CN112607862A - 多级ao污水生化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多级AO污水生化处理工艺，包括按污水处理流程方向依次串联的第一级、第二级、第三级污水生化处理单元，第一级包括依次连接的厌氧池、缺氧池、好氧池、内回流区，所述第二级和第三级均包括依次连接的缺氧/厌氧池、好氧池、内回流区；各级污水生化处理单元串联形成厌氧、缺氧、好氧的交替组合，各级污水生化处理单元之间以及污水处理单元内生化池之间形成浓度梯度，各级内回流区用于污泥无动力回流至同级的好氧池，使各级污水生化处理单元的污泥体系相互独立。本发明，通过厌氧、缺氧、好氧交替组合，形成呈浓度梯度的多级A/O运行工艺，深化有机物的去除，强化生物脱氮除磷，特别强化生物脱氮，实现优质出水的同时实现污泥减量。
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AO污水生化处理工艺。
背景技术
A/A/O(厌氧/缺氧/好氧)工艺是通过厌氧、缺氧和好氧生物处理去除水中有机污染物和氮、磷等的污水生物处理方法。该工艺是一种技术成熟、应用广泛的污水处理工艺。
污水处理对氮磷的去除要求高，氮磷的去除成为当今污水处理厂亟待解决的问题。我国许多污水处理厂面临着出水总氮不能达标的瓶颈。A/A/O工艺主要去除有机物，同时生物脱氮除磷，但生物脱氮效果受混合液回流比影响，且要获得较高的脱氮率，需要加大回流比，增加了能耗同时可能破坏缺氧池的缺氧环境而影响生物脱氮。同时，该工艺存在生物脱氮和生物除磷难以同时达到良好的效果等弊端，且出水水质通常只能达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准或一级A标准，难以实现更加优质的出水或回用水的需要。
随着对水环境质量要求的提高，对污水处理的排放要求更加严格，越来越多的城镇污水处理厂出水要求达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准或回用标准，重点和敏感水环境保护区，要求达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)准Ⅳ类水质标准等更加严格的要求。
对于规模小、水质水量变化大、污染物浓度特别是氮磷浓度高的污水，同时又要求优质的出水水质时，常规的A2/O工艺，则难以实现稳定的达标和高质量出水，特别是总氮难以达到较高的去除率，且不便于根据水质水量的变化灵活的进行工艺变换。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多级AO污水生化处理工艺，强化脱氮除磷，特别强化生物脱氮，深化有机物的去除，保障优质出水。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：
一种多级AO污水生化处理工艺，包括按污水处理流程方向依次串联连接的第一级污水生化处理单元、第二级污水生化处理单元、第三级污水生化处理单元，所述第一级污水生化处理单元包括依次连接的厌氧池、缺氧池、好氧池、内回流区，所述第二级污水生化处理单元和第三级污水生化处理单元均包括依次连接的缺氧/厌氧池、好氧池、内回流区；
各级污水生化处理单元串联形成厌氧、缺氧、好氧的交替组合，各级污水生化处理单元之间以及生化处理单元内生化池之间形成浓度梯度，各级污水生化处理单元的内回流区底部设置有回流斜坡，并与对应级的好氧池底部连通，用于污泥自动回流至同级的好氧池，使各级污水生化处理单元的污泥体系相互独立，实现污泥停留时间和水力停留时间的分离；
其中，所述第一级污水生化处理单元中的厌氧池与缺氧池位置交换，或者减少厌氧池和缺氧池中的其中一个。
可选地，相邻生化处理单元之间连通并形成浓度梯度，每级污水生化处理单元内各生化池之间连通并形成浓度梯度；连通的方式包括通过管道连接，或者共用隔墙采用过水孔连接。
可选地，所述第二级和第三级污水生化处理单元中的缺氧/厌氧池，按缺氧运行，或者通过延长水力停留时间实现缺氧向厌氧的转化，按厌氧运行。
