申请日2019.10.14
公开(公告)日2019.12.03
IPC分类号C02F3/30; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种污水生物脱氮除磷系统处理污水的方法，将污水从系统进水口依次进入亏氧曝气区、曝气区、沉淀区进行处理，污水处理后得到排放水，排放水经沉淀区的系统出水口排出;沉淀区的污泥排入至污泥区，将污泥区内的污泥回流至亏氧曝气区;对亏氧曝气区及曝气区进行曝气，亏氧曝气区的溶解氧含量为0~0.3mg/L，曝气区溶解氧含量为1~2mg/L。本发明还提供了一种污水生物脱氮除磷系统。本发明向亏氧曝气区水体中通入空气，使供氧量小于需氧量，创造一个氧亏环境，促进短程硝化反硝化反应的发生。
权利要求书
1.一种污水生物脱氮除磷系统处理污水的方法，将污水从系统进水口依次进入亏氧曝气区、曝气区、沉淀区进行处理，污水处理后得到排放水，排放水经沉淀区的系统出水口排出;沉淀区的污泥排入至污泥区，将污泥区内的污泥回流至亏氧曝气区;其特征在于，对亏氧曝气区及曝气区进行曝气，亏氧曝气区的溶解氧含量为0~0.3mg/L，曝气区溶解氧含量为1~2mg/L。
2.根据权利要求1所述的污水生物脱氮除磷系统处理污水的方法，其特征在于，所述亏氧曝气区分为第一亏氧曝气区、第二亏氧曝气区，所述曝气区分为第一曝气区、第二曝气区，第一亏氧曝气区的溶解氧含量小于第二亏氧曝气区溶解氧含量，第一曝气区的溶解氧含量小于第二曝气区溶解氧含量。
3.根据权利要求2所述的污水生物脱氮除磷系统处理污水的方法，其特征在于，在污泥区内将污泥分离，将重组分的污泥排放，将轻组分的污泥回流至第一亏氧曝气区。
4.一种如权利要求1所述的污水生物脱氮除磷系统，包括池体，池体内设有分隔板将池体分隔为亏氧曝气区、曝气区、沉淀区、污泥区，亏氧曝气区处设有系统进水口，沉淀区处设有系统出水口，亏氧曝气区、曝气区、沉淀区依次水连通，沉淀区和污泥区通过排泥孔洞连通，污泥区设有污泥回流管道和亏氧曝气区连通，其特征在于，所述亏氧曝气区、曝气区内均设有曝气装置。
5.根据权利要求4所述的污水生物脱氮除磷系统，其特征在于，所述亏氧曝气区和曝气区的容积比为1~1.2:1，亏氧曝气区又被分隔板分隔为第一亏氧曝气区、第二亏氧曝气区，所述曝气区又被分隔板分隔为第一曝气区和第二曝气区。
6.根据权利要求5所述的污水生物脱氮除磷系统，其特征在于，所述池体为方形池体，第一亏氧曝气区、第二亏氧曝气区、第一曝气区、第二曝气区均为长方形池体，第一亏氧曝气区、第二亏氧曝气区分别位于方形池体相邻的两长边处形成L型结构，第一亏氧曝气区一端为进水端、另一端为出水端;第二亏氧曝气区、第一曝气区、第二曝气区、污泥区分别位于第一亏氧曝气区的一侧并和第一亏氧曝气区的一侧共壁且从第一亏氧曝气区的出水端至进水端依次布置;沉淀区和污泥区并列布置在第二曝气区一侧;第一亏氧曝气区、第二亏氧曝气区、第一曝气区、第二曝气区、沉淀区依次水连通。
7.根据权利要求6所述的污水生物脱氮除磷系统，其特征在于，所述第二曝气区远离第一亏氧曝气区的端部设有排水渠，排水渠底部设有若干通孔，通孔处设有排水管，排水管一端和通孔连通，排水管另一端伸向第二曝气区底部并和第二曝气区底部存在间距，排水管等间距布置，相邻两根排水管之间的间距为1~2m，排水管底部为喇叭口。
8.根据权利要求6所述的污水生物脱氮除磷系统，其特征在于，所述沉淀区为矩形周进周出二沉池，沉淀池内设有进水渠、出水渠和排泥渠;第二曝气区内的排水渠与沉淀区的进水渠连通，排泥渠穿过排泥孔洞与污泥区相连;出水渠和系统出水口连通。
9.根据权利要求5所述的污水生物脱氮除磷系统，其特征在于，所述污泥区内设有两块隔板分别为垂直隔板和倾斜隔板，垂直隔板和倾斜隔板将污泥区分隔为污泥回流区和污泥排放区，污泥回流区位于第一亏氧曝气区一侧，污泥排放区位于沉淀区一侧;垂直隔板和污泥区底部存在间距;倾斜隔板一端固定于污泥区底部，另一端倾向于污泥回流区，倾斜隔板与污泥区底部的夹角为40°~60°，倾斜隔板的顶部高于垂直隔板的底部且倾斜隔板和垂直隔板底部存在间距使得污泥回流区和污泥排放区连通;排泥渠通过排泥孔洞伸入污泥排放区，污泥回流管道将污泥回流区和第一亏氧曝气区连通，污泥回流管道上设有污泥泵。
