CN115626748B - 一种脱氮除磷的污水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脱氮除磷的污水处理系统，依次包括水解酸化池、生化处理单元、泥水分离池和砂滤单元，所述生化处理单元包括若干个生化池组，每个生化池组为好氧池和缺氧池依次连接而成；所述好氧池内设有若干个螺旋曝气装置，螺旋曝气装置包括中间的第一转轴以及围绕第一转轴螺旋设置的第一螺旋叶片，第一螺旋叶片上均匀密布曝气孔，用于搅拌好氧池内的水体以及提供氧气；所述缺氧池内设有若干个螺旋搅拌装置，螺旋搅拌装置包括中间的第二转轴以及围绕第二转轴螺旋设置的第二螺旋叶片，用于搅拌缺氧池内的水体；所述泥水分离池内设有MBR膜装置，所述砂滤单元包括依次连接的铁砂过滤器和活性炭过滤器。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种脱氮除磷的污水处理系统。
背景技术
随着城市化进程的发展，人们的日常生活得以改善，生活水平显著提高，工业领域也随之大批量生产符合人们日常需求的产品，例如日常洗护产品、各类清洁剂等，这些生活、生产中的变化，使得生活污水和工业污水中的氮磷含量显著升高，传统的污水处理技术已经无法满足这类污水的处理要求，氮磷过多将带来一系列环境问题，引起了各国的普遍重视。我国对于污水中氮磷的排放要求越来越高，传统的A2/O生化处理工艺，在厌氧段进行磷的释放和有机物的氨化，在缺氧段进行反硝化，在好氧段进行硝化、磷的吸收和有机物的去除，在运行过程中需要延长停留时间并投加碳源，以实现良好的硝化反硝化效果，对于磷的深度去除，往往通过投加药剂，生成沉淀物的方式加以去除，最终达到出水达标的目的。
传统的A2/O生化处理工艺，除磷效果受生化污泥增长限度的制约，不易提高除磷效果；脱氮效果受内循环量的制约，内循环量一般以2Q为限，不宜过高；后续的沉淀池的也会出现污泥重新释放磷的现象，导致整体除磷脱氮的效果不佳。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种脱氮除磷的污水处理系统，依次包括水解酸化池、生化处理单元、泥水分离池和砂滤单元，所述生化处理单元包括若干个生化池组，每个生化池组为好氧池和缺氧池依次连接而成；
所述好氧池内设有若干个螺旋曝气装置，螺旋曝气装置包括中间的第一转轴以及围绕第一转轴螺旋设置的第一螺旋叶片，第一螺旋叶片上均匀密布曝气孔，用于搅拌好氧池内的水体以及提供氧气；
所述缺氧池内设有若干个螺旋搅拌装置，螺旋搅拌装置包括中间的第二转轴以及围绕第二转轴螺旋设置的第二螺旋叶片，用于搅拌缺氧池内的水体；
所述泥水分离池内设有MBR膜装置，所述砂滤单元包括依次连接的铁砂过滤器和活性炭过滤器。
可选的，所述水解酸化池的底部设有第一进水口和污泥回流口，顶部设有第一出水口，第一出水口连通水解酸化池与生化处理单元的第一个好氧池；所述污泥回流口通过污泥回流泵连接污泥水分离池的排泥口；水解酸化池内投加耐盐兼氧污泥消解菌。
可选的，所述好氧池内均匀设有若干个呈陈列分布的螺旋曝气装置，每三个螺旋曝气装置组成一个等边三角形；
螺旋曝气装置包括中间的第一转轴以及围绕第一转轴由上至下螺旋设置的第一螺旋叶片，第一螺旋叶片沿第一转轴均匀绕设；第一螺旋叶片为中空的，顶部设有进气口，第一螺旋叶片的内部用于暂存、传递氧气，第一螺旋叶片的外侧边缘上均匀密布曝气孔，用于搅拌好氧池内的水体以及提供氧气。
