CN215627413U - 一种新型城镇污水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种既科学又经济的保持工艺处理系统高效脱氮除磷，同时又确保出水水质稳定达标的新型城镇污水处理系统，包括依次连通的粗格栅、提升泵房、细格栅、沉砂池、生物池、二沉池以及深度过滤设施，所述生物池与二沉池通过污泥回流管道连通，所述生物池与二沉池之间的管路上设有聚丙烯酰胺和聚合氯化铝投加装置，所述沉砂池、深度过滤设施的出水端设有总氮、总磷、氨氮和正磷酸盐在线分析仪。
Description
技术领域
本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种新型城镇污水处理系统。
背景技术
脱氮除磷所需碳源不足是我国城镇污水处理厂当前面临的共性问题，尤其是南方地区的污水厂，在雨季来临时，进水有机污染物浓度会大幅降低，对生物系统脱氮除磷效率产生较大影响；同时目前主流的城镇污水处理技术存在着进水碳源分配不合理、调节不灵活以及不同功能微生物对碳源的争夺问题，无法做到科学高效利用进水中的碳源。
所以在愈来愈严的环保监管力度下，多数城镇污水处理厂仅依靠进水碳源很难满足一级A甚至更高的排放标准，此时通过投大量加外部碳源等药剂是实现较高排放标准的无奈之举。但大量投加药剂的成本很高，且该方法本身既不环保节能也不可持续。所以如何在进水有机浓低时，尤其是当进水BOD5/TN≤4，BOD5/TP≤17时，既科学又经济的保持工艺处理系统高效脱氮除磷，同时又确保出水水质稳定达标是当前行业的一个难题，也是目前城镇污水处理厂提质增效的一个关键着力点。
实用新型内容
因此，针对上述的问题，本实用新型提供一种既科学又经济的保持工艺处理系统高效脱氮除磷，同时又确保出水水质稳定达标的新型城镇污水处理系统。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种新型城镇污水处理系统，包括依次连通的粗格栅、提升泵房、细格栅、沉砂池、生物池、二沉池以及深度过滤设施，所述生物池与二沉池通过污泥回流管道连通，所述生物池与二沉池之间的管路上设有聚丙烯酰胺和聚合氯化铝投加装置，所述沉砂池、深度过滤设施的出水端设有总氮、总磷、氨氮和正磷酸盐在线分析仪。
进一步的，所述二沉池到生物池的污泥总外回流比为50％～150％。
进一步的，所述生物池包括预反硝化池、厌氧池、缺氧池和好氧池。
进一步的，所述二沉池到预反硝化池的污泥外回流比为25％～150％，所述二沉池到缺氧池的污泥外回流比为25％～75％。
进一步的，所述好氧池到缺氧池的污泥内回流比为100％～400％。
进一步的，所述沉砂池分别与预反硝化池、厌氧池、缺氧池连通，且沉砂池分别与预反硝化池、厌氧池、缺氧池的进水量比例分别为10％～40％、20％～80％、10％～40％。
进一步的，所述预反硝化池、厌氧池、缺氧池和好氧池均设有硝态氮在线分析仪。
进一步的，所述预反硝化池、厌氧池、缺氧池和好氧池的进水停留时间分别为0.5h～1.0h、1.0h～3.0h、2.0h～4.0h、5.0h～12.0h。
进一步的，所述生物池的污泥浓度在2.0h～5.0g/L之间。
