别是涉及一种城市污水改良A²/O-生物同步脱氮除磷装置及方法。

背景技术

现有的污水及废水生物处理过程中，氮磷的脱除比碳素的去除要复杂得多，要涉及氮的硝化、反硝化，微生物的释磷和吸磷等过程，上述每一个过程的目的不一样，对微生物组成，基质类型以及环境条件的要求也不一样。怎样在一个水处理装置中把各种恰当的反应条件有机地结合在一起，是一个有重要意义的课题。

从1932年Wuhrmann利用微生物内源建立了后置反硝化工艺去除城市污水中的氮素以来，经过半个多世纪的改良和发展，在1984年由Deakyne，Patel和Krichten提出了目前水处理工程上应用最普遍、工艺最简洁A₁(Anaerobic)A₂(anoxic)O(Oxygen)脱氮除磷工艺，简称A₁A₂O工艺或称A²/O工艺。

A2/O工艺由厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区和二个回流系统组成，其功能是厌氧释磷，缺氧反硝化脱氮，好氧硝化吸磷，经沉淀、泥水分离后，随剩余污泥排出除磷，常规A2/O工艺存在以下缺点：1.由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，影响系统的除磷效果；2.由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；3.由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际只有一少部分经历了完整的放磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷是不利的。4.系统上生物除磷需要高的污泥负荷，而生物脱氮则需要低的污泥负荷，在A/A/O工艺中使二者同时达到最佳状态较困难，一般以生物脱氮为主，生物除磷为辅。

为了解决A/A/O法回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷等的影响，在进水方式、厌氧、缺氧、好氧段进行优化排序、分点进水等方面进行改进，产生了改良A/A/O工艺、倒置A/A/O工艺、UCT工艺、MUCT工艺等。

发明内容

本发明的目的是在不增加反应器体积的前提下，加强反硝化细菌在厌氧池的作用时间，以除去回流污泥中富含的硝酸盐，从而降低或消除硝酸盐对厌氧释磷过程的影响，并通过加强反硝化除磷作用保证除磷效果的一种城市污水改良A2/O工艺脱氮除磷装置。

本发明的另一目的在提供应用上述装置的城市污水改良A2/O工艺脱氮除磷方法。

本发明在传统AAO工艺的基础上增加了一个预缺氧池，同时增加了缺氧混合液回流和硝化液混合液回流。本发明将进水进行分流，分别进入预缺氧池和厌氧池，除砂后的部分城市污水混合的回流污泥进入预缺氧池，利用城市污水提供的碳源对回流污泥中的硝酸盐氮进行反硝化，而剩余的城市污水和预缺氧池出水在厌氧池中混合，聚磷菌吸收水中易降解的挥发性有机酸，以PHB的形式储存在体内，同时将聚磷酸盐以正磷酸盐的形式释放到水中，此外，还增加了生物除臭塔，通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质加以转化，以达到除臭的目的。在一定程度上，消除了城市排水污染问题，减轻了城市水资源紧张的状况，提高了对有机物、氮及磷的去除效果，有利于降低能耗、减少运行费用。

本发明的第一目的通过如下技术方案实现：

一种城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷装置，包括依次连接的预缺氧池、厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，城市污水依次经进水口、带粗格栅和细格栅的污水提升泵房、曝气沉砂池、水泵、进水管分别输送至预缺氧池、厌氧池；所述预缺氧池、厌氧池和缺氧池内分别设有潜水搅拌器，所述好氧池底部设有曝气器，所述曝气器与空气压缩机连接；并采用电磁流量计控制曝气量，所述好氧池通过硝化混合回流管路与厌氧池连接，缺氧池通过缺氧混合回流管路与厌氧池连接，所述沉淀池底部污泥一部分送至污泥浓缩脱水间，另一部分通过回流污泥管路与预缺氧池连接，由闸门控制回流量，通过将进水进行分流，分别进入预缺氧池和厌氧池，以除去回流污泥中富含的硝酸盐，从而降低或消除硝酸盐对厌氧释磷的影响，通过加强反硝化除磷作用进而保证除磷效果。

进一步地，所述的曝气器为盘式微孔曝气器。

进一步地，所述预缺氧池、厌氧池、缺氧池、好氧池设置在同一壳体内，通过隔板分隔，其中预缺氧池与厌氧池之间、厌氧池与缺氧池之间的隔板可移动，加工方便，便于组装和调整。

