CN109231459A - 一种用于处理雨污混合水的生化池及其处理工艺 - Google Patents

一种用于处理雨污混合水的生化池及其处理工艺 Download PDF

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Abstract

一种用于处理雨污混合水的生化池,由厌氧反应器、缺氧反应器和好氧反应器依次连通组成,且好氧反应器的出口端分别与缺氧反应器的进口端和二沉池的进口端连通,二沉池的出口端与厌氧反应器的进口端连通。该生化池及其处理工艺相比于传统的“活性污泥法+二沉池”反应系统,在雨天时处理规模可增大一倍,能有效地降低雨天合流制溢流污水或削减初期雨水对城市水体的污染,且无需对污水处理厂进行扩建,极大地降低了污水处理厂的建设及运行成本。同时,该方法处理效率高、固液分离效果好、脱氮除磷效果稳定、污染物总去除量高并且出水稳定达标。

Description

一种用于处理雨污混合水的生化池及其处理工艺
技术领域
本发明属于污水生物处理及海绵城市技术领域,特别涉及一种用于处理雨污混合水的生化池及其处理工艺。
背景技术
随着城市化进程的加快,城市雨水问题以及合流制排水系统的溢流污染问题变得日益严重,已成为部分城市改善水体水质的主要制约因素之一,同时污水处理厂针对于合流制溢流污水和初期雨水等问题带来的扩建工程的不断加剧给地方政府提出了巨大的挑战。
合流制排水系统是通过一套管道收集输送各类污水和雨水的排水系统。旱季,合流排水系统主要传输污水。下雨和融雪时,还同时传输雨水和雪水,当流量超过了污水处理设施的处理能力,就会有部分溢流废水排放到天然水体,如湖,河流,海湾等。城市合流制排水系统溢流污水中含有多种病原微生物、氮磷营养物及有毒有害物质,若未经有效处理便直接排入水体,则会严重地破坏水环境功能并危及人类健康。从国内外城市排水系统长期的实践经验和现实情况看,部分合流制系统的存在是不可避免的,甚至在特定条件下具有一定的合理性。同时,城市的大规模扩张使得道路、屋面、广场等不透水面积大幅度增加,特别是人口密集的大型城市中的老城区域,降雨发生后会有更多的径流携带着城市下垫面沉积的污染物进入雨水管网,进而输送至城市河流、湖泊,对这些水体造成了严重污染,严重影响了城市水环境。此外,我国新发布了污染物总量控制目标,对污染物排放提出了更严格的要求。因此,城市水环境质量要想得到根本改善,就必须加强对合流制排水系统的溢流污水的控制和管理。
常用的污水生化处理工艺通常为活性污泥法和生物膜法,其中污水处理厂生化处理常用的使活性污泥法中的“活性污泥法+二沉池”工艺。AAO法生物脱氮除磷工艺是以活性污泥为主体的生物处理系统。它是通过采取一系列人工强化、控制的技术措施,使活性污泥中的微生物对有机污染物氧化、分解的生理功能得到充分发挥,以达到净化污水的生物工程技术。根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)中规定,一般BOD5的污泥负荷为0.1~0.2kgBOD5/(kgMLSS·d);污泥浓度(MLSS)通常为2.5~4.5g/L;混合液回流比200%~300%;污泥龄10~20d;总水力停留时间7~14h,其中厌氧1~2h,缺氧0.5~3h;污泥回流比20~100%。活性污泥法后的二沉池,根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)中规定,沉淀时间一般取1.5~4.0h;表面水力负荷为0.6~1.5m3/(m2·h),一般取0.8~1.0m3/(m2·h),一般固体负荷≤150kg/(m2·d)。生化池反应器及其后的二沉池的SS和BOD5总去除率分别为70%~90%和65%~95%。
根据生化池和二沉池的设计理论及参数,在用“活性污泥法+二沉池”工艺处理污水时,应保证足够的水力停留时间和污泥负荷等。若在污水处理厂现有构筑物不扩建的情况下,增大1倍的处理规模,出现以下问题:
a.活性污泥法中,总水力停留时间为7~14h,而扩大1倍的处理规模,会使总水力停留时间减半,同时影响生化池中活性污泥的抗冲击负荷,减小了污水中的污染物与活性污泥的接触时间,削弱硝化及反硝化反应,同时影响聚磷菌吸收磷的效果,降低了污染物的去除率;
b.活性污泥法中,BOD5的污泥负荷为0.1~0.2kgBOD5/(kgMLSS·d),而扩大1倍的处理规模,会增大BOD5的污泥负荷,采用高值的BOD-污泥负荷,将加快有机污染物的降解速率与活性污泥增长速率,但当BOD5的污泥负荷介于0.5~1.5kgBOD5/(kgMLSS·d)之间时,SVI值很高,属于污泥膨胀的高发区,处理水的水质无法满足要求。
