CN108358315A - 降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置及其处理方法，包括以下步骤：将待处理的污水由污水进水管进入循环环流区，污水从循环环流区底端进水槽进入提升区，提升区将待处理的污水进行均匀布水并推流至曝气区，在曝气区，于生物接触氧化法进行组合生物工艺的污水处理，最后在泥水分离区，其将曝气区流出的泥水混合物进行污泥和清水的分离，从而输出得到清水，并将沉淀污泥至少部分地回流至循环环流区，向循环环流区水体中通入空气，把污水中的氨氮部分氧化为亚硝酸盐，并使亚硝酸盐氧化污水中的氨氮。

Description

降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置及其处理 方法

技术领域

本发明污水生物处理技术领域，涉及进水区、提升区、曝气区和泥水分离区一体化地在处理池中的污水生物处理系统。

背景技术

水资源在社会的发展中愈显重要，人们也越来越重视水处理技术。其中，污水生物

处理技术受到广泛关注并得到不断发展。

污水生物处理技术中典型的一种方法是活性污泥法，该方法基于活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水（或称为废水）中有机污染物等，然后使污泥与水分离，活性污泥可以再循环利用。在活性污泥法中，其中重要的工艺参数为水中的溶解氧（DO，Dissolved Oxygen）浓度以及活性污泥浓度。为保证DO浓度，通常在采用活性污泥法的污水

生物处理系统中配备相应的曝气系统，以向待处理的污水中传递氧。

当前，生物倍增（Bio-Dopp）工艺是活性污泥法中的先进污水处理技术，其源于德国，基于生物倍增工艺的污水生物处理系统采用处理池，进水区、提升区、曝气区和泥水分离区均设置在该处理池中，实现一体化结构。因此，基于该污水生物处理系统的占地面积小，并且大大减少了管道投资，建造成本低。并且，基于生物倍增工艺的污水生物处理系统的曝气区采用低溶解氧（例如0.3~0.5mg/L）和高活性污泥浓度（例如5~8g/L），以确保能够实现同步硝化反硝化的脱氮处理，达到较好的脱氮和除磷效果，降低产泥量，保持持续高效且稳定的水处理效果。中国专利申请号为CN200810114904.1、名称为“生物污水处理工艺及装置”的专利中，公开了类似上述的基于生物倍增工艺的污水生物处理系统。

但是，基于生物倍增工艺的污水生物处理系统中，不但要求曝气效率高，而且要求曝气区中DO浓度均匀；低溶解氧曝气和高活性污泥浓度之间容易产生矛盾。例如，为满足低溶解氧，曝气产生动力低，高含量的活性污泥容易发生污泥沉淀，从而容易导致污泥浓度降低、影响处理效果，而且沉降污泥还会影响曝气区底部的曝气管的工作（例如导致曝气管堵塞）；如果加大曝气量，又容易导致脱氮效率不高。因此，基于生物倍增工艺的污水生物处理系统在具体应用中，其工程效果的实现非常依赖于曝气区的先进曝气技术，尤其是曝气区底部排列的曝气管技术，并且脱氮效果有限。对于高浓度氨氮（NH ₃ -N）的污水（例如氨纶废水、制革废水等）处理，或者曝气区的前端部分污水氨氮含量比较高时，脱氮效果方面难以达标。

并且现有技术公开的上述方法在实现脱氮处理的排放要求中，不能充分利用原水中的碳源，从而需要补充的碳源多；脱氮成本也大大增加，有待进一步改进。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种大大减少反硝化碳源的需求量，又通过划分多个曝气子区域，有效解决Bio-Dopp工艺中低DO浓度和高污泥浓度之间在脱氮效果方面的矛盾问题，并且通过设置生物膜填料，使有效活性污泥浓度大大提高，悬浮的活性污泥浓度有效减小，避免污泥沉积并大大减少排泥量，系统运行维护更容易的生物倍增污水处理系统。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置，包括一体化处理池、设置于池体内的提升区、曝气区和泥水分离区，曝气区被配置为包括多个溶解氧浓度不相同的子分区，每个子分区中置放有生物膜填料；子分区依次排列的厌氧区、缺氧区和好氧区，三者通过第一隔墙实现功能隔离，其特征在于池体中间设置有循环环流区，循环环流区一侧设置有污水进水管，循环环流区内中间设置有使其构成环流流道的隔板，循环环流区与提升区、曝气区和泥水分离区均有一共用池壁，与泥水分离区的共用池壁上设置有将污泥气提至循环环流区内的气提污泥进管，与提升区的共用池壁底端开设有进水槽，提升区底端设置空气推流装置，所述循环环流区的环形流道内设置有空气推流装置，所述厌氧区、缺氧区和好氧区分别设置有可独立控制的曝气系统，空气推流装置和曝气系统统一连接外置风机。

