CN109279694A - 一种多段ao复合ifas技术的高效脱氮除磷装置及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷装置及工艺方法，包括AⅠ厌氧池、AⅡ缺氧池、OⅠ好氧池、OⅡ好氧池、AⅢ缺氧池、OⅢ好氧池和二沉池；本发明能提高脱氮除磷效率，并且能够契合现有污水厂处理工艺，摆脱用地掣肘，便于实施提标改造，将加速污水厂提标进程，大大提高污水处理技术水平。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷装置及工艺方法。
背景技术
近年来，环保部最新公布的国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(征求意见稿)，新增了特别排放限值的相关指标，其主要指标参考《地表水环境质量标准(3838-2002)》中IV类水指标，北京市、天津市、广东、江苏、浙江等地区相继发布了地方标准，陆续开展了提标准IV类水的相关工作。准IV类水标准其排放指标较《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)有更严格的要求，其中COD特别排放限值为30mg/L，总氮限值10mg/L，总磷限值0.3mg/L。
而现有大多数污水厂执行的排放标准为一级A，甚至部分污水厂仍执行一级B的标准，有城镇污水厂因工艺技术、装置配置、过程控制、用地条件等方面不足及限值，难以满足新标准要求，因此，对于现有污水厂需要进行提标改造工作，对于新建污水厂需要选择更高效率的处理工艺。
A2O工艺及其变型是目前大多数污水厂广泛采用的主体生化处理工艺，该工艺为20世纪70年代，由美国的一些专家在厌氧好氧(ANO)法脱氮工艺的基础上开发，旨在能够同步脱氮除磷。
如图2所示，原污水进入厌氧反应池，同时进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，该反应池的主要功能是污泥释放磷，同时将部分有机物进行氨化，污水经过厌氧反应池后进入缺氧反应池，缺氧反应池的首要功能是脱氮，硝态氮由好氧反应池内回流混合液送入，混合液回流量较大，回流比≥200％。然后污水从缺氧反应池进入好氧反应池(曝气池)，这一反应池是多功能的：去除BOD、硝化和吸收磷等多项功能都在该反应池内完成。沉淀池的功能是泥水分离，上清液作为出水排放，污泥的一部分回流至厌氧反应池，另一部分作为剩余污泥排放。
该工艺在系统上可以实现同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺，运行费用较低。主要不足是：处理效率较低，处理后的出水来自硝化池，所以在出水中含有一定浓度的硝酸盐，如果沉淀池运行不当，在沉淀池内也会发生反硝化反应，使污泥上浮，处理后出水水质恶化，此外，如需提高脱氮率，必须加大混合液回流比，这样势必使运行费用增加，同时，混合液回流来自曝气的硝化池，污水中含有一定量的溶解氧，使反硝化池难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化反应，脱氮效果难于进一步提高，一般脱氮率70％～80％；另外为兼顾脱氮效果，需控制泥龄，污泥增长有一定的限度，除磷效果不易再行提高，特别是当BOD/P值较低时更是如此。
因此，急需一种能提高脱氮除磷效率的装置及处理方法，以契合现有污水厂处理工艺，摆脱用地掣肘，便于实施提标改造，将加速污水厂提标进程，大大提高污水处理技术水平。
发明内容
要解决的技术问题
本发明要解决的问题是提供一种提高传统AO工艺效率，降低污泥有机物负荷、硝化及反硝化负荷，提高系统处理能力及其性能，实现同时脱氮除磷，且运行费用低的多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷装置及工艺方法，以克服现有技术中的缺陷。
