CN109534593A - 一种多级好氧强化除磷apo-m系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种多级好氧强化除磷APO‑M系统,该系统包括厌氧池(AP)、好氧池(O)和MBR池(M),该厌氧池与该好氧池连通,该好氧池与该MBR池连通,其中该系统还包括化学除磷剂添加装置,用于使化学除磷剂被添加到该MBR池。该厌氧池用于对污水进行厌氧处理;该好氧池用于对污水进行好氧处理,包括生物除磷处理;该MBR池用于对污水进行进一步的好氧处理并进行化学除磷处理。本发明还涉及采用该系统对污水同时进行生物除磷和化学除磷的多级好氧强化除磷APO‑M工艺。本申请的系统和工艺可以达到总磷≤0.2mg/L的高标准出水,并且在MBR池中进行化学除磷,具有节省空间、节约投资、维护简便的优点。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域,具体涉及一种多级好氧强化除磷APO-M系统及工艺。
背景技术
随着人口增长、工农业现代化和城市化的发展,生活污水和工农业废水的数量与日俱增,对污水处理提出了更高的要求。随着我国城市化的深入和基础设施的完善,虽然污水收集和处理率有所提高,但受制于污水处理脱氮除磷技术的限制,污水处理厂尾水的氮磷指标一直是影响受纳水体的营养化水平的重要因素。随着我国出台《水污染防治行动计划》和《城市黑臭水体整治工作指南》等环境治理政策,严格控制污水中的氮磷污染物已经成为当今污水处理和再生回用的主要问题。
现行污水处理技术主要包括活性污泥法、生态处理法、生物膜法和厌氧生物法等,基本可实现污水处理的一级出水标准。为了进一步控制氮磷等指标,在此基础上发展起来了A2/O、多级A/O,或与膜技术组合,出水水质有明显的提升,但氮磷指标仍然难以稳定实现地表水IV类或更高标准的出水,无法缓解受纳水体的富营养化污染。研究表明,合适的氮磷比是水体发生富营养化和水华的前提,在同步脱氮除磷和短程脱氮技术无突破进展,尾水总氮难以削减的条件下,可以通过强化除磷实现低磷排放,将磷作为限制因素减少水体水华的产生。
目前的除磷方法主要有化学除磷和生物除磷两种,其中化学除磷通过添加除磷药剂,可实现磷污染物的沉淀分离去除,但药剂耗量大且污泥产生量多,导致运行费用提高,因而生物除磷方法在一般情况下相对更为经济适用。传统的生物除磷工艺APO原理为:活性污泥中的聚磷菌在厌氧条件下通过体内ATP进行水解,放出H3PO4和能量,形成ADP;进入好氧条件后,聚磷菌进行有氧呼吸,不断氧化降解体内外的有机物,同时产生的能量为ADP所获得并结合H3PO4形成ATP,将磷以聚合的形态储存在菌体内,形成高磷污泥排出系统,从而实现磷的过量吸收。在传统ApO工艺的好氧阶段,往往存在着大量的自养型硝化菌进行硝化作用,使得同一污泥系统中必然存在两种细菌的不同泥龄竞争,导致聚磷菌和硝化菌的生长和活性受到抑制,污水处理效率较低。同时,APO工艺中聚磷菌的过量吸收有一定限度,处理出水中磷含量一般在1.0mg/L左右,除磷效率难以进一步提高,不能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级a标准中总磷排放必须小于0.5mg/L的要求。
