CN210559932U - 一种适用于百乐克工艺的污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于百乐克工艺的污水处理系统，所述污水处理系统包括按照进水方向依次连通的沉砂池、一段厌氧区、一段曝气区、二段缺氧区、二段好氧区、深度处理区；沉砂池和一段厌氧区之间设有去除悬浮物的膜格栅；一段厌氧区具有连通二段缺氧区的第一污泥回流进口；一段曝气区具有连通深度处理区的第二污泥回流进口；污水处理系统还包括污泥回流线路和多点进水线路：污泥回流线路包括：自二段缺氧区连通至一段厌氧区的第一污泥回流线路；自深度处理区连通至一段曝气区的第二污泥回流线路；多点进水线路包括：自膜格栅的出水端连通至一段厌氧区的第一进水线路；自膜格栅的出水端连通至二段缺氧区的第二进水线路。

Description

一种适用于百乐克工艺的污水处理系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，特别涉及一种适用于百乐克工艺的污水处理系统。

背景技术

百乐克工艺主要机理为传统活性污泥法延时曝气理论的多级A/O工艺。采用整体合建式的土池结构，池内包含厌氧区、曝气区、沉淀区和稳定区。厌氧区内设搅拌器，充分混合发生部分水解酸化反应，提高污水的可生化性，同时完成磷的释放；曝气区设有悬浮式曝气链，其依靠悬浮式移动曝气器的不规则运动曝气以及曝气链的启闭实现了广义多级AO工艺(即简单造成的缺氧—好氧—缺氧—……—好氧条件，无需严格的A/O周期，主要的理论基础是非稳态理论与硝化—反硝化反应机理)，去除COD(Chemical Oxygen Demand，化学需氧量)、BOD(Biochemical Oxygen Demand，生化需氧量)、氮等污染物，同时完成磷的聚集；沉淀区实现泥水分离，污泥回流至厌氧区，上清液进入稳定区；稳定区兼有二沉池作用，使出水水质更稳定。

百乐克整体池体为土池结构，使用HDPE(高密度聚乙烯)防渗板隔绝污水渗漏地下，同时采用悬挂在浮管上的微孔曝气头，避免了在池底池壁穿孔安装和在土质池体安装上的困难。由于采用土池而大大减少了建设投资，同时采用悬挂式曝气链曝气系统可强化氧的转移效率，工艺设计简捷，在适宜的条件下具有较大的经济和社会效益，在世界范围内受到推广。在我国第一例是1999年l0月运行的山东招远城镇污水处理厂，规模为2万吨/日。目前，世界上已有超过800座污水处理厂采用百乐克工艺。

但百乐克工艺同时具有多重问题，如：水力停留时间长，占地面积大；整体合建式土池结构，水流方式为穿孔墙和溢流，无法部分停产，对设备的检修和污水厂的工艺改造造成极大的困难和限制；曝气管易堵塞，曝气系统曝气不均匀；出水水质不稳定，氮、磷易超标排放；池体表面使用HDPE膜，因占地面积较大，地面沉降和温度变化不均匀等因素，易造成膜片撕裂，致使污水污染当地地下水源；沉淀效果不稳定，稳定池内易积存污泥等。

污水处理的控制指标主要有COD、BOD、氨氮、TN、TP和SS等。其中，氮元素是污水中的一个重要指标，脱氮问题一直是国内外学者关注的主要问题之一，氨氮的生物脱氮主要包括硝化以及反硝化两个过程需要在好氧及缺氧条件下完成。传统的生物脱氮工艺主要有氧化沟(Oxidation Ditch)工艺、A2/O(Anaerobic Anoxic Oxic)工艺、SBR(SequencingBatch Reactor)工艺。但传统的工艺普遍存在处理效率低、基建费用高、运行过程复杂等特点。荷兰Delft工业大学在1990年与1997年分别提出并成功开发的厌氧氨氧化(Anammox)工艺以及短程硝化-反硝化(SHARON)工艺。1999年Third等提出了全自养型氮去除(CANON)工艺，这些新涌现的脱氮工艺效率较高，但实际运用条件控制较为严格，对环境要求较高，运行不够稳定。

