申请日2006.03.09
公开(公告)日2006.08.23
IPC分类号C02F3/12
摘要
本发明公开了一种循环序批式活性污泥法污水处理工艺及其活性污泥反应器。该反应器由两主反应池和两辅反应池通过连通道或控制闸环形封闭串联而成，其中：两主反应池内设有曝气装置，两主反应池的上游池壁布置主反应池进水口;两辅反应池内设有搅拌装置和剩余污泥泵，两辅反应池的上游池壁布置辅反应池进水口，两辅反应池的下游池壁布置排水装置。该工艺利用上述两主反应池和两辅反应池所构成环形封闭空间进行污水的循环推流处理，在不同的时间段使各反应池分别处于缺氧、厌氧、好氧和沉淀工序，并且循环运行，从而实现污水脱氮除磷、降解有机物、固液分离的功能，具有处理效果好、管理灵活方便、运行费用低廉的优势。
权利要求书
1.一种循环序批式活性污泥法污水处理工艺，包括循环运行处理 污水的四个阶段，其中：
第一阶段包括如下过程：
(1)开启第一主反应池和第一辅反应池的进水口，将污水导入其 内，并且第一主反应池内的曝气装置停止曝气，使污水处于缺氧状态， 此时微生物以进水中的有机物为载体，通过兼性菌的反硝化作用实现 脱氮;
(2)第一主反应池的污水混合液通过一个连通道进入第一辅反应 池，并且第一辅反应池内的搅拌装置开启搅拌，使污水处于厌氧状态， 前一个运行周期沉淀下来的微生物以进水中的有机物为载体，过量释 放污泥中的磷;
(3)关闭第二主反应池和第二辅反应池的进水口，开启第一辅反 应池和第二主反应池之间的控制闸，使污水混合液进入第二主反应池， 并且第二主反应池内的曝气装置鼓风曝气，使污水处于好氧状态，微 生物进行有机物降解、硝化反应和过量吸附磷;
(4)第二主反应池的污水混合液通过另一个连通道进入作为沉淀 池的第二辅反应池，关闭第二辅反应池和第一主反应池之间的控制闸， 并且第二辅反应池内的搅拌装置停止搅拌，污水中的泥水分离，上清 液通过排水装置排出，剩余污泥则通过剩余污泥泵排除;第一阶段的 持续时间为120～180分钟;
第二阶段为一过渡阶段，关闭第一主反应池和第一辅反应池的进 水口，关闭第一辅反应池和第二主反应池之间的控制闸;开启第二主 反应池的进水口，开启第二辅反应池和第一主反应池之间的控制闸， 并且第一主反应池内的曝气装置鼓风曝气，污水改由第二主反应池进 水，第二辅反应池仍处于静止沉淀出水状态;第二阶段的持续时间为 30～60分钟，使得即将作为沉淀池的第一辅反应池中的污泥得以沉降 下来;
第三阶段与第一阶段的功能相同，只是在运行方式上，第二主反 应池取代了第一主反应池，第二辅反应池取代了第一辅反应池，污水 由第二主反应池和第二辅反应池进入，清水从第一辅反应池流出;
第四阶段与第二阶段的功能相同，只是在运行方式上，从第一主 反应池进水，第一辅反应池出水，使得即将作为沉淀池的第二辅反应 池中的污泥得以沉降，保证工作状态重新回到第一阶段;由此周而复 始，不断循环，从而使污水净化。
2.一种权利要求1所述污水处理工艺用的循环序批式活性污泥反 应器，包括四个污水反应池，其特征在于：
所述四个污水反应池由第一主反应池(1)、第一辅反应池(2)、 第二主反应池(3)和第二辅反应池(4)依次环形封闭串联而成，其 中：第一主反应池(1)与第一辅反应池(2)之间设有一连通道(16)， 第一辅反应池(2)与第二主反应池(3)之间设有一控制闸(11)，第 二主反应池(3)与第二辅反应池(4)之间设有另一连通道(17)，第 二辅反应池(4)与第一主反应池(1)之间设有另一控制闸(12)，由 此构成污水推流处理的循环通道;
