CN112028394B - 城镇污水低耗型高标准处理装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城镇污水低耗型高标准处理装置，涉及污水处理技术领域。它包括生物反应池和二次沉淀池；生物反应池包括进污水的厌氧区、多个缺氧区和多个好氧区；厌氧区与第一个缺氧区连接，缺氧区与好氧区交替连接；二次沉淀池与最后一个好氧区连接。本发明采用连续进水、连续出水的形式，用于处理城镇污水，系统在高污泥浓度的条件下富集的硝化菌、反硝化菌、聚磷菌等微生物，同时通过厌氧分流实现了碳源的有效利用，可使出水达到地表水环境质量标准，实现城镇污水的高标准深度处理。本发明还涉及这种城镇污水低耗型高标准处理装置的处理方法。

Description

城镇污水低耗型高标准处理装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，更具体地说它是一种城镇污水低耗型高标准处理装置，本发明还涉及采用这种处理装置的污水处理方法。

背景技术

近年来，随着我国城市经济的快速发展，城镇污水量快速增长，城镇污水处理能力得到快速提高，截至2018年，我国污水处理能力已达到2.28亿立方米/日。活性污泥法，因其在能耗和经济方面的优势，已被广泛应用于城镇污水处理厂。

现有污水厂大多执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B/A标准，其对污染物浓度的要求远高于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中IV类水体的要求。污水厂排放的尾水中携带大量的氮、磷等污染物，大量污水厂尾水的直接排入自然水体，成为点源污染，导致受纳水体富营养化状况日益严重。为了进一步实现水体的生态保护，我国也制定了更加严格的污水排放标准。2012年5月，北京市发布了地方标准DB11/890-2012，其A标准对污水厂出水水质有了更严格的要求，部分指标优于IV类水体水质要求。2015年，天津市发布了地方标准DB12/599-2015，其A标准(常被称为类IV类水体水质标准)、B标准(常被称为类V类水体水质标准)总体上分别与地表水IV、V类水体水质标准相当。同年，环境保护部提出了《城市污水处理厂污染物排放标准》新的征求意见稿，新标准中对生态环境敏感区的污水厂，提出特别排放限值(其常被称为类IV类水体水质标准)，其要求总体上与地表水Ⅳ类水体水质标准相当。2018年，浙江省也公布了《浙江省地方标准DB33/2169—2018》。城市污水的高标准处理，已是大势所趋。

综合考虑各类污水排放标准，高标准指标可参考《天津市地方标准DB12/599-2015》中的A标准，即出水COD≤30mg/L、TN≤10mg/L、NH₄ ⁺-N≤1.5(3)mg/L、TP≤0.30mg/L，氨氮指标括号内数值为每年11月1日至次年3月31日执行。其水质指标均高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准，即出水COD≤50mg/L、TN≤15mg/L、NH₄ ⁺-N≤5(8)mg/L、TP≤0.50mg/L，氨氮指标括号外数值为水温>12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

现有城镇污水厂主要采用传统的活性污泥法工艺，如AAO工艺，一方面，其污泥浓度较低，一般污泥浓度为2000mg/L-4000mg/L，较低的微生物浓度降低了生物系统的处理效能，使其需要较长的水力停留时间(一般约14h-18h)和较高的供气量(一般气水比值约为5.0-7.0)，使生物系统需要较大的容积及较高的供气量，进而导致系统投资及运行能耗较高。另一方面，传统工艺出水中含有较高的浓度硝态氮，其不仅对水环境形成严重威胁，同时，大量硝态氮随污泥回流到厌氧区，会抑制系统聚磷菌的生长，从而降低系统除磷效果。为了进一步降低传统工艺出水中的硝态氮浓度，常常需要新建反硝化滤池，并投加大量碳源，其无疑进一步增加了生物系统的投资及运行成本。

因此，研发一种城镇污水低耗型高标准处理装置很有必要。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种城镇污水低耗型高标准处理装置。