随着城市发展和对环保行业的重视，污水处理厂的排放标准不断提高，对排放水体中的污染物含量要求愈加严格。因此，如何在克服百乐克工艺其整体合建式的土池结构、难以实现不停产改造等多种问题的前提下，找到一个合适的主体生物处理工艺进行有效的提标改造，以适应愈加严格的排放标准，是本实用新型着重解决的问题。

实用新型内容

为解决上主体工艺为百乐克的污水处理厂提标改造问题，本实用新型的目的在于提供一种适用于百乐克工艺的污水处理系统，所述污水处理系统包括按照进水方向依次连通的沉砂池、一段厌氧区、一段曝气区、二段缺氧区、二段好氧区、深度处理区；所述沉砂池和所述一段厌氧区之间设有去除悬浮物的膜格栅；所述一段厌氧区具有连通所述二段缺氧区的第一污泥回流进口；所述一段曝气区具有连通所述深度处理区的第二污泥回流进口；所述污水处理系统还包括污泥回流线路和多点进水线路：所述污泥回流线路包括：自所述二段缺氧区连通至所述一段厌氧区的第一污泥回流线路；自所述深度处理区连通至所述一段曝气区的第二污泥回流线路；所述多点进水线路包括：自所述膜格栅的出水端连通至所述一段厌氧区的第一进水线路；自所述膜格栅的出水端连通至所述二段缺氧区的第二进水线路。

优选地，所述深度处理区设有膜池，在所述二段好氧区至所述膜池的线路上增设有加药装置和管道混合器。

优选地，所述膜池内设有抽出达标污水的抽水泵；所述膜池内还设有污泥排放装置，所述污水处理系统还包括布置于所述膜池之后的污泥浓缩池。

优选地，所述加药装置添加的药剂包括化学除磷药剂。

优选地，所述膜格栅的孔隙小于1.0mm。

优选地，所述沉砂池为曝气沉砂池。

优选地，所述一段厌氧区和所述一段曝气区通过过流孔连通。

优选地，所述二段缺氧区与所述一段曝气区的之间设有将所述第二进水线路的进水和所述一段曝气区的出水混合的线路或池区。

优选地，所述膜池为MBR膜池。

优选地，所述第一进水线路的进水流量占所述膜格栅出水的60％～80％；所述第二进水线路的进水流量占所述膜格栅出水的20％～40％。

根据本实用新型中的污水处理系统，可获得的有益效果至少包括：

1)考虑到百乐克工艺曝气方式的特殊性，在预处理段增设沉砂池；

2)在不新增占地面积条件下，将百乐克工艺的曝气区与多段多级AO工艺结合，将广义的多级AO与二段A/O工艺相结合，同时，为了能够更加合理分配碳源，降低投资和运行成本，采用多点进水方式，提高工艺的稳定性，提高COD、氨氮和总氮的去除率；

3)为提高污泥浓度和整体工艺的稳定性，并尽量少占用地，增设MBR膜池作为深度处理段；

4)为避免生物除磷的不稳定性，采用化学除磷，在生化段至MBR段的管道上增设加药点和管道混合器，混凝除磷，产生污泥与剩余污泥一起自膜池排放至污泥浓缩池。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本实用新型所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出本实用新型的污水处理系统的结构示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本实用新型的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本实用新型并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本实用新型的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

百乐克工艺一般为整体合建式的土池结构，且为穿孔出流和溢流，无法在不停产的条件下进行池体改造和改建，现有对百乐克工艺的改造仅限于对其工艺本身的升级优化，因此也无法避免百乐克工艺中本身的缺点。