进一步可选的，所述第一螺旋叶片的表面为粗糙的磨砂表面，为好氧池内的微生物附着提供良好的条件。
进一步可选的，所述螺旋曝气装置的外围还设有转动架，所述转动架包括上下两个转盘以及连接在两个转盘之间的若干个竖直的连接板，两个转盘分别设在第一转轴的顶端和底端，且与第一转轴同心设置；转动架与第一转轴分别由两个电机控制，分别控制第一转轴和转动架的转速，两个电机一上一下设置；
所述连接板为细长板子，连接板的内侧面距离第一螺旋叶片的外侧边缘1-3mm，转动架转动时，将附着在第一螺旋叶片的外侧边缘的较厚的微生物层刮除，剩余的微生物较少，利用曝气孔的曝气作用就能清除。
可选的，所述缺氧池内均匀设有若干个呈陈列分布的螺旋搅拌装置，每三个螺旋搅拌装置组成一个等边三角形；
螺旋搅拌装置包括中间的第二转轴以及围绕第二转轴由上至下螺旋设置的第二螺旋叶片，第二螺旋叶片沿第二转轴均匀绕设，用于搅拌缺氧池内的水体；
所述第二螺旋叶片的表面为粗糙的磨砂表面，为缺氧池内的微生物附着提供良好的条件。
可选的，所述泥水分离池由上至下包括MBR膜装置、曝气装置和排泥口，泥水分离池的进水口和出水口分别设在两个相对的侧面的顶部，泥水分离池的底部为锥形，便于排出污泥，污泥通过污泥回流泵定期返回水解酸化池。
可选的，所述铁砂过滤器的上部设有进水口，底部设有出水口；铁砂过滤器的进水口的下方由上至下均匀设有若干层过滤层，每个过滤层之间具有空挡空间；
所述过滤层包括下部的石英砂固定填料和上部的铁粉与石英砂混合的松散填料，石英砂填料为滤饼形式，覆盖铁砂过滤器的横截面积，铁粉与石英砂混合填料松散的铺放在石英砂滤饼之上。
进一步可选的，所述铁砂过滤器的外部设有夹层，夹层的底部出口连接污泥回流泵，使得夹层内的污水污泥也可以通过污泥回流泵返回水解酸化池；
铁砂过滤器的两侧内壁对应相邻两个过滤层之间的空挡空间的位置均设有一个反洗出口，即每个空挡空间的两侧对应两个反洗出口，反洗出口连通所述夹层；
铁砂过滤器内最上方的第一个过滤层与铁砂过滤器的进水口之间具有空挡空间，该空挡空间对应的铁砂过滤器两侧内壁也分别设有一个反洗出口。
可选的，所述活性炭过滤器的上部设有进水口，底部设有出水口，内部铺设活性炭填料。
本发明所述的脱氮除磷的污水处理系统具有以下有益效果：
所述水解酸化池同时具有水解酸化和污泥消解的两方面功能，使得整体系统的污泥产生量极低；
生化处理单元的多级好氧-缺氧-好氧-缺氧设置，在不同负荷下，同步进行多级硝化-反硝化与厌氧氨氧化，大幅度降低了传统硝化过程的停留时间和能耗；所述螺旋曝气装置和螺旋搅拌装置发挥了搅拌和生物载体的作用，提高脱氮处理效果；
泥水分离池设置MBR膜装置，实现良好的泥水分离效果，保证出水SS不超标；
所述铁砂过滤器和活性炭过滤器以去除磷和SS为主要目的，砂滤反冲洗后可重复使用，且价格便宜，砂滤运用于活性炭吸附前，可缓解活性炭吸附的负荷并且降低活性炭的用量。
附图说明
图1为所述脱氮除磷的污水处理系统的整体结构示意图；
图2为螺旋曝气装置的结构示意图；
图3为螺旋搅拌装置的结构示意图；
图4为铁砂过滤器的结构示意图。
