CN113461257A - 一种城镇污水一体化双循环氧化沟装置及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城镇污水一体化双循环氧化沟装置及处理方法，所述装置包括依次连通的厌氧区、缺氧区、好氧区、二沉池；所述缺氧区包括第一缺氧区、第二缺氧区；所述好氧区包括第一好氧区、第二好氧区，所述缺氧区和好氧区之间设置有回流泵。所述厌氧区、缺氧区及好氧区内安装有潜水搅拌器，所述缺氧区和好氧区均设有隔墙、导流墙，形成各自区段内的循环；在缺氧区实现硝态氮的同步反硝化除磷作用，从而达到稳定的去除有机污染物COD与脱氮除磷目的，提高COD去除效果的，提高硝化反硝化脱氮及除磷效率。本发明装置的一体化结构具有结构运行简单，成本低廉的特点，可以进一步减少投资及运行费用。

Description

一种城镇污水一体化双循环氧化沟装置及处理方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种城镇污水一体化双循环氧化沟装置及处理方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展和人口的日益增加，在一定程度上加速了资源和能源的消耗。工业化的发展以及不合理的放牧等造成了水环境的不断恶化，导致了可利用的淡水资源的匮乏，供水问题已成为众多国家亟待解决的问题。
水资源短缺对人类社会的发展构成了严重威胁。废水的回收和再利用被认为是满足当前和未来水需求的最佳策略。公众和政府的环境保护意识的增强，中国的污水处理能力也迅速扩大。废水处理包括一级、二级，有时还包括高级处理过程，采用不同的生物、物理和化学技术。目前，我国污水处理厂采用的污水处理工艺有常规活性污泥法、厌氧-缺氧-好氧(A2/O)、厌氧-好氧(A/O)、序批式反应器(SBR)和氧化沟等。污水处理厂的处理效率不仅与工艺有关，而且与污水处理厂的规模有关。污水和污水处理设施的排放和处理效率在不同的地区是不同的。不同处理技术对污泥利用的影响在我国呈上升趋势。由于经济发展的异质性特征，东部地区经济增长较快，尤其是浙江和江苏。这种可变性取决于许多因素，包括中国庞大的人口数量(14.1亿)、快速的经济增长、工业化、城市化和基础设施投资不足。然而，政府投资主要用于污水处理厂的建设和运营，存在工期长、费用高、能耗高等缺点。因此，这些缺点意味着污水处理厂无法达到要求的排放标准。
随着城市化和工业化进程的加快，大量含氮、磷等营养物质存在于我们排放的生活污水中，导致了藻类及其它浮游生物迅速的繁殖，加速了水体富营养化，对我们的健康和水生生态环境产生了较大的危害。因此，生活污水脱氮除磷技术的研究倍受水处理界的广泛关注和重视。为此，本发明旨在提供一种低能耗，经济适用的一体化双循环氧化沟装置设施及使用方法。
Luo等人以某城市污水处理厂之活性污泥为研究对象采用高通量16srrna技术，研究了在寒冷地区(新疆)运行良好的污水处理厂氧化沟系统的细菌群落特征基因测序。结果表明，冬春季节进水温度为7～12℃，夏季为13～17℃，而样品的污泥体积指数(SVI)在51～74ml/g之间。化学需氧量(COD)、生化需氧量的平均去除率(BOD5)、悬浮物(SS)、氨氮(NH4+-N)，总氮(TN)和总磷分别为94％、95％、95％、91％、73％和89％，而本研究的化学需氧量(COD)、生化需氧量的平均去除率(BOD5)、氨氮(NH4+-N)，总氮(TN)和总磷分别为94.2％、98.26％、98.25％、72.2％、91.87％。除了总氮参数值略微较低，其他指标的参数值均高于Luo等人的研究(Efficient municipal wastewater treatment by oxidation ditchprocess at low temperature:Bacterial community structure in activatedsludge)。
