CN113998846A - 一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置和方法，包括：生物碳吸附及除磷系统包括依次连接的厌氧吸附池、第一沉淀池、好氧池、第二沉淀池，第二沉淀池的底部通过第一污泥回流管路连接至厌氧吸附池的前端；厌氧氨氧化系统包括依次连接的一体式厌氧氨氧化池和第三沉淀池，第三沉淀池的底部通过第二污泥回流管路连接至一体式厌氧氨氧化池的前端；第二沉淀池与一体式厌氧氨氧化池连接使得生物碳吸附及除磷系统与厌氧氨氧化系统耦合连接。通过双污泥系统独立进行污泥回流和排泥过程，节省了曝气能耗，不需要额外投加脱氮除磷药剂，提高了系统的脱氮效率并降低了碳排放，与传统活性污泥法相比，可大幅降低污水处理成本。

Description

一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置和方法

技术领域

本发明属于城市污水处理技术领域，更具体地，涉及一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置和方法。

背景技术

传统活性污泥法采用硝化反硝化的方式脱氮，此种脱氮方式存在脱氮效率低、运行费用高、剩余污泥产量大、温室气体排放多等不足，制约着污水处理厂的提质增效。近年来，厌氧氨氧化脱氮工艺因反应过程不需要消耗碳源、脱氮效率高受到水处理行业的广泛关注。以厌氧氨氧化为主体的城市污水处理工艺，与传统活性污泥法相比在脱氮过程中节省了大量碳源，这些碳源中蕴含着大量的能量。对于处理规模大于10万人口当量的传统活性污泥法为主体的污水处理厂，每年的电耗为27kWh/(cap·a)(cap：人口当量，以每天1人口当量110g COD计)，而城市污水中有机物蕴含的化学能超过污水处理厂所需电耗的9倍以上。捕获污水中的部分有机物，然后通过厌氧消化-热电联产等方式将有机物的化学能转化为电能，对于实现污水厂能耗的完全自给甚至变成能源输出厂具有重大的意义。

在以厌氧氨氧化为主体的城市污水处理工艺中，捕获进水中的有机物不仅可以通过厌氧消化等工艺回收有机物中的化学能，而且可以降低污水的C/N，为厌氧氨氧化过程提供有机物含量低的进水，优化厌氧氨氧化系统的菌群结构，保证厌氧氨氧化的稳定运行。吸附再生法利用活性污泥与进水的短时接触对污水中的有机物进行高效吸附，通过对污泥的曝气再生实现污泥吸附活性的恢复。但其有机物去除效率较低，出水中还含有较多的COD，且未考虑除磷。

发明内容

本发明的目的针对现有技术中的不足，提供一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置和方法，将吸附再生法与生物除磷相耦合，通过双污泥系统独立进行污泥回流和排泥过程，高效去除污水中的碳和磷，同时降低了进水的C/N，整体工艺与传统活性污泥法相比，节省了曝气能耗和脱氮除磷药耗，降低了污水处理成本，同时可通过厌氧消化-热电联产工艺回收有机物的能量，有助于实现碳减排和污水处理厂的能量自给。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，包括：

生物碳吸附及除磷系统，所述生物碳吸附及除磷系统包括依次连接的厌氧吸附池、第一沉淀池、好氧池、第二沉淀池，所述第二沉淀池的底部通过第一污泥回流管路连接至所述厌氧吸附池的前端；

