CN102515431A

CN102515431A - 基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺及装置

Info

Publication number: CN102515431A
Application number: CN2011104172198A
Authority: CN
Inventors: 邢传宏; 王素兰; 马晓力; 史思; 于洁; 胡广杰; 魏锐
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明涉及一种基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺，该工艺为：经格栅过滤后的污水进入厌氧池内，在搅拌条件下与厌氧池内污泥充分混合，接着厌氧出水进入缺氧池中，与缺氧池中的污泥充分接触，然后缺氧出水进入好氧池内，与好氧池中的污泥充分混合，混合液在好氧池内作循环流动；其中一部分混合液回流至缺氧池内；另一部分混合液经膜组件固液分离后排出液体。本发明工艺采用A²/O与膜生物反应器（MBR）相结合，使好氧池内污泥浓度高于常规活性污泥法中的污泥浓度，延长了污泥龄，另外通过搅拌和回流处理调节三池中的污泥浓度，增强了脱氮除磷效果，处理后出水指标达到GB18918-2002一级标准A标准。

Description

基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺及装置

技术领域

本发明属于环境和市政工程技术领域，具体涉及一种基于污泥减排的A²/O- MBR高效脱氮除磷集成工艺，适用于城市污水、工业废水处理中的深度处理及中水回用。

背景技术

由于世界人口增长和社会经济的发展，水质富营养化也日益严重，因此各国也制定了严格的氮磷排放标准，脱氮除磷工艺也备受关注。自2003年7月1日起实施的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）对城镇污水处理厂出水TN（总氮）和TP（总磷）提出了更为严格的要求。在常规的脱氮除磷工艺流程中，由于厌氧区与缺氧区污泥量的分配比、释放磷与反硝化过程争夺碳源、菌体污泥龄要求不同等问题，通常难以取得良好的脱氮除磷效果。因此，研究高效的脱氮除磷及污泥减排技术就具有重要意义。

传统活性污泥法目前仍然是国内外主流的污水生物处理技术，但是，传统活性污泥法产生的剩余污泥量大，污泥处理费用可占到污水处理厂建设和运行总费用的50—60%左右，处置剩余污泥所需的巨额投资也是污水生物处理的一大问题。大量的剩余污泥以及高昂的处理费用已成为制约污水生物处理技术发展的重要因素之一。因此如何从根本上解决剩余污泥减量问题已是当今世界普遍关注的焦点。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺和装置，该工艺在减少剩余污泥排放的基础上，能提高传统生物脱氮除磷率，达到强化脱氮除磷效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺，该工艺为：经格栅过滤后的污水进入厌氧池内，在搅拌条件下与厌氧池内污泥混合（保证两者充分接触）；厌氧出水从厌氧池流出后进入缺氧池中，与缺氧池中的污泥混合（保证两者充分接触）；缺氧出水从缺氧池流出后进入好氧池内，与好氧池中的污泥充分混合，混合液在好氧池内作循环流动；其中一部分混合液回流至缺氧池内；另一部分混合液经膜组件固液分离后排出液体。

具体的，所述厌氧池内搅拌转速为10～100 r/min；所述缺氧池内液体部分回流至厌氧池；所述好氧池内的污泥浓度为5～15 g/L。

较好的，所述厌氧池内搅拌转速为20～40 r/min，厌氧池污泥浓度2～30 g/L，厌氧池水力停留时间1～10 h，厌氧出水悬浮固体浓度（SS）0.1～6.0g/L；所述缺氧池污泥浓度2～20 g/L，缺氧池水力停留时间0.5～4 h，缺氧出水悬浮固体浓度（SS）0.1～6.0g/L，缺氧池至厌氧池回流比大于0小于等于300%；所述好氧池污泥浓度5～10 g/L，好氧池水力停留时间1～20 h，好氧池溶解氧量0.5～4.0mg/L，好氧池至缺氧池回流比100～500%。

优选的，所述厌氧池污泥浓度5～20 g/L，厌氧池水力停留时间3～5 h；所述缺氧池污泥浓度5～10 g/L，缺氧出水悬浮固体浓度0.1～3.0g/L，缺氧池至厌氧池回流比100～300%；所述好氧池水力停留时间4～8 h，好氧池溶解氧量2.0～3.0mg/L（气水比：即曝气量与处理水量的比值优选10～15），好氧池至缺氧池回流比200～300%。此外，适当的可保持厌氧池上升流速为2～3.5×10^-4m/s。

