CN115286105A - 一种小型多阶折流a2/o高原生活污水处理装置和工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理装置和工艺，包括依次连通的进水管道、厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区和排水管道，还包括污泥内、外回流管道、微孔曝气器、曝气机、气提装置A、气提装置B；本发明采用间歇短周期循环运行模式，分为曝气回流阶段和沉淀阶段，曝气回流阶段不进水，好氧区发生硝化作用降解氨氮和好氧聚磷；沉淀阶段进水，进水通过重力作用水平折流和上下折流依次通过厌氧区和缺氧区到达好氧区，厌氧区实现有机物转化、厌氧释磷和脱氮，缺氧区实现反硝化除磷。本发明脱氮除磷效果好、处理能耗低、污泥产量低、工艺流程简单，更适用于高原生活污水的处理。
Description
本发明涉及污水生物处理技术领域，特别是涉及一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理装置和工艺。
背景技术
西藏作为青藏高原的重要核心区域，生态地位特殊而重要，生态责任重大而艰巨，肩负着全面筑牢国家生态安全根基、持续改善生态环境质量、推动高质量发展的重大任务。由于社会经济快速发展和区域持续开发，西藏地区面临的环境问题日益突出，污水处理作为环境治理中的一环，对生态环境保护起着至关重要的作用。
目前西藏地区镇村污水处理工作处于起步阶段，污水处理厂的设计和建设中通常参照内地经验，但在实际运行过程中，存在诸多问题：(1)西藏地区生活污水碳氮比(C/N)偏低，不能同时满足反硝化和生物除磷对碳源的需求，导致系统总氮和总磷去除效果不佳；(2)高原地区低压低氧的环境下，氧的传质速率下降，水中饱和溶解氧浓度也降低，不利于氧气从空气转移到水中，这时候往往需要增加曝气功率，导致污水处理能耗增加；(3)相比于东部平原地区，高原地区污水处理厂进水水温偏低，导致功能微生物活性降低，使得出水水质难以达标。此外，系统还面临污泥膨胀、生物量增长缓慢等问题；(4)西藏地区大部分镇村规模较小，污水处理设施规模小，许多工艺并不适用于小型污水处理设施，导致运行成本偏高，处理效果不佳。
因此针对高原自然环境特点、进水水质和处理需求，提出适用于高原环境且出水水质稳定达标的小型生活污水低碳处理装置和工艺十分必要。
发明内容
本发明提供的是一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理装置和工艺，目的是解决高海拔地区低压低氧、低温的自然环境特点和低碳氮比的污水水质对污水处理的不利影响，使其能够达到较好的脱氮除磷效果。
本发明的技术方案，一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理装置，包括处理池、处理装置和用于连接的管路，处理池包括厌氧区2、缺氧区3、好氧区4和沉淀区5；
厌氧区2和缺氧区3均位于池体的一侧；厌氧区2和缺氧区3的中部均设置导流板，将厌氧区2和缺氧区3分别均隔成4-6个串联的反应室；各反应室沿着水体流动的方向预留相连通的开口；
好氧区4和沉淀区5位于池体的另一侧；
处理装置包括微孔曝气器8、曝气机10、气提装置A11和气提装置B12；好氧区4的中部设置隔板，微孔曝气器8设置多个均安装在好氧区4的底部；曝气机10安装在池体外部，曝气机10通过管道与微孔曝气器8、气提装置A11和气提装置B12连接并供气；
管路包括进水管道1、污泥内回流管道6、污泥外回流管道7和排水管道；进水管道1位于厌氧区2第一个反应室上方；厌氧区2第一个反应室与缺氧区3底部中间连接有污泥内回流管道6；缺氧区3第一个反应室与沉淀区5底部连接有污泥外回流管道7；气提装置A11与污泥内回流管道6连接；气提装置B12与污泥外回流管道7连接；好氧区4右侧上方和沉淀区5的中心进水管通过管道连接；排水管道9位于沉淀区5侧上方。装置采用间歇短周期循环运行模式，运行单周期15-30min，在单周期内，曝气回流阶段时间占运行周期时间的35％-50％，曝气回流阶段停止进水，只在沉淀阶段进水，进水时间占沉淀阶段时间的75-100％。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
1、将厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区和污泥内、外回流组合，各单元功能分区明确，运行稳定可靠，适用于高原小型污水处理厂和农村分散式的污水处理，具有良好的脱氮除磷效果；
2.该装置曝气和污泥内外回流所需动力均由曝气机提供，有效降低了污水处理的能耗，简化了工艺运行控制；
3.该装置中的多阶折流结构可有效的积累高污泥量，有效保证系统在高原低温环境下的运行效能；
4.工艺采用短周期运行和间歇进水的模式，可有效抑制污泥膨胀；
5.工艺中污泥内外回流耦合，可以实现反硝化除磷，并降低系统的碳源需求和曝气需求；
6.该工艺污泥龄长，剩余污泥产量极低，1～3个月排一次剩余污泥，可有效降低污泥处理成本。
附图说明
图1为本发明一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理装置俯视示意图；
