CN108439719A - 一种污水处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污水处理工艺,主要工艺步骤如下:1)颗粒沉降;2)吸附曝气;3)污泥浓缩和释磷/聚磷;4)厌氧消化;5)鸟粪石制备:步骤4)中污泥脱水系统脱水后的沼液经鸟粪石工艺生成鸟粪石,实现部分N、P的回收;6)氨氮去除。本发明实现污水处理厂运行过程中耗电量的节约、剩余污泥量的减少;同时污泥厌氧系统能够产生更多有用的沼气,还能够回收部分的氮磷等营养物,从而提高污水处理厂的运行效益。

Description

一种污水处理工艺
技术领域
[0001] 本发明属于污水处理技术领域,具体涉及一种污水处理工艺。
背景技术
[0002] 截至2017年6月底,全国城镇累计建成运行污水处理厂4〇63座,污水处理能力达 1 • 78亿立方米/日。目前中型城市污水处理厂的平均直接运行成本在0• 50元/m3左右,如果 每m3污水的运行费用降低0.10元,则每年可节约运行费用近65亿。因此,开发出低运行成本 的城市污水处理厂运行工艺和技术就具有了非常高的价值。
[0003] 城市污水处理厂多采用好氧工艺,通过鼓风机对污水进行曝气,污水中的有机物 在微生物的作用下,一部分转化为二氧化碳,一部分转化为活性污泥。在城市污水处理厂的 直接运行成本中,电费占了50%以上,而好氧池的曝气能耗费用又占总电费的50%以上。如 果能够采用一种方式,在污水进入好氧池之前,将污水中的C0D进行分离,减少进入好氧池 的C0D的量,则好氧池的能耗必然会大大降低。污水中含有有机物、N、P等污染物(废物),如 果能将这些污染物转化为一种可以利用的资源,而非通过技术手段加以去除,则不仅降低 了运行成本,而转化后的资源又具有一定的价值,可以弥补一部分运行成本。因此,开发出 能将污水中污染物进行资源化利用的技术,同样具有很大的社会和经济价值。
发明内容
[0004] 本发明的目的正是为了解决上述问题,而提出一种污水处理工艺,实现污水处理 厂运行过程中耗电量的节约、剩余污泥量的减少;同时污泥厌氧系统能够产生更多有用的 沼气,还能够回收部分的氮磷等营养物,从而提高污水处理厂的运行效益。
[0005] 本发明提供了一种污水处理工艺,具体工艺步骤如下:
[0006] 1)颗粒沉降:污水经过格栅井过滤后,流进沉沙池进行颗粒物质沉降;
[0007] 2)吸附曝气:将沉砂池内的出水和后面工艺的二沉池中的污泥在吸附曝气池进行 曝气混合,然后在初沉池沉淀进行沉淀;
[0008] 3)污泥浓缩和释磷/聚磷:在初沉池沉淀的污泥进入到污泥浓缩池进行浓缩处理, 将初沉池的出水通入到缺氧/好氧系统的缺氧池内,在反硝化细菌和硝化细菌的作用下,实 现生物脱氮,然后流进好氧池,好氧池出水进入到二沉池进行固液分离,二沉池污泥一部分 回流至厌氧池,在厌氧/好氧的交替作用下,实现释磷/聚磷过程,二沉池污泥另一部分回流 到吸附曝气池进行曝气;
[0009] 4)厌氧消化:经过步骤3)污泥浓缩池浓缩后的污泥进入污泥厌氧消化系统进行厌 氧消化,在污泥厌氧系统产生沼气,在污泥脱水系统进行脱水,泥饼外运;
[0010] 5)鸟粪石制备:步骤4)中污泥脱水系统脱水后的沼液经鸟粪石工艺生成鸟粪石, 实现部分N、P的回收;
[0011] 6)氨氮去除:在步骤5)的鸟粪石系统出水进入厌氧氨氧化系统,实现对氨氮的高 效去除,厌氧氨氧化系统出水进入步骤1)中格栅井。
