申请日2013.08.18
公开(公告)日2013.11.20
IPC分类号C02F11/12; C02F9/14
摘要
本发明提出了一种大中型污水处理V型气提脱氮除磷工艺，其步骤为：污水→粗格栅及进水提升泵房→细格栅及沉砂池(→水解酸化池)→V型气提回流两级沉淀一体化处理池→接触消毒池→达标排放。它是用V型气提回流两级沉淀一体化污水处理池替代了A/A/O活性污泥法的生化反应池、硝化液内回流泵池、二次沉淀池、污泥内回流和外回流泵池、混凝反应池和斜管沉淀池等工序，实现了污水脱氮除磷的高效率和紧凑化。本发明与常规处理工艺相比，具有占地小投资省、药耗少排泥少、能耗低成本低、水质稳定可控、运行管理简便等诸多优点。
权利要求书
1.大中型污水处理V型气提脱氮除磷工艺，其特征在于：包含如下步骤：
⑴污水经过粗格栅拦渣→集水池→污水泵提升→细格栅→沉砂池→配水堰等常规预处理工序后，分为两种情况进行后续处理：一是常规城镇污水水质情况下直接进入V型气提回流两级沉淀一体化污水处理池处理;二是非常规的可生化性较差污水，可先进行水解酸化处理后，再进入V型气提一体化池处理;
⑵在V型气提一体化池内，污水依次进入厌氧区→缺氧区→曝气区进行生化处理;曝气区好氧处理产物硝化液通过曝气气提作用，配合缺氧区伞形搅拌器和曝气区辅助推流器从上层水面自动回流到缺氧区进行反硝化脱氮处理，如此反复循环，生物脱氮和生物除磷完毕后进入V形澄清回流区做下一步处理;
⑶V形澄清回流区上层澄清液经第一级集水槽进入到斜管/板沉淀区，进行化学除磷和混凝沉淀协同处理;中层澄清活性污泥经面式气提微动力回流器从上方回流到曝气区再利用;底层污泥一部分重力回流到进水提升泵房，另一部分经剩余污泥泵提升到污泥斜板浓缩储泥池;
⑷污泥斜板浓缩储泥池的浓缩污泥，经隔膜压榨机深度脱水处理后泥饼外运处置;
⑸对澄清液投加复合硅藻土改性水处理药剂，经过L型混合起旋器的水力混合与起旋作用，形成悬浮污泥层并发生接触絮凝反应而沉淀，沉淀污泥全部重力回流到进水提升泵房，清水经第二级集水槽汇集至接触消毒池;
⑹清水在接触消毒池中在消毒剂作用下持续接触消毒后，经出水管排出。
说明书
大中型污水处理V型气提脱氮除磷工艺
技术领域
本发明涉及一种大中型污水处理工艺，特别是同时利用气提原理、利用 厌氧/缺氧/好氧和两级沉淀原理，实现高效率脱氮除磷和紧凑化设计的污 水处理方法。
背景技术
常规的污水处理方法是以生化法为主，即活性污泥法和生物膜法两大类， 其中活性污泥法是目前世界各国应用最广泛的一种二级生物处理工艺。早先 活性污泥法工艺主要是去除有机污染物，目前已全面进入到既要去除有机污 染物，又要脱氮除磷的工艺阶段。活性污泥法脱氮除磷工艺原理都基本类似， 但表现形式有多种，目前较常用的有A/A/O工艺、UCT工艺、改良型卡鲁塞 尔(Carrousel)氧化沟工艺、AB法工艺、SBR工艺、CAST工艺、Unitank工艺、 MBR工艺、MSBR工艺等。常规活性污泥法工艺大多先要经过粗格栅、提升泵 房、细格栅、沉砂等预处理或/和初次沉淀池沉淀的一级处理，然后进入曝 气池进行二级生化处理，之后进入二次沉淀池进行泥水分离，分离后的清水 经消毒后排放，沉淀污泥则通过回流泵回到曝气池中再利用，少部分污泥作 为剩余污泥进行浓缩脱水处置。
上述已经很复杂的常规工艺，还要加上脱氮除磷功能，因而总体工艺变 得异常复杂，流程更长，处理构筑物更多。鉴于现阶段和今后污水处理对出 水水质要求越来越高，而1万～10万吨/日规模的污水处理厂因规模效应问 题，以及项目投资、运行成本和用地指标限制等问题，并不适合继续延长工 艺流程，故“麻雀虽小五脏俱全”的工艺做法并不是好办法，因此，迫切需 要寻找到适合1万～10万吨/日规模的活性污泥法脱氮除磷新工艺，以适应 我国新型城镇化建设的需要。