厌氧氨氧化系统，所述厌氧氨氧化系统包括依次连接的一体式厌氧氨氧化池和第三沉淀池，所述第三沉淀池的底部通过第二污泥回流管路连接至所述一体式厌氧氨氧化池的前端；

所述第二沉淀池与所述一体式厌氧氨氧化池连接使得所述生物碳吸附及除磷系统与所述厌氧氨氧化系统耦合连接。

优选的，所述厌氧吸附池包括：

厌氧吸附池进水口，所述厌氧吸附池进水口设置在所述厌氧吸附池的侧壁底部，所述厌氧吸附池进水口连接外部的沉砂池；

第一搅拌器，所述第一搅拌器设置在所述厌氧吸附池的底部或侧壁。

优选的，所述第一沉淀池包括：

第一沉淀池进水口，所述第一沉淀池进水口设置在所述第一沉淀池靠近所述厌氧吸附池的侧壁顶部；

第二搅拌器，所述第二搅拌器设置在所述第一沉淀池靠近所述厌氧吸附池的侧壁上部，位于所述第一沉淀池进水口的下方；

倒锥形泥斗，所述倒锥形泥斗设置在所述第一沉淀池的底部，所述倒锥形泥斗中设有穿孔排泥管，所述穿孔排泥管与所述第一沉淀池体外的排泥阀门和排泥泵相连。

优选的，所述好氧池包括：

第一曝气管和若干个第一曝气盘，所述第一曝气管和若干个所述第一曝气盘设置在所述好氧池的底部；

好氧池进水口，所述好氧池进水口设置在所述好氧池靠近所述第一沉淀池的侧壁下部；

好氧池出水口，所述好氧池出水口设置在所述好氧池远离所述第一沉淀池的侧壁顶部。

优选的，所述第二沉淀池包括：

第一自动刮吸泥装置，所述第一自动刮吸泥装置设置在所述第二沉淀池的底部。

优选的，所述一体式厌氧氨氧化池包括：

固定化填料，所述固定化填料设置在所述一体式厌氧氨氧化池中；

第二曝气管和若干个第二曝气盘，所述第二曝气管和若干个所述第二曝气盘设置在所述一体式厌氧氨氧化池的底部。

优选的，所述第三沉淀池包括有第二自动刮吸泥装置，所述第二自动刮吸泥装置设置在所述第三沉淀池的底部。

优选的，所述第一沉淀池连接至外部的污泥浓缩间。

本发明还提供一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理方法，利用上述所述的高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，该方法包括：

向生物碳吸附及除磷系统的厌氧吸附池和好氧池中接种活性污泥，以及向厌氧氨氧化系统的一体式厌氧氨氧化池中接种短程硝化污泥和长有厌氧氨氧化菌的固定化填料；

将沉砂池处理后的污水依次经过厌氧吸附池、第一沉淀池、好氧池、第二沉淀池、一体式厌氧氨氧化池、第三沉淀池；

通过第一污泥回流管路将所述第二沉淀池底部的污泥回流至所述厌氧吸附池的前端；

通过第二污泥回流管路将所述第三沉淀池底部的污泥回流至所述一体式厌氧氨氧化池的前端。

优选的，所述方法还包括：

维持所述生物碳吸附及除磷系统的污泥龄在1～5天，所述厌氧氨氧化系统不排泥。

本发明的技术方案的有益效果在于：

1、本发明分为前半段的生物碳吸附及除磷系统和后半段的厌氧氨氧化系统，前半段由异养菌完成碳和磷的去除，后半段由完全自养的氨氧化菌和厌氧氨氧化菌完成脱氮，双污泥系统独立进行污泥回流和排泥过程，调控更简单，不需要额外投加脱氮除磷药剂，同时可降低曝气能耗，因此与传统活性污泥法相比，可大幅降低污水处理成本，同时保证了每个污泥系统分别控制合适的污泥龄，有助于系统菌群结构的稳定和系统处理效能的提升。

2、本发明可通过厌氧消化-热电联产过程回收有机物中的能量，有助于实现污水处理厂能量自给，甚至可将污水处理厂转变为能源输出厂。

3、本发明将吸附-再生法与生物除磷耦合，进水中的易降解有机物被聚磷菌利用，同化为PHAs储存在细胞内，悬浮物和大分子有机物被微生物吸附；微生物表面吸附有大量有机物，随后在第一沉淀池沉积排出进行厌氧消化，这些有机物在厌氧消化过程中易于降解，因此第一沉淀池的排泥相较于普通剩余污泥的产甲烷潜力更高。