[0012] 在步骤2)吸附曝气中利用步骤3)剩余污泥的吸附作用,对污水处理厂进水中的有 机物(包括C0D、有机氮、有机磷等)进行吸附,然后在初沉池中进行沉淀分离,形成有机质含 量更高的初沉污泥,从而减少进入后续好氧处理系统的有机物的数量。
[0013] 在步骤4)厌氧消化中的厌氧工艺是不需要氧气参与的反应过程,不仅不需要曝 气,而且可以利用物料中的有机物产生沼气,而沼气又可以作为能源加以利用。厌氧工艺是 一种能耗低、效率高、剩余污泥量少、且可以把C0D污染物转换为有用的沼气的一种技术。因 此,在城市污水的处理中引入厌氧工艺,将富集⑶D的初沉污泥进行厌氧处理,可以有效的 降低运行成本。
[0014] 厌氧过程中,有机氮可以转化为氨氮,消化液中TP又多为磷酸盐形式存在,因此, 通过调质(曝气、提高pH),同时引入MgCl2,可以生成磷酸铵镁沉淀物(鸟粪石,简称MAP)。鸟 粪石是一种富含N、P的肥料,可以用作土地改良之用,因此在对氮磷去除的同时,实现营养 物质的回用。
[0015]沼液经鸟粪石工艺处理后,仍剩余一大部分氨氮需要进一步去除,传统的缺氧/好 氧工艺(S卩A/0工艺)在去除氨氮的过程中,需要外加碳源(一般C:N需要大于4),同时需要大 量曝气并大量补充碱度,同时传统A/0工艺去除负荷低,占地面积大。而厌氧氨氧化工艺不 需要外加碳源、耗氧量为传统A/0工艺的37.5%、碱度消耗约为传统A/0工艺的50%,且占地 面积很小,因此可以对厌氧沼液采用厌氧氨氧化工艺,以在较低的成本下实现高效脱氮。 [0016]作为优选手段,所述污泥浓缩池浓缩后的出水流进所述步骤1)中的格栅井进行颗 粒物质过滤。
[0017] 作为进一步地优选手段,所述鸟粪石工艺可以更换为石灰除磷工艺,所述石灰除 磷工艺内投加铝盐、二价铁盐、三价铁盐。
[0018] 作为进一步地优选手段,所述鸟粪石工艺内投加氯化镁。
[0019] 作为进一步地优选手段,:所述步骤6)的厌氧氨氧化系统出水先经过化学除磷工 艺除磷后流进格栅井。
[0020] 本发明有益效果:1、实现污水处理厂运行过程中耗电量的节约、剩余污泥量的减 少;同时污泥厌氧系统能够产生更多有用的沼气,还能够回收部分的氮磷等营养物,从而提 高污水处理厂的运行效益。
[0021] 2、利用剩余污泥的吸附特性,对原水中的有机物进行吸附分离去除,采用吸附有 机物后的剩余污泥在初沉池进行沉淀的方法,实现了污水中有机物(包括C0D、小分子有机 氮、小分子有机磷)的富集去除;采用曝气的方式,实现了剩余污泥对原水中的有机物进行 最大能力的吸附;由于剩余污泥对进水中有机物的吸附,使得进入后续生物系统的有机物、 TN、TP负荷降低,降低了后续系统的电耗成本和投资。
[0022] 3、剩余污泥吸附了较多的易生物降解C0D,因此产甲烷性能大大提升;初沉污泥经 浓缩后进入到污泥厌氧消化系统,实现了污水总C0D的高耗能好氧去除向低耗能厌氧去除 的转化。
[0023] 4、厌氧沼液采用鸟粪石工艺,实现氮磷的回收;鸟粪石出水中的剩余氨氮通过厌 氧氨氧化工艺,实现低成本的去除。
附图说明
[0024]图1为本发明提出的一种降低污水处理厂运行成本的方法的工艺流程图。
[0025]图2为传统污水处理厂工艺流程图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本发明作进一步详细描述:
[0027]本发明的一种污水处理工艺,具体工艺步骤如下:
[0028] 1)颗粒沉降:污水经过格栅井过滤后,流进沉沙池进行颗粒物质沉降;
[0029] 2)吸附曝气:将沉砂池内的出水和后面工艺的二沉池中的污泥在吸附曝气池进行 曝气混合,然后在初沉池沉淀进行沉淀;
