申请日2011.10.28
公开(公告)日2012.05.02
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明是对污水处理硝化/反硝化生物脱氮回流方式的改进，其特征是好氧池射流曝气射流工作液来自缺氧池，好氧池通过缺氧池供给的射流曝气工作液使液位提升超过缺氧池液位，好氧池混合液通过液位差溢流向缺氧池回流。相对于现有技术，不仅可以省略回流动力，实现无动力溢流回流，节省了回流能耗;同时，缺氧池相对好氧池低DO反硝化液作为射流曝气射流工作液，明显提高了曝气氧溶入量，因而提高了曝气充氧转移效率，经测试可以提高氧转移效率20-30%，此段总能耗可以节省10-20%。运行时好氧池水位提高，还可使得后续处理单元池液位可以同步提高，可以节省池下挖的土建池投资10-20%，而且还降低了污水提升能耗。
权利要求书
1.污水处理硝化/反硝化工艺，至少包括分开设置的缺氧池和射流曝气好氧池，以及使好氧池中部分污水向缺氧池回流，其特征在于好氧池射流曝气射流工作液来自缺氧池，好氧池通过缺氧池供给的射流曝气工作液使液位提升超过缺氧池液位，好氧池混合液通过液位差溢流向缺氧池回流。
2.根据权利要求1所述污水处理硝化/反硝化工艺，其特征在于好氧池与缺氧池相邻设置或包围设置。
3.根据权利要求1所述污水处理硝化/反硝化工艺，其特征在于好氧池射流曝气射流泵设置在处理池外，吸入口与缺氧池相通，出液口连接射流曝气器。
4.根据权利要求1、2或3所述污水处理硝化/反硝化工艺，其特征在于好氧池液面高于缺氧池液面50-80cm设计。
5.根据权利要求1、2或3所述污水处理硝化/反硝化工艺，其特征在于好氧池上部有控制回流出水阀和/或出水堰。
6.根据权利要求4所述污水处理硝化/反硝化工艺，其特征在于好氧池上部有控制回流出水阀和/或出水堰。
说明书
污水处理硝化/反硝化工艺
技术领域
本发明是对污水处理硝化/反硝化生物脱氮回流方式的改进，尤其涉及一种运行能耗低，曝气充氧转移效率高，并能节约处理池土建工程量的污水处理硝化/反硝化工艺。
背景技术
污水处理生物脱氮，通常采用硝化/反硝化工艺，典型如图1(A/O工艺)，即缺氧池1(根据工艺不同也有称兼氧池)出水进入好氧池2，通过硝化菌的好氧硝化反应，将废水中氨氮转化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮;同时通过回流泵5将好氧池2中硝化混合液部分回流至缺氧池1，回流液中亚硝酸盐氮和硝酸盐氮在缺氧池进行反硝化反应，将亚硝酸盐氮及硝酸盐氮转化为氮气排入大气，实现脱氮。例如污水处理的A/O工艺、A2/O工艺、A/O/O工艺、MSBR工艺、改良氧化沟工艺等带有硝化/反硝化污水处理工艺段均是如此。污水处理工程中为克服传统微孔曝气器带来寿命短的不足，以及提高氧转移效率，许多好氧池供氧采用综合效果更好的射流曝气4方式。现有技术好氧池内硝化液的回流，基本无一例外是直接将好氧池中未端的部分硝化液，通过回流泵5或气提等机械输送方式向缺氧池回流。