CN102718313A - Aaloo多点进水同步脱氮除磷工艺及运行方法和所用生物反应池 - Google Patents

Abstract

一种AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺，经预处理后的污水全部Q1进入厌氧池，然后依次流经缺氧池、低氧池、短时好氧池、沉淀池后流出；经预处理后的部分污水Q2直接进入低氧反应池，然后依次流经短时好氧池和沉淀池后流出；沉淀后的污泥部分回流到厌氧池，部分以剩余污泥排出；从低氧反应池至缺氧池之间设有混合液回流，从短时好氧池至低氧反应池之间也设有混合液回流；在厌氧池前端设有回流污泥接触反应区，在厌氧池的前端区和后端区均设置进水点。该方法流程简便、能适应污水水质变化、低碳源和低氧消耗下去除污水中氮磷。适用于有氮磷去除需求的城镇污水处理厂的改造和新建。

Description

AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺及运行方法和所用生物反应池

技术领域：

本发明属于环境工程技术领域，特别涉及一种AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺及运行方法所用生物反应池，该方法适用于城镇污水中氮磷的去除，特别是低碳源条件下氮磷的去除，以获得满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A或更高排放标准的出水。

背景技术：

为防治水污染，治理水环境，近十年来我国相继出台了多项政策、法规和标准，对污水处理及其排放的要求越来越严。2002年颁布实施的《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002对氮、磷的指标提出了更加严格的要求，其中一级A标准要求出水达到：总氮≤15mg/L，氨氮≤5mg/L，总磷≤0.5mg/L，这就意味着绝大多数已建城镇污水处理厂需要进行增加除磷脱氮功能的改造；几乎所有新建城镇污水处理厂均要有除磷脱氮功能。一些处于重点流域或区域的城镇污水处理厂可能要求的排放标准更高。

采用生物处理技术处理废水是一种行之有效且经济的方法。有90多年历史的活性污泥法一直是废水生物处理的主流工艺。近20年来，由于控制水体富营养化的需要，活性污泥法已经从传统的以去除含碳有机物为目的，演变和发展为以去除含碳有机物和氮磷营养物质为目标。脱氮除磷功能的要求推动了活性污泥法理论和工艺技术的发展。厌氧/缺氧/好氧(A/A/O)工艺是典型的除磷脱氮工艺，在它基础上，针对不同进出水水质以及该工艺存在的一些缺陷，各国包括我国研发了多种改良除磷脱氮工艺，如Bardenpho工艺、UCT工艺、VIP工艺等。这些工艺基于的理论对碳源的需求是将除磷过程和脱氮过程分离的、独立的，即磷的释放需要碳源，反硝化过程也需要碳源，这就要求处理***中要有充足的碳源分别满足除磷和脱氮的需要。随着反硝化聚磷菌(DPB)的发现，反硝化和磷的过量吸收过程通过DPB的代谢作用可同时完成，使得原来需要碳源进行反硝化的NO₃ ^-被作为吸磷过程中电子受体利用，从而达到脱氮在不需要碳源的条件下与除磷同时完成的功能效果。同样，除磷可在无溶解氧(DO)的条件下利用NO₃ ^-来完成。因此，反硝化除磷工艺对碳源和氧的需求较传统除磷脱氮工艺低，对低C/N比的原污水有更好的适应性。据对我国城镇污水处理厂进水水质数据的统计分析，大部分污水处理厂进水有机物浓度偏低，特别是BOD₅偏低，多数面临碳源不足的问题。约70％的污水厂进水COD_cr在200～400mg/L之间；BOD₅/TN比值小于3.0、明显偏低的约占15％，BOD₅/TN比值在3.0～5.0之间、不很充足的约占58％，只有约27％的污水厂碳源充足、BOD₅/TN比值大于5.0。因此，反硝化除磷理论和工艺的应用对我国城镇污水处理厂的改造和建设有较大的现实意义和实用价值。

