CN116102172B - 一种耦合资源回收的污水处理系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耦合资源回收的污水处理系统及工艺，污水处理系统包括AO除磷单元、生物膜法脱氮单元、剩余污泥磷回收单元和水解池，AO除磷单元包括依次连接的厌氧池、好氧池和二沉池，二沉池的底部排泥口同时与污泥回流泵和释磷池的进口连接，污泥回流泵的出口与厌氧池的进口连接；生物膜法脱氮单元包括依次连接的硝化池、反硝化池和曝气池，二沉池的出口连接硝化池进口；剩余污泥磷回收单元包括依次连接的释磷池、沉淀池和磷回收池，磷回收池的出口与曝气池的进口连接，沉淀池的底部排泥口与水解池的进口连接；水解池通过碳源投加泵与反硝化池的进口连接。本发明的污水处理工艺在去除污染物的同时，能够对剩余污泥中的磷酸盐和碳源进行回收。

Description

一种耦合资源回收的污水处理系统及工艺
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种耦合资源回收的污水处理系统及工艺。
背景技术
随着污水处理行业进一步向着绿色高质量的方向发展，传统污水处理的弊端日益显现，主要体现在：以处理污水、去除污染物为目标，没有重视有机物、氮、磷等各种资源的回收；为满足污水处理厂不断提高的排放标准要求，污水处理占地面积不断增加；在污水处理过程中为了实现脱氮除磷往往需要消耗大量的碳源等药剂以及能耗，并且剩余污泥排放量较大，处置成本较高。
针对污水中有机物的回收利用，有研究提出利用污水处理系统排放的剩余污泥进行水解发酵，在减少剩余污泥排放量的同时可以产生短链挥发性脂肪酸，为污水厂生物除磷脱氮提供碳源。但是剩余污泥在进行水解发酵产酸的同时，通常也会释放出大量的氮、磷，直接补充生物脱氮除磷系统，将会增加氮磷负荷，影响出水水质，如何同时实现污水高效脱氮除磷和污水中资源的有效回收，已成为我国污水处理领域的热点与难点。另外，如何优化污水处理的工艺流程，减少占地、提高处理效率，降低能耗物耗，都是污水处理厂效能提升与低碳转型过程中面临的重要问题。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供了一种耦合资源回收的污水处理系统及工艺。本发明构建了一种新型污水处理工艺，在去除污染物的同时，能够对剩余污泥中的磷酸盐和碳源进行回收，实现污泥的减量化和资源化利用。
为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：
第一方面，本发明实施例提供了一种耦合资源回收的污水处理系统，包括AO除磷单元、生物膜法脱氮单元、剩余污泥磷回收单元和水解池；
所述AO除磷单元包括厌氧池、好氧池和二沉池，所述厌氧池的出水端与所述好氧池的进水端连接，所述好氧池的出水端与所述二沉池的进水端连接，所述二沉池的底部排泥口同时与污泥回流泵和释磷池的进口端连接，所述污泥回流泵的出口端与所述厌氧池的进口端连接；
所述生物膜法脱氮单元包括硝化池、反硝化池和曝气池，所述二沉池的出口端与所述硝化池的进口端连接，所述硝化池的出口端与所述反硝化池的进口端连接，所述反硝化池的出口端与所述曝气池的进口端连接；
所述剩余污泥磷回收单元包括释磷池、沉淀池和磷回收池，所述释磷池的出口端与所述沉淀池的进口端连接，所述沉淀池的出口端与所述磷回收池的进口端连接，所述磷回收池的出口端与所述曝气池的进口端连接，所述沉淀池的底部排泥口与水解池的进口端连接，所述水解池的出口端与碳源投加泵的进口端连接，所述碳源投加泵的出口端与所述反硝化池的进口端连接。
第二方面，本发明实施例提供了一种耦合资源回收的污水处理工艺，在上述的耦合资源回收的污水处理系统中进行，包括以下步骤：
步骤S1、经预处理的生活污水进入厌氧池进行生物释磷；
