申请日2011.12.07
公开(公告)日2012.06.13
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种多级A/O与生物膜耦合脱氮除磷水处理方法，采用多级A/O单元，串联，将进水按照比例分配到各级A/O单元，在每级A/O单元的好氧区装填能附着生物膜的悬浮填料。混合液从反应池末端流出进入二沉池，沉淀污泥由二沉池底部排出，部分作为回流污泥回流至反应池第一级和第二级缺(厌)氧池，剩余部分作为剩余污泥排除系统。本方法具有整个反应池容积小，碳源利用充分，运行费用低，脱氮除磷效果好的优点，在污水厂升级改造、扩能及低碳氮比高氮废水水处理方面有明显的优势。
权利要求书
1. 一种多级A/O与生物膜耦合脱氮除磷水处理方法，其特征在于，采用了如下结构的反应系统，反应系统包括矩形的反应池，反应池内并行等距地相隔设置有3-4个A/O单元形成多级串联结构，每个A/O单元内采用设有过水孔的隔板分隔为缺氧区和好氧区，缺氧区和好氧区的容积比为1:2-2:3之间，所述缺氧区内设置有搅拌装置，好氧区底部设置有曝气装置，好氧区内部设置有孔眼结构的悬浮填料，悬浮填料的体积为所在好氧区容积的35%-50%，上一级A/O单元的好氧区与下一级A/O单元的缺氧区相连通且形成使污水呈折流的所述多级串联结构，每个A/O单元的缺氧区均设置有进水管道与进水总管道相连，最后一级A/O单元的好氧区与二沉池相连，二沉池底部通过污泥回流管道连接到第一级和第二级A/O单元的缺氧区内，污泥回流管道中设置有污泥回流泵;本方法处理时，采用进水管道将进水总管道的污水分配到各级A/O单元的缺氧区，其中第一级A/O单元进水比例为40%-60%，后续的A/O单元进水比例依次减小，最后一级A/O单元进水比例为10%-20%，每级A/O单元的污水分别经过该级的缺氧区和好氧区处理后再进入下一级的A/O单元，在反应池内形成折向绕流，最后从最后一级A/O单元的好氧区流出到二沉池进行沉淀;其中，在A/O单元的好氧区中，通过曝气装置控制好氧区内氧溶解量，使最后一级A/O单元的好氧区内氧溶解量为1.5mg/L-2.5mg/L，前几级好氧区采用微氧曝气，各级溶解氧控制在1.0mg/L以下，并逐级提高;二沉池底部部分污泥回流到第一级和第二级A/O单元的缺氧区内提供微生物菌种，各级缺(厌)氧区内启动搅拌装置进行搅拌避免产生沉淀。
说明书
一种多级A/O生物膜耦合脱氮除磷水处理方法
技术领域
本发明涉及一种水处理技术，尤其是一种多级A/O与生物膜耦合脱氮除磷水处理方法。
背景技术
我国城镇污水处理厂存在严重的碳源不足问题，根据 2009 年的抽样统计分析，我国城镇污水处理厂BOD5/TN 平均仅为 3.49。碳源不足不仅使TN 达标难度较大，还会造成污泥浓度低、污泥易松散膨胀等问题。
现行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)对城镇污水处理厂氮、磷的排放提出了更高的要求，城镇污水处理厂一级 A 标准在许多流域和省市提标改造工程中大量实施。随着排放标准的提高，传统活性污泥法为保证足够的硝化时间，只能低污泥浓度限制下，增大反应池容积，造成占地面积增大、基建投资增加。而目前城镇污水处理工艺应用较多的A/O工艺、AAO工艺等，都具有内回流系统，又使造价与运行费用增高。
发明内容
针对上述现有技术不足，本发明要解决的技术问题是：怎样提供一种利用有限的反应池容积，增大处理效果，提高进水碳源利用效果，同时可以降低设备造价成本的脱氮除磷水处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：
一种多级A/O与生物膜耦合脱氮除磷水处理方法，其特点在于，采用了如下结构的反应系统，反应系统包括矩形的反应池，反应池内并行等距地相隔设置有3-4个A/O单元形成多级串联结构，每个A/O单元内采用设有过水孔的隔板分隔为缺(厌)氧区和好氧区，缺(厌)氧区和好氧区的容积比为1:2-2:3之间，所述缺(厌)氧区内设置有搅拌装置，好氧区底部设置有曝气装置，好氧区内部设置有孔眼结构的悬浮填料，悬浮填料的体积为所在好氧区容积的35%-50%，上一级A/O单元的好氧区与下一级A/O单元的缺(厌)氧区相连通且形成使污水呈折流的所述多级串联结构，每个A/O单元的缺(厌)氧区均设置有进水管道与进水总管道相连，最后一级A/O单元的好氧区与二沉池相连，二沉池底部通过污泥回流管道连接到第一级A/O单元的缺氧区内，污泥回流管道中设置有污泥回流泵;本方法处理时，采用进水管道将进水总管道的污水分配到各级A/O单元的缺(厌)氧区，其中第一级A/O单元进水比例为40%-60%，后续的A/O单元进水比例依次减小，最后一级A/O单元进水比例为10%-20%，每级A/O单元的污水分别经过该级的缺(厌)氧区和好氧区处理后再进入下一级的A/O单元，在反应池内形成折向绕流，最后从最后一级A/O单元的好氧区流出到二沉池进行沉淀;其中，在A/O单元的好氧区中，通过曝气装置控制好氧区内氧溶解量，使最后一级A/O单元的好氧区内氧溶解量为1.5mg/L-2.5mg/L，前几级好氧区采用微氧曝气，各级溶解氧控制在1.0mg/L以下，并逐级提高;二沉池底部部分污泥回流到第一级和第二级A/O单元的缺(厌)氧区内提供微生物菌种，根据出水硝态氮值确定各级回流量大小，尽量保证第一级缺(厌)氧区的释磷环境，各级缺(厌)氧区内启动搅拌装置进行搅拌避免产生沉淀。