进一步地，所述带粗格栅和细格栅的污水提升泵房、曝气沉砂池、好氧池和污泥浓缩脱水间均设置有生物除臭塔，通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质加以转化，以达到除臭的目的。

本发明的另一目的通过如下技术方案实现：

一种基于所述装置的城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷方法，包括步骤：

1）将除砂后的城市污水由水泵分别送入预缺氧池和厌氧池；

2）在预缺氧池中利用城市污水提供的碳源对回流污泥中的硝酸盐氮进行反硝化，以除去回流污泥中富含的硝酸盐，从而降低或消除硝酸盐对厌氧释磷过程的影响，剩余的部分城市污水和预缺氧池出水在厌氧池中混合，聚磷菌吸收进水中易降解的挥发性有机酸，以PHB的形式储存在体内，同时将聚磷酸盐以正磷酸盐的形式释放到水中；

3）经过反硝化和释磷处理后的混合液流入缺氧池进行反硝化脱氮处理，同时混合液回流系统将缺氧池中一部分经反硝化脱氮处理的混合液回流至厌氧池中，起到富集反硝化聚磷菌的作用；

4）缺氧池中经过反硝化脱氮处理的混合液进入好氧池进行硝化吸磷处理，在异养菌降解有机物的同时，硝化菌将污水中的氨氮转化为硝态氮，聚磷菌则过量吸收污水中的正磷酸盐；

5）经硝化吸磷处理的混合液一部分经硝化混合回流管路回流至厌氧池，另一部分在沉淀池中以排放剩余污泥的形式实现磷的去除；

6）所述污泥一部分经回流污泥管路回流至预缺氧池，另一部分经污泥浓缩脱水间浓缩脱水后运走。

进一步地，硝化混合回流管路的硝化液回流比R为80-150%，缺氧混合回流管路的缺氧混合液回流比R1为100-200%，回流污泥管路的污泥回流比r为60%~150%。

进一步地，所述预缺氧池、厌氧池、缺氧池、好氧池的总水力停留时间HRT为8-10h。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明在改良A²/O工艺在现有的基础上，通过增加一个预缺氧池，同时增加了缺氧混合回流管路和硝化混合回流管路。将进水进行分流，分别进入预缺氧池和厌氧池，以除去回流污泥中富含的硝酸盐，从而降低或消除硝酸盐对厌氧释磷过程的影响，进而保证了高效脱氮除磷的效果。

（2）本发明消除了城市水排污的问题，减轻了城市水资源紧张的状况，为城市污水的综合处理处置提供经济、便捷、合理、可行的解决办法，因不需占用更多的土地，也不增加基建投资，不但具有巨大的社会效益，同时带来可观的经济效益及环境效益，并推动污水处理资源化发展。

（3）本发明改良A²/O工艺脱氮除磷的处理工艺对污染物的去除效果如下：对COD、和磷的去除效果好，出水COD在40mg/L以下，磷出水在0.5mg/L以下；出水氨氮在5mg/L以下。各项出水水质指标均达到并优于国家排放标准一级A标准。

（4）在带粗格栅和细格栅的污水提升泵房、曝气沉砂池、好氧池和污泥浓缩脱水间这几个区域都增加了生物除臭塔，通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质加以转化，以达到除臭的目的。

附图说明

图1为实施例一的城市污水改良A²/O工艺脱氮除磷装置结构示意图。

图2为实施例二对COD的去除效果图。

图3为实施例二对氨氮的去除效果图。

图4为实施例二对总氮的去除效果图。

图5为实施例二对总磷的去除效果图。

图中所示为：1.进水口；2.带粗格栅和细格栅的污水提升泵房；3.曝气沉砂池；4.第一生物除臭塔；5.水泵；6.进水管；7.预缺氧池；8.厌氧池；9.缺氧池；10.好氧池；11.第二生物除臭塔；12.空气压缩机；13.潜水搅拌器；14.出水；15.沉淀池；16.缺氧混合回流管路；17.硝化混合回流管路；18.回流污泥管路；19.污泥浓缩脱水间；20.第三生物除臭塔。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。