步骤S2、所述厌氧池中的释磷液进入好氧池进行生物吸磷；
步骤S3、所述好氧池的出水进入二沉池进行泥水分离；
步骤S4、所述二沉池的出水进入硝化池进行生物硝化；
步骤S5、所述二沉池的底部排出的污泥一部分经污泥回流泵进入所述厌氧池，另一部分进入释磷池继续进行生物释磷；
步骤S6、所述释磷池中的混合液进入沉淀池进行泥水分离；
步骤S7、所述沉淀池中的上清液进入磷回收池，磷酸盐经沉淀反应后在所述磷回收池的底部回收；
步骤S8、所述沉淀池的底部排出的污泥进入水解池进行水解发酵；
步骤S9、所述水解池中的上清液经碳源投加泵与所述硝化池的出水同时进入反硝化池，进行反硝化；
步骤S10、所述磷回收池中反应后的上清液与所述反硝化池的出水同时进入曝气池，氧化剩余有机物。
进一步地，所述厌氧池的水力停留时间为0.5~1.0 h、泥龄为3~5 d。
进一步地，所述好氧池的水力停留时间为1~2 h、DO为2~4 mg/L、泥龄为3~5 d。
进一步地，所述二沉池的水力停留时间为1~2 h。
进一步地，所述硝化池、反硝化池和曝气池内均投加悬浮载体填料，填料填充比为30%~50%；
所述硝化池、反硝化池和曝气池的底部均设置推流搅拌器。
进一步地，所述硝化池的水力停留时间为4~6 h、DO为2~6 mg/L；反硝化池的水力停留时间为2~4 h；曝气池的水力停留时间为0.5~1 h、DO为2~4 mg/L。
进一步地，所述释磷池的水力停留时间为0.5~1.0 h，所述沉淀池的水力停留时间为1~2h，在所述磷回收池内投加石灰，并调节污水的pH值至9.5-10.0。
进一步地，所述水解池的泥龄为4~8 d，搅拌功率为1~3W/m3。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
（1）本发明构建了一种新型污水处理工艺，在去除污染物的同时，能够对剩余污泥中的磷酸盐和碳源进行回收，能够实现污泥的减量化和资源化利用。
（2）本发明将剩余污泥水解发酵回收的碳源直接回用于生物膜法脱氮单元，提高了生物脱氮的效能，另外工艺整体无外加碳源，降低了污水处理的运营成本。
（3）本发明针对剩余污泥采用先回收磷，再进行水解发酵回收碳源的分类回收方法，避免了直接水解存在的磷酸盐再次释放问题，碳源回收效果好。
（4）本发明采用生物膜法脱氮工艺，单位体积生物量大，省地省空间，污泥排放量少，运行管理方便，采用先硝化再反硝化的工艺流程，无需回流泵，节省了动力消耗。
附图说明
图1是本发明实施例中耦合资源回收的污水处理的工艺流程图。
附图标记说明：1-厌氧池；2-好氧池；3-二沉池；4-硝化池；5-反硝化池；6-曝气池；7-释磷池；8-沉淀池；9-磷回收池；10-水解池；11-污泥回流泵；12-碳源投加泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，一种耦合资源回收的污水处理系统，包括AO除磷单元、生物膜法脱氮单元、剩余污泥磷回收单元和水解池10；
AO除磷单元包括厌氧池1、好氧池2和二沉池3，厌氧池1的出水端与好氧池2的进水端连接，好氧池2的出水端与二沉池3的进水端连接，二沉池3的底部排泥口同时与污泥回流泵11和释磷池7的进口端连接，污泥回流泵11的出口端与厌氧池1的进口端连接；
生物膜法脱氮单元包括硝化池4、反硝化池5和曝气池6，二沉池3的出口端与硝化池4的进口端连接，硝化池4的出口端与反硝化池5的进口端连接，反硝化池5的出口端与曝气池6的进口端连接；
剩余污泥磷回收单元包括释磷池7、沉淀池8和磷回收池9，释磷池7的出口端与沉淀池8的进口端连接，沉淀池8的出口端与磷回收池9的进口端连接，磷回收池9的出口端与曝气池6的进口端连接，沉淀池8的底部排泥口与水解池10的进口端连接，水解池10的出口端与碳源投加泵12的进口端连接，碳源投加泵12的出口端与反硝化池5的进口端连接。
