申请日2017.04.12
公开(公告)日2018.01.02
IPC分类号C02F9/14
摘要
本实用新型公开了一种污水强化脱氮除磷装置，包括依次连通的厌氧池、结晶反应池、缺氧反应池、好氧反应池和二沉池，厌氧池用于接收待处理的污水，厌氧池与二沉池的底部通过第一管路连通，缺氧反应池与好氧反应池的底部通过第二管路连通，结晶反应池内设置导流筒、驱动电机和与驱动电机连接的搅拌器，结晶反应池连通用于添加化学药剂的加药装置;本实用新型利用厌氧池出水氨氮和磷酸根浓度较高的特点，在结晶反应池内投加化学药剂，促使废水中的氨氮、磷酸根和化学药剂反应生成难溶的沉淀物，剩余氨氮则进入生化系统继续反应，这种化学沉淀和生化反应相结合的污水处理系统解决了泥龄的矛盾，提高了脱氮除磷的效果。
权利要求书
1.一种污水强化脱氮除磷装置，其特征在于：包括依次连通的厌氧池、结晶反应池、缺氧反应池、好氧反应池和二沉池，厌氧池用于接收待处理的污水，厌氧池与二沉池的底部通过第一管路连通，第一回流泵利用第一管路将二沉池底部的污泥回流至厌氧池;缺氧反应池与好氧反应池的底部通过第二管路连通，第二回流泵利用第二管路将好氧反应池的混合液回流至缺氧反应池;结晶反应池内设置导流筒、驱动电机和与驱动电机连接的搅拌器;结晶反应池连通用于添加化学药剂的加药装置;缺氧反应池内设置有第一曝气装置，好氧反应池内设置有第二曝气装置，第一曝气装置和第二曝气装置均连接至风机。
2.根据权利要求1所述的污水强化脱氮除磷装置，其特征在于：所述厌氧池和结晶反应池的连通处位于结晶反应池池壁的底部，所述加药装置向结晶反应池加药的加药口位于结晶反应池的底部。
3.根据权利要求1所述的污水强化脱氮除磷装置，其特征在于：所述缺氧反应池内布置有填料装置。
4.根据权利要求1所述的污水强化脱氮除磷装置，其特征在于：所述风机为变频风机。
5.根据权利要求1所述的污水强化脱氮除磷装置，其特征在于：所述第一回流泵和第二回流泵均为具有变频功能的回流泵。
说明书
一种污水强化脱氮除磷装置
技术领域
本实用新型涉及污水处理设备领域，尤其涉及一种污水强化脱氮除磷装置。
背景技术
近年来，随着环境污染的加剧，我国河流湖泊均不同程度地出现水体富营养化的现象，如滇池及太湖的时常出现的蓝藻爆发现象，其主要原因是排入水系的氨氮、磷酸根含量较高，为蓝藻等植物的生长提供了丰富的营养。
传统污水处理厂主要采用A2O(即厌氧-缺氧-好氧)工艺进行同步脱氮除磷。其工作原理是：在厌氧阶段，聚磷菌为优势菌种，在厌氧条件下，将其体内贮藏的聚磷酸盐通过水解以磷酸根的形式释放出来，并利用其产生的能量吸收小分子有机物合成聚-β-羟基丁酸盐;在缺氧阶段，异养型兼性反硝化菌为优势菌种，反硝化菌利用污水中可降解的有机物作为电子供体，以硝酸盐作为电子受体，将回流混合液中的硝态氮还原成N2而释放，从而达到脱氮的目的;在好氧阶段，优先进行有机物的降解，随着有机物的消耗殆尽，自养型好氧硝化菌逐渐占据上风并进行硝化反应，将水中氨氮转化为硝酸根，并通过混合液回流方式回流至缺氧反应池进行反硝化脱氮。同时，聚磷菌将体内的贮存的聚-β-羟基丁酸盐氧化分解并释放能量，过量吸收污水中的磷酸盐，一部分用来合成聚磷酸盐贮存体内，另外一部分用来合成新的细胞。过量的聚磷菌通过好氧阶段排泥排出系统，从而达到除磷的目的。