最近几年，我国小规模的活性污泥法脱氮除磷新工艺有AO硅藻精土工艺、 双面导流水力循环澄清工艺、IBR连续流间歇反应工艺等，但这些工艺要么难 以放大到1万～10万吨/日规模，要么放大后出水水质难以稳定达标，要么 放大后不经济实用而增加了运行管理难度，或者放大后用地效率大为下降建 设成本显著增加。总之，污水处理领域创新发明出稳妥可靠的、先进的、能 够应用于大中型污水处理的新工艺，是一项长期艰巨的任务。
发明专利《双面导流式生物法污水处理技术及其污水处理设备》(公开号 CN1223972A，公开日1999.7.28，以下简称现有技术1)，其设备由缓冲槽、 曝气池、沉降池等组成，该设备为较深的锥斗形，宽度比例不足，受结构形 状和锥底坡度所限，不仅不能放大到100～10000吨/日的常用小规模，更无 法放大到1万吨/日以上，况且该技术和设备只能去除有机污染物和氨氮， 其运行原理决定了无法脱氮(总氮)更无法除磷，其出水水质氮磷指标不符 合我国现行的国家排放标准，因而不是污水脱氮除磷的工艺。
发明专利《双面导流水力循环澄清式污水处理方法》(申请号 ZL200610124503.5，以下简称现有技术2)，该方法构筑物和设备较多，流程 较长，污水需要两级提升，污泥泵多，污泥需要从池中抽取，系统能耗高， 排泥效果差;其进水调节池水位通常应该位于地面下较低处，调节池与其双 面导流池水位高差实际较大，因而两池合建在工程上较不合理;现有技术2 采用的双面导流池为现有技术1的技术与设备(见现有技术2说明书正文第1 页倒数第4行);随后，现有技术2对自身双面导流池进行改进申请并获批准 的发明专利《强制回流的双面导流式污水处理池》(申请号ZL200610125119.7， 以下简称现有技术3)，其处理效果仍然不能令人满意，该污水处理池出水并 不清澈透明，该池改进后在末端设置了过滤层进一步过滤，然而过滤层在运 行时很快就会堵塞，却无过滤层反冲洗装置，实际使用中无法清除堵塞而难 以正常运行;除上述之外，该污水处理方法以及随后改进的池型均缺失沉砂 工序，易导致污水中砂粒沉积在系统中而带来设备磨损和淤积等不利影响; 该污水处理方法也缺乏生物除磷功能，完全依靠硅藻土处理剂吸附除磷，因 而加药量大;还有，该方法采用常规的污泥浓缩池和常规的板框压滤机，污 泥脱水后含水率达不到国家新的污泥含水率处置标准。因此，上述多种缺陷 导致该方法及其主体污水处理池的实际处理效果、系统工程投资、运行成本 等，难以满足现阶段和今后小型污水脱氮除磷生产实际需要，更不可能满足 大中型污水脱氮除磷生产实际需要。
发明专利申请《一种污水生化处理一体化装置、系统及工艺》(公开号CN 102923908A，公开日2013.2.13)，基本能适应1500吨/日及以下规模的小型 污水脱氮除磷需要，但该装置难以继续放大到1600吨/日以上，更无法放大 到1万吨/日以上，且脱氮除磷效果需要进一步提高。主要原因是该装置继 续放大后，斜向导流隔板将会进一步向上斜向延长，致使更加远处的污泥缺 乏水平方向的动力难以到达垂直气提回流组件附近来，会出现污泥回流不及 时带来的污泥失去活性上浮、厌氧产气上浮或死亡腐化上浮等问题，继而严 重影响出水水质;同时，该装置因体积小使得垂直气提回流组件一侧全部为 曝气生化区，没有可以利用污水自身碳源的前置缺氧反硝化区，更没有集成 化的厌氧区，只能依靠颗粒污泥内部缺氧反硝化和垂直气提回流组件另一侧 后置的缺乏碳源的缺氧反硝化，因而脱氮效果和除磷效果还有进一步提升的 空间;另外，沉淀组件下方的药剂絮凝反应不充分不均匀，使得药剂用量较 多，规模放大后配水效果变差，因而除磷效果和其它残余污染物去除效果还 有进一步提升的空间。该方法中还缺乏污泥作为污水处理的重要组成内容。 因此，该方法本身需要进一步完善与创新改进。
