双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O装置及方法

摘要

本发明公开了一种双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O装置，主要由初沉池、厌氧-缺氧装置、二沉池、中间水池、曝气生物滤池和清水池组成；所述初沉池与厌氧-缺氧装置的厌氧区连接，厌氧-缺氧装置的脱气区与二沉池连接，且二沉池通过污泥泵与厌氧-缺氧装置的厌氧区连接；所述二沉池的出水连接到中间水池，中间水池与曝气生物滤池连接，所述曝气生物滤池连接到清水池；所述清水池与厌氧-缺氧装置连接。通过工艺调整使反硝化聚磷菌成为AAO单元的优势菌属，实现聚磷菌和硝化菌的分离，二沉池沉淀和贮泥功能的分离，曝气生物滤池硝化和过滤功能的分离，最终实现组合系统节能、稳定、高效脱氮除磷和污泥减量。

权利要求

1.一种双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O装置，其特征在于：主要由初沉池、厌氧-缺氧装置、二沉池、中间水池、曝气生物滤池和清水池组成；所述初沉池与厌氧-缺氧装置的厌氧区连接，厌氧-缺氧装置的脱气区与二沉池连接，且二沉池通过污泥泵与厌氧-缺氧装置的厌氧区连接；所述二沉池的出水连接到中间水池，中间水池与曝气生物滤池连接，所述曝气生物滤池连接到清水池；所述清水池与厌氧-缺氧装置的缺氧区连接；所述清水池与曝气生物滤池底部配水区连接；所述曝气生物滤池的填料层设有二相分离器，二相分离器收集的乏气通过曝气管线和曝气器与厌氧-缺氧装置的脱气区连接。

2.根据权利要求1所述的双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O装置，其特征在于：所述二沉池设有污泥排放管；所述曝气生物滤池底部设置放空阀；所述清水池设有出水管。

3.根据权利要求1所述的双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O装置，其特征在于：所述双污泥反硝化除磷脱氮的装置还包括鼓风机，鼓风机通过曝气管线和气体流量计与曝气生物滤池连接。

4.根据权利要求1所述的双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O装置，其特征在于：所述曝气生物滤池为硝化/过滤型反应器，滤料中部设置二相分离器，下部为硝化段，上部为无气干扰硝化脱氧过滤段。

5.一种双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O方法，其特征在于：该方法的具体步骤为：

1）污水从初沉池进入厌氧-缺氧装置的厌氧区，在厌氧区释放磷，泥水混合液在重力作用下，以翻腾式流经厌氧-缺氧装置的厌氧区和缺氧区，进行反硝化除磷脱氮，并在脱气区中脱气；

2）泥水混合液从上述脱气区进入二沉池，实现泥水分离，含氨氮的上清液流入中间水池，经高压泵进入曝气生物滤池底部；污泥经排放管排出；

3）上述曝气生物滤池中的优势菌属硝化菌将上述上清液中的氨氮转化为硝态氮，硝化液在过滤和脱氧后进入清水池，处理水经出水管排放；

4）上述步骤2中二沉池中的不含硝酸盐的富磷污泥经污泥回流泵进入厌氧-缺氧装置的厌氧区，污泥中的聚磷菌利用污水中的低分子挥发性有机酸，合成PHB，完成磷的大量释放，释磷速率高；污水中大量有机物得到迅速转化，在厌氧区（4）对COD的去除占组合工艺的70-80%；反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例接近80%；

5）步骤4中的混合污泥从上述厌氧区进入缺氧区，同时曝气生物滤池进入清水池的脱氧硝化液通过硝化液回流泵进入缺氧区，反硝化菌利用厌氧区内聚磷菌剩余的碳源反硝化脱氮，反硝化聚磷菌以硝酸盐氮为电子受体吸磷；

6）步骤5中的泥水混合液从缺氧区流入脱气区，完成剩余磷的去除和氮气的吹脱；

7）污水从上述脱气区进入二沉池，实现泥水分离，污泥经排放管排出，上清液流入中间水池，经高压泵进入曝气生物滤池，在曝气生物滤池处理后排出；其中，进行污水处理过程还加入了鼓风机：鼓风机通过气体流量计和曝气管线从曝气生物滤池下部曝气;设置于曝气生物滤池的滤料中部的二相分离器收集乏气，通过曝气管线在厌氧-缺氧装置的脱气区内实现二次曝气，完成对氮气的吹脱。