10.根据权利要求9所述的污水生物脱氮除磷系统，其特征在于，所述污泥回流区内设有潜水搅拌机;污泥排放区底部设有污泥排放管，污泥排放管上设有若干污泥通孔。
说明书
一种污水生物脱氮除磷系统处理污水的方法及其系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种污水生物脱氮除磷系统处理污水的方法及其系统。
背景技术
总氮和总磷都是反映水体富营养化的主要指标，各种废水中，总氮和总磷都需要处理到一个比较低的浓度才能排放。总氮是指水中各种形态无机和有机氮的总量，包括NO3-、NO2-和NH4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮;总磷是指正磷酸盐、缩合磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐和有机团结合的磷酸盐等形式的总称。近几年，城市污水处理厂污染物排放标准不断提高，由《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B提升到一级A，现在已有一些地区要求提标到地方标准或准四类;其中的总氮最高允许排放浓度从20mg/L到15mg/L，再到10mg/L;总磷最高允许排放浓度从1mg/L到0.5mg/L，再到0.3mg/L。污水中氮和磷的排放指标一直是污水处理中重点关注的项目，是任何处理工艺的设计基础。
目前国内外对于废水的脱氮除磷方法可分为物化法和生物法，由于物化法设备费和日常运转费较高，要比生物处理法消耗较多的能源和物料，还有可能产生二次污染等，优先选用生物法处理污水。生物处理是目前废水处理最常用的方法之一，它具有应用范围广，适应性强等特点。生物脱氮是指在微生物的联合作用下，污水中的有机氮及氨氮经过氨化作用、硝化反应、反硝化反应，最后转化为氮气的过程;其具有经济、有效、易操作、无二次污染等特点，被公认为具有发展前途的脱氮处理方法。生物除磷是指利用除磷菌分别在厌氧条件下放磷和好氧条件下吸磷的作用，最终通过排泥作用将磷除去的过程;利用上述脱氮除磷原理的主要处理工艺是A2O、氧化沟、SBR等生物反应工艺。
在开放的生物脱氮系统中，菌群主要由异养菌、硝化菌和反硝化菌等菌种组成。在缺氧、好氧的交替环境中，依靠硝化菌和反硝化菌的硝化-反硝化作用实现生物脱氮。在实际运行中，处理系统中还包括内回流系统和外回流系统，内回流是好氧池末端的硝化液回流到缺氧池，为缺氧池提供硝态氮源以助于缺氧池反硝化作用的进行，从而达到总氮去除的目的;外回流则是污泥的回流，是从二沉池回流至厌氧池以补充整个系统的污泥浓度。然而，我国城镇污水处理厂的进水碳源浓度普遍较低，碳源问题一直对城镇污水生物处理中的脱氮过程起着制约作用;另外，常规污水处理系统中，将好氧池末端的硝化液回流到缺氧池的回流比大约是100%-400%，需要较大的能耗。
多数污水处理厂预处理工艺段都设有沉淀和沉砂系统，但是一些比重较大的泥砂等无机物还是会与污水一同进入生物处理系统。现有生物处理系统生化池出水多是末端出水堰出水，虽然池内不断曝气，但是这些比重较大的泥砂等无机物并不能很好地随出水排出，在池内集聚越来越多;另外，系统外回流污泥也没有进行进一步的泥砂分离，回流回来的污泥还会将生化池排出的泥砂等无机物又重新带回系统，最终导致生化池运行一段时间积泥严重，影响生化池有机性固体物质的浓度(MLVSS)含量，还会影响有效池容，需要停运清泥。
发明内容
本发明的目的是提供本发明公开了一种污水生物脱氮除磷系统处理污水的方法，本发明还提供一种污水生物脱氮除磷系统。
