申请日2011.11.04
公开(公告)日2012.06.20
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及一种多模式恒水位序批式活性污泥处理污水的方法及其系统，属于污水处理技术领域。所述系统包括连通的污泥浓缩预缺氧池、厌氧池、缺氧池、好氧池、兼氧池和序批池。兼氧池按好氧或缺氧方式运行。本系统可以进行多模式的污水处理方式，包括厌氧-缺氧-好氧模式，缺氧-厌氧-好氧模式和厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧模式。本污水处理方法可以达到增强脱氮除磷及有机物的去除效果，并提高设备利用率。
权利要求书
1.一种多模式序批式活性污泥处理污水的系统，包括依次连通的污 泥浓缩预缺氧池、第一功能池、第二功能池、第一好氧池、兼氧池、第二 好氧池、第一序批池，所述第一功能池和第二功能池为厌氧池或缺氧池， 且两者为不同功能池;
所述污泥浓缩预缺氧池中设有将污泥回流至第一功能池的污泥回流 泵、排出剩余污泥的排泥泵、将上清液泵至第一好氧池的上清液回流泵;
所述第一功能池中设有进水口和搅拌器;所述第二功能池中设有进 水口和搅拌器;所述兼氧池中设置有搅拌器、曝气头;所述第一序批池设 有搅拌器、曝气头、排水口、与缺氧池相连通的回流泵和将污泥排至污泥 浓缩预缺氧池的多孔吸泥管。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括第三好氧池和 第二序批池，所述第三好氧池分别与兼氧池以及第二序批池相连通，第二 序批池中设有搅拌器、曝气头、排水口、与缺氧池相连通的回流泵和将污 泥排至污泥浓缩预缺氧池的多孔吸泥管。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述搅拌器为潜 水搅拌机。
4.一种序批式活性污泥处理污水的方法，其特征在于，使用权利要 求1或2所述的处理系统对污水进行处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，兼氧池按好氧或缺氧 方式运行;污水混合液按照厌氧-缺氧-好氧模式运行时，兼氧池作为好氧 格运行，第一功能池为厌氧池，第二功能池为缺氧池，好氧格和第一、第 二、第三好氧池合为一个好氧池运行;污水混合液按照缺氧-厌氧-好氧模 式运行时，兼氧池作为好氧格运行，第一功能池为缺氧池，第二功能池为 厌氧池，好氧格和第一、第二、第三好氧池合为一个好氧池运行;污水混 合液按照厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧模式运行时，兼氧池作为缺氧池运行， 第一功能池为厌氧池，第二功能池为缺氧池。
6.如权利要求4所述的处理污水的方法，其特征在于，所述厌氧-缺 氧-好氧模式包括以下步骤：
(1)兼氧池的曝气头阀门打开，搅拌器关闭，作为好氧格运行;
(2)使经过格栅和沉砂池预处理的部分或全部污水进入厌氧池，与来 自污泥浓缩预缺氧池的回流污泥合为混合液，使其中的聚磷菌吸收由污水 水解酸化产生的挥发酸而释放磷，停留时间为1.0～2.0小时，回流污泥量 与系统总进水的体积比即回流比为0.2～0.6∶1;
(3)污水混合液经过厌氧池后进入缺氧池，与经过格栅和沉砂池预处 理的部分污水混合，同时与好氧池中经泵回流的混合液混合，去除回流液 中带来的硝酸盐，停留时间为1.0～2.0小时;
(4)污水混合液流入好氧池和第一序批池中，使污水中的有机物降解， 通过硝化反应去除其中的氨氮，通过聚磷菌生物过量吸收其中的磷。
7.如权利要求4所述的处理污水的方法，其特征在于，所述缺氧-厌 氧-好氧模式包括以下步骤：
(1)兼氧池的曝气头阀门打开，搅拌器关闭，作为好氧格运行;
