CN104787989A - 一种深井曝气池和废水强化脱氮除磷装置及废水强化脱氮除磷的方法 - Google Patents
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Abstract
一种深井曝气池和废水强化脱氮除磷装置及废水强化脱氮除磷的方法。它涉及一种深井曝气池和废水处理装置及废水处理方法。本发明提供一种适合处理城镇污水、特别是东北地区城镇污水的占地面积小、耗能低、运行维护简单的水处理方法及装置。深井曝气池包括深井曝气池外筒体、深井曝气池内筒、脱气池和曝气装置。废水强化脱氮除磷装置包括储水箱、厌氧池、缺氧池、深井曝气池、第一脱气池、第二脱气池、二沉池、进水泵、污泥回流泵、硝化液回流泵、排水口和排泥阀。废水强化脱氮除磷的方法：一、深井曝气池中驯化活性污泥；二、污水处理；三、经二沉池处理的水通过排水口排出，剩余的污泥通过排泥阀排出。本发明废水强化脱氮除磷装置单位土地面积处理能力为20000立方米/天.m2，有机负荷可达到0.8kgBOD/kgMLSS以上，溶解氧利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种深井曝气池和废水处理装置及废水处理方法。
背景技术
水资源是人类赖以生存的基本条件，也是我国经济实现可持续发展的基本前提。我国水资源总量位居世界前列，但人均水资源量不到世界平均的1/4。
随着我国经济的发展，人口的增长，工业化和城市发展步伐的加快，用水量也在不断的增加，污水的排放量也在不断的增加，地表水和地下水的污染日趋严重，使得水资源匮乏的情况日益严重。到2007年我国污水排放量达到1050亿t。如此大量的污水排放，直接严重的影响着人类正常生活和健康，严重威胁着人类的生命健康，阻碍了经济的可持续发展；还威胁到自然的生态平衡。所以，污水净化处理具有必要性和重要性。污水净化后回收再利用，可以提高水资源的利用率，减少水资源带来的压力，缓和水资源短缺的矛盾，又可以大大的减轻自然水系污染，达到保护水资源、保护自然的生态平衡。
现在的城市越来越拥挤，发达城市更是如此，可以说是寸土寸金。很多城市没有足够的土地来建设污水处理厂，而常用的污水处理工艺如A2O、氧化沟等工艺往往需要大量的土地进行建设，因此无法实现。
小城镇建设污水厂存在建设容易，运行维护难的问题，而且污水处理厂对周边环境容易产生较大影响，特别是VOC(挥发性有机化合物)对水厂周围人民生活产生极大的不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种占地面积小、耗能低、运行维护简单的水处理方法及装置。
本发明深井曝气池包括深井曝气池外筒体、深井曝气池内筒、脱气池和曝气装置，深井曝气池的进水口和曝气装置都设置在曝气池内筒内底部。
利用上述深井曝气池的废水强化脱氮除磷装置，废水强化脱氮除磷装置包括储水箱、厌氧池、缺氧池、深井曝气池、第一脱气池、第二脱气池、二沉池、进水泵、污泥回流泵、硝化液回流泵、排水口和排泥阀；
厌氧池、缺氧池、第一脱气池和第二脱气池均设有搅拌器；储水箱通过进水泵分别与厌氧池、缺氧池相连通；第一脱气池与缺氧池相连通，缺氧池与厌氧池相连通，厌氧池通过进水泵与深井曝气池相连通，深井曝气池与第二脱气池相连通，第二脱气池与二沉池相连通，二沉池通过污泥回流泵与第一脱气池相连通，深井曝气池通过硝化液回流泵与第一脱气池相连通；排水口设置在二沉池上部；排泥阀设置在二沉池底部。
利用上述废水强化脱氮除磷装置进行废水强化脱氮除磷的方法：
一、深井曝气池中驯化活性污泥；
二、将深井曝气池中驯化好的活性污泥和污水通入到厌氧池、缺氧池、第一脱气池、第二脱气池、二沉池；然后打开进水泵、曝气装置和搅拌器，储水箱中的污水分别进入到厌氧池和缺氧池中，厌氧池的进水量为储水箱总出水量的25％～75％，缺氧池的进水量为储水箱总出水量的75％～25％；缺氧池中污水搅拌混合后推流进入厌氧池，来自缺氧池和储水箱的污水在厌氧池中搅拌混合后泵入深井曝气池，深井曝气池中的污水在曝气作用下形成气提循环、污水沿深井曝气池内筒向上流入深井曝气池外筒体，污水在深井曝气池内筒处理后形成硝化液，硝化液推流进入第二脱气池，在第二脱气池内混合搅拌后推流进入二沉池，二沉池中的污泥通过污泥回流泵回流进第一脱气池，深井曝气池中的硝化液通过硝化液回流泵回流进第一脱气池，污泥和硝化液在第一脱气池中混合搅拌，然后推流进入缺氧池；
