CN106277558A

CN106277558A - 一种集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷工艺及装置

Info

Publication number: CN106277558A
Application number: CN201510353397.7A
Authority: CN
Inventors: 郑俊; 连宏伟; 郑杰
Original assignee: HUAQI ENVIRONMENT PROTECTION SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUAQI ENVIRONMENT PROTECTION SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2017-01-04

Abstract

本发明公开了一种集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷工艺及装置，所述装置由物理过滤池、缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统、除磷吸附过滤反应系统和PLC控制系统构成，污水进入物理过滤池，物理过滤池出水可先进入缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统脱氮，出水再进入除磷吸附反应系统中进行彻底除磷；或先进入除磷吸附反应系统中进行除磷，再进入缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统脱氮；脱氮除磷后的污水进入清水区并最终流入到消毒池中，经消毒处理即可排出。本发明工艺及装置不需外加除磷药剂，便可将污水中的磷去除，流程短、投资费用省、运行费用低、污泥易处理。

Description

一种集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷工艺及装置

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷工艺及装置，该污水处理工艺及处理装置具有高效除磷脱氮能力且无需外加任何药剂，能将城镇或小区生活污水处理达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。

背景技术

长期以来，我国污水处理一直注重对污水中有机物的降解控制，而近些年来尤其加强了对引起水体富营养化的“氮”“磷”污染物降解的控制，对污水厂排入水体的水质要求达到《城镇污水厂污染物排放标准》(GB18918——2002)一级A标准。目前大多数城镇污水厂，特别是南方地区的城镇污水厂进场管网都为雨污合流制，且由于地质条件较差而导致管网断裂，进而造成进水水质C：N：P比失调，表现为有机物浓度较低，而氮、磷浓度偏高。处理该种污水的传统工艺中的一般设置混凝沉淀池作为预处理工艺，此工艺过程需投加高聚型铝盐、铁盐等絮凝剂，其将污水中的磷及绝大部分细小悬浮有机物和部分溶解性有机物通过“架桥吸附”形成絮状共沉物，通过排泥而得以去除；同时由于形成的絮体的吸附作用，污水中的部分溶解性有机物也被去除，这样就造成后续反硝化脱氮工艺段的碳源不足；为了保证脱氮效果，则势必需外加如甲醇、醋酸钠等碳源，使得运行费用大大增加，造成能源的浪费。

对我国中小城镇来说，生物滤池污水处理技术有着广泛的应用前景。然而，生物滤池作为一种好氧生物膜污水处理工艺，其除磷能力有一定的局限性，无法有效地去除污水中存在的磷。此外，生物滤池对进水的悬浮物有严格的要求，所以传统工艺常将混凝沉淀池和生物滤池组合使用，并通过化学药剂的投加来达到除磷的目的。但是随着药剂的投入使得原水中大量有机物被去除，无形中降低了反硝化可利用的碳源量，导致碳源不足而需外加碳源，同时形成的化学污泥的处理、处置难度，这些均会大幅度增加水处理成本。为此，针对以生物滤池为主的生物过滤工艺，如何保证其正常运行对纤维状物质的控制要求和对碳源的需求；同时针对该工艺除磷效果弱的缺陷，如何寻找更好的除磷方式来代替工艺中的化学除磷，上述这些均直接影响着生物滤池的应用与推广。寻找一种简单又合适的处理工艺来解决上述问题，使得生物滤池工艺接近完美，对推动生物膜法技术的发展至关重要。

面对我国污水处理厂普遍存在的脱氮除磷效率不高的现状，积极探索具有高效除磷脱氮能力又节能降耗的新工艺、新技术来满足越来越高的排放标准是污水处理行业发展的必然趋势，这也是符合我国构建节约型社会和循环经济的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷工艺及装置，即3F污水脱氮除磷工艺及装置。“3F”是将三种不同功能的过滤（FILTER）方式串联组合的水处理新工艺，即：物理过滤（Physical Filter）+生物过滤（Biological Filter）+化学诱导结晶过滤（Chemical Filter）的组合工艺。能够不外加任何药剂可将城镇或小区生活污水处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。该工艺很好的保留了原污水中的有机物使得脱氮完全，并且通过一种诱导结晶除磷技术实现磷的去除，在整个工艺工程无需外加任何药剂即可满足一级A标准的要求，其具有较高的脱氮、除磷效率，且占地小、投资省、运营成本低。