通过采用前述技术方案，本实用新型的有益效果是：本新型城镇污水处理系统，根据进水有机污染物浓度及总氮总磷变化，结合各功能区不同优势菌种活性污泥反应速率及硝态氮和正磷酸盐沿程变化，科学精准调控工艺。在科学分析评估、设计或改造预处理段行水方式，避免跌水复氧或其他低效曝气充氧，充分保留并最大利用进水快速碳源的前提下，灵活调整工艺，经济高效稳定实现低进水有机浓度下的高效脱氮除磷。该方法原理科学，操作简单、运行管理方便，完全适用进水有机污染物浓度较低的大中小型城镇污水处理厂，首次在实践中针对这一行业普遍难题提出具有针对性可操作的方法；其次，本新型城镇污水处理系统最大化利用进水中的原始快速易降解碳源，大大降低了处理成本，符合绿色环保的发展理念；另外，既可以通过简单的工艺流程改造和增加部分设施仪表，对现有存在出水总氮总磷达标问题的城镇污水处理厂进行工艺优化升级，也可以直接用在涉及低进水有机污染物浓度的新建城镇污水处理厂工艺设计中。
附图说明
图1是本实用新型实施例中城镇污水处理系统的工艺流程示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
本实用新型实施例为：
参考图1所示，一种新型城镇污水处理系统，包括依次连通的粗格栅1、提升泵房2、细格栅3、沉砂池4、生物池、二沉池5以及深度过滤设施6，所述生物池包括预反硝化池7、厌氧池8、缺氧池9和好氧池10，所述生物池与二沉池5通过污泥回流管道连通，所述生物池与二沉池5之间的管路上设有聚丙烯酰胺和聚合氯化铝投加装置11，所述沉砂池4、深度过滤设施6的出水端设有总氮、总磷、氨氮和正磷酸盐在线分析仪12，所述预反硝化池7、厌氧池8、缺氧池9和好氧池10均设有硝态氮在线分析仪13。
上述所述的沉砂池4可选用机械或者水力旋流沉砂池；上述所述的深度过滤设施6可采用转盘式的微孔过滤装置或者磁混凝高效沉淀池；上述所述的粗格栅1、提升泵房2、细格栅3、沉砂池4的各个出水端均采用溢流式出水方式，避免跌水现象发生，当其无法避免时，可在跌水处设置柔性跌水导流板或者在跌水处的上部进行加盖密封。
上述所述的生物池的污泥浓度在2.0h～5.0g/L之间调节；具体的，上述所述的二沉池5到生物池的污泥总外回流比在50％～150％之间调节，具体的，所述二沉池5到预反硝化池7的污泥外回流比在25％～150％之间调节，所述二沉池5到缺氧池9的污泥外回流比在25％～75％之间调节，并且，所述好氧池10到缺氧池9的污泥内回流比在100％～400％之间调节。
上述所述的沉砂池4分别与预反硝化池7、厌氧池8、缺氧池9连通，且沉砂池4分别与预反硝化池7、厌氧池8、缺氧池9的进水量比例分别在10％～40％、20％～80％、10％～40％之间调节，并且预反硝化池7、厌氧池8、缺氧池9的进水端分别设置调节阀和流量计。
上述所述的预反硝化池7、厌氧池8、缺氧池9和好氧池10的进水停留时间分别在0.5h～1.0h、1.0h～3.0h、2.0h～4.0h、5.0h～12.0h之间调节。
上述所述的沉砂池4、深度过滤设施6的出水端设有总氮、总磷、氨氮和正磷酸盐在线分析仪12，其测量精度达到±1.0mg/L，测量间隔至少每小时一次。
通过总氮、总磷、氨氮和正磷酸盐在线分析仪12检测正磷酸盐值的变化，实时调整生物池与二沉池5之间的管路上设置的聚丙烯酰胺和聚合氯化铝投加装置11的频率和加药量，并且聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的基础摩尔比设定为1:3；聚丙烯酰胺的投加量为0.25～1mg/L。
基于上述的发明构思的技术方案的具体实施步骤如下：
第一步，通过总氮、总磷、氨氮和正磷酸盐在线分析仪每日检测沉砂池后的进水水质，尤其是CODcr、BOD5、总氮和总磷，当进水BOD5/TN≤4或BOD5/TP≤17时，可认为此时的进水属于低有机浓度；此时应通过试验，对厌氧池、缺氧池、好氧池的污泥混合液进行厌氧释磷速率、反硝化速率、硝化速率检测，检测频次至少每周一次，从中微观层面掌握各不同功能区活性污泥的性能变化；