实施例一

如图1所示，一种城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷装置，包括依次连接的预缺氧池7、厌氧池8、缺氧池9、好氧池10和沉淀池15，城市污水依次经进水口1、带粗格栅和细格栅的污水提升泵房2、曝气沉砂池3、水泵5、进水管6分别输送至预缺氧池7、厌氧池8；所述预缺氧池7、厌氧池8和缺氧池9内分别设有潜水搅拌器13，所述好氧池10底部设有盘式微孔曝气器，所述盘式微孔曝气器与空气压缩机12连接；并采用电磁流量计控制曝气量，所述好氧池10通过硝化混合回流管路17与厌氧池8连接，缺氧池9通过缺氧混合回流管路16与厌氧池8连接，所述沉淀池15采用周边出水的方形辐流式沉淀池，其底部污泥一部分送至污泥浓缩脱水间19，另一部分通过回流污泥管路18与预缺氧池7连接，由闸门控制回流量，通过将进水进行分流，分别进入预缺氧池和厌氧池，以除去回流污泥中富含的硝酸盐，从而降低或消除硝酸盐对厌氧释磷的影响，通过加强反硝化除磷作用进而保证除磷效果。

具体而言，所述预缺氧池7、厌氧池8、缺氧池9、好氧池10设置在同一壳体内，各池总体积为50m³，通过钢板分隔，其中预缺氧池7与厌氧池8之间、厌氧池8与缺氧池9之间的隔板可移动，加工方便，便于组装和调整。

另外，所述带粗格栅和细格栅的污水提升泵房2、曝气沉砂池3、好氧池10和污泥浓缩脱水间19均设置有生物除臭塔，通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质加以转化，以达到除臭的目的。

本实施例包括预缺氧池7、厌氧池8、缺氧池9，好氧池10，其中预缺氧池7在首端，缺氧池9在厌氧池8后，在好氧池10内根据水处理要求投放悬浮填料，回流污泥管路18将预缺氧池7和沉淀池15连通，缺氧混合回流管路16将缺氧池9和厌氧池8连通。

该装置在缺氧池9和厌氧池8之前加一个预缺氧池7，与来自沉淀池15的污泥回流和进水液混合，以除去回流污泥中富含的硝酸盐，从而降低或消除硝酸盐对厌氧释磷过程的影响；在缺氧池9中反硝化菌利用城市污水中的含碳有机物作为碳源对回流污泥中的硝酸盐进行反硝化；好氧池10内的硝化液回流至厌氧池8，对其中的硝酸盐进行反硝化，并可减少回流污泥中的硝酸盐的含量，缓解聚磷菌和反硝化菌的竞争关系；由于增加了一个预缺氧池7，既提高了脱氮效率，也在很大程度上降低硝酸盐对厌氧池8的干扰，从而提高了除磷效率。此外，还在带粗格栅和细格栅的污水提升泵房2、曝气沉砂池3、好氧池10和污泥浓缩脱水间19这几个区域分别设置了第一生物除臭塔4、第二生物除臭塔11、第三生物除臭塔20，通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质加以转化，以达到除臭的目的。该装置不增加体积的前提下，加强反硝化细菌在厌氧池8的作用时间，以除去回流污泥中富含的硝酸盐，从而降低或消除硝酸盐对厌氧释磷过程的影响，通过反硝化除磷保证除磷效果。

实施例二

1）将除砂后的城市污水由水泵5分别送入预缺氧池7和厌氧池8；

2）在预缺氧池7中利用城市污水提供的碳源对回流污泥中的硝酸盐氮进行反硝化，以除去回流污泥中富含的硝酸盐，从而降低或消除硝酸盐对厌氧释磷过程的影响，剩余的部分城市污水和预缺氧池7出水在厌氧池8中混合，聚磷菌吸收进水中易降解的挥发性有机酸，以PHB的形式储存在体内，同时将聚磷酸盐以正磷酸盐的形式释放到水中；

3）经过反硝化和释磷处理后的混合液流入缺氧池9进行反硝化脱氮处理，同时混合液回流系统16将缺氧池9中一部分经反硝化脱氮处理的混合液回流至厌氧池8中，起到富集反硝化聚磷菌的作用；

4）缺氧池9中经过反硝化脱氮处理的混合液进入好氧池10进行硝化吸磷处理，在异养菌降解有机物的同时，硝化菌将污水中的氨氮转化为硝态氮，聚磷菌则过量吸收污水中的正磷酸盐；