一种用于所述基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺的装置，该装置包括依次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，厌氧池内设有搅拌器，厌氧池下端设有进水管上端设有出水管，厌氧池出水管与缺氧池下端的进水口连接，缺氧池上端壁外设有溢水槽，溢水槽与设于好氧池中部的进水口连接，好氧池内设有导流挡板和曝气装置，膜组件位于曝气装置上方，好氧池下端回流口经回流泵与缺氧池连接，好氧池底部设有排泥管。

具体的，所述厌氧池和缺氧池可以为一体式（两者通过下端的回流缝连通），也可以为单独的分体式。一体式不需额外设置污泥回流设备，可快速调节两池的污泥浓度；分体式便于操作管理，两种方式各具优点。

所述好氧池的下侧端与水平地面的夹角为锐角，优选呈45度角。此外，好氧池的下端也可以呈弧形，这样同样利于污泥沉积及水力循环流动。

所述厌氧池出水管经第一出水泵与缺氧池下端的进水口连接；所述膜组件的出口与第二出水泵连接。

本发明工艺采用厌氧池、缺氧池、好氧池和膜组件相结合，在厌氧池内设置搅拌器，通过调节搅拌器转速来改变对底部污泥层的扰动程度，影响厌氧池内的污泥浓度分布，从而控制上部出水中的悬浮固体浓度。通过回流处理，使厌氧池可分担缺氧池及好氧池的污泥浓度。整个***中污泥循环流动，利于聚磷菌的释磷吸磷作用，利于保持各反应部分的污泥浓度平衡。好氧池内设置膜组件，膜出水可有效降低出水的悬浮固体浓度，避免世代周期较长的硝化菌和聚磷菌流失，增加微生物数量，提高微生物增殖速率和代谢活力，从而增强脱氮效果，同时聚磷菌得到了极大的富集，提高了聚磷菌在活性污泥***中所占的比例，从而增强除磷效果。此外，膜出水悬浮固体浓度较低和稳定的特征可实现人为控制排泥量以及利于工艺强化出聚磷能力加强的聚磷菌，***只需排出少量富含磷的污泥便可维持整个***的稳定，污泥排放量（吨泥/处理1吨水）：0.001～0.01，污泥减排量：50～90%，达到污泥减排的目的。

另外，膜的强制截留作用还能有效降低出水的各项监测指标，并截留下难降解的有机物质，强化细菌对难降解物质的降解，培养活性更佳、适应能力更强的微生物。同时难降解或降解缓慢的物质随停留时间的增加也利于被降解，从而在根本上减少了污泥产量，只需适度排放富含磷污泥用以保证***中磷含量的平衡。***中硝化细菌和聚磷菌数量的增加以及能力的增强使硝化程度更佳，聚磷能力更强，更利于强化脱氮除磷效果。

本发明工艺为A²/O—MBR强化脱氮除磷工艺，既可达到高效的脱氮除磷技术，又可减少剩余污泥的排放，降低污泥处理费用，达到污水处理与回用的目的。本发明工艺特点在于：（1）该集成工艺使好氧池内污泥浓度（5～15 g/L）高于常规活性污泥法中好氧池内的污泥浓度（2～4 g/L），延长了污泥龄（60～600天），使污泥得到自身氧化，从根本上降低污泥产量。（2）该集成工艺在传统生物脱氮的基础上，能充分发挥膜组件的高效截留作用，避免世代周期较长的硝化菌的流失，增加硝化菌数量，使硝化菌整体增殖速率和代谢活力得到提高，增强脱氮效果。（3）该集成工艺在传统生物除磷的基础上充分发挥膜的高效截留作用，使聚磷菌在活性污泥***中所占的比例提高，增强聚磷菌吸磷能力，通过排出富磷污泥使出水的磷含量降低，增强脱氮除磷效果。（4）该集成工艺使***内污泥浓度高于常规活性污泥法中的污泥浓度，高污泥浓度降低了水力停留时间。另外，好氧池污泥先回流至缺氧池再由缺氧池回流至厌氧池，避免了回流污泥中携带的硝酸盐抑制厌氧条件下磷的释放，增强了脱氮除磷效果。

