公布日：2022.02.01
申请日：2021.12.13
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明提供一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置和方法，包括：生物碳吸附及除磷系统包括依次连接的厌氧吸附池、第一沉淀池、好氧池、第二沉淀池，第二沉淀池的底部通过第一污泥回流管路连接至厌氧吸附池的前端；厌氧氨氧化系统包括依次连接的一体式厌氧氨氧化池和第三沉淀池，第三沉淀池的底部通过第二污泥回流管路连接至一体式厌氧氨氧化池的前端；第二沉淀池与一体式厌氧氨氧化池连接使得生物碳吸附及除磷系统与厌氧氨氧化系统耦合连接。通过双污泥系统独立进行污泥回流和排泥过程，节省了曝气能耗，不需要额外投加脱氮除磷药剂，提高了系统的脱氮效率并降低了碳排放，与传统活性污泥法相比，可大幅降低污水处理成本。
权利要求书
1.一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，其特征在于，包括：生物碳吸附及除磷系统，所述生物碳吸附及除磷系统包括依次连接的厌氧吸附池、第一沉淀池、好氧池、第二沉淀池，所述第二沉淀池的底部通过第一污泥回流管路连接至所述厌氧吸附池的前端；厌氧氨氧化系统，所述厌氧氨氧化系统包括依次连接的一体式厌氧氨氧化池和第三沉淀池，所述第三沉淀池的底部通过第二污泥回流管路连接至所述一体式厌氧氨氧化池的前端；所述第二沉淀池与所述一体式厌氧氨氧化池连接使得所述生物碳吸附及除磷系统与所述厌氧氨氧化系统耦合连接。
2.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述厌氧吸附池包括：厌氧吸附池进水口，所述厌氧吸附池进水口设置在所述厌氧吸附池的侧壁底部，所述厌氧吸附池进水口连接外部的沉砂池；第一搅拌器，所述第一搅拌器设置在所述厌氧吸附池的底部或侧壁。
3.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述第一沉淀池包括：第一沉淀池进水口，所述第一沉淀池进水口设置在所述第一沉淀池靠近所述厌氧吸附池的侧壁顶部；第二搅拌器，所述第二搅拌器设置在所述第一沉淀池靠近所述厌氧吸附池的侧壁上部，位于所述第一沉淀池进水口的下方；倒锥形泥斗，所述倒锥形泥斗设置在所述第一沉淀池的底部，所述倒锥形泥斗中设有穿孔排泥管，所述穿孔排泥管与所述第一沉淀池体外的排泥阀门和排泥泵相连。
4.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述好氧池包括：第一曝气管和若干个第一曝气盘，所述第一曝气管和若干个所述第一曝气盘设置在所述好氧池的底部；好氧池进水口，所述好氧池进水口设置在所述好氧池靠近所述第一沉淀池的侧壁下部；好氧池出水口，所述好氧池出水口设置在所述好氧池远离所述第一沉淀池的侧壁顶部。
5.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述第二沉淀池包括：第一自动刮吸泥装置，所述第一自动刮吸泥装置设置在所述第二沉淀池的底部。
6.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述一体式厌氧氨氧化池包括：固定化填料，所述固定化填料设置在所述一体式厌氧氨氧化池中；第二曝气管和若干个第二曝气盘，所述第二曝气管和若干个所述第二曝气盘设置在所述一体式厌氧氨氧化池的底部。
7.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述第三沉淀池包括有第二自动刮吸泥装置，所述第二自动刮吸泥装置设置在所述第三沉淀池的底部。
8.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述第一沉淀池连接至外部的污泥浓缩间。
9.一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理方法，利用权利要求1~8任意一项所述的高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，其特征在于，该方法包括：
向生物碳吸附及除磷系统的厌氧吸附池和好氧池中接种活性污泥，以及向厌氧氨氧化系统的一体式厌氧氨氧化池中接种短程硝化污泥和长有厌氧氨氧化菌的固定化填料；将沉砂池处理后的污水依次经过厌氧吸附池、第一沉淀池、好氧池、第二沉淀池、一体式厌氧氨氧化池、第三沉淀池；通过第一污泥回流管路将所述第二沉淀池底部的污泥回流至所述厌氧吸附池的前端；通过第二污泥回流管路将所述第三沉淀池底部的污泥回流至所述一体式厌氧氨氧化池的前端。
10.根据权利要求9所述的污水处理方法，其特征在于，所述方法还包括：维持所述生物碳吸附及除磷系统的污泥龄在1～5天，所述厌氧氨氧化系统不排泥。
发明内容