可选地，内回流区可设置球形填料等截流污泥，发生污泥膨胀或污泥凝聚性不好时，仍然具有较好的污泥截流和内回流功能，同时填料区保持较高的污泥浓度，具有一定的强化反硝化效果。
可选地，所述第一级污水生化处理单元处于高或中负荷运行，对应的微生物处于生长率上升阶段；第二级污水生化处理单元处于中或低负荷运行，对应的微生物处于生长率下降阶段；第三级污水生化处理单元处于低或超低负荷运行，对应的微生物处于生长率下降的内源呼吸阶段。
可选地，各级污水生化处理单元采用活性污泥法，或者在缺氧池、厌氧池内置悬挂式填料，内置悬挂式填料包括弹性立体填料、组合式填料或纤维束填料；好氧池内置MBBR填料、组合式填料或弹性立体填料，形成活性污泥和生物膜组合的污泥体系。
可选地，污泥在各级污水生化处理单元内减量，只外排少量的剩余污泥，实现污泥的减量化。
可选地，通过内源呼吸作用进行污泥减量，通过穿孔排泥管路定期从厌氧池换和缺氧池内，优先排除无机泥及死泥。
可选地，所述第一级污水生化处理单元设置有混合液回流管路，好氧池内的混合液通过混合液回流管路回流到同级的缺氧池和厌氧池，通过混合液回流管路设置的阀门切换控制第一级污水生化处理单元缺氧和厌氧的转换，以及调节混合液回流比。
可选地，所述混合液回流管路包括从好氧池引出的主管以及与主管连接的两根支管，所述主管上设置有控制阀和回流泵，两根支管分别连接至厌氧池和缺氧池，且两根支管上设置有控制阀。
可选地，第二级、第三级污水生化处理单元的缺氧池碳源不足时，通过进水分流部分污水补充碳源，或者外加碳源进行反硝化脱氮。
可选地，所述最后一级污水生化处理单元的好氧池通过回流管连接至回流泵的进水管上，将最后一级污水生化处理单元的好氧池混合液少量回流至第一级污水生化处理单元，以便调节出水端TN(总氮)浓度。
可选地，本污水处理系统可采用土建或设备实施。
可选地，根据处理规模，可采用几组并联设置，以提高处理规模和实现并联分组运行。
如上所述，本发明的有益效果是：本发明污水处理系统运行时，通过分级串联设置生化处理单元和厌氧、缺氧、好氧的交替组合，形成呈浓度梯度的多级A/O工艺，各生化处理单元系统内污泥无动力回流使各生化处理单元污泥系统独立运行；深化有机物去除，强化生物脱氮除磷，特别强化生物脱氮效果，获得优质出水的同时实现污泥系统内减量。污水经过简单预处理可进入污水处理系统，出水接深度处理或生态处理满足高标准的出水或回用要求。
附图说明
图1为本发明的平面布置示意图；
图2为本发明的立面布置示意图；
图3为本发明的工艺原理图。
零件标号说明
1a-厌氧池；1b-缺氧池；1c-好氧池；1d-内回流区；2a、3a-缺氧/厌氧池；2b、3b-好氧池；2c、3c-内回流区；4-进水管路；5-斜坡；6a、6b、6c-进水控制阀；7-空气干管；8a、8b、8c、8d-控制阀；9-回流泵；10-混合液回流管路；11a、11b、11c-曝气调节阀；12-回流管；13-曝气装置。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
实施例
如图1和图2所示，一种多级AO污水生化处理工艺，包括按污水处理流程方向依次串联连接的第一级污水生化处理单元、第二级污水生化处理单元、第三级污水生化处理单元，第一级污水生化处理单元包括依次连接的厌氧池1a、缺氧池1b、好氧池1c和内回流区1d，基本组成为Ap(厌氧)/AN(缺氧)/O(好氧)/(A)内回流区；第二级污水生化处理单元和第三级污水生化处理单元组成结构相同，均包括依次连接的缺氧/厌氧池2a、3a，好氧池2b、3b，内回流区2c、3c；基本组成为A(缺氧或厌氧)/O(好氧)/(A)内回流区；即可以为，缺氧池、好氧池、内回流区，或者厌氧池、好氧池、内回流区；根据需求进行设置。
各级污水生化处理单元串联形成厌氧、缺氧、好氧的交替组合，各级污水生化处理单元之间以及生化处理单元内生化池之间形成浓度梯度，即第一级、第二级、第三级污水生化处理单元的浓度依次递减，生化处理单元内厌氧、缺氧、好氧生化池的浓度依次递减，各级污水生化处理单元的内回流区底部设置有回流斜坡5，并与同一单元内的好氧池底部连通，用于污泥通过重力自动回流至同级的好氧池，内回流区使各级污水生化处理单元的污泥无动力内回流，使得各级污水生化处理单元的污泥系统自成体系，相互独立，实现污泥停留时间和污水停留时间的分离。
