CN110040906A - 一种增强型高效脱氮除磷污水处理系统及处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增强型高效脱氮除磷污水处理系统，其包括如下单元：1)生化处理单元；2)膜处理单元：生化处理单元的出水端连接膜处理单元；3)回流单元：膜处理单元的回流污泥连接至生化处理单元的好氧池进水端，回流比为300％‑400％；好氧池出水端通过回流管道及回流设备回流至缺氧池进水端，与厌氧池出水端共同连接至缺氧池，回流比为100％‑200％；缺氧池出水端通过回流管道及回流设备回流至厌氧池进水端，与预处理出水端共同连接至厌氧池，回流比为100％‑200％；4)填料单元：在缺氧池和好氧池中布置有填料单元；5)控制单元。本发明在传统A/A/O工艺反应器中增加填料，并调整回流位置和回流比，碳源高效利用，增强了脱氮除磷效果，有效提高了反应速率，保证出水指标。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种增强型高效脱氮除磷污水处理系统及处理工艺。
背景技术
我国城镇生活污水或类似污水处理普遍采用一体化设备。污水处理一体化设备具有出水水质好、自动化程度高、占地面积少等一系列优点。污水处理一体化设备主要采用生物活性污泥法。目前形成的较典型的二级处理工艺主要有传统活性污泥法、 AB法(吸附—生物降解工艺)、A/A/O-MBR工艺(厌氧-缺氧-好氧法-膜生物反应器)、A/O-MBR工艺(厌氧-好氧法-膜生物反应器)、A/A/A/O-MBBR工艺(多种两段缺氧 -移动床生物膜反应工艺)、氧化沟工艺、CASS工艺(周期循环活性污泥法)、SBR 工艺(序批式活性污泥法)等，其主要原理基本都是基于微生物生命活动消耗废水中的有机物以达到去除COD、总氮、氨氮、磷等污染物。其中A/A/O+MBR工艺、 A/O+MBR工艺和A/A/A/O+MBBR工艺应用较为普遍。
A/A/O-MBR工艺是将膜过滤技术与传统活性污泥法相结合，其根据“厌氧释磷、好氧吸磷的生物除磷机理，以及好氧硝化、缺氧反硝化的脱氮机理”，在MBR系统前增设厌氧区和缺氧区，形成A/A/O-MBR工艺。但A/A/O-MBR工艺具有以下缺点： 1、回流污泥含有硝酸盐，直接进入厌氧池，对厌氧释磷有影响；2、采用传统A/A/O 工艺容易产生污泥膨胀问题；3、传统A/A/O工艺容易引起污泥上浮问题；4、脱氮受内回流比的影响。
A/O-MBR工艺是基于A/O工艺和MBR膜生物反应器的一种脱氮除磷工艺；采用膜分离技术替代传统二沉池，提高了固液分离效率。但A/O-MBR工艺同样具有其缺点：1、采用A/O工艺，除磷效率低；2、MBR膜置于好氧池中，曝气量大，运行能耗大；3、膜池回流至缺氧池，容易影响缺氧池中的缺氧状态；4、将MBR膜置于好氧池中，大的曝气量影响好氧池除磷效果。
A/A/A/O-MBBR工艺是在MBBR工艺的基础上优化设置预脱硝、厌氧、缺氧和好氧四大生物反应区，结合活性污泥法和生物膜法的优势，在降解有机物的同时，强化脱氮除磷的效果。但A/A/A/O-MBBR工艺存在以下缺点：1、采用传统的沉淀池，构筑物多，占地面积大；2、采用传统活性污泥法的沉淀池固液分离效率低，污泥流失，容积负荷低，设备体积大，且不能稳定达标；3、传统的活性污泥法容易产生污泥膨胀，抗冲击负荷能力和稳定运行能力较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种增强型高效脱氮除磷污水处理系统及处理工艺。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种增强型高效脱氮除磷污水处理系统，其包括如下单元：
1)生化处理单元：包括依次串联的厌氧池、缺氧池及好氧池；
2)膜处理单元：所述生化处理单元的出水端连接膜处理单元；
3)回流单元：所述膜处理单元的回流污泥通过回流管道及回流设备连接至生化处理单元的好氧池进水端，其回流比为300％-400％；好氧池出水端通过回流管道及回流设备回流至缺氧池进水端，与厌氧池出水端共同连接至缺氧池，回流比为 100％-200％；所述缺氧池出水端通过回流管道及回流设备回流至厌氧池进水端，与预处理出水端共同连接至厌氧池，回流比为100％-200％；
4)填料单元：在所述缺氧池和好氧池中布置有填料单元；
