申请日20200422
公开(公告)日20200807
IPC分类号C02F3/34; C02F3/30; C02F101/10; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种富集反硝化聚磷菌的高效脱氮除磷生活污水处理设备，包括池体、厌氧池、吸附池、缺氧池、兼性池、好氧池、沉淀池;所述池体为矩形碳钢敞口式多渠道一体化集成装配;其左侧配置有沉淀池、右侧配置有兼性池、中间配置有厌氧池、缺氧池、好氧池、吸附池;周边配置有回流渠、出水渠、进气管、进水管、出水管和剩余污泥管;通过对工艺、运行条件的控制，使系统内DPB占优势地位，可实现在低碳源的情况下同步脱氮除磷，实现“一碳两用”;本发明在低C/N条件下能够诱导DPB成为优势菌群发挥反硝化聚磷作用，脱氮除磷效果好,有效防止污泥膨胀，满足生活污水稳定、高效脱氮除磷成套设备需求。
权利要求书
1.一种富集反硝化聚磷菌的高效脱氮除磷生活污水处理设备，简称:脱氮除磷设备;其特征在于，包括池体、厌氧池、吸附池、缺氧池、兼性池、好氧池、沉淀池;所述脱氮除磷设备为矩形碳钢结构，所述池体为敞口式不设顶盖的多条渠道一体化集成装配;所述脱氮除磷设备所述渠道长宽比为5:1—10:1，宽深比为1:1—2:1;所述池体的左侧配置有沉淀池、右侧配置有兼性池、中间下部并列配置有厌氧池和缺氧池、中间上部并列配置有好氧池;所述厌氧池上方配置有吸附池;所述池体内侧的左侧和上部周边配置有回流渠;所述池体内侧的右边配置有出水渠;所述池体外侧的上部和左侧各自分别配置有两组进气管,所述池体外侧的下部分别配置有进水管、出水管和剩余污泥管;所述池体内的左上角配置有空气提推器;
所述厌氧池、吸附池、缺氧池、兼性池、好氧池、沉淀池之间均设置有过水孔，水力形态为推流式;所述厌氧池起端设有进水管和潜水推流搅拌器，末端设有氧化还原电位仪;所述吸附池中心设有潜水搅拌器，所述潜水搅拌器配置有上、下两组桨叶，所述吸附池靠近沉淀池一侧配置的过水孔作为污泥回流孔;所述兼性池的起端设置有潜水推流搅拌器,所述兼性池的起端与好氧池混合液的回流渠通过过水孔连通;所述回流渠底部设有通向缺氧池底部的管道，末端设有ORP仪与潜水回流泵，所述回流泵出口位于所述厌氧池起端并设有拍门;所述兼性池分别配置有前后串联配置的两个格，每个格的起端设置有潜水推流搅拌器，其底部设置有曝气器，所述兼性池的第二格末端设置有ORP仪和溶解氧仪;所述好氧池分为并列、串联配置的两个格，每格底部设有曝气器，所述好氧池内填充有移动床填料，所述好氧池第二格的末端设有DO仪和空气提推器，所述好氧池中的混合液通过空气提推器推流至回流渠;所述空气提推器与好氧池之间设有不锈钢网，所述不锈钢网阻止移动床填料进入空气提推器区域内;在通向兼性池与缺氧池的混合液的回流渠上设置有渠道闸，所述渠道闸调节回流量;所述沉淀池采用外侧长边进水、长边出水形式，所述沉淀池进水渠的下方设置有配水孔，所述配水孔下方设置有水力挡板，所述沉淀池内的污泥通过行车式刮吸泥机排入污泥回流渠，回流污泥通过吸附池上的污泥回流孔进入吸附池，剩余污泥通过渠道末端剩余污泥管排出;全程由三个ORP仪与二个DO仪控制，总出水水质指标NH4+<3mg/L，TN<10mg/L，TP<0.5mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种富集反硝化聚磷菌的高效脱氮除磷生活污水处理设备，其特征在于，所述厌氧池、吸附池、缺氧池、兼性池、好氧池、沉淀池水力停留时间分别为1.5h、0.3h、2h、6h、6h、2h;所述沉淀池的表面负荷为0.8m3/㎡·h—1.2m3/㎡·h;所述厌氧池的ORP控制范围为-450mV至-250mV;所述缺氧池的ORP控制范围为-150mV至0mV;所述兼性池的ORP控制范围为-100mV至50mV,所述兼性池的DO控制范围为<0.6mg/L;所述好氧池的DO控制范围为1.5mg/L—2.5mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种富集反硝化聚磷菌的高效脱氮除磷生活污水处理设备，其特征在于，所述吸附池内潜水搅拌器采用低速搅拌器，其搅拌速度为40r/min—60r/min;所述厌氧池、缺氧池、兼性池内的潜水推流搅拌器单位功率为2W/m3—4W/m3(污水)。