本发明的第二目的是为了提供这种城镇污水低耗型高标准处理装置的处理方法。

为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：城镇污水低耗型高标准处理装置，其特征在于：包括生物反应池和二次沉淀池；所述生物反应池包括进污水的厌氧区、多个缺氧区和多个好氧区；所述厌氧区与第一个缺氧区连接，缺氧区与好氧区交替连接，缺氧区和好氧区的数量至少两个；所述二次沉淀池与最后一个好氧区连接；所述厌氧区通过厌氧分流阀与最后一个缺氧区连接；所述二次沉淀池通过污泥泵将一部分污泥排放，一部分污泥回流进厌氧区；

所述厌氧区和缺氧区内均有搅拌器；

所述好氧区内有有曝气装置。

在上述技术方案中，当缺氧区和好氧区的数量为两个时，两个缺氧区为缺氧一区和缺氧二区，两个好氧区为好氧一区和好氧二区；

所述生物反应池包括进污水的厌氧区、与厌氧区连接的缺氧一区、与缺氧一区连接的好氧一区、与好氧一区连接的缺氧二区、与缺氧二区连接的好氧二区；

所述缺氧一区包括与厌氧区连接的第一缺氧一区和与第一缺氧一区连接的第二缺氧一区；

所述好氧一区包括与第二缺氧一区连接的第一好氧一区、与第一好氧一区连接的第二好氧一区、与第二好氧一区连接的第三好氧一区；

所述缺氧二区包括与第三好氧一区连接的第一缺氧二区、与第一缺氧二区连接的第二缺氧二区；

所述好氧二区包括与第二缺氧二区连接的第一好氧二区，一端与第一好氧二区连接、另一端与二次沉淀池连接的第二好氧二区；

所述厌氧区通过厌氧分流阀与第二缺氧二区连接；

所述二次沉淀池通过污泥泵将污泥回流进厌氧区和第一缺氧一区；

所述第一缺氧一区、第二缺氧一区、第一缺氧二区和第二缺氧二区内均有搅拌器；

所述第一好氧一区、第二好氧一区、第一好氧二区和第二好氧二区内均有曝气装置。

为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：城镇污水低耗型高标准的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：污水进入厌氧区；

步骤2：一部分污水依次通过缺氧一区和好氧一区进入缺氧二区，另一部分污水通过厌氧分流阀分流，进入缺氧二区；

步骤3：污水通过好氧二区进入二次沉淀池；

步骤4：二次沉淀池内污泥一部分排放，另一部分通过污泥泵回流至厌氧区和缺氧一区；

步骤5：重复步骤1-4，完成城镇污水低耗型高标准的处理。

在上述技术方案中，步骤2中，污水通过所述厌氧分流阀分流，进入缺氧一区与缺氧二区的流量比为0.5-2.0。

在上述技术方案中，步骤1和步骤4中，所述二次沉淀池通过污泥泵使得污泥回流，污泥回流为进污水流量的2-6倍。

在上述技术方案中，步骤4中，污泥回流进厌氧区与缺氧一区的流量比为0.2-0.9。

在上述技术方案中，步骤1中，进入厌氧区的污水中的污泥浓度在4000mg/L-10000mg/L，污泥龄在20d-60d。

在上述技术方案中，步骤1和步骤2中，生物反应池中供气系统气水比值为2.0-5.0。

在上述技术方案中，步骤1和步骤2中，污水在厌氧区停留时间为0.5-1.5h，在缺氧一区停留时间为1.5-3.0h，在好氧一区停留时间为2.5-5.0h，在缺氧二区停留时间为1.0-3.0h，在好氧二区停留时间为1.0-3.0h，且总停留时间为7.0-12.0h。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本方法具有以下优点：

1)处理效能高、实现高标准处理：本发明采用连续进水、连续出水的形式，用于处理城镇污水，系统在高污泥浓度的条件下富集的硝化菌、反硝化菌、聚磷菌等微生物，同时通过厌氧分流实现了碳源的有效利用，可使出水达到地表水环境质量标准，实现城镇污水的高标准深度处理。

