申请日2019.11.29
公开(公告)日2020.03.24
IPC分类号C02F3/30
摘要
一种适用于高原城镇生活污水处理的改良型双污泥除磷脱氮装置与工艺，属于城镇生活污水生物处理领域。其特征是采用生物膜法和活性污泥法相结合构成双污泥系统，以实现除磷脱氮功能的强化。首先生活污水按一定比例同时进入低氧池和厌氧池：在低氧池中设有组合填料，通过同步硝化反硝化实现部分脱氮后进入缺氧池;厌氧池中，完成厌氧释磷后进入缺氧池;缺氧池中，通过反硝化除磷完成氮磷的同步去除。最后，曝气池主要用于吸收剩余的磷和去除剩余氨氮。本发明实现了聚磷菌和硝化菌的有效分离，相比于传统的双污泥法，具有工艺流程简单、操作方便、污泥产量低的优点，更能适应高原城镇生活污水的处理。
权利要求书
1.一种适用于高原城镇生活污水处理的改良型双污泥除磷脱氮装置，其特征在于，包括低氧池(2)和厌氧池(3)，低氧池(2)和厌氧池(3)的入口均连接原水水箱(1)，出口均连接缺氧池(4)，缺氧池(4)的出口连接曝气池(5)，曝气池(5)的出口连接沉淀池(6)，沉淀池(6)底部污泥出口通过污泥泵(13)与厌氧池(3)连接，其中，所述低氧池(2)内设有组合填料(7)，组合填料(7)以固定膜的形式富集硝化菌，所述低氧池(2)和曝气池(5)内均设有曝气器(8)，通过气泵(10)提供氧气。
2.根据权利要求1所述适用于高原城镇生活污水处理的改良型双污泥除磷脱氮装置，其特征在于，所述组合填料(7)为全塑性夹片维纶醛化丝，规格为Φ120mm，单位重量2.5-3.6kg/m3，比表面积350～400m2/m3，成膜后重量为70～90kg/m3，填充比70～80%。
3.根据权利要求1所述适用于高原城镇生活污水处理的改良型双污泥除磷脱氮装置，其特征在于，所述厌氧池(3)和缺氧池(4)内均设有搅拌器(9)。
4.基于权利要求1所述适用于高原城镇生活污水处理的改良型双污泥除磷脱氮装置的双污泥除磷脱氮工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，原水水箱(1)内的污水分为两路，一路进入低氧池(2)，另一路与来自沉淀池(6)的回流污泥一起进入厌氧池(3);
步骤2，低氧池(2)处理后的混合液与厌氧池(3)处理后的混合液均进入缺氧池(4);
步骤3，缺氧池(4)处理后的混合液进入曝气池(5)，去除剩余氨氮和总磷;
步骤4，曝气池(5)处理结束后，混合液进入沉淀池(6)进行泥水分离，污泥回流至厌氧池(3)，上清液排放。
5.根据权利要求4所述双污泥除磷脱氮工艺，其特征在于，所述步骤1中，进入低氧池(2)的流量与进入厌氧池(3)的流量之比为5:5～7:3。
6.根据权利要求4或5所述双污泥除磷脱氮工艺，其特征在于，所述低氧池(2)内通过气泵(10)提供氧气，控制DO在1.5～3.0mg/L，低氧HRT为3.0～5.0h;所述厌氧池(3)内进行厌氧搅拌，厌氧HRT为2.0～4.0h，所述缺氧池(4)内进行缺氧搅拌，缺氧HRT为3.0～5.0h，所述曝气池(5)内通过气泵(10)提供氧气，控制DO在2.0～4.0mg/L，曝气HRT为2.0～4.0h，所述沉淀池(6)中的污泥回流至厌氧池(3)，污泥回流比为25～75%，污泥泥龄保持在20～25d。
说明书
一种适用于高原城镇生活污水处理的改良型双污泥除磷脱氮装置和工艺
技术领域
本发明属于城镇生活污水生物处理技术领域，特别涉及一种适用于高原城镇生活污水处理的改良型双污泥除磷脱氮装置与工艺。
背景技术
西藏地处青藏高原，其社会地位与自然地位都无比重要，对国家和国际社会的和谐稳定和共荣发展有着不可忽视的影响。近年来由于经济发展和区域开发，西藏地区的环境保护问题也日益突出，尤其是城镇生活污水治理工作尚在起步阶段，低温低压低氧条件对微生物的活性、曝气的效能等造成了重大影响，限制了传统活性污泥/生物膜工艺的运行效率，使得污水厂的建立和运行受到很大的阻碍。纵观国内外相关已有技术研究和发明专利，该方面大部分都是空白，具有很大的前景和发展空间。
目前随着生活水平的逐步提高，城镇生活污水都逐渐呈现排水量增大，COD/N和COD/P比值下降的趋势。在有效去除有机物的同时，降低脱氮除磷对碳源的需求量、实现一碳多用，以达到高效的脱氮除磷效果，便具有相当重要的价值。
生物膜法，即在反应池内安装填料作为微生物生长富集的载体，微生物在填料表面聚集附着形成生物膜，污水流经填料后得到净化，生物膜中的微生物吸收分解水中的污染物从而生长，由于将微生物与水相分离开来所以可以富集世代周期较长的微生物。生物膜法作为介于活性污泥法和生物滤池之间的一种方法，具有生物相多样化、污泥产量少、处理效果稳定、传质条件好、运行管理方便等优点。并且随着技术的发展，出现了不同类型的填料，进一步完善了生物膜法的应用。
