CN102730832B

CN102730832B - Aloao双泥循环同步脱氮除磷工艺及运行方法和所用生物反应池

Info

Publication number: CN102730832B
Application number: CN201210123145.1A
Authority: CN
Inventors: 颜秀勤
Original assignee: National Engineering Research Center For Water & Wastewater; North China Municipal Engineering Design and Research Institute Co Ltd
Current assignee: China public works North China design studies Zong Yuan company limited
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: CN102730832A

Abstract

一种ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺，经预处理后的污水首先进入厌氧池，在沉淀池一中进行泥水分离后上清液进入低氧反应池，沉淀池一中沉淀出的泥直接进入缺氧池，与低氧反应池的出流液混合，然后进入短时好氧池，最后进沉淀池二，上清液排出，沉淀出的泥部分回流到厌氧池，部分以剩余污泥排出；从短时好氧池至低氧池设有混合液回流，回流比依需要而定。该工艺和运行控制方法对污水水质有较宽泛的适应性、是一种低碳源和低氧消耗下去除污水中氮磷的方法，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

ALOAO双泥循环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ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺，该工艺适合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，较典型的双污泥***主要有DEPHANOX工艺。但该工艺实际应用中面临着一些问题：一、完全依靠反硝化除磷。大量研究表明，缺氧条件下的除磷效率低于好氧条件下的除磷效率。而且磷的去除效果很大程度上取决于缺氧池中硝酸盐的浓度，硝酸盐含量越低，吸磷效率越低，当缺氧池硝酸盐不足时可使磷的超量摄取受限制；反之，随回流污泥进入厌氧池的硝酸盐含量过高，又会干扰聚磷菌磷的释放和合成PHB，同时出水TN还可能超标。实际应用中进水氮和磷的比例是很难恰好满足缺氧摄磷的要求而使出水达标的，这给***的控制带来困难；二、进水中的碳源只用于磷的吸收，未被厌氧吸磷反应利用的碳源全部被好氧氧化，其中包括吸磷反应不能利用但反硝化脱氮可利用的慢速降解有机物，既增加了曝气量又牺牲了反硝化脱氮。即便依靠反硝化除磷可使氮的去除获得一个较好的平衡水平，但实际应用中很难保证进水中可生物降解有机物、氮、磷之间的比例正好处于最佳值。事实上，城镇污水处理厂进水水质的波动是较大的，雨季和旱季、不同的季节和月份、每日24小时都有较大变化。目前的工艺显然不能适应；三、生物膜反应器中带有的高溶解氧将影响缺氧池中的反硝化除磷，DO被聚磷菌优先利用，氮的去除受到影响。

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ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺，该工艺和运行控制方法对污水水质有较宽泛的适应性、是一种低碳源和低氧消耗下去除污水中氮磷的方法，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ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺，其特征在于：经预处理后的污水首先进入厌氧池，在沉淀池一中进行泥水分离后上清液进入低氧反应池，沉淀池一中沉淀出的泥直接进入缺氧池，与低氧反应池的出流液混合，然后进入短时好氧池，最后进沉淀池二，上清液排出，沉淀出的泥部分回流到厌氧池，部分以剩余污泥排出；从短时好氧池至低氧池设有混合液回流，回流比依需要而定。

上述工艺的运行方法是：当C/N比高、BOD₅/TN比值大于5.0，若TN高，从100％～200％加大r，若TN低，则以达到***最大反硝化除磷效率为目标，降低r；当C/N比中等、BOD₅/TN比值在3.5～5.0之间时，以反硝化除磷为主，从0～100％调节r；当C/N比低、BOD₅/TN比值小于3.5时，以反硝化除磷为主，若碳源虽能满足释磷的要求但TN较高，则可从0～200％调节r。

上述工艺所用的生物反应池，其特征在于：采用嵌套式的环沟型反应池结构，外沟为低氧反应池，中沟为缺氧反应池，内沟为好氧反应池；外沟设有填料，中沟设有隔墙，内沟设有至外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HRT0.7～1h。

上述低氧池采用附着/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。

上述缺氧池采用推流型，HRT2～3h。

上述好氧池的HRT1～2h，DO控制在2mg/L。

本发明的原理是将反硝化除磷与传统的硝化反硝化相结合，在充分利用反硝化除磷作用去除污水中磷、氮的同时，不完全放弃效率较高的反硝化脱氮和好氧除磷。同时，通过双污泥回流***的设置，分别为除磷和硝化两个过程提供最优条件，解决传统的脱氮和除磷在泥龄控制上的矛盾，同时获得氮和磷去除率均较高的出水。

