CN103601296B - 一种两相厌氧缺氧交替运行的d-a2/o污水处理反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两相厌氧缺氧交替运行的D-A²／O污水处理反应器，其特征在于包括水箱(1)，酸化池(2)，厌氧池(4)，缺氧池(5)，好氧池(7)和二沉池(9)。本发明的D-A²／O反应器具有高效的脱氮除磷效果、出水水质稳定、极小的剩余污泥产率等技术优势。

Description

一种两相厌氧缺氧交替运行的D-A2/O污水处理反应器

技术领域

本发明专利涉及一种污水处理反应器。

背景技术

A²/O和SBR是具有较高脱氮脱磷功效的常见工艺。相比较而言，SBR因其较高的自动化控制和间歇性出水等问题而使得该工艺的发展受到限制。传统A²/O工艺脱氮除磷原理并不复杂，经传统活性污泥改进而形成的厌氧、缺氧、好氧三段法的此工艺不仅能有效去除有机物，亦可同步脱氮除磷。但是现有A²/O亦存在脱氮除磷效率难以进一步显著提升的问题，究其原因有二：(1)存在脱氮与除磷的碳源竞争问题；(2)存在微生物释磷和吸磷能力较低的问题。具体分析如下：

以往的研究成果表明，A²/O工艺中缺氧段的反硝化作用是除氮的主要途径，其关键在于缺氧段中是否有充足的碳源；同时，聚磷菌亦需摄取厌氧段中易降解有机物作释磷反应，方可在好氧段中过量吸磷而达到除磷之目的。当进水中的碳源缺乏，即进水为低C/N比低时，A²/O工艺脱氮除磷碳源竞争问题尤为明显。从工艺流程来看，聚磷菌在厌氧段的释磷作用几乎消耗掉进水中的绝大部分易降解的有机物，故缺氧段仅剩的少量慢速或难降解的有机物难以满足反硝化脱氮作用而导致脱氮效果较差。从同一厌氧(缺氧)段来看，反硝化菌优先于聚磷菌利用有机碳源进行脱氮作用，从而导致聚磷菌释磷效果降低，其结果必然导致好氧段的吸磷效果不显著。因此，现有A²/O工艺的碳源竞争问题成为该工艺脱氮除磷的限制性因素。

现有A²/O工艺脱氮除磷与回流比密切相关。过低的回流比难有理想的脱氮除磷功效，但过高的回流比亦因造成厌(缺)氧段DO浓度过高而难有较高的脱氮效果和释磷能力。因此，现有A²/O工艺均控制污泥、泥水混合液回流比于较低值，其释磷和吸磷能力较小。

若能采取措施解决A²/O工艺运行过程中的碳源竞争，并显著提升其释磷和吸磷能力，则可大大提高该工艺的脱氮除磷功效。基于此种观点，本研究设计了D-A²/O反应器，其特点如下：

(1)从反应器的结构特点来看，D-A²/O的结构特点在于设计了独立两相污泥回流***和硝化液回流***，两相交替运行的方式在很大程度上解决了由硝化液中带入缺氧池中的DO影响反硝化脱氮的效果，从而保证***内高效脱氮效能较大流量的回流比R是关键因素。其结果必然确保***其中一相正常进水并保持释磷和脱氮的同时，处于静歇的一相因过度缺氧而进行超量的释磷作用和充分的脱氮作用。厌氧段聚磷菌超量的释磷作用必然致使聚磷菌在好氧段的超量吸磷，最终以排放剩余污泥的形式而实现***更为显著的除磷功效。此应为D-A²/O反应器高效脱氮除磷的最关键因素。

(2)从反应器的流程特点来看，本发明于A²/O前集成了水解酸化池。水解酸化过程中污水中的大多数难溶性有机物和大分子有机物可在水解酸化作用下降解为可溶性有机物和小分子有机物，可有效避免后续A²/O碳源不足的问题。此为D-A²/O反应器高效脱氮除磷的又一关键因素。

(3)从反应器的运行特点来看，D-A²/O反应器集成了A²/O工艺与SBR工艺的原理。从整体而言，D-A²/O反应器具有显著的A²/O污泥回流***和硝化液回流特点；从局部而言，D-A²/O厌氧、缺氧池交替运行方式具有类似于SBR工艺进水期、反应期、沉淀期和排水排泥期等阶段。此为D-A²/O反应器高效脱氮除磷的可能性因素，尚须进一步探究。