技术方案
为解决所述技术问题，本发明提供一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷装置，包括AⅠ厌氧池、AⅡ缺氧池、OⅠ好氧池、OⅡ好氧池、AⅢ缺氧池、OⅢ好氧池和二沉池，其特征在于：所述AⅠ厌氧池、AⅡ缺氧池、OⅠ好氧池、OⅡ好氧池、AⅢ缺氧池、OⅢ好氧池和二沉池沿水流方向依次排布，所述AⅠ厌氧池处于最上游侧；所述AⅠ厌氧池、AⅡ缺氧池和AⅢ缺氧池中还分别设置有第一搅拌器、第二搅拌器和第三搅拌器，所述OⅡ好氧中还设置有第一硝化液回流泵，所述第一硝化液回流泵与AⅡ缺氧池通过管道相互连接，所述OⅢ好氧池中还设置有第二硝化液回流泵，所述第二硝化液回流泵通过管道与AⅢ缺氧池相互连接，所述二沉池的底部污泥斗中还设置有污泥回流泵，所述污泥回流泵通过管道与AⅠ厌氧池相互连接。
优选地，所述OⅠ好氧池中还设置有第一微孔曝气系统和第二微孔曝气系统；所述OⅡ好氧池和OⅢ好氧池中还均设置有旋混曝气系统；所述OⅠ好氧池和OⅡ好氧池中还均设置有气提污泥回流系统，所述OⅠ好氧池中还设置有微孔曝气系统。
优选地，所述OⅡ好氧池、AⅢ缺氧池和OⅢ好氧池中还均设置有悬浮型填料，所述悬浮型填料的填料密度为0.96～1.0g/cm3
一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)污水进入AⅠ厌氧池，停留1～2h，同时，二沉池中沉淀的污泥通过污泥回流泵进入AⅠ厌氧池，采用搅拌器充分搅拌，DO≈0mg/L；
(2)污水经过AⅠ厌氧池后进入AⅡ缺氧池，污水停留0.5～3h，OⅡ好氧池中的硝化混合液通过第一硝化液回流泵进入AⅡ缺氧池，回流比≥200％，采用搅拌器充分搅拌，DO≈0.2～0.5mg/L；
(3)然后污水从AⅡ缺氧池进入OⅠ好氧池，停留2～4h；
(4)继而污水从OⅠ好氧池进入OⅡ好氧池，硝化液通过第一硝化液回流泵回流至AⅡ缺氧池，停留2～4h；
(5)继而污水从OⅡ好氧池进入AⅢ缺氧池，硝化液通过第二硝化液回流泵回流至AⅢ缺氧池，回流比50％～100％，污水停留1～2h并搅拌，DO≈0.2～0.5mg/L；
(6)继而污水从AⅢ缺氧池进入OⅢ好氧池，停留1h；
(7)继而污水从OⅢ好氧池进入二沉池，泥水分离，上清液作为出水排放进入下一处理工序，污泥的一部分回流至AⅠ厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放；
优选地，所述步骤(2)中的脱氮速率为0.03～0.06(kgNO3-N/kgMLSS·d)。
优选地，所述步骤(3)中的BOD污泥负荷设计为0.4～0.7(kgBOD5/kgMLSS·d)。
优选地，所述步骤(4)中的总氮负荷率≤0.05kgTN/kgMLSS·d。
优选地，所述步骤(5)中的脱氮速率设计为0.03～0.06(kgNO3-N/kgMLSS·d)。
本发明特征为：
本发明利用IFAS(integrated fixed-film activated sludge process即生物膜/活性污泥复合工艺)工艺技术优点，通过投加悬浮填料，控制工艺条件，将生物膜法和活性污泥法有机结合，并通过生化池多分区形成厌氧、缺氧、好氧、缺氧、好氧交替的工艺环境，形成一种提高传统A2/O工艺效率的高效脱氮除磷工艺技术。
本发明在传统活性污泥法工艺中增加悬浮填料，额外增加微生物量(生物膜)，降低污泥有机物负荷、硝化及反硝化负荷，提高系统的处理能力及其性能。
本发明将曝气池进行分区，并通过悬浮填料的微生物固定作用，营造碳化作用的自养菌及硝化作用的异养菌不同生长反应环境，促进其优势生长。