4、部分有机物被微生物吸附后随排泥排出系统，未被完全矿化成CO₂，节省了曝气能耗，同时降低了污水处理厂的碳排放。

5、好氧池中同步完成污泥的再生和好氧吸磷过程，出水COD和TP浓度大幅降低，同时降低了污水的C/N，为后端的厌氧氨氧化过程提供了合适的进水水质，避免厌氧氨氧化进水中有机物过多，造成厌氧氨氧化系统中异养菌的过量增殖，有助于提高厌氧氨氧化功能菌群的活性，进而提高系统的脱氮效率。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为本发明实施例的一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置中厌氧吸附池、第一沉淀池和好氧池的剖面图。

附图标记说明：

1、厌氧吸附池；1.1、厌氧吸附池进水口；1.2、第一搅拌器；2、第一沉淀池；2.1、第一沉淀池进水口；2.2、第二搅拌器；2.3、倒锥形泥斗；2.4、排泥阀；2.5、排泥泵；3、好氧池；3.1、好氧池进水口；3.2、第一曝气盘；3.3、好氧池出水口；4、第二沉淀池；4.1、第一污泥回流管路；5、一体式厌氧氨氧化池；6、第三沉淀池；6.1、第二污泥回流管路。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

参照图1所示，本发明提供一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，包括：

生物碳吸附及除磷系统，生物碳吸附及除磷系统包括依次连接的厌氧吸附池1、第一沉淀池2、好氧池3、第二沉淀池4，第二沉淀池4的底部通过第一污泥回流管路4.1连接至厌氧吸附池1的前端；

厌氧氨氧化系统，厌氧氨氧化系统包括依次连接的一体式厌氧氨氧化池5和第三沉淀池6，第三沉淀池6的底部通过第二污泥回流管路6.1连接至一体式厌氧氨氧化池5的前端；

第二沉淀池4与一体式厌氧氨氧化池5连接使得生物碳吸附及除磷系统与厌氧氨氧化系统耦合连接。

具体的，原水经格栅、沉砂池去除大部分悬浮物和砂粒后，进入高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置中，厌氧吸附池1进行有机物的快速吸附和磷的释放；随后进入第一沉淀池2，污水在池中的停留时间短，为短时沉淀池，污水中的一部分污泥在第一沉淀池2的泥斗中沉积后排出，另一部分污泥直接流入下一阶段的好氧池3；好氧池3内进行污泥吸附能力的再生及磷的吸收；出水进入第二沉淀池4进行泥水分离，第二沉淀池4出水进入一体式厌氧氨氧化池5进行高效脱氮，污泥回流至厌氧吸附池1前端；脱氮后的厌氧氨氧化出水进入第三沉淀池6进行泥水分离，第三沉淀池6中污泥经沉积后回流至一体式厌氧氨氧化池5前端。

本装置分为前半段的生物碳吸附及除磷系统和后半段的厌氧氨氧化系统，前半段由异养菌完成碳和磷的去除，后半段由完全自养的氨氧化菌和厌氧氨氧化菌完成脱氮，双污泥系统独立进行污泥回流和排泥过程，调控更简单，同时保证了每个污泥系统分别控制合适的污泥龄，有助于系统菌群结构的稳定和系统处理效能的提升。

此装置将吸附再生法与生物除磷相耦合，在吸附回收有机物的同时兼顾除磷，可实现碳和磷的同步高效去除，降低了污水的C/N，为厌氧氨氧化工艺提供合适的进水，避免厌氧氨氧化系统中一样军的过量增殖，有助于提高系统的稳定性和处理效率；同时，进水中的有机物通过吸附-排泥过程快速进入到厌氧消化产甲烷阶段，并可通过热电联产将有机物中的能量转化为电能，有助于实现污水处理厂的能量自给，甚至可将污水处理厂转变为能源输出厂。

进一步地，第一沉淀池2的排泥经浓缩后进行厌氧消化产甲烷，部分有机物被微生物吸附后随排泥排出系统，未被完全矿化成CO₂，节省了曝气能耗，同时降低了污水处理厂的碳排放。