例如，沉淀效果不稳定，稳定池内易积存污泥；出水水质仍不稳定，氮、磷易超标排放等。同时，对于前端增设厌氧区，缺氧区扩容等优化措施，占地面积大，基建投资高；对于调整污泥回流和硝化液回流量等措施，对提升氮、磷的去除率有限；对于增设滤池等的深度处理仅能强化SS的去除，同时还需建设清水池、反洗管道等，占地面积大，投资高。

本实用新型致力于在不停产的前提下，对主体工艺为百乐克工艺处理池进行改造，尽量减少占地面积，以免出现污水处理厂用地不够或绿化面积严重侵占等情况，同时使出水水质稳定达到《地表水环境质量标准》(GB3838一2002)V类水或更高标准。

本实用新型将百乐克工艺提标改造的思路应用于该污水处理系统。

由于百乐克工艺中曝气区内的悬挂式曝气链兼有曝气、搅拌水流和实现广义多级AO区的多重作用，因此保证曝气设备的正常运行在百乐克工艺中尤为重要。为避免相对密度较大的无机颗粒如泥沙、煤渣等堵塞曝气孔，泥沙沉积阻碍曝气链的正常运动，对于进水含沙量较大的污水厂，需在预处理区设置沉砂池。对于未建沉砂池的污水厂，推荐采用占地面积较小、除砂效果较好的曝气沉砂池或旋流式沉砂池。

对于百乐克工艺的改造，将百乐克工艺中的曝气区优势保留，将曝气设备布置和曝气运行参数进行调整优化，形成稳定的广义多级AO区(为方便描述，后续将“广义多级AO区”统称为“曝气区”)，将后续沉淀区改造为缺氧区，稳定区改造为好氧区，整体形成完整的多级AO脱氮除磷工艺。

多级AO除磷脱氮工艺，是将生物池依次设置成厌氧/缺氧/好氧区…缺氧/好氧区，污水在生物池中依次经历厌氧/好氧、缺氧/好氧的环境，上一级好氧区的硝化液直接进入下一级缺氧区进行反硝化，无需内回流。同时，为了避免缺氧区碳源不够的问题，采用多点进水方式，按一定比例将污水分别配入厌氧区和后级缺氧区，为聚磷菌和反硝化菌及时提供碳源，同时降低了好氧区的有机负荷，提高了好氧区内硝化菌对异养菌的竞争力。

另外，对于市政污水处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准或更高标准，对TP的去除率一般要达到90％以上，但活性污泥法对TP的去除率仅为75％～85％，不能满足磷的去除需求。为满足稳定去除TP，在二级处理后段增设化学混凝除磷工艺，以保证出水水质中磷的达标。

同时，为提高处理效果和降低总体占地面积，拟在后段增设MBR工艺，提高好氧池的污泥浓度和出水水质。

图1为本实用新型的污水处理系统的组成结构示意图及简单的工艺流程图。如图1所示，该污水处理系统可包括按照进水方向依次连通的沉砂池1、一段厌氧区3、一段曝气区4、二段缺氧区5、二段好氧区6、深度处理区等。沉砂池1和一段厌氧区3之间可设有去除悬浮物的膜格栅2。一段厌氧区3具有连通二段缺氧区10的第一污泥回流进口。一段曝气区4具有连通深度处理区的第二污泥回流进口。

污水处理系统还可包括污泥回流线路和多点进水线路。其中，污泥回流线路包括：自二段缺氧区5连通至一段厌氧区3的第一污泥回流线路10；自深度处理区连通至一段曝气区4的第二污泥回流线路11。污泥回流的目的在于合理分配碳源，降低投资和运行成本。其中，多点进水线路包括：自膜格栅2的出水端连通至一段厌氧区3的第一进水线路；自膜格栅2的出水端连通至二段缺氧区5的第二进水线路。采用多点进水方式，提高工艺的稳定性，提高COD、氨氮和总氮的去除率。