发明内容
为了解决生活污水及水体环境中的氨氮负荷、降低了综合废水的COD、BOD、氨氮、TN和TP进水浓度高的问题，本发明的目的是提供了一种城镇污水一体化双循环氧化沟装置设备，可以有效降低氨氮负荷，处理后的废水可以作为循环水补水回用。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现：
一种城镇污水一体化双循环氧化沟装置，包括依次连通的厌氧区、缺氧区、好氧区、二沉池；所述缺氧区包括第一缺氧区、第二缺氧区；所述好氧区包括第一好氧区、第二好氧区，所述缺氧区和好氧区之间设置有回流泵。所述缺氧区内，由厌氧区输入的污水混合液与经过内回流泵输入，好氧区内含有大量硝态氮的回流污泥在潜水搅拌器的作用下混合，利用缺氧环境，在反硝化菌群对有机质的吸附和代谢过程中，实现稳定去除污水混合液中硝态氮的目的，促进氨氮、总氮的去除效果。
优选的，所述厌氧区设有进水口，所述厌氧区与所述缺氧区间设有第一联通口，所述缺氧区与所述好氧区间设有第二联通口，所述好氧区与二沉池间设有第三联通口。
进一步优选的，所述第一联通口设置于所述厌氧区与所述缺氧区间的隔墙下端；所述第二联通口设置于所述缺氧区与所述好氧区间的隔墙下端；所述第三联通口设置于所述好氧区与二沉池厌氧区与所述缺氧区间的隔墙下端。
优选的，所述第一缺氧区与第二缺氧区之间设有第一导流墙；所述第一好氧区、第二好氧区之间设有第二导流墙；所述好氧区间设有隔墙，所述第一好氧区和第二好氧区的隔墙上分别设置自吸式推流曝气机，形成第一好氧区和第二好氧区之间的循环流动；达到强化脱氮除磷和去除有机污染物的效果。所述自吸式推流曝气机设在所述好氧区的隔墙的两端可以节省曝气风机能耗，而且可以减少曝气系统运行过程中的维护时间和维护费用。
优选的，所述好氧区设有曝气风机，用于好氧池曝气。
优选的，所述二沉池设有出水渠、污泥出口及排空管和回流渠，所述出水渠上设有出水口，所述回流渠与所述厌氧区之间设有污泥回流管；所述出水渠及回流渠设置于二沉池上部两端；
优选的，所述二沉池底部设有放空管道用于排泥或检修之用；将各处理区一体化建设，以联通口进行污水混合液的输送，减少构筑物建设占地及管道敷设量，同时减少水头损失，减少中间提升设施的建设，降低投资及运行费用。
优选的，所述厌氧区内安装有第一潜水搅拌器，所述缺氧区内安装有第二潜水搅拌器，所述好氧区内安装有第三潜水搅拌器；
优选的，所述内回流泵采用具有大流量低扬程的螺旋桨式泵。不仅在运行过程中减低了回流能耗，而且可以安装在池壁上，节省了建设回流泵站的投资。
优选的，所述出水渠上设有集水槽，其作用在于将在所述二沉池内进行泥水分离后的上清液收集至出水渠；所述二沉池内安装有刮沫吸绳机；所述装置设有污泥回流泵，用于将污泥回流至回流渠。
优选的，所述泥水分离的污泥沉降至二沉池的中下部，在刮沫吸绳机往复运动的过程中，污泥泵将污泥提升至回流渠中，回流渠与厌氧区之间设有污泥回流管，其作用在于利用所述回流渠与所述厌氧区的液位差形成回流，从而减少了建设回流泵房的建设投资和运行成本。
使用上述的城镇污水一体化双循环氧化沟装置的污水处理方法，包括以下步骤：
(a)污水与二沉池的回流污泥在厌氧区混合并进行厌氧处理后进入缺氧区；
(b)步骤的污水混合液与好氧区的回流液在缺氧区混合并进行缺氧处理后进入好氧区；
(c)步骤的污水混合液在好氧区进行好氧处理后回流至缺氧区和进入二沉池；
(d)步骤的污水混合液在二沉池沉降后上清液从出水口排出，沉淀污泥回流至厌氧区。
优选的，所述缺氧区中的污水混合液在第一缺氧区和第二缺氧区之间循环流动；