附图中，1-水解酸化池，2-好氧池，3-缺氧池，4-泥水分离池，5-铁砂过滤器，6-活性炭过滤器，7-螺旋曝气装置，8-第一转轴，9-第一螺旋叶片，10-曝气孔，11-螺旋搅拌装置，12-第二转轴，13-第二螺旋叶片，14-MBR膜装置，15-污泥回流泵，16-转动架，17-转盘，18-连接板，19-曝气装置，20-过滤层，21-空挡空间，22-石英砂填料，23-松散填料，24-夹层，25-反洗出口。
具体实施方式
本实施例提供一种脱氮除磷的污水处理系统，如图1-图4所示，依次包括水解酸化池1、生化处理单元、泥水分离池4和砂滤单元，所述生化处理单元包括若干个生化池组，每个生化池组为好氧池2和缺氧池3依次连接而成；
所述好氧池2内设有若干个螺旋曝气装置7，螺旋曝气装置7包括中间的第一转轴8以及围绕第一转轴8螺旋设置的第一螺旋叶片9，第一螺旋叶片9上均匀密布曝气孔10，用于搅拌好氧池2内的水体以及提供氧气；
所述缺氧池3内设有若干个螺旋搅拌装置11，螺旋搅拌装置11包括中间的第二转轴12以及围绕第二转轴12螺旋设置的第二螺旋叶片13，用于搅拌缺氧池3内的水体；
所述泥水分离池4内设有MBR膜装置14，所述砂滤单元包括依次连接的铁砂过滤器5和活性炭过滤器6。
可选的，所述水解酸化池1的底部设有第一进水口和污泥回流口，顶部设有第一出水口，第一出水口连通水解酸化池1与生化处理单元的第一个好氧池2；所述污泥回流口通过污泥回流泵15连接污泥水分离池4的排泥口；水解酸化池1内投加耐盐兼氧污泥消解菌。
污水，尤其是高含盐废水，输入水解酸化池1，水解酸化池1内投加耐盐兼氧污泥消解菌，使该池同时具有水解酸化提高高含盐废水可生化比（B/C）和污泥减量的两个功能。水解酸化池1内的污泥部分来自于泥水分离池4的MBR膜装置14产生的一次污泥，一次污泥在泥水分离池4内经过一段时间的厌氧过程后，污泥中的好氧微生物种群和溶解氧已大幅度减少，回流到水解酸化池1时不会破坏水解酸化池1原有的厌氧微生态环境。在水解酸化池1的厌氧环境中，活性污泥中的有机质被上述微生物水解酸化，转化成小分子有机物质，进而实现污泥减量，这些小分子有机物质随废水进入后续的生化段，在好氧池2进行降解，为缺氧池3提供碳源，整体上降低了污泥产量。
可选的，所述好氧池2的进水口均处于好氧池2的顶部，连通水解酸化池1与好氧池2，或者连通前一个缺氧池3与相邻的好氧池2；好氧池2的出水口处于好氧池2的底部，连通前一个好氧池2与相邻的缺氧池3。
可选的，所述好氧池2内均匀设有若干个呈陈列分布的螺旋曝气装置7，每三个螺旋曝气装置7组成一个等边三角形；
螺旋曝气装置7包括中间的第一转轴8以及围绕第一转轴8由上至下螺旋设置的第一螺旋叶片9，第一螺旋叶片9沿第一转轴8均匀绕设；第一螺旋叶片9为中空的，顶部设有进气口，第一螺旋叶片9的内部用于暂存、传递氧气，第一螺旋叶片9的外侧边缘上均匀密布曝气孔10，用于搅拌好氧池2内的水体以及提供氧气。第一螺旋叶片9的进气口连接外部的供气装置。第一转轴8带动第一螺旋叶片9转动。
进一步可选的，所述第一螺旋叶片9的表面为粗糙的磨砂表面，为好氧池2内的微生物附着提供良好的条件，使得第一螺旋叶片9的外表面成为好氧微生物的载体，防止好氧微生物流失。
好氧池2内的游离活性污泥和附着在第一螺旋叶片9的好氧微生物，在螺旋曝气装置7的搅拌作用下，与污水充分接触，进行生化处理。每个螺旋曝气装置7转动时会形成一个圆形的作用范围，越向外搅拌的作用力越弱，相邻螺旋曝气装置7的等边三角形的布置，使得三个螺旋曝气装置7的圆形作用范围彼此相切，尽量扩展搅拌的作用范围，同时也保持搅拌区域内合理的搅拌强度，最大限度的促进微生物增殖。