4.根据权利要求1所述的一种富集反硝化聚磷菌的高效脱氮除磷生活污水处理设备，其特征在于，所述缺氧池回流至厌氧池，其回流比为100%;所述沉淀池的污泥回流至吸附池，其回流比为50%—100%，通过回流交替进行厌氧/缺氧容积富集DPB，并且通过缺氧池混合液回流至厌氧池的方式，最大程度消除NO3-和DO对DPB与聚磷菌PAOs的抑制。
5.根据权利要求1所述的一种富集反硝化聚磷菌的高效脱氮除磷生活污水处理设备，其特征在于，所述兼性池采用间歇曝气方式，所述缺氧池的混合液与所述好氧池回流的混合液共同进入兼性池，在低C/N比条件下诱导DPB成为优势菌群，实现同步脱氮除磷作业，具有“一碳两用”特点;并在低DO条件下强化兼氧脱氮细菌的同步硝化反硝化作用(SND)。
6.根据权利要求1所述的一种富集反硝化聚磷菌的高效脱氮除磷生活污水处理设备，其特征在于，所述兼性池曝气的控制方式为:当出水NH4+≤3mg/L时，以下三种情况开启曝气:①所述好氧池DO<1.5mg/L时;②所述兼性池ORP小于-100mV时;③所述缺氧池OPR<-150mV时;当出水NH4+>3mg/L时，所述兼性池开启曝气，直至出水NH4+≤3mg/L;当出水NH4+≤3mg/L时，以下两种情况关闭曝气:①所述兼性池DO>0.6mg/L;②所述兼性池ORP>50mV。
7.根据权利要求1所述的一种富集反硝化聚磷菌的高效脱氮除磷生活污水处理设备，其特征在于，所述好氧池内设置有移动床填料，固定污泥龄较长的硝化细菌(NOB)，所述填料的填充比为20%—50%;所述好氧池混合液的回流采用空气提推方式，其回流比范围为100—400%;所述好氧池混合液回流量通过变频器控制鼓风机增加或者减少提供给空气提推器的风量来实现。
8.根据权利要求1所述的一种富集反硝化聚磷菌的高效脱氮除磷生活污水处理设备，其特征在于，所述好氧池混合液回流量的控制:当所述缺氧池OPR<-150mV时，通过增大渠道闸开度,并适当增大向缺氧池的回流量;当所述兼性池ORP小于-100mV时，通过增大渠道闸开度,并适当增大向兼性池的回流量;当所述缺氧池OPR大于0mV时，通过减小渠道闸开度,并适当减少向缺氧池的回流量;当所述兼性池ORP大于50mV时，通过降低渠道闸开度,并适当减小向兼性池回流量。
说明书
一种富集反硝化聚磷菌的高效脱氮除磷生活污水处理设备
技术领域
本发明涉及生活污水处理技术设备领域，特别涉及一种富集反硝化聚 磷菌的高效脱氮除磷生活污水处理设备。
背景技术
随着科技进步和社会经济的发展，城镇生活污水处理的标准不断提 高;污水中大量的氮磷废水未经适当处理直接排入水体，严重污染了水 体环境，并对人类健康产生严重危害。生活污水中脱氮除磷问题，对城 镇污水的达标排放造成困难。传统生物脱氮除磷方法在污水治理方面起 到了一定的作用，但仍存在很多缺陷。如聚磷菌和反硝化菌对碳源的竞 争始终存在，硝化菌、反硝化菌、聚磷菌菌群污泥龄不同，各种菌群混 合在一起互相制约，难以使系统达到最优的运行条件;在低C/N比条 件下，好氧生物除磷过程增加了动力消耗且会产生大量的剩余污泥;整 个处理工艺流程较长，占地面积大且基建投资高等。
随着污水处理的不断深入研究，几种新型的生物脱氮除磷工艺近几年 得到了发展和应用，主要包括：同步硝化反硝化工艺、短程硝化反硝化工 艺、厌氧氨氧化工艺、全程自养脱氮工艺和反硝化除磷工艺，这些新工艺 都具有降低能耗，节省碳源，污泥产量少占地小等优点。尤其反硝化除磷 工艺使除磷和反硝化这两个独立的过程在反硝化聚磷菌DPB(Denitrifying phosphorus accumulating bacteria)的参与下仅在缺氧环境下就可同时完 成，吸磷和脱氮过程的结合不仅节省了对碳源的需要，而且吸磷在缺氧内 完成可节省曝气所需要的能源，产生的剩余污泥量也大为降低。因此反硝 化除磷技术已成为目前污水除磷脱氮研究领域的重点和热点之一。
