申请日2014.01.24
公开(公告)日2014.04.16
IPC分类号C02F11/12; C02F9/14
摘要
本发明公开了一体化污水处理系统，包括依次连通的预处理装置、缺氧池、厌氧池、好氧池和沉淀池，还包括污水后处理装置、污泥处理装置和供氧装置，预处理装置后设有污水进口，沉淀池设有出泥设施和出水端，沉淀池的出泥设施与污泥处理装置的进料端连通，沉淀池的出水端与污水后处理装置的进水端连通，沉淀池和缺氧池之间设置有污泥回流通道，好氧池与供氧装置连接。另外，本发明还提供了一体化污水处理方法，污水通过预处理装置除砂后，依次进入缺氧池、厌氧池、好氧池进行生化处理，可充分去除污水中的大部分有机物。再通过污水后处理装置处理去除污水中的有机物及悬浮物SS。该系统简单紧凑，处理效果成熟稳定，运营管理简单，投资少，占地少。
权利要求书
1.一体化污水处理系统，其特征在于：包括依次连通的预处理装置(1)、 缺氧池(2)、厌氧池(3)、好氧池(4)和沉淀池(5)，还包括污水后处理 装置(6)、污泥处理装置(7)和供氧装置(8)，所述预处理装置(1)设 有污水进口，所述沉淀池(5)设有出泥设施和出水端，所述沉淀池(5) 的出泥设施与污泥处理装置(7)的进料端连接，所述沉淀池(5)的出水 端与污水后处理装置(6)的进料端连通，所述沉淀池(5)和缺氧池(2) 之间设置有污泥回流通道，所述好氧池(4)与供氧装置(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一体化污水处理系统，其特征在于：所述好 氧池(4)与缺氧池(2)之间设置有内回流口。
3.根据权利要求1所述的一体化污水处理系统，其特征在于：所述好 氧池(4)、厌氧池(3)缺氧池(2)内均设置有导流墙(41)、导流环(42) 及推流装置(43)。
4.根据权利要求1所述的一体化污水处理系统，其特征在于：所述污 水后处理装置(6)包括依次连通的混凝沉淀池(61)、高效滤池(62)和 消毒装置(63)，所述混凝沉淀池(61)的进料端与沉淀池(5)的出水端 连通，所述混凝沉淀池(61)设有出泥设施，所述混凝沉淀池(61)的出 泥设施与污泥处理装置(7)的进料端连接，所述混凝沉淀池(61)底设置 为多格斜坡，所述高效滤池(62)设有反冲洗装置和过滤装置(621)。
5.根据权利要求4所述的一体化污水处理系统，其特征在于：所述污 泥处理装置(7)包括污泥浓缩池(71)和污泥脱水间(72)，所述污泥浓 缩池(71)和污泥脱水间(72)均设有进料端、出泥端和出水端，所述污 泥浓缩池(71)的进料端与沉淀池(5)的出泥端及混凝沉淀池(61)的出 泥端连接，所述污泥浓缩池(71)的出泥端与污泥脱水间(72)的进料端 连接，所述污泥浓缩池(71)和污泥脱水间(72)的出水端均与预处理装 置(1)的污水进口端连接。
6.根据权利要求5所述的一体化污水处理系统，其特征在于：所述一 体化污水处理系统还包括药剂投加装置，所述药剂投加装置与混凝沉淀池 (61)连接并与污泥浓缩池(71)的出泥端连接。
7.根据权利要求4所述的一体化污水处理系统，其特征在于：所述混 凝沉淀池(61)比高效滤池(62)高1.5m～2m。
8.根据权利要求1所述的一体化污水处理系统，其特征在于：污水从 缺氧池(2)流到厌氧池(3)、好氧池(4)最后到沉淀池(5)的总水头差 为0.5m～1m。
9.根据权利要求1所述的一体化污水处理系统，其特征在于：所述沉 淀池(5)为竖流沉淀池，所述沉淀池(5)设有进料端、出泥端和出水端， 所述沉淀池(5)的进料端设置在沉淀池(5)的下部并与好氧池(4)连接， 所述沉淀池(5)的出泥端与排泥装置连接。
