一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺及其处理系统

摘要

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺及其处理系统。一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，其特征在于它包括如下步骤：经过预处理后的城市污水直接进入厌氧池进行厌氧水解，然后进入缺氧池和好氧池中进行反硝化、硝化与生物好氧降解；最后进入沉淀池进行固液分离后排放。该工艺基于厌氧、缺氧和好氧于一体，用生化反应原理去除有机物和脱氮除磷，处理系统的结构简单，减小占地面积。

权利要求

1.一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，其特征在于它包括如下步骤：经过预处理后的城市污水直接进入厌氧池进行厌氧水解，然后进入缺氧池和好氧池中进行反硝化、硝化与生物好氧降解；最后进入沉淀池进行固液分离后排放；

在厌氧池和缺氧池设有浸没式搅拌器；

在好氧池设置用于附着好氧微生物的悬浮填料，填料为聚氯乙烯塑料加工成的多面空心球，多面空心球的直径为20～100mm，投加悬浮填料的堆积体积占好氧池有效容积的

20%～40%；

所述处理工艺的主要运行参数如下：

污泥负荷：0.08～0.18[kgBOD5/kgMLSS·d]，污泥浓度：3000～6000mg/L，

水力停留时间：T=6～10小时，

停留时间分布：厌氧池：缺氧池：好氧池=1:1.5:2.5，厌氧池溶解氧DO≤0.2mg/L，

缺氧池溶解氧DO≤0.5mg/L，

好氧池溶解氧DO=1.5～2.0mg/L，

泥龄：10～15天，

污泥回流比：50%～100%。

2.实现权利要求1所述方法的城市污水高效脱氮除磷的处理系统，其特征在于它包括污水输送管（1）、厌氧池（2）、沉淀池（3）、好氧池（7）、缺氧池搅拌器（9）、缺氧池（10）、隔板（11）、曝气头（12）、排泥管（14）、污泥回流泵（15）、厌氧池搅拌器（16）、污泥回流管（17）；污水输送管（1）的输入端接经过预处理后的城市污水，污水输送管（1）的输出端与厌氧池（2）的输入口相连通，厌氧池（2）内设有厌氧池搅拌器（16）；厌氧池（2）的底部由连通孔（13）与缺氧池（10）的底部相连通，缺氧池（10）内设有缺氧池搅拌器（9），好氧池（7）位于缺氧池（10）的上方，好氧池（7）与缺氧池（10）之间由隔板（11）分隔开，隔板两端分别留有第一带钢丝网的循环流道（8）、第二带钢丝网的循环流道（18）；好氧池（7）的底部内设有曝气管和曝气头（12），曝气头（12）设置在曝气管上，曝气管与压缩空气管（6）相连通，好氧池（7）内设有悬浮填料（5），好氧池（7）的上部由带钢丝网的好氧池出水流道（4）与沉淀池（3）的上部相连通；沉淀池（3）的底部与排泥管（14）的输入端相连通，排泥管（14）上设有排泥阀，污泥回流管（17）的输入端与排泥管（14）相连，污泥回流管（17）的输出端与厌氧池（2）的输入口相连通，污泥回流管（17）上设有污泥回流泵（15），沉淀池（3）的上端部设有溢流堰；

所述的悬浮填料为聚氯乙烯塑料加工成的多面空心球，多面空心球的直径为20～

100mm；

所述的厌氧池（2）、沉淀池（3）、好氧池（7）和缺氧池（10）位于一个构筑物内。

说明书

一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺及其处理系统

技术领域

[0001] 本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺及其处理系统。

背景技术

[0002] 随着中国工业化进程的加快，环境污染问题越来越突出，特别是过量的富含氮、磷的污水持续排入水体，就会刺激水中植物和藻类的过度生长，引起水体富营养化。导致水中溶解氧锐减，鱼类大量死亡，水质严重退化，进而使淡水水体发生“水华”，即水体富营养化。富营养化会影响水体的水质，会造成水的透明度降低，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，因而溶解氧的来源也就随之减少。其次，湖泊藻类死亡后不断的腐烂分解，也会消耗深层水体的溶解氧，严重时可能使深层水体的溶解氧消耗殆尽而呈厌氧状态，使得需氧生物难以生存。这种厌氧状态可以触发或者加速底泥积累的营养物质的释放，造成水体营养物质的高负荷，形成富营养水体的恶性循环。