第二步，当进水有机污染物浓度较低，出水硝态氮变化不大，但氨氮较高，且总氮有升高趋势时，应立刻对好氧区污泥进行硝化速率测定，当污泥硝化速率低于1mg NO3 --N/h·g VSS时，此时应立即排查好氧池的DO、pH、碱度、温度等可能影响硝化菌工作效率的因素，在逐一排查、排除并及时整改后，如果出水氨氮仍然较高，此时可降低剩余污泥脱水量，逐步提高生物池污泥浓度，并根据硝化速率、好氧池挥发性污泥浓度及好氧池进水停留时间，三者相乘，计算出该系统工况下的氨氮去除负荷，据此科学调控进水量，即可确保系统硝化速率与氨氮负荷匹配，降低出水氨氮值，进而控制总氮数值稳步达标；
第三步，当进水有机污染物浓度较低，出水总氮和硝态氮逐步升高，应先保持预反硝化池、厌氧池和缺氧池的进水比例分别为15％、70％和15％，并及时观察出水在线总氮、总磷和硝态氮、正磷酸盐的数值。若出水总氮仍较高，且总出水硝态氮/缺氧池末端硝态氮＞3，应逐步调大生物池内回流比至200-300％，外回流比至50-100％，并确保其他工艺参数控制正常，然后观察2-6小时缺氧池硝态氮的变化；
第四步，实施前三步工作后，如果出水硝态氮依然较高，总出水硝态氮或者缺氧池的末端硝态氮＞2，应观察预反硝化池、厌氧池的硝态氮实时值。若该两个功能区的硝态氮浓度值均低于1mg/L，此时可直接提高外回流比例至150％，内回流比至400％，同时将预反硝化池、厌氧池和缺氧池进水比例分别调至30、40和30％，调整后观察2-6小时各功能区硝态氮变化；
第五步，实施前四步工作后，如果预反硝化池和厌氧池的硝态氮明显降低，缺氧池降低不明显，总出水硝态氮或者缺氧池末端硝态氮＞1.5，此时可将外回流至缺氧池的阀门关闭，将外回流全部进入预反硝化池，且将预反硝化池和厌氧池的进水比例分别调至40％和60％，调整后观察2-6小时出水硝态氮变化；
采取第1-5步工作后，将极大提高系统总氮的去除率及去除稳定性，正常可保持75％以上的去除率，但在采取第四、五步后，可能会影响系统生物除磷的效率，此时应及时观察出水正磷酸盐变化，若出水正磷酸盐和总磷逐渐升高或者有升高趋势，应及时开启聚丙烯酰胺和聚合氯化铝投加装置投加聚合氯化铝，必要时投加聚丙烯酰胺，强化混凝沉淀效果，同时应及时监测厌氧池污泥释磷速率的变化，当厌氧池释磷速率≤0.5mg、PO4 3--P/h·g VSS时，可判定系统已没有生物除磷，此时可将厌氧池作为缺氧反硝化池进行工艺调控使用。
第六步，若采取以上五步工作后，出水硝态氮和总氮仍然较高，且出水硝态氮/总氮＞0.5，出水总氮大于10mg/L时，若需进一步降低出水总氮，此时需投加外部碳源，并优先全部用于生物脱氮；外部碳源的投加量应结合厌氧池、缺氧池的污泥反硝化速率、污泥浓度、进水停留时间及拟降低的硝态氮值进行科学计算后合理投加，投加位置可为厌氧池或者缺氧池。
通过第一至第五步的综合实施，本城镇污水工艺处理方法可在低进水有机污染物浓度下，将进水中的碳源首先充分用于系统生物脱氮，提高生物除氮的去除率，同时结合化学辅助除磷剂，保持系统稳定高效的脱氮除磷效率。再经过进一步采取步骤六，该方法可以在极端低C/N条件下，科学经济的实现总氮深度去除。通过开展以上工艺步骤，该方法可以稳固实现75％以上的总氮去除率及95％以上的总磷去除率。
以实际案例为例：
某污水处理厂设计工艺采用粗格栅+提升泵房+细格栅+水力旋流沉砂池+改良AAO氧化沟工艺+二沉池+转盘式的微孔过滤池，处理规模8万吨/天，进水中有约20-40％的工业废水。设计进水CODcr400mg/L，BOD5180mg/L，总氮45mg/L，氨氮35mg/L，总磷4.5mg/L，出水标准执行CODcr40mg/L，BOD510mg/L，总氮15mg/L，氨氮5mg/L，总磷0.5mg/L。该厂预反硝化池、厌氧池、缺氧池和好氧池的进水停留时间分别为0.5、1.5、3.5和11.5h，沉砂池进水设计分配至预反硝化池、缺氧池和好氧池的比例分别为10％、10％和80％。