6.根据权利要求5所述双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O方法，其特征在于：所述曝气生物滤池经10-15d的运行后，中间水层悬浮物浓度大幅增加或发生磷的释放，对曝气生物滤池进行反冲洗，吸收中间水层的悬浮物。

7.根据权利要求6所述双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O方法，其特征在于：所述曝气生物滤池反冲洗进水为清水池的出水，含有大量污染物的反冲洗排水通过设置在中间水层的排水管排放，反冲时不扰动曝气生物滤池上部清水层，缩短反冲操作时间，延长滤池工作周期。

说明书

双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于污水生物处理技术领域，特别适用于污水处理厂的提标改造以及污水深度处理厂的新建，具体涉及一种用于污水处理的强化脱氮的A/A-O装置与方法。 背景技术

[0002] 目前，我国95%以上的污水处理厂不能达到日益严格的一级A排放标准，关键问题是TN、TP和SS无法稳定达标。由于我国城镇污水C/N一般较低，能够用来厌氧释磷的VFA更低，生物脱氮除磷处理过程中需要投加大量外加碳源，污水厂也没有采用节能降耗技术，使运行费用普遍较高，吨水运行费用是发达国家的近2倍。并且，污水厂产生的大量的剩余污泥得不到妥善处理，造成的环境问题也比较显著。

[0003] AAO脱氮除磷系统中聚磷菌、反硝化菌和硝化菌共存，存在泥龄上的矛盾和碳源上的竞争，使得聚磷菌厌氧释磷效率不高，硝化菌硝化效率低下，曝气能耗大，很难在单一的生化系统内同时获得脱氮除磷的良好效果；并且，好氧区出水中的硝态氮，在二沉池内易发生反硝化，使污泥上浮，影响系统的正常运行。由于我国城镇污水C/N一般较低，能够用来厌氧释磷的VFA更低，碳源的缺乏使得AAO工艺脱氮除磷中原本存在的问题更加突出。 [0004] 曝气生物滤池（Biological Aerated Flilter，BAF）是集生物膜生化降解和滤层过滤功能与一体的污水处理技术，但是BAF单独用来处理生活污水时普遍存在工作周期短，反冲洗频繁，填料易堵塞和板结等问题。

[0005] AAO-BAF集AAO和曝气生物滤池优势于一体，抗水力负荷能力强，对温度变化适应能力强，通过聚磷菌和硝化菌的分离，能够稳定实现反硝化除磷技术，实现一碳两用，节省曝气量，降低污泥产量，降低运行费用。但是该组合工艺也存在一些问题，如BAF出水DO较高，使得AAO单元缺氧区内好氧异养菌繁殖，制约AAO反硝化除磷效率；上向流BAF截留的污染物主要在滤料层下部，顺向反冲时截留的污染物穿过整个滤料层，不仅能耗高还使BAF上部清水受到污染；由于曝气的干扰而消弱了BAF的过滤性能，脱落的生物膜等使出水悬浮物SS较高。

[0006] 如何在节能降耗和有效利用原水碳源的基础上提高组合工艺系统的脱氮除磷效果，同时实现污泥过程减量，已成为现阶段污水处理领域的重大需求。 发明内容

[0007] 本发明的目的是针对目前AAO工艺问题，结合节能降耗、碳源有效利用和污泥减量三个关键技术，提出一种污水处理装置及方法，通过工艺调整使反硝化聚磷菌成为AAO单元的优势菌属，实现聚磷菌和硝化菌的分离，二沉池沉淀和贮泥功能的分离，曝气生物滤池硝化和过滤功能的分离，最终实现组合系统节能、稳定、高效脱氮除磷和污泥减量。 [0008] 为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：

[0009] 一种双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O的装置，主要由初沉池、厌氧-缺氧装置、二沉池、中间水池、曝气生物滤池和清水池组成；所述初沉池与厌氧-缺氧装置的厌氧区连接，厌氧-缺氧装置的脱气区与二沉池连接，且二沉池通过污泥泵与厌氧-缺氧装置的厌氧区连接；所述二沉池的出水连接到中间水池，中间水池与曝气生物滤池连接，所述曝气生物滤池连接到清水池；所述清水池与厌氧-缺氧装置的缺氧区连接；所述清水池与曝气生物滤池底部配水区连接。