图2为本发明一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理装置A-A截面示意图；
图3为本发明一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理装置运行周期示意图。
附图标记：1、进水管道；2、厌氧区；3、缺氧区；4、好氧区；5、沉淀区；6、污泥内回流管道；7、污泥外回流管道；8、微孔曝气器；9、排水管道；10、曝气机；11、气提装置A；12、气提装置B。
具体实施方式
如图1所示，一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理装置，包括进水管道1，厌氧区2，缺氧区3，好氧区4，沉淀区5，污泥内回流管道6，污泥外回流管道7，微孔曝气器8，排水管道9，曝气机10，A气提装置11，B气提装置12。
其中，装置总容积18.0m3，厌氧区2容积3.0m3，缺氧区3容积4.5m3，好氧区4容积7.8m3，沉淀区5容积2.7m3；厌氧区2和缺氧区3内设置导流板，将厌氧区2和缺氧区3分别隔成4个和6个大小一样的串联反应室，反应室容积均为0.75m3；好氧区4底部设有微孔曝气器8，中间设有隔板；好氧区4右侧上方与沉淀区5的中心进水管通过管道连接；进水管道1位于厌氧区2第一个反应室上方；排水管道9位于沉淀区5侧上方；厌氧区2第一个反应室与缺氧区3底部中间连接有污泥内回流管道6；缺氧区3第一个反应室与沉淀区5底部连接有污泥外回流管道7；曝气机10分别与微孔曝气器8、气提装置A11、气提装置B12连接，气提装置A11与污泥内回流管道6连接，气提装置B12与污泥外回流管道7连接；曝气机10在运行过程中，既可以为微孔曝气器8提供空气，也可以污泥内回流管道6和污泥外回流管道7提供污泥气提回流所需空气。
如图2所示，装置采用间歇短周期循环运行模式，运行周期15-30min，在单周期内，曝气回流阶段时间占运行周期时间的35％-50％，曝气回流阶段停止进水，只在沉淀阶段进水，进水时间占沉淀阶段时间的75-100％。
基于上述装置，一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理工艺，其具体步骤和原理如下：
步骤一，曝气回流阶段，工艺停止进水，曝气机10启动，曝气气体分配给微孔曝气器8、气提装置A11和气提装置B12。由微孔曝气器8向好氧区4曝气，气水比15-30；气提装置A11使得缺氧区3底部中间污泥通过污泥内回流管道6气提到厌氧区2第一个反应室，污泥内回流比200-400％；气提装置B12使得沉淀区5底部污泥通过污泥外回流管道7气提到缺氧区3第一个反应室，污泥外回流比200-600％。
步骤二，沉淀阶段，工艺开始进水，污水通过进水管道1流入厌氧区2第一个反应室，通过重力作用水平折流和上下折流依次通过厌氧区2和缺氧区3各反应室到达好氧区4，水流从好氧区4中间隔板斜向上流动，经好氧区4右侧上方管道流入设在沉淀区5中心的进水管，再通过沉淀区5的中心进水管自上而下进入池内，经伞形挡板在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升实现泥水分离，出水经排水管道9流出，水力停留时间30-50h。
步骤一、步骤二中，好氧区4主要硝化作用降解氨氮和好氧聚磷；厌氧区2主要实现有机物转化和厌氧释磷，同时承担系统的大部分脱氮功能；缺氧区3中，含有硝酸盐的沉淀区5外回流污泥与含有磷的厌氧区2出水混合，实现反硝化除磷。
厌氧区2污泥浓度10000-20000mg MLSS/L；缺氧区3污泥浓度5000-10000mg MLSS/L；好氧区4污泥浓度5000-8000mg MLSS/L；30～90天排一次剩余污泥。
实施例1：
试验用水为高原某污水处理厂进水，其水质特点如下：COD浓度为233.5±15.3mg/L，NH4+-N浓度为34.10±2.89mg/L，TN浓度为39.77±3.99mg/L，TP浓度为2.72±0.38mg/L，进水水温18-20℃，试验场地位于西藏拉萨市，海拔高约3658m，大气压力约65.2kPa。
工艺运行单周期24min，其中曝气回流阶段11min，沉淀阶段13min，曝气回流阶段停止进水，停水阶段12min，进水阶段12min。装置水力停留时间36h，进水流量12m3/d，其中，厌氧区6.0h，缺氧区9.0h，好氧区15.6h，沉淀区5.4h。好氧池气水比20，污泥内回流比250％，污泥外回流比400％。
试验运行结果表明：在系统稳定运行后，出水COD浓度为16.5±10.8mg/L，NH4+-N浓度为0.53±0.24mg/L，TN浓度为4.12±0.87mg/L，TP浓度为0.26±0.18mg/L，出水各项指标稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
实施例2
试验用水为高原某污水处理厂进水，试验期间为拉萨地区雨季，进水波动较大，其水质特点如下：COD浓度为160.2±28.5mg/L，NH4+-N浓度为21.47±3.52mg/L，TN浓度为27.38±2.64mg/L，TP浓度为2.53±0.47mg/L，进水水温16-20℃，试验场地位于西藏拉萨市，海拔高约3658m，大气压力约65.2kPa。