其中，所述第一级污水生化处理单元中的厌氧池1a与缺氧池1b位置可交换，或者减少厌氧池和缺氧池中的其中一个，即依次形成厌氧池、缺氧池、好氧池和内回流区；缺氧池、厌氧池、好氧池和内回流区；厌氧池、好氧池和内回流区；或者缺氧池、好氧池和内回流区。
各级污水生化处理单元的内回流区内置于好氧池的出水端，具有无动力内回流污泥的功能，同时消耗DO具有一定的反硝化功能，通过活性污泥的无动力内回流，实现各级生物处理单元水力停留时间和污泥停留时间的分离，形成适合于对应负荷的独立的污泥系统，使生化处理单元的活性污泥自成体系。
内回流区可设置球形填料等截流污泥，发生污泥膨胀或污泥凝聚性不好时，仍然具有较好的污泥截流和内回流功能，同时填料区保持较高的污泥浓度，具有一定的强化反硝化效果。
通过分级串联设置生化处理单元和厌氧、缺氧、好氧交替组合，形成呈浓度梯度的多级A/O工艺，各生化处理单元系统内污泥无动力回流使各生化处理单元污泥系统独立运行；深化有机物去除，强化生物脱氮除磷，特别强化生物脱氮效果，且可通过阀门切换进行工艺调节以适应水质水量变化，获得优质出水的同时实现污泥系统内减量。污水经过简单预处理可进入污水生化处理系统，出水接深度处理或生态处理满足高标准的出水或回用要求。
其中，相邻生化处理单元之间连通并形成浓度梯度，即第一级、第二级、第三级污水生化处理单元的浓度依次递减；每级污水生化处理单元内各生化池之间连通并形成浓度梯度，即生化处理单元内厌氧、缺氧、好氧生化池的浓度依次递减；连通的方式包括通过管道连接，或者共用隔墙采用过水孔连接。
其中，所述第二级和第三级污水生化处理单元中的A段缺氧/厌氧池，可选择在缺氧或厌氧工艺运行，通过延长水力停留时间实现缺氧向厌氧的转化。具体地，A段可采用缺氧运行，也可通过延长停留时间按厌氧运行。
通过串联使污水生化处理单元之间的形成浓度梯度，以及各级污水生化处理单元内AP、AN、O工艺之间形成浓度梯度；通过串联使污水处理系统形成厌氧AP、缺氧AN、好氧O工艺的交替组合的多级AO工艺模式，组成多级AO污水生化处理工艺系统。
其中，第一级污水生化处理单元处于高或中负荷运行，对应的微生物处于生长率上升阶段；第二级污水生化处理单元处于中或低负荷运行，对应的微生物处于生长率下降阶段；第三级污水生化处理单元处于低或超低负荷运行，对应的微生物处于内源呼吸阶段。
根据进水浓度和出水要求，通过串联形成多级AO污水生化处理工艺系统，串联的级数为三级。可根据工艺需要，减少串联的级数，例如采用两级污水生化处理单元串联，即第一级和第二级。串联的级数为三级时，第三级在内源呼吸阶段运行，串联级数少于三级时，出水端的好氧池微生物在生长率下降阶段运行或内源呼吸阶段运行。
进水经过简单的预处理后，可进入第一级污水生化处理单元。进水管路4连接至第一级污水生化处理单元的厌氧池1a、分流部分至第二级、第三级污水生化处理单元的缺氧/厌氧池2a、3a，且各管路设置有进水控制阀6a、6b、6c。
各级污水生化处理单元可采用活性污泥法，或者在缺氧池、厌氧池内置内置悬挂式填料，悬挂式填料包括弹性立体填料、组合式填料或纤维束填料；好氧池内置MBBR(移动床生物膜反应器)填料、组合式填料或弹性立体填料，形成活性污泥和生物膜组合的污泥体系。采用活性污泥法，厌氧池、缺氧池可采用水力循环混合搅拌或机械搅拌，以及其他搅拌形式；厌氧池、缺氧池内置填料时，宜采用水力循环混合搅拌。其中，各级好氧池底部设置有曝气装置13，空气干管7通过空气支管与各曝气装置13连接，空气支管上设置有曝气调节阀11a、11b、11c，通过鼓风机送入空气。
根据出水要求，出水可通过沉淀过滤进行最终的泥水分离，也可在最后一级好氧池内置MBR模块(膜生物反应器)出水，或者连接其他深度处理工艺，如混凝沉淀过滤消毒、人工湿地等。
对串联连接的各级污水生化处理单元的污泥系统，无独立要求时，可以不设置内回流区，此时出水需接沉淀池进行泥水分离，同时从沉淀池将污泥回流至进水端补充系统流失的污泥。沉淀池出水再接深度处理或生态处理以满足水质要求。