5)控制单元：包括PLC控制单元及设置于所述厌氧池、缺氧池、好氧池、膜处理单元的液位传感器、pH/温度传感器、压力传感器，PLC控制单元接收所述液位传感器、pH/温度传感器、压力传感器输出的信号，控制回流设备启停。
而且，所述膜处理单元为在生化处理单元中或与好氧池串联的膜池中设置的浸没式膜处理单元；或膜处理单元为外置式膜处理单元。
而且，所述填料单元为立体悬浮填料、弹性填料或为立体悬浮填料与弹性填料的组合填料；填料装填密度为60％-80％。
而且，所述立体悬浮填料包括筒形填料本体及支撑隔片，筒形填料本体由填料丝条多重交错螺旋缠绕成型，筒形填料本体内为上、下两端连通的通道；在所述通道内设置支撑隔片，支撑隔片的边缘与筒形填料本体固定连接，支撑隔片制有上下连通的支撑通道。
而且，所述筒形填料本体为圆筒形填料本体、方筒形填料本体或椭圆筒形填料本体。
而且，所述支撑隔片为三叉星形支撑隔片、十字形支撑隔片或星形支撑隔片。
一种增强型高效脱氮除磷污水处理工艺，其包括如下步骤：
1)预处理：污水经管道收集首先通过格栅预处理去除较大悬浮物后自流到调节池；
2)生化处理：调节池出口端的预处理水由提升泵提升进入生化处理单元，依次流经厌氧池、缺氧池和好氧池，在此进行有机污染物的降解，氮、磷污染物的去除；
3)膜处理：生化处理单元出水进入膜处理单元，强化生化功能，膜池进水投加 PAC药剂化学除磷，加强除磷效果；
4)回流处理：由膜处理单元出水回流至生化处理单元的好氧池前端，采用大回流比，回流比为300％-400％；好氧池出水回流至缺氧池进水端，与厌氧池出水混合，一起进入缺氧池，回流比为100％-200％；由缺氧池出水回流至厌氧池进水端，与预处理出水混合，一起进入厌氧池，回流比为100％-200％；
5)填料处理：污水在缺氧池、好氧池的填料单元的立体悬浮填料、弹性填料或为立体悬浮填料与弹性填料的组合填料作用下，强化脱氮、除磷；
6)PLC控制：PLC控制单元接收厌氧池、缺氧池、好氧池、膜处理单元的液位传感器、pH/温度传感器、压力传感器输出的信号，控制加药、回流设备启停；
7)出水排放：膜处理单元的膜过滤出水经过紫外线消毒后回用或排放。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，对回流位置进行调整，首先将膜处理单元的回流污泥回流至生化处理单元的好氧池，再由好氧池回流至缺氧池，最后由缺氧池回流至厌氧池，防止由于膜处理单元回流污泥中的硝酸盐氮进入厌氧池，破坏厌氧池中的聚磷菌对碳源的利用，从而使得释磷不充分，除磷药剂量增加，成本随之增加。
2、本发明的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，膜处理单元污泥回流至生化处理单元的好氧池，一方面可以利用膜处理单元的溶解氧，减少好氧池曝气量；另一方面可以补充好氧池的生物量。
3、本发明的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，采用高的回流比，一方面可以调配生物池与膜池的污泥浓度，提高系统反应速率；另一方面可以延缓膜的堵塞。
4、本发明的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，在生化处理单元的缺氧池和好氧池中投加填料单元，形成悬浮生长与附着生长共存的生物菌群，实现了好氧段同步硝化与反硝化脱氮，提高了系统的脱氮效率。
5、本发明的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，MBR中的膜分离技术替代传统二沉池，大大提高了固液分离效率，实现了水力停留时间和污泥泥龄的完全分离，使反应器保持很高的污泥浓度，减少了生化池容积，优化了投资。
6、本发明的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，6、本发明的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，采用立体悬浮填料，填料主体是将合成树脂加热熔融后，由喷丝头喷出，在不规则的旋转运动中重叠堆积，使填料丝条呈多重交错的螺旋结构，螺旋缠绕形成筒形，表面为波纹状，而使得填料本体强度大，空隙率大，气泡切割能力强，表面积大，微生物挂膜快且易脱落，且填料本体适应温度范围广、耐腐蚀，且可长期使用不变形。