2)投资成本与运行能耗低；本发明生物反应池停留时间(7.0h-12.0h)低于传统工艺(14h-18h)，生物反应池容积小，大幅节省了污水处理建设的投资；同时，系统有效降低好氧曝气量,传统AAO工艺的好氧曝气气水比是5.0-7.0，本发明是2.0-5.0，大幅降低了系统运行能耗；此外，系统出水硝态氮浓度较低，避免其对系统聚磷菌的威胁，进一步提升系统处理效能，同时也避免传统工艺深度脱氮所需的反硝化滤池和碳源的投加，大大降低了系统的投资及运行成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为现有技术结构示意图。

其中1-厌氧区，，11-厌氧分流阀，2-缺氧一区，21-第一缺氧一区，22-第二缺氧一区，3-好氧一区，31-第一好氧一区，32-第二好氧一区，33-第三好氧一区，4-缺氧二区，41-第一缺氧二区，42-第二缺氧二区，5-好氧二区，51-第一好氧二区，52-第二好氧二区，6-二次沉淀池，61-污泥泵，7-缺氧区，71-搅拌器，72-孔洞，8-好氧区，81-曝气装置，9-生物反应池，91-硝化液回流泵。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：城镇污水低耗型高标准处理装置，其特征在于：包括生物反应池9和二次沉淀池6；所述生物反应池9包括进污水的厌氧区1、多个缺氧区7和多个好氧区8；所述厌氧区1与第一个缺氧区7连接，缺氧区7与好氧区8交替连接，缺氧区7和好氧区8的数量至少两个；所述二次沉淀池6与最后一个好氧区连接；所述厌氧区1通过厌氧分流阀11与最后一个缺氧区连接；所述二次沉淀池6通过污泥泵61将一部分污泥排放，一部分污泥回流进厌氧区1；

所述厌氧区1和缺氧区7内均有搅拌器71；

所述好氧区8内有有曝气装置81。

当缺氧区7和好氧区8的数量为两个时，两个缺氧区7为缺氧一区2和缺氧二区4，两个好氧区8为好氧一区3和好氧二区5；

所述生物反应池9包括进污水的厌氧区1、与厌氧区1连接的缺氧一区2、与缺氧一区2连接的好氧一区3、与好氧一区3连接的缺氧二区4、与缺氧二区4连接的好氧二区5；

所述缺氧一区2包括与厌氧区1连接的第一缺氧一区21和与第一缺氧一区21连接的第二缺氧一区22；

所述好氧一区3包括与第二缺氧一区22连接的第一好氧一区31、与第一好氧一区31连接的第二好氧一区32、与第二好氧一区32连接的第三好氧一区33；

所述缺氧二区4包括与第三好氧一区33连接的第一缺氧二区41、与第一缺氧二区41连接的第二缺氧二区42；

所述好氧二区5包括与第二缺氧二区42连接的第一好氧二区51，一端与第一好氧二区51连接、另一端与二次沉淀池6连接的第二好氧二区52；

所述厌氧区1通过厌氧分流阀11与第二缺氧二区42连接；

所述二次沉淀池6通过污泥泵61将污泥回流进厌氧区1和第一缺氧一区21；

所述第一缺氧一区21、第二缺氧一区22、第一缺氧二区41和第二缺氧二区42内均有搅拌器71；

所述第一好氧一区31、第二好氧一区32、第一好氧二区51和第二好氧二区52内均有曝气装置72。

城镇污水低耗型高标准的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：污水进入厌氧区1；在厌氧区1形成有机物的高负荷区，可有效抑制丝状菌的生长，提高系统沉降性能，同时聚磷菌在厌氧区1吸收有机物、释放磷，促进聚磷菌的生长；

