申请公布日：2022.04.15
申请日：2021.12.17
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种AO耦合生物滤池生活污水处理系统及工艺。技术问题为：生物滤池一般采用除磷填料除磷，而除磷填料中的含有大量的铁元素，当铁离子过量时，水的色度达不到排放标准。技术方案为：一种AO耦合生物滤池生活污水处理系统，包括有调节池、pH值检测补碱系统、污泥分离舱和一级硝化层等；所述一级硝化层位于生物滤池的顶层，用于将污水中的氨氮硝化并消耗溶解氧；所述调节池内侧上部设置有pH值检测补碱系统，对调节池内部的污水进行pH值实时检测和调节；所述调节池的左侧连通有污泥分离舱，将污水中的悬浮污泥颗粒拦截分离。本发明将生物滤池与AO有机结合，对有机碳源的依赖相对较小，同时能做到深度脱氮。
权利要求书
1.一种AO耦合生物滤池生活污水处理工艺，其应用一种AO耦合生物滤池生活污水处理系统，所述一种AO耦合生物滤池生活污水处理系统，包括有调节池和曝气管；其特征在于，还包括有pH值检测补碱系统、污泥分离舱、一级硝化层、一级缺氧异养反硝化层、活性污泥除磷层、泥水快速分离器、二级硝化层、二级缺氧异养反硝化层和厌氧自养反硝化层；所述一级硝化层位于生物滤池的顶层，用于将污水中的氨氮硝化并消耗溶解氧；所述调节池内侧上部设置有pH值检测补碱系统，对调节池内部的污水进行pH值实时检测和调节；所述调节池的左侧连通有污泥分离舱，将污水中的悬浮污泥颗粒拦截分离；所述一级缺氧异养反硝化层位于一级硝化层下方，在缺氧条件下利用污水中的有机碳源将污水中的硝态氮、亚硝态氮还原为氮气，去除硝态氮、亚硝态氮，并消耗溶解氧；所述活性污泥除磷层位于一级缺氧异养反硝化层下方，采用活性污泥法去除污水中的磷；所述曝气管位于活性污泥除磷层底部，采用间歇式曝气为活性污泥除磷层复氧；所述泥水快速分离器是一种能做到将污泥与水快速分离的装置，位于活性污泥除磷层旁；所述二级硝化层位于活性污泥除磷层下方，功能与填料组成均与一级硝化层相同；所述二级缺氧异养反硝化层位于二级硝化层下方，功能与填料组成均与一级缺氧异养反硝化层相同；所述厌氧自养反硝化层位于二级缺氧异养反硝化层下方，在厌氧条件下将污水中的硝态氮、亚硝态氮还原为氮气从而去除硝态氮、亚硝态氮；该工艺包括以下步骤：S1、污水进入到污泥分离舱内部进行污泥分离，将污水中悬浮的污泥颗粒拦截分离，污泥杂质分离的污水进入到调节池中；S2、污水进入到调节池，pH值检测补碱系统实时监测污水的pH值，并调节控制；S3、调节池中的污水被提升至生物滤池顶端，进入AO耦合生物滤池生活污水处理系统；S4、污水进入一级硝化层，附着在填料上的生物膜利用溶解氧将污水中的氨氮进行硝化；进入一级硝化层的溶解氧需大于2mg/L；S5、经过一级硝化层硝化后的污水进入一级缺氧异养反硝化层，附着在填料上的生物膜利用污水中的有机碳将硝态氮还原为氮气，污水中的溶解氧在此层会被进一步消耗，进入一级缺氧异养反硝化层的污水中溶解氧控制为0.5-2.0mg/L；S6、在经过一级硝化层、一级缺氧异养反硝化初步处理后的污水进入活性污泥除磷层，污水中的氨氮被去除，硝态氮去除，溶解氧降低至0.1mg/L以下形成厌氧环境，在厌氧环境下活性污泥中的聚磷菌释放磷，有机物发酵产生挥发性脂肪酸，厌氧时间控制在0.25h-1.0h之间；在厌氧时间段与排放时间段之外间歇使用曝气管曝气将溶解氧提升至2mg/L以上，此时聚磷菌利用水中的溶解氧与脂肪酸吸收磷，磷吸收完成，溶解氧下降至0.3mg/L以下形成厌氧环境，将吸收磷后的聚磷菌吸入泥水快速分离器，经过泥水快速分离器泥水分离后，排除污泥，剩余污泥回流到活性污泥除磷层；定时排放泥水，排放周期为6-24h，排放的泥水进入泥水快速分离器分离出污泥后，再将污泥排出，剩