发明内容
基于上述背景和各项公知技术的诸多不足，加上大中型规模污水处理脱 氮除磷的迫切需要，使得本发明申请应运而生。本发明除了解决上述各种不 足外，还省去了硝化液内回流泵、省去了活性污泥内回流泵和污泥外回流泵。 本发明大中型污水处理V型气提脱氮除磷工艺与其他大中型活性污泥法脱氮 除磷工艺相比，不仅脱氮除磷效率更高，水质和水量适应性更广，出水稳定 达标，而且更加紧凑省地，电耗药耗更低，工程投资更省，运行成本更低， 污泥排放更少，更易于操作管理，特别适用于1万～10万吨/日规模的污水 脱氮除磷一体化处理。
本发明大中型污水处理V型气提脱氮除磷工艺，包含如下步骤：
⑴污水经过粗格栅拦渣→集水池→污水泵提升→细格栅→沉砂池→配水 堰等常规预处理工序后，分为两种情况进行后续处理：一是常规城镇污水水 质情况下直接进入V型气提回流两级沉淀一体化污水处理池处理;二是非常 规的可生化性较差污水，可先进行水解酸化处理后，再进入V型气提一体化 池处理;
⑵在V型气提一体化池内，污水依次进入厌氧区→缺氧区→曝气区进行 生化处理;曝气区好氧处理产物硝化液通过曝气气提作用，配合搅拌器和辅 助推流器从上层自动回流到缺氧区进行反硝化脱氮处理，如此反复循环，生 物脱氮和生物除磷完毕后进入V形澄清回流区做下一步处理;
⑶V形澄清回流区上层澄清液经第一级集水槽进入到斜管/板沉淀区，进 行化学除磷和混凝沉淀协同处理;中层澄清活性污泥经面式气提微动力回流 器从上方回流到曝气区再利用;底层污泥一部分重力回流到进水提升泵房， 另一部分经剩余污泥泵提升到污泥斜板浓缩储泥池;
⑷污泥斜板浓缩储泥池的浓缩污泥，经隔膜压榨机深度脱水处理后泥饼 外运处置;
⑸对澄清液投加复合硅藻土改性水处理药剂，经过L型水力混合起旋器 的水力混合与起旋作用，形成悬浮污泥层并发生接触絮凝反应而沉淀，沉淀 污泥全部重力回流到进水提升泵房，清水经第二级集水槽汇集至接触消毒池;
⑹清水在接触消毒池中持续接触消毒后，经出水管排出。
本发明利用创新技术手段实现上述目的。首先是利用同期申请的V型气 提回流两级沉淀一体化污水处理池，替代了常规工艺的A/A/O生化池、硝 化液内回流泵池、二沉池、污泥内回流泵池、混凝反应池和斜管沉淀池等， 使得占地极为紧凑，水头损失减少一半，活性污泥浓度提高一半或以上，处 理效率大为提高，土建和设备工程量明显减少，电耗药耗降低，污泥产生量 减少，综合经济效益显著。第二，污泥处理是污水处理的一部分，本发明首 次创新性地在大中型污水处理中利用污泥斜板浓缩技术实现动态高效短时浓 缩，避免污泥中磷的厌氧释放，也显著降低了浓缩后污泥的含水率，与前端 的厌氧池(A池)配合提高了生物除磷的能力，减少了化学除磷药剂使用量， 加上采用了复合硅藻土改性水处理药剂以及高干度的隔膜压榨机，使得最终 泥饼含水率达到了国家新的污泥含水率处置标准。第三，巧妙利用工程实际 中存在的自然高差，利用重力作用节省了污泥外回流泵，同时，利用水力混 合絮凝作用节省了加药机械混合搅拌器，利用平面上的巧妙布置实现空间功 能上的有效衔接。
本发明通过以上三个方面的技术创造性、先进性与实用性手段，较圆满 地实现了本发明的目的。