10.用于权利要求4～9所述的一体化污水处理系统的一体化污水处理 方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)经过预处理装置(1)预处理后的污水自流到缺氧池(2)，同时， 回流的活性污泥也被送入送缺氧池(2)，缺氧池(2)中的微生物对污水进 行脱氮处理;
2)脱氮后的污水及活性污泥混合液进入厌氧池(3)，在厌氧池(3) 进行有机物厌氧分解并去除污水中的磷;
3)除磷后的污水及活性污泥混合液进入好氧池(4)，好氧池(4)有 供氧装置(8)进行供氧，有机物被活性污泥中的好氧菌进一步降解去除， 活性污泥中的硝化菌将污水中的氨氮转化成硝酸盐氮完成硝化反应，并产 生更多的活性污泥;
4)好氧处理后的污水及活性污泥混合物进入沉淀池(5)，活性污泥在 沉淀池(5)中进行泥水分离，一部分污泥回流到前端缺氧池(2)以补充 活性污泥，另一部分富含磷污泥作为剩余污泥排放入污泥处理装置(7)， 从而达到除磷的作用;
5)沉淀池(5)分离出的清水上部清水层排放至混凝沉淀池(61)，在排 放的过程中投加混凝剂和助凝剂进一步去除水中的有机物及悬浮物SS，产 生泥水分层，污泥被排入污泥浓缩池进行浓缩，清水则排放至高效滤池(62) 进行过滤处理，过滤后的清水再排放到消毒装置(63)进行消毒即产生达到排 放标准的清水。
说明书
一体化污水处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，特别涉及一种一体化污水处理系统及处理方 法。
背景技术
目前，我国80%的城镇污水处理厂采用活性污泥法或其他改良工艺， 城镇污水处理厂常用的工艺有AAO、AO、SBR、CASS及氧化沟等工艺。
AAO工艺将传统的活性污泥法和生物硝化工艺结合在一起，有效地去 除了污水中的有机物、氮和磷。AAO工艺的工艺核心布置为厌氧、缺氧、 好氧、沉淀(或前置缺氧)，厌氧在前面可以使聚磷微生物优先获得碳源并 充分释放磷，在厌氧条件下聚磷菌通过菌种之间的协作将有机物转化为有 机酸并借助水解聚磷释放的能量进行吸收体内储存，提供在后续好氧环境 中过量摄磷和自身增长繁殖提供能量进行消化降解。在缺氧区主要功能是 脱氮，硝态氮通过好氧区内循环提供过来，缺氧区就完成了脱氮的功能， 好氧区，这一区域是多功能的，通过微生物降解BOD、氮及磷等。AAO工 艺的缺点，占地面积大，要单独的沉淀池，工艺上硝化菌、反硝化菌、聚 磷菌在有机负荷、泥龄以及有机碳源需求上存在着竞争与矛盾，很难在同 一系统中对碳、氮、磷的高效去除，污泥内回流量大能耗高。剩余污泥量 很少处理效果不佳。
AO工艺经常添加各种各样的生物填料，具有系统污泥浓度高，停留时 间短，能耗低，产泥量少，运营费用低，操作管理简单，其设施具有建设 周期短，投资少，对操作人员的要求也相对较低，主要缺点是没有独立的 污泥回流系统，培养不出适宜的活性污泥，因而一些难降解的污染物处理 效果不高，脱氮效果不高，若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而 加大了运行费用。另外，内循环液来自曝气池，含有一定的溶解氧DO，使 A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90%影 响处理效率的因素很多，运营不稳定。
SBR工艺脱氮除磷效果较好，运行稳定，抗冲击负荷，运行灵活，处 理设备少，构造简单，便于操作维护管理，反应池内存在DO梯度，有效 控制了污泥膨胀，加药量少，运营成本低。缺点是：间歇周期运行，控制 程度要求高，变水位运行，电耗增大，污泥稳定性不如厌氧硝化好。内循 环除磷效果不稳定，后处理设备要求大，增加了总杨程，设备的空闲置率 较高，不连续出水时要较大的调节池，污水提升水头损失较大，不适应大 型污水处理厂。
