CN106830539A - 一种阶段曝气后置反硝化脱氮除磷装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阶段曝气后置反硝化脱氮除磷装置及工艺，所述装置包括顺序连接的进水池(1)、生化反应池及二沉池(12)，所述生化反应池由顺序连接的厌氧池(4)、微氧池(6)、好氧池(8)、前缺氧池(9)、后缺氧池(10)及二沉池(12)构成，所述生化反应池的各池中均设置搅拌器(3)，污水顺序通过生化反应池中的各池进行处理，污水处理效力强，节约碳源，运行及操作方式简单、能耗低，便于实际应用。

Description

一种阶段曝气后置反硝化脱氮除磷装置及工艺
技术领域
本发明涉及属于后置反硝化生物处理技术领域，尤其涉及一种阶段曝气后置反硝化装置及工艺。
背景技术
污水处理厂是削减污染物进入地表水体的主要构筑物。目前，采用前置反硝化工艺进行污水处理(如A2O、UTC等)，为增强污水处理工艺的出水效果，需要借助大比例的消化液内循环实现脱氮效果的提升，因此前置反硝化系统运行较为复杂同时能耗偏高。相较于前置反硝化工艺，后置反硝化系统无需进行内循环，运行操作更为简单能耗更低，但后置反硝化系统存在后程反硝化碳源不足及磷释放的技术瓶颈，目前为改善后置反硝化工艺脱氮除磷效果，采取分段进水或将厌氧区富含碳源污泥分流至缺氧区的方法，以改善后置反硝化段碳源不足的问题，但采用分流后，分流至缺氧区中的进水或混合液中的氨氮不能经历完整的硝化反硝化过程(只有极小部分会由微生物自身合成利用)，使得出水处理效果提升困难。
同步硝化反硝化理论的提出为解决后置反硝化过程中后程碳源不足提供一种思路，传统的同步硝化反硝化过程需在0.5mg/L的溶解氧条件下进行，且实现完全脱氮需要近6h的曝气时间，提高溶解氧浓度能够实现同步硝化反硝化速率的提升，但也将面临碳源消耗加快的问题。反硝化除磷理论的提出，使得在利用内碳源物质进行代谢过程中以硝态氮及亚硝态氮为电子受体同步实现脱氮除磷，是一种能够实现“一碳两用”的技术理论，但多需要通过富含内碳源污泥分流或采用投加有机物抑制好氧段磷吸收实现，因此操作更为复杂，同时会带来运行费用的增加。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种阶段曝气后置反硝化装置及工艺，解决现有的前置反硝化系统运行较为复杂同时能耗偏高、出水提升困难，以及后至反硝化碳源不足、操作更为复杂、运行费用增加的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种阶段曝气后置反硝化装置，其特征在于，包括顺序连接的进水池、生化反应池及二沉池，所述生化反应池由顺序连接的厌氧池、微氧池、好氧池、前缺氧池、后缺氧池及二沉池构成，所述生化反应池的各池中均设置搅拌器。
优选的，所述还设置有进水泵，进水池通过进水泵将污水泵入所述厌氧池中。
优选的，还包括设置在所述二沉池上部的出水堰及出水管，包括设置在所述二沉池下部的用于排出剩余污泥的剩余污泥排放管及用于将污泥泵入厌氧池的污泥回流管、污泥回流泵。
优选的，所述好氧池底部的曝气头个数大于微氧池底部的曝气头个数。
优选的，所述生化反应池中的各池通过分别设置在各池壁上下的孔洞连通，且所述孔洞的设置保证污水形成S型流动通过所述生化反应池。
为实现上述目的，本发明还提供了一种阶段曝气后置反硝化工艺，其特征在于，采用上述装置，污水由进水池进入生化反应池，在所述生化反应池中顺序通过厌氧池、微氧池、好氧池、前缺氧池、后缺氧池，最后进入二沉池，在二沉池中完成泥水分离，出水通过出水堰及出水管排放，污泥则通过污泥回流泵及污泥回流管进入厌氧池；在污水流动过程中，各池中的搅拌器同时进行搅拌，保持各池内污泥的充分混合及污泥的悬浮状态。
优选的，所述生化反应池中的有效体积为40L，进水泵(2)进水流量为5L/h，总水力停留时间为8h，各池体积相同，水力停留时间均为1.6h，各段水力停留时间比为厌氧池：微氧池：好氧池：缺氧池＝1:1:1:2。
优选的，维持所述微氧池(6)溶解氧浓度为0.3-0.5mg/L，维持好氧池(8)溶解氧浓度为2.0-3.0mg/L
优选的，通过污泥回流泵(15)进行污泥回流，通过污泥回流管将所述二次沉池(12)底部与所述厌氧池(4)底部相连接，污泥回流比SRT为1.0，每天进行剩余污泥排放，维持系统污泥停留时间为15-18d。
本发明的上述技术方案的有益效果在于：
