CN113233593B - 污水处理工艺及污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理工艺及污水处理装置，污水处理工艺包括：S10.污水分两路分别输向厌氧池和缺氧池，厌氧池中的污水经处理后进入缺氧池进行深度脱氮；S20.缺氧池的污水分两路流出，一路回流至厌氧池中，另一路依次经过缺氧曝气池和好氧区进行充分硝化；S30.好氧区的污水分两路流出，一路回流至缺氧池，另一路输入到二沉池进行泥水分离形成沉淀污泥；S40.沉淀污泥回流至污泥再生池，并在污泥再生池中进行曝气处理形成活性污泥；S50.污泥再生池中的活性污泥回流至所述缺氧池中。本发明通过对污水进行多路进水、多路回流、控制性曝气、调质增碳处理以及对污泥进行活化回流处理，可提升各区域不同目标菌落的活性实现高效脱氮，且曝气过程更加节能。

Description

污水处理工艺及污水处理装置

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种污水处理工艺及污水处理装置。

背景技术

近年来，随着我国经济社会的快速发展，越来越多的含氮、磷污水进入自然水体，造成水体富营养化问题日益严重，亟需进行水污染控制和治理。水环境问题的加重导致政府颁布一系列更加严格的污染物控制策略和排放标准。因此，寻求高效、低耗、无二次污染的氮磷去除技术是当今水处理领域研究的热点。

传统的A/O、A2/O和UCT等工艺存在脱氮除磷效果差，占地面积大，内回流过大，能耗高，容易发生污泥膨胀，对于低碳源污水需要外加碳源等缺点。且传统的单点进水方式无法充分利用碳源，后面的缺氧池因碳源不足导致反硝化不彻底，脱氮效果下降。如何充分利用碳源，提高脱氮除磷效果，优化工艺流程，实现高效、稳定的污水处理工艺是当今学者关注的焦点。

多级缺氧/好氧(A/O)工艺是近年来开发的新型生物脱氮工艺，它是在传统单点进水A/O工艺的基础上，通过增加A/O级数，同时将单点进水方式改为以一定比例进行流量分配分别进入各级缺氧区，并使污泥回流至第一缺氧区中，由此形成分段进水多级A/O工艺。尽管该工艺脱氮效果明显提升，但仍存在一些技术瓶颈无法突破。

该工艺没有设置厌氧区，对于进水中部分难降解的有机物，无法被反硝化细菌充分利用；除磷效果也不尽如人意。此外，二沉池中由于剩余污泥的排放，会导致反应区活性污泥浓度下降；同时，二沉池底部污泥由于缺氧和浓缩，致使生物代谢功能和活性显著下降，且回流至缺氧区恢复缓慢，脱氮除磷效果难以进一步提高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种污水处理工艺，包括以下步骤：

S10.外部污水分两路分别输向厌氧池和缺氧池，厌氧池中的污水经氨化、反硝化处理后进入缺氧池进行深度脱氮；

S20.缺氧池的污水分两路流出，一路回流至厌氧池中，另一路依次经过缺氧曝气池和好氧区进行充分硝化；

S30.好氧区的污水分两路流出，一路回流至缺氧池，另一路输入到二沉池进行泥水分离形成沉淀污泥；

S40.沉淀污泥回流至污泥再生池，并在污泥再生池中进行曝气处理形成活性污泥；

S50.污泥再生池中的活性污泥回流至所述缺氧池中。

优选地，在步骤S20中，所述另一路依次经过缺氧曝气池和好氧区进行充分硝化还包括以下步骤：S21.缺氧曝气池中的污水进入中间调节池，外部污水从第三路进入中间调节池，中间调节池中的污水经调质处理后进入好氧区。

优选地，在步骤S20中，所述另一路依次经过缺氧曝气池和好氧区进行充分硝化还包括以下步骤：缺氧池的另一路污水依次经过缺氧曝气池的曝气缺氧一区和曝气缺氧二区后进入中间调节池，中间调节池中的污水经曝气缺氧三区流入好氧区。