活性污泥法反硝化除磷脱氮工艺有单污泥和双污泥***之分。目前，较典型的单污泥***主要有BCFS工艺。该工艺是UCT的一种变型工艺，从工艺角度上对C/N比值较低的进水创造了最大限度的DPB富集条件。虽然能获得较稳定的、TP和TN极低(TP＜0.2mg/L、TN＜0.5mg/L)的出水水质，但该工艺处理流程较复杂，除污泥回流外另有三个混合液回流(比UCT工艺增加了两个内回流)，另外还设有旁路沉淀化学除磷单元，增加了工艺的运行管理和操作难度。该工艺更适合于对出水水质要求极高的污水处理厂。我国实行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》中最高要求是一级A标准，一些处于重点流域区域的城镇污水处理厂或出水有特殊用途时要求可能会高一些，但TN一般也在5mg/L以上。

发明内容：

本发明的目的是针对上述问题以及现有技术的不足，提供一种AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺，该方法流程简便、能适应污水水质变化、低碳源和低氧消耗下去除污水中氮磷。适用于有氮磷去除需求的城镇污水处理厂的改造和新建。

本发明的另一目的是提供上述工艺所用的生物反应池。

如上构思，本发明的技术方案是：一种AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺，其特征在于：经预处理后的污水全部Q1进入厌氧池，然后依次流经缺氧池、低氧池、短时好氧池、沉淀池后流出；经预处理后的部分污水Q2直接进入低氧反应池，然后依次流经短时好氧池和沉淀池后流出；沉淀后的污泥部分回流到厌氧池，部分以剩余污泥排出；从低氧反应池至缺氧池之间设有混合液回流，其回流比r₁，为以提供反硝化除磷所需的NO₃ ^-，从短时好氧池至低氧反应池之间也设有混合液回流，其回流比为r₂，以强化硝化作用，回流比r₁、r₂依需要而定；在厌氧池前端设有回流污泥接触反应区，在厌氧池的前端区和后端区均设置进水点。

上述工艺的运行调节方法是：当C/N比高、BOD₅/TN比值大于5.0时，可强化同步硝化反硝化，降低Q₁、增大Q₂，降低r₁，从0～100％调节r₂；当C/N比中等、BOD₅/TN比值在3.5～5.0之间，调节Q₁、Q₂的分配比例，优先保证厌氧释磷所需碳源，增强反硝化除磷，提高r₁，从0～100％调节r₂；当C/N比低、BOD₅/TN比值小于3.5时，以反硝化除磷为主，增大Q₁，使Q₂＝0，提高r₁，从0～200％调节r₂。

上述AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺所用的生物反应池，其特征在于：采用推流-循环流、嵌套式的环沟型结构；其中：外沟为推流型的厌氧和缺氧池，中沟为低氧反应池，内沟为好氧反应池；外沟设置隔墙分隔成厌氧池和缺氧池，隔墙上有出流孔，中沟设有填料和至缺氧池的混合液回流通道，内沟设有至中沟的混合液回流通道。

上述厌氧池采用推流型，水力停留时间HRT前端区为0.4-0.5h，后端区0.8-1h。

上述缺氧池采用推流型，HRT2～3h。

上述低氧反应池采用附着/悬浮型活性污泥反应池，即在反应池中设置填料，可以是悬浮型填料，也可以是悬挂式柔性或弹性填料，HRT4～5h。

上述好氧池的HRT1～2h，DO控制在1-2mg/L。

本发明具有如下的优点和积极效果：

1.工艺流程简单，运行管理方面，控制调节灵活。

2.通过进水负荷的有效分配，给厌氧释磷、缺氧吸磷和反硝化均创造了良好条件，使反硝化除磷和反硝化脱氮分别得以强化，既充分利用反硝化除磷来获得氮和磷的去除，降低对碳源的需求，又保持了总体较高的脱氮除磷效率。

3.对进水水质适应范围广，与传统工艺相比，低C/N比条件下可获得更好的脱氮除磷效果，高低C/N比条件下可降低混合液回流比，节省能耗。

4.采用同时硝化反硝化设计，同时将生物膜法与传统活性污泥法相结合，采用附着/悬浮活性污泥反应池，既简化了流程，节省了硝化液回流能耗，又降低了硝化反应对***长泥龄的需求，解决了除磷和硝化反应对***泥龄需求不一致的矛盾，提高了出水达标保证率，保证低温下的处理效果。

5.投资和运行费用节省。

6.本工艺所用的生物反应池采用推流-循环流、嵌套式环沟型的结构，其优势：一是使各种不同反应有各自最优的流态；二是使混合液回流和多点进水变得容易实施且因回流路线短而使能耗节省。