中国发明专利申请CN103183444A(名称:一种用于粮食深加工废水的除磷工艺,公开日:2013年7月3日)公开了同时应用生物除磷和化学除磷来处理粮食深加工废水的工艺。该工艺是在A/O-MBR工艺基础上,增设磷释放池和化学反应沉淀池,具体是将经过厌氧处理的粮食深加工废水作为系统处理的原水,依次通过缺氧池、曝气池、MBR反应池,将来自MBR反应池的一部分富磷污泥转移到磷释放池,磷释放池内释放的磷随上清液流到化学反应沉淀池,富磷上清液中的磷在化学反应沉淀池内被沉淀剂沉淀,然后上清液与释磷污泥在混合池混合后回流到缺氧池内,最终磷以化学沉淀物的形式从系统中去除。虽然该专利申请声称“同时应用生物除磷和化学除磷来处理粮食深加工废水”,但实际上该专利申请中废水的除磷实际上是由缺氧池、曝气池、MBR反应池中的生物除磷来实现的,而化学反应沉淀池中实施的化学除磷目的是去除来自MBR反应池的富磷污泥,以便将沉淀后的上清液和释磷污泥回流到缺氧池。因此,该发明专利申请起到污水除磷作用的仅是生物除磷,因此存在除磷效果不足的问题,事实上该发明专利也未能提供除磷效果数据。而且,该发明专利申请在MBR反应池设置混合液回流管,将混合液回流至缺氧池,这会造成缺氧池的缺氧环境受到较大冲击的问题。
发明内容
本发明的目的主要是实现在污水处理中对污水同时进行生物除磷和化学除磷,强化污水处理的除磷效果。
因此,本发明的第一方面提供一种多级好氧强化除磷APO-M系统,该系统包括厌氧池(AP)、好氧池(O)和MBR池(M),该厌氧池与该好氧池连通,该好氧池与该MBR池连通,其中该系统还包括化学除磷剂添加装置,用于使化学除磷剂被添加到该MBR池。
该厌氧池用于对污水进行厌氧处理;该好氧池用于对污水进行好氧处理,包括生物除磷处理;该MBR池用于对污水进行进一步的好氧处理并进行化学除磷处理。
化学除磷剂可以是污水处理领域通用的化学除磷剂,包括铝盐类、铁盐类和钙盐类化学除磷剂,例如氯化铝、聚合氯化铝、硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、石灰石等,这是本领域公知的。
在本发明的系统的优选实施方案中,本发明的系统还包括设置在该好氧池与该MBR池之间的配水渠,该好氧池的出水通入该配水渠,然后从该配水渠通入该MBR池,该化学除磷剂添加装置将该化学除磷剂添加到该配水渠。这样,通入该配水渠中的该出水含有化学除磷剂,从而化学除磷剂随该出水从该配水渠通入该MBR池。
在本发明的系统的优选实施方案中,该好氧池的后部区域设置有好氧池混合液回流管,用于将该好氧池中的混合液回流至该厌氧池,该MBR池的后部区域设置有MBR池混合液回流管,用于将该MBR池中的混合液回流至该好氧池。MBR池混合液回流至好氧池,主要作用是提高污泥浓度,提升污水处理能力;好氧池混合液回流至厌氧池,主要作用是形成厌氧区,提升后阶段的除磷效果。
在本发明的系统的优选实施方案中,该系统还包括曝气装置,用于对该好氧池和该MBR池进行曝气。该曝气装置例如可以是鼓风机,这是本领域技术人员公知的。通过对该好氧池和该MBR池进行曝气,可以提高污水中的溶氧,促进好氧微生物的生长繁殖,更好地消除污水中的污染物。
在本发明的系统的进一步优选实施方案中,该好氧池的前部区域的底部设置有微孔曝气盘,该微孔曝气盘与该曝气装置连通。来自该曝气装置例如鼓风机的空气经微孔曝气盘进入污水中,能更好地是空气扩散在污水中,提高溶氧效果。
在本发明的系统的优选实施方案中,该好氧池的前部区域设置有纤维束,用于为该好氧池中的污水微生物提供载体,形成生物膜,增大比表面积,强化好氧微生物的污水处理效果。
在本发明的系统的优选实施方案中,该系统还包括加碱装置,用于向该好氧池添加碱以调节该好氧池中的pH值。通常,所加的碱为NaOH或者KOH,优选NaOH。
在本发明的系统的优选实施方案中,该系统还包括污水预处理装置和污泥处理装置,该污水预处理装置与该厌氧池连通,使待处理污水进行预处理后再进入该厌氧池,该污泥处理装置与该MBR池连通,以接受从该MBR池排出的污泥并进行后续处理。
一般地,污水预处理装置包括粗格栅、细格栅、沉砂池、精细格栅等组件,污泥处理装置包括污泥浓缩组件、污泥脱水组件等组件,这是本领域公知的。
本发明的第二方面提供一种多级好氧强化除磷APO-M工艺,其包括以下工艺操作:
(1)使待处理污水进入厌氧池(AP),以进行厌氧处理;