本方法中，反应池主体为串联的多级A/O池(即A/O单元)，为节省占地各级之间可以采用折流形式，各级A/O单元容积大致相等。将进水分配至每一级的缺(厌)氧区进入生物反应池，在各级好氧区中装填能附着生物膜的悬浮填料，各级缺(厌)氧区与好氧区通过活动隔板(墙)隔开，污泥回流至第一级缺(厌)氧区，剩余污泥通过管道排除系统控制适当污泥龄。其中所述反应池主体采用3~4级A/O池串联，即在有效利用碳源的同时避免工艺的复杂程度，便于后期运行管理及维护。所述进水分配比调节为第一级进水所占比例大，约为40%~60%，最后一级进水所占比例小，约为10%~20%，降低最后一级出水硝态氮浓度较低，这样可以实现第一级A区的厌氧环境，优化除磷效能。其中所述每级A/O池缺(厌)氧区与好氧区间可用活动隔板(墙)隔开，其容积比可根据实际水质及稳定情况进行调节，体积比在1:2~2:3之间调节，可以充分匹配好硝化与反硝化的过程，每级的缺(厌)氧与好氧区体积比根据水质情况可以做调整。其中，所述好氧区悬浮填料是采用体积小、比表面积大的多孔轻质材料，具有亲水性及通透性，填料被充分地搅拌并与水流混合，而空气流又被充分地分割成细小的气泡，增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率。例如可以采用K3型，NATRIX型，AnoxKadnes型等悬浮填料，外形可以是多环形及球形。装填填料体积为好氧池有效容积的35%~50%，这样可以提高系统的硝化菌浓度，提高处理效果。
本方法中，还可以控制适当污泥龄，所述控制适当污泥龄是指通过考虑聚磷菌的世代周期较短，同时生物除磷主要是通过厌氧释磷与好氧过量吸磷，并将磷以聚合态存放在菌体内，通过控制适当污泥龄，定期将高磷污泥排除系统，提高除磷效果。同时好氧区的填料生物膜可保证硝化菌的数量。
本方法中，采用分段进水方式有如下工艺优势：(1)有机物沿反应器均匀分布，负荷均衡，一定程度上缩小了供氧速率与耗氧速率之间的差距，降低能耗，更能充分发挥活性污泥微生物的降解能力;(2)各段缺氧区只进入部分原水，反硝化菌优先利用原水中易降解有机物进行反硝化反应，减少了好氧区异养菌对有机物的竞争，因此反硝化可以最大程度地利用原水碳源。
本方法中采用多级A/O池串联有如下优势：(1)硝化液从各段好氧区直接进入下一段缺氧区，不用设置硝化液内回流设施，简化了工艺流程，节省了动力费用;(2)反硝化出水直接进入好氧区，在一定程度上弥补了硝化反应对碱度的需求，减少碱度物质投加量;(3)缺氧好氧环境交替存在，有效抑制了丝状菌的繁殖生长，防止丝状菌污泥膨胀的发生;(4)对现有水厂的升级改造相对简单，只需将污水改为分段进入主体反应池体，部分池体改为缺氧运行，其它设施无需改动。
本方法中，悬浮填料的装填使微生物在填料表面附着繁殖，形成生物膜。生物膜的生成能在反应池容积不变的情况下提高污泥浓度，减少占地，提高处理能力;有利于原生动物后生动物的生成，延长生物链，促进生物捕食作用，减少剩余污泥;生物膜内部可能形成缺氧环境，适宜反硝化菌的生长，可能出现同步硝化反硝化，提高系统的脱氮效果。
合适的污泥龄控制可以尽快将富含磷的污泥转移出系统，减少磷在系统中的累积，一定程度上提高除磷效果。
综上所述，相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、提高碳源的利用率，通过分级进水将有效的碳源用于反硝化脱氮及聚磷菌释磷效果。同时避免过多碳源直接进入好氧区，减少碳源与氧气的直接碳化作用，减少碳源的损失。
2、提高同时脱氮除磷效果，利用在每级好氧区投加填料构建生物膜，增加好氧硝化污泥浓度，在好氧区投配比为35%~50%时，污泥浓度可相应提高20%~30%，可以适当减少好氧区体积。通过污泥龄的控制，将富含磷的污泥转移出系统，提高除磷效果，通过控制第一级和第二级缺(厌)氧区污泥回流量，实现第一级A池的释磷菌释磷厌氧环境。
3、通过对前几级好氧区DO的控制，进行微氧曝气，利用缺(厌)氧区的混合液进入好氧区DO浓度梯度提高氧的转移效率，节省电耗，通过半年多的稳定运行，在前几级好氧区DO控制在1.0mg/L以下，每级硝化效率均达到85%以上，出水氨氮能稳定达到我国城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002) 一级A 标准，同时在微氧的条件下，系统能够实现同步硝化反硝化，提高脱氮效果。