7、本发明的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，采用立体悬浮填料，填料内部增加了支撑隔片，支撑隔片呈“三叉星”“十字形”“星形”等形状，不仅增加了填料内侧表面积，且增大了机械强度；安装使用时，只需将其底部的支撑通道穿插于支架上，不需固定，安装拆卸极为方便，空间利用率大，无死水区；其长度与直径可根据实际需要调整，具有极强的适用性。
8、本发明的增强型高效脱氮除磷污水处理工艺，在传统A/A/O工艺反应器中增加填料，并调整回流位置和回流比，碳源高效利用，增强了脱氮除磷效果；采用膜分离技术替代传统二沉池，提高了固液分离效率，使生物反应器保持很高的污泥浓度，有效提高了反应速率，从而保证出水指标满足《地表水环境质量标准》准IV类标准、 V类标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。
附图说明
图1为本发明的增强型高效脱氮除磷污水处理系统流程图；
图2为本发明的一体化污水处理设备专用立体悬浮填料的主视图；
图3为图1的俯视图；
图4为本发明的一体化污水处理设备专用立体悬浮填料的立体图。
附图说明
1-填料本体、2-填料丝条、3-通道、4-支撑隔片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种增强型高效脱氮除磷污水处理系统，如图1所示，其包括如下单元：
1)生化处理单元：包括依次串联的厌氧池、缺氧池及好氧池；
2)膜处理单元：生化处理单元的出水端连接膜处理单元；膜处理单元为在生化处理单元中或与好氧池串联的膜池中设置的浸没式膜处理单元；或膜处理单元为外置式膜处理单元。本发明采用浸没式膜处理单元，具体为浸没式帘式中空纤维膜，膜通量为10-25L/m2.h，膜孔径0.1um；外置式膜处理单元：管式中空纤维,膜通量为 10-25L/m2.h，膜孔径0.01um。
3)回流单元：膜处理单元的回流污水端通过回流管道及回流设备连接至生化处理单元的好氧池进水端，其回流比为300％-400％；
好氧池出水端通过回流管道及回流设备回流至缺氧池进水端，与厌氧池出水端共同连接至缺氧池，回流比为100％-200％；
缺氧池出水端通过回流管道及回流设备回流至厌氧池进水端，与预处理出水端共同连接至厌氧池，回流比为100％-200％；
4)填料单元：在所述缺氧池和好氧池中布置有填料单元；填料单元为立体悬浮填料、弹性填料或为立体悬浮填料与弹性填料的组合填料；填料装填密度为60％-80％。
5)控制单元：包括PLC控制单元及设置于所述厌氧池、缺氧池、好氧池、膜处理单元的液位传感器、pH/温度传感器、压力传感器，PLC控制单元接收所述液位传感器、pH/温度传感器、压力传感器输出的信号，控制回流设备启停。
如图2-4所示，立其包括筒形填料本体1及支撑隔片4，筒形填料本体由填料丝条2多重交错螺旋缠绕成型，筒形填料本体内为上、下两端连通的通道3。填料丝条为合成树脂热熔喷丝形成的填料丝条。筒形填料本体为圆筒形填料本体、方筒形填料本体或椭圆筒形填料本体。填料主体是将合成树脂加热熔融后，由喷丝头喷出，一边不规则旋转运动，一边重叠堆积，使填料丝条呈多重交错的螺旋结构，螺旋缠绕形成筒形，表面为波纹状，而使得填料本体强度大，空隙率大，气泡切割能力强，表面积大，容易挂膜，从而增加微生物的吸附量，增强了填料的净化效果，且微生物挂膜快易脱落。填料丝条的粗细有多种规格，主体长度可设为任意长度，可根据要求调整。
填料丝条采用高分子聚合物为主基材，加以杂化改性，并添加疏水性、亲水性、阻燃性、耐热性、抗冻性、抗老化等不同助剂，以适应各种性质的污水和不同处理工艺的要求。
在通道内设置支撑隔片，支撑隔片为三叉星形支撑隔片、十字形支撑隔片或星形支撑隔片。支撑隔片的边缘与筒形填料本体固定连接采用搭接和打结方式固定，支撑隔片可采用与填料丝条相同材质的高分子聚合物模压成型，或者由喷丝头按支撑片形状一边不规则旋转，一边往复移动形成。支撑隔片制有上下连通的支撑通道。支撑隔片不仅增加了填料内侧表面积，且增大了机械强度；安装使用时，只需将其底部的支撑通道穿插于支架上，不需固定，安装拆卸极为方便，空间利用率大，无死水区。
一种增强型高效脱氮除磷污水处理工艺，其包括如下步骤：
1)预处理：污水经管道收集首先通过格栅预处理去除较大悬浮物后自流到调节池；