本发明提供的集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置，主要由物理过滤池、缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统、除磷吸附过滤反应系统和PLC控制系统构成，物理过滤系统与缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统相连接，缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统与除磷吸附过滤反应系统相连接；或者，物理过滤池与除磷吸附过滤反应系统相连接，除磷吸附过滤反应系统与缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统相连接。所述物理过滤池、缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统和除磷吸附过滤反应系统分别与曝气及反冲洗系统、污水回流系统配合相连。污水首先经过物理过滤池，然后进入缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统，最后进入除磷吸附过滤反应系统；或者污水首先经过物理过滤系统，然后进入除磷吸附过滤反应系统，最后进入缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统。

物理过滤池内安装有孔隙依次减小的多级格栅；优选地，物理过滤池是由安装在物理过滤池内的粗格栅、中格栅、细格栅及精细过滤设施构成；所述中格栅的空隙优选为5－20mm，所述细格栅的空隙优选为2－5mm，所述精细过滤设施的孔径为0.1-2.0mm；所述精细过滤设施可选为微滤装置。

缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统由缺氧反硝化生物滤池、好氧硝化生物滤池及回流系统构成，缺氧反硝化生物滤池的出水流入好氧硝化生物滤池，好氧硝化生物滤池部分出水经回流至缺氧反硝化生物滤池。缺氧反硝化生物滤池、好氧硝化生物滤池分别由配水区、反应区、清水区构成，配水区内安装有滤头和滤板，其上为承托层和陶粒层。

除磷吸附过滤反应系统为除磷吸附滤池，滤池下部安装有布水系统，布水系统由下装式抗堵塞长柄滤头和滤板构成，该下装式抗堵塞长柄滤头顶部设置检修帽。除磷吸附滤池结构分为配水区、反应区和清水区，其反应区自下而上设有：下装式抗堵塞长柄滤头、鹅卵石、微碱缓释除磷滤料。

所述物理过滤池、缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统和除磷吸附过滤反应系统分别与曝气及反冲洗系统、污水回流系统配合相连。曝气系统由鼓风机、空气管路、调节阀门、空气分配器、单孔膜曝气器、在线溶解氧以及PLC控制系统等组成。反冲洗系统由反冲洗风机、反冲洗水泵、布水和布气管路以及PLC控制系统组成。反冲洗风机和反冲洗水泵与PLC控制系统连接。曝气及反冲洗系统可与好氧生物滤池相连。污水回流系统由回流水泵、回流水管道、流量计、硝酸盐氮监测仪表以及PLC控制系统组成。

在缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统中设置在线硝酸盐氮监测仪表、在线氨氮监测仪和/或在线溶解氧监测仪表，利用这些仪表监测的数据通过PLC系统控制回流系统的回流水量和曝气系统的供气量。

在物理过滤系统中设置机械清理装置，或还可以设置有在线超声波液位差仪表，利用在线超声波液位差仪表监测的数据通过PLC系统控制机械清渣清理。

本发明集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷工艺步骤是：

（1）污水进入物理过滤池，其流速控制在0.2～1.0m/s ；

（2）物理过滤池出水可先进入缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统脱氮，出水再进入除磷吸附反应系统中进行彻底除磷；或先进入除磷吸附反应系统中进行除磷，再进入缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统脱氮；

（3）污水流经缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统时，首先与好氧硝化生物滤池的部分回流水混合，然后共同进入反硝化生物滤池配水区，回流比为100%-150%；该级反应池滤速控制在5-25m/h；污水流经微碱缓释除磷滤料时，水中的磷酸根离子在微碱缓释除磷滤料的表层微碱环境下与水中的钙离子形成羟基磷酸钙结晶并附着于微碱缓释除磷滤料的表面，从而使污水中的磷酸根得以去除，起到除磷目的；