优选地，在步骤S21中，中间调节池的污水的调质处理包括以下步骤：根据中间调节池中污水的含氧量进行曝气处理。

优选地，在步骤S21中，中间调节池的污水的调质处理包括以下步骤：在中间调节池中投加碳源并搅拌污水使碳源和污水充分混合。

优选地，在步骤S10中，污水在缺氧池的深度脱氮处理包括以下步骤：污水在缺氧池中先后经过缺氧一区、缺氧二区、缺氧三区和缺氧四区；

在步骤S30中，所述好氧区的污水分两路流出，一路回流至缺氧池包括以下步骤：好氧区污水回流至缺氧二区并与缺氧一出流出的污水混合后进行反硝化处理。

本发明还提出一种污水处理装置，包括依次连通的厌氧池、缺氧池、缺氧曝气池、中间调节池、好氧区、二沉池和污泥再生池；

所述污水处理装置还包括：

第一进水管路，用于将污水输送至所述厌氧池；

第二进水管路，用于将污水输送至所述缺氧池；

所述污水处理装置还包括：

第一回流管路，用于将再生后的污泥输送至缺氧池；

第二回流管路，用于将缺氧池的污水输送至厌氧池；

第三回流管路，用于将好氧区的污水输送至缺氧池。

优选地，所述污水处理装置还包括第三进水管路，用于将外部污水输送至中间调节池；

所述缺氧曝气池包括相互连通的曝气缺氧一区和曝气缺氧二区，所述曝气缺氧二区与所述中间调节池连通；所述污水处理装置还包括连通中间调节池和好氧区的曝气缺氧三区。

优选地，所述曝气缺氧一区、曝气缺氧二区、中间调节池和好氧区中设置有可调进气量的进气装置；

所述污水处理装置还包括与所述中间调节池对应的碳源投加器以及设置在所述中间调节池中的搅拌器。

优选地，所述缺氧池包括依次连通的缺氧一区、缺氧二区、缺氧三区和缺氧四区，所述厌氧池的上部与所述缺氧一区的底部连通，所述缺氧一区的上部与缺氧二区的上部连通，所述缺氧二区的底部与缺氧三区的底部连通，所述缺氧三区的上部和缺氧四区的上部连通，所述缺氧四区的底部与曝气缺氧一区的底部连通。本发明的有益效果：

(1)通过设置污泥再生池，在提高活性污泥浓度的基础上，通过控制性曝气，提升了微生物活性，实现了高效脱氮除磷效果和节能降耗的目标。

(2)分别对厌氧池、缺氧二区和中间调节池多点进水，充分利用污水中的碳源，提高脱氮除磷效果和装置抗冲击负荷能力。

(3)引入缺氧曝气理念，大大降低了生化池曝气运行成本，又提高了COD、NH3-N和TN的去除效果；同时，有利于抑制污泥膨胀，降低污泥SVI，改善沉降性能。

(4)多个缺氧区和曝气缺氧区，延长装置污泥龄，通过微氧曝气和合理优化内回流比以及污泥回流比，实现高效脱氮和节省能耗的目的。

附图说明

图1为本发明中污水处理工艺的流程图；

图2为本发明中污水处理装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

本发明提出一种污水处理工艺，参照图1，包括以下步骤：

S10.外部污水分两路分别输向厌氧池和缺氧池，厌氧池中的污水经氨化、反硝化处理后进入缺氧池进行深度脱氮。

污水在厌氧池中进行氨化、反硝化和释磷处理后进入缺氧池；污水在缺氧池进行有机物降解、反硝化、深度脱氮和释磷处理；缺氧池中的部分污水回流至厌氧池中。在本步骤中，厌氧池指非充氧池，溶解氧浓度一般小于0.2mg/L.微生物在该池吸收有机物并释放磷。缺氧池指非充氧池，溶解氧浓度一般为0.2～0.5mg/L.当存在大量硝酸盐、亚硝酸盐和充足的有机物时，可在该池内进行反硝化反应实现脱氮。本步骤中，污水在厌氧池和缺氧池中循环，可最大程度的分解水体中的有机物，并进行反硝化和深度脱氮及释磷处理。