附图说明：

图1是本发明的工艺流程图；

图2是生物反应池的结构示意图。

具体实施方式：

如图1所示：一种AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺，其特征在于：经预处理后的污水全部或部分进入厌氧池，然后依次流经缺氧池、低氧池、短时好氧池、沉淀池后流出，部分污水也可直接进入低氧池，为反硝化脱氮提供碳源，提高脱氮效率。沉淀后的污泥部分回流到厌氧池，部分以剩余污泥排出。从低氧池至缺氧池设有混合液回流，以提供反硝化除磷所需的NO₃ ^-，从短时好氧池至低氧池也设有混合液回流，强化硝化作用，回流比依需要而定。厌氧池前端分出一小格，为回流污泥接触反应区，目的是消除回流污泥中硝酸盐氮对释磷的影响。在厌氧池的前端区和后端区均设置进水点，污泥回流到此区，污水则根据进水水质实际情况或小部分进到此区或直接进入后端区，反硝化细菌或利用进水中的碳源或利用内碳源完成脱氮。

各反应池形式、主要参数及功能叙述如下：

厌氧池：采用推流型，水力停留时间(HRT)前端区约0.5h，后端区约1h。污泥中硝酸盐氮的去除，磷的释放；

缺氧池：采用推流型，HRT2～3h，反硝化吸磷，除磷；

低氧池：采用附着/悬浮型活性污泥反应池，即在反应池中设置一定比例填料，可以是悬浮型填料，也可以是悬挂式柔性或弹性填料。由于是低氧环境(控制DO＜0.5mg/L)，可发生同时硝化反硝化，部分氮在此得以去除。HRT4～5h，硝化和反硝化脱氮反应主要在此完成；

好氧池：HRT1～2h，DO控制在2mg/L左右，好氧吸磷，除磷，硝化反应；

沉淀池：泥水分离，高磷含量的污泥排出。

如图2所示：本工艺流程中的生物反应池采用推流-循环流、嵌套式的环沟型结构。外沟为推流式的厌氧1和缺氧反应池5，中沟为循环流低氧反应池2，内沟为循环流或完全混合式好氧反应池3。外沟设置隔墙4分隔成厌氧池和缺氧池，中沟设有填料和至缺氧池的混合液回流通道6，内沟设有至中沟的混合液回流通道7。隔墙上设置出流孔。经预处理后的污水8全部或部分进入厌氧池，然后依次流经缺氧池、低氧池、短时好氧池、沉淀池后流出，部分污水也可直接进入低氧池，为反硝化脱氮提供碳源，提高脱氮效率。沉淀后的部分污泥9回流到厌氧池，部分以剩余污泥排出。

根据进水水质的不同和变化，本工艺有多种设计和运行调节模式：

C/N比高(如70％的TN去除率要求下BOD₅/TN比值大于5.0)、碳源充足(其判定与要求达到的TN去除率相关)时，可强化同步硝化反硝化，降低Q₁、增大Q₂，适当降低r₁，调节r₂至适当值(如从0～100％)；

C/N比中等(如70％的TN去除率要求下BOD₅/TN比值在3.5～5.0之间)、碳源不十分充足时，调节Q₁、Q₂的分配比例，优先保证厌氧释磷所需碳源，增强反硝化除磷，适当提高r₁，调节r₂至适当值(如从0～100％)；

C/N比低(如70％的TN去除率要求下BOD₅/TN比值小于3.5)、碳源不足时，以反硝化除磷为主，增大Q₁，使Q₂＝0，提高r₁，调节r₂至适当值(如从0～200％)。若碳源虽能满足释磷的要求但TN较高，则要在增加硝化混合液回流比(r₁和r₂)和可能需增大缺氧池容积与投加外部碳源之间进行比较，选择较经济的组合；若碳源严重不足，尚不能满足释磷的要求，则需投加外部碳源。

本发明的创新点是：

1.采取多点进水的方式，在保证释磷所需碳源的前提下，将部分碳源直接分配进入有SND的低氧池，使反硝化除磷和硝化反硝化脱氮分别都得到强化，一方面避免了缺氧池中由于存在较高的有机物使反硝化脱氮占优势，从而影响DPB富集的状况；另一方面氮通过反硝化去除的负荷分担也减轻了反硝化除磷的压力，有利于获得更加稳定的出水水质。