本发明具有如下的优点和积极效果：

1.充分利用但并不完全依赖反硝化除磷来获得氮和磷的去除，使工艺既降低了对碳源的需求，又保持了较高的脱氮除磷效率，出水达标保证率大大提高；

2.适用进水水质范围广，对水质变化有较强的适应性，运行控制简单，调节灵活简便，采取简单的调控即能达到优化效果；

3.充分利用厌氧释磷后富余的碳源脱氮，采用同时硝化反硝化设计，硝化和反硝化在同一个反应器中实现，简化了流程，节省了硝化液回流能耗；

4.投资和运行费用节省。

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ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺，经预处理后的污水首先进入厌氧池，在沉淀池一中进行泥水分离后上清液进入低氧反应池，沉淀池一中沉淀出的泥直接进入缺氧池，与低氧反应池的出流液混合，然后进入短时好氧池，最后进沉淀池二，上清液排出，沉淀出的泥部分回流到厌氧池，部分以剩余污泥排出；从短时好氧池至低氧池设有混合液回流，回流比依需要而定。

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)0.7～1h，磷的释放。

沉淀池一：泥水分离，给DPB创造优化环境，使DPB直接在缺氧池利用NO₃ ^-进行吸磷作用；继续进行磷的释放。

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。

缺氧池：采用推流型，HRT2～3h，反硝化吸磷，除磷。

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

沉淀池二：泥水分离，高磷含量的污泥排出。

本工艺根据进水水质的不同和变化，有多种设计和运行调节模式：

1、C/N比高(如在70％的TN去除率要求下BOD₅/TN比值大于5.0)、碳源充足时，若TN高，可加大r，比如采用100～200％，增强硝化，充分利用碳源进行反硝化脱氮，提高脱氮效率；若TN低，则以达到***最大反硝化除磷效率为目标，尽量降低r，减少回流能耗。

2、C/N比中等(如在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，以反硝化除磷为主，调节r至适当值(如从0～100％)。

3、C/N比低(如在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。若碳源虽能满足释磷的要求但TN较高，则可调节r至适当值(如从0～200％)，同时要在增大缺氧池容积和投加外部碳源之间进行比较，选择较经济者；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。

如图2所示：本工艺流程所用的生物反应池采用嵌套式的环沟型结构，外沟为循环流低氧反应池1，中沟为推流式缺氧反应池2，内沟为循环流或完全混合式好氧反应池3。外沟设有填料，中沟设有隔墙4，内沟设有至外沟的混合液回流通道5。经预处理后的污水首先进入厌氧池，在沉淀池一中进行泥水分离后上清液6进入低氧反应池，沉淀池一中沉淀出的泥直接进入缺氧池，与低氧反应池的出流液混合，然后进入短时好氧池，最后进沉淀池二，上清液排出，沉淀出的部分污泥7回流到厌氧池，部分以剩余污泥排出；从短时好氧池至低氧池设有混合液回流，回流比依需要而定。

本工艺流程的主要特点是：

1.在缺氧池前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；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；

2.在缺氧池后设置短时曝气池，作为硝化和吸磷的补充(通过调节r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，提高脱氮除磷效率和出水水质达标保证率；

3.设置成双污泥***，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；

4.厌氧池采用推流型，随好氧污泥回流带入的少量硝酸盐在前端迅速被去除，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。

Claims

1.一种ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺，其特征在于：经预处理后的污水首先进入厌氧池，在沉淀池一中进行泥水分离后上清液进入低氧反应池，沉淀池一中沉淀出的泥直接进入缺氧池，与低氧反应池的出流液混合，然后进入短时好氧池，最后进沉淀池二，上清液排出，沉淀出的泥部分回流到厌氧池，部分以剩余污泥排出；从短时好氧池至低氧池设有混合液回流，回流比r为0～200％；

所述的ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺的运行方法是：当C/N比高、BOD5/TN比值大于5.0，若TN高，从100％～200％加大r，若TN低，则以达到***最大反硝化除磷效率为目标，降低r；当C/N比中等、BOD5/TN比值在3.5～5.0之间时，以反硝化除磷为主，从0～100％调节r；当C/N比低、BOD5/TN比值小于3.5时，以反硝化除磷为主，若碳源虽能满足释磷的要求但TN较高，则可从0～200％调节r。

2.一种根据权利要求1所述的ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺所用的生物反应池，其特征在于：采用嵌套式的环沟型反应池结构，外沟为低氧反应池，中沟为缺氧反应池，内沟为好氧反应池；外沟设有填料，中沟设有隔墙，内沟设有至外沟的混合液回流通道。

3.根据权利要求1所述的ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺，其特征在于：上述厌氧池采用推流型，水力停留时间HRT0.7～1h。

4.根据权利要求1所述的ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺，其特征在于：上述低氧池采用附着/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。

5.根据权利要求1所述的ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺，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ALOAO双泥循环同步脱氮除磷工艺，其特征在于：上述好氧池的HRT1～2h，DO控制在2mg/L。