本发明的创新点在于对亏氧曝气区进行亏氧曝气，亏氧曝气即使池体内的氧气处于氧亏状态，使亏氧曝气区内的供氧量仅为需氧量的70-80%，创造一个氧亏环境，有利于短程硝化反硝化反应和同步硝化反硝化反应的进行，在减少碳源需求量的情况下，将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮，亚硝酸盐氮直接转化为氮气，使得污水中的总氮在亏氧曝气区内得以脱除。现有常规污水生物脱氮技术是通过设置缺氧区和好氧区来实现脱氮，首先是污水中的氨氮在好氧区进行硝化反应转化为亚硝盐，再氧化为硝酸盐，然后通过大量的混合液回流至缺氧区实现反硝化反应，将硝酸盐在反硝化菌的作用下转化为氮气，实现脱氮。本方案中直接在亏氧曝气区进行曝气，控制供氧量小于需氧量，创造一亏氧环境，有助于实现短程硝化反硝化和同步硝化反硝化反应，在总曝气量不变的情况下减少了混合液回流这一步骤，节约了能耗，同时减少了外加碳源的投加。供氧量亏氧环境下微生物能迅速捕捉空气中的氧分子，减少了氧的逃逸数量，氧的利用率大大提高。第一亏氧曝气区溶解氧含量小于第二亏氧曝气区的溶解氧含量的原因是污水在进入第一亏氧曝气区时，回流污泥由于内源呼吸和搅拌的作用比较松散，微生物能够跟污水和氧气充分接触，反应一段时间后进入第二亏氧曝气区后，由于在微生物生长过程中产生的黏液会使得污水中的污泥颗粒增大，需要增大曝气量使得溶解氧能够进入污泥颗粒内部;为了满足除磷菌好氧吸磷和好氧微生物的有机物降解需求，污水从亏氧曝气区进入曝气区，第一曝气区溶解氧含量小于第二曝气区的溶解氧含量的的原因是溶解氧1mg/L时既可以满足好氧吸磷和其他好氧微生物降解污染物的需求，但是多数污水处理后要排入水体， 2mg/L的溶解氧主要是为了避免与自然水体中的溶解氧产生竞争，同时也能进一步强化吸磷和污染物降解的效果。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种污水生物脱氮除磷系统处理污水的方法，将污水从系统进水口依次进入亏氧曝气区、曝气区、沉淀区进行处理，污水处理后得到排放水，排放水经沉淀区的系统出水口排出;沉淀区的污泥排入至污泥区，将污泥区内的污泥回流至亏氧曝气区;对亏氧曝气区及曝气区进行曝气，亏氧曝气区的溶解氧含量为0~0.3mg/L，曝气区溶解氧含量为1~2mg/L。
亏氧曝气区供氧量小于需氧量，形成了一氧亏环境，有助于实现了短程硝化反硝化和同步硝化反硝化反应，在总曝气量不变的情况下省去了混合液回流这一步骤，节约了能耗，减少了外加碳源投加。且亏氧曝气区在供氧量小于需氧量的情况下氧传递效率大大提高，减少了氧逃逸的数量，氧利用率大大提高。
进一步地，所述亏氧曝气区分为第一亏氧曝气区、第二亏氧曝气区，所述曝气区分为第一曝气区、第二曝气区，第一亏氧曝气区的溶解氧含量小于第二亏氧曝气区溶解氧含量，第一曝气区的溶解氧含量小于第二曝气区溶解氧含量。
第一亏氧曝气区溶解氧含量小于第二亏氧曝气区的溶解氧含量的原因是污水在进入第一亏氧曝气区时，回流污泥由于内源呼吸和搅拌的作用比较松散，微生物能够跟污水和氧气充分接触，反应一段时间后进入第二亏氧曝气区后，由于在微生物生长过程中产生的黏液会使得污水中的污泥颗粒增大，需要增大曝气量使得溶解氧能够进入污泥颗粒内部;为了满足除磷菌好氧吸磷和好氧微生物的有机物降解需求，污水从亏氧曝气区进入曝气区，第一曝气区溶解氧含量小于第二曝气区的溶解氧含量的的原因是溶解氧1mg/L时既可以满足好氧吸磷和其他好氧微生物降解污染物的需求，但是多数污水处理后要排入水体， 2mg/L的溶解氧主要是为了避免与自然水体中的溶解氧产生竞争，同时也能进一步强化吸磷和污染物降解的效果。
进一步地，在污泥区内将污泥分离，将重组分的污泥排放，将轻组分的污泥回流至第一亏氧曝气区。
污泥区主要实现回流污泥的厌氧释放磷的作用，同时兼有污泥回流和污泥排放的功能;将污泥轻重组分分开，从而增加回流污泥的MLVSS含量。
一种污水生物脱氮除磷系统，包括池体，池体内设有分隔板将池体分隔为亏氧曝气区、曝气区、沉淀区、污泥区，亏氧曝气区处设有系统进水口，沉淀区处设有系统出水口，亏氧曝气区、曝气区、沉淀区依次水连通，沉淀区和污泥区通过排泥孔洞连通，污泥区设有污泥回流管道和亏氧曝气区连通，所述亏氧曝气区、曝气区内均设有曝气装置。