[0003] 水体中氮和磷元素含量的超标是导致水体富营养化的重要原因，污水处理不达标而直接排放导致的水体富营养化问题越来越严重，水体富营养化成为世界各国面对的共同难题，因而对污水的排放标准会日益严格，污水处理技术的不断发展是解决这一问题的重要保证。

[0004] 对于中国水资源本来就十分短缺的国家，严格控制含氮、磷污水的超标排放是十分必要的。目前污水脱氮除磷工艺主要分为生物法和化学法两大类，与化学法脱氮除磷技术相比，生物脱氮除磷技术有着很强的优势，成为当前研究的热点。

[0005] 现有的生物脱氮除磷的污水处理工艺多以A/O、A2/O以及氧化沟工艺为主，生产实践已被广泛应用，技术也较为成熟，但其仍有不够理想之处，如设计容量较大，相对处理能力低，并增加了占地面积和投资。另外，实际生产中在水质水量变化较大的情况下，难以保2
证平稳的脱氮除磷深度。目前，在以A/O、A/O工艺，氧化沟工艺为基础所开发的系列脱氮除磷工艺中，大多数工艺都需要污泥和混合液同时回流，达不到节能的目的，也很难同时提高脱氮和除磷的效果。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺及其处理系统，该工艺基于厌氧、缺氧和好氧于一体，用生化反应原理去除有机物和脱氮除磷，处理系统的结构简单，减小占地面积。

[0007] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，其特征在于它包括如下步骤：经过预处理后的城市污水(废水)直接进入厌氧池进行厌氧水解，然后进入缺氧池和好氧池中进行反硝化、硝化与生物好氧降解；最后进入沉淀池进行固液分离后排放。

[0008] 如上所述的一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，在厌氧池和缺氧池设有浸没式搅拌器。

[0009] 如上所述的一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，在好氧池设置用于附着好氧微生物(挂膜)的悬浮填料，填料为聚氯乙烯塑料加工成的多面空心球(比重0.9～1.2)，多面空心球的直径为20～100mm，投加悬浮填料(载体)的堆积体积占好氧池有效容积的20％～40％。