步骤2：一部分污水依次通过缺氧一区2和好氧一区3进入缺氧二区4，另一部分污水通过厌氧分流阀11分流，进入缺氧二区4；

步骤3：污水通过好氧二区5进入二次沉淀池6；

步骤4：二次沉淀池6内污泥一部分排放，另一部分通过污泥泵61回流至厌氧区1和缺氧一区2；

步骤5：重复步骤1-4，完成城镇污水低耗型高标准的处理。

步骤2中，污水通过所述厌氧分流阀11分流，进入缺氧一区2与缺氧二区4的流量比为0.5-2.0。

步骤1和步骤4中，所述二次沉淀池6通过污泥泵61使得污泥回流，污泥回流为进污水流量的2-6倍，本发明取消了传统AAO工艺的硝化液回流，大流量的污泥回流，降低了二次沉淀池6内的污泥存量，保障了二次沉淀池6处理效能，使生物反应池9维持在高污泥浓度的条件下。

步骤4中，污泥回流进厌氧区1与缺氧一区2的流量比为0.2-0.9，大部分污泥回流至缺氧一区2，少部分污泥回流至厌氧区1，为生物反应池9的稳定运行创造了良好环境。

步骤1中，进入厌氧区1的污水中的污泥浓度在4000mg/L-10000mg/L，污泥龄在20d-60d。

步骤1和步骤2中，所述生物反应池9中供气系统气水比值为2.0-5.0，较低的供气量大幅降低了能耗；。

步骤1和步骤2中，污水在厌氧区1停留时间为0.5-1.5h，，在厌氧区1形成有机物的高负荷区，可有效抑制丝状菌的生长，提高系统沉降性能，同时通过微生物的吸附及吸收作用，将污水中的碳源转移至污泥中；

在缺氧一区2停留时间为1.5-3.0h，在缺氧二区4停留时间为1.0-3.0h，在缺氧区，通过微生物的反硝化除磷和反硝化作用，实现碳源的充分利用；

在好氧一区3停留时间为2.5-5.0h，在好氧二区5停留时间为1.0-3.0h，在好氧段的DO控制在1mg/L以上，通过系统高的污泥浓度，为硝化过程、同步硝化反硝化过程创造了有利条件；

且总停留时间为7.0-12.0h。

实际使用中，污水首先进入厌氧区1，在厌氧区1形成有机物的高负荷区，可有效抑制丝状菌的生长，提高系统沉降性能，同时聚磷菌在厌氧区1吸收有机物、释放磷，促进聚磷菌的生长；在厌氧区1设置了厌氧分流阀11，一部分泥水混合物进入缺氧一区2，一部分进入缺氧二区4，通过合理的流量分配，使本发明中的碳源得到充分的利用；生物反应池9通过延长泥龄，使活性污泥浓度维持在4000mg/L-10000mg/L，长泥龄和较高的污泥浓度在系统中富集了大量的硝化菌和反硝化菌，为生物系统硝化过程、反硝化过程以及同步硝化反硝化过程创造了有利条件，强化反应器脱氮效能，同时也大大缩短了生物池的停留时间(原停留时间是一般约14h-18h)，降低了本发明能耗(现有技术气水比值约为5.0-7.0)。此外，本发明采用了大流量的污泥回流，取消了传统AAO工艺的硝化液回流，大流量的污泥回流，降低了二次沉淀池6内的污泥存量，为本发明维持较高的污泥浓度创造了有利条件。

实施例

具体应用实例1：

传统AAO工艺(如图2所示)：

生物反应池1曝气气水比值为5.5，反应池活性污泥浓度、污泥龄均分别维持在3500mg/L、15d，厌氧区1、缺氧区8、好氧区9停留时间分别为2h、4.5h、9.5h，总停留时间为16h，硝化液回流比为300％，污泥回流比为100％。

在进水COD为320mg/L、NH₄ ⁺-N为42mg/L、TN为46mg/L、TP为4.8mg/。出水COD、NH₄ ⁺-N、TN、TP浓度分别为26mg/L、1.03mg/L、12.4mg/L、0.85mg/L，去除率分别为91.88％、97.55％、73.04％、82.29％。TN、TP出水水质无法满足《天津市地方标准DB12/599-2015》中的A标准。