作为优选，曝气系统的曝气器为穿孔管、螺旋曝气器、中微孔曝气器或者微孔软管。

作为优选，好氧区内的曝气系统的曝气管为曝气软管，该曝气软管的曝气孔的孔径小于或等于5mm，每米曝气软管布满至少200个所述曝气孔。

作为优选，曝气区的曝气管基本平行于曝气区中的水流方向在所述处理池中布置，所述曝气管包括分别对应于厌氧区、缺氧区和好氧区的第一部分、第二部分和第三部分，所述第三部分的曝气量高于所述第二部分的曝气量，所述第二部分的曝气量大于所述第一部分的曝气量。

作为优选，所述曝气管的第一部分设置的曝气孔的密度和/或孔径小于所述曝气管的第二部分设置的曝气孔的密度和/或孔径，所述曝气管的第三部分设置的曝气孔的密度和/或孔径大于所述曝气管的第二部分设置的曝气孔的密度和/或孔径。

作为优选，曝气管的曝气孔的孔径小于或等于5mm；所述曝气管的第三部分中，每米曝气管布满至少200个所述曝气孔。

作为优选，所述生物膜填料为脱氮填料，所述脱氮填料在所述子分区中蛇形排布地设置，所述脱氮填料之间的间距为80mm至250mm。

作为优选，泥水分离区底部设置有稳流板；所述稳流板上设置有气冲洗装置，斜板沉降器和斜管沉降器；所述气冲洗装置与所述斜板沉降器间隔设置；所述斜管沉降器设置在所述斜板沉降器上。

为实现本发明目的，提供降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置的处理方法，其特征在于包括以下步骤：将待处理的污水由污水进水管进入循环环流区，污水从循环环流区底端进水槽进入提升区，提升区将待处理的污水进行均匀布水并推流至曝气区，在曝气区，其基于生物接触氧化工艺（至少基于生物接触氧化法）进行组合生物工艺的污水处理，最后在泥水分离区，其将曝气区流出的泥水混合物进行污泥和清水的分离，从而输出得到清水，并将沉淀污泥至少部分地回流至循环环流区，向循环环流区水体中通入空气，能够把污水中的氨氮部分氧化为亚硝酸盐，并使亚硝酸盐氧化污水中的氨氮。

作为优选，循环环流区内溶解氧在0.1mg/L～0.3mg/L的区间内离散型波动，水体横向流动的速度为0.25m/s～0.4m/s。

本发明有益效果：本发明利用循环环流区与提升区进行污泥交换，最大限度的利用了水中的有机物进行脱氮；且向循环环流区水体中通入空气，能够把污水中的氨氮部分氧化为亚硝酸盐，并使亚硝酸盐氧化污水中的氨氮，减少了反硝化碳源的需求量，从而提升了排水的出水指标，并通过将曝气区划分多个子分区并在子分区中置放生物膜填料，可以有效解决Bio-Dopp工艺中低DO浓度和高污泥浓度之间在脱氮效果方面的矛盾问题，一方面，适合于进行同步硝化反硝化（包括全程同步硝化反硝化）的脱氮处理，大大提高脱氮处理效果；另一方面，生物膜填料可以导致有效活性污泥浓度大大提高，悬浮的活性污泥浓度可以有效减小，可以避免污泥沉积并大大减少排泥量，系统运行维护更容易；再一方面，可以对污水中的有机物进行高效氧化处理；又一方面，脱氮效果并不主要地依赖于曝气系统的曝气管性能，可以大大降低曝气系统的曝气管成本，从而降低污水生物处理系统的建设成本；再又一方面，各子分区容易根据待处理的污水情况进行组合，从而组合各种生物工艺，可处理的污水多且效果好。并且，该污水生物处理系统兼具Bio-Dopp工艺的占地面积小、管道建设成本低、运行维护成本低的优点。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图4为图1的C-C剖视图。