(2)使该厌氧池的出水进入好氧池(O),以进行好氧处理,包括生物除磷处理;
(3)使该好氧池的出水进入MBR池(M),并且使化学除磷剂被添加到该MBR池,以在该MBR池中进行进一步的好氧处理并进行化学除磷处理。
化学除磷剂可以是污水处理领域通用的化学除磷剂,包括铝盐类、铁盐类和钙盐类化学除磷剂,例如氯化铝、聚合氯化铝、硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、石灰石等,这是本领域公知的。
在本发明的工艺的优选实施方案中,使化学除磷剂被添加到该MBR池的工艺操作是如下实现的:使该好氧池的出水通入设置在该好氧池与该MBR池之间的配水渠,并使该化学除磷剂被添加到通入该配水渠中的该出水,然后使含有该化学除磷剂的该出水从该配水渠通入该MBR池。
在本发明的工艺的优选实施方案中,该工艺还包括以下工艺操作中的一个或多个:
(1)使待处理污水进行预处理后再进入该厌氧池,以减少大颗粒物无机物并增加污水可生化性。一般地,污水预处理装置包括粗格栅、细格栅、沉砂池、精细格栅等组件,这是本领域公知的。
(2)使该好氧池中的混合液回流至该厌氧池,且使该MBR池中的混合液回流至该好氧池。
(3)对该好氧池和该MBR池进行曝气。可使用诸如鼓风机的曝气装置进行曝气,这是本领域技术人员公知的。通过对该好氧池和该MBR池进行曝气,可以提高污水中的溶氧,促进好氧微生物的生长繁殖,更好地消除污水中的污染物。还优选地,经由设置在该好氧池的前部区域的底部的微孔曝气盘对该好氧池进行曝气。来自该曝气装置例如鼓风机的空气经微孔曝气盘进入污水中,能更好地是空气扩散在污水中,提高溶氧效果。
(4)通过该好氧池的前部区域设置的纤维束所形成的生物膜,以生物膜法进一步去除污水中的污染物,强化好氧微生物的污水处理效果。
(5)向该好氧池添加碱以调节该好氧池中的pH值。通常,所加的碱为NaOH或者KOH,优选NaOH。
(6)对从该MBR池排出的污泥进行处理。一般地,污泥处理装置包括污泥浓缩组件、污泥脱水组件等组件,这是本领域公知的。
本发明的有益效果:
本发明对传统的污水生物除磷工艺进行改进而提供一种多级好氧强化除磷APO-M系统和工艺,将传统的ApO法、活性污泥法、生物膜法和MBR膜处理工艺相组合,并且在MBR池中增加化学除磷的工艺操作,通过在污水处理过程中同时进行生物除磷和化学除磷,可对污水进行深度处理,并且实现高效除磷。经实际污水处理厂运行试验,可以达到总磷≤0.2mg/L的高标准出水,低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级a标准中总磷排放必须小于0.5mg/L的要求,除总氮外的其它指标也可达标地表水Ⅲ类标准。
本发明的多级好氧强化除磷APO-M系统和工艺设置了使好氧池中的混合液回流至厌氧池,且使MBR池中的混合液回流至好氧池。MBR池回流至好氧池,主要提高污泥浓度,提升污水处理能力;好氧池回流至厌氧池,主要形成厌氧区,提升后阶段的除磷效果。
本发明的多级好氧强化除磷APO-M系统和工艺在MBR池中进行化学除磷,具有节省空间、节约投资、维护简便的优点,尤其适用于出水标准要求较高的分散式污水处理区域,处理后的尾水可作为市政杂用和河道生态补水。
附图说明
图1为本发明的多级好氧强化除磷APO-M工艺的具体实施方案的流程示意图;
图2为本发明的多级好氧强化除磷ApO-M系统的具体实施方案的示意图,其中附图标记如下:
1-原水进水,2-粗格栅,3-提升泵,4-细格栅,5-沉砂池,6-精细格栅,7-厌氧池(Ap),8-好氧池(O),9-好氧池消氧段,10-MBR池(M),11-配水渠,12-回流渠,13-出水池,14-纤维束填料,15-微孔曝气盘,16-MBR膜组件,17-鼓风机,18-NaOH加药系统,19-隔膜计量泵,20-化学除磷剂加药系统,21-液体流量计,22-气体流量计,23-厌氧池进水管,24-好氧池出水管,25-MBR池出水管,26-好氧池混合液回流管,27-MBR池混合液回流管,28-曝气管,29-剩余污泥管。