具体应用实例2：

本发明按以下步骤实施：

1)采用连续进水、连续出水的形式，生物反应池9曝气气水比值为4.5；

2)生物反应池9活性污泥浓度、污泥龄均分别维持在6000mg/L、30d；

3)污水与部分回流污泥进入厌氧区1，停留时间1.0h；

4)通过厌氧分流阀11，进入缺氧一区2与缺氧二区4的流量比值约为1.0，缺氧一区2、缺氧二区4停留时间分别为2.0h、2.0h；

5)好氧一区3、好氧二区5停留时间分别为3.0h、2.0h，在好氧段的DO控制在1mg/L以上；

6)污泥回流为进污水流量的4倍，取消了传统AAO工艺的硝化液回流，污泥回流进入厌氧区1与缺氧一区2的流量比值约为0.25。

在进水COD为320mg/L、NH₄ ⁺-N为42mg/L、TN为46mg/L、TP为4.8mg/。出水COD、NH₄ ⁺-N、TN、TP浓度分别为24mg/L、0.43mg/L、6.32mg/L、0.25mg/L，去除率分别为92.5％、98.98％、86.26％、94.79％。出水水质均优于传统AAO工艺，其满足《天津市地方标准DB12/599-2015》中的A标准。

具体应用实例3：

本发明按以下步骤实施：

1)采用连续进水、连续出水的形式，生物反应池9曝气气水比值为4.0；

2)生物反应池9活性污泥浓度、污泥龄均分别维持在8000mg/L、40d；

3)污水与部分回流污泥进入厌氧区1，停留时间1.0h；

4)通过厌氧分流阀11，进入缺氧一区2与缺氧二区4的流量比值为1.2，缺氧一区2、缺氧二区4停留时间分别为2.0h、1.5h；

5)好氧一区3、好氧二区5停留时间分别为2.5h、2.0h，在好氧段的DO控制在1mg/L以上；

6)污泥回流为进污水流量的5倍，取消了传统AAO工艺的硝化液回流，污泥回流进入厌氧区1与缺氧一区2的流量比值约为0.25。

在进水COD为320mg/L、NH₄ ⁺-N为42mg/L、TN为46mg/L、TP为4.8mg/。出水COD、NH₄ ⁺-N、TN、TP浓度分别为28mg/L、0.53mg/L、3.32mg/L、0.35mg/L，去除率分别为91.25％、98.74％、92.78％、92.71％。出水NH₄ ⁺-N、TN、TP均优于传统AAO工艺。出水NH₄ ⁺-N、TN可满足《天津市地方标准DB12/599-2015》中的A标准。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (2)

1.城镇污水低耗型高标准处理装置的处理方法，其特征在于：所述城镇污水低耗型高标准处理装置包括生物反应池(9)和二次沉淀池(6)；所述生物反应池(9)包括进污水的厌氧区(1)、多个缺氧区(7)和多个好氧区(8)；所述厌氧区(1)与第一个缺氧区(7)连接，缺氧区(7)与好氧区(8)交替连接，缺氧区(7)和好氧区(8)的数量至少两个；所述二次沉淀池(6)与最后一个好氧区连接；所述厌氧区(1)通过厌氧分流阀(11)与最后一个缺氧区连接；所述二次沉淀池(6)通过污泥泵(61)将一部分污泥排放，一部分污泥回流进厌氧区(1)；

所述厌氧区(1)和缺氧区(7)内均有搅拌器(71)；

所述好氧区(8)内有曝气装置(81)；

当缺氧区(7)和好氧区(8)的数量为两个时，两个缺氧区(7)为缺氧一区(2)和缺氧二区(4)，两个好氧区(8)为好氧一区(3)和好氧二区(5)；

所述生物反应池(9)包括进污水的厌氧区(1)、与厌氧区(1)连接的缺氧一区(2)、与缺氧一区(2)连接的好氧一区(3)、与好氧一区(3)连接的缺氧二区(4)、与缺氧二区(4)连接的好氧二区(5)；