主要的有机物去除在第一级污水生化处理单元进行，第二级污水生化处理单元辅助进行有机物的去除，第三级污水生化处理单元深化有机物的去除。
污泥在各级污水生化处理单元内减量，只外排少量的剩余污泥，实现污泥的减量化。通过内源呼吸作用进行污泥减量，通过穿孔排泥管路定期从厌氧池换和缺氧池内，优先排除无机泥及死泥。
根据生物脱氮需要设置混合液回流，混合液回流从第一级生化处理单元的好氧池1c回流到第一级生化处理单元的缺氧池1b和厌氧池1a，通过阀门切换实现第一级生化处理单元缺氧和厌氧的转换，以及调节混合液回流比。
具体地，所述第一级污水生化处理单元设置有混合液回流管路10，好氧池1c内的混合液通过混合液回流管路10回流到同级的缺氧池1b和厌氧池1a，通过混合液回流管路10设置的控制阀8a、8b切换控制第一级污水生化处理单元缺氧和厌氧的转换，以及调节混合液回流比。
混合液回流管路包括从好氧池引出的主管以及与主管连接的两根支管，主管上设置有硝化液回流控制阀8c和回流泵9，两根支管分别连接至厌氧池1a和缺氧池1b，且两根支管上设置有硝化液回流控制阀8a、8b。
其中，最后一级污水生化处理单元的好氧池3b通过回流管12连接至回流泵9的进水管上，将最后一级污水生化处理单元的好氧池混合液少量回流至第一级污水生化处理单元，以便调节出水端TN(总氮)浓度，控制阀8d用于控制最后一级好氧池的混合液回流量。主要的生物脱氮在第一级污水生化处理单元进行，辅助的生物脱氮在第二、三级污水生化处理单元完成。
第二级、第三级污水生化处理单元的缺氧池碳源不足时，通过进水分流部分污水补充碳源，或者外加碳源进行反硝化脱氮。当采用进水分流部分补充碳源时，通过进水控制阀6b，6c调节分配的流量，当采用外加碳源时，需增设外加碳源投加装置和加药管。脱氮除磷不能同时满足要求时，优先保障生物脱氮，出水再经化学除磷实现磷达标。
图3所示为本发明的工艺原理图，第一级污水生化处理单元中活性污泥处于高或中负荷运行(F/M＞2.0kg/(kg.d))，微生物处于生长率上升阶段，此时微生物繁殖快、活动能力强，单位微生物处理污水能力高，此阶段微生物活力强大，进行有机物的主要去除和主要的生物脱氮；第二级污水生化处理单元的有机物浓度低于第一级污水生物处理单元，活性污泥处于中或低负荷运行(0.1kg/(kg.d)≤F/M≤2.0kg/(kg.d))，微生物处于生长率下降阶段，此阶段微生污代谢活性和絮凝沉降性能均较好，进行有机物的辅助去除和辅助的生物脱氮；随着第二级污水生化处理单元对污水中的有机物进一步去除，进入第三级污水生化处理单元的有机物进一步减少，活性污泥处于低或超低负荷运行(0.005kg/(kg.d)＜F/M＜0.1kg/(kg.d)),微生物处于内源呼吸阶段，微生物重量减少，实现有机物的深度去除和进一步强化总氮的去除。
本系统进水水质需经过简单预处理，进水水质宜满足：COD≤1000mg/L，B/C≥0.25，SS≤80mg/L，TN≤150mg/L,TP≤10mg/L,PH:6～9。本系统设置三级串联时，出水水质可达到：COD≤30mg/L，BOD≤8mg/L，TN≤3mg/L，NH3-N≤2mg/L。
其中，COD：化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)；BOD：生物需氧量BOD(Biochemical Oxygen Demand)；TN：总氮TN(Total Nitrogen)；SS：悬浮物(SuspendedSolids)；TP：总氮；NH3-N：氨氮；B/C：BOD(生物需氧量)与COD(化学需氧量)的比值。
根据出水水质要求，可采用两级串联或设置一级。对TP、SS等指标，根据需要设置深度处理系统或生态处理系统进行化学除磷和SS的去除。
根据处理规模，可采用几组并联设置，以提高处理规模和实现并联分组运行。