本发明中的悬浮型填料能够使长泥龄的硝化菌得到聚集生长，活性污泥系统可以通过剩余污泥排放控制活性污泥泥龄，长、短泥龄的污泥得以共存，解决了聚磷菌和硝化菌的不同泥龄之争，真正实现同时脱氮除磷。
本发明中的污水经过厌氧、缺氧、好氧、缺氧、好氧交替环境，形成前置反硝化与后置反硝化相结合工艺，利用了前置反硝化利用原水中碳源，运行费用低的优点，并且解决前置反硝化工艺出水不可避免带有硝态氮，去除效率低的问题。
本发明在填料分区中采用旋混曝气器，无堵塞，造价低，氧气利用率较高，同时具有较强的搅拌作用，设计可调曝气强度系统，可促进填料脱膜过程，保持填料微生物活性。
本发明采用气提装置，在空气动力的作用下，将堆积于分区末端的填料不断输送到分区前段，使其均匀分布满全池，同时该过程能使填料上老化的污泥脱落。
有益效果为：本发明利用通过投加悬浮型填料，控制工艺条件，将生物膜法和活性污泥法有机结合，并通过生化池多分区形成厌氧、缺氧、好氧、缺氧、好氧交替的工艺环境，形成一种提高传统A/O工艺效率的高效脱氮除磷工艺技术，降低污泥有机物负荷、硝化及反硝化负荷，提高系统的处理能力及其性能，使长泥龄的硝化菌得到聚集生长，活性污泥系统可以通过剩余污泥排放控制活性污泥泥龄，解决了聚磷菌和硝化菌的不同泥龄之争，真正实现同时脱氮除磷，利用了前置反硝化利用原水中碳源，运行费用低的优点，并且解决前置反硝化工艺出水不可避免带有硝态氮，去除效率低的问题。
本发明能提高脱氮除磷效率，并且能够契合现有污水厂处理工艺，摆脱用地掣肘，便于实施提标改造，将加速污水厂提标进程，大大提高污水处理技术水平。
附图说明
图1为本发明一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷装置以及工艺方法的处理流程图；
图2为传统的AO工艺处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明的一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷装置，包括AⅠ厌氧池101、AⅡ缺氧池102、OⅠ好氧池103、OⅡ好氧池104、AⅢ缺氧池105、OⅢ好氧池106和二沉池107；AⅠ厌氧池101、AⅡ缺氧池102和AⅢ缺氧池105中分别设置有第一搅拌器108、第二搅拌器109和第三搅拌器110，OⅡ好氧池104、AⅢ缺氧池105和OⅢ好氧池106中还均设置有悬浮型填料118，填充率20％～60％；AⅠ厌氧池101、AⅡ缺氧池102、OⅠ好氧池103、OⅡ好氧池104、AⅢ缺氧池105、OⅢ好氧池106和二沉池107沿水流方向依次排布，AⅠ厌氧池101处于最上游侧；AⅡ缺氧池102、OⅠ好氧池103根据负荷计算，选择性地设置悬浮型填料118；OⅡ好氧104中还设置有第一硝化液回流泵111，第一硝化液回流泵111与AⅡ缺氧池102通过管道相互连接，OⅢ好氧池106中还设置有第二硝化液回流泵112，第二硝化液回流泵112通过管道与AⅢ缺氧池105相互连接，构成硝化液回流系统。二沉池107的底部污泥斗中还设置有污泥回流泵113，污泥回流泵113通过管道与AⅠ厌氧池101相互连接，构成污泥回流系统；根据分池内悬浮填料投加情况，设置两套曝气系统，OⅠ好氧池103中还设置有第一微孔曝气系统115和第二微孔曝气系统114；OⅡ好氧池104和OⅢ好氧池106中还均设置有旋混曝气系统116；OⅠ好氧池103和OⅡ好氧池104中还均设置有气提污泥回流系统119，OⅠ好氧池103中还设置有微孔曝气系统117。
城镇污水经过一级处理后，进入本发明的一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷装置，其工艺方法包括以下步骤及措施：