余的污泥则回流到活性污泥除磷层，污泥回流比控制在25%-100%，污泥泥龄控制在10-20天；S7、经过泥水快速分离器分离的污水进入二级硝化层；S8、经过二级硝化层的生物硝化作用，污水进入二级缺氧异养反硝化层；S9、经过二级缺氧异养反硝化层，污水进入厌氧自养反硝化层，污水中硝态氮、亚硝态氮被硫自养反硝化微生物还原为氮气；S10、经由系统处理后的污水被收集后排出；S6步骤中，聚磷菌利用水中的溶解氧与脂肪酸吸收磷，初次吸收磷的时间控制在0.5h，溶解氧量下降至0.3mg/L-1mg/L之间，通过曝气管曝气将溶解氧提升至2.5mg/L，进行二次吸收磷，时间控制在0.75h，溶解氧量下降至0.6mg/L-1mg/L之间，通过曝气管曝气将溶解氧提升至3.0mg/L，进行三次吸收磷，时间控制在1.0h，溶解氧下降至0.8mg/L-1mg/L之间，通过曝气管曝气将溶解氧提升至3.5mg/L，进行四次吸收磷，时间控制在1.25h，溶解氧下降至1mg/L，通过曝气管曝气将溶解氧提升至4.0mg/L以上，进行五次吸收磷，时间控制在1.5h，溶解氧下降至0.3mg/L以下形成厌氧环境。
2.根据权利要求1所述的一种AO耦合生物滤池生活污水处理工艺，其特征在于，所述一级硝化层由混合填料组成，所述混合填料为0.3mm-0.5mm粒径的沸石、火山岩、麦饭石按比例1:1:1混合。
3.根据权利要求1所述的一种AO耦合生物滤池生活污水处理工艺，其特征在于，所述一级缺氧异养反硝化层由石英砂填料组成，所述石英砂填料粒径为0.3mm-0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种AO耦合生物滤池生活污水处理工艺，其特征在于，所述厌氧自养反硝化层由硫磺、石灰石、石英砂、白云石、麦饭石填料按2:2:1:1:1组成，所述填料粒径均为0.3mm-0.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种AO耦合生物滤池生活污水处理工艺，其特征在于，S2步骤中，污水进入到调节池，pH值检测补碱系统实时监测污水的pH值，污水中被排入了强酸性的溶液，监测到污水的pH<8.0时，控制pH值检测补碱系统向污水中加入碱，升高pH值。
6.根据权利要求1所述的一种AO耦合生物滤池生活污水处理工艺，其特征在于，S6步骤中，排放的泥水进入泥水快速分离器分离出污泥，聚磷菌处于厌氧环境，静置1.0h-2.0h，聚磷菌释放磷，磷进入污泥中，将污泥排出。
7.根据权利要求1所述的一种AO耦合生物滤池生活污水处理工艺，其特征在于，S10步骤之后，还包括有步骤S11、污水处理停工，调节池内存有污水。
8.根据权利要求7所述的一种AO耦合生物滤池生活污水处理工艺，其特征在于，步骤S11中调节池内存有污水，每隔24h将污水加入至AO耦合生物滤池生活污水处理系统。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明为了克服生物滤池能深度脱氮，但效果不佳，且生物滤池的除磷效果很差，一般采用除磷填料除磷，而除磷填料中的含有大量的铁元素，当铁离子过量时，水的色度达不到排放标准的缺点，本发明提供一种AO耦合生物滤池生活污水处理系统及工艺。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种AO耦合生物滤池生活污水处理系统及工艺，适用于城市、农村生活污水处理、深度脱氮等污水处理领域。