本发明的工作流程和优点为：通过三级污水生化处理单元的串联组合，流程上形成厌氧、缺氧、好氧的交替组合，各级污水生化处理单元之间以及污水处理单元内形成浓度梯度，内回流区内置于好氧池出水端，底部设置有回流斜坡，并与对应级的好氧池底部连通，用于污泥自动回流至同级的好氧池，使各级污水生化处理单元的污泥体系相互独立。深化有机物的去除，强化生物脱氮除磷，特别强化生物脱氮效果，同时实现污泥减量，且可通过阀门切换进行工艺调节以适应水质水量变化。适用于以去除有机物和脱氮除磷为主且出水水质要求高，水质水量波动大的污水处理。
任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种多级AO污水生化处理工艺，其特征在于：包括按污水处理流程方向依次串联连接的第一级污水生化处理单元、第二级污水生化处理单元、第三级污水生化处理单元，所述第一级污水生化处理单元包括依次连接的厌氧池、缺氧池、好氧池、内回流区，所述第二级污水生化处理单元和第三级污水生化处理单元均包括依次连接的缺氧/厌氧池、好氧池、内回流区；
各级污水生化处理单元串联形成厌氧、缺氧、好氧的交替组合，各级污水生化处理单元之间以及污水处理单元内生化池之间形成浓度梯度，各级污水生化处理单元的内回流区底部设置有回流斜坡，并与对应级的好氧池底部连通，用于污泥无动力回流至同级的好氧池，使各级污水生化处理单元的污泥体系相互独立，实现污泥停留时间和水力停留时间的分离；
其中，所述第一级污水生化处理单元中的厌氧池与缺氧池位置交换，或者减少厌氧池和缺氧池中的其中一个。
2.根据权利要求1所述的多级AO污水生化处理工艺，其特征在于：相邻污水生化处理单元之间连通形成浓度梯度，每级污水生化处理单元内相邻生化池之间连通形成浓度梯度；相邻生化处理单元之间以及生化处理单元内相邻生化池之间通过管道连接，或者共用隔墙采用过水孔连接。
3.根据权利要求1所述的多级AO污水生化处理工艺，其特征在于：所述第二级和第三级污水生化处理单元中的缺氧/厌氧池，按缺氧运行，或者通过延长水力停留时间实现缺氧向厌氧的转化，按厌氧运行。
4.根据权利要求1所述的多级AO污水生化处理工艺，其特征在于：所述第一级污水生化处理单元处于高或中负荷运行，对应的微生物处于生长率上升阶段；第二级污水生化处理单元处于中或低负荷运行，对应的微生物处于生长率下降阶段；第三级污水生化处理单元处于低或超低负荷运行，对应的微生物处于内源呼吸阶段。
5.根据权利要求1所述的多级AO污水生化处理工艺，其特征在于：各级污水生化处理单元采用活性污泥法，或者在缺氧池、厌氧池内置悬挂式填料，所述的悬挂式填料包括弹性立体填料、组合式填料或纤维束填料；好氧池内置MBBR填料、组合式填料或弹性立体填料，形成活性污泥和生物膜组合的污泥体系。
6.根据权利要求1所述的多级AO污水生化处理工艺，其特征在于：污泥在各级污水生化处理单元内减量，只外排少量的剩余污泥，实现污泥的减量化；通过内源呼吸作用进行污泥减量，通过穿孔排泥管路定期从厌氧池和缺氧池内，优先将无机泥及死泥排除。
7.根据权利要求1所述的多级AO污水生化处理工艺，其特征在于：所述第一级污水生化处理单元设置有混合液回流管路，好氧池内的混合液通过混合液回流管路回流到同级的缺氧池和厌氧池，通过混合液回流管路设置的阀门切换控制第一级污水生化处理单元缺氧和厌氧的转换，以及调节混合液回流比。
8.根据权利要求7所述的多级AO污水生化处理工艺，其特征在于：所述混合液回流管路包括从第一级污水生化处理单元的好氧池引出的主管以及与主管连接的两根支管，所述主管上设置有控制阀和回流泵，两根支管分别连接至厌氧池和缺氧池，且两根支管上设置有控制阀。
9.根据权利要求8所述的多级AO污水生化处理工艺，其特征在于：最后一级污水生化处理单元的好氧池通过回流管连接至回流泵的进水管上，用于将最后一级污水生化处理单元的好氧池混合液部分回流至第一级污水生化处理单元，所述回流管上设置有控制阀。
10.根据权利要求1所述的多级AO污水生化处理工艺，其特征在于：所述第二级、第三级污水生化处理单元的缺氧池碳源不足时，通过进水分流部分污水补充碳源，或者外加碳源进行反硝化脱氮。
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