本发明的工作过程与原理是这样的。污水一般在地下几米深处，进水首 先需要经过粗格栅拦渣，去除较大尺寸杂质后，进入水泵前池(集水池)内， 原污水与V型一体化池回流而来的污泥一起，经污水提升泵提升进入细格栅 除渣和沉砂池去除可沉颗粒砂粒后，在一般情况下进入V型一体化池;当污 水中含有较多难降解工业废水成分时，则需要进行水解酸化处理后再进入V 型一体化池。在V型一体化池内的首端厌氧区，污水与污泥充分混合，在厌 氧菌作用下实现初步污染物吸附降解，同时聚磷菌在厌氧环境下充分释放磷 而为后续好氧环境下充分吸收磷打好基础，以利于后续好氧生化处理顺利实 现生物除磷功能。之后，污水进入缺氧区和曝气区进行生化处理。在缺氧区 内，反硝化菌在缺氧环境下利用污水中碳源完成快速高效脱氮反应，硝化液 则来自后续的曝气区。然后，污水在总体推流作用下进入到曝气区进行好氧 生化反应，在活性污泥微生物作用下完成有机污染物降解、氨化硝化和生物 除磷。硝化反应产物硝化液在底层曝气器气泡上升流的气提作用下，又从上 层水面自动回流到缺氧区进行反硝化脱氮反应，最终生成氮气(N2)溢出到大 气，如此反复循环，实现了污水的充分脱氮、污染物降解和生物除磷的目的。 在缺氧区和曝气区生化处理完毕后的泥水气混合物，经过仰斜孔洞式气水分 离器气泡分离后泥水混合液进入V形澄清回流区。该V形区上层澄清液溢出 到斜管/板沉淀区;中层澄清活性污泥由水平安装的面式气提微动力回流器 从上方回流至曝气区和缺氧区再利用，又是如此反复循环获得高浓度颗粒活 性污泥;底层活性较差污泥则通过剩余污泥管排出，该污泥一部分重力回流 到进水提升泵房，另一部分经剩余污泥泵提升到污泥斜板浓缩储泥池，实现 生物除磷富磷污泥从系统中排除的目的。污泥斜板浓缩储泥池的浓缩污泥， 经隔膜压榨机深度脱水处理后泥饼外运处置。
经过自然澄清处理的澄清液，通过复合药剂喷淋装置喷淋加药和跌水水 力混合，在复合硅藻土改性水处理药剂作用下进行化学除磷和协同混凝沉淀 处理。澄清液经L型水力混合起旋器的水力混合与起旋作用，实现斜管/板 下部的悬浮污泥层缓慢旋转继而发生充分的接触絮凝反应而沉淀，残余的细 小颗粒污染物将在位于中层的斜管/板沉淀组件中进一步沉淀去除，沉淀污 泥全部重力回流到进水提升泵房，回到生化处理系统以改善化学污泥的脱水 特性。沉淀后的清水汇集到清水渠集中后，经消毒剂装置投加消毒剂，在接 触消毒池中与消毒剂持续接触半小时灭菌后，最后经出水管排出。
本发明所用V型气提回流两级沉淀一体化污水处理池，包括矩形池体， 所述矩形池体内依次划分为厌氧区、缺氧区、曝气区、V形澄清回流区和斜管 /板沉淀区;在缺氧区和曝气区之间的垂直隔墙上部水面处开有回流孔，所 述回流孔的回流面积大于该隔墙底部的正向过流孔面积;所述回流孔两侧分 别设有缺氧区内的伞形搅拌器和曝气区内的辅助推流器;在曝气区和V形澄 清回流区之间的隔墙中部下方位置设有仰斜孔洞式气水分离器;在V形澄清 回流区内中部上方位置设有面式气提微动力回流器;在斜管/板沉淀区下方 设有L型水力混合起旋器。
所述辅助推流器设置于曝气区上层水面下，其推流方向朝向垂直隔墙上 部的回流孔。
所述仰斜孔洞式气水分离器为水下仰斜安装，确保曝气区池底曝气气泡 不随水流进入V形澄清回流区内。该气水分离器是利用气泡上升流速高于水 流下向流速而实现气泡逃逸的简便分离装置，由若干块相互连接的板组成。 具体包括与仰斜隔墙平行或基本平行的上升导流斜板和与仰斜隔墙相垂直的 两侧面板围成的矩形外框，所述矩形外框内设有与外框底部平齐的梯形台， 所述梯形台左右两侧外的侧面板底部设有隔离斜板，所述梯形台和两隔离斜 板之间均设有V形开口;所述侧面板内壁中部向下设有左右对称的斜向导流 沉泥板，斜向导流沉泥板位于梯形台的斜上方;所述侧面板上开设有排气孔， 所述排气孔位于侧面板和斜向导流沉泥板连接处下方。