由12个多月的试验运行结果表明，D-A²/O反应器运行稳定并具有较高的污水处理效果，其COD、氮和磷的去除功效远高于现有的A²/O和SBR工艺。

本发明的D-A²/O反应器具有高效的脱氮除磷效果、出水水质稳定、极小的剩余污泥产率等技术优势，这是其他污水处理技术短时期无法取代的，这也将使得该技术的推广和应用具有长期的市场保障。D-A²/O反应器研究目前尚未见报道，实为首创。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种两相厌氧缺氧交替运行的D-A²O污水处理反应器，其特征在于包括水箱，酸化池，厌氧池，缺氧池，好氧池和二沉池。水箱中的生活污水依次经过酸化池，厌氧池，缺氧池，好氧池和二沉池从出水口中得到净水，污泥由二沉池的污泥排放口排除。

所述酸化池中具有悬浮挂膜填料，厌氧池和缺氧池均具有搅拌器，所述好氧池中具有曝气头。

所述好氧池和缺氧池之间具有混合液回流泵，将泥水混合液回流至缺氧池；二沉池和厌氧池之间具有污泥回流泵，将污泥回流至厌氧池。

所述好氧池具有真空泵。

所述酸化池，厌氧池，缺氧池和好氧池的均具有排泥口。

所述酸化池，厌氧池，缺氧池均具有两相。

所述水解酸化池、厌氧池、缺氧池和好氧池各室的体积比V_{水解酸化池}∶V_厌氧池∶V_缺氧池∶V_好氧池＝(1-2)∶(1-2)∶(1-2)∶(2-4)。其中水解酸化池具体尺寸分别为：长×宽×高＝250×320×800(单位mm)；厌氧池长×宽×高＝250×250×800(单位mm)；缺氧池：长×宽×高＝250×320×800(单位mm)；好氧池：长×宽×高＝450×500×800(单位mm)；所述二沉池具有一柱体部和锥体部，其二沉池的柱体部直径D＝300mm，高h＝600mm，锥体部大端直径D₁＝300mm小端直径D₂＝150mm，每格室内均投入已驯化好的活性污泥。

其工艺原理为：进水经恒流泵至设置弹性立体填料的水解酸化池，水解酸化细菌将污水中的大分子有机物和难溶性有机物降解为小分子有机物和易降解有机物；继而流至A相厌氧池和缺氧池中，与好氧池、沉淀池回流的硝化液、污泥在搅拌机连搅拌使活性污泥微生物与污水中的污染物基质充分接触而发生有机物降解、脱氮和释磷反应；缺氧池的泥水混合液流至好氧池进行吸磷反应。所述酸化池，厌氧池，缺氧池和均具有两相，当其中一相处于运行状态时，另一相处于静歇状态。下一个交替运行状态时，则相反。整个试验过程，两相依次交替运行实现了污水的净化。

本专利中所述的D-A²O代表两相厌氧缺氧交替运行式A²/O。

有益效果：

①集成了水解酸化段以满足脱氮除磷的碳源，使设计的反应器在不需额外投加碳源节省运行费用；②设计了独立两相污泥回流***和硝化液回流***，采用独立两相厌氧/厌氧交替运行方式而提高脱氮除磷功效。在推广应用时，较容易实现本研究成果的技术转化。只需在现有A²/O工艺的基础上，增加一相水解酸化池、厌氧池和缺氧池，即可实现D-A²/O反应器的创建，其脱氮除磷功效的显著提高。

从反应器的结构特点来看，D-A²/O的结构特点在于设计了独立两相污泥回流***和硝化液回流***，两相交替运行的方式在很大程度上解决了由硝化液中带入缺氧池中的DO影响反硝化脱氮的效果，从而保证***内高效脱氮效能较大流量的回流比R是关键因素。其结果必然确保***其中一相正常进水并保持释磷和脱氮的同时，处于静歇的一相因过度缺氧而进行超量的释磷作用和充分的脱氮作用。厌氧段聚磷菌超量的释磷作用必然致使聚磷菌在好氧段的超量吸磷，最终以排放剩余污泥的形式而实现***更为显著的除磷功效。此应为D-A²/O反应器高效脱氮除磷的最关键因素。

从反应器的流程特点来看，本发明于A²/O前集成了水解酸化池。水解酸化过程中污水中的大多数难溶性有机物和大分子有机物可在水解酸化作用下降解为可溶性有机物和小分子有机物，可有效避免后续A²/O碳源不足的问题。此为D-A²/O反应器高效脱氮除磷的一个关键因素。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明的反应装置***示意图；

图2为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步闸述本发明。

一种两相厌氧缺氧交替运行的D-A²O污水处理反应器，其特征在于包括水箱1，酸化池2，厌氧池4，缺氧池5，好氧池7和二沉池9，所述水箱1中的生活污水通过泵依次经过酸化池2，厌氧池4，缺氧池5，好氧池7和二沉池9从出水口15中得到净水，污泥由二沉池9的污泥排放口14排除。