[0010] 如上所述的一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，该工艺的主要运行参数如下：

[0011] 污泥负荷：0.08～0.18[kgBOD5/kgMLSS·d]，

[0012] 污泥浓度：3000～6000mg/L，

[0013] 水力停留时间：T＝6～10小时，

[0014] 停留时间分布：厌氧池∶缺氧池∶好氧池＝1∶1.5∶2.5，

[0015] 厌氧池溶解氧DO≤0.2mg/L，

[0016] 缺氧池溶解氧DO≤0.5mg/L，

[0017] 好氧池溶解氧DO＝1.5～2.0mg/L，

[0018] 泥龄：10～15天，

[0019] 污泥回流比：50％～100％。

[0020] 一种实现上述方法的城市污水高效脱氮除磷的处理系统，其特征在于它包括污水输送管1、厌氧池2、沉淀池3、好氧池7、缺氧池搅拌器9、缺氧池10、隔板11、曝气头12、排泥管14、污泥回流泵15、厌氧池搅拌器16、污泥回流管17；污水输送管1的输入端接经过预处理后的城市污水(废水)，污水输送管1的输出端与厌氧池2的输入口相连通，厌氧池2内设有厌氧池搅拌器16；厌氧池2的底部由连通孔13与缺氧池10的底部相连通，缺氧池10内设有缺氧池搅拌器9，好氧池7位于缺氧池10的上方，好氧池7与缺氧池10之间由隔板11分隔开(隔板11固定在缺氧池10的池体上，好氧池7与缺氧池10为一体结构)，隔板两端分别留有使水畅通循环的第一带钢丝网的循环流道8、第二带钢丝网的循环流道18(好氧池7由第一带钢丝网的循环流道8、第二带钢丝网的循环流道18与缺氧池10相连通)；
好氧池7的底部内设有曝气管和曝气头12，曝气头12设置在曝气管上，曝气管与压缩空气管6相连通，好氧池7内设有悬浮填料5，好氧池7的上部由带钢丝网的好氧池出水流道4与沉淀池3的上部相连通；沉淀池3的底部与排泥管14的输入端相连通，排泥管14上设有排泥阀，污泥回流管17的输入端与排泥管14相连，污泥回流管17的输出端与厌氧池2的输入口相连通，污泥回流管17上设有污泥回流泵15，沉淀池3的上端部设有溢流堰(沉淀池3的上清液作为处理后的水通过溢流堰排放)。

[0021] 所述的悬浮填料为聚氯乙烯塑料加工成的多面空心球(比重0.9～1.2)，多面空心球的直径为20～100mm。

[0022] 所述的厌氧池2、沉淀池3、好氧池7和缺氧池10位于一个构筑物内。

[0023] 本发明的优点：

[0024] 1)该工艺基于厌氧、缺氧和好氧于一体，用生化反应原理去除有机物和脱氮除磷。

[0025] 2)上述处理系统的结构简单，厌氧、缺氧、好氧、沉淀等四个池子在一个构筑物内，分隔形成又相互连通，大大减小占地面积。

[0026] 3)好氧池设置了悬浮填料，为微生物提供了大面积的栖息场所，这些填料在运行过程中处于流化状态，使污染物与填料上的生物膜广泛而频繁的接触，大大提高了传质效率，同时处于流化态的填料能将大气泡被切割成无数的小气泡或微小气泡，加大了气液的接触面积，提高了氧的传递速率，能有效地降低泥龄，在维持良好生物脱氮效果的条件下，进一步提高系统的除磷能力。

[0027] 4)取消了传统工艺用到的混合液回流泵，取而代之的是水下搅拌器，该设备简单可行，节省能耗。

[0028] 5)本发明需要的设备少，构筑物简单，运行灵活，可根据进水量及水质的变化，通过调整曝气、水下搅拌以及污泥回流等来满足出水水质要求。

附图说明

[0029] 图1是本发明的工艺流程图。

[0030] 图中：1-污水输送管；2-厌氧池；3-沉淀池；4-好氧池出水流道(带钢丝网)；5-悬浮填料；6-压缩空气管；7-好氧池；8-第一带钢丝网的循环流道；9-缺氧池搅拌器；
10-缺氧池；11-隔板；12-曝气头；13-连通孔；14-排泥管；15-污泥回流泵；16-厌氧池搅拌器；17-污泥回流管，18-第二带钢丝网的循环流道。

具体实施方式

[0031] 如图1所示，一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，它包括如下步骤：经过预处理后的城市污水(废水)直接进入厌氧池进行厌氧水解，然后进入缺氧池和好氧池中进行反硝化、硝化与生物好氧降解；最后进入沉淀池进行固液分离后排放。

[0032] 所述的预处理为：用格栅拦截漂浮物以及沉砂池对城市污水中部分无机悬浮颗粒物进行沉淀等预处理。

[0033] 所述的城市污水(Municipal Waste Water)是指：排入城镇污水系统的污水的统称。在合流制排水系统中，还包括生产废水和截留的雨水。城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。