三、经二沉池处理的水通过排水口排出，剩余的污泥通过排泥阀排出；即完成废水强化脱氮除磷；
其中，厌氧池的溶解氧浓度小于0.2mg/L、缺氧池的溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L、深井曝气池中部溶解氧浓度为3.2mg/L；缺氧池的水力停留时间为1.0～3.0h，厌氧池的水力停留时间为1.0～3.0h，深井曝气池的水力停留时间为0.5～2.0h，二沉池的水力停留时间为2.5h，第一脱气池和第二脱气池的水力停留时间为0.5h；由二沉池回流至第一脱气池的污泥回流比为50％～100％，由深井曝气池回流至第一脱气池的硝化液回流比为100％～300％。
本发明采用了改良型的深井曝气池深度达到50米以上、细而高，具有占地面积小的优点，而且深井曝气池中形成气提循环，同样的曝气条件下，本发明深井曝气池中溶解氧的利用率更高。
本发明深井曝气池从深井曝气池内筒底部进水，污水在曝气装置推动力的作用下沿内筒上升，再在深井曝气池外筒体内下降，形成气提循环。污水由深井曝气池底部上升至顶部脱气池的过程中溶解氧逐渐降低，形成好氧、缺氧状态的交替，可形成反硝化脱氮，增强脱氮效果。
本发明废水强化脱氮除磷装置单位土地面积处理能力为20000立方米/天.m2，远高于现行处理工艺。
现有的A2O工艺中原水直接进入厌氧段，大部分进水碳源在厌氧段被消耗掉，缺氧段可利用的碳源比较少，致使反硝化碳源不足，总氮去除率偏低。本发明进水按比例分别进入厌氧段与缺氧段，碳源分配合理，增强了脱氮效果，同时强化了缺氧段的反硝化聚磷菌，起到节省碳源的作用。
本发明中二沉池污泥与深井曝气池硝化液回流至第一脱气池，第一脱气池中可消耗掉部分溶解氧，减少硝化液回流对缺氧池及厌氧池的干扰。同时第一脱气池中亦可形成较低的溶解氧环境，可形成反硝化脱氮，促进脱氮效果。
本发明中厌氧池出水直接进入深井曝气池，完成聚磷菌的释磷与吸磷，有利于磷的去除。
本发明抗冲击负荷能力强，本发明抗冲击负荷能力强，有机负荷0.8kgBOD/kgMLSS以上。
本发明运行维护简单，人为工作量低。
本发明适合处理工业污水和城市生活污水，可高效去除污水中的氮和磷，本发明处理后出水的COD、氨氮、总氮、总磷分别降至28～46mg/L、1.8～3.3mg/L、6.9～8.1mg/L、0.19～0.31mg/L，优于GB18918-2002一级A排放标准。
附图说明
图1是本发明深井曝气池的结构示意图，箭头代表水流方向。
图2是本发明废水强化脱氮除磷装置的结构示意图，箭头代表物质运动方向。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式深井曝气池包括深井曝气池外筒体、深井曝气池内筒4-2、脱气池4-3、曝气装置4-1和进气管15，其特征在于深井曝气池的进水口和曝气装置4-1都设置在曝气池内筒4-2内底部，进气管15与曝气装置4-1相连通。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式废水强化脱氮除磷装置包括储水箱1、厌氧池2、缺氧池3、深井曝气池4、第一脱气池5、第二脱气池6、二沉池7、进水泵10、污泥回流泵11、硝化液回流泵12、排水口13和排泥阀14；
厌氧池2、缺氧池3、第一脱气池5和第二脱气池6均设有搅拌器9；储水箱1通过进水泵10分别与厌氧池2、缺氧池3相连通；第一脱气池5与缺氧池3相连通，缺氧池3与厌氧池2相连通，厌氧池2通过进水泵10与深井曝气池4相连通，深井曝气池4与第二脱气池6相连通，第二脱气池6与二沉池7相连通，二沉池7通过污泥回流泵11与第一脱气池5相连通，深井曝气池4通过硝化液回流泵12与第一脱气池5相连通；排水口13设置在二沉池7上部；排泥阀14设置在二沉池7底部。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式废水强化脱氮除磷的方法按以下步骤进行：
一、深井曝气池4中驯化活性污泥；