本发明的目的针对现有技术中的不足，提供一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置和方法，将吸附再生法与生物除磷相耦合，通过双污泥系统独立进行污泥回流和排泥过程，高效去除污水中的碳和磷，同时降低了进水的C/N，整体工艺与传统活性污泥法相比，节省了曝气能耗和脱氮除磷药耗，降低了污水处理成本，同时可通过厌氧消化~热电联产工艺回收有机物的能量，有助于实现碳减排和污水处理厂的能量自给。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，包括：
生物碳吸附及除磷系统，所述生物碳吸附及除磷系统包括依次连接的厌氧吸附池、第一沉淀池、好氧池、第二沉淀池，所述第二沉淀池的底部通过第一污泥回流管路连接至所述厌氧吸附池的前端；
厌氧氨氧化系统，所述厌氧氨氧化系统包括依次连接的一体式厌氧氨氧化池和第三沉淀池，所述第三沉淀池的底部通过第二污泥回流管路连接至所述一体式厌氧氨氧化池的前端；
所述第二沉淀池与所述一体式厌氧氨氧化池连接使得所述生物碳吸附及除磷系统与所述厌氧氨氧化系统耦合连接。
优选的，所述厌氧吸附池包括：
厌氧吸附池进水口，所述厌氧吸附池进水口设置在所述厌氧吸附池的侧壁底部，所述厌氧吸附池进水口连接外部的沉砂池；
第一搅拌器，所述第一搅拌器设置在所述厌氧吸附池的底部或侧壁。
优选的，所述第一沉淀池包括：
第一沉淀池进水口，所述第一沉淀池进水口设置在所述第一沉淀池靠近所述厌氧吸附池的侧壁顶部；
第二搅拌器，所述第二搅拌器设置在所述第一沉淀池靠近所述厌氧吸附池的侧壁上部，位于所述第一沉淀池进水口的下方；
倒锥形泥斗，所述倒锥形泥斗设置在所述第一沉淀池的底部，所述倒锥形泥斗中设有穿孔排泥管，所述穿孔排泥管与所述第一沉淀池体外的排泥阀门和排泥泵相连。
优选的，所述好氧池包括：
第一曝气管和若干个第一曝气盘，所述第一曝气管和若干个所述第一曝气盘设置在所述好氧池的底部；
好氧池进水口，所述好氧池进水口设置在所述好氧池靠近所述第一沉淀池的侧壁下部；
好氧池出水口，所述好氧池出水口设置在所述好氧池远离所述第一沉淀池的侧壁顶部。
优选的，所述第二沉淀池包括：
第一自动刮吸泥装置，所述第一自动刮吸泥装置设置在所述第二沉淀池的底部。
优选的，所述一体式厌氧氨氧化池包括：
固定化填料，所述固定化填料设置在所述一体式厌氧氨氧化池中；
第二曝气管和若干个第二曝气盘，所述第二曝气管和若干个所述第二曝气盘设置在所述一体式厌氧氨氧化池的底部。
优选的，所述第三沉淀池包括有第二自动刮吸泥装置，所述第二自动刮吸泥装置设置在所述第三沉淀池的底部。
优选的，所述第一沉淀池连接至外部的污泥浓缩间。
本发明还提供一种高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理方法，利用上述所述的高效碳吸附耦合生物脱氮除磷的污水处理装置，该方法包括：
向生物碳吸附及除磷系统的厌氧吸附池和好氧池中接种活性污泥，以及向厌氧氨氧化系统的一体式厌氧氨氧化池中接种短程硝化污泥和长有厌氧氨氧化菌的固定化填料；
将沉砂池处理后的污水依次经过厌氧吸附池、第一沉淀池、好氧池、第二沉淀池、一体式厌氧氨氧化池、第三沉淀池；
通过第一污泥回流管路将所述第二沉淀池底部的污泥回流至所述厌氧吸附池的前端；
通过第二污泥回流管路将所述第三沉淀池底部的污泥回流至所述一体式厌氧氨氧化池的前端。
优选的，所述方法还包括：
维持所述生物碳吸附及除磷系统的污泥龄在1～5天，所述厌氧氨氧化系统不排泥。
本发明的技术方案的有益效果在于：
1、本发明分为前半段的生物碳吸附及除磷系统和后半段的厌氧氨氧化系统，前半段由异养菌完成碳和磷的去除，后半段由完全自养的氨氧化菌和厌氧氨氧化菌完成脱氮，双污泥系统独立进行污泥回流和排泥过程，调控更简单，不需要额外投加脱氮除磷药剂，同时可降低曝气能耗，因此与传统活性污泥法相比，可大幅降低污水处理成本，同时保证了每个污泥系统分别控制合适的污泥龄，有助于系统菌群结构的稳定和系统处理效能的提升。
2、本发明可通过厌氧消化~热电联产过程回收有机物中的能量，有助于实现污水处理厂能量自给，甚至可将污水处理厂转变为能源输出厂。
3、本发明将吸附~再生法与生物除磷耦合，进水中的易降解有机物被聚磷菌利用，同化为PHAs储存在细胞内，悬浮物和大分子有机物被微生物吸附；微生物表面吸附有大量有机物，随后在第一沉淀池沉积排出进行厌氧消化，这些有机物在厌氧消化过程中易于降解，因此第一沉淀池的排泥相较于普通剩余污泥的产甲烷潜力更高。
4、部分有机物被微生物吸附后随排泥排出系统，未被完全矿化成CO2，节省了曝气能耗，同时降低了污水处理厂的碳排放。
5、好氧池中同步完成污泥的再生和好氧吸磷过程，出水COD和TP浓度大幅降低，同时降低了污水的C/N，为后端的厌氧氨氧化过程提供了合适的进水水质，避免厌氧氨氧化进水中有机物过多，造成厌氧氨氧化系统中异养菌的过量增殖，有助于提高厌氧氨氧化功能菌群的活性，进而提高系统的脱氮效率。
（发明人：张树军;李琨;谷鹏超;李权;王聪;田夏迪;吕心涛;王志彬;曲之明;于丽昕;孙冀垆）