（4）污水流经除磷吸附反应系统时，采用上向流形式，滤速控制在5-25m/h，污水流经微碱缓释除磷滤料时，水中的磷酸根离子在微碱缓释除磷滤料的表层微碱环境下与水中的钙离子形成羟基磷酸钙结晶并附着于微碱缓释除磷滤料的表面，从而使污水中的磷酸根得以去除，起到除磷目的；

（5）脱氮除磷后的污水进入清水区并最终流入到消毒池中，经消毒处理即可排出；

（6）定期对缺氧反硝化生物滤池和好氧硝化生物滤池进行反冲洗，反冲洗采用快速降水位+气水联合反冲形式；反冲洗的高速空气和水流通过布水布气系统均匀布置于滤池截面上，冲洗气流产生的剪切力使表层老化生物膜脱落，随反冲洗水排出，使得缺氧反硝化生物滤池或好氧硝化生物滤池恢复处理能力；

（7）定期对除磷吸附滤系统进行反冲洗，反冲洗采用快速降水位+气水联合反冲形式，冲洗气流的剪切力使羟基磷酸钙脱落并随反冲洗水流经反冲洗排水管流出，使得除磷吸附反应池恢复吸附能力。

在缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统中设置在线硝酸盐氮监测仪表、在线氨氮监测仪以及在线溶解氧监测仪表，由专门开发的控制程序根据测得的在线监测数据，通过PLC计算机工作站系统控制来调节回流泵的回流水量和鼓风机的供气量，使回流泵供给的回流水和鼓风机供给的曝气量恰好满足脱氮硝化运行要求，在保证出水水质达到要求的前提下最大程度地节约电耗。

物理过滤池中的过滤系统含有机械自动清理装置，根据设置的在线超声波液位差仪表控制进行机械清渣清理。

本发明所提出的一种集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷工艺及装置与传统污水处理工艺相比较，其创新点为预处理部分只采用物理过滤，省去了传统流程中的混凝沉淀池，同时也避免了加药产生的絮凝作用，这样能最大程度的保留污水中的有机物，满足后续生物处理脱氮的需要；生物处理单元采用缺氧反硝化生物滤池和好氧硝化生物滤池串联工艺组，能高效的完成脱氮反应，其处理负荷高、能耗低、水力停留时间短；针对生物滤池工艺传统的投加絮凝剂的化学除磷方式，找出更经济、环保的新型除磷方法，即设置了除磷吸附滤池，不需外加除磷药剂，便可将污水中的磷去除，其原理为利用微碱缓释除磷滤料诱导结晶去除污水中的磷，具有高效吸附除磷性能。由于结晶，使得除磷滤料表面不断增大，当吸附达到饱和时即要进行反冲洗再生。再生时可以将吸附的羟基磷酸钙磷酸钙收集，用于涂料、水泥、空心砖等材料的制备。整个系统不加药除磷使得产生的污泥更易于污泥处理和处置。

本发明污水脱氮除磷新工艺及装置具有流程短、投资费用省、运行费用低、污泥易处理等显著特点，COD_cr、BOD₅、NH₃-N、SS、TN、TP去除率分别达到92%，95%，95%，95%，90%，95%。整个工艺无需任何外加药剂即可达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准，实现既治理了水污染又节约了能耗，也符合节约型社会的要求。

附图说明

图1 是本发明集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷工艺流程示意图之一。

图2是本发明集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置示意图之一。

图3是本发明集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷工艺流程示意图之二。

图4是本发明集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置示意图之二。

图中： A、物理过滤池，B、缺氧反硝化生物滤池，C、好氧硝化生物滤池，D、除磷吸附滤池，E、B 和C组成的缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统，F、中间水池，G、消毒出水池。