传统的除磷脱氮工艺属于单污泥系统，实际运行中存在着一些问题：①聚磷菌和反硝化细菌对污水中碳源存在竞争;②聚磷菌和硝化细菌处于同一污泥系统，两者存在泥龄矛盾;③好氧池中，异养好氧菌和硝化菌对氧的竞争，导致硝化细菌生长处于劣势。这使得传统的生物除磷脱氮工艺需要找到一个平衡点才能达到较好的处理效果。后来，人们在生物脱氮除磷研究过程中发现，活性污泥系统中部分聚磷菌可以在缺氧条件下以硝酸盐为电子受体，在进行反硝化的同时摄取溶液中的磷。建立在反硝化除磷的理论基础上，逐渐完善发展出了双污泥除磷脱氮工艺，其设置两套污泥回流系统，即硝化污泥和反硝化除磷污泥，分别构建适于硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌的生存环境。由于两段间生物相完全独立，能够较好地解决菌种间泥龄的矛盾，充分发挥各自的优势和作用，达到高效脱氮除磷的目的，同时可以更好地利用碳源并降低对氧的需求。常见的双污泥除磷脱氮工艺有A2N工艺、Dephanox工艺、A2NSBR工艺等。但是，普通的双污泥除磷脱氮工艺仍有缺陷：一方面工艺流程中存在多个回流系统，程序相对复杂;另一方面，整个工艺依旧以活性污泥法为主，污泥产量大，抗冲击负荷能力较低。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于高原城镇生活污水处理的改良型双污泥除磷脱氮装置与工艺，针对目前我国西藏地区城镇生活污水的水质特点以及高原地区自然条件，结合生物膜法和活性污泥法，优化了工艺流程，节约了运行成本，减少了剩余污泥产量，并能实现高原条件下氮磷污染物的稳定去除。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种适用于高原城镇生活污水处理的改良型双污泥除磷脱氮装置，包括低氧池2和厌氧池3，低氧池2和厌氧池3的入口均连接原水水箱1，出口均连接缺氧池4，缺氧池4的出口连接曝气池5，曝气池5的出口连接沉淀池6，沉淀池6底部污泥出口通过污泥泵13与厌氧池3连接，其中，所述低氧池2内设有组合填料7，组合填料7以固定膜的形式富集硝化菌，所述低氧池2和曝气池5内均设有曝气器8，通过气泵10提供氧气。
所述组合填料7为全塑性夹片维纶醛化丝，规格为Φ120mm，单位重量2.5-3.6kg/m3，比表面积350～400m2/m3，成膜后重量为70～90kg/m3，填充比70～80%。
所述厌氧池3和缺氧池4内均设有搅拌器9。
本发明还提供了一种基于所述适用于高原城镇生活污水处理的改良型双污泥除磷脱氮装置的双污泥除磷脱氮工艺，包括如下步骤：
步骤1，原水水箱1内的污水分为两路，一路进入低氧池2，另一路与来自沉淀池6的回流污泥一起进入厌氧池3;
步骤2，低氧池2处理后的混合液与厌氧池3处理后的混合液均进入缺氧池4;
步骤3，缺氧池4处理后的混合液进入曝气池5，去除剩余氨氮和总磷;
步骤4，曝气池5处理结束后，混合液进入沉淀池6进行泥水分离，污泥回流至厌氧池3，上清液排放。
所述步骤1中，进入低氧池2的流量与进入厌氧池3的流量之比为5:5～7:3。
所述低氧池2内通过气泵10提供氧气，控制DO在1.5～3.0mg/L，低氧HRT为3.0～5.0h;所述厌氧池3内进行厌氧搅拌，厌氧HRT为2.0～4.0h，所述缺氧池4内进行缺氧搅拌，缺氧HRT为3.0～5.0h，所述曝气池5内通过气泵10提供氧气，控制DO在2.0～4.0mg/L，曝气HRT为2.0～4.0h，所述沉淀池6中的污泥回流至厌氧池3，污泥回流比为25～75%，污泥泥龄保持在20～25d。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)生物膜法和活性污泥法的结合实现了聚磷菌和硝化菌的分离，避免了传统活性污泥系统中硝化菌和聚磷菌的泥龄矛盾问题。
2)低氧池2中组合填料的应用，一方面可以有效富集泥龄较长的硝化细菌，提高生物量，缓解高原环境对微生物生长的不利影响，保证处理效果的稳定;另一方面组合填料的结构特性，使其具有阻力小，布水布气性能好的特点，填料内侧的枝条可以有效切割气泡，提高氧转移速率和氧利用率，更好地应对高原低氧的环境特征。
3)缺氧池4中反硝化聚磷的发生提高了碳源的利用率，降低了系统对氧的需求，既可以适应目前高原城镇生活污水低浓度的特征，又可以顺应将来城镇生活污水高C/N、高C/P的发展趋势，有效减少了高原污水厂的曝气能耗。
4)脱氮系统以生物膜法为主，降低了污泥产量，节约了运行成本。
5)进入低氧池2和进入厌氧池3的流量比可以调节，针对不同的进水水质和冲击负荷进行优化，可以更好地适应高原上有机负荷、昼夜温差的变化。
6)整个工艺流程相比于传统的双污泥工艺只有一套回流系统，流程简单，管理运行方便，适用于技术储备较低的地区。（发明人朱光灿;韩震;李淑萍;杨忠莲;闫刚印;陆勇泽;杨俊玲;孙丽伟;李照博;冉斗志）