[0030] 3)污泥浓缩和释磷/聚磷:在初沉池沉淀的污泥进入到污泥浓缩池进行浓缩处理, 将初沉池的出水通入到缺氧/好氧系统的缺氧池内,在反硝化细菌和硝化细菌的作用下,实 现生物脱氮,然后流进好氧池,好氧池出水进入到二沉池进行固液分离,二沉池污泥一部分 回流至厌氧池,在厌氧/好氧的交替作用下,实现释磷/聚磷过程,二沉池污泥另一部分回流 到吸附曝气池进行曝气;二沉池的出水进行深度处理或达标排放;
[0031] 4)厌氧消化:经过步骤3)污泥浓缩池浓缩后的污泥进入污泥厌氧消化系统进行厌 氧消化,在污泥厌氧系统产生沼气,在污泥脱水系统进行脱水,泥饼外运;
[0032] 5)鸟粪石制备:步骤4)中污泥脱水系统脱水后的沼液经鸟粪石工艺生成鸟粪石, 实现部分N、P的回收;
[0033] 6)氨氮去除:在步骤5)的鸟粪石系统出水进入厌氧氨氧化系统,实现对氨氮的高 效去除,厌氧氨氧化系统出水进入步骤1)中格栅井。
[0034]污泥厌氧系统能够产生更多有用的沼气,还能够回收部分的氮磷等营养物。剩余 污泥回流和沉砂池出水在吸附曝气池进行混合,对进水中的有机质进行充分吸附去除,吸 附COD、TN、TP后的剩余污泥与进水中SS—起,在初沉池形成初沉污泥,进入后续生物处理系 统的污水COD、TN、TP大大降低,有效降低了后续生物处理系统的负荷,降低了后续好氧系统 的曝气量。剩余污泥吸附了大量易于生物降解的有机物,因此提高了初沉污泥的有机质含 量和产甲烷能力,这样就实现了COD的高耗能好氧去除向低耗能厌氧去除的转化,大大降低 曝气能耗的同时,产生了更多的甲烷,厌氧沼液含有较高的氨氮和磷酸盐,首先采用鸟粪石 工艺对沼液中的N、P做进一步的回收去除,生成的鸟粪石可以作为肥料。多余的氨氮采用厌 氧氨氧化工艺得到有效去除。
[0035] 生物除磷:
[0036] 1)生物除磷只要由一类统称为聚磷菌的微生物完成,由于聚磷菌能在厌氧状态下 同化发酵产物,使得聚磷菌在生物除磷系统中具备了竞争的优势。
[0037] 2)在厌氧状态下(没有溶解氧和硝态氮存在),兼性菌将溶解性有机物转化成挥发 性脂肪酸;聚磷菌把细胞内聚磷水解为正酸盐,并从中获得能量,吸收污水中的易降解的 COD,同化成细胞内碳能源存贮物聚¢-羟基丁酸或羟基戊酸等。
[0038] 3)在好氧或缺氧条件下,聚磷菌以分子氧或化合态氧作为电子受体,氧化代谢内 贮物质PHB或PHV等,并产生能量,过量地从污水中摄取磷酸盐,能量以高能物质ATP的形式 存贮,其中一部分有转化为聚磷,作为能量贮于胞内,通过剩余污泥的排放实现高效生物除 磷目的。
[0039]污泥浓缩池是污泥浓缩的发生场所,料浆中的污泥在自身重力的作用下在浓缩池 的内部发生自由沉降,沉淀到浓缩池底部的污泥上下之间发生挤压,使其进一步脱水,最终 在锥形浓缩池的底部得到浓度较高的污泥层,在传动部件的带动下耙架将污泥刮集到浓缩 池的中心并从排料管排出成为底流。另外,浓缩池上部的清水则从四周排出成为溢流,通过 处理后这部分水可以回收利用或者排放到自然界中去。
[0040]沉砂池出水与后续二沉池工艺剩余污泥在吸附曝气池进行曝气混合,充分发挥剩 余污泥的吸附作用;
[0041]吸附曝气池出水中一部分原水中的溶解性COD和小颗粒⑶D、有机氮、有机磷被剩 余污泥吸附后,和原水中的SS—起在初沉池沉淀,形成初沉污泥;
[0042]所述初沉池出水含有剩余部分C0D、TN、TP进入到缺氧/好氧系统,在反硝化细菌和 硝化细菌的作用下,实现生物脱氮,好氧池出水进入到二沉池进行固液分离,二沉池污泥一 部分回流至厌氧池,在厌氧/好氧的交替作用下,实现释磷/聚磷过程,剩余污泥回流至吸附 曝气池对进水中的有机物进行吸附。