c.活性污泥法后的二沉池,扩大1倍的处理规模,活性污泥混合液的浓度将高于2~4g/L。因活性污泥质轻,易被出水带走,并容易产生异重流的现象,使实际的过水断面远远小于设计的过水断面。因此,会出现二沉池浮泥现象,同时会给深度处理工序造成负担。
d.活性污泥法后的二沉池,扩大1倍的处理规模,会使二沉池的水力表面负荷减小至原来的1/2。正常活性污泥成层沉淀的沉速值u随污水水质和混合液浓度而异,变化范围介于0.2~0.5mm/s。合理的u值既能起澄清作用又能起一定的浓缩作用。混合液和污泥浓度对u值有较大的影响,浓度高时u值较正常值偏小,则沉淀池表面积需增大才能使沉淀池出水水质维持在一个稳定的状态。
综上所述,污水处理厂构筑物规模不变,雨天时,雨污混合水量是旱流污水量的1倍(即污水处理厂水量规模扩大一倍时),通过对生化池结构和配水的改造,有效控制和去除污染物,并降低生化池的活性和负面影响,对降低污水处理厂的运行成本、提高污染物去除总量具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于处理雨污混合水的生化池及其处理工艺,该生化池及其处理工艺相比于传统的“活性污泥法+二沉池”反应系统,在雨天时处理规模可增大一倍,能有效地降低雨天合流制溢流污水或削减初期雨水对城市水体的污染,且无需对污水处理厂进行扩建,极大地降低了污水处理厂的建设及运行成本。同时,该方法处理效率高、固液分离效果好、脱氮除磷效果稳定、污染物总去除量高并且出水稳定达标。
如上构思,本发明的技术方案是:一种用于处理雨污混合水的生化池,其特征在于:由厌氧反应器、缺氧反应器和好氧反应器依次连通组成,且好氧反应器的出口端分别与缺氧反应器的进口端和二沉池的进口端连通,二沉池的出口端与厌氧反应器的进口端连通。
上述用于处理雨污混合水的生化池的处理工艺,其特征在于:包括如下步骤:
①将2倍雨污混合水经预处理后,使1倍雨污混合水由生化池的前端进入依次进入厌氧反应器、缺氧反应器和好氧反应器,进行厌氧/缺氧/好氧的全程反应;
②将剩余1倍雨污混合水直接进入生化池的最后一格反应器—好氧反应器;
③将步骤①的反应液和步骤②的反应液在好氧反应器内混合,将混合液经内回流泵抽送至缺氧反应器的前端进行生物脱氮;
④将步骤③脱氮后的混合液进入好氧反应器,使好养反应器末端出水流入二沉池进行混合液的泥水分离;
⑤将二沉池排出的含磷回流污泥抽送至厌氧反应器;
⑥将二沉池出水中的1半进入深度处理,进行污水处理厂常规处理工序,另外1半经二级生化处理的合流污水排至湿地或氧化塘,进行生态化处理。
上述步骤②直接进入好氧反应器的1倍的雨污混合水在好氧反应器中的反应停留时间为20~30min。
上述步骤③中回流混合液的回流比为200%~300%。
上述步骤④中将好氧反应器末端出水流入二沉池进行混合液的泥水分离,表面水力负荷取0.4~0.5m3/(m2·h)。
上述步骤⑤将二沉池排出的含磷回流污泥抽送至厌氧反应器,回流比为50%~100%。
本发明具有以下优点和积极效果:
1、本发明可将雨天时污水处理厂的处理规模扩大1倍,充分结合活性污泥法同步脱氮除磷工艺的优势,使本发明具有不需要外加碳源、脱氮除磷效率高、系统运行稳定、剩余污泥产量低、出水水质稳定且污染物去除总量高的特点。
2、本发明通过对生化池配水系统的改造,可有效地降低雨天合流制溢流污水或削减初期雨水对城市水体的污染,减少对生化池进水端的冲击负荷,随着2Q的污水不断的进入到反应器,二沉池内的污泥浓度被稀释,其固体负荷保持在一个稳定的状态,为后续的泥水分离及含磷污泥回流至生化池进行磷的释放和吸收以及有机物的厌氧氨氧化有着积极的促进作用。
3、本发明可以充分的发挥出“活性污泥法+二沉池”反应器处理效率高、固液分离效果好、脱氮除磷效果稳定、污染物总去除量高的优点,使其出水稳定达标。
4、本发明稳定运行时,相比于传统的“活性污泥法+二沉池”反应系统,雨天时,处理规模增大一倍且无需对污水处理厂进行扩建,极大地降低了污水处理厂的建设及运行成本。在控制合流制溢流污染或削减初期雨水面源污染的同时,可保证污水处理厂出水水质的稳定运行,是一种可持续的、具有广泛社会效益的处理技术。
附图说明
图1为本发明的处理工艺示意图。
图中:1是厌氧反应器,2是缺氧反应器,3是好氧反应器,4是二沉池。
具体实施方式
如图1所示:一种用于处理雨污混合水的生化池,由厌氧反应器、缺氧反应器和好氧反应器依次连通组成,且好氧反应器的出口端分别与缺氧反应器的进口端和二沉池的进口端连通,二沉池的出口端与厌氧反应器的进口端连通。
上述用于处理雨污混合水的生化池的处理工艺,包括如下步骤:
1、2Q雨污混合水(Q为雨污混合水)经预处理后,将其中1Q雨污混合水由生化池的前端依次进入厌氧反应器、缺氧反应器和好氧反应器,进行厌氧/缺氧/好氧的全程反应;