参照图2所示，一种优选的示例，厌氧吸附池1包括：

厌氧吸附池进水口1.1，厌氧吸附池进水口1.1设置在厌氧吸附池1的侧壁底部，厌氧吸附池进水口1.1连接外部的沉砂池；

第一搅拌器1.2，第一搅拌器1.2设置在厌氧吸附池1的底部。

具体的，生活污水经格栅、沉砂池去除大部分悬浮物和砂粒后，通过连接外部沉砂池的厌氧吸附池进水口1.1进入厌氧吸附池1中，第一搅拌器1.2的厌氧搅拌促进微生物与进水中污染物的接触，实现有机物的快速吸附和厌氧释磷，出水进入第一沉淀池2。

参照图2所示，一种优选的示例，第一沉淀池2包括：

第一沉淀池进水口2.1，第一沉淀池进水口2.1设置在第一沉淀池2靠近厌氧吸附池1的侧壁顶部；

第二搅拌器2.2，第二搅拌器2.2设置在第一沉淀池2靠近厌氧吸附池1的侧壁上部，位于第一沉淀池进水口2.1的下方；

倒锥形泥斗2.3，倒锥形泥斗2.3设置在第一沉淀池2的底部，倒锥形泥斗中设有穿孔排泥管，穿孔排泥管与第一沉淀池2体外的排泥阀门2.4和排泥泵2.5相连。

具体的，第一沉淀池2侧壁靠上方的位置设有第二搅拌器2.2，第二搅拌器2.2的慢速搅拌可以防止污泥堆积形成死区，一部分污泥在第一沉淀池2的倒锥形泥斗2.3中沉积后排出，一部分污泥直接流入好氧池3。第一沉淀池2底部布置有倒锥形泥斗2.3，倒锥形泥斗2.3中设有穿孔排泥管，排泥管与池体外的排泥阀门2.4和排泥泵2.5相连，用于定期排出第一沉淀池2中沉积的污泥。

参照图2所示，一种优选的示例，好氧池3包括：

第一曝气管和若干个第一曝气盘3.2，第一曝气管和若干个第一曝气盘3.2设置在好氧池3的底部；

好氧池进水口3.1，好氧池进水口3.1设置在好氧池3靠近第一沉淀池2的侧壁下部；

好氧池出水口3.3，好氧池出水口3.3设置在好氧池3远离第一沉淀池2的侧壁顶部。

具体的，好氧池3的好氧池进水口3.1距池底有一定距离，以避免进水过程对第一沉淀池2底部的污泥沉积过程造成过大的扰动。好氧池3底部布置有第一曝气管和若干个第一曝气盘3.2，为微生物的生化反应提供溶解氧，通过曝气对吸附有大量有机物的污泥进行再生，实现污泥吸附活性的恢复，同时聚磷菌进行好氧吸磷。好氧池3中同步完成污泥的再生和好氧吸磷过程，出水COD和TP浓度大幅降低，同时降低了污水的C/N，为后端的厌氧氨氧化过程提供了合适的进水水质，避免厌氧氨氧化进水中有机物过多，造成厌氧氨氧化系统中异养菌的过量增殖，有助于提高厌氧氨氧化功能菌群的活性，进而提高系统的脱氮效率。

一种优选的示例，第二沉淀池4包括：

第一自动刮吸泥装置，第一自动刮吸泥装置设置在第二沉淀池4的底部。

具体的，第二沉淀池4选择平流沉淀池或竖流沉淀池，第二沉淀池4底部设有第一自动刮吸泥装置，第一自动刮吸泥装置把底部沉积的污泥通过第一污泥回流管路4.1回流至厌氧吸附池1的前端。通过底部排污维持前半段的生物碳吸附及除磷系统(厌氧吸附池1+第一沉淀池2+好氧池3+第二沉淀池4)的污泥龄，较短的污泥龄有助于培养快速增殖、吸附能力强的异养菌，同时淘洗氨氧化菌，防止反硝化过程与厌氧释磷过程竞争有机物。