A2O及其改进型工艺因具有工艺流程简单、运行灵活、水力停留时间(HRT)短、活性污泥不易膨胀、基建和运行费用低等优点，在我国应用广泛，但是在实际运行过程中存在以下问题：
(1)A2O工艺的脱氮和除磷对污泥龄的要求不同，硝化脱氮时污泥龄为15天以上，而除磷时泥龄为8天以内，污泥龄无法同时满足脱氮和除磷的要求;
(2)A2O工艺对氮的去除主要靠硝化及反硝化作用，其中硝化作用是在有机物消耗殆尽的时才开始发生，且需要大量的溶解氧，需配置较大功率风机，总体能耗较高;
(3)A2O工艺对低碳氮比污水除磷脱氮的效果差，需投加外加碳源才能够实现脱氮除磷的目的，碳源的投加使得运行成本显著增加;
(4)A2O工艺在处理过程中需要定期排放剩余污泥，这些剩余污泥经过厌氧浓缩硝化处理后，细胞内的磷酸盐会被重新释放出来并进入水中，造成二次污染;
(5)随着我国对污水排放要求的提高，传统A2O工艺出水磷浓度不能达到排放要求;常用的解决方法是通过设置化学除磷系统，通过投加化学药剂，与磷酸盐反应生成难溶的物质，但是化学药剂的使用无形中使得运行成本也有所增加。
实用新型内容
本实用新型针对现有A2O污水处理的缺陷，提供一种新的污水强化脱氮除磷装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种污水强化脱氮除磷装置，包括依次连通的厌氧池、结晶反应池、缺氧反应池、好氧反应池和二沉池，厌氧池用于接收待处理的污水，厌氧池与二沉池的底部通过第一管路连通，第一回流泵利用第一管路将二沉池底部的污泥回流至厌氧池;缺氧反应池与好氧反应池的底部通过第二管路连通，第二回流泵利用第二管路将好氧反应池的混合液回流至缺氧反应池;结晶反应池内设置导流筒、驱动电机和与驱动电机连接的搅拌器;结晶反应池连通用于添加化学药剂的加药装置;缺氧反应池内设置有第一曝气装置，好氧反应池内设置有第二曝气装置，第一曝气装置和第二曝气装置均连接至风机。
本实用新型污水强化脱氮除磷装置工作过程：(1)原污水经收集与回流污泥进入厌氧池混合，在厌氧条件下，污水中污染物充分水解，将大分子有机物分解成小分子有机物(包括各种小分子有机酸、氨氮等)以便生物利用。与此同时，聚磷菌将其体内贮藏的聚磷酸盐通过水解以磷酸根的形式释放出来，并利用其产生的能量吸收小分子有机物合成聚-β-羟基丁酸盐，此时污水中氨氮、磷酸根浓度较高，具备与化学药剂反应生成难溶的沉淀物条件;污水在厌氧池的停留时间为0.5～2小时。(2)厌氧池出水进入结晶反应池;向结晶反应池内加入pH调节并调节pH至8～8.5;(3)根据结晶反应池污水中的氨氮、磷酸根的比例，利用加药装置选择性投加化学药剂(如镁盐、磷酸盐、铵盐等)，促使化学药剂与氨氮、磷酸根反应生成难溶的物质(如磷酸铵镁、磷酸钙等)，此时污水中的氨氮、磷酸根浓度大幅降低，尤其是磷酸根，去除率可达90%以上;污水在结晶反应池的停留时间为0.5～2小时。