所述第一、第二主反应池(1、3)内分别设置有曝气装置(13)， 第一、第二主反应池(1、3)的循环水流上游池壁上分别布置有主反 应池进水口(5、7);
所述第一、第二辅反应池(2、4)内分别设置有搅拌装置(14) 和剩余污泥泵(15)，第一、第二辅反应池(2、4)的循环水流上游池 壁上分别布置有辅反应池进水口(6、8)，第一、第二辅反应池(2、4) 的循环水流下游池壁上分别布置有排水装置(9、10)。
3.根据权利要求2所述的循环序批式活性污泥反应器，其特征在 于：所说的第一主反应池(1)、第一辅反应池(2)、第二主反应池(3) 和第二辅反应池(4)均呈矩形结构，其中：第一、第二主反应池(1、 3)的尺寸参数相同，它们并列布置在一起，并共用中间的一条池壁， 第一、第二辅反应池(2、4)的尺寸参数相同，它们分别布置在第一、 第二主反应池(1、3)的两侧，且它们的一条池壁同时共用第一、第 二主反应池(1、3)的两侧池壁，从而使四个反应池在整体上也呈矩 形结构;所说的第一、第二主反应池(1、3)与第一、第二辅反应池 (2、4)之间的连通道(16、17)、以及第一、第二辅反应池(2、4) 与第二、第一主反应池(3、1)之间的控制闸(11、12)均设置在它 们的共用池壁上。
说明书
循环序批式活性污泥法污水处理工艺及其活性污泥反应器
技术领域
本发明涉及采用活性污泥法降解污水的工艺及其装置，具体地指 一种循环序批式活性污泥法污水处理工艺及其活性污泥反应器。
背景技术
常规活性污泥法是目前应用较普遍的污水处理技术，它利用微生 物首先将有机物转化成二氧化碳、水、和微生物菌体，反应后将微生 物保存下来，在适当的时间通过排除剩余污泥从系统中除去新增的微 生物，达到降解污染负荷的目的。常用的活性污泥法污水处理技术有 连续流、序批式、以及连续流和序批式的组合等工艺形式。
连续流工艺是通过各处理单元空间的转换来进行这一过程的，污 水首先进入曝气反应池，然后进入沉淀池对混合液进行沉淀，与微生 物分离后的上清液外排。而序批式工艺则是通过在时间上的交替转换 实现这一过程，它在流程上将曝气反应池和二次沉池的功能集中在一 个池子内，兼行水质水量调节、微生物降解有机物、以及固液分离等 功能。近年来，随着研究的深入和技术的进步，一些连续流和序批式 的组合工艺也得到了应用。
经典的序批式活性污泥法(SBR工艺)与传统的连续流活性污泥 法相比，具有反应效率高、脱氮除磷、防止污泥膨胀、省略二次沉淀 池、不需污泥回流等优点，但同时也存在不能连续进出水、池容和设 备利用率低、以及变水头排水、水头损失大等缺陷。目前，SBR工艺 以其独特的优点而得到了极大的发展，工程技术人员陆续开发出了连 续进水、变液位出水的ICEAS、CASS、IDEA和DAT-IAT等工艺，以 及能连续进水和恒液位出水的UNITANK、LUCAS和MSBR等序批式改 进工艺。
这些改进的SBR工艺在解决经典SBR工艺不能连续进、出水等缺 点的同时，提高了容积和设备利用率、强化了部分处理的效果，但也 导致了沉淀效果较差、运行管理控制复杂、单池负荷不均衡等缺点。 如ICEAS、DAT-IAT、LUCAS和UNITANK的脱氮除磷效果较差;CASS 具有良好的脱氮除磷功能，但却不能连续出水;MSBR为组合七池结 构，具有良好的脱氮除磷效果，但设备与控制系统复杂、造价较高。 总之，这些改进的SBR工艺都不同程度地解决了经典SBR工艺存在的 问题，但也或多或少弱化了经典SBR工艺的优点，导致实际应用中存 在诸多不足之处，工艺系统运行的稳定性与污水处理的效果均受到不 同程度的影响，这些问题有待于改进与完善。