优选的，所述好氧区中的污水混合液在第一好氧区、第二好氧区之间循环流动。
优选的，所述厌氧区中的污水混合液在潜水搅拌器的推流作用下，利用厌氧环境，在厌氧菌群对有机质的代谢过程中，将污水混合液中聚磷颗粒中的磷释放出来，为在好氧区内的超量吸磷过程提供必要的条件；
所述缺氧区中混合后的污水混合液在潜水搅拌器的作用下，利用缺氧环境，在反硝化菌群对有机质的吸附和代谢过程中，实现稳定去除污水混合液中硝态氮的目的，促进氨氮、总氮的去除效果；
所述好氧区中的污水混合液在所述潜水搅拌器的作用下，利用好氧环境，在好氧菌群对有机质的吸附和代谢过程中，实现污水混合液中的BOD，及CODcr碳源污染物的去除目的，同时产生二氧化碳和水；聚磷菌利用好氧环境将在厌氧环境中释放出的磷元素进行超量吸收后，吸附于污水混合液中的悬浮物及生化过程中形成的沉淀物质；污水混合液中的氮源污染物在好氧环境中通过硝化作用，转化为硝态氮后，通过所述内回流泵回流至所述缺氧区内；
进入所述二沉池内的污水混合液，流通面积大幅增加，流速降低污泥沉降，泥水分离的上清液通过所述集水槽的收集后，进入所述出水渠中，再通过所述出水口经由排水管道排至清水池；所述泥水分离的污泥沉降至所述二沉池的中下部，在所述刮沫吸绳机往复运动的过程中，所述污泥泵将污泥提升至回流渠中。
本发明中，经过该套双循环氧化沟装置后，COD(化学需氧量)平均浓度从341.5mg/L降低至19.7mg/L，平均去除率为94.2％，减小了污水站的COD负荷；BOD平均浓度从149.6mg/L降低至2.58mg/L，平均去除率为98.2％；氨氮平均浓度从33.4mg/L降低至0.57mg/L，平均去除率为98.2％，TN平均浓度从41.7mg/L降低至11.4mg/L，平均去除率为72.2％；TP平均浓度从3.17mg/L降低至0.24mg/L，平均去除率为91.8％。
本发明相对于现有技术具有如下优点和效果：
(1)本发明中的城镇污水一体化双循环氧化沟装置具有运行简单，成本低廉的特点，可以进一步减少投资及运行费用，提高了经济效益；
(2)本发明降低了进入污水厂的原有COD、BOD、氨氮、TN和TP的浓度，有效提高了废水的去除率，为后续废水的脱氮处理创造了合适的条件。
附图说明
图1为本发明的城镇污水一体化双循环氧化沟装置设备图；
图2为本发明的城镇污水一体化双循环氧化沟装置开启120天COD浓度变化图；
图3为本发明的城镇污水一体化双循环氧化沟装置开启120天BOD浓度变化图；
图4为本发明的城镇污水一体化双循环氧化沟装置开启120天氨氮浓度变化变化图；
图5为本发明的城镇污水一体化双循环氧化沟装置开启120天TN浓度变化变化图；
图6为本发明的城镇污水一体化双循环氧化沟装置开启120天TP浓度变化变化图；
附图中的符号说明：
A1-厌氧区、B1-第一缺氧区、B2-第二缺氧区、C3-第一好氧区、C4-第二好氧区、D-二沉池；
1-进水口、2-第一潜水搅拌器、3-第一联通口、4-第二潜水搅拌器、5-第一导流墙、6-第二联通口、7-回流泵、8-推流曝气机、9-第二导流墙、10-第三潜水搅拌器、11-曝气风机、12-第三联通口、13-污泥出口及排空管、14-回流渠、15-污泥回流管、16-刮沫吸绳机、17-集水槽、18-出水渠。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但是实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制。
实施例1
如图1所示的城镇污水一体化双循环氧化沟装置，包括厌氧区A1、缺氧区(B1，B2)、好氧区(C3、C4)、二沉池D；所述缺氧区(B1，B2)包括第一缺氧区B1、第二缺氧区B2；所述好氧区(C3、C4)包括第一好氧区C 3、第二好氧区C 4；