1、提升水泵，2、污水进水管道，3、格栅系统组，4、出水管道，5、反冲洗水泵，6、反冲洗进水管道，7、反冲洗出水管道，8、曝气鼓风机，9、曝气管道， 10、反冲洗风机，11、反冲洗进气管道，12、中间提升泵， 13、回流管道，14、回流泵，15、配水区，16、反应区， 17、清水区，18、下装式抗堵塞长柄滤头，19、滤板，20、曝气系统，21、承托层，22、球形轻质多孔生物陶粒， 23、微碱缓释除磷滤料，24、反冲洗气阀门，25、反冲洗进水阀门，26、反冲洗出水阀门，27、曝气阀门，28、在线硝酸盐氮监测仪器，29、在线氨氮监测仪器，30、在线溶解氧监测仪器，31、进水流量计，32、PLC计算机工作站系统，33、控制线缆，34、在线超声波液位差仪。

具体实施方式

实施例一：

下面结合附图1和附图2对本发明作进一步说明。

本发明集物理、生物、化学过滤于一体的污水处理装置主要由物理过滤池（A），缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统（E）（缺氧反硝化生物滤池（B）和好氧硝化生物滤池（C））和除磷吸附滤池D构成，并与曝气及反冲洗系统和污水回流系统配合相连使用。物理过滤池A内安装有孔隙依次减小的机械清渣格栅组（3），以去除进水中大部分的悬浮物和纤维状物质，保证后续缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统（E）的配水系统不堵塞，确保工艺的运行周期和产水率；缺氧反硝化生物滤池（B）和好氧硝化生物滤池（C）均可根据实际功能划分为配水区（15），反应区（16）和清水区（17）；缺氧反硝化生物滤池（B）和好氧硝化生物滤池（C）反应区自下而上均设有：下装式抗堵塞长柄滤头（18）、滤板（19）、承托层（21）、球形轻质多孔生物陶粒（22）；除磷吸附滤池（D）反应区自下而上设有：下装式抗堵塞长柄滤头（18）、滤板（19）、鹅卵石承托层（21）、微碱缓释除磷滤料（23）。

曝气系统由曝气鼓风机（8）、曝气管道（9）和曝气系统（20）组成。

反冲洗系统由反冲洗风机（10）、反冲洗进气管（11）、反冲洗水泵（5）、反冲洗进水管道（6）组成。

污水回流系统由回流水泵（14）和回流水管道（13）组成。

本发明集物理、生物、化学过滤于一体的污水脱氮除磷新工艺步骤是：

1、污水由污水进水管（2）进入物理过滤池（A），物理过滤池（A）内安装有孔隙依次减小的格栅组（3）。首先设置中格栅,其空隙在5-20mm，去除大块悬浮物质后在进入细格栅，其空隙在2-5mm；最后进入微滤，其栅/孔隙控制在0.1-2.0mm，流速控制在0.6m/s，使阻力得以较好的控制。

2、物理过滤池（A）出水与从回流泵（14）经回流管（13）回流到进水端的部分好氧硝化生物滤池（C）出水混合，然后共同从缺氧反硝化生物滤池（B）的进水管道（2）进入到缺氧反硝化生物滤池（B），通过布水系统进入承托层（21），然后再流经承托层（21）上方供反硝化菌附着生长的球形轻质多孔生物陶粒层（22），将好氧硝化生物滤池（C））经回流泵（14）、回流管（13）回流到缺氧反硝化生物滤池（B）中的硝酸盐氮还原为氮气，完成脱氮过程，同时污水中的大部分悬浮物被截留在球形轻质多孔生物陶粒层（22）的空隙中，经球形轻质多孔生物陶粒层（22）降解后的水经清水区（17）后排入出水管道（4），自流进入好氧硝化生物滤池（C）。好氧硝化生物滤池（C）和缺氧反硝化生物滤池（B）的构造基本一样，分别由配水区（15）、反应区（16）、清水区（17）构成。在配水区内安装有下装式抗堵塞长柄滤头（18）和滤板（19），其上为承托层（21）和球形轻质多孔生物陶粒层（22），为满足供氧特在承托层内设置有曝气系统（20），所需空气由曝气鼓风机（8）提供，同时由于球形轻质多孔生物陶粒层（22）的截流作用进一步去除污水中的悬浮物，最终使污水得到净化进入清水区（17）并经出水渠通过出水管（4）将水自流入到中间水池。中间水池的部分水由回流泵（14）并经回流管（13）回流到缺氧反硝化生物滤池（B），另一部分通过中间提升泵（12）进入除磷吸附滤池（D）中。除磷吸附滤池（D）构造与缺氧反硝化生物滤池（B）一样，分别由配水区（15）、反应区（16）、清水区（17）构成。在配水区内安装有下装式抗堵塞长柄滤头（18）和滤板（19），其上为承托层（21）和微碱缓释除磷滤料（23）。微碱缓释除磷滤料（23）是由多种材料混合调制而成，且能形成颗粒多孔状。