发明内容
本发明的目的是针对现有SBR及其改良工艺中的不足，旨在提供 一种处理效果好、管理灵活方便、运行费用低的循环序批式活性污泥 法污水处理工艺，以及用于该工艺的循环序批式活性污泥反应器。
为实现上述目的，本发明所设计的循环序批式活性污泥法污水处 理工艺，包括循环运行处理污水的四个阶段，其中：
第一阶段包括如下过程：
(1)开启第一主反应池和第一辅反应池的进水口，将污水导入其 内，并且第一主反应池内的曝气装置停止曝气，使污水处于缺氧状态， 此时微生物以进水中的有机物为载体，通过兼性菌的反硝化作用实现 脱氮。
(2)第一主反应池的污水混合液通过一个连通道进入第一辅反应 池，并且第一辅反应池内的搅拌装置开启搅拌，使污水处于厌氧状态， 前一个运行周期沉淀下来的微生物以进水中的有机物为载体，过量释 放污泥中的磷。
(3)关闭第二主反应池和第二辅反应池的进水口，开启第一辅反 应池和第二主反应池之间的控制闸，使污水混合液进入第二主反应池， 并且第二主反应池内的曝气装置鼓风曝气，使污水处于好氧状态，微 生物进行有机物降解、硝化反应和过量吸附磷。
(4)第二主反应池的污水混合液通过另一个连通道进入作为沉淀 池的第二辅反应池，关闭第二辅反应池和第一主反应池之间的控制闸， 并且第二辅反应池内的搅拌装置停止搅拌，污水中的泥水分离，上清 液通过排水装置排出，剩余污泥则通过剩余污泥泵排除;第一阶段的 持续时间为120～180分钟。
第二阶段为一过渡阶段，关闭第一主反应池和第一辅反应池的进 水口，关闭第一辅反应池和第二主反应池之间的控制闸;开启第二主 反应池的进水口，开启第二辅反应池和第一主反应池之间的控制闸， 并且第一主反应池内的曝气装置鼓风曝气，污水改由第二主反应池进 水，第二辅反应池仍处于静止沉淀出水状态;第二阶段的持续时间为 30～60分钟，使得即将作为沉淀池的第一辅反应池中的污泥得以沉降 下来。
第三阶段与第一阶段的功能相同，只是在运行方式上，第二主反 应池取代了第一主反应池，第二辅反应池取代了第一辅反应池，污水 由第二主反应池和第二辅反应池进入，清水从第一辅反应池流出。
第四阶段与第二阶段的功能相同，只是在运行方式上，从第一主 反应池进水，第一辅反应池出水，使得即将作为沉淀池的第二辅反应 池中的污泥得以沉降，保证工作状态重新回到第一阶段;由此周而复 始，不断循环，从而使污水净化。
为实现上述污水处理工艺而专门设计的循环序批式活性污泥反应 器，包括四个污水反应池，所述四个污水反应池由第一主反应池、第 一辅反应池、第二主反应池和第二辅反应池依次环形封闭串联而成。 其中：第一主反应池与第一辅反应池之间设有一连通道，第一辅反应 池与第二主反应池之间设有一控制闸，第二主反应池与第二辅反应池 之间设有另一连通道，第二辅反应池与第一主反应池之间设有另一控 制闸，由此构成污水推流处理的循环通道。并且：
第一和第二主反应池内分别设置有曝气装置，第一和第二主反应 池的循环水流上游池壁上分别布置有主反应池进水口;第一和第二辅 反应池内分别设置有搅拌装置和剩余污泥泵，第一和第二辅反应池的 循环水流上游池壁上分别布置有辅反应池进水口，第一和第二辅反应 池的循环水流下游池壁上分别布置有排水装置。