所述厌氧区A1上设有进水口1，所述厌氧区A1与所述缺氧区(B1，B2)间的隔墙下端设有第一联通口3、所述缺氧区(B1，B2)与所述好氧区(C3、C4)间的隔墙下端设有第二联通口6、所述好氧区(C3、C4)与二沉池D间的下端设有第三联通口12；所述缺氧区(B1，B2)内设有第一导流墙5，所述好氧区(C3、C4)内设有第二导流墙9，所述好氧区(C3、C4)间设有两道隔墙，在隔墙的两端分别增加了两个自吸式推流曝气机8，所述二沉池D设有出水渠18、污泥出口及排空管13和回流渠14，所述出水渠18及回流渠14设置于二沉池D上部两端；所述出水渠18上设有出水口，所述回流渠14与所述厌氧区A1之间设有污泥回流管15，所述二沉池底部设有放空管道；将各处理区一体化建设，以联通口进行污水混合液的输送，减少构筑物建设占地及管道敷设量，同时减少水头损失，减少中间提升设施的建设，降低投资及运行费用；
所述厌氧区A1、缺氧区(B1，B2)及好氧区(C3、C4)内分别安装有潜水第一潜水搅拌器2、第二潜水搅拌器4、第三潜水搅拌器10；
所述好氧区(C3、C4)与缺氧区(B1，B2)的隔墙上安装有内回流泵7，所述内回流泵7采用具有大流量低扬程的螺旋桨式泵，不仅在运行过程中减低了回流能耗，而且可以安装在池壁上，节省了建设回流泵站的投资；
所述好氧区(C3、C4)间设有隔墙，在隔墙的两端分别增加了两个自吸式推流曝气机8曝气系统，所述自吸式推流曝气机8设在所述好氧区(C3、C4)的隔墙的两端可以节省曝气风机能耗，而且可以减少曝气系统运行过程中的维护时间和维护费用；所述好氧区设有曝气风机11，用于好氧池曝气。
所述出水渠18上设有集水槽17，其作用在于将在所述二沉池D内进行泥水分离后的上清液收集至出水渠；
所述二沉池D内安装有刮沫吸绳机16；所述装置设有污泥回流泵，用于将污泥回流至回流渠14。
实施例2
使用城镇污水一体化双循环氧化沟装置处理污水的方法，包括以下步骤：
1)、污水通过管网的输送管道由进水口1进入厌氧区A1内，在第一潜水搅拌器2的推流作用下，所述污水混合液利用厌氧环境，在厌氧菌群对有机质的代谢过程中，将污水混合液中聚磷颗粒中的磷释放出来，为下一步在好氧区(C3、C4)内的超量吸磷过程提供必要的条件；同时，通过所述回流管15进入的污水混合液确保所述一体化双循环氧化沟生化过程中需要的污泥浓度；完成厌氧处理过程的污泥混合液再经由第一联通口3进入缺氧区(B1，B2)；
2)、在所述缺氧区(B1，B2)内，由所述厌氧区A1输入的污水混合液与经过所述内回流泵7输入的所述好氧区(C3、C4)内含有大量硝态氮的回流污泥在所述第二潜水搅拌器4的作用下混合，利用缺氧环境循环流动，在反硝化菌群对有机质的吸附和代谢过程中，实现稳定去除污水混合液中硝态氮的目的，促进氨氮、总氮的去除效果；完成缺氧处理过程的污水混合液在潜水搅拌器4的推动作用下，再经由第二联通口6进入好氧区(C3、C4)；
3)、所述进入好氧区(C3、C4)内的污水混合液，在所述第二潜水搅拌器10的作用下，利用好氧环境循环流动，在好氧菌群对有机质的吸附和代谢过程中，实现污水混合液中的BOD，及CODcr等碳源污染物的去除目的，同时产生二氧化碳和水；污水混合液中的氮源污染物在好氧环境中通过硝化作用，转化为硝态氮后，再次通过所述内回流泵7回流至所述缺氧区(B1，B2)内，即，在经过上述步骤b的循环反复过程后，通过硝化及反硝化作用，完成了污水混合液中氮源污染物的去除目的，在这个过程中，产生二氧化碳、氮气、氨气和水；同时，聚磷菌利用好氧环境将前序在厌氧环境中释放出的磷元素进行超量吸收后，吸附于污水混合液中的悬浮物及生化过程中形成的沉淀物质，进而在下一步的泥水分离过程中，随着污泥排出；上述产生的各类气体排放出各构筑物；至此，通过上述厌氧A1、缺氧(B1，B2)及好氧(C3、C4)的依次处理过程，与同时进行的内回流及剩余污泥回流过程共同完成了污水混合液的循环反复A2O生化处理后，污水混合液中的各类污染物得到减量化处理；其中，再经由第三联通口12进入二沉池D内；