根据本实用新型的一方面，深度处理区设有膜池8，膜池8优选为MBR膜池(Membrane Bio-Reactor，膜生物反应器)在二段好氧区6至膜池8的线路上增设有加药装置和管道混合器7。加药装置添加的药剂包括化学除磷药剂。进一步优选地，膜池8内设有抽出达标污水的抽水泵，膜池8内还设有污泥排放装置，污水处理系统还包括布置于膜池8之后的污泥浓缩池。具体实施时，二段好氧区6的出水自流进入膜池8，并在该段自流管上增设加药点和管道混合器7，实现管道混合，进入MBR膜池8后，实现絮凝和混凝段，稳定去除污水中TP含量。同时，MBR膜池8可提高系统内生物量和污泥浓度，减少剩余污泥的产生量；充分曝气，去除污水中剩余的COD、氨氮以及总氮，经产水泵抽出达标污水，经最后消毒工艺后达标排放或回用。膜池8内进行剩余污泥定期排放，排放至污泥浓缩池9。

根据本实用新型的一方面，二段缺氧区5与一段曝气区4的之间设有将第二进水线路的进水和一段曝气区的出水混合的线路或池区。优选地，第一进水线路的进水流量占所述膜格栅出水的60％～80％；所述第二进水线路的进水流量占所述膜格栅出水的20％～40％。

根据本实用新型中的污水处理系统，可获得的有益效果至少包括：

1)考虑到百乐克工艺曝气方式的特殊性，在预处理段增设沉砂池；

2)在不新增占地面积条件下，将百乐克工艺的曝气区与多段多级AO工艺结合，将广义的多级AO与二段A/O工艺相结合，同时，为了能够更加合理分配碳源，降低投资和运行成本，采用多点进水方式，提高工艺的稳定性，提高COD、氨氮和总氮的去除率；

3)为提高污泥浓度和整体工艺的稳定性，并尽量少占用地，增设MBR膜池作为深度处理段；

4)为避免生物除磷的不稳定性，采用化学除磷，在生化段至MBR段的管道上增设加药点和管道混合器，混凝除磷，产生污泥与剩余污泥一起自膜池排放至污泥浓缩池。

为便于理解本实用新型的污水处理系统，该污水处理系统的工艺流程图及工艺流程描述如下。

对于百乐克工艺的提标改造工艺，对于未建沉砂池的污水厂，增建沉砂池，将百乐克原有池体改造为包括一段厌氧水解阶段、一段曝气多级AO阶段、二段缺氧水解和反硝化阶段、以及二段好氧生物处理阶段，增设化学除磷和MBR深度处理段。其主要步骤如下：

步骤一：增设预处理段：污水经曝气沉砂池1除去大部分无机颗粒后自流进入膜格栅2，除去孔径大于1.0mm的悬浮物等污染物，进入生化处理阶段，即百乐克工艺的改造区域。

步骤二：一段厌氧水解阶段：膜格栅2出水中60％～80％进入一段厌氧区3，剩余20％～40％进入二段缺氧区5。同时，进水还包括污泥回流路10100％～200％的回流污泥，厌氧段将污水中的难降解有机物分解为易降解的小分子有机物。

步骤三：一段曝气多级AO阶段：一段厌氧区3的出水穿孔淹没流入一段曝气区4，并与膜池8向一段曝气区4污泥回流路300％～400％回流污泥混合，提高污泥浓度和去除效率，去除污水中部分COD的同时进行同步硝化反硝化作用去除氨氮和总氮，降低水体中NH4⁺-N、TN含量。

步骤四：二段缺氧水解和反硝化阶段：一段曝气区4的出水与预处理段剩余20％～40％污水混合共同进入二段缺氧反硝化池5，预处理段剩余污水为反硝化提供碳源，使亚硝氮与硝氮被还原成N₂进行反硝化脱氮，同时一段曝气区4处理后剩余的难降解COD被进一步水解。

