CN104671602A - 污泥缺氧和强化发酵水解多格式a2o***及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种污泥缺氧和强化发酵水解的多格式A²O***，包括污泥缺氧格、强化发酵水解格、缺氧格、好氧格和二沉池，进水管连接污泥缺氧格，好氧格通过内回流管道与缺氧格连接；强化发酵水解格有2或3个，缺氧格有2或3个，好氧格有2-4个。采用本发明提出的***，使污泥缺氧格污泥通过内源呼吸反硝化，充分利用了污泥中的内碳源，使更多的碳源用于主流AAO工艺的脱氮除磷生物反应；污泥缺氧格硝酸盐可降低至0，强化发酵水解格内氧化还原电位非常低，提高了厌氧释磷的效果，同时强化发酵水解格内通过高浓度污泥层进行水解发酵，将进水中的大分子或难降解有机物转化为低分子脂肪酸，为厌氧释磷及缺氧反硝化反应提供优质碳源。

Description

污泥缺氧和强化发酵水解多格式A2O***及其应用

技术领域

本发明涉及一种污泥缺氧-强化发酵水解的多格式A²O工艺，属于污水处理技术领域。

背景技术

A²O工艺是现有的一种同时脱氮除磷的工艺，该工艺的优点是工艺流程简单，但也存在固有的缺陷，主要是硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄及碳源的需求上存在着矛盾和竞争，很难在同一***中同时获得氮、磷的高效去除。

传统A²O工艺的二沉池回流污泥按100％比例进入A²O池厌氧段，使回流污泥中携带有大量硝酸盐及少部分DO(dissolved oxygen,溶解氧)进入到厌氧段。而聚磷菌只有在厌氧状态充分地释磷，才能在好氧状态过量地吸磷，以达到较好的除磷效果。厌氧段释磷充分，需要两个条件，一是有优质的碳源，大量的VFA，二是有较低的氧化还原电位。如果厌氧段中回流污泥带来大量硝酸盐及少部分DO，会使氧化还原电位过高，无法实现厌氧状态，同时硝酸盐的存在，会使反硝化菌处于优势地位，优先利用碳源在厌氧格内进行反硝化，使聚磷菌无法利用碳源充分释磷，从而影响生物除磷。

而A²O工艺的生物脱氮，首先是需要在好氧段进行硝化作用，将进水中的氨氮等转化为硝酸盐，继而通过向缺氧格中进行混合液内回流，缺氧格内反硝化菌将回流液带入的硝酸盐转化为氮气达到生物除氮的目的。而反硝化菌需要优质的碳源充分进行反硝化。因此厌氧格释磷和缺氧格反硝化都对优质碳源有强烈的需求。而许多城市污水碳源含量低，且碳源中大分子有机物或不易降解有机物较多，无法满足脱氮除磷对优质碳源的需要。

针对A²O工艺的问题及低碳源城市污水的特点，本发明提出了污泥缺氧+强化发酵水解多格式A²O工艺，充分挖掘回流污泥内碳源及进水水解发酵产生优质碳源的能力，强化A²O工艺生物脱氮除磷功能。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明的目的是提出一种污泥缺氧和强化发酵水解多格式A²O***。

本发明的第二个目的是提出所述***的应用。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种污泥缺氧和强化发酵水解的多格式A²O***，污水通过进水管进入***，所述多格式A²O***包括污泥缺氧格、强化发酵水解格、缺氧格、好氧格和二沉池。

所述进水管连接所述污泥缺氧格，污泥缺氧格与强化发酵水解格、缺氧格、好氧格顺次设置；好氧格与二沉池通过管道连接；二沉池通过外回流污泥管道21与污泥缺氧格之间连接，好氧格通过内回流管道与缺氧格连接；污泥缺氧格与强化发酵水解格之间通过回流污泥泵及泵后污泥管连通；

所述强化发酵水解格有2或3个，互相以隔墙隔开；所述缺氧格有2或3个，互相以隔墙隔开；所述好氧格有2-4个，互相以隔板隔开。

其中，所述污泥缺氧格池底设斜坡，便于污泥沉淀浓缩，池内设慢速变频搅拌机。适度搅拌使污泥不硬化，同时又能很好地浓缩。泥斗高浓度污泥通过回流污泥泵及泵后污泥管进入强化发酵水解格，回流比为30～60％。