S20.缺氧池的污水分两路流出，一路回流至厌氧池中，另一路依次经过缺氧曝气池和好氧区进行充分硝化。

在本步骤中，缺氧池的污水的回流，实现其与厌氧池的循环，使污水在厌氧池和缺氧池之间的脱氮效率提升。

缺氧池的另一路污水在缺氧曝气区进行进一步处理，具体的，缺氧曝气工艺就是限制性曝气，传统好氧区DO(2-6mg/L)，而缺氧曝气池DO仅为0.5～2mg/L，这样可以实现同步硝化反硝化或短程硝化反硝化，达到更好的脱氮效果，并且可以降低能耗。同步硝化反硝化是指在同一个反应区，低溶解氧情况下，硝化细菌和反硝化细菌可以共存，氨氮被转化成硝氮，进而被还原为氮气。短程硝化反硝化是指氨氮被AOB氧化成亚硝酸盐(NO2--N)，省去了转化为硝酸盐这一步，直接被反硝化菌还原为氮气。缺氧曝气下，AOB和NOB的活性菌会降低，而NOB对DO的敏感性更强，也就是说在低DO的条件下，NOB会受到更强烈的抑制性，导致NO2—N→NO3—N这一步无法实现，而NO2—N形成积累，在反硝化菌作用下直接被还原为N2。通过控制性曝气，提升了微生物活性，实现了高效脱氮除磷效果和节能降耗的目标。引入缺氧曝气理念，大大降低了生化池曝气运行成本，又提高了COD、NH3-N和TN的去除效果；

S30.好氧区的污水分两路流出，一路回流至缺氧池，另一路输入到二沉池进行泥水分离形成沉淀污泥；

在本步骤中，好氧区的污水经曝气处理后，有机物被大量分解，磷元素被细菌吸收浓度降低，亚硝酸盐和硝酸盐的浓度提升，其回流至缺氧池可为反硝化处理提供高浓度的原料，提升反硝化效率。污水进入二沉池沉淀至池底，其上清液可排出。

S40.沉淀污泥回流至污泥再生池，并在污泥再生池中进行曝气处理形成活性污泥；S50.污泥再生池中的活性污泥回流至所述缺氧池中。在以上两步骤中，二沉池的回流污泥回到污泥再生池，在不提高进入二沉池混合液浓度的前提下，污泥经过回流以后，在反应池中的停留时间延长，导致污泥龄增加，使生物处理装置的微生物数量最大化，污泥再生池中污泥浓度高于生物反应池，保证了较高的生物活性量，实现可靠的硝化，进而保证出水水质。同时，在污泥再生池内进行控制性曝气，维持微生物活性，然后回流污泥再回到缺氧池。保证回流的污泥均为高效污泥。在污泥再生池中，具体可根据ORP值调整曝气量，使ORP值保持在-50mV附近。

实施例2：

本实施例是基于实施例1的改进，参照图1，在步骤S20中，所述另一路依次经过缺氧曝气池和好氧区进行充分硝化还包括以下步骤：S21.缺氧曝气池中的污水进入中间调节池，外部污水从第三路进入中间调节池，中间调节池中的污水经调质处理后进入好氧区。在本步骤中，外部污水中含有丰富的有机物，其直接输入中间调节池可为该池和好氧池中微生物的活动提供碳源，可进一步节省外部碳源的投入量。

实施例3：

在步骤S20中，所述另一路依次经过缺氧曝气池和好氧区进行充分硝化还包括以下步骤：缺氧池的另一路污水依次经过缺氧曝气池的曝气缺氧一区和曝气缺氧二区后进入中间调节池，中间调节池中的污水经曝气缺氧三区流入好氧区。在本步骤中，外部污水中富含氨氮，设置曝气缺氧三区可对新加入的污水进行深度脱氮，进一步提升脱氮效率。