所述面式气提微动力回流器，利用污水处理厂鼓风机压缩空气气源，将V 形澄清回流区内的悬浮浓缩活性污泥全面均衡地回流到曝气区再利用。具体 包括进气管、端头封闭的吸泥管、四周密闭箱体、空气喷头、立管弯头、回 流斜管、回流穿墙管和池外压缩空气控制装置;所述端头封闭的吸泥管呈纵 横联通设置，各端头封闭的吸泥管位于同一水平面，各端头封闭的吸泥管上 均匀分布多个进泥小孔;在端头封闭的吸泥管的整体中部位置设有四周密闭 箱体，四周密闭箱体内设单个或多个与进气管相连通的空气喷头，四周密闭 箱体顶部和立管弯头的一端相连;所述立管弯头的另一端依次连有回流斜管 和回流穿墙管，所述回流穿墙管的出口管底略低于水面或与水面持平;所述 池外压缩空气控制装置和进气管相连通。
所述L型水力混合起旋器的喷口为水平方向，喷口位于斜管/板沉淀区 下方悬浮污泥层的中部或下部。水力混合起旋器是利用喷淋水力混合作用、 内部穿孔板水力混合作用、内部管式静态混合作用和最后的喷嘴喷射水力混 合，达到水和药剂快速充分混合的目的和悬浮污泥层缓慢旋转从而实现接触 絮凝的功能。具体包括进水口立管、分水箱和附壁斜管，所述进水口立管经 分水箱分流后分别依次与两边的水平管段和附壁斜管相连，附壁斜管又和带 有异径喷嘴的L形弯管相连通，所述两个L形弯管呈非对称布置。所述分水 箱内设双层穿孔板，双层穿孔板的孔口错开设置。所述附壁斜管内设1～3级 螺旋固定叶片，每级由1～3片相互搭接且空间垂直的固定叶片组成，使水流 发生螺旋前进;相邻级螺旋固定叶片之间保持一定距离。所述两L形弯管末 端的异径喷嘴位于同一个水平面上并相隔一定距离，两异径喷嘴的喷出方向 呈90°垂直。
本发明大中型污水处理V型气提脱氮除磷工艺，其技术独创性、技术可 靠性和显著技术优势体现在以下三个方面：
一是本发明工艺中采用的气提方法功效显著。
本发明使用V型气提回流两级沉淀一体化污水处理池，其2处创新地利 用了气提原理：1是水平满铺安装的面式气提微动力回流器将V形澄清回流区 内澄清活性污泥源源不断地、全面均匀地回流到生化反应区;2是曝气区内生 化反应产生的硝化液，在池底鼓风曝气装置气泡上升流的气提作用下，在缺 氧区的伞形搅拌器运转时底层吹扫作用和上层卷吸作用下，在曝气区上层水 面下的辅助推流器辅助性或强制性推流作用下，三者的合力保证了曝气区硝 化液能够从上层液面自动回流到前置缺氧区进行反硝化脱氮反应。前者使得 系统获得高浓度颗粒活性污泥，显著提高系统处理速率和脱氮效率，气提回 流能耗比电动回流泵节能明显，且不破坏颗粒污泥絮体结构;后者简化和节 省了硝化混合液内回流泵，主要借助鼓风曝气本身的气提浮力作用和伞形搅 拌器底层强力吹扫作用实现硝化液上层水面自动回流，不需要额外的回流能 耗。仅在冬季低温和高浓度混合液情况下间歇性地使用上层辅助推流器。
本发明使用的水平安装的面式气提微动力回流器，全面优于常规工艺使 用的污泥回流泵，理由有4点：①面式气提微动力回流器吸泥管水平间隔满 铺安装于澄清回流区中部上方位置，无盲区无死角，回流均衡，回流路线短， 回流污泥浓度高，回流量可通过供气量直观调控;②气提回流能耗低，属于 微动力回流，据有关实验数据显示，气提回流能耗比电动回流泵节能65%(注： 在气提淹没深度2.4m，气提提升高度0.6m时，要达到0.38m3/min的气提流 量，离心泵需要1.60kW，气提装置折算的鼓风机耗功仅0.56kW);③气提回 流属于温和回流，无叶轮高速运动，活性污泥絮体结构不会被击碎，污泥经 多次回流循环后，絮体颗粒反复碰撞而强度又不至于颗粒破裂，最终形成密 实的好氧颗粒污泥，高浓度的颗粒活性污泥在生化反应区内实现同步硝化反 硝化，大幅度提高了脱氮效率;④面式气提微动力回流器在池内无电机或机 械活动部件，不易损坏，稳定可靠。