一种优选的示例，一体式厌氧氨氧化池5包括：

固定化填料，固定化填料设置在一体式厌氧氨氧化池5中；

第二曝气管和若干个第二曝气盘，第二曝气管和若干个第二曝气盘设置在一体式厌氧氨氧化池5的底部。

具体的，一体式厌氧氨氧化池5中接种短程硝化污泥，并布置有固定化填料，为厌氧氨氧化菌的附着生长提供载体，有助于厌氧氨氧化菌的持留，一体式厌氧氨氧化池5的底部布置有第二曝气管和若干个第二曝气盘，持续低氧曝气，为短程硝化过程提供溶解氧，并强化厌氧氨氧化池的水力混合，增强传质效果，通过短程硝化耦合厌氧氨氧化反应实现高效脱氮。

一种优选的示例，第三沉淀池6包括有第二自动刮吸泥装置，第二自动刮吸泥装置设置在第三沉淀池6的底部。

具体的，第三沉淀池6底部设有第二自动刮吸泥装置，第二自动刮吸泥装置把底部沉积的污泥通过第二污泥回流管路6.1回流至一体式厌氧氨氧化池5的前端。

一种优选的示例，第一沉淀池2连接至外部的污泥浓缩间。

具体的，第一沉淀池2连接至外部的污泥浓缩间，污泥经浓缩后进行厌氧消化产甲烷。因污泥表面吸附有大量有机物，这些有机物在厌氧消化过程中易于降解，因此第一沉淀池2的排泥相较于普通剩余污泥的产甲烷潜力更高。

进一步地，并可通过厌氧消化-热电联产过程回收有机物中的能量，有助于实现污水处理厂能量自给，甚至可将污水处理厂转变为能源输出厂。

本发明还提供一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理方法，利用上述的高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，该方法包括：

向生物碳吸附及除磷系统的厌氧吸附池1和好氧池3中接种活性污泥，以及向厌氧氨氧化系统的一体式厌氧氨氧化池5中接种短程硝化污泥和长有厌氧氨氧化菌的固定化填料；

将沉砂池处理后的污水依次经过厌氧吸附池1、第一沉淀池2、好氧池3、第二沉淀池4、一体式厌氧氨氧化池5、第三沉淀池6；

通过第一污泥回流管路4.1将第二沉淀池4底部的污泥回流至厌氧吸附池1的前端；

通过第二污泥回流管路6.1将第三沉淀池6底部的污泥回流至一体式厌氧氨氧化池5的前端。

具体的，向厌氧吸附池1和好氧池3中接种普通活性污泥，优选地，接种生物除磷效果好的活性污泥；厌氧吸附池1中污泥浓度在3000～6000mg/L，进行有机物的快速吸附和厌氧释磷，出水进入第一沉淀池2；调节第一沉淀池2上部的搅拌强度，使部分污泥在第一沉淀池2底部的泥斗中沉积，部分污泥随水流进入好氧池3，维持好氧池3的污泥浓度在3000～6000mg/L；好氧池3内调节曝气强度，进行污泥的再生和聚磷菌的过量吸磷；好氧池3出水进入第二沉淀池4进行泥水分离，第二沉淀池4出水进入一体式厌氧氨氧化池5，第二沉淀池4底部沉积的污泥回流至厌氧吸附池1前端；一体式厌氧氨氧化池5接种短程硝化污泥和附着有厌氧氨氧化菌的填料，持续低氧曝气，溶解氧控制在0.3mg/L以下，实现短程硝化与厌氧氨氧化的耦合；厌氧氨氧化出水进入第三沉淀池6进行泥水分离，第三沉淀池6底部沉积的污泥回流至一体式厌氧氨氧化池5前端。