3、定期对缺氧反硝化生物滤池（B）和好氧硝化生物滤池（C）进行反冲洗，反冲洗系统由反冲洗风机、反冲洗水泵、布水和布气管路以及PLC控制系统组成。反冲洗风机与布气管路连接，反冲洗水泵与布水管路连接，而PLC系统连接反冲洗风机和反冲洗水泵。反冲洗采用降水位、气冲洗、气水联合冲洗以及水漂洗的步骤进行。降水位过程需要开启需进行反冲洗反应器的排空设施，将滤池上部清水区的存水（17）快速排出；气水冲洗即开启反洗风机（9）和阀门（24）及反洗水泵（5）和阀门（25），对球形轻质多孔生物陶粒（22）进行空气扰动冲洗，冲洗的气流剪切力使表层老化生物膜脱落，随反冲洗水排出，使得缺氧反硝化生物滤池（B）和好氧硝化生物滤池（C）恢复处理能力。

4、定期对除磷吸附滤池进行反冲洗。反冲洗仍然采用降水位、气冲洗、气水联合冲洗以及水漂洗的步骤进行。定期反冲洗能够有效的增加除磷吸附滤池（D）的除磷效果。当微碱缓释除磷滤料（23）吸附饱和时，需要对其进行再生。再生时可将结晶的羟基磷酸钙磷酸钙回收，用于水泥、多空砖等材料的制备。

5、在污水进水管（2）上安装有进水流量计（31），在好氧硝化生物滤池（C）清水区（17）中安装有在线溶解氧监测仪器（30），在污水进水管（2）和中间水池（F）中安装有在线硝酸盐氮监测仪器（28），在缺氧反硝化生物滤池（B）的清水区（17）和中间水池（F）中安装有在线氨氮监测仪器（29），由专门开发的控制程序根据（28）、（29）、（30）和（31）测得的在线监测数据，通过PLC计算机工作站系统（32）控制电缆（33）来调节回流泵（14）的回流水量和曝气鼓风机（8）的供气量，使回流泵（14）和鼓风机（8）供给的回流水和曝气量恰好满足脱氮运行要求，在保证出水水质达到要求的前提下最大程度地节约电耗。

6、物理过滤池（A）中的格栅组（3）要定期进行机械清渣清理。根据设置的在线超声波液位差仪（34）测得的数据，通过通过PLC计算机工作站系统（32）来对格栅组（3）进行机械清渣，保证设备较高的去除效率。

以发明人根据本发明工艺来实施将城镇或小区生活污水处理达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准为例，加以详细说明：

某市政污水，污水流量为50000m³/d，进入本工艺处理前污染物指标为： COD_cr=300mg/L，BOD₅=180mg/L，NH₃-N=30mg/L，SS=200mg/L，TN=40mg/L，TP=5mg/L，该污水按照本发明工艺建设的设施进行处理，污水先后通过物理过滤池、缺氧反硝化生物滤池、好氧硝化生物滤池和除磷吸附滤池相继处理。在系统正式运行前，缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统中的缺氧反硝化生物滤池和好氧硝化生物滤池中的球形轻质多孔生物滤料上预先已通过挂膜启动培养驯化好反硝化细菌和好氧异养菌；工艺正常运行时，反冲洗阀门处于关闭状态，缺氧反硝化生物滤池和除磷吸附滤池内反洗空气管上的阀门处于关闭状态，而硝化生物滤池内空气管上的阀门处于开启状态，并且鼓风机处于开启状态，对好氧硝化生物滤池进行曝气供氧。