现有技术中,污水处理工艺脱氮与除磷不能兼顾，需要对工艺进行改进; 现有技术的缺陷表现为：1.设备集成化不够高;2.污泥龄矛盾难以解决:自 养亚硝酸盐氧化菌(NOB)污泥龄长，而DPB与聚磷菌(PAOs)污泥龄短，在同 一系统中不能同时发挥最大效能;3.碳源竞争：低C/N比污水中DPB、PAOs 与反硝化细菌对碳源争夺;4.污泥回流中携带的DO和NO3-抑制DPB和PAOs 的厌氧释磷。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种富集反硝化聚磷菌的高效脱 氮除磷生活污水处理设备，针对现有技术中的不足，研发集成度高、低耗 高效、易操作管理、运行稳定、能够实现DPB的快速富集;优化富集配置 的设备,并在低C/N条件下,实现高效富集DPB,满足生活污水高效脱氮除磷 成套设备需求。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种富集反硝化聚磷菌的 高效脱氮除磷生活污水处理设备，简称:脱氮除磷设备;包括池体、厌氧池、 吸附池、缺氧池、兼性池、好氧池、沉淀池;其特征在于：
所述脱氮除磷设备为矩形碳钢结构，所述池体为敞口式不设顶盖的多 条渠道一体化集成装配;所述脱氮除磷设备所述渠道长宽比为5:1—10:1， 宽深比为1:1—2:1;所述池体的左侧配置有沉淀池、右侧配置有兼性池、 中间下部并列配置有厌氧池和缺氧池、中间上部并列配置有好氧池;所述 厌氧池上方配置有吸附池;所述池体内侧的左侧和上部周边配置有回流渠; 所述池体内侧的右边配置有出水渠;所述池体外侧的上部和左侧各自分别 配置有两组进气管,所述池体外侧的下部分别配置有进水管、出水管和剩余 污泥管;所述池体内的左上角配置有空气提推器;
所述厌氧池、吸附池、缺氧池、兼性池、好氧池、沉淀池之间均设置 有过水孔，水力形态为推流式;所述厌氧池起端设有进水管和潜水推流搅拌 器，末端设有氧化还原电位仪(ORP仪);所述吸附池中心设有潜水搅拌 器，所述潜水搅拌器配置有上、下两组桨叶，所述吸附池靠近沉淀池一侧 配置的过水孔作为污泥回流孔;所述兼性池的起端设置有潜水推流搅拌器, 所述兼性池的起端与好氧池混合液的回流渠通过过水孔连通;所述回流渠 底部设有通向缺氧池底部的管道，末端设有ORP仪与潜水回流泵，所述回 流泵出口位于所述厌氧池起端并设有拍门;所述兼性池分别配置有前后串 联配置的两个格，每个格的起端设置有潜水推流搅拌器，其底部设置有曝 气器，所述兼性池的第二格末端设置有ORP仪和溶解氧仪(DO仪);所述 好氧池分为并列、串联配置的两个格，每格底部设有曝气器，所述好氧池 内填充有移动床填料，所述好氧池第二格的末端设有DO仪和空气提推器， 所述好氧池中的混合液通过空气提推器推流至回流渠;所述空气提推器与 好氧池之间设有不锈钢网，所述不锈钢网用于防止移动床填料进入空气提 推器区域内;在通向兼性池与缺氧池的混合液的回流渠上设置有渠道闸，所 述渠道闸用来调节回流量;所述沉淀池采用外侧长边进水、长边出水形式， 所述沉淀池进水渠的下方设置有配水孔，所述配水孔下方设置有水力挡板， 所述沉淀池内的污泥通过行车式刮吸泥机排入污泥回流渠，回流污泥通过 吸附池上的污泥回流孔进入吸附池，剩余污泥通过渠道末端剩余污泥管排 出;全程由三个ORP仪与二个DO仪控制，保证出水NH4+<3mg/L，TN<10mg/L， TP<0.5mg/L。
所述厌氧池、吸附池、缺氧池、兼性池、好氧池、沉淀池水力停留时 间分别为1.5h、0.3h、2h、6h、6h、2h;所述沉淀池的表面负荷为0.8m3/ ㎡·h—1.2m3/㎡·h;所述厌氧池的ORP控制范围为-450mV至-250mV;所述 缺氧池的ORP控制范围为-150mV至0mV;所述兼性池的ORP控制范围为 -100mV至50mV,所述兼性池的DO控制范围为<0.6mg/L;所述好氧池的DO控制范围为1.5mg/L—2.5mg/L。
所述吸附池内潜水搅拌器采用低速搅拌器，其搅拌速度为40r/min— 60r/min;所述厌氧池、缺氧池、兼性池内的潜水推流搅拌器单位功率为2W/m 3—4W/m3(污水)。