[0010] 优选地，所述曝气生物滤池的填料层设有二相分离器，二相分离器通过阀门和气泵与厌氧-缺氧装置的脱气区连接。

[0011] 优选地，所述二沉池设有排放管；所述曝气生物滤池底部设置放空阀；所述清水池设有出水管。

[0012] 更优选地，所述双污泥反硝化除磷脱氮的装置还包括鼓风机，鼓风机通过曝气管线和气体流量计与曝气生物滤池连接。

[0013] 更优选地，所述曝气生物滤池为硝化/过滤型反应器，滤料下部为硝化段，上部为无气干扰硝化脱氧过滤段。

[0014] 一种双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O方法，该方法的具体步骤为： [0015] 1）污水从初沉池进入厌氧-缺氧装置的厌氧区，在厌氧区释放磷，泥水混合液在重力作用下，以翻腾式流经厌氧-缺氧装置的厌氧区和缺氧区，进行反硝化除磷脱氮去有机物，并在脱气区中脱气；

[0016] 2）污水从上述脱气区进入二沉池，实现泥水分离，含氨氮的上清液流入中间水池，经高压泵进入曝气生物滤池底部；污泥经排放管排出；

[0017] 3）上述曝气生物滤池中的优势菌属硝化菌将上述上清液中的氨氮转化为硝态氮，其水力停留时间为0.5-1h，气水比为6-10，硝化液在过滤和脱氧后进入清水池，处理水经出水管排放；

[0018] 4）上述步骤2中二沉池中的不含硝酸盐的富磷污泥经污泥回流泵进入厌氧-缺氧装置的厌氧区，池内设搅拌装置，污泥回流比为100%，水力停留时间为1-2h，污泥中的聚磷菌利用污水中的低分子挥发性有机酸（VFA），合成PHB，完成磷的大量释放，释磷速率高；污水中大量有机物得到迅速转化，在厌氧区4对COD的去除占组合工艺的70-80%；反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例接近80%；

[0019] 5）步骤4中的混合污泥从上述厌氧区进入缺氧区，池内设搅拌装置，同时曝气生物滤池进入清水池的脱氧硝化液通过硝化液回流泵进入缺氧区，缺氧区内的溶解氧浓度非常低，DO小于0.3mg/L，抑制了好氧异养菌对碳源的掠夺，反硝化菌利用厌氧区内聚磷菌剩余的碳源反硝化脱氮，反硝化聚磷菌以硝酸盐氮为电子受体，以PHB为电子供体，发生反硝化除磷，硝化液回流比为200-400%，其水力停留时间为7-8h；

[0020] 6）步骤5中的混合污泥从缺氧区流入脱气区，脱气区水力停留时间为1h，不发生氨氮的氧化，主要作用是完成氮气的吹脱和剩余磷的去除，改善污泥沉淀性能，混合液污泥浓度为2500-3000mg/L；

[0021] 7）污水从上述脱气区进入二沉池，实现泥水分离，污泥经排放管排出，上清液流入中间水池，经高压泵进入曝气生物滤池，在曝气生物滤池处理后排出。 [0022] 优选地，设置于曝气生物滤池的滤料中部的二相分离器收集乏气，通过曝气管线在厌氧-缺氧装置的脱气区内实现二次曝气，完成对氮气的吹脱，改善污泥沉降性能。 [0023] 更优选地，所述曝气生物滤池经10-15d的运行后，中间水层悬浮物浓度大幅增加且发生磷的释放，对曝气生物滤池进行反冲洗，吸收中间水层的悬浮物。气、水反冲强度为2
3-7L/（m.s），时间分别为气冲2-5min，气水冲2-4min，水冲3-6min。 [0024] 更优选地，所述曝气生物滤池反冲洗进水为清水池的出水，含有大量污染物的反冲洗排水通过设置在中间水层的排水管排放，反冲时不扰动曝气生物滤池上部清水层，缩短反冲操作时间。

[0025] 本发明所述的双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O装置及方法的有益效果是：系统污泥产率低，曝气生物滤池过滤性能强且反冲洗周期长，实现低C/N条件下城市污水高效、稳定、深度脱氮除磷去悬浮物。

[0026] 组合工艺最大程度上应用了反硝化除磷技术，系统污泥产率低，能耗低，曝气生物滤池过滤性能强且反冲洗周期长，实现低C/N条件下城市污水高效、稳定、深度脱氮除磷去悬浮物。