[0043]初沉池初沉污泥进入污泥浓缩池,浓缩后污泥进入污泥厌氧消化系统,由于剩余 污泥吸附了大量的易生物降解COD,因此经浓缩后的初沉污泥有机质含量高,产甲烷效果 好,厌氧消化对整个系统的COD去除功能得到了很大的提升,厌氧消化液经污泥脱水系统 后,沼液首先经鸟粪石系统,生成鸟粪石,实现部分N、P的回收。鸟粪石系统出水进入厌氧氨 氧化系统,实现对氨氮的高效去除,厌氧氨氧化系统出水进入格栅井。
[0044] 初沉污泥厌氧沼液含有较高的氨氮(约1〇〇〇〜1800mg/L)和磷酸盐(约1〇〇〜 200mg/L),如果直接回流到污水处理厂前端,就会形成N、P等污染物在系统内部循环往复, 而得不到有效的去除。因此首先采用鸟粪石工艺对沼液中的N、P做进一步的回收去除,生成 的鸟粪石可以作为肥料,同样可以提高污水处理厂的效益。
[0045]对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论 从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 [0046] 此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。
[0047]本发明不限于以上对实施例的描述,本领域技术人员根据本发明揭示的内容,在 本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改,都应该在本发明的保护范围之 内。

Claims (5)

1.一种污水处理工艺,其特征在于:具体工艺步骤如下: 1) 颗粒沉降:污水经过格栅井过滤后,流进沉沙池进行颗粒物质沉降; _ 2) 吸附曝气:将沉砂池内的出水和后面工艺的二沉池中的污泥在吸附曝气池进行曝气 混合,然后在初沉池沉淀进行沉淀; ^ _ 3) 污泥浓缩和释磷/聚磷:在初沉池沉淀的污泥进入到污泥浓缩池进行浓缩处理,将初 沉池的出水通入到缺氧/好氧系统的缺氧池内,在反硝化细菌和硝化细菌的作用下,实现生 物脱氮,然后流进好氧池,好氧池出水进入到二沉池进行固液分离,二沉池污泥一部分回流 至厌氧池,在厌氧/好氧的交替作用下,实现释磷/聚磷过程,二沉池污泥另一部分回流到吸 附曝气池进行曝气; 4) 厌氧消化:经过步骤3)污泥浓缩池浓缩后的污泥进入污泥厌氧消化系统进行厌氧消 化,在污泥厌氧系统产生沼气,在污泥脱水系统进行脱水,泥饼外运; 5) 鸟粪石制备:步骤4)中污泥脱水系统脱水后的沼液经鸟粪石工艺生成鸟粪石,实现 部分N、P的回收; 6) 氨氮去除:在步骤5)的鸟粪石系统出水进入厌氧氨氧化系统,实现对氨氮的高效去 除,厌氧氨氧化系统出水进入步骤1)中格栅井。
2. 根据权利要求1所述的一种污水处理工艺,其特征在于:所述污泥浓缩池浓缩后的出 水流进所述步骤1)中的格栅井进行颗粒物质过滤。
3. 根据权利要求1所述的一种污水处理工艺,其特征在于:所述鸟粪石工艺可以更换为 石灰除磷工艺,所述石灰除磷工艺内投加铝盐、二价铁盐、三价铁盐。
4.根据权利要求1所述的一种污水处理工艺,其特征在于:所述鸟粪石工艺内投加氯化 镁。
5.根据权利要求1所述的一种污水处理工艺,其特征在于:所述步骤6)的厌氧氨氧化系 统出水先经过化学除磷工艺除磷后流进格栅井。
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