所述缺氧池回流至厌氧池，其回流比为100%;所述沉淀池的污泥回流 至吸附池，其回流比为50%—100%，通过回流交替进行厌氧/缺氧容积富集 DPB，并且通过缺氧池混合液回流至厌氧池的方式，最大程度消除NO3-和DO 对DPB与聚磷菌PAOs的抑制。
所述兼性池采用间歇曝气方式，所述缺氧池的混合液与所述好氧池回 流的混合液共同进入兼性池，在低C/N比条件下诱导DPB成为优势菌群， 实现同步脱氮除磷作业，具有“一碳两用”特点;并在低DO条件下强化兼 氧脱氮细菌的同步硝化反硝化作用(SND)。
所述兼性池曝气的控制方式为:当出水NH4+≤3mg/L时，以下三种情况 开启曝气:①所述好氧池DO<1.5mg/L时;②所述兼性池ORP小于-100mV时; ③所述缺氧池OPR<-150mV时;当出水NH4+>3mg/L时，所述兼性池开启曝 气，直至出水NH4+≤3mg/L;当出水NH4+≤3mg/L时，以下两种情况关闭曝气: ①所述兼性池DO>0.6mg/L;②所述兼性池ORP>50mV。
所述好氧池内设置有移动床填料，固定污泥龄较长的硝化细菌(NOB)， 强化NH4+去除效果，所述填料的填充比为20%—50%;所述好氧池混合液的回 流采用空气提推方式，降低能耗的同时实现大回流比,其回流比范围为100 —400%;所述好氧池混合液回流量通过变频器控制鼓风机增加或者减少提 供给空气提推器的风量来实现。
所述好氧池混合液回流量的控制:当所述缺氧池OPR<-150mV时，通过 增大渠道闸开度,并适当增大向缺氧池的回流量;当所述兼性池ORP小于 -100mV时，通过增大渠道闸开度,并适当增大向兼性池的回流量;当所述缺 氧池OPR大于0mV时，通过减小渠道闸开度,并适当减少向缺氧池的回流量; 当所述兼性池ORP大于50mV时，通过降低渠道闸开度,并适当减小向兼性 池回流量。
本发明的工作原理为：
生活污水首先进入厌氧池，聚磷菌(PAOS)与DPB厌氧释磷并利用进水 COD合成聚-β羟基丁酸(PHB)，此过程易受到NO3-和DO的干扰，而降低 厌氧释磷效率;因此通过沉淀池回流污泥至吸附池与来自厌氧池的混合液 充分混合，吸附剩余COD防止污泥膨胀，并合成PHB;DPB利用PHB作为电 子供体、NO3-作为电子受体进行内源反硝化，该过程在缺氧池中继续进行， 缺氧池末端的NO3-和DO含量几乎为零，该缺氧混合液通过回流泵回流至厌 氧池起端，给DPB厌氧释磷创造“压抑”的良好环境;缺氧池混合液与好 氧池回流的混合液共同进入兼性池，在低DO条件下实现同步硝化反硝化 (SND)，并保证硝化与反硝化分别在好氧池和兼性池中以各自最大反应速 率进行的，同时DPB进行反硝化除磷;进入好氧池的COD已经很少，NOB 在好氧池中占据优势地位，在好氧池内投加移动床填料，对污泥龄较长的 NOB进行固定，强化硝化效果;同时DPB、PAOS进行除磷与污泥再生，好氧 池混合液回流至兼性池和缺氧池，回流缺氧池目的是辅助回流污泥向缺氧 池补充NO3-，满足DPB利用NO3-作为电子受体实现反硝化作用，诱导DPB在 交替厌氧/缺氧条件下富集。好氧池出水至沉淀池，污泥通过行车式刮吸泥 机提升至污泥回流渠，进而流入吸附池。
通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：本脱氮除磷设备 一体集成化程度高、低C/N条件下脱氮除磷效果好;脱氮除磷设备通过对工 艺、运行条件的控制，使系统内DPB占优势地位，可实现在低碳源的情况 下同步脱氮除磷，实现“一碳两用”;好氧池混合液通过空气提推器回流至 缺氧池与兼性池，兼性池通过控制氧化还原电位和溶解氧，在低C/N条件 下能够诱导DPB成为优势菌群发挥反硝化聚磷作用，并且强化同步硝化反 硝化作用;沉淀池污泥回流至吸附池，快速吸附有机物防止污泥膨胀;污 泥中携带的NO3-和DO通过缺氧池反硝化后回流至厌氧池，最大程度消除NO3-和DO对DPB与聚磷菌PAOs的抑制，给DPB厌氧释磷创造“压抑”环境; 交替厌氧/缺氧能够富集DPB,最大程度消除NO3-和DO对DPB与聚磷菌PAOs 的抑制;该工艺设备在低C/N情况下具有良好脱氮除磷效果。（发明人段远晗;邵洪;刘长林）