二是本发明工艺中的两级沉淀功效独特。
本发明使用V型气提回流两级沉淀一体化污水处理池，其巧妙利用了两 级沉淀原理：第一级澄清的泥水分离不耗能，不加药，澄清效率高达97%以上， 气提回流到曝气区的活性污泥不受药剂的抑制作用影响：第二级的沉淀只对 悬浮物(SS)浓度在100mg/L以下的澄清液进行加药，因而药剂投加量小， 药耗成本低，所产生的化学污泥量小，不增加后续污泥处理难度。经过两级 沉淀处理后，出水水质更有保障，即使污水中含有特别难处理的化工医药、 印染纺织等部分工业废水，也只需要通过调整药剂投加量和药剂品种，就可 确保高效除磷和其它残余污染物高效协同去除，保障最终水质稳定达标。
澄清回流区的泥水分离不耗能，无需加药，效率高。本发明所用到的V 型气提一体化池V形澄清区，完全不同于现有技术2中圆锥形的水力循环澄 清池，本工艺中无需中间二次提升水泵提供水力喷射，仅用V型气提一体化 池独创的V形隔墙结构并借助重力作用即可实现泥水分离，其原理是泥水混 合液在自下而上的行进过程中，变截面水体上升流速逐渐减缓，在某个高度 位置水流上升速度和颗粒污泥下沉速度达到平衡，该高度位置将自动形成活 性污泥悬浮层，利用活性泥渣层的过滤和网捕拦截作用，即可达到很好的泥 水分离效果。因此，澄清前混合液(MLSS)浓度在3000～9000mg/L或以上， 而澄清后澄清液悬浮物(SS)浓度则下降至100mg/L以下甚至20mg/L，澄 清效率在97%以上。
本工艺中通过2种途径使得需要的加药量小，一是与前述各专利或专利 申请以及目前AO硅藻精土工艺、双面导流水力循环澄清工艺等相比，本工艺 增加了A段和O段生物除磷功能，使得达到相同的除磷率只需要使用较少的 化学处理药剂，二是只需对悬浮物(SS)浓度在100mg/L以下的澄清液进 行加药，而不是对一般二级生化工艺的生化池或二沉池入口3000～4500mg/L 左右的混合液进行加药，因而本工艺药剂投加量明显减少，药耗成本降低， 而一般活性污泥法工艺的加药量大，继而导致化学污泥量大。本工艺加药量 小因而具有一系列优点：①污水处理的成本构成以电耗和药耗为主，药剂使 用量小，就降低了药耗成本;②因气提回流的活性污泥根本就没有加药，就 不存在药剂对生化池活性污泥的抑制影响问题，而常规工艺加药后的含药污 泥通过回流泵回流到生化池，生化池累积后对活性污泥活性有抑制影响;③ 所产生的化学污泥量小，因而不增加后续污泥处理难度，原因是化学污泥含 水率高，较难处理;本工艺药剂污泥即使全部回流到生化处理系统，也会因 总量小加上最后随剩余污泥排放而基本不影响生物活性;④本工艺可将复合 硅藻土改性水处理药剂化学絮凝沉淀污泥全部回用到生化反应系统，将药剂 污泥中吸收的残余污染物经生化反应去除，而其中的化学除磷沉淀物与生物 除磷富磷菌体污泥一起，最后通过澄清回流区底层以剩余污泥形式排出系统， 因而污泥的含水率得以显著降低，解除了单独的化学污泥浓缩脱水之忧。
本工艺无需像常规工艺那样专门设置单独的、需要额外占地的复杂混凝 工段。本工艺的V型气提一体化池，是在斜管/板沉淀区下层设置了L型水 力混合起旋器，利用药剂喷淋装置和水力跌落混合药剂，在水力作用下使得 悬浮污泥层缓慢旋转并螺旋上升，继而发生充分的接触絮凝反应而沉淀，剩 下的细小颗粒污染物将在中间层的斜管/板中进一步沉淀去除，从而实现了 总磷(TP)和其它各项水质指标如悬浮物(SS)、五日生化需氧量(BOD5)、化 学需氧量(COD)等稳定达标。L型水力混合起旋器简单、实用、效果好，利 用接触絮凝原理降低了药耗，减少了化学泥量。同时，两级沉淀区内L型水 力混合起旋器及全部排泥装置，在水下均无机械活动部件，无电机传动，池 内无常规工艺的排泥泵或刮泥机等装置，不仅高效节能，而且无维修量，使 用成本低，操作管理简化，而且工程投资低。