2.在缺氧池后设置放有填料的低氧池，其作用：一是通过同时硝化反硝化(SND)去除部分氮，减少硝化液回流能耗。假设SND的除氮效率为30％，硝化液回流比大致可降低一半。同时，硝化菌主要以附着型生物膜的形式生长，可以不受剩余污泥排放的影响，故***可采取较短泥龄的设计，有利于平衡脱氮和除磷的矛盾；二是使进入缺氧池的溶解氧和有机物均较低，有利于反硝化除磷作用的发生；三是由于有机物基本上已被完全去除，有利于好氧池的硝化反应；

3.在低氧池后设置短时曝气池，作为硝化和吸磷的补充(通过调节r₂的大小可增强或减弱硝化作用)，可促进氨氮的硝化和磷的进一步吸收，保证较低的出水氮、磷浓度，提高出水达标率；

4.厌氧池采用推流型且有两个进水点，随回流污泥带入的少量硝酸盐氮在前端迅速被去除，可消除其对后续厌氧释磷反应的影响；

5.缺氧池采用推流型，前端较高的NO₃ ^-浓度有利于提高反硝化除磷的效率，同等水力停留时间下可去除更多的硝态氮、吸收更多的磷。

6.生物反应池采用推流-循环流、嵌套式环沟型的形式，其优势：一是使各种不同反应有各自最优的流态；二是使混合液回流和多点进水变得容易实施且因回流路线短而使能耗节省。

Claims (7)

1.一种AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺，其特征在于：经预处理后的污水全部Q1进入厌氧池，然后依次流经缺氧池、低氧池、短时好氧池、沉淀池后流出；经预处理后的部分污水Q2直接进入低氧反应池，然后依次流经短时好氧池和沉淀池后流出；沉淀后的污泥部分回流到厌氧池，部分以剩余污泥排出；从低氧反应池至缺氧池之间设有混合液回流，其回流比r₁，为以提供反硝化除磷所需的NO₃ ^-，从短时好氧池至低氧反应池之间也设有混合液回流，其回流比为r₂，以强化硝化作用，回流比r₁、r₂依需要而定；在厌氧池前端设有回流污泥接触反应区，在厌氧池的前端区和后端区均设置进水点。

2.一种根据权利要求1所述的AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺的运行调节方法，其特征在于：当C/N比高、BOD₅/TN比值大于5.0时，可强化同步硝化反硝化，降低Q₁、增大Q₂，降低r₁，从0～100％调节r₂；当C/N比中等、BOD₅/TN比值在3.5～5.0之间，调节Q₁、Q₂的分配比例，优先保证厌氧释磷所需碳源，增强反硝化除磷，提高r₁，从0～100％调节r₂；当C/N比低、BOD₅/TN比值小于3.5时，以反硝化除磷为主，增大Q₁，使Q₂＝0，提高r₁，从0～200％调节r₂。

3.一种根据权利要求1所述的AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺所用的生物反应池，其特征在于：采用推流-循环流、嵌套式的环沟型结构；其中：外沟为推流型的厌氧和缺氧池，中沟为低氧反应池，内沟为好氧反应池；外沟设置隔墙分隔成厌氧池和缺氧池，隔墙上有出流孔，中沟设有填料和至缺氧池的混合液回流通道，内沟设有至中沟的混合液回流通道。

4.根据权利要求1所述的AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺的运行调节方法，其特征在于：上述厌氧池采用推流型，水力停留时间HRT前端区为0.4-0.5h，后端区0.8-1h。

5.根据权利要求1所述的AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺的运行调节方法，其特征在于：上述缺氧池采用推流型，HRT2～3h。

6.根据权利要求1所述的AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺的运行调节方法，其特征在于：上述低氧反应池采用附着/悬浮型活性污泥反应池，即在反应池中设置填料，可以是悬浮型填料，也可以是悬挂式柔性或弹性填料，HRT4～5h。

7.根据权利要求1所述的AALOO多点进水同步脱氮除磷工艺的运行调节方法，其特征在于：上述好氧池的HRT1～2h，DO控制在1-2mg/L。

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