进一步可选的，所述螺旋曝气装置7的外围还设有转动架16，所述转动架16包括上下两个转盘17以及连接在两个转盘17之间的若干个竖直的连接板18，两个转盘17分别设在第一转轴8的顶端和底端，且与第一转轴8同心设置；转动架16与第一转轴8分别由两个电机控制，分别控制第一转轴8和转动架16的转速，两个电机一上一下设置；
所述连接板18为细长板子，连接板18的内侧面距离第一螺旋叶片9的外侧边缘1-3mm，转动架16转动时，将附着在第一螺旋叶片9的外侧边缘的较厚的微生物层刮除，剩余的微生物较少，利用曝气孔10的曝气作用就能清除。
利用所述转动架16也能增加所述螺旋曝气装置7的搅拌作用，为好氧池2提供更大的搅拌作用可调空间，转动架16也能控制第一螺旋叶片9上微生物的附着程度，合理控制附着量，同时避免曝气孔10堵塞。
可选的，所述缺氧池3内均匀设有若干个呈陈列分布的螺旋搅拌装置11，每三个螺旋搅拌装置11组成一个等边三角形；
螺旋搅拌装置11包括中间的第二转轴12以及围绕第二转轴12由上至下螺旋设置的第二螺旋叶片13，第二螺旋叶片13沿第二转轴12均匀绕设，用于搅拌缺氧池3内的水体，保持缺氧池3内较低的含氧量；
所述第二螺旋叶片13的表面为粗糙的磨砂表面，为缺氧池3内的微生物附着提供良好的条件，使得第二螺旋叶片13的外表面成为缺氧微生物的载体，防止缺氧微生物流失。第二转轴12带动第二螺旋叶片13转动。
本发明的生化处理单元依次交替设置若干个好氧池2和缺氧池3，在好氧池2内降解有机物，去除污水中的COD，污水中的氨氮通过短程硝化和全程硝化过程被转化为亚硝态氮和硝态氮；在缺氧池3内，污水中亚硝态氮和残留的氨氮通过厌氧氨氧化过程进行氮的脱除，好氧池2未降解的COD作为碳源，利用反硝化过程脱除硝态氮。污水反复进入好氧和缺氧环境，最终实现低能耗下氮的脱除。
与传统的硝化反硝化工艺相比，本发明通过前置好氧池2先去除大部分COD，使短程硝化和厌氧氨氧化过程更容易发生，使生化部分的脱氮过程以厌氧氨氧化为主，降低了全程硝化过程的能耗，节省了反硝化过程碳源的投加。在好氧池2中自养细菌通过底物（COD）来摄取能量来降解氨氮，实现先脱除COD，再进行硝化，大幅度降低了传统硝化过程的停留时间和能耗。
可选的，第一个好氧池2内投放好氧微生物，包括但不限于耐高负荷碳化菌、硝化菌；后续的好氧池2内投放好氧微生物，包括但不限于中低负荷碳化菌、硝化菌；
第一个缺氧池3内投放缺氧微生物，包括但不限于耐高负荷反硝化菌，后续的缺氧池3内投放缺氧微生物，包括但不限于耐中低负荷反硝化菌。
可选的，所述泥水分离池4由上至下包括MBR膜装置14、曝气装置19和排泥口，泥水分离池4的进水口和出水口分别设在两个相对的侧面的顶部，泥水分离池4的底部为锥形，便于排出污泥，污泥通过污泥回流泵15定期返回水解酸化池1；
所述MBR膜装置14为管式一体化MBR膜装置14，MBR膜为PVDF膜；
曝气装置19为曝气管或曝气盘。
可选的，所述铁砂过滤器5的上部设有进水口，底部设有出水口；铁砂过滤器5的进水口的下方由上至下均匀设有若干层过滤层20，每个过滤层20之间具有空挡空间21，优选的，相邻过滤层20之间的空挡空间21的高度与过滤层20的高度之比为1:(0.8-1.2)；