归纳起来，本发明的污水处理工艺及其循环序批式活性污泥反应 器，具有如下六个方面的特点：
1)在反应池的池型布置上，具有多点进水和多点出水的功能，并 且各单元池相互串联循环，既可以按照连续流的工艺方式运行，又可 以切换成序批式的工艺方式运行，同时还能够循环操作运行。
2)在各单元池的设备配置上，可以根据微生物的反应机理、固液 分离的不同特点，按照功能要求设置不同的进水口、曝气装置、搅拌 装置、沉淀出水装置，满足工艺处理单元时间和空间切换的要求。
3)在各单元池内，可以通过时间程序、空间循环流动控制设备的 运行，使各单元池分别处于缺氧、厌氧、好氧和沉淀工序，从而使整 个反应器相应具有脱氮除磷、降解有机物、固液分离的功能。
4)可以采用适用于满足曝气、沉淀工况要求的恒液位、免污染排 水装置。
5)在循环序批式活性污泥法污水处理工艺的整个运行周期内，进 出水可连续运行，与实际进水情况相吻合，不需另外采取措施或设置 调节装置，同时由于该工艺是不间断循环运行的，可克服污泥浓度不 均匀的状况。
6)各单元池功能分区明确，主反应池以微生物曝气为主，提高了 设备利用率;辅反应池在池型组合上利用了生物静置沉淀和平流沉淀 效果好的特点，可保证出水水质。
综上所述，与现有的SBR技术相比，本发明的优点在于：
其一，污水处理效果好。本发明的循环序批式活性污泥反应器结 合了连续流与序批式污泥反应装置的优点，在微生物反应阶段呈现生 态的多样性，出现厌氧、缺氧和好氧等多种状态，可以有效地除磷脱 氮，且有机物去除效率高。而在微生物沉淀阶段，静置沉淀为理想沉 淀，沉淀性能好，出水水质优。
其二，工程投资省。本发明的循环序批式活性污泥法污水处理工 艺是集约化程度高的一体化污水处理新工艺，它不设置初沉池和二沉 池，在恒水位下连续运行，且采用单池多格方式，无需间断流量，省 去了多池工艺所需的更多连接管、泵、阀门和回流装置。从系统的可 靠性、土建工程量、总装机容量、节能、降低运行成本和节约用地等 多方面来看，比传统的污水处理工艺具有明显的优势。
其三，运行费用低。本发明的循环序批式活性污泥法污水处理工 艺采用循环推流运行，水质负荷为理想的推流状态，动力效率高。其 活性污泥反应器不需要污泥回流和混合液回流，同时其采用恒液位排 水技术避免变液位的水头损失，比传统的污水处理工艺大大节约了运 行费用。
其四，占地面积省。本发明的循环序批式活性污泥反应器在结构 布置上可以更加紧凑，如全部采用矩形反应池组合，与传统的圆形反 应池相比，矩形反应池可共用池壁，从而减少占地面积和混凝土用量， 且系统可选择的池深范围较大，可达3.50～8.00m，充分节约用地。
其五，抗冲击负荷能力强。本发明的循环序批式活性污泥反应器 分多点进水，有效提高了系统承受水力冲击负荷和有机物冲击负荷的 能力。系统的污泥负荷和容积负荷大大提高，在厌氧、缺氧和好氧等 多种状态，提高了难降解废水的处理效率。
其六，工艺设备简单，自动控制灵活方便。
因此，本发明的工艺及设备非常简单实用，采用恒液位出水装置， 避免了传统的滗水器动力消耗大、机械部分多、寿命短的不足。可以 通过现有的自动控制系统把复杂的人工操作与计算机、软件、仪器设 备有机结合起来，自动完成整个污水处理工艺，创造满足微生物生存 的最佳环境。