实施例2
一种耦合资源回收的污水处理工艺，在实施例1中的耦合资源回收的污水处理系统中进行，包括以下步骤：
步骤S1、经预处理的生活污水进入厌氧池1进行生物释磷，其中，厌氧池1的水力停留时间为0.6h，泥龄为3.3d；
步骤S2、厌氧池1的释磷液进入好氧池2进行生物吸磷，好氧池2的水力停留时间为1.5h，泥龄为3.3 d，DO为2~4 mg/L；
步骤S3、好氧池2的出水进入二沉池3进行泥水分离，二沉池3的水力停留时间为1.6h；
步骤S4、二沉池3的出水进入硝化池4进行生物硝化，硝化池4内投加悬浮载体填料，填料填充比为35%，底部设置推流搅拌器，水力停留时间为4.8 h，DO为2~6 mg/L；
步骤S5、二沉池3底部排出的污泥一部分经污泥回流泵11进入厌氧池1，另一部分进入释磷池7继续生物释磷，释磷池7的水力停留时间为0.6h；
步骤S6、释磷池7的混合液进入沉淀池8进行泥水分离，沉淀池8的水力停留时间为1.5h；
步骤S7、沉淀池8的上清液进入磷回收池9，磷酸盐经沉淀反应后在底部回收，在磷回收池9内投加石灰，并调节污水的pH值至9.5-10.0；
步骤S8、沉淀池8底部排出的污泥进入水解池10进行水解发酵，水解池10的泥龄为5.4 d，搅拌功率为1.5 W/m3；
步骤S9、水解池10的上清液经碳源投加泵12与硝化池4的出水同时进入反硝化池5，进行反硝化；
反硝化池5内投加悬浮载体填料，填料填充比为45%，底部设置推流搅拌器，水力停留时间为2.5h；
步骤S10、磷回收池9反应后的上清液与反硝化池5的出水同时进入曝气池6，氧化剩余有机物；
曝气池6内投加悬浮载体填料，填料填充比为35%，底部设置推流搅拌器，水力停留时间为0.6h，DO为2~4 mg/L。
本实施例经水质检测后表明，本工艺系统处理生活污水磷回收率为40.2%~49.7%，对COD、NH4⁺-N、TN、TP的去除率分别为86.0%~93.4%、89.2%~98.9%、69.6%~77.6%、88.6%~90.9%，出水达到国家一级A排放标准。
实施例3
一种耦合资源回收的污水处理工艺，在实施例1中的耦合资源回收的污水处理系统中进行，包括以下步骤：
步骤S1、经预处理的生活污水进入厌氧池1进行生物释磷，其中，厌氧池1的水力停留时间为0.8 h，泥龄为4.6d；
步骤S2、厌氧池1的释磷液进入好氧池2进行生物吸磷，好氧池2的水力停留时间为1.8 h，泥龄为4.6 d，DO为2~4 mg/L；
步骤S3、好氧池2的出水进入二沉池3进行泥水分离，二沉池3的水力停留时间为1.3h；
步骤S4、二沉池3的出水进入硝化池4进行生物硝化，硝化池4内投加悬浮载体填料，填料填充比为40%，底部设置推流搅拌器，水力停留时间为5.6h，DO为2~6 mg/L；
步骤S5、二沉池3底部排出的污泥一部分经污泥回流泵11进入厌氧池1，另一部分进入释磷池7继续生物释磷，释磷池7的水力停留时间为0.8h；
步骤S6、释磷池7的混合液进入沉淀池8进行泥水分离，沉淀池8的水力停留时间为1.5h；
步骤S7、沉淀池8的上清液进入磷回收池9，磷酸盐经沉淀反应后在底部回收，在磷回收池9内投加石灰，并调节污水的pH值至9.5-10.0；
步骤S8、沉淀池8底部排出的污泥进入水解池10进行水解发酵，水解池10的泥龄为7.2d，搅拌功率为2.5W/m3；
步骤S9、水解池10的上清液经碳源投加泵12与硝化池4的出水同时进入反硝化池5，进行反硝化；
反硝化池5内投加悬浮载体填料，填料填充比为40%，底部设置推流搅拌器，水力停留时间为3.2h；
步骤S10、磷回收池9反应后的上清液与反硝化池5的出水同时进入曝气池6，氧化剩余有机物；
曝气池6内投加悬浮载体填料，填料填充比为40%，底部设置推流搅拌器，水力停留时间为0.8h，DO为2~4 mg/L。