[0034] 如上所述的一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，其整个构筑物内分成相互紧密联系的四个水池，即厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池。其中厌氧池和沉淀池为独立的两个池，互不连通，厌氧池与缺氧池之间有连通孔，缺氧池和好氧池为一个整体，隔板将这个整体分为上下两个部分，上部为好氧池，下部为缺氧池。隔板的两端分别与缺氧池内侧壁紧密连接，在隔板两端分别留有使水畅通循环的流道。

[0035] 如上所述的一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，在厌氧池和缺氧池设有浸没式搅拌器，厌氧池的搅拌器主要作用是让回流污泥与污水充分混合反应，防止污泥沉积；缺氧池的搅拌器推动缺氧池与好氧池间混合液的混合、传质。搅拌器的安装位置、安装角度以及搅拌速度可以调节，以便达到理想的工作状态。

[0036] 如上所述的一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，在好氧池底部设有曝气管和曝气头进行布气，空压机进行曝气，曝气量由空气流量计控制，在好氧池增设了用于附着好氧微生物(挂膜)的悬浮填料，填料为聚氯乙烯塑料加工成的多面空心球(比重0.9～1.2)，直径为20～100mm，投加悬浮填料(载体)的堆积体积占好氧池有效容积的20％～
40％。为防止好氧池内的悬浮填料流失，在好氧池与缺氧池之间的隔板两端的循环流道上设有钢丝网，防止悬浮填料落到缺氧池；同时在好氧池与沉淀池之间的好氧池出水流道也设有钢丝网用于防止悬浮填料流到沉淀池。

[0037] 如上所述的一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，在沉淀池底部设有排泥管，通过污泥回流泵将一部分污泥回流到厌氧池与进水混合，另一部分剩余污泥外排。

[0038] 如上所述的一种城市污水高效脱氮除磷的处理工艺，该工艺的主要运行参数如下：

[0039] 污泥负荷：0.08～0.18[kgBOD5/kgMLSS·d]，

[0040] 污泥浓度：3000～6000mg/L，

[0041] 水力停留时间：T＝6～10小时，

[0042] 停留时间分布：厌氧池∶缺氧池∶好氧池＝1∶1.5∶2.5，

[0043] 厌氧池溶解氧DO≤0.2mg/L，

[0044] 缺氧池溶解氧DO≤0.5mg/L，

[0045] 好氧池溶解氧DO＝1.5～2.0mg/L，

[0046] 泥龄：10～15天，

[0047] 污泥回流比：50％～100％。

[0048] 一种实现上述方法的城市污水高效脱氮除磷的处理系统，它包括污水输送管1、厌氧池2、沉淀池3、好氧池7、缺氧池搅拌器9、缺氧池10、隔板11、曝气头12、排泥管14、污泥回流泵15、厌氧池搅拌器16、污泥回流管17；污水输送管1的输入端接经过预处理后的城市污水(废水)，污水输送管1的输出端与厌氧池2的输入口相连通，厌氧池2内设有厌氧池搅拌器16；厌氧池2的底部由连通孔13与缺氧池10的底部相连通，缺氧池10内设有缺氧池搅拌器9，好氧池7位于缺氧池10的上方，好氧池7与缺氧池10之间由隔板11分隔开(隔板11固定在缺氧池10的池体上，好氧池7与缺氧池10为一体结构)，隔板两端分别留有使水畅通循环的第一带钢丝网的循环流道8、第二带钢丝网的循环流道18(好氧池7由第一带钢丝网的循环流道8、第二带钢丝网的循环流道18与缺氧池10相连通)；好氧池7的底部内设有曝气管和曝气头12，曝气头12设置在曝气管上，曝气管与压缩空气管6相连通，好氧池7内设有悬浮填料5，好氧池7的上部由带钢丝网的好氧池出水流道4与沉淀池3的上部相连通；沉淀池3的底部与排泥管14的输入端相连通，排泥管14上设有排泥阀，污泥回流管17的输入端与排泥管14相连，污泥回流管17的输出端与厌氧池2的输入口相连通，污泥回流管17上设有污泥回流泵15，沉淀池3的上端部设有溢流堰(沉淀池3的上清液作为处理后的水通过溢流堰排放)。