实施例4：

在本实施例中，中间调节池的污水的调质处理包括以下步骤：根据中间调节池中污水的含氧量进行曝气处理。在本步骤中，中间调节池对污水可进行缺氧曝气，也可进行充分曝气。当缺氧池中亚硝酸盐和硝酸盐的仍处于较高的浓度，缺氧曝气是为了进一步脱氮。当缺氧池中亚硝酸盐和硝酸盐的处于较低的浓度，影响反硝化细菌的活性时，可进行充分曝气。当环境温度较低时，如果污水还需要经过曝气缺氧三区，也可对其中的污水进行充分曝气，由此加长污水的曝气时间，以提升亚硝酸盐和硝酸盐的浓度，使污水回流厌氧池后可为反硝化处理提供较好的条件。前面氨氮浓度高，充分曝气，降低后面氨氮的冲击负荷。

进一步的，中间调节池的污水的调质处理包括以下步骤：在中间调节池中投加碳源并搅拌污水使碳源和污水充分混合。当外部补充的污水提供的有机物不足以维系中间调节池及好氧池中微生物的活动时，通过添加碳源可维持微生物的活性。若调节池氨氮浓度过高，可进行曝气硝化；PH过低可外加碱度进行调节。

实施例5：

在步骤S10中，污水在缺氧池的深度脱氮处理包括以下步骤：污水在缺氧池中先后经过缺氧一区、缺氧二区、缺氧三区和缺氧四区；在本步骤中，污水通过多个缺氧区和曝气缺氧区，可延长装置污泥龄，通过微氧曝气和合理优化内回流比以及污泥回流比，实现高效脱氮和节省能耗的目的。

在步骤S30中，所述好氧区的污水分两路流出，一路回流至缺氧池包括以下步骤：好氧区污水回流至缺氧二区并与缺氧一出流出的污水混合后进行反硝化处理。在本步骤中，缺氧一区中的亚硝酸盐和硝酸盐经反硝化处理后浓度降低，将好氧区的污水补充至缺氧二区，缺氧一区和缺氧二区中的亚硝酸盐和硝酸盐含量保持相对均衡，有利于深度脱氮。外部污水直接输送至缺氧二区，可提供足够碳源，缺氧一区是除掉污泥里的硝态氮。

此外，污泥再生池中的污泥金活化后进入缺氧一区，提升了缺氧一区中的微生物浓度，进一步提升脱氮效果。

实施例6：

本发明还提出一种污水处理装置，参照图2，污水处理装置包括依次连通的厌氧池2、缺氧池、缺氧曝气池、中间调节池9、好氧区11、二沉池12和污泥再生池13；所述污水处理装置还包括：第一进水管路，用于将污水输送至所述厌氧池2；第二进水管路，用于将污水输送至所述缺氧池；

污水处理装置还包括：第一回流管路14，连通污泥再生池13和缺氧池，用于将再生后的污泥输送至缺氧池；第二回流管路15，连通缺氧池和厌氧池2，用于将缺氧池的污水输送至厌氧池2；第三回流管路16，连通好氧区11和缺氧池，用于将好氧区11的污水输送至缺氧池。

进一步的，所述污水处理装置还包括第三进水管路，用于将外部污水输送至中间调节池9；所述缺氧曝气池包括相互连通的曝气缺氧一区7和曝气缺氧二区8，所述曝气缺氧二区8与所述中间调节池9连通；所述污水处理装置还包括连通中间调节池9和好氧区11的曝气缺氧三区10。

在本实施例中，所述缺氧池包括依次连通的缺氧一区3、缺氧二区4、缺氧三区5和缺氧四区6，所述厌氧池2的上部与所述缺氧一区3的底部连通，所述缺氧一区3的上部与缺氧二区4的上部连通，所述缺氧二区4的底部与缺氧三区5的底部连通，所述缺氧三区5的上部和缺氧四区6的上部连通，所述缺氧四区6的底部与曝气缺氧一区7的底部连通。