本方法由前半段的生物碳吸附及除磷系统和后半段的厌氧氨氧化系统构成双污泥系统，前半段由异养菌完成碳和磷的去除，后半段由完全自养的氨氧化菌和厌氧氨氧化菌完成脱氮，双污泥系统独立地进行污泥回流和排泥过程，调控更简单，同时保证了每个污泥系统分别控制合适的污泥龄，有助于系统菌群结构的稳定和系统处理效能的提升。

进一步地，该方法不需要额外投加脱氮除磷药剂，同时可降低曝气能耗，因此与传统活性污泥法相比，可大幅降低污水处理成本。

进一步地，将吸附-再生法与生物除磷耦合，进水中的易降解有机物被聚磷菌利用，同化为PHAs储存在细胞内，悬浮物和大分子有机物被微生物吸附；微生物表面吸附有大量有机物，随后在第一沉淀池2沉积排出进行厌氧消化，这些有机物在厌氧消化过程中易于降解，因此第一沉淀池2的排泥相较于普通剩余污泥的产甲烷潜力更高。

一种优选的示例，方法还包括：

维持生物碳吸附及除磷系统的污泥龄在1～5天，厌氧氨氧化系统不排泥。

具体的，通过第一沉淀池2底部排泥，维持前半段的生物碳吸附及除磷系统(厌氧吸附池1+第一沉淀池2+好氧池3+第二沉淀池4)的污泥龄在1～5天，较短的污泥龄有助于培养快速增殖、吸附能力强的异养菌，同时淘洗氨氧化菌，防止反硝化过程与厌氧释磷过程竞争有机物。

同时保证了每个污泥系统分别控制合适的污泥龄，有助于系统菌群结构的稳定和系统处理效能的提升。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，包括：

生物碳吸附及除磷系统，生物碳吸附及除磷系统包括依次连接的厌氧吸附池1、第一沉淀池2、好氧池3、第二沉淀池4，第二沉淀池4的底部通过第一污泥回流管路4.1连接至厌氧吸附池1的前端；

厌氧氨氧化系统，厌氧氨氧化系统包括依次连接的一体式厌氧氨氧化池5和第三沉淀池6，第三沉淀池6的底部通过第二污泥回流管路6.1连接至一体式厌氧氨氧化池5的前端；

第二沉淀池4与一体式厌氧氨氧化池5连接使得生物碳吸附及除磷系统与厌氧氨氧化系统耦合连接。

本实施例中，厌氧吸附池1包括：

厌氧吸附池进水口1.1，厌氧吸附池进水口1.1设置在厌氧吸附池1的侧壁底部，厌氧吸附池进水口1.1连接外部的沉砂池；

第一搅拌器1.2，第一搅拌器1.2设置在厌氧吸附池1的底部。

本实施例中，第一沉淀池2包括：

第一沉淀池进水口2.1，第一沉淀池进水口2.1设置在第一沉淀池2靠近厌氧吸附池1的侧壁顶部；

第二搅拌器2.2，第二搅拌器2.2设置在第一沉淀池2靠近厌氧吸附池1的侧壁上部，位于第一沉淀池进水口2.1的下方；

倒锥形泥斗2.3，倒锥形泥斗2.3设置在第一沉淀池2的底部，倒锥形泥斗中设有穿孔排泥管，穿孔排泥管与第一沉淀池2体外的排泥阀门2.4和排泥泵2.5相连。

本实施例中，好氧池3包括：

第一曝气管和若干个第一曝气盘3.2，第一曝气管和若干个第一曝气盘3.2设置在好氧池3的底部；

好氧池进水口3.1，好氧池进水口3.1设置在好氧池3靠近第一沉淀池2的侧壁下部；

好氧池出水口3.3，好氧池出水口3.3设置在好氧池3远离第一沉淀池2的侧壁顶部。

本实施例中，第二沉淀池4包括：

第一自动刮吸泥装置，第一自动刮吸泥装置设置在第二沉淀池4的底部。

本实施例中，一体式厌氧氨氧化池5包括：

固定化填料，固定化填料设置在一体式厌氧氨氧化池5中；

第二曝气管和若干个第二曝气盘，第二曝气管和若干个第二曝气盘设置在一体式厌氧氨氧化池5的底部。

本实施例中，第三沉淀池6包括：

第二自动刮吸泥装置，第二自动刮吸泥装置设置在第三沉淀池6的底部。

本实施例中，第一沉淀池2连接至外部的污泥浓缩间。

实施例2

本实施例提供一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理方法，利用上述的高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，该方法包括：