物理过滤池：污水首先经过进水管与提升泵进入物理过滤池，依次流经10mm栅隙的中格栅、5mm栅隙和3mm栅隙的细格栅，最后通过孔径为0.5mm的微滤设施。经过格栅物理过滤池出水水质指标为：COD_cr=270mg/L，BOD₅=170mg/L，NH₃-N=30mg/L，SS=100mg/L，TN=40mg/L，TP=5.0mg/L。

缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统：污水经过物理过滤池后进入缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统，首先污水与后续好氧硝化生物滤池回流水混合进入缺氧反硝化生物滤池，回流比为100%-200%，滤料层为3.5m高度直径为6~9mm的球形轻质多孔生物陶粒。污水流经球形轻质多孔生物陶粒时，其上生长的反硝化微生物利用污水中的悬浮性有机物和溶解性有机物作为碳源，将硝酸盐氮还原为氮气，完成脱氮，同时对水中的悬浮物进行过滤截流经。过该缺氧反硝化生物滤池处理后出水水质指标为：COD_cr=145mg/L，BOD₅=75mg/L，NH₃-N=30mg/L，SS=40mg/L，TN=13mg/L。该出水自流入后续的好氧硝化生物滤池作进一步处理，其滤料层为4.0m高度直径为4~6mm的球形轻质多孔生物陶粒。在生物陶粒层下部的承托层内安装曝气系统，在鼓风机的作用下向水中供氧，缺氧反硝化生物滤池处理后的出水在好氧硝化生物滤池内附着生长在生物陶粒上的专性好氧除碳微生物和硝化菌的作用下进行好氧呼吸，将剩余的有机污染物分解为二氧化碳和水，将氨氮氧化为硝酸盐氮，同时生物滤料层对水中的悬浮物进一步进行过滤截流。经过该好氧反硝化生物滤池处理后出水水质指标为：COD_cr=30mg/L，BOD₅=6mg/L，NH₃-N=4.0mg/L，SS=12mg/L，TN=13mg/L，TP=4.5mg/L。

除磷吸附滤池：污水通过缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统经过中间水池后经提升泵进入除磷吸附滤池。水力停留时间为10-40min，上升流速为5-25m/h，其承托层上面是2.5m高度的直径为1~2mm的碱性多孔硅酸钙滤料（见本发明人的专利ZL 201010272692.7），经过该除磷吸附滤池处理后出水水质指标为：COD_cr=30mg/L，BOD₅=6mg/L，NH₃-N=4.0mg/L，SS=8mg/L，TN=12mg/L，TP=0.3mg/L。最终进入出水池进行消毒后已经完全达到《城镇污水处理厂污水排放标准》的一级A 排放要求。

实施例二：

下面结合附图3和附图4对本发明作进一步说明。

本发明集物理、生物、化学过滤于一体的3F污水处理装置主要由物理过滤池（A），缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统（E）（缺氧反硝化生物滤池（B）和好氧硝化生物滤池（C））和除磷吸附滤池(D)构成，并与曝气及反冲洗系统和污水回流系统配合相连使用。物理过滤池A内安装有孔隙依次减小的机械清渣格栅组，以去除进水中大部分的悬浮物和纤维状物质，保证除磷吸附滤池(D) 配水系统不堵塞及反洗再生周期；在除磷吸附滤池(D)将污水中的磷通过微碱缓释除磷滤料的诱导结晶技术得以去除，进而再进入后续的由缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池组成的脱氮系统（E）；脱氮系统（E）将污水中剩余的有机物、氨氮、总氮及悬浮物通过该系统得以去除；最后经过脱氮系统的出水再经消毒即可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。