2019年该厂全年进水BOD5可以达到100mg/L左右，但存在旱季雨季进水有机浓度差别很大的情况，导致全年进水BOD5/TN在2.5-5.5之间、BOD5/TP在9-20之间波动，影响生物脱氮除磷的稳定性。以2020年5月为例，该月进、出水总氮平均值分别为19.4、10.2mg/L，去除率未超过50％，且出水在线瞬时值最高可达13.9mg/L，存在较大超标风险；同时该厂进水氨氮波动性较大，当进水瞬时值达到25-35mg/L，持续时间超过8小时，出水氨氮很快会逐步升高，给生产运行带来较大的压力。
经分析，该厂进厂污水经曝气沉砂池空气冲刷和沉砂池出水口跌水复氧后，水中的DO分别增加了3.42和2.66mg/L，经更换改造细格栅孔径、降低曝气量、跌水区域加装盖板后，在保证除砂效率的前提下，该厂经预处理后的复氧增加值从6.08mg/L降至0.71mg/L，通过优化改造直接节省进水中的快速碳源约5.37mg/L。
为首先确保出水氨氮稳定达标，准确掌握系统污泥的硝化性能，该厂对硝化速率进行了测试，测得的硝化速率为0.426mgNO3 --N/h·g VSS，而常温条件下，正常污水厂的污泥硝化速率为4-6mgNO3 --N/h·gVSS，相比之下，该厂的污泥硝化速率明显偏低。根据实测硝化速率，结合该厂当月生物池的平均VSS浓度(1.952g/L)以及好氧段的水力停留时间(11.5h)。经核算后，该厂好氧段实际可去除氨氮9.56mg/L左右。根据硝化反应的原理排查，该厂污泥硝化速率较低可能与进水pH长期在6.4-7.2之间波动有关，为此该厂在粗格栅后临时增加了碱液投加装置。
由于出水总氮长期较高，且出水硝态氮/总氮约为70％，该厂对缺氧段污泥进行了反硝化速率测定。经分析第一阶段反硝化速率为3.64mgNO3 --N/gVSS·h，考虑到有工业废水影响，该速率基本正常。经核算后该厂预反硝化池和缺氧池可降解硝态氮21.3mg/L左右，基本能满足25mg/L左右的进水总氮去除要求。
此外，为准确掌握该厂系统生物除磷的效率，也同步进行了污泥厌氧释磷速率的测定。经分析，该厂厌氧池污泥释磷速率为0.026mgPO4 3--P/h·gVSS，远小于正常情况下生活污水厂的释磷速率(5-10mgPO4 3--P/h·gVSS)。由此可知该厂释磷速率处于极低的水平，该厂设计进水中约80％直接进至厌氧池，证明碳源不是影响释磷的主要因素。经分析，可能是长期使用除磷药剂PAC，投加量过大导致聚磷菌工作环境发生变化。为此，该厂在进水处增加了正磷酸盐在线分析仪，根据测定结果，进水正磷酸盐/总磷约为5％，说明该厂进水中总磷以悬浮磷为主，据此降低了PAC的加药量，PAC投加量(有效含量)和磷(正磷酸盐)的基础摩尔投设定为3:1，同时在生物池出水投加PAM0.3mg/L，提高污泥的絮凝沉降性能。
由于该厂反硝化性能一般，总体生物脱氮效率不高，生物除磷效率很差，几乎没有贡献，主要依靠化学药剂控制。那么在碳源相对不足时，厌氧池就完全变成了一个单纯的有机物厌氧分解池，所以该池对碳源的分解就显得相对浪费和无效。经检测，在内回流比达到350％，外回流比达到70％时，外回流污泥、预反硝化区、厌氧区和缺氧区的硝态氮分别为3.58、2.82、0.232和4.42mg/L。