通过在多格式反应器平台采用阶段曝气方式实现后置反硝化系统良好的脱氮除磷效果；在微氧区域实现同步硝化反硝化过程及微氧条件下的磷吸收；氧段磷吸收负荷较弱碳源消耗减少，为后程缺氧段反硝化提供碳源同时满足氨氮的硝化反应；同时，缺氧段通过反硝化除磷维持除磷效果，减少碳源需求；且本发明运行及操作方式简单、能耗低，便于实际应用。
附图说明
图1是阶段曝气后置反硝化装置构成的示意图；
图2是阶段曝气后置反硝化装置按照发明中方案进行工艺运行，处理效果稳定后，氮磷的沿程变化情况示意图。
附图标记说明：
1、进水池；
2、进水泵；
3、搅拌器；
4、厌氧池；
5、微氧曝气阀；
6、微氧池；
7、好氧曝气阀；
8、好氧池；
9、前缺氧池；
10、后缺氧池；
11、曝气泵；
12、二沉池；
13、出水堰及出水管；
14、曝气头；
15、污泥回流泵；
16、剩余污泥排放管。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，一种阶段曝气后置反硝化脱氮除磷装置，包括顺序连接的进水池1、生化反应池及二沉池12，所述生化反应池由顺序连接的厌氧池4、微氧池6、好氧池8、前缺氧池9、后缺氧池10及二沉池12构成，所述生化反应池的各池中均设置搅拌器3。污水顺序通过各反应池实现分阶段除磷去氮工艺，在反应池中通过搅拌器搅拌实现水及泥的充分混合，提高反应效率。
具体的，所述还设置有进水泵2，进水池1通过进水泵2将污水泵入所述厌氧池4中，通过进水泵2控制性的向进水池中泵入污水，还能方便污水与回流污泥充分混合。
具体的，还包括设置在所述二沉池12上部的出水堰及出水管13，利用该出水堰及出水管13实现出水的定量排出；包括设置在所述二沉池12下部的用于排出剩余污泥的剩余污泥排放管16及用于将污泥泵入厌氧池4的污泥回流管、污泥回流泵15，可以根据反应条件，排出多余的污泥，还可以利用污泥回流管、污泥回流泵15将沉淀污泥回流入所述厌氧池4再次参与反应，通过出水堰及出水管13及剩余污泥排放管16控制总水量及污泥留存量。
具体的，所述微氧池6及好氧池8底部均设置有曝气头14，微氧池6底部的曝气头14通过微氧管路与曝气泵11连通，所述微氧管路上设置有微氧曝气阀5，所述好氧池8底部的曝气头14通过好氧管路与曝气泵11连通，所述好氧管路上设置有好氧曝气阀7，以实现反应池中的氧气量输入,气体扩散达到均匀曝气目的。
具体的，为方便控制氧气供应差别出现，所述好氧池8底部的曝气头14个数大于微氧池6底部的曝气头14个数。
具体的，所述生化反应池中的各池通过分别设置在各池壁上下的孔洞连通，且所述孔洞的设置保证污水形成S型流动通过所述生化反应池，以保证在流动过程中实现污水与反应物充分接触，实现充分高效处理。
为了明确操作方式，本发明还给出了一种阶段曝气后置反硝化脱氮除磷工艺，采用上述装置，如图1所示，污水由进水池1进入生化反应池，在所述生化反应池中顺序通过厌氧池4、微氧池6、好氧池8、前缺氧池9、后缺氧池10，最后进入二沉池12，在二沉池12中完成泥水分离，出水通过出水堰及出水管13排放，污泥则通过污泥回流泵15及污泥回流管进入厌氧池4；在污水流动过程中，各池中的搅拌器3同时进行搅拌，保持各池内污泥的充分混合及污泥的悬浮状态。污水通过进水泵2进入厌氧池4并与回流污泥充分混合，聚磷菌群在该区域完成碳源的吸收转化及释磷过程，随后进入微氧池6，在此通过同步硝化反硝化及微氧条件下的磷吸收去除部分的氮和磷，接着进入好氧池8实现对剩余氨氮的硝化反应过程及剩余磷的吸收达到氨氮和去除的目的，随后顺次进入前缺氧池9和后缺氧池10，在此完成反硝化过程并通过反硝化除磷与释磷之间的平衡，实现氮的去除及维持磷去除效果的稳定，实现良好的脱氮除磷效果，最后进入二沉池12完成泥水分离，出水通过出水堰及出水管13排放，污泥则通过污泥回流泵15及污泥回流管进入厌氧池4。
具体的，考虑成本及污水处理效率问题，本发明还给出了工艺中的具体参数设定，即生化反应池有效体积为40L，进水泵2进水流量为5L/h，生化反应池总水力停留时间为8h，各池体积相同，水力停留时间均为1.6h，因此各段水力停留时间比厌氧池：微氧池：好氧池：缺氧池为1:1:1:2，微氧池溶解氧浓度为0.3-0.5mg/L，维持好氧池溶解氧浓度为2.0-3.0mg/L，生化反应池污泥浓度为3000-3500mg/L，二沉池12体积为20L，污泥回流泵15流量5L/h，污泥回流比SRT为1.0，每天进行剩余污泥排放，维持系统污泥停留时间为15-18d，从而循环实现不停歇的污水高效处理。