4)、进入所述二沉池D内的污水混合液，其流通面积大幅增加，流速降低，形成良好的混合液生物絮凝体，提高了二沉池D的污泥沉降速度及泥水分离效果，泥水分离的上清液通过所述集水槽17的收集后，进入所述出水渠18中，再通过所述排水口经由排水管道排至清水池；
5)、所述泥水分离的污泥沉降至所述二沉池D的中下部，在所述刮沫吸绳机16往复运动的过程中，所述污泥泵将污泥提升至回流渠14中，所述回流渠14与所述厌氧区A1之间设有污泥回流管15，其作用在于利用所述回流渠14与所述厌氧区A1的液位差形成回流，从而减少了建设回流泵房的建设投资和运行成本。
本实施例采用新设计的城镇污水一体化双循环氧化沟装置示范工程，污水处理规模为10000吨/日，水力停留时间HRT为8-12天，污泥龄：SRT＝15-22天，混合液浓度：MLSS＝3000-4500mg/l，污泥负荷：Fw＝0.1-0.2KgBOD5/kgMLVSS，好氧区C回流至缺氧区B的回流比100-150％，污泥的回流比50-100％。
从图2、图3、图4、图5和图6可知：在正常生产情况下，污水厂的原始平均COD浓度为341.5mg/L，BOD平均浓度为149.6mg/L，氨氮平均浓度为33.4mg/L，TN平均浓度为41.7mg/L，TP平均浓度为3.17mg/L。经过该设备处理后，COD浓度较之前有大幅度下降，降低至19.7mg/L，废水BOD平均浓度大幅度降为2.58mg/L，氨氮平均浓度大幅度降为0.57mg/L，TN平均浓度大幅度降为11.4mg/L，TP平均浓度也大幅度降为0.24mg/L。平均去除率由72％提高至98％，有利于为反硝化脱氮提供充足的碳源。降低污水处理站运行成本，提高了经济效益。
在缺氧区实现硝基氮的反硝化除磷作用，从而达到稳定的去除有机污染物COD与脱氮除磷目的，提高COD去除效果的，提高硝化反硝化脱氮及除磷效率，池体出水主要污染物指标达到或优于国家以及A标准；池体的一体化构具有运行简单，成本低廉的特点，可以进一步减少投资及运行费用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种城镇污水一体化双循环氧化沟装置，其特征在于，包括依次连通的厌氧区(A1)、缺氧区、好氧区、二沉池(D)；所述缺氧区包括第一缺氧区(B1)、第二缺氧区(B2)；所述好氧区包括第一好氧区(C3)、第二好氧区(C4)，所述缺氧区和好氧区之间设置有回流泵(7)。
2.根据权利要求1所述的城镇污水一体化双循环氧化沟装置，其特征在于，所述厌氧区(A1)设有进水口(1)，所述厌氧区(A1)与所述缺氧区间设有第一联通口(3)，所述缺氧区与所述好氧区间设有第二联通口(6)，所述好氧区与二沉池(D)间设有第三联通口(12)。
3.根据权利要求2所述的城镇污水一体化双循环氧化沟装置，其特征在于，所述第一联通口(3)设置于所述厌氧区(A1)与所述缺氧区间的隔墙下端；所述第二联通口(6)设置于所述缺氧区与所述好氧区间的隔墙下端；所述第三联通口(12)设置于所述好氧区与二沉池(D)厌氧区与所述缺氧区(C)间的隔墙下端。
4.根据权利要求1所述的城镇污水一体化双循环氧化沟装置，其特征在于，所述第一缺氧区(B1)与第二缺氧区(B2)之间设有第一导流墙(5)；所述第一好氧区(C3)、第二好氧区(C4)之间设有第二导流墙(9)；所述好氧区间设有隔墙，所述第一好氧区(C3)和第二好氧区(C4)的隔墙上分别设置自吸式推流曝气机(8)，形成第一好氧区(C3)和第二好氧区(C4)之间的循环流动；所述好氧区设有曝气风机(11)，用于好氧池曝气。