(1)污水进入AⅠ厌氧池101，停留时间1～2h，同时，二沉池107中沉淀的污泥通过污泥回流泵113进入AⅠ厌氧池101，采用搅拌器充分搅拌，促进污水及污泥混合充分，控制池内厌氧状态，DO≈0mg/L，污泥在厌氧环境中进行释放磷，同时进行氨化反应；
(2)污水经过AⅠ厌氧池101后进入AⅡ缺氧池102，污水停留时间0.5～3h，脱氮速率设计为0.03～0.06(kgNO3-N/kgMLSS·d)，OⅡ好氧池104中的硝化混合液通过第一硝化液回流泵111进入AⅡ缺氧池102，回流比≥200％，采用搅拌器充分搅拌，促进污水及污泥混合充分，控制池内厌氧状态，DO≈0.2～0.5mg/L，AⅡ缺氧池102内首要功能为反硝化脱氮反应，同时去除污水中有机污染物；
(3)然后污水从AⅡ缺氧池102进入OⅠ好氧池103，这一反应池主要起到去除BOD和吸收磷等功能，BOD5污泥负荷设计为0.4～0.7(kgBOD5/kgMLSS·d)，停留时间2～4h；
(4)继而污水从OⅠ好氧池103进入OⅡ好氧池104，这一反应池主要起到进一步去除BOD，完成硝化反应功能，硝化液通过第一硝化液回流泵111回流至AⅡ缺氧池102。总氮负荷率设计≤0.05kgTN/kgMLSS·d，停留时间2～4h；
(5)继而污水从OⅡ好氧池104进入AⅢ缺氧池105，这一反应池主要起到反硝化功能，进一步去除废水中总氮，硝化液通过第二硝化液回流泵112回流至AⅢ缺氧池105，回流比50％～100％，污水停留时间1～2h，脱氮速率设计为0.03～0.06(kgNO3-N/kgMLSS·d)，搅拌器运行，促进污水及污泥混合充分，控制池内厌氧状态，DO≈0.2～0.5mg/L；
(6)继而污水从AⅢ缺氧池105进入OⅢ好氧池106，这一反应池主要起到复氧、进一步去除有机污染物及硝化作用，停留时间约1h；
(7)继而污水从OⅢ好氧池106进入二沉池107，二沉池107的功能是泥水分离，上清液作为出水排放进入下一处理工序，污泥的一部分回流至AⅠ厌氧池101，另一部分作为剩余污泥排放；
(8)悬浮型填料118采用“海绵型”PPC悬浮填料或“车轮型”PE悬浮填料，填料密度0.96～1.0g/cm3；
(9)旋混曝气系统116能使气泡切割成较小气泡，提高了氧的利用率，同时旋混曝气系统116具有较强的搅拌效果，相较穿孔管具有无堵塞的特性，旋混曝气强度5～10m3/m2·h，连接单独的曝气风机，曝气风机根据实际情况设置变频、运行台数、进风导叶等方式控制风量。适时提高风量，进行大气量曝气，促进悬浮填料脱膜过程；
(10)对于未设悬浮填料的好氧池及原有工程设置，仍可采用微孔曝气方式；
(11)通过剩余污泥排放及曝气脱膜过程，混合液中活性污泥浓度控制2000～3000mg/L，“海绵型”悬浮填料污泥浓度控制5000～15000mg/L填料，“车轮型”悬浮填料污泥浓度控制3000～5000mg/L填料；
(12)通过剩余污泥排放控制系统混合液中活性污泥泥龄3～8d；
(13)根据进水水质C/N比情况，合理增加碳源投加系统，为系统补充反硝化必要碳源；
(14)本案实例在浙江某城镇污水处理厂内进行，实验所用污水取自该污水处理厂初沉池出水。好氧池污泥浓度4229～5100mg/L，厌氧池污泥浓度4209～5371mg/L，好氧池平均溶解氧2.04～3.67，投加“海绵型”悬浮填料，投加比例约好氧池容20％，总水力停留时间16h，平均进出水水质如下表所示：
由上表数据可看出，进水COD偏低，氨氮、总氮偏高，碳氮比偏低，本发明所提供工艺对城镇污水中氨氮、总氮有良好的去除效果。
综上所述，上述实施方式并非是本发明的限制性实施方式，凡本领域的技术人员在本发明的实质内容的基础上所进行的修饰或者等效变形，均在本发明的技术范畴。
Claims (8)