其中，缺氧格与好氧格之间设置有过渡格，所述污泥缺氧格上方设上清液集水渠流至过渡格，因为上清液中有机物及氮磷含量均较低，因此只需流至好氧格前的过渡格后续适度处理即可。

其中，所述进水管进入污泥缺氧格后向下到达污泥缺氧格底部，底部的管路上设置有进水分配点；进水管从底部继续进入强化水解格底部，在强化发酵水解格底部，在该格内以上向流形式，充分与底部污泥发酵液接触反应。

污泥缺氧格设进水分配点作为备用，主要是利用回流污泥中的碳源进行反硝化去除回流污泥中的硝酸盐。

其中，强化发酵水解格底部设斜坡，倾向中间泥斗，并设置有吸泥管通向池外，吸泥管上设置有污泥泵定时排泥来控制合适的厌氧泥龄，该污泥泵也可实现将水解发酵液强制循环进入强化发酵水解格，使该格内聚磷菌能够利用水解液中的VFA，充分释磷；污泥泵后设置排泥管及回流发酵液管作为备用，回流比为0-30％。

进一步地，强化发酵水解格污泥经过沉淀浓缩发酵后，高浓度的沉淀污泥转变为可供聚磷菌和反硝化菌利用的VFA的转化率。强化发酵水解格内设置变频搅拌机。可采用适时关闭搅拌机，使底部污泥静沉变为高浓度污泥，并且发酵，再开启搅拌机将沉淀水解污泥与进水充分混合，并且需保证适当的水解时间，对于城市污水，通常强化水解厌氧格的停留时间为2～3小时。

其中，污泥缺氧格内设变频搅拌机，缺氧格内设置搅拌机，强化发酵水解格内设置变频搅拌机，过渡格内设置搅拌机和曝气头，好氧格内设曝气头。好氧格内设曝气阀门；所述变频搅拌机功率密度为2-4W/m³。

所述变频搅拌机，可采用停止-低速-较高速几种模式运行，如停止2小时-低速2小时-较高速0.5小时运行。

应用本发明提出的多格式A²O***处理污水的方法为：污水通过进水管进入***，污水的0-10％进入污泥缺氧格，剩下的污水进入强化发酵水解格，在强化发酵水解格的水力停留时间为2-3小时，然后进入缺氧格，再进入过渡格

好氧格最后一格设置内回流泵，将混合液回流至缺氧格，回流比为100～200％。

其中，所述缺氧格有2或3个，所述混合液回流有2个内回流点，位于前面的两个缺氧格内(缺氧格有2个，则为第一个和第二个，缺氧格有3个，则为第一个和第二个)，运行时在不同格内开启内回流点阀门。关上即起到厌氧格的作用。因此可灵活调节缺氧格的个数及停留时间。

好氧池出水进入二沉池。过渡格内设置搅拌机和曝气头，当出水氨氮<1mg/L、TN>13mg/L时，说明缺氧反硝化时间不够，将过渡格内曝气阀门关闭，启动搅拌机，进行缺氧反硝化反应；当出水氨氮>5mg/L时说明硝化效果差，此格内曝气头开始曝气，搅拌机停止运行，进行硝化反应。

污泥缺氧格内设变频搅拌机，周期性按照停止2.小时-低频搅拌2小时-高频搅拌0.5小时运行，缺氧格内设置搅拌机，强化发酵水解格内设置变频搅拌机，周期性按照停止2小时-低频搅拌2小时-高频搅拌0.5小时运行；其中低频的功率密度为2W/m³，高频的功率密度为4W/m³。

其中，所述好氧格有2-4个，好氧格内的曝气阀门中，第1好氧格曝气阀门全开，第2-4好氧格曝气阀门间歇开启。可根据需要关闭，当出水氨氮<0.5mg/L时，可关闭末端曝气阀门。可根据进水中有机物及氮磷情况关闭或适度调节阀门开启度，实现节约能耗。

缺氧格内进行反硝化反应，将硝酸盐转化为氮气排出。通过内回流控制该格内应控制较低的DO<0.5mg/L。防止混合液携带大量DO进入缺氧格，影响缺氧格反硝化效果

本发明的有益效果在于：

1、污泥缺氧格污泥通过内源呼吸反硝化，充分利用了污泥中的内碳源，将回流污泥中的硝酸盐进行反硝化去除，节省了进水中的碳源，使更多的碳源用于主流AAO工艺的脱氮除磷生物反应。