5.根据权利要求1所述的城镇污水一体化双循环氧化沟装置，其特征在于，所述二沉池(D)设有出水渠(18)、污泥出口及排空管(13)和回流渠(14)，所述出水渠(18)上设有出水口，所述回流渠(14)与所述厌氧区(A1)之间设有污泥回流管(15)；所述出水渠(18)及回流渠(14)设置于二沉池(D)上部两端；所述二沉池(D)底部设有放空管道用于排泥或检修之用。
6.根据权利要求1所述的城镇污水一体化双循环氧化沟装置，其特征在于，所述厌氧区(A1)内安装有第一潜水搅拌器(2)，所述缺氧区内安装有第二潜水搅拌器(4)，所述好氧区内安装有第三潜水搅拌器(10)；所述内回流泵(7)采用具有大流量低扬程的螺旋桨式泵。
7.根据权利要求1所述的城镇污水一体化双循环氧化沟装置，其特征在于，所述出水渠(18)上设有集水槽(17)，其作用在于将在所述二沉池(D)内进行泥水分离后的上清液收集至出水渠；所述二沉池(D)内安装有刮沫吸绳机(16)；所述装置设有污泥回流泵，用于将污泥回流至回流渠(14)。
8.使用权利要求1-7任一项所述的城镇污水一体化双循环氧化沟装置的污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)污水与二沉池(D)的回流污泥在厌氧区(A1)混合并进行厌氧处理后进入缺氧区；
(b)步骤(a)的污水混合液与好氧区的回流液在缺氧区混合并进行缺氧处理后进入好氧区；
(c)步骤(b)的污水混合液在好氧区进行好氧处理后回流至缺氧区和进入二沉池(D)；
(d)步骤(c)的污水混合液在二沉池(D)沉降后上清液从出水口排出，沉淀污泥回流至厌氧区(A1)。
9.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于，
所述缺氧区中的污水混合液在第一缺氧区(B1)和第二缺氧区(B2)之间循环流动；
所述好氧区中的污水混合液在第一好氧区(C3)、第二好氧区(C4)之间循环流动。
10.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于，
所述厌氧区(A1)中的污水混合液在第一潜水搅拌器(2)的推流作用下，利用厌氧环境，在厌氧菌群对有机质的代谢过程中，将污水混合液中聚磷颗粒中的磷释放出来，为在好氧区内的超量吸磷过程提供必要的条件；
所述缺氧区中混合后的污水混合液在第二潜水搅拌器(4)的作用下，利用缺氧环境，在反硝化菌群对有机质的吸附和代谢过程中，实现稳定去除污水混合液中硝态氮的目的，促进氨氮、总氮的去除效果；
所述好氧区中的污水混合液在所述第三潜水搅拌器(10)的作用下，利用好氧环境，在好氧菌群对有机质的吸附和代谢过程中，实现污水混合液中的BOD，及CODcr碳源污染物的去除目的，同时产生二氧化碳和水；聚磷菌利用好氧环境将在厌氧环境中释放出的磷元素进行超量吸收后，吸附于污水混合液中的悬浮物及生化过程中形成的沉淀物质；污水混合液中的氮源污染物在好氧环境中通过硝化作用，转化为硝态氮后，通过所述内回流泵(7)回流至所述缺氧区内；
进入所述二沉池(D)内的污水混合液，流通面积大幅增加，流速降低污泥沉降，泥水分离的上清液通过所述集水槽(17)的收集后，进入所述出水渠(18)中，再通过所述出水口经由排水管道排至清水池；所述泥水分离的污泥沉降至所述二沉池(D)的中下部，在所述刮沫吸绳机(16)往复运动的过程中，所述污泥泵将污泥提升至回流渠(14)中。
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