(2)使经过格栅和沉砂池预处理的部分污水进入缺氧池，与污泥浓缩 预缺氧池中浓缩后的污泥混合，同时与好氧池中回流的混合液回流，去除 回流液中带来的硝酸盐，回流污泥量与系统总进水的体积比为0.2～0.6∶1， 回流混合液与系统总进水的体积比为0.5～1.5∶1，停留时间为1.0～2.0小 时;
(3)使缺氧池中的污水混合液与经过格栅和沉砂池预处理的部分污水 一起进入厌氧池，两者混合，使其中的聚磷菌吸收由污水水解酸化产生的 挥发酸而释放磷，停留时间为1.0～2.0小时;
(4)污水混合液流入好氧池和第一序批池中，使污水中的有机物降解， 通过硝化反应去除其中的氨氮，通过聚磷菌生物过量吸收其中的磷。
8.如权利要求4所述的处理污水的方法，其特征在于，所述厌氧- 缺氧-好氧-缺氧-好氧模式包括以下步骤：
(1)兼氧池的曝气头阀门关闭，搅拌器打开，作为缺氧池运行，若进水 的5日生化需氧量与凯氏氮之比小于3.5，即进水碳源不足无法满足较高 脱氮要求时，则在此格内投入备用碳源;
(2)使经过格栅和沉砂池预处理的部分或全部污水进入厌氧池，与来 自污泥浓缩预缺氧池的回流污泥合为混合液，使其中的聚磷菌吸收由污水 水解酸化产生的挥发酸而释放磷，停留时间为1.0～2.0小时，回流污泥量 与系统总进水的体积比为0.2～0.6∶1;
(3)污水混合液经过厌氧池后进入缺氧池，经过格栅和沉砂池预处理 的部分污水也进入此功能池，同时与好氧池中回流的混合液混合，去除回 流液中带来的硝酸盐，回流混合液与系统总进水的体积比为0.5～1.5∶1， 停留时间为1.0～2.0小时;之后进入第一好氧池，然后进入缺氧池;
(4)污水混合液流入第二和第三好氧池及第一序批池内进行好氧反 应，使污水中的有机物降解，通过硝化反应去除其中的氨氮，通过聚磷菌 生物过量吸收其中的磷。
9.如权利要求6-8中任意一项所述的方法，其特征在于，污水混合液 经过步骤(4)之后，第一序批池进入出水阶段，经过静止沉淀后泥水分离而 达标的出水排出;而此时第二序批池开始进入混合液回流、反应、静止沉 淀阶段;混合液回流量与系统总进水的体积比为0.5～1.5∶1。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，第一和第二序批池里的 污泥由多孔吸泥管自流排至污泥浓缩预缺氧池，经过40-60分钟的浓缩， 污泥浓度达到20000mg/L，然后回流或者排出，回流比为0.2～0.6∶1。
说明书
一种多模式序批式活性污泥处理污水的方法及其系统
技术领域
本发明涉及一种多模式恒水位序批式活性污泥改进型污水处理方法 及其系统，属于污水处理技术领域。
背景技术
目前，国家对城镇污水处理厂的氮、磷出水标准要求日益严格，许多 城镇污水处理厂要求出水达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》一 级A标准，因此很多污水厂都面临着升级改造的问题，而常用的污水脱氮 除磷工艺为A2/O工艺及各种改进型A2/O工艺。
1、传统A2/O工艺：
传统A2/O工艺是70年代在厌氧—缺氧工艺上开发出来的同步除磷脱 氮工艺，其生物反应池由ANAEROBIC(厌氧)、ANOXIC(缺氧)和OXIC(好 氧)三段组成，其典型工艺流程见图1。这是一种推流式的前置反硝化型 BNR工艺，其特点是厌氧、缺氧、好氧三段功能明确，界线分明，可根 据进水条件和出水要求，人为地创造和控制三段的时空比例和运转条件， 只要碳源充足(TKN/COD≤0.08或BOD/TKN≥4)便可根据需要达到比 较高的脱氮率。