步骤五：二段好氧生物处理阶段：二段缺氧区5的出水进入二段好氧区6，进一步去除COD和NH4+-N。

步骤六：深度处理阶段：二段好氧区6的出水自流进入膜池8，并在该段自流管上增设加药点和管道混合器7，实现管道混合，进入MBR膜池8后，实现絮凝和混凝段，稳定去除污水中TP含量。同时，MBR膜池8可提高系统内生物量和污泥浓度，减少剩余污泥的产生量；充分曝气，去除污水中剩余的COD、氨氮以及总氮，经产水泵抽出达标污水，经最后消毒工艺后达标排放或回用。膜池8内进行剩余污泥定期排放，排放至污泥浓缩池9。

本实用新型的污水处理系统采用了在优化的两段式A/O工艺联合化学混凝除磷工艺和MBR工艺的一种污水处理工艺，其中，一段式的曝气区实际是个广义的多级AO区，保留了百乐克工艺最大的优势，同时，为增加工艺稳定性，特增设一段A/O区。该工艺将多级AO工艺和百乐克工艺整合，并增设化学除磷和MBR深度处理，增加工艺稳定性的同时，也可应对不断提高要求的排放标准。

本实用新型将百乐克工艺与两段A/O+化学除磷+MBR集成处理工艺耦合集成，具有以下优点：

1)最大程度的利用现有构筑物，实现改造期间不停产要求和满足提标要求的前提下，实现最小占地面积。

2)一段曝气区的控制溶解氧较低，能有效节约曝气能耗以及投资成本；

3)通过百乐克工艺中的曝气区强化脱氮，系统耐冲击负荷能力强，运行稳定可靠；

4)在一段曝气区后设置二段缺氧生物反硝化区，取消了一段A/O脱氮工艺中的硝化液回流，节约了运行成本；

5)本实用新型将百乐克工艺进行提标改造，改造后新增构筑物的合计停留时间仅约为2h，对改造时间、原污水厂土地面积使用和投资都大大缩减。

6)深度工艺采用MBR，产泥量较少，且系统可自行消化部分污泥，降低污泥处理的成本；

7)实际应用灵活多变，在原有的百乐克工艺上提升改造容易方便。

结合这里披露的本实用新型的说明和实践，本实用新型的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本实用新型的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种适用于百乐克工艺的污水处理系统，其特征在于，

所述污水处理系统包括按照进水方向依次连通的沉砂池、一段厌氧区、一段曝气区、二段缺氧区、二段好氧区、深度处理区；

所述沉砂池和所述一段厌氧区之间设有去除悬浮物的膜格栅；

所述一段厌氧区具有连通所述二段缺氧区的第一污泥回流进口；

所述一段曝气区具有连通所述深度处理区的第二污泥回流进口；

所述污水处理系统还包括污泥回流线路和多点进水线路：

所述污泥回流线路包括：自所述二段缺氧区连通至所述一段厌氧区的第一污泥回流线路；自所述深度处理区连通至所述一段曝气区的第二污泥回流线路；

所述多点进水线路包括：自所述膜格栅的出水端连通至所述一段厌氧区的第一进水线路；自所述膜格栅的出水端连通至所述二段缺氧区的第二进水线路。

2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，

所述深度处理区设有膜池，在所述二段好氧区至所述膜池的线路上增设有加药装置和管道混合器。

3.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，

所述膜池内设有抽出达标污水的抽水泵；

所述膜池内还设有污泥排放装置，所述污水处理系统还包括布置于所述膜池之后的污泥浓缩池。

4.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，

所述加药装置添加的药剂包括化学除磷药剂。

5.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，

所述膜格栅的孔隙小于1.0mm。

6.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，

所述沉砂池为曝气沉砂池。

7.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，

所述一段厌氧区和所述一段曝气区通过过流孔连通。

8.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，

所述二段缺氧区与所述一段曝气区的之间设有将所述第二进水线路的进水和所述一段曝气区的出水混合的线路或池区。

9.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，

所述膜池为MBR膜池。

10.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，

所述第一进水线路的进水流量占所述膜格栅出水的60％～80％；

所述第二进水线路的进水流量占所述膜格栅出水的20％～40％。

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