工艺运行单周期20min，其中曝气回流阶段8min，沉淀阶段12min，曝气回流阶段停止进水，停水阶段10min，进水阶段10min。装置水力停留时间48h，进水流量9.0m3/d，其中，厌氧区8.0h，缺氧区12.0h，好氧区20.8h，沉淀区7.2h。好氧池气水比20，污泥内回流比350％，污泥外回流比550％。
试验运行结果表明：在系统稳定运行后，出水COD浓度为26.1±12.9mg/L，NH4+-N浓度为1.2±0.6mg/L，TN浓度为7.3±1.6mg/L，TP浓度为0.9±0.2mg/L，出水COD、NH4+-N和TN稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，TP稳定达到一级B标准
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。
Claims (6)
1.一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理装置，包括处理池、处理装置和用于连接的管路，其特征在于，处理池包括厌氧区(2)、缺氧区(3)、好氧区(4)和沉淀区(5)；
厌氧区(2)和缺氧区(3)均位于池体的一侧；厌氧区(2)和缺氧区(3)的中部均设置导流板，将厌氧区(2)和缺氧区(3)分别均隔成4-6个串联的反应室；各反应室沿着水体流动的方向预留相连通的开口；
好氧区(4)和沉淀区(5)位于池体的另一侧；
处理装置包括微孔曝气器(8)、曝气机(10)、气提装置A(11)和气提装置B(12)；好氧区(4)的中部设置隔板，微孔曝气器(8)设置多个均安装在好氧区(4)的底部；曝气机(10)安装在池体外部，曝气机(10)通过管道与微孔曝气器(8)、气提装置A(11)和气提装置B(12)连接并供气；
管路包括进水管道(1)、污泥内回流管道(6)、污泥外回流管道(7)和排水管道；进水管道(1)位于厌氧区(2)第一个反应室上方；厌氧区(2)第一个反应室与缺氧区(3)底部中间连接有污泥内回流管道(6)；缺氧区(3)第一个反应室与沉淀区(5)底部连接有污泥外回流管道(7)；气提装置A(11)与污泥内回流管道(6)连接；气提装置B(12)与污泥外回流管道(7)连接；好氧区(4)右侧上方和沉淀区(5)的中心进水管通过管道连接；排水管道(9)位于沉淀区(5)侧上方。
2.根据权利要求1所述的一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理装置，其特征在于，装置采用间歇短周期循环运行模式，运行单周期15-30min，在单周期内，曝气回流阶段时间占运行周期时间的35％-50％，曝气回流阶段停止进水，只在沉淀阶段进水，进水时间占沉淀阶段时间的75-100％。
3.根据权利要求1所述的一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理装置，其特征在于，曝气机(10)在运行过程中，为微孔曝气器(8)提供空气，同时为污泥内回流管道(6)和污泥外回流管道(7)提供污泥气提回流所需空气。
4.一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理工艺应用于如权利要求1-3所述的装置，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1、曝气回流阶段；工艺停止进水，曝气机(10)启动，曝气气体分配给微孔曝气器(8)、气提装置A(11)和气提装置B(12)；由微孔曝气器(8)向好氧区(4)曝气；气提装置A(11)将缺氧区(3)底部中间污泥通过污泥内回流管道(6)气提到厌氧区(2)第一个反应室；气提装置B(12)将沉淀区(5)底部污泥通过污泥外回流管道(7)气提到缺氧区(3)第一个反应室；
S2、沉淀阶段；工艺开始进水，污水通过进水管道(1)流入厌氧区(2)第一个反应室，通过重力作用水平折流和上下折流依次通过厌氧区(2)和缺氧区(3)各反应室到达好氧区(4)，水流从好氧区(4)中间隔板底部斜向上流动，经好氧区(4)右侧上方管道流入设在沉淀区(5)中心的进水管，再通过沉淀区(5)的中心进水管自上而下进入池内，经伞形挡板在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升实现泥水分离，出水经排水管道(9)流出。
5.根据权利要求4所述的一种小型多阶折流A2/O高原生活污水处理工艺，其特征在于，S1中曝气阶段气水比为15-30，污泥内回流比200-400％，污泥外回流比200-600％；S2中，总水力停留时间30-50h。
6.根据权利要求4所述的小型多阶折流A2/O高原生活污水处理工艺，其特征在于，厌氧区(2)污泥浓度10000-20000mg MLSS/L；缺氧区(3)污泥浓度5000-10000mg MLSS/L；好氧区(4)污泥浓度5000-8000mg MLSS/L；30～90天排一次剩余污泥。
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