具体实施方式

实施例1：降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置，包括一体化处理池1、设置于池体内的提升区2、曝气区3和泥水分离区4，曝气区3被配置为包括多个溶解氧浓度不相同的子分区，每个子分区中置放有生物膜填料5；子分区依次排列的厌氧区3.1、缺氧区3.2和好氧区3.3，三者通过第一隔墙6实现功能隔离，池体1中间设置有循环环流区7，循环环流区7一侧设置有污水进水管，循环环流区7内中间设置有使其构成环流流道的隔板7.1，循环环流区7与提升区2、曝气区3和泥水分离区4均有一共用池壁，与泥水分离区4的共用池壁上设置有将污泥气提至循环环流区7内的气提污泥进管8，与提升区2的共用池壁底端开设有进水槽2.1，提升区2底端设置空气推流装置9，所述循环环流区7的环形流道内设置有空气推流装置9，所述厌氧区3.1、缺氧区3.2和好氧区3.3分别设置有可独立控制的曝气系统10，空气推流装置9和曝气系统10统一连接外置风机。曝气系统的曝气器为穿孔管、螺旋曝气器、中微孔曝气器或者微孔软管。好氧区内的曝气系统的曝气管为曝气软管，该曝气软管的曝气孔的孔径小于或等于5mm，每米曝气软管布满至少200个所述曝气孔。曝气区的曝气管基本平行于曝气区中的水流方向在所述处理池中布置，所述曝气管包括分别对应于厌氧区、缺氧区和好氧区的第一部分、第二部分和第三部分，所述第三部分的曝气量高于所述第二部分的曝气量，所述第二部分的曝气量大于所述第一部分的曝气量。所述曝气管的第一部分设置的曝气孔的密度和/或孔径小于所述曝气管的第二部分设置的曝气孔的密度和/或孔径，所述曝气管的第三部分设置的曝气孔的密度和/或孔径大于所述曝气管的第二部分设置的曝气孔的密度和/或孔径。曝气管的曝气孔的孔径小于或等于5mm；所述曝气管的第三部分中，每米曝气管布满至少200个所述曝气孔。所述生物膜填料为脱氮填料，所述脱氮填料在所述子分区中蛇形排布地设置，所述脱氮填料之间的间距为80mm至250mm。泥水分离区底部设置有稳流板4.4；所述稳流板4.4上设置有气冲洗装置4.3，斜板沉降器4.2和斜管沉降器4.1；所述气冲洗装置4.3与所述斜板沉降器4.2间隔设置；所述斜管沉降器4.1设置在所述斜板沉降器4.2上。

提升区主要用于将待处理的污水进行均匀布水并推流至曝气区。提升区主要利用气流提升原理对进水进行提升，具体地，提升区的底部设置有空气推流装置，空气推流装置可以通过曝气系统通入压缩空气，从而冒出大量气泡使提升区的污水形成气水混合，提升区的污水的体积增大导致其液面高于共用池壁的高度，也高于曝气区的液面的高度；因此，提升区的污水不停地翻出隔墙流至曝气区。隔墙用于隔离提升区和曝气区两个功能区，隔墙和隔墙之间的空间区域定义为提升区，空气推流装置冒出的气泡和污水在该区域混合。

曝气区中设置有生物膜填料，并且，曝气区被划分为多个子分区，子分区分别为厌氧区、缺氧区和好氧区，每个子分区中均设置有生物膜填料。在一实例中，子分区之间通过隔墙实现功能隔离，使子分区之间的DO浓度可以大致地被区分。

所述循环环流区为环形沟体、正方形沟体、长方形沟体、圆形沟体或椭圆形沟体。

本系统在进行污水处理时包括以下步骤：将待处理的污水由污水进水管进入循环环流区，污水从循环环流区底端进水槽进入提升区，提升区将待处理的污水进行均匀布水并推流至曝气区，在曝气区，其基于生物接触氧化工艺（至少基于生物接触氧化法）进行组合生物工艺的污水处理，最后在泥水分离区，其将曝气区流出的泥水混合物进行污泥和清水的分离，从而输出得到清水，并将沉淀污泥至少部分地回流至循环环流区，向循环环流区水体中通入空气，能够把污水中的氨氮部分氧化为亚硝酸盐，并使亚硝酸盐氧化污水中的氨氮。