所述过滤层20包括下部的石英砂固定填料和上部的铁粉与石英砂混合的松散填料23，石英砂填料22为滤饼形式，覆盖铁砂过滤器5的横截面积，铁粉与石英砂混合填料松散的铺放在石英砂滤饼之上。运行时，铁粉表面可生产磷酸铁表层，运行一段时间后，磷酸铁表层被石英砂磨掉成为悬浮物被石英砂滤饼截留。
为满足对产水悬浮物的要求，所述污水处理系统中设置铁砂过滤器5，进一步去除水中的微小悬浮物、胶质颗粒等。硫酸铁作为絮凝剂，使污水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离特性的絮凝体，被石英砂滤饼截留，有助于水的杂质分离。而且硫酸铁释放出来的铁盐与污水中的磷反应，也能达到除磷目的，为生化处理单元补充除磷。因此，铁砂过滤器5集絮凝、澄清、过滤于一体，出水SS可低于10mg/L。
进一步可选的，所述铁砂过滤器5的外部设有夹层24，夹层24的底部出口连接污泥回流泵15，使得夹层24内的污水污泥也可以通过污泥回流泵15返回水解酸化池1；
铁砂过滤器5的两侧内壁对应相邻两个过滤层20之间的空挡空间21的位置均设有一个反洗出口25，即每个空挡空间21的两侧对应两个反洗出口25，反洗出口25连通所述夹层24；
铁砂过滤器5内最上方的第一个过滤层20与铁砂过滤器5的进水口之间具有空挡空间21，该空挡空间21对应的铁砂过滤器5两侧内壁也分别设有一个反洗出口25。
当过滤层20需要清洗时，关闭铁砂过滤器5的进水口，把铁砂过滤器5的出水口作为反洗水进口，通入反洗水，反洗水由下至上通过各个过滤层20，对过滤层20进行反洗，冲洗某个过滤层20之后的水体进入该过滤层20上方的空挡空间21，反洗出的污泥大部分被上方的过滤层20阻隔，而由该空挡空间21对应的两个反洗出口25排出，较为清澈的反洗水继续向上反洗上方的各个过滤层20。因此，下方的各个反洗出口25主要排出污泥，最上方的反洗出口25排出反洗后上水和部分污泥，同时也可以由上至下冲洗夹层24内的污泥，使夹层24内的污泥通过污泥回流泵15返回水解酸化池1。可以在污泥回流泵15的进口前设置过滤部件，将反洗后的水过滤出来，再通过管路排入所述泥水分离池4，进行循环处理。
可选的，所述活性炭过滤器6的上部设有进水口，底部设有出水口，内部铺设活性炭填料，利用活性炭较大的比表面积和发达的孔隙结构，进一步对水中的异味、胶体及色素、重金属离子进行吸附去除，同时降低COD指标，保证产水水质达标排放。
Claims (5)
1.一种脱氮除磷的污水处理系统，其特征在于，依次包括水解酸化池、生化处理单元、泥水分离池和砂滤单元，所述生化处理单元包括若干个生化池组，每个生化池组为好氧池和缺氧池依次连接而成；
所述好氧池内设有若干个螺旋曝气装置，螺旋曝气装置包括中间的第一转轴以及围绕第一转轴螺旋设置的第一螺旋叶片，第一螺旋叶片上均匀密布曝气孔，用于搅拌好氧池内的水体以及提供氧气；
所述缺氧池内设有若干个螺旋搅拌装置，螺旋搅拌装置包括中间的第二转轴以及围绕第二转轴螺旋设置的第二螺旋叶片，用于搅拌缺氧池内的水体；
所述泥水分离池内设有MBR膜装置，所述砂滤单元包括依次连接的铁砂过滤器和活性炭过滤器；
所述好氧池内均匀设有若干个呈陈列分布的螺旋曝气装置，每三个螺旋曝气装置组成一个等边三角形；
螺旋曝气装置包括中间的第一转轴以及围绕第一转轴由上至下螺旋设置的第一螺旋叶片，第一螺旋叶片沿第一转轴均匀绕设；第一螺旋叶片为中空的，顶部设有进气口，第一螺旋叶片的内部用于暂存、传递氧气，第一螺旋叶片的外侧边缘上均匀密布曝气孔，用于搅拌好氧池内的水体以及提供氧气；