5）经硝化吸磷处理的混合液一部分经硝化混合回流管路17回流至厌氧池8，另一部分在沉淀池15中以排放剩余污泥的形式实现磷的去除；

6）所述污泥一部分经回流污泥管路18回流至预缺氧池7，另一部分经污泥浓缩脱水间浓缩脱水后运走。

进一步地，硝化混合回流管路17的硝化液回流比R为80-150%，缺氧混合回流管路16的缺氧混合液回流比R1为100-200%，回流污泥管路18的污泥回流比r为60%~150%。

进一步地，所述预缺氧池7、厌氧池8、缺氧池9、好氧池10的总水力停留时间HRT为8-10h。

本实施例将进水进行分流，分别进入预缺氧池7和厌氧池8，除砂后的部分城市污水混合的回流污泥进入预缺氧池7，利用城市污水提供的碳源对回流污泥中的硝酸盐氮进行反硝化，而剩余的城市污水和预缺氧池出水在厌氧池中混合，聚磷菌吸收水中易降解的挥发性有机酸，以PHB的形式储存在体内，同时将聚磷酸盐以正磷酸盐的形式释放到水中，然后城市污水进入沉淀池15，经泥水分离后，一部分污泥回流到预缺氧池7，剩余污泥排出；出水14从沉淀池15排出。回流污泥管路18将预缺氧池7和沉淀池15连通，可以保证硝化反应的良好运行；混合液回流系统16将缺氧池9和厌氧池8连通，可以起到富集反硝化聚磷菌的作用。

城市污水的平均进水氨氮浓度为18.67mg/L，平均进水总氮浓度为在29.79mg/L，平均进水总磷浓度为1.76mg/L，平均进水COD浓度为150.09mg/L。分别考察各个因素，改良A²/O工艺脱氮除磷的处理工艺的效果。单因素实验结果如下：

(1)当水力停留时间HRT为8h时，氨氮平均去除率为93.84%；总氮平均去除率为74.65%；总磷平均去除率为88.38%；COD平均去除率为80.74%。

(2)当缺氧混合液回流比R1为150%，氨氮平均去除率为93.66%；总氮平均去除率为68.85%；总磷平均去除率为87.60%；COD平均去除率为80.38%。

(3)当污泥回流比r为80%，氨氮平均去除率为86.45%；总氮平均去除率为74.65%；总磷平均去除率为79.93%；COD平均去除率为76.60%。

实施效果

根据以上单因素实验考察改良A²/O工艺脱氮除磷的处理工艺的实施结果，硝化液回流比R为80-150%，缺氧混合液回流比R1为100-200%，水力停留时间HRT为8h，污泥回流比r为80-150%，将这几种条件综合应用，考察了改良A²/O工艺脱氮除磷的处理工艺的实施效果。

1、COD的去除效果

由附图2可以看出A²/O—生物膜同步脱氮除磷的处理工艺对COD有很好的去除效果。进入中试装置的混合污水COD浓度变化较大，而且总体上进水COD浓度比较低。出水COD浓度也比较低，说明有机污染物已经被充分利用。平均进水COD在150.09mg/L左右，而出水COD一般在40mg/L以下。COD去除率最高可达96％，平均去除率可达85％。COD是污水处理工艺中微生物生长的碳源，在进行污水的脱氮除磷作用时，反硝化脱氮菌属于异养型兼性厌氧菌，在无氧条件时，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。而实现除磷作用的聚磷菌需要主动吸收由厌氧发酵产酸菌转化水中有机物成为的乙酸苷，这也会消耗碳源。同时微生物的生长也需要消耗污水中的有机物转化成自身细胞的组成部分。

2、氨氮和总氮的去除效果

由附图3和附图4可以看出，进入中试装置的混合污水总体上总氮浓度比较低，但由于污水高含氮和瞬间混入导致波动比较大，其中，进水最低TN浓度在5mg/L以上，进水最高TN浓度在62.98mg/L，平均进水TN在29.79mg/L，经过微生物的反硝化脱氮作用，出水总氮一般在2mg/L以下，出水最低浓度为1.8mg/L，出水最高浓度为13.53mg/L，平均为8.51mg/L，在排放标准范围以内，主要是由于系统具有高效稳定的硝化效果，保证了系统的脱氮效果。