2)生化处理：调节池出口端的预处理水由提升泵提升进入生化处理单元，依次流经厌氧池、缺氧池和好氧池，在此进行有机污染物的降解，氮、磷污染物的去除；
3)膜处理：生化处理单元出水进入膜处理单元，强化生化功能，膜池进水投加 PAC药剂化学除磷，加强除磷效果；
4)回流处理：由膜处理单元出水回流至生化处理单元的好氧池前端，采用大回流比，回流比为300％-400％；好氧池出水回流至缺氧池进水端，与厌氧池出水混合，一起进入缺氧池，回流比为100％-200％；由缺氧池出水回流至厌氧池进水端，与预处理出水混合，一起进入厌氧池，回流比为100％-200％；
5)填料处理：污水在缺氧池、好氧池的填料单元的立体悬浮填料、弹性填料或为立体悬浮填料与弹性填料的组合填料作用下，强化脱氮、除磷；
6)PLC控制：PLC控制单元接收厌氧池、缺氧池、好氧池、膜处理单元的液位传感器、pH/温度传感器、压力传感器输出的信号，控制加药、回流设备启停；
7)出水排放：膜处理单元的膜过滤出水经过紫外线消毒后回用或排放。
应用实例如下：
例1：
污水来源：市政污水
处理规模：2组1000m3/d并联
出水标准：准IV类
处理工艺：EUCT-MBR
(1)回流单元：由膜系统单元回流至生化处理单元的好氧池前端，采用大回流比，回流比为400％；由生化处理单元的好氧池出水回流至缺氧池进水端，与生化处理单元的厌氧池出水混合，一起进入缺氧池，回流比为200％；由生化处理单元的缺氧池出水回流至厌氧池进水端，与预处理出水混合，一起进入厌氧池，回流比为200％；
(2)填料单元：填料布置于生化处理单元的缺氧池与好氧池中；填料类型为立体悬浮填料；填料装填密度为80％；
(3)生化处理单元：处理工艺为EUCT-MBR；进、出水水质如下：
| 指标(mg/L) | COD<sub>Cr</sub> | BOD<sub>5</sub> | NH<sub>3</sub>-N | TN | TP | SS |
| 进水 | 500 | 250 | 50 | 65 | 6 | 280 |
| 出水 | 10 | 5 | 0.5 | 1.0 | 0.1 | 7 |
采用EUCT-MBR工艺，使得出水水质达到准IV类以下；与UCT工艺对比，UCT 的回流是由澄清单元直接回流至生化处理单元的缺氧池，而EUCT-MBR工艺是从膜处理单元回流至生化处理单元的好氧池，一方面可以利用膜处理单元的溶解氧，减少好氧池曝气量；另一方面可以补充好氧池的生物量，使得有机物的降解与脱氮效果更高效。
例2：
污水来源：生活污水
处理规模：500m3/d
出水标准：V类
处理工艺：EUCT-MBR
(1)回流单元：由膜系统单元回流至生化处理单元的好氧池前端，回流比为350％；由生化处理单元的好氧池出水回流至缺氧池进水端，与生化处理单元的厌氧池出水混合，一起进入缺氧池，回流比为150％；由生化处理单元的缺氧池出水回流至厌氧池进水端，与预处理出水混合，一起进入厌氧池，回流比为150％；
(2)填料单元：填料布置于生化处理单元的缺氧池与好氧池中；填料类型为立体悬浮填料；填料装填密度为70％；
(3)生化处理单元：处理工艺为EUCT-MBR；进、出水水质如下：
| 指标(mg/L) | COD<sub>Cr</sub> | BOD<sub>5</sub> | NH<sub>3</sub>-N | TN | TP | SS |
| 进水 | 350 | 160 | 30 | 40 | 4 | 200 |
| 出水 | 20 | 6 | 1.5 | 2 | 0.3 | 10 |
采用EUCT-MBR工艺，使得出水水质达到V类以下；与A2/O-MBR工艺对比， A2/O-MBR的回流是由膜处理单元直接回流至生化处理单元的厌氧池，从而将硝酸盐氮引入厌氧池，影响厌氧释磷，使得释磷不充分，增加除磷药剂的投加量，最终增加运行成本；EUCT-MBR工艺调整了回流位置，避免了A2/O-MBR工艺所出现的释磷不充分的缺点。
例3：
污水来源：生活污水
处理规模：2组200m3/d并联
出水标准：一级A
处理工艺：EUCT-MBR
(1)回流单元：由膜系统单元回流至生化处理单元的好氧池前端，回流比为300％；由生化处理单元的好氧池出水回流至缺氧池进水端，与生化处理单元的厌氧池出水混合，一起进入缺氧池，回流比为100％；由生化处理单元的缺氧池出水回流至厌氧池进水端，与预处理出水混合，一起进入厌氧池，回流比为100％；