现有污水参数为COD 300mg/L，氨氮30mg/L，总磷5mg/L，进水pH7.0-7.5，采用上述技术方案进行污水处理后，阶段曝气后置反硝化工艺CO氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别为96.45％、89.90％和94.37％；工艺中氮磷沿程变化情况如图2中所示，微氧区域总氮去除主要为同步硝化反硝化，占工艺过程总氮去除的28.22％，微氧段使得后续好氧段实现较好的同步硝化反硝化过程，占工艺过程总氮去除的27.21％，工艺总氮去除中同步硝化反硝化占55.43％，阶段曝气后置反硝化系统能够实现较好的同步硝化反硝化效率。微氧区域能够实现一定的磷吸收，微氧处于磷吸收站总磷摄取的40.31％，能够有效减少好氧区磷摄取负荷。缺氧段未出现明显的释磷现象，主要原因为反硝化聚磷与释磷过程实现平衡，维持良好的除磷效果。
通过在多格式反应器平台采用阶段曝气方式实现后置反硝化系统良好的脱氮除磷效果；在微氧区域实现同步硝化反硝化过程及微氧条件下的磷吸收；氧段磷吸收负荷较弱碳源消耗减少，为后程缺氧段反硝化提供碳源同时满足氨氮的硝化反应；同时，缺氧段通过反硝化除磷维持除磷效果，减少碳源需求；且本发明运行及操作方式简单、能耗低，便于实际应用。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，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)

1.一种阶段曝气后置反硝化脱氮除磷装置，其特征在于，包括顺序连接的进水池(1)、生化反应池及二沉池(12)，所述生化反应池由顺序连接的厌氧池(4)、微氧池(6)、好氧池(8)、前缺氧池(9)、后缺氧池(10)及二沉池(12)构成，所述生化反应池的各池中均设置搅拌器(3)。
2.根据权利要求1所述的阶段曝气后置反硝化脱氮除磷装置，其特征在于，所述还设置有进水泵(2)，进水池(1)通过进水泵(2)将污水泵入所述厌氧池(4)中。
3.根据权利要求1所述的阶段曝气后置反硝化脱氮除磷装置，其特征在于，还包括设置在所述二沉池(12)上部的出水堰及出水管(13)，包括设置在所述二沉池(12)下部的用于排出剩余污泥的剩余污泥排放管(16)及用于将污泥泵入厌氧池(4)的污泥回流管、污泥回流泵(15)。
4.根据权利要求1所述的阶段曝气后置反硝化脱氮除磷装置，其特征在于，所述微氧池(6)及好氧池(8)底部均设置有曝气头(14)，微氧池(6)底部的曝气头(14)通过微氧管路与曝气泵(11)连通，所述微氧管路上设置有微氧曝气阀(5)，所述好氧池(8)底部的曝气头(14)通过好氧管路与曝气泵(11)连通，所述好氧管路上设置有好氧曝气阀(7)。
5.根据权利要求4所述的阶段曝气后置反硝化脱氮除磷装置，其特征在于，所述好氧池(8)底部的曝气头(14)个数大于微氧池(6)底部的曝气头(14)个数。
6.根据权利要求1所述的阶段曝气后置反硝化脱氮除磷装置，其特征在于，所述生化反应池中的各池通过分别设置在各池壁上下的孔洞连通，且所述孔洞的设置保证污水形成S型流动通过所述生化反应池。
7.一种阶段曝气后置反硝化脱氮除磷工艺，其特征在于，采用如权利要求1-6所述任一装置，污水由进水池(1)进入生化反应池，在所述生化反应池中顺序通过厌氧池(4)、微氧池(6)、好氧池(8)、前缺氧池(9)、后缺氧池(10)，最后进入二沉池(12)，在二沉池(12)中完成泥水分离，出水通过出水堰及出水管(13)排放，污泥则通过污泥回流泵(15)及污泥回流管进入厌氧池(4)；在污水流动过程中，各池中的搅拌器(3)同时进行搅拌，保持各池内污泥的充分混合及污泥的悬浮状态。
8.根据权利要求7所述的阶段曝气后置反硝化脱氮除磷工艺，其特征在于，所述生化反应池中的有效体积为40L，进水泵(2)进水流量为5L/h，总水力停留时间为8h，各池体积相同，水力停留时间均为1.6h，各段水力停留时间比为厌氧池：微氧池：好氧池：缺氧池＝1:1:1:2。
9.根据权利要求7所述的阶段曝气后置反硝化脱氮除磷工艺，其特征在于，维持所述微氧池(6)溶解氧浓度为0.3-0.5mg/L，维持好氧池(8)溶解氧浓度为2.0-3.0mg/L。
10.根据权利要求7所述的阶段曝气后置反硝化脱氮除磷工艺，其特征在于，其特征在于，通过污泥回流泵(15)进行污泥回流，通过污泥回流管将所述二次沉池(12)底部与所述厌氧池(4)底部相连接，污泥回流比SRT为1.0，每天进行剩余污泥排放，维持系统污泥停留时间为15-18d。
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