(4)结晶反应池出水进入缺氧反应池，在缺氧条件下，异养型兼性反硝化菌为优势菌种，反硝化菌利用污水中可降解的有机物作为电子供体，以硝酸盐作为电子受体，将回流混合液中的硝态氮还原成N2而释放，从而达到脱氮的目的;污水在缺氧反应池的停留时间为2～4小时。(5)缺氧反应池出水进入好氧反应池，在好氧条件下，优先进行有机物的降解，随着有机物的消耗殆尽，硝化菌利用污水中剩余氨氮进行硝化反应，将其转化为硝酸根，并通过混合液回流方式回流至缺氧反应池进行反硝化脱氮;同时，聚磷菌将体内的贮存的聚-β-羟基丁酸盐氧化分解并释放能量，吸收污水中的剩余磷酸盐，一部分用来合成聚磷酸盐贮存体内，另外一部分则用来合成新的细胞。(6)好氧反应池出水进入二沉池进行泥水分离，二沉池的出水经消毒达到排放标准后排入地表水系;二沉池沉淀下来的污泥分两部分：一部分污泥回流至厌氧池，聚磷菌进行释磷，然后回到好氧反应池吸收过量磷的循环过程;另一部分污泥经浓缩压滤处理后外送。
本实用新型可以进一步优化的是，所述厌氧池和结晶反应池的连通处位于结晶反应池池壁的底部，所述加药装置向结晶反应池加药的加药口位于结晶反应池的底部。
本实用新型可以进一步优化的是，所述缺氧反应池内布置有填料装置。
本实用新型可以进一步优化的是，所述风机为变频风机。
本实用新型可以进一步优化的是，所述第一回流泵和第二回流泵均为具有变频功能的回流泵。
有益效果：
(1)解决脱氮和除磷泥龄的矛盾;传统工艺中，氨氮的去除是依靠生化反应为主，即氨氮经硝化反应转化为硝酸根，此时需要消耗大量的氧气，根据理论估算转化1mg氨氮需要消耗4.57mg溶解氧。磷酸根则是依靠生化系统聚磷菌的“释磷-吸磷过程”，并通过排出高浓度含磷污泥，得以去除。两者对污泥龄的要求不一样，硝化菌世代周期长，生长缓慢，需要较长的泥龄，通常为15天以上;而除磷则要求泥龄较短，通常为8天以内，因此传统A2O工艺脱氮除磷效果不佳。特别是磷酸根，为满足较高的排放要求，需采用化学沉淀进行脱除。
本实用新型提出方法是利用厌氧池出水氨氮和磷酸根浓度较高的特点，在厌氧池后增设结晶反应池并投加化学药剂，促使废水中的氨氮、磷酸根和化学药剂反应生成难溶的沉淀物。此时磷酸根的去除率可达到90%以上，几乎可达到排放要求，而剩余氨氮则进入生化系统继续反应。由于磷酸根的去除采用化学的方法，氨氮的去除则通过化学沉淀和生化反应相结合的方法，解决了泥龄的矛盾，提高了脱氮除磷的效果。
(2)投资费用低;本实用新型对污水氨氮的去除采用化学沉淀和生化反应相结合的方法，进入缺氧-好氧系统的氨氮浓度大幅降低;因此，缺氧-好氧系统的建设规模也将大幅降低，综合投资费用减少。
(3)运行费用低;传统工艺中，氨氮的去除是依靠生化反应为主，即氨氮经硝化反应转化为硝酸根，此时需要消耗大量的氧气，根据理论估算转化1mg氨氮需要消耗4.57mg溶解氧。本实用新型在结晶反应池中使氨氮、总磷和加入的化学药剂反应生成难溶的磷酸铵镁晶体析出。进入生化系统的氨氮浓度也大幅下降，其经硝化反应转化为硝酸根所需的溶解氧也大大减少，运行成本降低。
(4)回收有用物质;在结晶反应池中，氨氮、磷酸根和投加的化学药剂发生反应，生成高纯度、难溶的沉淀物磷酸铵镁，磷酸铵镁是一种优质的肥料，可直接用于农业生产。