2、将剩余1Q雨污混合水直接进入生化池的最后一格反应器(即好氧反应器),保证1Q的雨污混合水在好氧反应器最后一格的反应停留时间为20~30min;
3、将步骤①的反应液和步骤②的反应液在好氧反应器内混合后,将混合液经内回流泵抽送至生化池缺氧反应器的前端,回流比为200%~300%,进行生物脱氮;
4、将步骤③脱氮后的混合液进入好氧反应器,使好养反应器末端出水流入二沉池进行混合液的泥水分离,表面水力负荷一般取0.4~0.5m3/(m2·h);
5、将二沉池排出的含磷回流污泥抽送至厌氧反应器,回流比为50%~100%,使污泥释放磷,用于好氧反应器中聚磷菌对磷的吸收,有效的去除污水中的磷,同时将部分有机物进行氨化;
6、将二沉池出水中,其中1半(1Q)进入深度处理,进行污水处理厂常规处理工序,保证1Q处理水量稳定达标排放。此外1半(1Q)经二级生化处理的合流污水排至湿地或氧化塘,进行生态化处理。
本发明利用污水处理厂现有的生化系统可处理2倍的雨污混合水,且保证1Q水质稳定达标排放,1Q雨污混合水污染物削减率中实现BOD5去除率80%~90%、COD去除率60%~70%、SS去除率70%~80%、TN去除率15%~20%、NH3-N去除率60%~70%,TP去除率70%~80%。
本发明提出的生化池改造方法及系统有利于应对初期来水量大,活性污泥抗冲击负荷能力不足的问题。当1Q的雨污合流水进入好氧反应器进行20~30min的短暂接触后,与生化池前端进水的1Q反应液混合后流至二沉池。虽然反应初期活性污泥吸附受到限制,但从二沉池沉降出的活性污泥源源不断的送到生化池系统中,进行活性污泥对污染物的吸附降解,污染物从生化池的前端至末端的反应时间内,已经被逐渐恢复能力的活性污泥去除。同时在该系统运行初期,混合液悬浮固体全部被转移到二沉池中,随着二沉池进水的不断增加,其内的液体浓度被稀释,二沉池的固体负荷不再升高且保持在一个稳定的状态。
实验结果表明,该系统稳定运行时,并未对生化池的脱氮除磷工序造成影响。但该系统最重要的是应对反应初期固体物质浓度高的问题,该系统进水初期,TN、TP去除的系统稳定性会遭到破坏,该系统运行5h后,TN的去除能力恢复稳定;该系统运行3d后,TP的去除能力恢复稳定。因TN去除系统的额破坏是由于好氧反应器内污水停留时间不够导致的破坏,TP去除系统的破坏是由于雨天污水中带来的DO导致的破坏。待反应器稳定后,该系统能保证出水水质稳定达标。
以上实施例仅用以说明发明装置的构造和技术方案,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应含盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种用于处理雨污混合水的生化池,其特征在于:由厌氧反应器、缺氧反应器和好氧反应器依次连通组成,且好氧反应器的出口端分别与缺氧反应器的进口端和二沉池的进口端连通,二沉池的出口端与厌氧反应器的进口端连通。
2.一种根据权利要求1所述用于处理雨污混合水的生化池的处理工艺,其特征在于:包括如下步骤:
①将2倍雨污混合水经预处理后,使1倍雨污混合水由生化池的前端进入依次进入厌氧反应器、缺氧反应器和好氧反应器,进行厌氧/缺氧/好氧的全程反应;
②将剩余1倍雨污混合水直接进入生化池的最后一格反应器—好氧反应器;
③将步骤①的反应液和步骤②的反应液在好氧反应器内混合,将混合液经内回流泵抽送至缺氧反应器的前端进行生物脱氮;
④将步骤③脱氮后的混合液进入好氧反应器,使好养反应器末端出水流入二沉池进行混合液的泥水分离;
⑤将二沉池排出的含磷回流污泥抽送至厌氧反应器;
⑥将二沉池出水中的1半进入深度处理,进行污水处理厂常规处理工序,另外1半经二级生化处理的合流污水排至湿地或氧化塘,进行生态化处理。
3.根据权利要求2所述的用于处理雨污混合水的生化池的处理工艺,其特征在于:上述步骤②直接进入好氧反应器的1倍雨污混合水在好氧反应器中的反应停留时间为20~30min。
4.根据权利要求2所述的用于处理雨污混合水的生化池的处理工艺,其特征在于:上述步骤③中回流混合液的回流比为200%~300%。
5.根据权利要求2所述的用于处理雨污混合水的生化池的处理工艺,其特征在于:上述步骤④中将好氧反应器末端出水流入二沉池进行混合液的泥水分离,表面水力负荷取0.4~0.5m3/(m2·h)。
6.根据权利要求2所述的用于处理雨污混合水的生化池的处理工艺,其特征在于:上述步骤⑤将二沉池排出的含磷回流污泥抽送至厌氧反应器,回流比为50%~100%。
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