循环环流区内溶解氧在0.1mg/L～0.3mg/L的区间内离散型波动，水体横向流动的速度为0.25m/s～0.4m/s。

Claims (10)

1.降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置，包括一体化处理池、设置于池体内的提升区、曝气区和泥水分离区，曝气区被配置为包括多个溶解氧浓度不相同的子分区，每个子分区中置放有生物膜填料；子分区依次排列的厌氧区、缺氧区和好氧区，三者通过第一隔墙实现功能隔离，其特征在于池体中间设置有循环环流区，循环环流区一侧设置有污水进水管，循环环流区内中间设置有使其构成环流流道的隔板，循环环流区与提升区、曝气区和泥水分离区均有一共用池壁，与泥水分离区的共用池壁上设置有将污泥气提至循环环流区内的气提污泥进管，与提升区的共用池壁底端开设有进水槽，提升区底端设置空气推流装置，所述循环环流区的环形流道内设置有空气推流装置，所述厌氧区、缺氧区和好氧区分别设置有可独立控制的曝气系统，空气推流装置和曝气系统统一连接外置风机。

2.根据权利要求1所述的降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置，其特征在于曝气系统的曝气器为穿孔管、螺旋曝气器、中微孔曝气器或者微孔软管。

3.根据权利要求1所述的一种降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置，其特征在于好氧区内的曝气系统的曝气管为曝气软管，该曝气软管的曝气孔的孔径小于或等于5mm，每米曝气软管布满至少200个所述曝气孔。

4.根据权利要求1所述的降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置，其特征在于曝气区的曝气管基本平行于曝气区中的水流方向在所述处理池中布置，所述曝气管包括分别对应于厌氧区、缺氧区和好氧区的第一部分、第二部分和第三部分，所述第三部分的曝气量高于所述第二部分的曝气量，所述第二部分的曝气量大于所述第一部分的曝气量。

5.根据权利要求4所述的降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置，其特征在于所述曝气管的第一部分设置的曝气孔的密度和/或孔径小于所述曝气管的第二部分设置的曝气孔的密度和/或孔径，所述曝气管的第三部分设置的曝气孔的密度和/或孔径大于所述曝气管的第二部分设置的曝气孔的密度和/或孔径。

6.根据权利要求5所述的降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置，其特征在于曝气管的曝气孔的孔径小于或等于5mm；所述曝气管的第三部分中，每米曝气管布满至少200个所述曝气孔。

7.根据权利要求1所述的降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置，其特征在于所述生物膜填料为脱氮填料，所述脱氮填料在所述子分区中蛇形排布地设置，所述脱氮填料之间的间距为80mm至250mm。

8.根据权利要求1所述的降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置，其特征在于泥水分离区底部设置有稳流板；所述稳流板上设置有气冲洗装置，斜板沉降器和斜管沉降器；所述气冲洗装置与所述斜板沉降器间隔设置；所述斜管沉降器设置在所述斜板沉降器上。

9.如权利要求1~8之一所述的降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置的处理方法，其特征在于包括以下步骤：将待处理的污水由污水进水管进入循环环流区，污水从循环环流区底端进水槽进入提升区，提升区将待处理的污水进行均匀布水并推流至曝气区，在曝气区，于生物接触氧化法进行组合生物工艺的污水处理，最后在泥水分离区，其将曝气区流出的泥水混合物进行污泥和清水的分离，从而输出得到清水，并将沉淀污泥至少部分地回流至循环环流区，向循环环流区水体中通入空气，把污水中的氨氮部分氧化为亚硝酸盐，并使亚硝酸盐氧化污水中的氨氮。

10.根据权利要求1所述的一种降低反硝化碳源需求量的生物倍增污水处理装置的处理方法，其特征在于循环环流区内溶解氧在0.1mg/L～0.3mg/L的区间内离散型波动，水体横向流动的速度为0.25m/s～0.4m/s。