由于此时缺氧池碳源明显不足，我们大胆将外回流提高至120％，同时将外回流污泥全部回流至预反硝化池，同时通过管路改造，将预反硝化池、缺氧池和厌氧池的进水调至30％、0和70％，将该厂的改良AAO工艺临时调整为缺氧好氧工艺。调整两小时后，该厂的出水在线总氮即从12-13mg/L左右稳步降至7-9mg/L。在系统调整稳定后，此时再对外回流污泥、预反硝化池、厌氧池和缺氧池的硝态氮进行了分析，分别为5.23、3.06、0.71和4.41mg/L，厌氧段硝态氮明显升高，说明该段发生了充分的反硝化反应，从功能上已调整为缺氧池。
为了从根本上提高系统脱氮效率，该厂在生物池各段和出水口加装了在线硝态氮分析仪，根据该专利的方法原理及时灵活调整工艺。改造后，系统总氮去除率基本稳定在75％以上，再通过合理控制药剂投加量和脱水污泥量，总磷去除率也保持在95％以上；同时完全取消了雨季时段的外部碳源(乙酸)投加量，每年可节省费用约100万元。
以上证明本实用新型方法在生产实践中是完全切实可行的。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种新型城镇污水处理系统，其特征在于：包括依次连通的粗格栅、提升泵房、细格栅、沉砂池、生物池、二沉池以及深度过滤设施，所述生物池与二沉池通过污泥回流管道连通，所述生物池与二沉池之间的管路上设有聚丙烯酰胺和聚合氯化铝投加装置，所述沉砂池、深度过滤设施的出水端设有总氮、总磷、氨氮和正磷酸盐在线分析仪。
2.根据权利要求1所述的新型城镇污水处理系统，其特征在于：所述二沉池到生物池的污泥总外回流比为50％～150％。
3.根据权利要求2所述的新型城镇污水处理系统，其特征在于：所述生物池包括预反硝化池、厌氧池、缺氧池和好氧池。
4.根据权利要求3所述的新型城镇污水处理系统，其特征在于：所述二沉池到预反硝化池的污泥外回流比为25％～150％，所述二沉池到缺氧池的污泥外回流比为25％～75％。
5.根据权利要求4所述的新型城镇污水处理系统，其特征在于：所述好氧池到缺氧池的污泥内回流比为100％～400％。
6.根据权利要求5所述的新型城镇污水处理系统，其特征在于：所述沉砂池分别与预反硝化池、厌氧池、缺氧池连通，且沉砂池分别与预反硝化池、厌氧池、缺氧池的进水量比例分别为10％～40％、20％～80％、10％～40％。
7.根据权利要求3所述的新型城镇污水处理系统，其特征在于：所述预反硝化池、厌氧池、缺氧池和好氧池均设有硝态氮在线分析仪。
8.根据权利要求3所述的新型城镇污水处理系统，其特征在于：所述预反硝化池、厌氧池、缺氧池和好氧池的进水停留时间分别为0.5h～1.0h、1.0h～3.0h、2.0h～4.0h、5.0h～12.0h。
9.根据权利要求1所述的新型城镇污水处理系统，其特征在于：所述生物池的污泥浓度在2.0h～5.0g/L之间。
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| CN115259576A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-01 | 北京工业大学 | 污水深度脱氮除磷的aoa一体化装置与调控方法 |
| CN115448545A (zh) * | 2022-10-08 | 2022-12-09 | 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 | 耦合资源回收与新污染物强化去除的污水再生处理系统 |
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2021
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