所述第一螺旋叶片的表面为粗糙的磨砂表面，为好氧池内的微生物附着提供良好的条件，使得第一螺旋叶片的外表面成为好氧微生物的载体；
所述螺旋曝气装置的外围还设有转动架，所述转动架包括上下两个转盘以及连接在两个转盘之间的若干个竖直的连接板，两个转盘分别设在第一转轴的顶端和底端，且与第一转轴同心设置；转动架与第一转轴分别由两个电机控制，分别控制第一转轴和转动架的转速，两个电机一上一下设置；
所述连接板为细长板子，连接板的内侧面距离第一螺旋叶片的外侧边缘1-3mm，转动架转动时，将附着在第一螺旋叶片的外侧边缘的较厚的微生物层刮除，剩余的微生物较少，利用曝气孔的曝气作用清除；
所述铁砂过滤器的上部设有进水口，底部设有出水口；铁砂过滤器的进水口的下方由上至下均匀设有若干层过滤层，每个过滤层之间具有空挡空间；
所述过滤层包括下部的石英砂固定填料和上部的铁粉与石英砂混合的松散填料，石英砂填料为滤饼形式，覆盖铁砂过滤器的横截面积，铁粉与石英砂混合填料松散的铺放在石英砂滤饼之上；
所述铁砂过滤器的外部设有夹层，夹层的底部出口连接污泥回流泵，使得夹层内的污水污泥通过污泥回流泵返回水解酸化池；
铁砂过滤器的两侧内壁对应相邻两个过滤层之间的空挡空间的位置均设有一个反洗出口，每个空挡空间的两侧对应两个反洗出口，反洗出口连通所述夹层；
铁砂过滤器内最上方的第一个过滤层与铁砂过滤器的进水口之间具有空挡空间，该空挡空间对应的铁砂过滤器两侧内壁也分别设有一个反洗出口；
当过滤层需要清洗时，关闭铁砂过滤器的进水口，把铁砂过滤器的出水口作为反洗水进口，通入反洗水，反洗水由下至上通过各个过滤层，对过滤层进行反洗，冲洗某个过滤层之后的水体进入该过滤层上方的空挡空间，反洗出的污泥大部分被上方的过滤层阻隔，而由该空挡空间对应的两个反洗出口排出，较为清澈的反洗水继续向上反洗上方的各个过滤层。
2.根据权利要求1所述的脱氮除磷的污水处理系统，其特征在于，所述水解酸化池的底部设有第一进水口和污泥回流口，顶部设有第一出水口，第一出水口连通水解酸化池与生化处理单元的第一个好氧池；所述污泥回流口通过污泥回流泵连接污泥水分离池的排泥口；水解酸化池内投加耐盐兼氧污泥消解菌。
3.根据权利要求1所述的脱氮除磷的污水处理系统，其特征在于，所述缺氧池内均匀设有若干个呈陈列分布的螺旋搅拌装置，每三个螺旋搅拌装置组成一个等边三角形；
螺旋搅拌装置包括中间的第二转轴以及围绕第二转轴由上至下螺旋设置的第二螺旋叶片，第二螺旋叶片沿第二转轴均匀绕设，用于搅拌缺氧池内的水体；
所述第二螺旋叶片的表面为粗糙的磨砂表面，为缺氧池内的微生物附着提供良好的条件，使得第二螺旋叶片的外表面成为缺氧微生物的载体。
4.根据权利要求1所述的脱氮除磷的污水处理系统，其特征在于，所述泥水分离池由上至下包括MBR膜装置、曝气装置和排泥口，泥水分离池的进水口和出水口分别设在两个相对的侧面的顶部，泥水分离池的底部为锥形，便于排出污泥，污泥通过污泥回流泵定期返回水解酸化池。
5.根据权利要求1所述的脱氮除磷的污水处理系统，其特征在于，所述活性炭过滤器的上部设有进水口，底部设有出水口，内部铺设活性炭填料。
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