氧化沟工艺是采用循环式的池型，使污水和活性污泥混和液在其中不 断地循环流动，兼有完全混合式和推流式的特点，氧化沟具有处理流程简 单，操作管理方便工艺稳定可靠，运行费用低。氧化沟的缺点是：容易出 现污泥膨胀问题，运行流速不稳定，容易产生死周沉积污泥，污泥泥龄较 长污泥容易老化。
CASS生物处理法是周期循环活性污泥法的简称，CASS池分预反应区 和主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污 水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进 水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的 生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀;随后在主反应区经历一个较低 负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染 物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周 期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除 磷功能。CASS缺点：间歇周期运行，对自控要求较高;变水位运行，电耗 增大。
以上工艺都具有脱氮除磷、有机物去除率也高，工艺成熟稳定，运营 管理简单，但其工艺原理及特点各不尽相同或存在缺点。各处理构筑物分 散，占地投资大，现国家规定新上的城镇污水处理项目出水需执行《城镇 生活污水处理厂污染排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准，而现 实中还没有一个实用简单紧凑，处理效果稳定，管理简单，投资占地少的 能够一套系统达到《城镇生活污水处理厂污染排放标准》(GB18918-2002) 中的一级A标准的工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体化污水处理系统及处理方法，可在同 一系统中对含碳、氮、磷等有机物的高效去除，并且该系统简单紧凑，处 理效果成熟稳定，运营管理简单，投资少，占地少。只需要一套系统就可 以保障出水达到《城镇生活污水处理厂污染排放标准》(GB18918-2002)中 的一级A标准。
根据本发明的一个方面，提供了一体化污水处理系统，包括依次连通 的预处理装置、缺氧池、厌氧池、好氧池和沉淀池，还包括污水后处理装 置、污泥处理装置和供氧装置，预处理装置设有污水进口，沉淀池设有出 泥设施和出水端，沉淀池的出泥设施与污泥处理装置的进料端连接，沉淀 池的出水端与污水后处理装置的进料端连通，沉淀池和缺氧池之间设置有 污泥外回流通道，好氧池与供氧装置连接。污水通过预处理装置除砂后， 再依次进入缺氧池、厌氧池、好氧池进行生化处理。由于在沉淀池和缺氧 池之间设置有污泥回流通道，通过内回流通道可将好氧池中的活性污泥输 送到缺氧池，以帮助缺氧池进行生化反应，以去除了污水中大部分的有机 物。随后污水进入厌氧池进行脱磷。由于污水中的溶解氧和污泥回流所含 的溶解氧在缺氧池中均已消耗完毕处于厌氧状态，因此厌氧池中的厌氧菌 可充分分解污水中的有机物，聚磷微生物可充分吸收污水中的磷元素。随 后，泥水混合物再进入好氧池，在好氧微生物的作用下进一步除去污水中 的有机物。经过上述处理，可充分去除污水中的碳、氮、磷和有机物，再 通过污水后处理装置絮凝分离过滤掉水中有机物和固体悬浮物并消毒即可 得到符合《城镇生活污水处理厂污染排放标准》(GB18918-2002)中的一级 A标准的清水。并且该系统简单紧凑，成熟稳定，运营管理简单，投资少， 占地少。由于供氧装置为间隙供氧设置使溶解氧保持峰谷状态能耗较低， 活性污泥不会膨胀。缺氧好氧厌氧区设置导流环导流墙及推流器使系统不 易产生死周沉积污泥，回流污泥活性/新鲜不易老化处理效果稳定。