三是本发明工艺的集约化程度高。
本工艺的污水处理流程极为简化，污水系统仅有4个水处理构筑物：第1 个是位于地下的粗格栅进水泵房，第2个是位于地上的细格栅沉砂池，第3 个是主体的V型气提回流两级沉淀一体化污水处理池，第4个是最后的接触 消毒池。而目前国内大中型活性污泥法脱氮除磷工艺系统，除复杂的间歇反 应SBR、CASS工艺等外，一般至少有5～6个水处理构筑物以上，因而全系统 显著节约了用地，节省了工程造价，方便了运行管理。其主要原因是本发明 所用主体池的V形结构，被巧妙地融入到了生化处理池结构之中，并巧妙地 应用了水平面式活性污泥气提回流装置。
本发明大中型污水处理V型气提脱氮除磷工艺，具有三点最明显的有益 效果：
第一是脱氮效率高：在气提作用下污水和活性污泥在缺氧/好氧环境下 反复循环处理、活性污泥又在V形区/生化反应区多次气提回流循环，最终 形成粒径大、密度高的好氧颗粒污泥，污水在宏观缺氧和微观缺氧两种缺氧 状态下，利用颗粒污泥中硝化菌和反硝化菌，利用前置的缺氧区污水自身碳 源，实现高效率的好氧硝化反应和高速率缺氧反硝化脱氮反应，脱氮流程短， 动力消耗少，氨氮(NH3-N)和总氮(TN)的去除效果好，特别是出水总氮(TN) 比其他工艺更易于达标;与现有技术2相比，本工艺所用主体污水处理池，是 在双面导流池等池型的曝气区之前“拉伸”开辟出两个空间，作为前置缺氧 区和厌氧区，在两种方式气提回流的作用，实现充分的生物脱氮和各种污染 物降解，获得了更高效率的强化脱氮效果。
第二是除磷彻底：与现有技术2等相比，本工艺使用同期申请的V型气 提回流两级沉淀一体化污水处理池，新增了生物除磷功能，并在生物除磷的 基础上辅以同一池中后段化学除磷的功能，因而除磷彻底，出水总磷浓度甚 至可以低至0.2mg/L，而国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)一级B标准为1.0mg/L，一级A为0.5mg/L。主要是因 为聚磷菌(PAB)微生物在V型气提一体化池中首端，在厌氧环境下充分释放 细胞内的磷，然后在曝气区供氧作用下过量地摄取超过其生理需要的磷，形 成的富磷生物污泥以剩余污泥形式排出系统实现除磷。当污水中磷浓度较高 超过生物除磷限度时，即以化学沉淀法进行化学除磷后处理，经过对本工艺 中澄清液进行加药，通过L型水力混合起旋器产生的缓慢旋流进行接触絮凝 和斜管/板沉淀，总磷(TP)和其它残余污染物如BOD5、COD、SS等指标都将 全部稳定达标，也就是说，本工艺所使用的两级沉淀法是本发明总磷(TP) 和其它残余污染物彻底去除的辅助手段和最后的保障手段。
第三是工程技术经济效益显著：本发明大中型污水处理V型气提脱氮除 磷工艺，明显提高了每日万吨级规模以上污水脱氮除磷的技术经济效益，不 再需要“麻雀虽小五脏俱全”地建设众多水池构筑物，不仅明显节省了投资 和运行成本，而且方便了运行管理。
上述各项优势充分表明，本发明大中型污水处理V型气提脱氮除磷工艺， 明显缩短了活性污泥法脱氮除磷的工艺流程，与行业内常规A/A/O工艺或 改良型卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟等工艺相比，与我国现有的各种污水专 利技术等相比，不仅脱氮除磷效率更高，水质稳定达标更有保障，而且更加 简便紧凑，设备设施更少，较彻底地做到了占地小投资省，药耗少排泥少， 能耗低成本低，操作管理简单，适合在我国城市和城镇污水处理中及新型城 镇化建设中广泛应用。