具体实施方式
下面通过具体实施方式和实施例并结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1,本发明的多级好氧强化除磷APO-M工艺流程和工艺参数如下:
(1)预处理阶段:污水的预处理为物理处理方法,污水首先经过粗格栅,拦截较大的悬浮物和漂浮物。接着,粗格栅出水经提升泵提升后,进入细格栅。拦截较小的悬浮物。然后,细格栅出水进入平流沉砂池,去除污水中相对密度较大的无机颗粒。最后,沉砂池出水进入精细格栅,对水中的悬浮物进行进一步的截留,以确保后续MBR膜池能够高效运行。经过预处理阶段,可以减少大颗粒物无机物并增加污水可生化性。
(2)ApO-M主体工艺阶段:通过厌氧池(Ap)、好氧池(O)和MBR池(M)工艺设施,在生物反应池中营造厌氧、好氧环境,利用生物反应池中大量繁殖的活性污泥并结合生物膜法和MBR膜处理工艺,降解和净化污水中的污染物,进行生物除磷。并且通过使化学除磷剂添加到MBR池中,对污水进一步进行化学除磷,达到强化除磷的目的。
厌氧池:原污水经过预处理阶段后,进入厌氧池,同时进入的还有混合液,其主要功能是释放磷,同时在厌氧菌的作用下,分三个阶段将部分有机物进行分解和氨化。第一阶段是在水解与发酵细菌的作用下,使碳水化合物、蛋白质与脂肪水解与发酵转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳等;第二阶段是在产氢产乙酸菌的作用下,把第一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸;第三个阶段是通过产甲烷菌的作用,把氢和二氧化碳转化成甲烷,或乙酸脱羧产生甲烷。厌氧池内设置水下推流器,确保厌氧池内有一定的流速。厌氧池出水通过底部孔口进入好氧池。
好氧池:污水经厌氧池进入好氧池,在好氧池内进行充足曝气,主要功能是在好氧菌生化作用下进行去除BOD5、硝化和污泥吸收磷等多种反应,营造ATP环境,促进聚磷菌的生长和代谢,形成聚磷菌在系统中的竞争优势,聚磷菌在此进行生物除磷。好氧池采用例如鼓风机的曝气装置进行曝气,优选在好氧池的前部区域的底部设置与曝气装置连通的盘式微孔曝气头进行曝气,以使空气均匀分散在污水中,提高溶氧效率。
在好氧池的前部区域中可以设置纤维束填料,使活性污泥法中的Ap/O与生物膜法中的生物接触氧化法有机结合。纤维束填料可为生物膜提供载体,增加比表面积,有一定的生物膜附着性,容积负荷高,污泥生物量大,处理效率高,耐冲击负荷能力强,并可节约用地。
在好氧池的后部区域是消氧段,该消氧段中没有设置盘式微孔曝气头,使好氧池后部区域中的溶解氧适当降低。在消氧段连接有好氧池混合液回流管,用于将好氧池中的混合液回流到厌氧池的前部区域。因为从消氧段回流到厌氧池,因此可以减少溶氧对厌氧池内的厌氧环境的冲击。
可以采用投加NaOH或者KOH来调节好氧池的碱度,优选采用NaOH。与常规污水处理厂投加石灰相比,NaOH不会对后续MBR膜池造成影响,且不产生沉淀物,降低剩余污泥产量,降低了后续污泥处理负荷。
MBR池:好氧池出水通过管道连接进入MBR池,在MBR池内通过MBR膜工艺进一步去除BOD5、CODCr和SS,并且投加化学除磷剂如聚合氯化铝进行化学除磷,提高除磷效果。MBR池的后部区域设置有回流渠,回流渠连接有MBR池混合液回流管,MBR池的混合液经回流渠和回流到好氧池的前部区域。MBR池出水可达到地表水Ⅲ类(TN除外),经消毒后,可排放至水体。
(3)处理污泥:MBR池排放的含磷剩余污泥,经过沉淀浓缩及脱水后,进行外运处置。