3、总磷的去除效果

由附图5可以看出，可以看出改良A²/O工艺脱氮除磷的处理工艺对总磷有很好的去除效果。进入总磷浓度的波动比较大。其中进水T-P最低浓度0.32mg/L，最高浓度在5.39mg/L，平均浓度为1.76mg/L，经过微生物的除磷作用，出水T-P一般在0.5mg/L以下，平均为0.17mg/L。T-P最高去除率可达98％，平均去除率可达89％。

综合上述实验，本发明改良A²/O工艺同步脱氮除磷的处理工艺对污染物的去除效果好：COD、NH₄ ⁺-N、TN、TP的平均出水浓度分别为20.13mg/L、0.35mg/L、8.51mg/L、0.17mg/L，平均去除率分别为86%、98%、70%、89%，完全达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷装置，其特征在于：包括依次连接的预缺氧池(7)、厌氧池(8)、缺氧池(9)、好氧池(10)和沉淀池(15)，城市污水依次经进水口(1)、带粗格栅和细格栅的污水提升泵房(2)、曝气沉砂池(3)、水泵(5)、进水管(6)分别输送至预缺氧池(7)、厌氧池(8)；所述预缺氧池(7)、厌氧池(8)和缺氧池(9)内分别设有潜水搅拌器(13)，所述好氧池(10)底部设有曝气器，所述曝气器与空气压缩机(12)连接；并采用电磁流量计控制曝气量，所述好氧池(10)通过硝化混合回流管路(17)与厌氧池(8)连接，缺氧池(9)通过缺氧混合回流管路(16)与厌氧池(8)连接，所述沉淀池(15)底部污泥一部分送至污泥浓缩脱水间(19)，另一部分通过回流污泥管路(18)与预缺氧池(7)连接，由闸门控制回流量。

2.根据权利要求1所述的城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷装置，其特征在于：所述的曝气器为盘式微孔曝气器。

3.根据权利要求1所述的城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷装置，其特征在于：所述预缺氧池(7)、厌氧池(8)、缺氧池(9)、好氧池(10)设置在同一壳体内，通过隔板分隔，其中预缺氧池(7)与厌氧池(8)之间、厌氧池(8)与缺氧池(9)之间的隔板可移动。

4.根据权利要求(1)所述的城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷装置，其特征在于：所述带粗格栅和细格栅的污水提升泵房(2)、曝气沉砂池(3)、好氧池(10)和污泥浓缩脱水间(19)均设置有生物除臭塔。

5.一种基于权1至权4中任一项所述装置的城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷方法，其特征在于，包括步骤：

1）将除砂后的城市污水由水泵(5)分别送入预缺氧池(7)和厌氧池(8)；

2）在预缺氧池(7)中利用城市污水提供的碳源对回流污泥中的硝酸盐氮进行反硝化，剩余的部分城市污水和预缺氧池(7)出水在厌氧池(8)中混合，聚磷菌吸收进水中易降解的挥发性有机酸，以PHB的形式储存在体内，同时将聚磷酸盐以正磷酸盐的形式释放到水中；

3）经过反硝化和释磷处理后的混合液流入缺氧池(9)进行反硝化脱氮处理，同时混合液回流系统(16)将缺氧池(9)中一部分经反硝化脱氮处理的混合液回流至厌氧池(8)中，起到富集反硝化聚磷菌的作用；

4）缺氧池(9)中经过反硝化脱氮处理的混合液进入好氧池(10)进行硝化吸磷处理，在异养菌降解有机物的同时，硝化菌将污水中的氨氮转化为硝态氮，聚磷菌则过量吸收污水中的正磷酸盐；

5）经硝化吸磷处理的混合液一部分经硝化混合回流管路(17)回流至厌氧池(8)，另一部分在沉淀池(15)中以排放剩余污泥的形式实现磷的去除；

6）所述污泥一部分经回流污泥管路(18)回流至预缺氧池(7)，另一部分经污泥浓缩脱水间浓缩脱水后运走。

6.根据权利要求5所述的城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷方法，其特征在于：硝化混合回流管路(17)的硝化液回流比R为80-150%，缺氧混合回流管路(16)的缺氧混合液回流比R1为100-200%，回流污泥管路(18)的污泥回流比r为60%~150%。

7.根据权利要求5所述的城市污水A²/O-生物同步脱氮除磷方法，其特征在于：所述预缺氧池(7)、厌氧池(8)、缺氧池(9)、好氧池(10)的总水力停留时间HRT为8-10h。