附图说明

图1为本发明所述集成工艺的流程示意图；

图2为图1所述工艺的装置结构示意图，其中1厌氧池，2缺氧池，3好氧池，4厌氧池进水管，5厌氧出水管，6缺氧池第一进水口，7缺氧池第二进水口，8好氧池进水口，9好氧池排泥管，10搅拌器，11溢水槽，12回流缝，13回流泵，14导流挡板，15膜组件，16曝气装置，17第二出水泵，18第一出水泵，19溢水槽出水口，20好氧池回流口。

具体实施方式

以下通过优选实施例对本发明工艺作进一步详细说明，但本发明保护范围并不局限于此。

实施例1

一种基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺，该工艺为：经格栅过滤后的污水自底部进入厌氧池内，在搅拌条件下与厌氧池内污泥充分混合；厌氧出水从厌氧池上部流出后自底部进入缺氧池中，与缺氧池中的污泥混合；缺氧出水从缺氧池上部流出后自中部进入好氧池内，与好氧池中的污泥充分混合，混合液在好氧池内作循环流动；其中一部分混合液自好氧池下端流出后回流至缺氧池内；另一部分混合液经膜组件固液分离后排出液体。所述厌氧池内搅拌转速为50 r/min；所述缺氧池内液体部分回流至厌氧池，回流比为200%；所述好氧池内的污泥浓度为8 g/L。所述厌氧池污泥浓度20 g/L，厌氧池水力停留时间4 h，厌氧出水悬浮固体浓度5g/L；所述缺氧池污泥浓度8 g/L，缺氧池水力停留时间1.5 h，缺氧出水悬浮固体浓度4g/L，所述好氧池污泥浓度6g/L，好氧池水力停留时间6 h，好氧池溶解氧量2.0mg/L，好氧池至缺氧池回流比200%。此外，适当的可保持厌氧池上升流速2×10^-4m/s，缺氧池上升流速1×10^-4m/s，好氧池上升流速6.5×10^-5m/s。

用于上述基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺的装置，如图2所示，该装置包括依次连接的厌氧池1、缺氧池2和好氧池3，厌氧池1内设有搅拌器10，厌氧池1下端设有进水管4，厌氧池1上端设有出水管5，厌氧池1的出水管5经第一出水泵18与缺氧池2下端的第一进水口6连接，缺氧池2上端壁外设有溢水槽11，溢水槽11下端出水口19与设于好氧池3中部的进水口8连接，好氧池3内设有导流挡板14和曝气装置16，膜组件15位于曝气装置16上方，好氧池3下端回流口20经回流泵13与缺氧池2的第二进水口7连接，好氧池3底部设有排泥管9。所述厌氧池1和缺氧池2为一体式（两者通过下端的回流缝12连通）。所述膜组件15的出口与第二出水泵17连接。所述好氧池3的下侧端与水平地面的夹角为45度。

实施例2

一种基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺，该工艺为：经格栅过滤后的污水自底部进入厌氧池内，在搅拌条件下与厌氧池内污泥充分混合；厌氧出水从厌氧池上部流出后自底部进入缺氧池中，与缺氧池中的污泥混合；缺氧出水从缺氧池上部流出后自中部进入好氧池内，与好氧池中的污泥充分混合，混合液在好氧池内作循环流动；其中一部分混合液自好氧池下端流出后回流至缺氧池内；另一部分混合液经膜组件固液分离后排出液体。所述厌氧池内搅拌转速为40 r/min；所述缺氧池内液体部分回流至厌氧池，回流比为300%；所述好氧池内的污泥浓度为5g/L。所述厌氧池污泥浓度10g/L，厌氧池水力停留时间8 h，厌氧出水悬浮固体浓度4.5g/L；所述缺氧池污泥浓度6g/L，缺氧池水力停留时间3 h，缺氧出水悬浮固体浓度3.75g/L，所述好氧池污泥浓度5g/L，好氧池水力停留时间12 h，好氧池溶解氧量4.0mg/L，好氧池至缺氧池回流比300%。装置同实施例1。

下面结合图1和图2详述本发明工艺及装置的工作原理：

1）城市污水经过格栅过滤后自进水管4进入厌氧池1内，在搅拌器10的搅拌作用下进水与悬浮污泥层充分接触，废水中的有机污染物在厌氧水解酸化菌群的作用下迅速分解，转化为低分子的溶解性有机酸，然后厌氧微生物将低分子有机酸转化为甲烷排出，聚磷菌在此释磷。