所述缺氧一区(2)包括与厌氧区(1)连接的第一缺氧一区(21)和与第一缺氧一区(21)连接的第二缺氧一区(22)；

所述好氧一区(3)包括与第二缺氧一区(22)连接的第一好氧一区(31)、与第一好氧一区(31)连接的第二好氧一区(32)、与第二好氧一区(32)连接的第三好氧一区(33)；

所述缺氧二区(4)包括与第三好氧一区(33)连接的第一缺氧二区(41)、与第一缺氧二区(41)连接的第二缺氧二区(42)；

所述好氧二区(5)包括与第二缺氧二区(42)连接的第一好氧二区(51)，一端与第一好氧二区(51)连接、另一端与二次沉淀池(6)连接的第二好氧二区(52)；

所述厌氧区(1)通过厌氧分流阀(11)与第二缺氧二区(42)连接；

所述二次沉淀池(6)通过污泥泵(61)将污泥回流进厌氧区(1)和第一缺氧一区(21)；

所述第一缺氧一区(21)、第二缺氧一区(22)、第一缺氧二区(41)和第二缺氧二区(42)内均有搅拌器(71)；

所述第一好氧一区(31)、第二好氧一区(32)、第一好氧二区(51)和第二好氧二区(52)内均有曝气装置(81)；

所述的处理方法包括如下步骤：

1)采用连续进水、连续出水的形式，生物反应池(9)曝气气水比值为4.5；

2)生物反应池(9)活性污泥浓度、污泥龄均分别维持在6000mg/L、30d；

3)污水与部分回流污泥进入厌氧区(1)，停留时间1.0h；

4)通过厌氧分流阀(11)，进入缺氧一区(2)与缺氧二区(4)的流量比值为1.0，缺氧一区(2)、缺氧二区(4)停留时间分别为2.0h、2.0h；

5)好氧一区(3)、好氧二区(5)停留时间分别为3.0h、2.0h，在好氧段的DO控制在1mg/L以上；

6)污泥回流为进污水流量的4倍，污泥回流进入厌氧区(1)与缺氧一区(2)的流量比值为0.25；

在进水COD为320mg/L、NH₄ ⁺-N为42mg/L、TN为46mg/L、TP为4.8mg/L；出水COD、NH₄ ⁺-N、TN、TP浓度分别为24mg/L、0.43mg/L、6.32mg/L、0.25mg/L，去除率分别为92.5％、98.98％、86.26％、94.79％。

2.根据权利要求1所述的城镇污水低耗型高标准处理装置的处理方法，其特征在于：所述的处理方法或包括如下步骤：

1)采用连续进水、连续出水的形式，生物反应池(9)曝气气水比值为4.0；

2)生物反应池(9)活性污泥浓度、污泥龄均分别维持在8000mg/L、40d；

3)污水与部分回流污泥进入厌氧区(1)，停留时间1.0h；

4)通过厌氧分流阀(11)，进入缺氧一区(2)与缺氧二区(4)的流量比值为1.2，缺氧一区(2)、缺氧二区(4)停留时间分别为2.0h、1.5h；

5)好氧一区(3)、好氧二区(5)停留时间分别为2.5h、2.0h，在好氧段的DO控制在1mg/L以上；

6)污泥回流为进污水流量的5倍，污泥回流进入厌氧区(1)与缺氧一区(2)的流量比值为0.25；

在进水COD为320mg/L、NH₄ ⁺-N为42mg/L、TN为46mg/L、TP为4.8mg/L；出水COD、NH₄ ⁺-N、TN、TP浓度分别为28mg/L、0.53mg/L、3.32mg/L、0.35mg/L，去除率分别为91.25％、98.74％、92.78％、92.71％。

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