曝气缺氧一区7、曝气缺氧二区8、中间调节池9和好氧区11中设置有可调进气量的进气装置。污水处理装置还包括与所述中间调节池9对应的碳源投加器17以及设置在所述中间调节池9中的搅拌器。在本实施例中，缺氧曝气池、中间调节池9以及污泥再生池13的底部皆设置曝气器19，各曝气器19分别串联一个可调节流阀，以控制缺氧曝气池各区域以及中间调节池9中的曝气量，各可调节流阀通过气体流量计与曝气泵18连通，实现对整体曝气量的监控。由此实现精准曝气，以降低曝气能耗。污水处理装置还包括设置在中间调节池9中的PH值计，若调节池氨氮浓度过高，可进行曝气硝化；PH过低可外加碱度进行调节。

进一步的，厌氧池2、缺氧一区3、缺氧二区4、缺氧三区5、缺氧四区6、曝气缺氧一区7、曝气缺氧二区8、中间调节池9、曝气缺氧三区10以及好氧区11的容积相等。设定合理的体积，便于搅拌器充分搅拌，体积相同水力停留时间相同。此外，相同容积的设置以便对水体中处理过程进行计算监控，本装置的兼容性更强，降低成本。

本装置在实际运转时的技术指标如下：

利用上述装置处理实际生活污水，进水COD为295mg/L，NH4+-N为20.3mg/L，TN为35.1mg/L，TP为3.9mg/L，装置总水力停留时间为14.7h，进水池的污水分两路流出，分别进入厌氧池和缺氧池，两路的流量比为2:1，污泥回流比为100％，污泥再生区DO浓度为0.32mg/L，曝气缺氧一区、二区、三区DO浓度为0.87mg/L，好氧区DO浓度为3.42mg/L。小试结果表明：COD，NH4+-N，TN，TP去除率分别为87％，97％，86％，82％，其出水主要污染物可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A排放标准。

利用上述装置处理实际生活污水，进水COD为264mg/L，NH4+-N为23.2mg/L，TN为36.0mg/L，TP为3.5mg/L，装置总水力停留时间为15.1h，进水池的污水分两路流出，分别进入厌氧池和缺氧池，两路的流量比为2:1，污泥回流比为70％，污泥再生区DO浓度为0.32mg/L，曝气缺氧一区、二区、三区DO浓度为0.58mg/L，好氧区DO浓度为4.23mg/L。小试结果表明：COD，NH4+-N，TN，TP去除率分别为91％，95％，83％，92％，其出水主要污染物可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A排放标准。

利用上述装置处理实际生活污水，进水COD为317mg/L，NH4+-N为32.7mg/L，TN为43.5mg/L，TP为3.45mg/L，装置总水力停留时间为11.6h，进水池的污水分两路流出，分别进入厌氧池和缺氧池，两路的流量比为2:1，污泥回流比为70％，污泥再生区DO浓度为0.13mg/L，曝气缺氧一区、二区、三区DO浓度为1.28mg/L，好氧区DO浓度为3.72mg/L。小试结果表明：COD，NH4+-N，TN，TP去除率分别为91％，95％，68％，85％，其出水主要污染物可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A排放标准。

本发明的有益效果：

(1)通过设置污泥再生池，在提高活性污泥浓度的基础上，通过控制性曝气，提升了微生物活性，实现了高效脱氮除磷效果和节能降耗的目标。

(2)分别对厌氧池、缺氧二区和中间调节池多点进水，充分利用污水中的碳源，提高脱氮除磷效果和装置抗冲击负荷能力。

(3)引入缺氧曝气理念，大大降低了生化池曝气运行成本，又提高了COD、NH3-N和TN的去除效果；同时，有利于抑制污泥膨胀，降低污泥SVI，改善沉降性能。

(4)多个缺氧区和曝气缺氧区，延长装置污泥龄，通过微氧曝气和合理优化内回流比以及污泥回流比，实现高效脱氮和节省能耗的目的。

上述仅为本发明的较佳实施例，并不用以对本发明进行限制，凡在本发明精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种污水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S10.外部污水分两路分别输向厌氧池和缺氧池，厌氧池中的污水经氨化、反硝化处理后进入缺氧池进行深度脱氮；