1.一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷装置，包括AⅠ厌氧池、AⅡ缺氧池、OⅠ好氧池、OⅡ好氧池、AⅢ缺氧池、OⅢ好氧池和二沉池，其特征在于：所述AⅠ厌氧池、AⅡ缺氧池、OⅠ好氧池、OⅡ好氧池、AⅢ缺氧池、OⅢ好氧池和二沉池沿水流方向依次排布，所述AⅠ厌氧池处于最上游侧；所述AⅠ厌氧池、AⅡ缺氧池和AⅢ缺氧池中还分别设置有第一搅拌器、第二搅拌器和第三搅拌器，所述OⅡ好氧中还设置有第一硝化液回流泵，所述第一硝化液回流泵与AⅡ缺氧池通过管道相互连接，所述OⅢ好氧池中还设置有第二硝化液回流泵，所述第二硝化液回流泵通过管道与AⅢ缺氧池相互连接，所述二沉池的底部污泥斗中还设置有污泥回流泵，所述污泥回流泵通过管道与AⅠ厌氧池相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷装置，其特征在于：所述OⅠ好氧池中还设置有第一微孔曝气系统和第二微孔曝气系统；所述OⅡ好氧池和OⅢ好氧池中还均设置有旋混曝气系统；所述OⅠ好氧池和OⅡ好氧池中还均设置有气提污泥回流系统，所述OⅠ好氧池中还设置有微孔曝气系统。
3.根据权利要求1所述的一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷装置，其特征在于：所述OⅡ好氧池、AⅢ缺氧池和OⅢ好氧池中还均设置有悬浮型填料，所述悬浮型填料的填料密度为0.96～1.0g/cm3。
4.一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)污水进入AⅠ厌氧池，停留1～2h，同时，二沉池中沉淀的污泥通过污泥回流泵进入AⅠ厌氧池，采用搅拌器充分搅拌，DO≈0mg/L；
(2)污水经过AⅠ厌氧池后进入AⅡ缺氧池，污水停留0.5～3h，OⅡ好氧池中的硝化混合液通过第一硝化液回流泵进入AⅡ缺氧池，回流比≥200％，采用搅拌器充分搅拌，DO≈0.2～0.5mg/L；
(3)然后污水从AⅡ缺氧池进入OⅠ好氧池，停留2～4h；
(4)继而污水从OⅠ好氧池进入OⅡ好氧池，硝化液通过第一硝化液回流泵回流至AⅡ缺氧池，停留2～4h；
(5)继而污水从OⅡ好氧池进入AⅢ缺氧池，硝化液通过第二硝化液回流泵回流至AⅢ缺氧池，回流比50％～100％，污水停留1～2h并搅拌，DO≈0.2～0.5mg/L；
(6)继而污水从AⅢ缺氧池进入OⅢ好氧池，停留1h；
(7)继而污水从OⅢ好氧池进入二沉池，泥水分离，上清液作为出水排放进入下一处理工序，污泥的一部分回流至AⅠ厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。
5.根据权利要求4所述的一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷工艺方法，其特征在于：所述步骤(2)中的脱氮速率为0.03～0.06(kgNO3-N/kgMLSS·d)。
6.根据权利要求4所述的一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷工艺方法，其特征在于：所述步骤(3)中的BOD污泥负荷设计为0.4～0.7(kgBOD5/kgMLSS·d)。
7.根据权利要求4所述的一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷工艺方法，其特征在于：所述步骤(4)中的总氮负荷率≤0.05kgTN/kgMLSS·d。
8.根据权利要求4所述的一种多段AO复合IFAS技术的高效脱氮除磷工艺方法，其特征在于：所述步骤(5)中的脱氮速率设计为0.03～0.06(kgNO3-N/kgMLSS·d)。
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