向生物碳吸附及除磷系统的厌氧吸附池1和好氧池3中接种活性污泥，以及向厌氧氨氧化系统的一体式厌氧氨氧化池5中接种短程硝化污泥和长有厌氧氨氧化菌的固定化填料；

将沉砂池处理后的污水依次经过厌氧吸附池1、第一沉淀池2、好氧池3、第二沉淀池4、一体式厌氧氨氧化池5、第三沉淀池6；

通过第一污泥回流管路4.1将第二沉淀池4底部的污泥回流至厌氧吸附池1的前端；

通过第二污泥回流管路6.1将第三沉淀池6底部的污泥回流至一体式厌氧氨氧化池5的前端。

本实施例中，方法还包括：

维持生物碳吸附及除磷系统的污泥龄在1～5天，厌氧氨氧化系统不排泥。

具体试验用水为某污水处理厂的曝气沉砂池出水，其水质如下：COD浓度为300～600mg/L；氨氮浓度为35～50mg/L，亚硝氮<0.5mg/L，硝氮<0.5mg/L，TP浓度为5～8mg/L。试验的工艺流程参照图1所示，各反应器均采用不锈钢制成，厌氧吸附池的有效容积为0.6m³，第一沉淀池的有效容积为0.4m³，好氧池的有效容积为2.0m³，一体式厌氧氨氧化池的有效容积均为2.5m³，沉淀池A和沉淀池B的有效容积均为2.0m³。

具体运行操作如下：

1)系统的启动

向厌氧吸附池1和好氧池3中接种生物除磷效果好的活性污泥；厌氧吸附池1中污泥浓度在4000mg/L左右，进行有机物的快速吸附和厌氧释磷，出水进入第一沉淀池2；调节第一沉淀池2上部的搅拌强度，使部分污泥在第一沉淀池2底部的泥斗中沉积，部分污泥随水流进入好氧池3，维持好氧池3的污泥浓度在4500mg/L左右；好氧池3内调节曝气强度，进行污泥的再生和聚磷菌的过量吸磷；好氧池3出水进入第二沉淀池4进行泥水分离，第二沉淀池4出水进入一体式厌氧氨氧化池5，第二沉淀池4底部沉积的污泥回流至厌氧吸附池1前端；一体式厌氧氨氧化池5接种短程硝化污泥和附着有厌氧氨氧化菌的填料，持续低氧曝气，溶解氧控制在0.3mg/L以下，实现短程硝化与厌氧氨氧化的耦合；厌氧氨氧化出水进入第三沉淀池6进行泥水分离，第三沉淀池6底部沉积的污泥回流至一体式厌氧氨氧化池5前端。

2)系统的调控

2-1：厌氧吸附池1进行有机物的快速吸附和厌氧释磷，控制HRT在30分钟，污泥浓度在4000mg/L左右；

2-2：好氧池3进行污泥的再生和好氧过量吸磷，控制HRT在120分钟，污泥浓度在4500mg/L左右，溶解氧在1～2mg/L；

2-3：通过第一沉淀池2底部排泥，维持前半段的生物碳吸附及除磷系统(厌氧吸附池1+第一沉淀池2+好氧池3+第二沉淀池4)的污泥龄在3天。

2-4：一体式厌氧氨氧化池5进行短程硝化耦合厌氧氨氧化反应，控制HRT在180分钟，悬浮污泥浓度在5000mg/L左右，溶解氧小于0.3mg/L；当出现短程硝化不稳定、硝酸盐累积的现象，通过投加抑制剂对亚硝酸盐氧化菌进行抑制。