一种AO耦合生物滤池生活污水处理系统，包括有调节池、曝气管、pH值检测补碱系统、污泥分离舱、一级硝化层、一级缺氧异养反硝化层、活性污泥除磷层、泥水快速分离器、二级硝化层、二级缺氧异养反硝化层和厌氧自养反硝化层；所述一级硝化层位于生物滤池的顶层，具有将污水中的氨氮硝化并消耗溶解氧的作用；所述调节池内侧上部设置有pH值检测补碱系统，对调节池内部的污水进行pH值实时检测和调节；所述调节池的左侧连通有污泥分离舱，将污水中的悬浮污泥颗粒拦截分离；所述一级缺氧异养反硝化层位于一级硝化层下方，在缺氧条件下利用污水中的有机碳源能将污水中的硝态氮、亚硝态氮还原为氮气从而去除硝态氮、亚硝态氮，同时也能进一步消耗溶解氧；所述活性污泥除磷层位于一级缺氧异养反硝化层下方，采用活性污泥法去除污水中的磷；所述曝气管位于活性污泥除磷层底部，采用间歇式曝气为活性污泥除磷层复氧；所述泥水快速分离器是一种能做到将污泥与水快速分离的装置，位于活性污泥除磷层旁；所述二级硝化层位于活性污泥除磷层下方，功能与填料组成均与一级硝化层相同；所述二级缺氧异养反硝化层位于二级硝化层下方，功能与填料组成均与一级缺氧异养反硝化层相同；所述厌氧自养反硝化层位于二级缺氧异养反硝化层下方，在厌氧条件下能将污水中的硝态氮、亚硝态氮还原为氮气从而去除硝态氮、亚硝态氮。
进一步，所述一级硝化层由混合填料组成，所述混合填料为0.3mm-0.5mm粒径的沸石、火山岩、麦饭石按比例1:1:1混合而成。
进一步，所述一级缺氧异养反硝化层由石英砂填料组成，所述石英砂填料粒径为0.3mm-0.5mm。
进一步，所述厌氧自养反硝化层由硫磺、石灰石、石英砂、白云石、麦饭石填料按2:2:1:1:1组成，所述填料粒径均为0.3mm-0.5mm。
一种AO耦合生物滤池生活污水处理工艺，包括以下步骤：
S1、污水进入到污泥分离舱内部进行污泥分离，将污水中悬浮的污泥颗粒拦截分离，然后污泥杂质分离的污水进入到调节池中；
S2、当污水进入到调节池后，pH值检测补碱系统会实时监测污水的pH值，并进行调节控制；
S3、调节池中的污水被提升至生物滤池顶端，进入AO耦合生物滤池生活污水处理系统；
S4、污水进入一级硝化层，将污水中的悬浮污泥颗粒分离后，污水进入到一级硝化层，污水中携带的污泥颗粒已经被分离，避免了污水中携带的污泥颗粒将填料表面的生物膜覆盖，影响生物膜的硝化效率，附着在填料上的的生物膜利用溶解氧将污水中的氨氮进行硝化；进入一级硝化层的溶解氧需大于2mg/L，否则将会影响生物膜的硝化效果；
S5、经过一级硝化层硝化后的污水进入一级缺氧异养反硝化层，附着在填料上的的生物膜利用污水中的有机碳将硝态氮还原为氮气，污水中的溶解氧在此层会被进一步消耗，进入一级缺氧异养反硝化层的污水中溶解氧应控制为0.5-2.0mg/L否则将会影响生物膜的反硝化效果；
S6、在经过一级硝化层、一级缺氧异养反硝化初步处理后的污水进入活性污泥除磷层，此时污水中的氨氮被去除一部分，硝态氮基本去除，溶解氧降低至0.1mg/L以下形成厌氧环境，在厌氧环境下活性污泥中的聚磷菌释放磷，有机物发酵产生挥发性脂肪酸，厌氧时间控制在0.25h-1.0h之间；通过在厌氧时间段与排放时间段之外间歇使用曝气管曝气将溶解氧提升至2mg/L以上，此时聚磷菌利用水中的溶解氧与脂肪酸大量的吸收磷，磷吸收完成后，此时溶解氧下降至0.3mg/L以下形成厌氧环境，然后将大量吸收磷后的聚磷菌吸入泥水快速分离器，经过泥水快速分离器泥水分离后，通过排除部分污泥达到除磷的目的，剩余污泥则回流到活性污泥除磷层；定时排放泥水，排放周期为6-24h，排放的泥水进入泥水快速分离器分离出污泥后，再将部分污泥排出，另一部分污泥则回流到活性污泥除磷层，控制污泥的回流比；污泥回流比控制在25％-100％，污泥泥龄控制在10-20天；
S7、经过泥水快速分离器分离后的污水进入二级硝化层；
S8、经过二级硝化层的生物硝化作用后，污水进入二级缺氧异养反硝化层；
S9、经过二级缺氧异养反硝化层后，污水进入厌氧自养反硝化层，污水中硝态氮、亚硝态氮被硫自养反硝化微生物还原为氮气；