(2)填料单元：填料布置于生化处理单元的好氧池中；填料类型为弹性填料；填料装填密度为60％；
(3)生化处理单元：处理工艺为EUCT-MBR；进、出水水质如下：
采用EUCT-MBR工艺，使得出水水质达到一级A以下；与A3/O-MBBR工艺对比，A3/O-MBBR采用传统的沉淀池，固液分离效率低，污泥流失，容积负荷低，设备体积大，且不能稳定达标出水。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (7)
1.一种增强型高效脱氮除磷污水处理系统，其特征在于：包括如下单元：
1)生化处理单元：包括依次串联的厌氧池、缺氧池及好氧池；
2)膜处理单元：所述生化处理单元的出水端连接膜处理单元；
3)回流单元：所述膜处理单元的回流污泥通过回流管道及回流设备连接至生化处理单元的好氧池进水端，其回流比为300％-400％；好氧池出水端通过回流管道及回流设备回流至缺氧池进水端，与厌氧池出水端共同连接至缺氧池，回流比为100％-200％；所述缺氧池出水端通过回流管道及回流设备回流至厌氧池进水端，与预处理出水端共同连接至厌氧池，回流比为100％-200％；
4)填料单元：在所述缺氧池和好氧池中布置有填料单元；
5)控制单元：包括PLC控制单元及设置于所述厌氧池、缺氧池、好氧池、膜处理单元的液位传感器、pH/温度传感器、压力传感器，PLC控制单元接收所述液位传感器、pH/温度传感器、压力传感器输出的信号，控制回流设备启停。
2.根据权利要求1所述的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，其特征在于：所述膜处理单元为在生化处理单元中或与好氧池串联的膜池中设置的浸没式膜处理单元；或膜处理单元为外置式膜处理单元。
3.根据权利要求1所述的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，其特征在于：所述填料单元为立体悬浮填料、弹性填料或为立体悬浮填料与弹性填料的组合填料；填料装填密度为60％-80％。
4.根据权利要求3所述的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，其特征在于：所述立体悬浮填料包括筒形填料本体及支撑隔片，筒形填料本体由填料丝条多重交错螺旋缠绕成型，筒形填料本体内为上、下两端连通的通道；在所述通道内设置支撑隔片，支撑隔片的边缘与筒形填料本体固定连接，支撑隔片制有上下连通的支撑通道。
5.根据权利要求4所述的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，其特征在于：所述筒形填料本体为圆筒形填料本体、方筒形填料本体或椭圆筒形填料本体。
6.根据权利要求4所述的增强型高效脱氮除磷污水处理系统，其特征在于：所述支撑隔片为三叉星形支撑隔片、十字形支撑隔片或星形支撑隔片。
7.一种增强型高效脱氮除磷污水处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1)预处理：污水经管道收集首先通过格栅预处理去除较大悬浮物后自流到调节池；
2)生化处理：调节池出口端的预处理水由提升泵提升进入生化处理单元，依次流经厌氧池、缺氧池和好氧池，在此进行有机污染物的降解，氮、磷污染物的去除；
3)膜处理：生化处理单元出水进入膜处理单元，强化生化功能，膜池进水投加PAC药剂化学除磷，加强除磷效果；
4)回流处理：由膜处理单元回流污泥回流至生化处理单元的好氧池前端，采用大回流比，回流比为300％-400％；好氧池出水回流至缺氧池进水端，与厌氧池出水混合，一起进入缺氧池，回流比为100％-200％；由缺氧池出水回流至厌氧池进水端，与预处理出水混合，一起进入厌氧池，回流比为100％-200％；
5)填料处理：污水在缺氧池、好氧池的填料单元的立体悬浮填料、弹性填料或为立体悬浮填料与弹性填料的组合填料作用下，强化脱氮、除磷；
6)PLC控制：PLC控制单元接收厌氧池、缺氧池、好氧池、膜处理单元的液位传感器、pH/温度传感器、压力传感器输出的信号，控制加药、回流设备启停；
7)出水排放：膜处理单元的膜过滤出水经过紫外线消毒后回用或排放。
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