二、将深井曝气池4中驯化好的活性污泥和污水通入到厌氧池2、缺氧池3、第一脱气池5、第二脱气池6、二沉池7；然后打开进水泵10、曝气装置4-1和搅拌器9，储水箱1中的污水分别进入到厌氧池2和缺氧池3中，厌氧池2的进水量为储水箱1总出水量的25％～75％，缺氧池3的进水量为储水箱1总出水量的75％～25％；缺氧池3中污水搅拌混合后推流进入厌氧池2，来自缺氧池3和储水箱1的污水在厌氧池2中搅拌混合后泵10入深井曝气池4，深井曝气池4中的污水在曝气作用下形成气提循环、污水沿深井曝气池内筒4-2向上流入深井曝气池外筒体，污水在深井曝气池内筒4-2处理后形成硝化液，硝化液推流进入第二脱气池6，在第二脱气池6内混合搅拌后推流进入二沉池7，二沉池7中的污泥通过污泥回流泵11回流进第一脱气池5，深井曝气池4中的硝化液通过硝化液回流泵12回流进第一脱气池5，污泥和硝化液在第一脱气池5中混合搅拌，然后推流进入缺氧池3；
三、经二沉池7处理的水通过排水口13排出，剩余的污泥通过排泥阀14排出；即完成废水强化脱氮除磷；
其中，厌氧池2的溶解氧浓度小于0.2mg/L、缺氧池3的溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L、深井曝气池4中部溶解氧浓度为3.2mg/L；缺氧池3的水力停留时间为1.0～3.0h，厌氧池2的水力停留时间为1.0～3.0h，深井曝气池4的水力停留时间为0.5～2.0h，二沉池7的水力停留时间为2.5h，第一脱气池5和第二脱气池6的水力停留时间为0.5h；由二沉池7回流至第一脱气池5的污泥回流比为50％～100％，由深井曝气池4回流至第一脱气池5的硝化液回流比为100％～300％。
本实施方式回流污泥与回流硝化液在第一脱气池5中进行脱气，去除掉部分溶解氧以后再进入缺氧段。
本实施方式厌氧池2出水直接进入深井曝气池4，完成微生物磷的释放与吸收。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三的不同点是：步骤一中深井曝气池4内活性污泥按以下方法驯化：将污水厂取来的二沉池污泥与新鲜污水倒入深井曝气池4中，打开曝气装置4-1在温度为25℃左右的条件下培养10d，即得到驯化好的活性污泥。其它步骤及参数与实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四的不同点是：步骤二中缺氧池3中搅拌器的转速为30r/min～50r/min；厌氧池2中搅拌器的转速为30r/min～50r/min；第二脱气池6中搅拌器的转速为30r/min～50r/min；第一脱气池5中搅拌器的转速为30r/min～50r/min。其它步骤及参数与实施方式三或四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三、四或五的不同点是：步骤二中在深井曝气池4、厌氧池2和缺氧池3中投加生物膜填料。其它步骤及参数与实施方式三、四或五相同。
本实施方式在深井曝气池4、厌氧池2和缺氧池3中投加生物膜填料，可以增加生物量、提高水体湍动程度。本实施方式多相流体湍动程度以剪切强度表征为不低于0.3。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三、四、五或六的不同点是：步骤二中在深井曝气池4中汽水比为1.2～1.5:1。其它步骤及参数与实施方式三、四、五或六相同。
本实施方式中活性污泥随着水流深度的变化，所承受的压力和溶解氧浓度不断调整变化，水中溶解氧利用率明显提高，有机物消耗速度提高，并且有比较明显的脱氮效果。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式四、五、六或七的不同点是：步骤一中新鲜污水的COD值为215mg/L～550mg/L，氨氮值为32mg/L～55mg/L，总氮值为38mg/L～62mg/L，总磷值为3.9mg/L～7.4mg/L。其它步骤及参数与实施方式四、五、六或七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式三至八之一的不同点是：步骤二中储水箱1中的污水分别进入厌氧池2和缺氧池3，厌氧池2与缺氧池3的进水量比为1:2、1:1或2:1。其它步骤及参数与实施方式三至八之一相同。
实施例1
废水强化脱氮除磷的方法按以下步骤进行：
一、深井曝气池4中驯化活性污泥；