在一些实施方式中，好氧池与缺氧池之间设置有内回流口。由于在好 氧池和缺氧池之间设置有内回流口，可使好氧池中含有硝态氮的污泥补充 到缺氧池中，帮助缺氧池中的微生物进行反硝化反应以脱除污水中的氮。
在一些实施方式中，好氧池、厌氧池和缺氧池内均设置有导流墙、导 流环及推流装置。导流墙和导流环可保持各池内水体的混合流，防止出现 流动的死角和充分混合。可增强氧气与水的混合。推流装置可推动污泥和 污水流动混合。
在一些实施方式中，污水后处理装置包括依次连通的混凝沉淀池、高 效滤池和消毒装置，混凝沉淀池的进料端与沉淀池的出水端连通，混凝沉 淀池设有出泥设施，混凝沉淀池的出泥设施与污泥处理装置的进料端连接， 混凝沉淀池底设置为多格斜坡，高效滤池设有反冲洗装置和过滤装置。污 水后处理装置可对污水进行絮凝沉淀、过滤并消毒，以得到达标水质。
在一些实施方式中，污泥处理装置包括污泥浓缩池和污泥脱水间，污 泥浓缩池和污泥脱水间均设有进料端、出泥端和出水端，污泥浓缩池的进 料端与沉淀池的出泥端及混凝沉淀池的出泥端连接，污泥浓缩池的出泥端 与污泥脱水间的进料端连接，污泥浓缩池和污泥脱水间的出水端均与预处 理装置的污水进口端连接。污泥处理装置可对污泥进行浓缩、压榨脱水得 到符合标准的污泥以输出系统。
在一些实施方式中，一体化污水处理系统还包括药剂投加装置，药剂 投加装置与混凝沉淀池连接并与污泥浓缩池的出泥端连接。通过药剂投加 装置可向混凝混凝沉淀池进水端加投混凝剂，以使污水中的悬浮物絮凝沉 淀，还可以向污泥浓缩池出泥端加投混凝剂使污泥浓缩絮凝。
在一些实施方式中，混凝沉淀池比高效滤池高1.5m～2m。混凝沉淀池 比高效滤池高，混凝沉淀池的污水无需动力设备可自流到高效滤池形成压 差，以达到更好的过滤效果。
在一些实施方式中，污水从缺氧池流到厌氧池、好氧池最后到沉淀池 的总水头差为0.5m～1m。通过设计较小的水头差，可节省能耗。
在一些实施方式中，沉淀池为竖流沉淀池，沉淀池设有进料端、出泥 端和出水端，进料端设置在沉淀池的下部并与好氧池连接，沉淀池的出泥 端与排泥装置连接。泥水混合物以斜上竖流的形式进行重力絮凝沉淀，活 性污泥悬浮物在上升流的过程中，相邻颗粒之间互相碰撞产生絮凝作用， 更利于泥水分层沉淀。
根据本发明的另一个方面，提供了一体化污水处理方法，包括如下步 骤：
1)经过预处理装置预处理后的污水自流到缺氧池，同时，回流的活性 污泥也被送入缺氧池，缺氧池中的微生物对污水进行脱氮处理;
2)脱氮后的污水及活性污泥混合液进入厌氧池，在厌氧池中进行有机 物厌氧分解并去除污水中的磷;
3)除磷后的污水及活性污泥混合液进入好氧池，好氧池有供氧装置进 行供氧，有机物被活性污泥中的好氧菌进一步降解去除，活性污泥中的硝 化菌将污水中的氨氮转化成硝酸盐氮完成硝化反应，并产生更多的活性污 泥;
4)好氧处理后的污水及活性污泥混合物进入沉淀池，活性污泥在沉淀 池中进行泥水分离，一部分污泥回流到前端缺氧池以补充活性污泥，另一 部分富含磷污泥作为剩余污泥排放入污泥处理装置，从而达到除磷的作用;
5)沉淀池分离出的清水上部清水层排放至混凝沉淀池，在排放的过程 中投加混凝剂和助凝剂进一步去除水中的有机物及悬浮物SS，产生泥水分 层，污泥被排入污泥浓缩池进行浓缩，清水则排放至高效滤池进行过滤处 理，过滤后的清水再排放到消毒装置进行消毒即产生达到排放标准的清水。
采用上述方法，将缺氧除氮过程设置在厌氧除磷过程的前面，可更高 效率脱氮除磷、有机污染物去除效果高，再将絮凝沉淀、过滤并消毒，即 可得到达标水质。