本实施例经水质检测后表明，本工艺系统处理生活污水磷回收率为54.2%~60.4%，对COD、NH4⁺-N、TN、TP的去除率分别为88.2%~92.9%、89.1%~95.7%、72.4%~87.3%、89.5%~93.2%，出水达到国家一级A排放标准。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种耦合资源回收的污水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、经预处理的生活污水进入厌氧池进行生物释磷；
步骤S2、所述厌氧池中的释磷液进入好氧池进行生物吸磷；
步骤S3、所述好氧池的出水进入二沉池进行泥水分离；
步骤S4、所述二沉池的出水进入硝化池进行生物硝化；
步骤S5、所述二沉池的底部排出的污泥一部分经污泥回流泵进入所述厌氧池，另一部分进入释磷池继续进行生物释磷；
步骤S6、所述释磷池中的混合液进入沉淀池进行泥水分离；
步骤S7、所述沉淀池中的上清液进入磷回收池，磷酸盐经沉淀反应后在所述磷回收池的底部回收；
步骤S8、所述沉淀池的底部排出的污泥进入水解池进行水解发酵；
步骤S9、所述水解池中的上清液经碳源投加泵与所述硝化池的出水同时进入反硝化池，进行反硝化；
步骤S10、所述磷回收池中反应后的上清液与所述反硝化池的出水同时进入曝气池，氧化剩余有机物；
所述硝化池、反硝化池和曝气池内均投加悬浮载体填料，填料填充比为30%~50%；
所述硝化池、反硝化池和曝气池的底部均设置推流搅拌器；
所述水解池的泥龄为4~8 d，搅拌功率为1~3W/m3。
2.根据权利要求1所述的耦合资源回收的污水处理工艺，其特征在于，所述厌氧池的水力停留时间为0.5~1.0 h、泥龄为3~5 d。
3.根据权利要求1所述的耦合资源回收的污水处理工艺，其特征在于，所述好氧池的水力停留时间为1~2 h、DO为2~4 mg/L、泥龄为3~5 d。
4.根据权利要求1所述的耦合资源回收的污水处理工艺，其特征在于，所述二沉池的水力停留时间为1~2 h。
5.根据权利要求1所述的耦合资源回收的污水处理工艺，其特征在于，所述硝化池的水力停留时间为4~6 h、DO为2~6 mg/L；反硝化池的水力停留时间为2~4 h；曝气池的水力停留时间为0.5~1 h、DO为2~4 mg/L。
6.根据权利要求1所述的耦合资源回收的污水处理工艺，其特征在于，所述释磷池的水力停留时间为0.5~1.0 h，所述沉淀池的水力停留时间为1~2 h，在所述磷回收池内投加石灰，并调节污水的pH值至9.5-10.0。
7.一种耦合资源回收的污水处理系统，其特征在于，应用于权利要求1所述的耦合资源回收的污水处理工艺，包括AO除磷单元、生物膜法脱氮单元、剩余污泥磷回收单元和水解池；
所述AO除磷单元包括厌氧池、好氧池和二沉池，所述厌氧池的出水端与所述好氧池的进水端连接，所述好氧池的出水端与所述二沉池的进水端连接，所述二沉池的底部排泥口同时与污泥回流泵和释磷池的进口端连接，所述污泥回流泵的出口端与所述厌氧池的进口端连接；
所述生物膜法脱氮单元包括硝化池、反硝化池和曝气池，所述二沉池的出口端与所述硝化池的进口端连接，所述硝化池的出口端与所述反硝化池的进口端连接，所述反硝化池的出口端与所述曝气池的进口端连接；
所述剩余污泥磷回收单元包括释磷池、沉淀池和磷回收池，所述释磷池的出口端与所述沉淀池的进口端连接，所述沉淀池的出口端与所述磷回收池的进口端连接，所述磷回收池的出口端与所述曝气池的进口端连接，所述沉淀池的底部排泥口与水解池的进口端连接，所述水解池的出口端与碳源投加泵的进口端连接，所述碳源投加泵的出口端与所述反硝化池的进口端连接。
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