S10、经由系统处理后的污水被收集后排出。
进一步，所述S2步骤中，当污水进入到调节池后，pH值检测补碱系统会实时监测污水的pH值；
当部分污水中被排入了强酸性的溶液后，如果监测到污水的pH<
8.0时，此时硝化细菌的活性会大大降低，氨氮的处理效率降低，那么此时为了保证氨氮的处理效率和硝化水平，那么此时需要按照需碱量，控制pH值检测补碱系统向污水中加入定量的碱，来升高pH值；
使得硝化菌的硝化速率可以快速恢复至较快的水平，保证了AO耦合生物滤池生活污水处理系统对氨氮的处理效率。
进一步，所述S6步骤中，聚磷菌利用水中的溶解氧与脂肪酸大量的吸收磷，初次吸收磷的时间控制在0.5h，然后此时溶解氧量下降至0.3mg/L-1mg/L之间，通过曝气管曝气将溶解氧提升至2.5mg/L，进行二次吸收磷，时间控制在0.75h，直至溶解氧量下降至0.6mg/L-1mg/L之间，通过曝气管曝气将溶解氧提升至3.0mg/L，进行三次吸收磷，时间控制在1.0h，直至溶解氧下降至0.8mg/L-1mg/L之间，通过曝气管曝气将溶解氧提升至3.5mg/L，进行四次吸收磷，时间控制在1.25h，直至溶解氧下降至1mg/L，通过曝气管曝气将溶解氧提升至4.0mg/L以上，进行五次吸收磷，时间控制在1.5h；
通过溶解氧的梯度式增加，在溶解氧含量下降的过程中，使聚磷菌吸收磷的速率减慢，并对溶解氧的量进行周期性补充，阶梯型提高溶解氧的最大值，形成周期性缓冲，使得溶解氧不断周期性增加，而聚磷菌吸收磷的量不断增加达到饱和，磷吸收完成后，此时溶解氧下降至0.3mg/L以下形成厌氧环境。
进一步，所述S6步骤中，排放的泥水进入泥水快速分离器分离出污泥后，所述此时聚磷菌处于厌氧环境，首先静置1.0h-2.0h，此时聚磷菌处于厌氧环境中，进而聚磷菌大量释放磷，大量磷进入到污泥中，再将部分污泥排出。
进一步，所述S10步骤之后，还包括有步骤S11、在污水处理停工时，调节池内要存有一定量污水。
进一步，所述步骤S11中调节池内要存有一定量污水，每隔24h将定量污水加入至AO耦合生物滤池生活污水处理系统，以此来保持填料中生物膜的生物活性；
生物膜上的硝化细菌在碱性条件下可以保持活性，当AO耦合生物滤池生活污水处理系统停止污水处理后，AO耦合生物滤池生活污水处理系统中的pH值降低，生物膜的活性受到抑制，每隔24h将定量污水加入到AO耦合生物滤池生活污水处理系统中后，AO耦合生物滤池生活污水处理系统可以处于一个碱性的状态，即硝化细菌可以时刻保持活性，当污水处理再次启动时，无需缓冲，生物膜上的硝化细菌活性即可达到最强。
(3)有益效果
本发明具有如下优点：
1、本发明提供的一种AO耦合生物滤池生活污水处理系统及工艺与生物滤池类似，占地面积相对较小、建设和管理维护的成本较低以及无二次污染物产生。
2、本发明将生物滤池与AO有机结合，提高了对污水中氨氮的处理效率，对有机碳源的依赖相对较小，相比于传统生物滤池，本发明提出的AO耦合生物滤池系统能做到深度脱氮。
3、本发明相较于传统生物滤池增加了人工曝气，曝气管产生的气泡能将搅动污泥，使得泥水混合，提高了活性污泥的除磷效率。
4、本发明解决了传统生物滤池除磷效果差、由于除磷填料中铁离子的过度释放从而引起出水色度超标问题。
5、本发明将异养反硝化与自养反硝化相结合，强化了对硝态氮的处理效率与效果，摆脱了部分污水中有机碳源不足对处理效果的影响。
6、相比AO除磷工艺，本发明除磷效果无硝酸盐的干扰，除磷效果非常稳定。
7、相比传统的聚磷菌除磷，本发明通过溶解氧的梯度式增加，在溶解氧含量下降的过程中，使聚磷菌吸收磷的速率减慢，并对溶解氧的量进行周期性补充，阶梯型提高溶解氧的最大值，形成周期性缓冲，使得溶解氧不断周期性增加，而聚磷菌吸收磷的量不断增加达到饱和。
（发明人：周炜棋;张大超;彭敬贤;周彬）