以下通过具体实施例进一步说明本发明的多级好氧强化除磷APO-M工艺的运行系统和运行过程。
实施例
按本发明的多级好氧强化除磷APO-M工艺在深圳市某分散式污水处理厂安装了ApO-M系统,如图2所示。
原污水1经过粗格栅2、提升泵3、细格栅4后,再进入沉砂池5和精细格栅6进行预处理,减少大颗粒物无机物并增加污水可生化性。粗格栅2的栅条间距为20mm。细格栅4选用内进流式细格栅,其是一种将拦污和除污结合于一体的高效细格栅除污设备,网孔尺寸5mm,安装角度90°。污水在平流沉砂池5中的停留时间30s,有效水深1.10m。精细格栅6选用内进流式细格栅,网孔尺寸1mm,安装角度90°。
随后污水通过厌氧池进水管23进入厌氧池7,促进污水释磷,同时将部分有机物进行氨化。厌氧池7内水深6~8米,停留时间1.5小时,厌氧池7内设置水下推流器,确保流速不低于0.3m/s。
厌氧池7和好氧池8通过墙分开,污水由厌氧池7底部孔洞进入好氧池8的前部,孔洞大小900×900mm。好氧池8与厌氧池7的容积比为3.67。好氧池8的前部区域设置有纤维束填料14,以利于微生物的生长。填料上水深0.4m,配水区水深1.2m,填料分3层,每层填料高1.5m,每层间隔0.3m。应用鼓风机17和气体流量计22,经曝气管28和微孔曝气盘15对好氧池8的前部区域进行曝气,气水比为5~6:1,溶解氧含量控制在2mg/L,温度20℃。好氧池8的后部区域为消氧段9。好氧池8内有效水深6~8米,停留时间为5.5小时,其中消氧段9为1小时。BOD5污泥负荷Ls=0.07kg BOD5/(kgMLSS·d),活性污泥泥龄23天,MLSS含量为6g/L。通过NaOH加药系统18及隔膜计量泵19调节好氧池8内碱度在6~9的范围。好氧池8中的混合液由好氧池8的消氧段9通过好氧池混合液回流管26回流至厌氧池7的前部区域,混合液回流比为180-250%。
好氧池8出水通过好氧池出水管24进入配水渠11,同时开启隔膜计量泵19,从化学除磷剂加药系统20向配水渠11添加化学除磷剂聚合氯化铝(PAC)。添加了聚合氯化铝的待进一步处理的污水从配水渠11进入MBR池10中的MBR膜组件16,进一步去除BOD5、CODCr和SS,并且进行化学除磷,即通过投加PAC,形成絮体沉淀,通过剩余污泥排出磷。MBR池10内设置膜组件16共27组,其中3组备用。通过鼓风机17及气体流量计22经曝气管28对MBR池10进行曝气,气水比控制在7~8:1。MBR池10中的混合液进入回流渠12,然后回流渠12内的回流泵使该混合液通过MBR池混合液回流管27回流到好氧池8的前部区域。MBR池10处理后的水通过MBR池出水管25排出,剩余污泥经剩余污泥管29排至污泥处理系统。
MBR膜丝材质采用PVDF,制膜工艺为砼式,第四代中空纤维膜技术,复合一次性膜工艺。膜丝内/外径为0.7/1.3mm,正常运行时,平均名义膜通量为15.43L/m2·h,瞬时膜通量为18.35L/m2·h。运行方式为间隙性曝气,运行8.5min停1.5min,每日运行20.1875h,设计流量变化系数kz=1.2。水力停留时间为0.98小时,保持气水比为7~8:1,减少膜周边生物附着,以防止膜被堵塞。
该ApO-M工艺系统安装在深圳市某分散式污水处理厂,处理量为2万立方米/天,占地仅4000平方米。在进水CODCr介于200~300mg/L、BOD5介于20~30mg/L、TSS介于100~200mg/L、TN介于25~35mg/L、TP介于2~6mg/L的条件下,实现出水水质CODCr小于20mg/L、BOD5小于4mg/L、TSS小于10mg/L、NH3-N小于1mg/L、TP小于0.2mg/L,并实现了长时间的稳定出水。其中,总磷(TP)去除率达90%以上,其中在好氧池进行生物除磷可去除总磷的40-50%,化学除磷可去除总磷的45-55%。