所述酸化池2中具有悬浮挂膜填料3，厌氧池4和缺氧池5均具有搅拌器6，所述好氧池7中具有曝气头8。

所述好氧池7和缺氧池5之间具有混合液回流泵11，将回流液回流至缺氧池5；二沉池9和厌氧池4之间具有污泥回流泵13，将污泥回流至厌氧池4。

所述好氧池7具有真空泵12。

所述酸化池2，厌氧池4，缺氧池5和好氧池7的同侧均具有排泥口10。

所述酸化池2，厌氧池4，缺氧池5和二沉池(图2中A为一相，B为一相)。

所述水解酸化池、厌氧池、缺氧池和好氧池各室的体积比V_{水解酸化池}∶V_厌氧池∶V_缺氧池∶V_好氧池＝1.3∶1∶1∶3.72。其中水解酸化池具体尺寸分别为：长×宽×高＝250×320×800(单位mm)；厌氧池长×宽×高＝250×250×800(单位mm)；缺氧池：长×宽×高＝250×320×800(单位mm)；好氧池：长×宽×高＝450×500×800(单位mm)；所述二沉池9具有一柱体部9-1和锥体部9-2，其二沉池的柱体部直径D＝300mm，高h＝600mm，锥体部大端直径D₁＝300mm小端直径D₂＝150mm，每格室内均投入已驯化好的活性污泥。

污水在反应器中运行情况是：污水经水解酸化池格室水解酸化后会同来自二沉池的回流污泥进入厌氧池格室，出流污水再会同来自好氧池的混合液进入缺氧池格室；经厌氧/缺氧池搅拌充分混合生化反应后，泥水混合液流至好氧池；好氧池一部分混合液回流至缺氧池，另一部分由溢流堰出流至二沉池中进行泥水分离，上清液由出水堰流出，污泥部分回流至厌氧池，剩余污泥排出***外。当***一相以上述运行状态运行时，另一相则处于静歇状态。整个试验过程，两相交替运行实现了污染物的处理及污水的净化。

12个月小试试验结果详见表1。

表1试验结果

由表1可知，本发明的D-A²/O反应器出水水质稳定在一级A标至地表水环境质量V类之间。试验过程中在反应器出水端设置生态箱养殖观赏金鱼，通过观测金鱼的成活率以进一步验证出水水质是否稳定。2个月的观测结果表明，观赏金鱼成活率高达90％以上。

试验条件：水温＝15-24℃；水力停留时间HRT＝6-10h；混合液回流比R＝200％-400％(好氧池污泥浓度MLSS＝2500-3500mg/L)；污泥回流比r＝110％-150％(回流污泥浓度MLSS＝4000-6800mg/L)；两相交替运行时间T＝0.5h-3h。

应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种两相厌氧缺氧交替运行的D-A²/O污水处理反应器，其特征在于包括水箱(1)，酸化池(2)，厌氧池(4)，缺氧池(5)，好氧池(7)和二沉池(9)，所述水箱(1)中的生活污水通过泵依次经过酸化池(2)，厌氧池(4)，缺氧池(5)，好氧池(7)和二沉池(9)从出水口(15)中得到净水，污泥由二沉池(9)的污泥排放口(14)排除；

所述酸化池(2)中具有悬浮挂膜填料(3)，厌氧池(4)和缺氧池(5)均具有搅拌器(6)，所述好氧池(7)中具有曝气头(8)；

所述好氧池(7)和缺氧池(5)之间具有混合液回流泵(11)，将泥水混合液回流至缺氧池(5)；二沉池(9)和厌氧池(4)之间具有污泥回流泵(13)，将活性污泥回流至厌氧池(4)；

所述的酸化池(2)，厌氧池(4)，缺氧池(5)和好氧池(7)均具有排泥口(10)；

所述酸化池(2)，厌氧池(4)，缺氧池(5)均具有两相。

2.如权利要求1所述的一种两相厌氧缺氧交替运行的D-A²/O污水处理反应器，其特征在于所述好氧池(7)具有真空泵(12)。

3.如权利要求1所述的一种两相厌氧缺氧交替运行的D-A²/O污水处理反应器，其特征在于所述水解酸化池、厌氧池、缺氧池和好氧池各室的体积比V_{水解酸化池}∶V_厌氧池∶V_缺氧池∶V_好氧池＝(1-2)∶(1-2)∶(1-2)∶(2-4)，其中水解酸化池具体尺寸分别为：长×宽×高＝250×320×800，单位mm；厌氧池长×宽×高＝250×250×800，单位mm；缺氧池：长×宽×高＝250×320×800，单位mm；好氧池：长×宽×高＝450×500×800，单位mm；所述二沉池(9)具有一柱体部(9-1)和锥体部(9-2)，其二沉池的柱体部直径D＝300mm，高h＝600mm，锥体部大端直径D₁＝300mm小端直径D₂＝150mm，每格室内均投入已驯化好的活性污泥。