某村镇污水，污水流量为1000m³/d，进入本工艺处理前污染物指标为： COD_cr=300mg/L，BOD₅=180mg/L，NH₃-N=30mg/L，SS=150mg/L，TN=35mg/L，TP=3mg/L，该污水按照本发明工艺建设的设施进行处理，污水先后通过物理过滤池、除磷吸附滤池、缺氧反硝化生物滤池、好氧硝化生物滤池相继处理。在系统正式运行前，缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统中的缺氧反硝化生物滤池和好氧硝化生物滤池中的球形轻质多孔生物滤料上预先已通过挂膜启动培养驯化好反硝化细菌和好氧异养菌；工艺正常运行时，反冲洗阀门处于关闭状态，缺氧反硝化生物滤池和除磷吸附滤池内反洗空气管上的阀门处于关闭状态，而硝化生物滤池内空气管上的阀门处于开启状态，并且鼓风机处于开启状态，对好氧硝化生物滤池进行曝气供氧。

物理过滤池：污水首先经过进水管与提升泵进入物理过滤池，依次流经10mm栅隙的中格栅、5mm栅隙和3mm栅隙的细格栅，最后通过孔径为0.5mm的微滤设施。经过格栅物理过滤池出水水质指标为：COD_cr=270mg/L，BOD₅=170mg/L，NH₃-N=30mg/L，SS=60mg/L，TN=35mg/L，TP=3.0mg/L。

除磷吸附滤池：污水通过物理过滤系统后进入除磷吸附滤池。水力停留时间为10-40min，上升流速为5-25m/h，承托层上面是2.5m高度的直径为7~9mm的碱性多孔硅酸钙滤料（见本发明人的专利ZL 201010272692.7），经过该除磷吸附滤池处理后出水水质指标为：COD_cr=243mg/L，BOD₅=153mg/L，NH₃-N=30mg/L，SS=30mg/L，TN=35mg/L，TP=0.4mg/L。

缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统：经过除磷吸附滤池的出水与后续好氧硝化生物滤池回流水混合进入缺氧反硝化生物滤池，回流比为100%-150%，滤料层为3.5m高度直径4~6mm的球形轻质多孔生物陶粒。污水流经陶粒滤料时，其上生长的反硝化微生物利用污水中的悬浮性有机物和溶解性有机物作为碳源，将硝酸盐氮还原为氮气，完成脱氮，同时对水中的悬浮物进行过滤截流经。过该缺氧反硝化生物滤池处理后出水水质指标为：COD_cr=165mg/L，BOD₅=90mg/L，NH₃-N=30mg/L，SS=15mg/L，TN=14mg/L。该出水自流入后续的好氧硝化生物滤池作进一步处理，其滤料层为高度为2.5m直径3~5mm和高度1.5m直径1~3mm的球形轻质多孔生物陶粒，在生物陶粒层下部的承托层内安装曝气系统，在鼓风机的作用下向水中供氧，缺氧反硝化生物滤池处理后的出水在好氧硝化生物滤池内附着生长在生物陶粒上的专性好氧除碳微生物和硝化菌的作用下进行好氧呼吸，将剩余的有机污染物分解为二氧化碳和水，将氨氮氧化为硝酸盐氮，同时生物滤料层对水中的悬浮物进一步进行过滤截流。经过该好氧反硝化生物滤池处理后出水水质指标为：COD_cr=30mg/L，BOD₅=6mg/L，NH₃-N=4.0mg/L，SS=10mg/L，TN=13mg/L，TP=0.4mg/L。最终进入出水池进行消毒后已经完全达到《城镇污水处理厂污水排放标准》的一级A 排放要求。

Claims

1.一种集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置，主要由物理过滤池、缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统、除磷吸附过滤反应系统和PLC控制系统构成，其特征在于：物理过滤系统与缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统相连接，缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统与除磷吸附过滤反应系统相连接；或者，物理过滤池与除磷吸附过滤反应系统相连接，除磷吸附过滤反应系统与缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统相连接；所述物理过滤池、缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统和除磷吸附过滤反应系统分别与曝气及反冲洗系统、污水回流系统配合相连。

2.如权利要求1所述的集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置，其特征在于：物理过滤池内安装有孔隙依次减小的多级格栅。