试验结果表明：运行稳定后，该系统的最终出水中COD浓度为35～50mg/L，氨氮＜1mg/L，硝氮＜5mg/L，TN＜10mg/L，TP＜0.3mg/L。本发明提出的高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置和方法可广泛应用于城市生活污水的处理。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，其特征在于，包括：

生物碳吸附及除磷系统，所述生物碳吸附及除磷系统包括依次连接的厌氧吸附池、第一沉淀池、好氧池、第二沉淀池，所述第二沉淀池的底部通过第一污泥回流管路连接至所述厌氧吸附池的前端；

厌氧氨氧化系统，所述厌氧氨氧化系统包括依次连接的一体式厌氧氨氧化池和第三沉淀池，所述第三沉淀池的底部通过第二污泥回流管路连接至所述一体式厌氧氨氧化池的前端；

所述第二沉淀池与所述一体式厌氧氨氧化池连接使得所述生物碳吸附及除磷系统与所述厌氧氨氧化系统耦合连接。

2.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述厌氧吸附池包括：

厌氧吸附池进水口，所述厌氧吸附池进水口设置在所述厌氧吸附池的侧壁底部，所述厌氧吸附池进水口连接外部的沉砂池；

第一搅拌器，所述第一搅拌器设置在所述厌氧吸附池的底部或侧壁。

3.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述第一沉淀池包括：

第一沉淀池进水口，所述第一沉淀池进水口设置在所述第一沉淀池靠近所述厌氧吸附池的侧壁顶部；

第二搅拌器，所述第二搅拌器设置在所述第一沉淀池靠近所述厌氧吸附池的侧壁上部，位于所述第一沉淀池进水口的下方；

倒锥形泥斗，所述倒锥形泥斗设置在所述第一沉淀池的底部，所述倒锥形泥斗中设有穿孔排泥管，所述穿孔排泥管与所述第一沉淀池体外的排泥阀门和排泥泵相连。

4.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述好氧池包括：

第一曝气管和若干个第一曝气盘，所述第一曝气管和若干个所述第一曝气盘设置在所述好氧池的底部；

好氧池进水口，所述好氧池进水口设置在所述好氧池靠近所述第一沉淀池的侧壁下部；

好氧池出水口，所述好氧池出水口设置在所述好氧池远离所述第一沉淀池的侧壁顶部。

5.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述第二沉淀池包括：

第一自动刮吸泥装置，所述第一自动刮吸泥装置设置在所述第二沉淀池的底部。

6.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述一体式厌氧氨氧化池包括：

固定化填料，所述固定化填料设置在所述一体式厌氧氨氧化池中；

第二曝气管和若干个第二曝气盘，所述第二曝气管和若干个所述第二曝气盘设置在所述一体式厌氧氨氧化池的底部。

7.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述第三沉淀池包括有第二自动刮吸泥装置，所述第二自动刮吸泥装置设置在所述第三沉淀池的底部。

8.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述第一沉淀池连接至外部的污泥浓缩间。

9.一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理方法，利用权利要求1-8任意一项所述的高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，其特征在于，该方法包括：

向生物碳吸附及除磷系统的厌氧吸附池和好氧池中接种活性污泥，以及向厌氧氨氧化系统的一体式厌氧氨氧化池中接种短程硝化污泥和长有厌氧氨氧化菌的固定化填料；

将沉砂池处理后的污水依次经过厌氧吸附池、第一沉淀池、好氧池、第二沉淀池、一体式厌氧氨氧化池、第三沉淀池；

通过第一污泥回流管路将所述第二沉淀池底部的污泥回流至所述厌氧吸附池的前端；

通过第二污泥回流管路将所述第三沉淀池底部的污泥回流至所述一体式厌氧氨氧化池的前端。

10.根据权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于，所述方法还包括：

维持所述生物碳吸附及除磷系统的污泥龄在1～5天，所述厌氧氨氧化系统不排泥。

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