2、污泥缺氧格硝酸盐可降低至0，使强化发酵水解格氧化还原电位非常低，提高了厌氧段释磷的效果。

3、污泥缺氧格上清液部分进入到后续的缺氧格，只有高浓度回流污泥进入到强化发酵水解格，将进入强化发酵水解格的回流污泥量从100％减少到30～60％，从而提高了强化发酵水解格实际水力停留时间。

4、强化发酵水解格底部设置了沉淀发酵段，使污泥有充足的时间进行发酵，能够将污水中有机物转变为更多的VFA，从而使强化发酵水解格聚磷菌充分释磷，并且在好氧格内超量吸磷，提高生物除磷效果。

5、强化发酵水解格转化更多的VFA，为缺氧格提供更加优质的碳源，使缺氧反硝化更彻底，生物脱氮效果更佳。

6、强化发酵水解格的厌氧条件也抑制了丝状菌的生长，改善了污泥的沉淀状态。

7、本***设置2个内回流点，运行时内回流阀门开放的反应格，即为起始缺氧格。因此可灵活调节厌氧格与缺氧格的个数及停留时间。

8、适于在老水厂中进行改造，只需适当改造管道及设置底坡等，即可将污泥贮池等改造为污泥缺氧格。

9、A²O工艺中很容易将厌氧格改造为强化发酵水解格，只需底部增加斜坡，增加管道泵进行排泥及循环，并适当改变原强化发酵水解格搅拌机运行状态，即可实现强化水解，使底部沉淀浓缩的高浓度污泥发酵水解转化更多的优质碳源VFA，从而提高传统A²O工艺的脱氮除磷效果。

10、本***采用多格式，使各种反应菌群位于不同的反应格内，保证反应的充分进行，并形成浓度梯度，处理效果好。同时各反应段停留时间可调节，运行灵活。

附图说明

图1是本发明提出的***立面结构示意图，

图2是本发明提出的***强化发酵水解格结构图，

图3是本发明提出的***生化处理工艺流程图。

图中，1是污泥缺氧格，2是1#强化发酵水解格，3是2#强化发酵水解格，4是1#缺氧格，5是2#缺氧格，6是过渡格，7是1#好氧格，8是2#好氧格，9是3#好氧格，10是污泥回流泵，11是斜坡，12是上清液集水渠，13是搅拌机，14是曝气头，15是内回流污泥泵，16是内回流管道，17是强化发酵水解格吸泥管，18是排泥循环泵，19是回流发酵液管，20是强化发酵水解格排泥管，21是外回流污泥管道，22是二沉池，23是进水管，24是进水分配点，25是曝气阀门，26是曝气管，27是内回流混合液点。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

见图1，一种污泥缺氧和强化发酵水解多格式A²O***，污水通过进水管23进入***，该多格式A²O***包括污泥缺氧格1，1#强化发酵水解格2，2#强化发酵水解格3，1#缺氧格4，2#缺氧格5，过渡格6，1#好氧格7，2#好氧格8，3#好氧格9，以及二沉池22。

污泥缺氧格1与强化发酵水解格、缺氧格、过渡格、好氧格顺次设置，互相以隔墙隔开；好氧格与二沉池22通过管道连接；二沉池通过外回流污泥管道21与污泥缺氧格1之间连接，好氧格通过内回流管道16、内回流污泥泵15与缺氧格连接；污泥缺氧格1上方设上清液集水渠12流至过渡格6，因为上清液中有机物及氮磷含量均较低，因此只需流至好氧格前的过渡格后续适度处理即可。内回流管道16上有阀门控制。

1#、2#强化发酵水解格互相以隔墙隔开；1#、2#缺氧格互相以隔墙隔开；1#、2#、3#好氧格互相以隔板隔开。

污泥缺氧格1池底设斜坡11，便于污泥沉淀浓缩，池内设慢速变频(最大功率密度为2W/m³)搅拌机。适度搅拌使污泥不硬化，同时又能很好地浓缩。泥斗污泥通过污泥回流泵10进入强化发酵水解格。

进水管23进入污泥缺氧格1后向下到达污泥缺氧格底部，底部的管路上设置有进水分配点24；进水管从底部继续进入强化发酵水解格底部，在强化发酵水解格底部的管路上设置有进水分配点24。以上向流形式，与底部沉淀高浓度污泥发酵液充分接触，以充分厌氧释磷。污泥缺氧格设进水分配点24作为备用。