以上应用了具体实例对本发明进行了阐述,只是用于帮助理解本发明,并不用以限制本发明。本发明所属技术领域的技术人员依据本发明的构思,还可以做出若干简单推演、变形或替换。这些推演、变形或替换方案也落入本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种多级好氧强化除磷APO-M系统,包括厌氧池(AP)、好氧池(O)和MBR池(M),所述厌氧池与所述好氧池连通,所述好氧池与所述MBR池连通,其特征在于,所述系统还包括化学除磷剂添加装置,用于使化学除磷剂被添加到所述MBR池。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括设置在所述好氧池与所述MBR池之间的配水渠,所述好氧池的出水通入所述配水渠,然后从所述配水渠通入所述MBR池,所述化学除磷剂添加装置将所述化学除磷剂添加到所述配水渠。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述好氧池的后部区域设置有好氧池混合液回流管,用于将所述好氧池中的混合液回流至所述厌氧池,所述MBR池的后部区域设置有MBR池混合液回流管,用于将所述MBR池中的混合液回流至所述好氧池。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括曝气装置,用于对所述好氧池和所述MBR池进行曝气。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述好氧池的前部区域的底部设置有微孔曝气盘,所述微孔曝气盘与所述曝气装置连通。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述好氧池的前部区域设置有纤维束,用于为所述好氧池中的污水微生物提供载体,形成生物膜。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括加碱装置,用于向所述好氧池添加碱以调节所述好氧池中的pH值。
8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括污水预处理装置和污泥处理装置,所述污水预处理装置与所述厌氧池连通,所述污泥处理装置与所述MBR池连通。
9.一种多级好氧强化除磷APO-M工艺,其特征在于,包括以下工艺操作:
(1)使待处理污水进入厌氧池(AP),以进行厌氧处理;
(2)使所述厌氧池的出水进入好氧池(O),以进行好氧处理,包括生物除磷处理;
(3)使所述好氧池的出水进入MBR池(M),并且使化学除磷剂被添加到所述MBR池,以在所述MBR池中进行进一步的好氧处理并进行化学除磷处理。
10.根据权利要求9所述的工艺,其特征在于,所述使化学除磷剂被添加到所述MBR池的工艺操作是如下实现的:使所述好氧池的出水通入设置在所述好氧池与所述MBR池之间的配水渠,并使所述化学除磷剂被添加到通入所述配水渠中的所述出水,然后使含有所述化学除磷剂的所述出水从所述配水渠通入所述MBR池;
并且优选地,所述工艺还包括以下工艺操作中的一个或多个:
(1)使待处理污水进行预处理后再进入所述厌氧池;
(2)使所述好氧池中的混合液回流至所述厌氧池,且使所述MBR池中的混合液回流至所述好氧池;
(3)对所述好氧池和所述MBR池进行曝气,其中还优选地,经由设置在所述好氧池的前部区域的底部的微孔曝气盘对所述好氧池进行曝气;
(4)通过所述好氧池的前部区域设置的纤维束所形成的生物膜,以生物膜法进一步去除污水中的污染物;
(5)向所述好氧池添加碱以调节所述好氧池中的pH值;
(6)对从所述MBR池排出的污泥进行处理。
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