二、将深井曝气池4中驯化好的活性污泥和污水通入到厌氧池2、缺氧池3、第一脱气池5、第二脱气池6、二沉池7；然后打开进水泵10、曝气装置4-1和搅拌器9，储水箱1中的污水分别进入到厌氧池2和缺氧池3中，厌氧池2的进水量为储水箱1总出水量的25％～75％，缺氧池3的进水量为储水箱1总出水量的75％～25％；缺氧池3中污水搅拌混合后推流进入厌氧池2，来自缺氧池3和储水箱1的污水在厌氧池2中搅拌混合后泵10入深井曝气池4，深井曝气池4中的污水在曝气作用下形成气提循环、污水沿深井曝气池内筒4-2向上流入深井曝气池外筒体，污水在深井曝气池内筒4-2处理后形成硝化液，硝化液推流进入第二脱气池6，在第二脱气池6内混合搅拌后推流进入二沉池7，二沉池7中的污泥通过污泥回流泵11回流进第一脱气池5，深井曝气池4中的硝化液通过硝化液回流泵12回流进第一脱气池5，污泥和硝化液在第一脱气池5中混合搅拌，然后推流进入缺氧池3；
三、经二沉池7处理的水通过排水口13排出，剩余的污泥通过排泥阀14排出；即完成废水强化脱氮除磷；
其中，厌氧池2的溶解氧浓度小于0.2mg/L、缺氧池3的溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L、深井曝气池4中部溶解氧浓度为3.2mg/L；缺氧池3的水力停留时间为1.0～3.0h，厌氧池2的水力停留时间为1.0～3.0h，深井曝气池4的水力停留时间为0.5～2.0h，二沉池7的水力停留时间为2.5h，第一脱气池5和第二脱气池6的水力停留时间为0.5h；由二沉池7回流至第一脱气池5的污泥回流比为50％～100％，由深井曝气池4回流至第一脱气池5的硝化液回流比为100％～300％；
其中，步骤一中深井曝气池4内活性污泥按以下方法驯化：将污水厂取来的二沉池污泥与新鲜污水倒入深井曝气池4中，打开曝气装置4-1在温度为25℃条件下培养10d，即得到驯化好的活性污泥；
步骤二中缺氧池3中搅拌器的转速为30r/min～50r/min；厌氧池2中搅拌器的转速为30r/min～50r/min；第二脱气池6中搅拌器的转速为30r/min～50r/min；第一脱气池5中搅拌器的转速为30r/min～50r/min。
储水箱1中的预处理污水的COD值为215mg/L～550mg/L，氨氮值为32mg/L～55mg/L，总氮值为38mg/L～62mg/L，总磷值为3.9mg/L～7.4mg/L。
实施例2
除采用深井曝气装置(CN201210244816.X)替代本发明深井曝气池、储水箱1中的污水全部进入到缺氧池3之外，其他水处理反应器和参数均与实施例1相同。
预处理污水与实施例1相同，储水箱1中的预处理污水的COD值为215mg/L～550mg/L，氨氮值为32mg/L～55mg/L，总氮值为38mg/L～62mg/L，总磷值为3.9mg/L～7.4mg/L。
实验结果：
实施例1处理后出水COD值为28～46mg/L，氨氮值为1.8～3.3mg/L，总氮值为6.9～8.1mg/L，总磷值为0.19～0.31mg/L，达到了国家一级A排放标准。
实施例2处理后出水COD值为31～51mg/L，氨氮值为2.8～4.6mg/L，总氮值为9.6～15.4mg/L，总磷值为0.21～0.37mg/L，基本能够达到了国家一级A排放标准。
实验结果证明本发明深井曝气池溶解氧利用率高，并且在深井曝气池中产生反硝化脱氮的效果(脱氮效果增强)；进水碳源得到合理分配，污染物去除能力得到强化，净化效果明显优于实施例2，特别是脱氮效果。本发明在占地面积小，能耗低的条件下达到了污染物的深度消减，对水污染的防治，水环境的保护起到了积极的作用。
Claims (9)
1.一种深井曝气池，它包括深井曝气池外筒体、深井曝气池内筒(4-2)和脱气池(4-3)、曝气装置(4-1)，其特征在于深井曝气池的进水口和曝气装置(4-1)都设置在曝气池内筒(4-2)内底部。
2.利用权利要求1所述深井曝气池的废水强化脱氮除磷装置，其特征在于废水强化脱氮除磷装置包括储水箱(1)、厌氧池(2)、缺氧池(3)、深井曝气池(4)、第一脱气池(5)、第二脱气池(6)、二沉池(7)、进水泵(10)、污泥回流泵(11)、硝化液回流泵(12)、排水口(13)和排泥阀(14)；