见图2，强化发酵水解格底部设斜坡，倾向中间泥斗，并设置强化发酵水解格吸泥管17，管道上设排泥循环泵18，通向池外的排泥管20定时排泥来控制合适的厌氧污泥龄，并可通过回流发酵液管19回流污泥发酵液。其中，池内设慢速变频搅拌机13，可采用停止-低速-较高速几种模式运行，例如：停止2小时-低速2小时-较高速0.5小时运行。

缺氧格内设置搅拌机13，强化发酵水解格内设置的搅拌机13为变频搅拌机。缺氧格出水进入过渡格，此格内设置搅拌机和曝气头14。曝气头14连接曝气管26，通过曝气阀门25控制。

实施例2：

图3是本发明提出的***生化处理工艺流程图。图3中仅示出2(1#强化发酵水解格)、4(1#缺氧格)、7(1#好氧格)，表示污水在污泥缺氧格、强化发酵水解格、缺氧格、好氧格之间的流程。应用实施例1的***进行污水处理的方法为：

污水通过进水管进入***，污水全部进入强化发酵水解格，在强化发酵水解格的水力停留时间为2小时，进入缺氧格，再进入过渡格，

好氧格最后一格设置内回流泵，将混合液回流至5(2#缺氧格)缺氧格，缺氧格内有内回流混合液点27，回流比为100％。污泥缺氧格通过污泥管连接强化发酵水解格，污泥回流比为30～40％。

过渡格内设置搅拌机和曝气头，当出水氨氮<1mg/L、TN>13mg/L时，说明缺氧反硝化时间不够，将过渡格内曝气阀门关闭，启动搅拌机，进行缺氧反硝化反应；当出水氨氮>5mg/L时说明硝化效果差，此格内曝气头开始曝气，搅拌机停止运行，进行硝化反应。污泥缺氧格内的变频搅拌机，按停止2小时-低速2小时-较高速0.5小时运行。，强化发酵水解格内设置变频搅拌机，周期性按照停止2小时-低速2小时-较高速0.5小时运行。其中低频的功率密度为2W/m3，高频的功率密度为4W/m3。

好氧格内的曝气阀门中，1#好氧格7的曝气阀门全开，后面的可根据需要关闭：当出水氨氮<0.5mg/L时，关闭3#好氧格9的出水阀门。根据进水中有机物及氮磷情况关闭或适度调节阀门开启度，实现节约能耗。

缺氧格内进行反硝化反应，将硝酸盐转化为氮气排出。通过内回流控制(缺氧格里有溶解氧仪)该格内较低的DO<0.5mg/L。防止混合液携带大量DO进入缺氧格，影响缺氧格反硝化效果。

进水水质为：

BOD5≤80mg/L；CODcr≤180mg/L；SS≤120mg/L；TN≤45mg/L；NH3-N≤33mg/L；TP≤4mg/L。

最终出水水质为：

BOD5≤8mg/L；CODcr≤45mg/L；SS≤10mg/L；TN≤10mg/L；NH3-N≤1mg/L；TP≤0.5mg/L。出水达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

污泥缺氧格格硝酸盐为0，强化发酵水解格氧化还原电位-400mv。

实施例3：

应用实施例1的***进行污水处理的方法为：

污水通过进水管进入***，污水全部进入强化发酵水解格，在强化发酵水解格的水力停留时间为3小时，进入缺氧格，再进入过渡格，

好氧格最后一格设置内回流泵，将混合液回流至1#缺氧格4，回流比为200％。污泥缺氧格通过污泥管连接强化发酵水解格，污泥回流比为60％。过渡格内设置搅拌机和曝气头，当出水氨氮<1mg/L、TN>13mg/L时，说明缺氧反硝化时间不够，将过渡格内曝气阀门关闭，启动搅拌机，进行缺氧反硝化反应；当出水氨氮>5mg/L时说明硝化效果差，此格内曝气头开始曝气，搅拌机停止运行，进行硝化反应。污泥缺氧格内的变频搅拌机，按停止2小时-低速2小时-较高速0.5小时运行。强化发酵水解格内设置变频搅拌机，周期性按照停止2小时-低速2小时-较高速0.5小时运行。其中低频的功率密度为2W/m3，高频的功率密度为4W/m3。