S20.缺氧池的污水分两路流出，一路回流至厌氧池中，另一路依次经过缺氧曝气池和好氧区进行充分硝化；

S30.好氧区的污水分两路流出，一路回流至缺氧池，另一路输入到二沉池进行泥水分离形成沉淀污泥；

S40.沉淀污泥回流至污泥再生池，并在污泥再生池中进行曝气处理形成活性污泥；

S50.污泥再生池中的活性污泥回流至所述缺氧池中；

在步骤S20中，所述另一路依次经过缺氧曝气池和好氧区进行充分硝化还包括以下步骤：

缺氧池的另一路污水依次经过缺氧曝气池的曝气缺氧一区和曝气缺氧二区后进入中间调节池，中间调节池中的污水经曝气缺氧三区流入好氧区；

在步骤S10中，污水在缺氧池的深度脱氮处理包括以下步骤：污水在缺氧池中先后经过缺氧一区、缺氧二区、缺氧三区和缺氧四区；

在步骤S30中，所述好氧区的污水分两路流出，一路回流至缺氧池包括以下步骤：好氧区污水回流至缺氧二区并与缺氧一出流出的污水混合后进行反硝化处理。

2.根据权利要求1所述的污水处理工艺，其特征在于，在步骤S20中，所述另一路依次经过缺氧曝气池和好氧区进行充分硝化还包括以下步骤：

S21.缺氧曝气池中的污水进入中间调节池，外部污水从第三路进入中间调节池，中间调节池中的污水经调质处理后进入好氧区。

3.根据权利要求2所述的污水处理工艺，其特征在于，在步骤S21中，中间调节池的污水的调质处理包括以下步骤：

根据中间调节池中污水的含氧量进行曝气处理。

4.根据权利要求2所述的污水处理工艺，其特征在于，在步骤S21中，中间调节池的污水的调质处理包括以下步骤：

在中间调节池中投加碳源并搅拌污水使碳源和污水充分混合。

5.一种污水处理装置，其特征在于，包括依次连通的厌氧池、缺氧池、缺氧曝气池、中间调节池、好氧区、二沉池和污泥再生池；

所述污水处理装置还包括：

第一进水管路，用于将污水输送至所述厌氧池；

第二进水管路，用于将污水输送至所述缺氧池；

第三进水管路，用于将外部污水输送至中间调节池；

第一回流管路，用于将再生后的污泥输送至缺氧池；

第二回流管路，用于将缺氧池的污水输送至厌氧池；

第三回流管路，用于将好氧区的污水输送至缺氧池；

所述缺氧池包括依次连通的缺氧一区、缺氧二区、缺氧三区和缺氧四区，所述厌氧池的上部与所述缺氧一区的底部连通，所述缺氧一区的上部与缺氧二区的上部连通，所述缺氧二区的底部与缺氧三区的底部连通，所述缺氧三区的上部和缺氧四区的上部连通，所述缺氧四区的底部与曝气缺氧一区的底部连通；

所述缺氧曝气池包括相互连通的曝气缺氧一区和曝气缺氧二区，所述曝气缺氧二区与所述中间调节池连通；所述污水处理装置还包括连通中间调节池和好氧区的曝气缺氧三区。

6.根据权利要求5所述的污水处理装置，其特征在于，所述曝气缺氧一区、曝气缺氧二区、中间调节池和好氧区中设置有可调进气量的进气装置；

所述污水处理装置还包括与所述中间调节池对应的碳源投加器以及设置在所述中间调节池中的搅拌器。

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