厌氧池(2)、缺氧池(3)、第一脱气池(5)和第二脱气池(6)均设有搅拌器(9)；储水箱(1)通过进水泵(10)分别与厌氧池(2)、缺氧池(3)相连通；第一脱气池(5)与缺氧池(3)相连通，缺氧池(3)与厌氧池(2)相连通，厌氧池(2)通过进水泵(10)与深井曝气池(4)相连通，深井曝气池(4)与第二脱气池(6)相连通，第二脱气池(6)与二沉池(7)相连通，二沉池(7)通过污泥回流泵(11)与第一脱气池(5)相连通，深井曝气池(4)通过硝化液回流泵(12)与第一脱气池(5)相连通；排水口(13)设置在二沉池(7)上部；排泥阀(14)设置在二沉池(7)底部。
3.利用权利要求2所述装置进行废水强化脱氮除磷的方法，其特征在于废水强化脱氮除磷的方法按以下步骤进行：
一、深井曝气池(4)中驯化活性污泥；
二、将深井曝气池(4)中驯化好的活性污泥和污水通入到厌氧池(2)、缺氧池(3)、第一脱气池(5)、第二脱气池(6)、二沉池(7)；然后打开进水泵(10)、曝气装置(4-1)和搅拌器(9)，储水箱(1)中的污水分别进入到厌氧池(2)和缺氧池(3)中，厌氧池(2)的进水量为储水箱(1)总出水量的25％～75％，缺氧池(3)的进水量为储水箱(1)总出水量的75％～25％；缺氧池(3)中污水搅拌混合后推流进入厌氧池(2)，来自缺氧池(3)和储水箱(1)的污水在厌氧池(2)中搅拌混合后泵(10)入深井曝气池(4)，深井曝气池(4)中的污水在曝气作用下形成气提循环、污水沿深井曝气池内筒(4-2)向上流入深井曝气池外筒体，污水在深井曝气池内筒(4-2)处理后形成硝化液，硝化液推流进入第二脱气池(6)，在第二脱气池(6)内混合搅拌后推流进入二沉池(7)，二沉池(7)中的污泥通过污泥回流泵(11)回流进第一脱气池(5)，深井曝气池(4)中的硝化液通过硝化液回流泵(12)回流进第一脱气池(5)，污泥和硝化液在第一脱气池(5)中混合搅拌，然后推流进入缺氧池(3)；
三、经二沉池(7)处理的水通过排水口(13)排出，剩余的污泥通过排泥阀(14)排出；即完成废水强化脱氮除磷；
其中，厌氧池(2)的溶解氧浓度小于0.2mg/L、缺氧池(3)的溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L、深井曝气池(4)中部溶解氧浓度为3.2mg/L；缺氧池(3)的水力停留时间为1.0～3.0h，厌氧池(2)的水力停留时间为1.0～3.0h，深井曝气池(4)的水力停留时间为0.5～2.0h，二沉池(7)的水力停留时间为2.5h，第一脱气池(5)和第二脱气池(6)的水力停留时间为0.5h；由二沉池(7)回流至第一脱气池(5)的污泥回流比为50％～100％，由深井曝气池(4)回流至第一脱气池(5)的硝化液回流比为100％～300％。
4.根据权利要求3所述的废水强化脱氮除磷的方法，其特征在于步骤一中深井曝气池(4)内活性污泥按以下方法驯化：将污水厂取来的二沉池污泥与新鲜污水倒入深井曝气池(4)中，打开曝气装置(4-1)在温度为25℃左右的条件下培养10d，即得到驯化好的活性污泥。
5.根据权利要求3所述的废水强化脱氮除磷的方法，其特征在于步骤二中缺氧池(3)中搅拌器的转速为30r/min～50r/min；厌氧池(2)中搅拌器的转速为30r/min～50r/min；第二脱气池(6)中搅拌器的转速为30r/min～50r/min；第一脱气池(5)中搅拌器的转速为30r/min～50r/min。
6.根据权利要求3所述的废水强化脱氮除磷的方法，其特征在于步骤二中在深井曝气池(4)、厌氧池(2)和缺氧池(3)中投加生物膜填料。
7.根据权利要求3所述的废水强化脱氮除磷的方法，其特征在于步骤二中在深井曝气池(4)中汽水比为1.2～1.5:1。
8.根据权利要求4所述的废水强化脱氮除磷的方法，其特征在于步骤一中新鲜污水的COD值为215mg/L～550mg/L，氨氮值为32mg/L～55mg/L，总氮值为38mg/L～62mg/L，总磷值为3.9mg/L～7.4mg/L。
9.根据权利要求3所述的废水强化脱氮除磷的方法，其特征在于步骤二中储水箱(1)中的污水分别进入厌氧池(2)和缺氧池(3)，厌氧池(2)与缺氧池(3)的进水量比为1:2、1:1或2:1。
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