常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧(A1)/缺氧(A2)/好氧(O)的布置 形式。该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物有效释磷水平 的充分与否，对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义，厌氧区在前 可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷。
A2/O法的缺点主要在于该工艺本身。脱氮需要保持较低的污泥负荷， 以便充分进行硝化，达到较高的脱氮率，而生物除磷需要维持较高的污泥 负荷，保持较大的剩余污泥量，以便达到较好的除磷效果，因此在设计中 还需要采取必要的措施作进一步的优化，以缓和两者的矛盾;同时，需设 置污泥回流和内回流泵房、单独的二次沉淀池等处理构筑物，流程较为复 杂，电耗较大，管理不方便，总占地面积较大。
2、恒水位序批式活性污泥处理方法
申请号200610165570.1的专利：一种恒水位序批式活性污泥处理污水 的方法及其系统，公开了恒水位序批式活性污泥处理污水的工艺，以下简 称为恒水位SBR工艺。
恒水位SBR工艺，即连续进水、连续出水、恒水位改进型SBR工艺， 该工艺提高了SBR工艺的设备利用率及反应池容积利用率。采用恒水位运 行，避免了变水位操作水头损失大的缺点。最重要的是在空间上提供了专 用缺氧、厌氧和好氧池，保留了传统A2/O活性污泥工艺各反应区功能明确、 界线分明的优点，使生物脱氮除磷的效率增高。
恒水位SBR工艺是将不同功能格的池体集中布置在一个大池内。整 个池体含有至少一个连续进水、连续出水、连续反应、恒水位的中间生物 反应池格和两个进行污泥回流、间歇反应、静止沉淀和交替出水的对称布 置的恒水位SBR池格，即第一和第二序批池。污泥回流、间歇反应和静 止沉淀过程(简称为RBS过程)在其中一个恒水位SBR池中实现(处于 RBS过程的SBR池称为RBS池)，而滗水则在另一个恒水位SBR池中实 现(处于滗水状态的SBR池称为滗水池)。两个SBR池周期交替进行RBS 和滗水过程。根据污废水处理要求，可在两个SBR池前采用多个串连布 置的中间生物反应池，设计成缺氧池格、厌氧池格或好氧池格以满足不同 的处理(如生物除磷、脱氮)要求。处理出水由两个SBR池中通过恒水 位滗水器交替滗出，剩余污泥则由处于滗水状态的SBR池中排放。
如图2恒水位SBR池体示意图，恒水位SBR工艺的运行如下：污水 先进入缺氧池，为脱氮反应提供碳源，混合液自SBR边格回流至缺氧池 内完成脱氮处理;而后混合液则进入厌氧池，进行厌氧释磷，然后污水进 入好氧池，完成硝化，最后进入两个SBR边格。
由恒水位SBR工艺的运行原理可知，恒水位SBR工艺结合了A2/O工艺 与SBR工艺的优点，在脱氮除磷效果和节省占地面积两方面都有良好表 现。
但是在运行的过程中发现，如果进水中TN、TP过高，而出水对脱氮 除磷要求较高时，恒水位SBR工艺对于脱氮除磷的处理效果还不是非常 理想，仍需加强脱氮除磷能力。由于该工艺只有从SBR格回流至缺氧池 的浓度不高的污泥回流，而没有至厌氧池的高浓度污泥回流，因此除磷效 果有待提高。且SBR边格排泥的污泥浓度不高。因此本发明就是针对于 进一步提高恒水位SBR工艺的脱氮除磷功能而进行的改进。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是对恒水位序批式活性污泥处理污水的工艺作出改进， 以达到增强脱氮除磷及有机物的去除效果，同时提高了设备利用率。
(二)技术方案
本发明提出一种多模式序批式活性污泥处理污水的系统，包括依次连 通的污泥浓缩预缺氧池、第一功能池、第二功能池、第一好氧池、兼氧池、 第二好氧池、第一序批池，所述第一功能池和第二功能池为厌氧池或缺氧 池，且两者为不同功能池。
其中，污泥浓缩预缺氧池中设有将污泥回流至第一功能池的污泥回流 泵、排出剩余污泥的排泥泵、将上清液泵至第一好氧池的上清液回流泵。