2）通过改变搅拌器10转速可调节厌氧出水中的污泥浓度，从而调控厌氧池和缺氧池两池内的污泥浓度。厌氧出水经厌氧出水管5和缺氧池第二进水口7进入缺氧池2内，反硝化菌在缺氧条件下进行反硝化作用，硝态氮转化为氮气排出，达到脱氮目的。缺氧池2富余的污泥通过回流缝12及重力作用回流至厌氧池1内。

3）缺氧出水经缺氧池2上部的溢水槽11和进水口8从中部进入好氧池3内。好氧池3内的曝气装置16起供氧和推流作用，膜组件15置于曝气装置16上部，气泡的剪切作用可缓解膜污染的加剧。池内混合液在气泡的剧烈搅拌和导流挡板14共同作用下在池内循环流动，有机物污染物在好氧池内进一步得到分解，氨氮在硝化细菌作用下转化为硝态氮，聚磷菌在好氧条件下吸磷，富含磷的剩余污泥可定期由排泥管9排出。好氧池3内的部分混合液经膜组件15过滤后在第二出水泵17的抽吸作用下排出；另一部分混合液在回流泵13的作用下回流至缺氧池2内（混合液中所含的硝态氮也回流至缺氧池2内，在反硝化菌的反硝化作用下转化为氮气排出），通过调节回流泵13可调节回流比大小，增大回流比可适度提高反硝化比例，增大总氮的去除率。

使用本发明所述工艺和装置进行了城市污水处理试验：试验进水为某城市污水处理厂的格栅后出水（进出水流量1天1吨），处理后出水的监测指标结果见下表1。由表1可以看出，处理后的出水指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的一级标准A标准。

Figure 2011104172198100002DEST_PATH_IMAGE001

Claims

1.一种基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺，其特征在于，经格栅过滤后的污水进入厌氧池内，在搅拌条件下与厌氧池内污泥混合，厌氧出水从厌氧池流出后进入缺氧池中，与缺氧池中的污泥混合，缺氧出水从缺氧池流出后进入好氧池内，与好氧池中的污泥混合，混合液在好氧池内作循环流动；其中一部分混合液回流至缺氧池内；另一部分混合液经膜组件固液分离后排出液体。

2.如权利要求1所述基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺，其特征在于，所述厌氧池内搅拌转速为10～100 r/min；所述缺氧池内液体部分回流至厌氧池；所述好氧池内的污泥浓度为5～15 g/L。

3.如权利要求2所述基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺，其特征在于，所述厌氧池内搅拌转速为20～40 r/min，厌氧池污泥浓度2～30 g/L，厌氧池水力停留时间1～10 h，厌氧出水悬浮固体浓度0.1～6.0g/L；所述缺氧池污泥浓度2～20 g/L，缺氧池水力停留时间0.5～4 h，缺氧出水悬浮固体浓度0.1～6.0g/L，缺氧池至厌氧池回流比大于0小于等于300%；所述好氧池污泥浓度5～10 g/L，好氧池水力停留时间1～20 h，好氧池溶解氧量0.5～4.0mg/L，好氧池至缺氧池回流比100～500%。

4.如权利要求3所述基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺，其特征在于，所述厌氧池污泥浓度5～20 g/L，厌氧池水力停留时间3～5 h；所述缺氧池污泥浓度5～10 g/L，缺氧出水悬浮固体浓度0.1～3.0g/L，缺氧池至厌氧池回流比100～300%；所述好氧池水力停留时间4～8 h，好氧池溶解氧量2.0～3.0mg/L，好氧池至缺氧池回流比200～300%。

5.用于权利要求2所述基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺的装置，其特征在于，包括依次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，厌氧池内设有搅拌器，厌氧池下端设有进水管上端设有出水管，厌氧池出水管与缺氧池下端的进水口连接，缺氧池上端壁外设有溢水槽，溢水槽与设于好氧池中部的进水口连接，好氧池内设有导流挡板和曝气装置，膜组件位于曝气装置上方，好氧池下端回流口经回流泵与缺氧池连接，好氧池底部设有排泥管。

6.如权利要求5所述用于基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺的装置，其特征在于，所述厌氧池和缺氧池为一体式，两者通过下端的回流缝连通；所述好氧池的下侧端与水平地面的夹角为45度。

7.如权利要求5或6所述用于基于污泥减排的高效脱氮除磷集成工艺的装置，其特征在于，所述厌氧池出水管经第一出水泵与缺氧池下端的进水口连接；所述膜组件的出口与第二出水泵连接。