3.如权利要求2所述的集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置，其特征在：所述物理过滤池的池体内依次安装有中格栅、细格栅及精细过滤设施；所述中格栅的空隙为5－20mm，所述细格栅的空隙为2－5mm，所述精细过滤设施的孔径为0.1-2.0mm。

4.如权利要求3所述的集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置，其特征在于：所述精细过滤设施为微滤装置。

5.如权利要求1所述的集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置，其特征在于：所述缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统由缺氧反硝化生物滤池、好氧硝化生物滤池及回流系统构成，缺氧反硝化生物滤池的出水与好氧硝化生物滤池相连通，好氧硝化生物滤池部分出水经回流系统与缺氧反硝化生物滤池相连通；缺氧反硝化生物滤池、好氧硝化生物滤池分别由配水区、反应区、清水区构成，配水区内安装有滤头和滤板，其上为承托层和陶粒层。

6.如权利要求1所述的集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置，其特征在于：除磷吸附过滤反应系统包括除磷吸附滤池，除磷吸附滤池结构分为配水区、反应区和清水区，其反应区自下而上设有下装式抗堵塞长柄滤头、鹅卵石、微碱缓释除磷滤料；滤池下部安装有布水系统，布水系统由下装式抗堵塞长柄滤头和滤板构成，该下装式抗堵塞长柄滤头顶部设置检修帽。

7.如权利要求1所述的集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置，其特征在于：还包括曝气及反冲洗系统，曝气系统由鼓风机、空气管路、调节阀门、空气分配器、单孔膜曝气器、在线溶解氧以及PLC控制系统等组成；反冲洗系统包括反冲洗风机、反冲洗水泵、布水和布气管道；所述反冲洗风机和反冲洗水泵与PLC控制系统连接；曝气及反冲洗系统可与好氧硝化生物滤池相连。

8.如权利要求1或5所述的集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置，其特征在于：在缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池脱氮系统中设置在线硝酸盐氮监测仪表、在线氨氮监测仪表、在线溶解氧监测仪表，所述监测仪表监测的数据通过PLC控制系统控制回流系统的回流水量和曝气系统的供气量。

9.如权利要求1或2所述的集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置，其特征在于：在物理过滤池中设置机械清理装置。

10.如权利要求9所述的集物理生物化学过滤于一体的污水脱氮除磷装置，其特征在于：在物理过滤池中还设置有在线超声波液位差仪表。

11.一种采用如权利要求1～10任一项所述装置的污水脱氮除磷工艺，其脱氮除磷工艺步骤是：

（1）污水进入物理过滤池，其流速控制在0.2～1.0m/s ；

12.如权利要求11所述的污水脱氮除磷工艺，其特征在于：在缺氧反硝化生物滤池\好氧硝化生物滤池系统中设有在线硝酸盐氮监测仪表、在线氨氮监测仪、在线溶解氧监测仪表，根据测得的在线监测数据，通过PLC系统控制来调节回流泵的回流水量和鼓风机的供气量，使回流泵供给的回流水和鼓风机供给的曝气量恰好满足脱氮硝化运行要求，在保证出水水质达到要求的前提下最大程度地节约电耗。

13.如权利要求11所述的污水脱氮除磷工艺，其特征在于：反冲洗包括如下步骤：

1)降水位，将滤池清水区的水通过放空管快速排出系统，使得水流对布水系统进行反向冲洗；

2)气冲洗，开启反洗风机和阀门，使滤料层松动；

3)气水联合冲洗，开启反洗风机和阀门及反洗水泵和阀门，对滤料进行空气扰动冲洗及水冲洗；

4)清水漂洗，关闭反洗风机，保持反洗水泵工作状态，将滤料上脱落的生物膜及滤料间截流或吸附的物质冲洗出反应器，使得滤池恢复之前的处理能力。

14.如权利要求11所述的污水脱氮除磷工艺，其特征在于：物理过滤池中设有机械自动清理装置，在线超声波液位差仪表控制进行机械清渣清理。