此回流方式主要存在三方面不足：一是硝化/反硝化工艺段至少需要二台泵，一台射流泵3用于好氧池射流曝气供给射流工作液形成射流曝气，一台回流泵5用于泵送硝化液(也有用其他动力回流)，而工艺要求回流量一般在200-400%，造成回流输送动力消耗大，因而造成此段运行能耗相对较高，且泵选型较为困难(需低扬程、大流量泵)，二台泵能耗约占此段工艺能耗的20-30%，对于日处理量在几万甚至几十万吨级污水处理站，此为一笔不小的能耗;二是好氧池工艺要求DO一般都在2-2.5mg/l，而通常射流曝气射流工作液直接采用好氧池内高DO混合液，这样本身高的DO浓度导致氧转移的传质梯度小，因此射流曝气溶氧效率不高，工程通常氧转移效率一般在20-25%之间，造成射流曝气充氧总能耗相对较高;三是为达到节约处理单元间提升能耗，污水处理工程上通常设计成按处理流程自流方式，即处理单元池液位(池深)按处理流程逐级降低(图1)。而硝化/反硝化工艺中的好氧池通常布置在缺氧池后，为满足处理污水自流进入下一处理单元，好氧池液位只能低于缺氧池液位设计，由此造成后续处理单元池液位应相应降低(相对于缺氧池)，例如好氧池后的二沉池和污泥回流池液位标高工程上分别设计为负0.6 m和负1.1m，导致后续处理池下挖深度加深而使处理池土建成本增加(虽然也可以是处理池向前逐渐加高，同样增加土建费用)，而且由于水力高程逐级降低，为了保证尾水自流排放，就需提高进水泵扬程，也增加了泵能耗，从而增加了运行费用。
中国专利CN102126810A并联式A2O-MBR反硝化聚磷脱氮除磷方法，将好氧池与厌氧池并联设置，待处理污水与外回流污泥在配水井混合后按适当比例分别流入好氧池和厌氧池，同时流入好氧池的还有从缺氧池回流过来的内回流混合液，从好氧池和厌氧池流出的污水混合后一起流入缺氧池，进行反硝化聚磷。工艺虽然公开有缺氧池向好氧池内回流混合液，但此内回流混合液功能是脱氮除磷，其目的是减小曝气池容积和曝气量，同时可省去二沉池，减小城市污水厂占地面积，前述好氧池动力输送回流液依然没有改变，其缺点依然没有得到克服。
上述不足仍有值得改进的地方。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种处理运行能耗低，曝气充氧转移效率高，并能节约处理池土建工程量的污水处理硝化/反硝化工艺。
本发明目的实现，主要改进是好氧池中射流曝气射流工作液改从缺氧池中抽取(即抽取缺氧池中反硝化液作好氧池射流曝气射流工作液)，使好氧池液位因抽取它池水(例如缺氧池)获得液位提升，使液位超出缺氧池，通过溢流方式向缺氧池回流，这样可取消好氧池向缺氧池回流动力输送，例如回流泵，从而克服现有技术不足，实现本发明目的。具体说，本发明污水处理硝化/反硝化工艺，至少包括分开设置的缺氧池和射流曝气好氧池，以及使好氧池中部分污水向缺氧池回流，其特征在于好氧池射流曝气射流工作液来自缺氧池，好氧池通过缺氧池供给的射流曝气工作液使液位提升超过缺氧池液位，好氧池混合液通过液位差溢流向缺氧池回流。
在详细说明前，先通过对发明能够达到的基本功能及产生的效果作一介绍，以使本领域技术人员对本专利总体构思技术方案及达到的基本效果有一个明确了解。
本发明工艺中好氧池中射流曝气射流工作液采用抽取缺氧池中混合泥水(反硝化液)，不仅满足了好氧池射流曝气形成射流要求，而且抽取缺氧池(现有技术大部分是抽取好氧池混合液)作为射流曝气射流工作液，一方面使得缺氧池液位下降，另一方面使得好氧池液位提升，可以产生约50-80cm液位差，此外好氧池曝气后，形成的气水混合物密度较原污水低，也会形成水位差，从而产生了好氧池液位高于缺氧池液位现象，使得好氧池可以通过水位差溢流向缺氧池回流(回流量既可以通过向射流曝气供水量控制，也可以通过在好氧池上部设置回流控制装置控制，满足工艺设计回流量要求)，从而省略了好氧池向缺氧池回流需动力输送(例如回流泵、气提装置等)，并且好氧池射流曝气本身需泵提供射流工作液，因此并不增加好氧池射流曝气用泵。