进一步地，所述亏氧曝气区和曝气区的容积比为1~1.2:1，亏氧曝气区又被分隔板分隔为第一亏氧曝气区、第二亏氧曝气区，所述曝气区又被分隔板分隔为第一曝气区和第二曝气区。
由于本方案中总氮脱除主要在亏氧曝气区内，所以需要增加亏氧曝气区的停留时间，本专利中通过增大亏氧曝气区的容积来增加停留时间。
进一步地，所述池体为方形池体，第一亏氧曝气区、第二亏氧曝气区、第一曝气区、第二曝气区均为长方形池体，第一亏氧曝气区、第二亏氧曝气区分别位于方形池体相邻的两长边处形成L型结构，第一亏氧曝气区一端为进水端、另一端为出水端;第二亏氧曝气区、第一曝气区、第二曝气区、污泥区分别位于第一亏氧曝气区的一侧并和第一亏氧曝气区的一侧共壁且从第一亏氧曝气区的出水端至进水端依次布置;沉淀区和污泥区并列布置在第二曝气区一侧;第一亏氧曝气区、第二亏氧曝气区、第一曝气区、第二曝气区、沉淀区依次水连通。
综合利用池体空间，减少系统能耗。
进一步地，所述第二曝气区远离第一亏氧曝气区的端部设有排水渠，排水渠底部设有若干通孔，通孔处设有排水管，排水管一端和通孔连通，排水管另一端伸向第二曝气区底部并和第二曝气区底部存在间距，排水管等间距布置，相邻两根排水管之间的间距为1~2m，排水管底部为喇叭口。
在第二曝气区末端设置排水渠和排水管取代了常规的出水堰出水，第二曝气区内的混合液通过水位差进入排水管和排水渠内，排水管端部与第二曝气区底部存在间距，可以保证将第二曝气区底部含有较重无机物的混合液能够排出，这种排水管和排水渠设计可以防止生化池积泥，影响有效池容和正常运行。喇叭口的设置利于第二曝气区的混合液进入排水管。
进一步地，所述沉淀区为矩形周进周出二沉池，沉淀池内设有进水渠、出水渠和排泥渠;第二曝气区内的排水渠与沉淀区的进水渠连通，排泥渠穿过排泥孔洞与污泥区相连;出水渠和系统出水口连通。
矩形周进周出二沉池具有布水均匀、水力负荷高、出水悬浮固体少、排泥浓度高、运行效果好，效率高等优点。
进一步地，所述污泥区内设有两块隔板分别为垂直隔板和倾斜隔板，垂直隔板和倾斜隔板将污泥区分隔为污泥回流区和污泥排放区，污泥回流区位于第一亏氧曝气区一侧，污泥排放区位于沉淀区一侧;垂直隔板和污泥区底部存在间距;倾斜隔板一端固定于污泥区底部，另一端倾向于污泥回流区，倾斜隔板与污泥区底部的夹角为40°~60°，倾斜隔板的顶部高于垂直隔板的底部且倾斜隔板和垂直隔板底部存在间距使得污泥回流区和污泥排放区连通;排泥渠通过排泥孔洞伸入污泥排放区，污泥回流管道将污泥回流区和第一亏氧曝气区连通，污泥回流管道上设有污泥泵。
污泥中比重较重的组分截留在污泥排放区内，污泥中比重较轻的组分进入污泥回流区内，将污泥轻重组分分开，从而增加回流污泥的MLVSS含量。
进一步地，所述污泥回流区内设有潜水搅拌机;污泥排放区底部设有污泥排放管，污泥排放管上设有若干污泥通孔。污泥回流区内的潜水搅拌机可以保证池内污泥不沉积，混合均匀。
本发明的有益效果是 ：
1、本发明提供的生物脱氮除磷系统设置有亏氧曝气区，向水体中通入空气，使供氧量小于需氧量，创造一个氧亏环境，有利于短程硝化反硝化反应和同步硝化反硝化反应的进行，在减少碳源需求量的情况下，将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮，亚硝酸盐氮直接转化为氮气，实现脱氮;曝气区末端设置排水管和排水渠取代了常规的出水堰出水，保证将底部的较重的泥沙都能排出;并且在污泥区设置隔板结构，保证比重大的污泥能够排出系统，增加回流污泥的MLVSS含量;污泥区也是厌氧区，污泥中除磷菌在厌氧状态下释放磷，进入好氧环境吸收磷，实现生物除磷。
2.本发明中在总曝气量不变的情况下省去了混合液回流这一步骤，节约了能耗，减少了外加碳源投加。
3、本发明中池体内部安排合理，结构紧凑，节约了占地面积。（发明人吴波;王鹏鹞;周国亚;李贺）