其中，第一功能池中设有进水口和搅拌器;第二功能池中设有进水 口和搅拌器;兼氧池中设置有搅拌器、曝气头;第一序批池设有搅拌器、 曝气头、排水口、与缺氧池相连通的回流泵和将污泥排至污泥浓缩预缺氧 池的多孔吸泥管。
其中，还包括第三好氧池和第二序批池，第三好氧池分别与兼氧池 以及第二序批池相连通，第二序批池中设有搅拌器、曝气头、排水口、与 缺氧池相连通的回流泵和将污泥排至污泥浓缩预缺氧池的多孔吸泥管。
其中，所述搅拌器为潜水搅拌机。
本发明提出一种序批式活性污泥处理污水的方法，使用本发明提出 的处理系统对污水进行处理。
其中，兼氧池按好氧或缺氧方式运行。污水混合液按照厌氧-缺氧- 好氧模式运行时，兼氧池作为好氧格运行，第一功能池为厌氧池，第二功 能池为缺氧池，好氧格和第一、第二、第三好氧池合为一个好氧池运行; 污水混合液按照缺氧-厌氧-好氧模式运行时，兼氧池作为好氧格运行，第 一功能池为缺氧池，第二功能池为厌氧池，好氧格和第一、第二、第三好 氧池合为一个好氧池运行;污水混合液按照厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧模 式运行时，兼氧池作为缺氧池运行，第一功能池为厌氧池，第二功能池为 缺氧池。
其中，所述厌氧-缺氧-好氧模式包括以下步骤：
(1)兼氧池的曝气头阀门打开，搅拌器关闭，作为好氧格运行;
(2)使经过格栅和沉砂池预处理的部分或全部污水进入厌氧池，与来 自污泥浓缩预缺氧池的回流污泥合为混合液，使其中的聚磷菌吸收由污水 水解酸化产生的挥发酸而释放磷，停留时间为1.0～2.0小时，回流污泥量 与系统总进水的体积比即回流比为0.2～0.6∶1;
(3)污水混合液经过厌氧池后进入缺氧池，经过格栅和沉砂池预处理 的部分污水也进入此功能池，同时与好氧池中回流的混合液混合，去除回 流液中带来的硝酸盐，回流混合液与系统总进水的体积比即回流比为 0.5～1.5∶1，停留时间为1.0～2.0小时;
(4)污水混合液流入好氧池中，使污水中的有机物降解，通过硝化反 应去除其中的氨氮，通过聚磷菌生物过量吸收其中的磷。
其中，所述缺氧-厌氧-好氧模式包括以下步骤：
(1)兼氧池的曝气头阀门打开，搅拌器关闭，作为好氧格运行;
(2)使经过格栅和沉砂池预处理的部分污水进入缺氧池，与污泥浓缩 预缺氧池中浓缩后的污泥混合，同时与好氧池中回流的混合液回流，去除 回流液中带来的硝酸盐，回流污泥量与系统总进水的体积比即回流比为 0.2～0.6∶1，回流混合液与系统总进水的体积比即回流比为0.5～1.5∶1，停 留时间为1.0～2.0小时;
(3)使缺氧池中的污水混合液与经过格栅和沉砂池预处理的部分污水 一起进入厌氧池，两者混合，使其中的聚磷菌吸收由污水水解酸化产生的 挥发酸而释放磷，停留时间为1.0～2.0小时。
(4)污水混合液流入好氧池中，使污水中的有机物降解，通过硝化反 应去除其中的氨氮，通过聚磷菌生物过量吸收其中的磷。
其中，所述厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧模式包括以下步骤：
(1)兼氧池的曝气头阀门关闭，搅拌器打开，作为缺氧池运行，若进水 碳源不足无法满足较高脱氮要求时(如进水的5日生化需氧量与凯氏氮之 比BOD5/TKN<3.5)，则在此格内投入备用碳源;
(2)使经过格栅和沉砂池预处理的部分或全部污水进入厌氧池，与来 自污泥浓缩预缺氧池的回流污泥合为混合液，使其中的聚磷菌吸收由污水 水解酸化产生的挥发酸而释放磷，停留时间为1.0～2.0小时，回流污泥量 与系统总进水的体积比即回流比为0.2～0.6∶1;
(3)污水混合液经过厌氧池后进入缺氧池，经过格栅和沉砂池预处理 的部分污水也可进入此功能池，同时与好氧池中经泵回流的混合液混合， 去除回流液中带来的硝酸盐，回流混合液与系统总进水的体积比即回流比 为0.5～1.5∶1，停留时间为1.0～2.0小时;之后进入第一好氧池，然后进 入缺氧池。