[0049] 1、厌氧池：

[0050] 经过预处理后的废水由污水输送管1输入厌氧池(厌氧反应池)2，同时沉淀池3底部的沉淀污泥由排泥管14排出。污泥回流管17的输入端与排泥管14相连，污泥回流管17的输出端与厌氧池2的输入口相连通，污泥回流管17上设有污泥回流泵15，部分沉淀污泥经过污泥回流泵15的提升由污泥回流管17输入厌氧池2。为了回流污泥与进水能迅速充分的混合，防止在厌氧池2发生污泥沉积，在厌氧池2的底部设有厌氧池搅拌器16进行搅拌。厌氧池在厌氧条件下运行，回流污泥中的微生物与污水中有机物充分反应，将水中大分子的难降解有机物厌氧水解成分子量小的易生物降解的有机物，同时回流的污泥进行厌氧释磷活动并积蓄后续吸磷的动力。

[0051] 2、缺氧池

[0052] 经过厌氧池2处理后的水通过连通孔13进入缺氧池10，缺氧池10在缺氧条件下运行，对废水中的硝酸盐进行反硝化作用，转化为气态氮并释出。其硝态氮是通过内循环由好氧池7通过循环流道18送来的。缺氧池10的氧维持在低水平下运行，反硝化细菌在溶解氧浓度极低的环境下，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机碳化合物作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。在缺氧池10内通过缺氧池搅拌器9的混合推进作用，使缺氧池10和好氧池7相互沟通形成内循环。促进这两个池(缺氧池10和好氧池7)的硝化与反硝化反应，达到生物脱氮的目的。

[0053] 3、好氧池

[0054] 混合液从缺氧池10进入好氧池7，好氧池7的功能是：好氧池7内混合液呈好氧状态，有机物在好氧微生物作用下得到降解，悬浮填料5的投加能增加好氧池7的微生物量，使好氧池7内既有悬浮生长的微生物，又有固定生长的微生物。当好氧池7正常工作时，在曝气头12的曝气作用下，悬浮填料5在好氧池内呈流化态，气泡由水底上升，从填料空隙中穿过，大气泡被切割成无数的小气泡或微小气泡，加大了气液的接触面积，提高了氧的传递速率，有效促进了污水中有机物的降解，使其在较短时间内就可以将水中的氨氮氧化为硝态氮(硝酸盐氮或亚硝酸盐氮)，实现良好的硝化效果。与此同时，聚磷菌在此反应区大量吸收磷，废水中的磷得到有效去除。

[0055] 4、沉淀池

[0056] 好氧池7内的混合液通过其上部的好氧池出水流道(带钢丝网)4进入沉淀池3，沉淀池3的功能是泥水分离，沉淀污泥一部分回流到厌氧池2，另一部分作为剩余污泥排放。沉淀池3的上清液作为处理后的水通过溢流堰排放。

[0057] 5、运行控制

[0058] (1)对好氧池7设置溶解氧测定仪进行在线检测，通过计算机调控鼓风机的启闭和供气量，使好氧池7的溶解氧维持在工艺设定的水平；

[0059] (2)通过计算机控制缺氧池10的潜水搅拌机9的启闭来推动缺氧池10与好氧池7之间混合液的混合，传质，调整混合液循环量，实现两池的硝化与反硝化功能。

[0060] (3)对沉淀池3的污泥回流系统也要通过计算机系统来控制污泥回流泵15的启停，通过调整污泥回流比来维持各池的混合液污泥浓度。

[0061] 整个系统是根据进水水质和出水水质要求，选定各个工艺参数，然后通过事先设计好的软件进行控制，该工艺对城市生活污水中CODcr的去除率可达到90％以上；对BOD5的去除率可达到95％以上；对TN和TP去除率均可达到80％以上。