好氧格内的曝气阀门中，1#好氧格7的曝气阀门全开，后面的可根据需要关闭：当出水氨氮<0.5mg/L时，关闭3#好氧格9的出水阀门。

缺氧格内进行反硝化反应，将硝酸盐转化为氮气排出。因此该格内控制为较低的DO<0.5mg/L。防止混合液携带大量DO进入缺氧格，影响缺氧格反硝化效果。

进水水质为：

BOD₅≤90mg/L；CODcr≤200mg/L；SS≤150mg/L；TN≤55mg/L；NH₃-N≤45mg/L；TP≤3.5mg/L。

最终出水水质为：

BOD5≤10mg/L；CODcr≤45mg/L；SS≤10mg/L；TN≤12mg/L；NH₃-N≤1mg/L；TP≤0.5mg/L。出水达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

污泥缺氧格格硝酸盐为0，强化发酵水解格氧化还原电位-400mv。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种污泥缺氧和强化发酵水解的多格式A²O***，污水通过进水管进入***，其特征在于，所述多格式A²O***包括污泥缺氧格、强化发酵水解格、缺氧格、好氧格和二沉池；

所述进水管连接所述污泥缺氧格，污泥缺氧格与强化发酵水解格、缺氧格、好氧格顺次设置；好氧格与二沉池通过管道连接；二沉池通过外回流污泥管道与污泥缺氧格之间连接，好氧格通过内回流管道与缺氧格连接；污泥缺氧格与强化发酵水解格之间通过回流污泥泵及泵后污泥管连通；

所述强化发酵水解格有2或3个，互相以隔墙隔开；所述缺氧格有2或3个，互相以隔墙隔开；所述好氧格有2-4个，互相以隔板隔开。

2.根据权利要求1所述的多格式A²O***，其特征在于，所述污泥缺氧格池底设斜坡和污泥回流泵，泵后污泥管连接强化发酵水解格。

3.根据权利要求1或2所述的多格式A²O***，其特征在于，缺氧格与好氧格之间设置有过渡格，所述污泥缺氧格池上方设上清液集水渠流至过渡格。

4.根据权利要求1或2所述的多格式A²O***，其特征在于，所述进水管进入污泥缺氧格后向下到达污泥缺氧格底部，底部的管路上设置有进水分配点；进水管从底部继续进入强化发酵水解格底部，在强化水解格底部的管路上设置有进水分配点。

5.根据权利要求1或2所述的多格式A²O***，其特征在于，强化发酵水解格底部设斜坡，倾向中间泥斗，并设置有吸泥管通向池外，吸泥管上设置有污泥泵，污泥泵后设置排泥管及回流发酵液管。

6.根据权利要求1或2所述的多格式A²O***，其特征在于，污泥缺氧格内设变频搅拌机，缺氧格内设置搅拌机，强化发酵水解格内设置变频搅拌机，过渡格内设置搅拌机和曝气头，好氧格内设曝气阀门；所述变频搅拌机功率密度为2-4W/m³。

7.应用权利要求1-6任一所述多格式A²O***处理污水的方法，其特征在于，污水通过进水管进入强化发酵水解格内，污水的0-10％进入污泥缺氧格，剩下的污水进入强化发酵水解格，在强化发酵水解格的水力停留时间为2-3小时，然后进入缺氧格，再进入过渡格、好氧格；

好氧格最后一格设置有内回流泵，将混合液回流至缺氧格，回流比为100～200％；污泥缺氧格通过污泥管连接强化发酵水解格，污泥回流比为30～60％。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述缺氧格有2或3个，所述混合液回流有2个内回流点，位于前面的两个缺氧格内，运行时在不同格内开启内回流点阀门。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，过渡格内设置搅拌机和曝气头，出水氨氮<1mg/L、TN>13mg/L时，说明缺氧反硝化时间不够，将过渡格内曝气阀门关闭，启动搅拌机，进行缺氧反硝化反应；当出水氨氮>5mg/L时说明硝化效果差，此格内曝气头开始曝气，搅拌机停止运行，进行硝化反应；

污泥缺氧格内设变频搅拌机，周期性按照停止2小时-低频搅拌2小时-高频搅拌0.5.小时运行，缺氧格内设置搅拌机，强化发酵水解格内设置变频搅拌机，周期性按照停止2.小时-低频搅拌2小时-高频搅拌2小时运行；其中低频的功率密度为2.W/m³，高频的功率密度为4W/m³。

10.根据权利要求7-9任一所述的方法，其特征在于，所述好氧格有2-4个，好氧格内的曝气阀门中，第1好氧格曝气阀门全开，最后的好氧格内的曝气阀门间歇开启或者关闭。