(4)污水混合液流入第二和第三好氧池及第一序批池内进行好氧反应， 使污水中的有机物降解，通过硝化反应去除其中的氨氮，通过聚磷菌生物 过量吸收其中的磷。此半个周期内第一序批池处于混合液回流、间歇反应 阶段，接着开始静止沉淀(完成处理出水与活性污泥的固液分离)，而与 此同时，第二序批池此半周期内正处于滗水阶段，处理出水由该池排出。
污水混合液经过步骤(4)之后，第一序批池进入下半个周期—滗水阶 段，经过静止沉淀后而达标的出水排出;而此时第二序批池，开始上半个 周期—进行混合液回流、间歇反应、静止沉淀阶段。混合液回流量与系统 总进水的体积比为0.5～1.5∶1。
其中，第一和第二序批池里的污泥由多孔吸泥管自流排至污泥浓缩预 缺氧池，经过40-60分钟的浓缩，污泥浓度达到20000mg/L，然后回流或 者排出，回流比为0.2～0.6∶1。
(三)有益效果
本发明的多模式强化脱氮除磷恒水位SBR污水处理改进型系统，相 对于现有技术，其优点包括：
1、除磷效果更好：增加了污泥浓缩预缺氧池，当中间反应池设置为 厌氧-缺氧-好氧模式时，相当于设置了至厌氧池的污泥回流，且污泥经浓 缩后，浓度提高，流量减少，回流比降低，因此污水与回流污泥混合后在 厌氧池的停留时间会相应加长，提高了厌氧释磷的效果。
另外，回流污泥在污泥浓缩预缺氧池内经高污泥浓度条件下的反硝化 反应，再进入厌氧池与进水混合进行厌氧反应，减少了回流对系统厌氧区 及前部反应区碳源有机物的稀释并控制硝酸盐进入厌氧区的总量，使厌氧 释磷效果更好。
污泥浓缩区浓缩了回流至厌氧池的污泥，上清液直接回到后段好氧池 起端。生物除磷的关键在于VFA(挥发性脂肪酸)的获得、普通异养菌 和聚磷菌的数量及剩余的氧源。VFA的量取决于源水中的VFA和异养菌 转化BCOD(可生物降解的COD)产生的VFA，源水中VFA由水质而定， 而由BCOD转化VFA则决定于异养微生物的数量和水力停留时间。污 泥回流量越小，厌氧池实际水力停留时间越长，给聚磷菌提供了更多的利 用VFA转化为PHB(聚-β-羟基酸)的机会，从而改善了系统的除磷效 率。
2、脱氮效果更好：污泥浓缩区减少了进入反应池格的回流污泥流量， 回流污泥总量并未减少。在回流混合液经过泥水分离(浓缩)区之后，预 缺氧池对剩下的NO3-N(硝态氮)继续进行反硝化，缺氧池依靠内碳 源反硝化，由于经过污泥浓缩后的MLSS能达到20000mg/L，高浓度 MLSS的内源呼吸作用对氧产生巨大需求，从而强化了预缺氧池的反硝 化和NO3-N浓度的降低。在较高微生物浓度下，内源反硝化的程度是 非常可观的。
回流污泥浓缩后减少了整个系统的流量，增加了污泥浓度及前端区域 的实际停留时间，除了强化了生物除磷及反硝化反应，也增加了硝化菌的 总量、实际硝化反应时间及前端区域的反应物浓度。强化了硝化反应，保 证了系统有机氮及氨氮的去除率。
3、排泥方式更好：增加了污泥浓缩段，污泥在经过浓缩后再排剩余 污泥，污泥浓度会更高，排的污泥流量会少，但污泥总量不会变。这样后 续的污泥处理效率会更高，处理效果会更好。同时两个SBR边格的剩余 污泥泵可减少一套，只需在污泥浓缩预缺氧池内布置一套剩余污泥泵即 可，提高了剩余污泥泵的利用率。
4、多模式调整，运行灵活：可根据进水水质情况，进行多模式调整： 如厌氧-缺氧-好氧模式(利于除磷);缺氧-厌氧-好氧模式(利于脱氮); 如厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧多段模式(利于除磷脱氮)。以上运行方式的 调整，不需多购置由SBR边格至缺氧池的混合液回流泵，只需将混合液 回流泵的位置进行调整或通过回流渠道阀门进行调整，因此并不需要增加 设备购置费用。