同时，缺氧池相对好氧池低的DO，低DO反硝化液作为射流曝气射流工作液，显然提高了氧传质梯度，因而提高了曝气充氧转移效率，经试验测试可以提高氧转移效率20-30%，从而可以节约20-30%曝气供风量，可节约射流曝气供风风机能耗。再就是，运行时好氧池水位因外来射流工作液使液位提高，还使得后续处理单元池液位可以同步提高例如50-80cm，以及使最终出水液位也可提高50-80cm，不仅降低了工程土建建设费用，而且还提高了生化池后续构筑物高程。
本发明中。
向好氧池射流曝气器供给射流工作液泵，可以放置于缺氧池中，也可以放置于缺氧池外，还可以放置于好氧池中，泵可以不放在缺氧池中，但需与缺氧池连通，确保抽取供给射流曝气工作液为缺氧池中液体。
此外更好为：好氧池与缺氧池相邻设置或包围设置，池壁相邻可以直接溢流回流，省略另设回流管路;包围设置按不同污水处理工艺要求，为相对大池包围小池。更好为好氧池液面按略高于缺氧池设计(例如提高≤50-80cm，且满足低于好氧池水位提升高度)，这样缺氧池泵送射流曝气工作液使好氧池水位提升仍能满足溢流回流，同时还能降低后续处理单元池开挖深度。
好氧池上部还可以设置回流出水控制阀和/或出水堰，根据工艺控制、调整回流量，这样好氧池回流可以不仅受缺氧池打入射流工作液量影响，从而提高了处理调节的灵活性。使得无动力溢流回流量，既可以通过打入反硝化液量控制，又可以通过设置在好氧池上部出水阀或出水堰控制，从而增加了工艺控制灵活性。
本发明工艺除改变好氧池射流曝气工作液来源，以及回流方式外，未特别提及其余均与相应原工艺相同，例如采用各种带回流脱氮的污水处理工艺，处理单元池的布置，射流曝气器形式的改变等等，就不再一一叙述。
本发明污水处理硝化/反硝化工艺，相对于现有技术，由于采用缺氧池中反硝化液作为好氧池射流曝气工作液(好氧池原射流曝气动力泵，只是抽取为缺氧池水)，使得好氧池中液位由于外来补充液位获得提升，同时缺氧池液位下降产生液位差(例如形成50-80cm液位差)，从而可以形成无动力溢流回流，省略了现有技术回流动力例如回流泵、气提装置等，节省了回流能耗，并且射流曝气本身需射流泵，也基本不增加动力(只用射流泵达到射流曝气与硝化液回流功能)。同时，缺氧池相对好氧池低的DO，低DO反硝化液作为射流曝气射流工作液，明显提高了曝气氧溶入量，因而提高了曝气充氧转移效率，经测试可以提高氧转移效率20-30%，从而可以减少20-30%曝气供风量，降低了射流曝气供风风机能耗，加节约回流提升能耗，此段总能耗可以节省10-20%。再就是，运行时好氧池水位提高，还可使得后续处理单元池液位可以同步提高(例如50-80cm)，以及使最终出水液位也提高50-80cm设计，不仅减少了因自流需要降低池深工程建设费用，可以节省池下挖的土建池投资10-20%，而且还降低了污水提升能耗。由此改变回流方式(确切说是改变了好氧池射流曝气射流工作液来源)，实现一改新增三功能的技术效果。本发明改进的污水处理硝化/反硝化工艺，是对现有射流曝气方式生物脱氮硝化液回流方式的重大改进，可以用于所有带硝化/反硝化工艺段的污水处理工艺。好氧射流曝气射流工作液采用缺氧池反硝化液，以及可以设计好氧池液位高于缺氧池液位二大特征，区别于现有技术，构成本发明改进重要识别特征及核心。
以下结合一个示例性实施例(射流曝气A/O工艺)，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。