[0027] AA-BAF组合工艺实现聚磷菌和硝化菌的分离，硝化效率高，所有污泥均经过完整的厌氧缺氧过程，脱氮除磷动力强；

[0028] 反硝化除磷技术的应用，实现一碳两用和污泥的过程减量；

[0029] AA单元不硝化，去除回流污泥中硝态氮对厌氧释磷的影响，缓解了二沉池内污泥的上浮或解体，保证二沉池的稳定运行；

[0030] BAF中二相分离器的设置，实现硝化和过滤的分离，消除曝气对过滤的扰动，强化过滤功能，有效截留脱落生物膜等形成的悬浮物；

[0031] BAF中二相分离器的设置，降低硝化液回流中的DO，抑制AA单元缺氧区内好氧异养菌对碳源的竞争，改善AA单元中反硝化菌和反硝化除磷菌的缺氧环境，提高脱氮除磷效率；

[0032] 曝气生物滤池反冲洗排水通过设置在BAF中间水层的排水管排放，反冲时不扰动BAF上部清水层，反冲洗操作时间短。

附图说明

[0033] 图1为本发明所述的双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O装置的结构示意图； [0034] 其中：1-初沉池；2-进水泵；3-厌氧-缺氧装置；4-厌氧区；5-缺氧区；6-脱气区；7-二沉池；8-中间水池；9-高压泵；10-曝气生物滤池；11-清水池；12-出水管；13-硝化液回流泵；14-污泥回流泵；15-鼓风机；16-气体流量计；17-二相分离器；18-气阀；19-气泵；20-反冲洗泵；21-反冲洗进水阀；22-反冲洗排水管；23-放空阀；24-排放管。 具体实施方式

[0035] 下面结合附图对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。 [0036] 如图1所示，本发明实施例所述的双污泥反硝化除磷脱氮的A/A-O装置，主要由初沉池1、厌氧-缺氧装置3、二沉池7、中间水池8、曝气生物滤池10和清水池11顺序连接组成；所述厌氧-缺氧装置3为AAO处理工艺的AA装置，所述初沉池1通过进水泵2与厌氧-缺氧装置3的厌氧区4连接，泥水混合液在重力作用下流经厌氧-缺氧装置3的缺氧区5和脱气区6，厌氧-缺氧装置3的脱气区6与二沉池7连接，且二沉池7通过污泥泵14与厌氧-缺氧装置3的厌氧区4连接，污泥进入二沉池7后，泵到厌氧-缺氧装置3的厌氧区循环，所述二沉池7设有排放管24，剩余污泥从排放管24排出；所述二沉池7的出水连接到中间水池8，中间水池8通过高压泵9与曝气生物滤池10连接，所述曝气生物滤池10连接到清水池11，清水池11设有出水管12。

[0037] 所述清水池11通过硝化液回流泵13与厌氧-缺氧装置3的缺氧区5连接，使得曝气生物滤池内形成的硝化液作为电子受体回流到厌氧-缺氧装置3；所述清水池11通过反冲洗泵20和阀门21与曝气生物滤池10底部配水区连接，清水池11内的水作为反冲水回流到曝气生物滤池10；所述曝气生物滤池10的填料层设有用于收集乏气的二相分离器17，二相分离器17通过气阀18和气泵19与厌氧-缺氧装置3的脱气区6连接；使用时，曝气生物滤池10中的二相分离器17收集的乏气通过曝气管线和曝气器在厌氧-缺氧装置3的脱气区内实现二次曝气，完成对氮气的吹脱，改善污泥沉淀性能，降低生物系统曝气能耗；上向流的曝气生物滤池10中部无滤料，形成中间水层，反冲洗时不扰动曝气生物滤池10上部清水层，反冲水排水从曝气生物滤池10的排水管22排出；所述曝气生物滤池10底部设置放空阀23。

[0038] 所述曝气生物滤池10为硝化/过滤型反应器，滤料下部为硝化段，在此自养型硝化菌为优势菌，完成氨氮的硝化，同时截留悬浮物；上部为无气干扰硝化脱氧过滤段，高效截留脱落生物膜等形成的悬浮物的同时，利用剩余的溶解氧完成剩余氨氮的氧化，从而进一步降低溶解氧，保证低溶解氧浓度的出水SS达一级A排放标准。

[0039] 所述双污泥反硝化除磷脱氮的装置还包括鼓风机15，鼓风机15通过曝气管线和气体流量计16与曝气生物滤池10连接。

[0040] 利用该装置具体进行生活污水处理过程如下：

[0041] 1）污水从初沉池1进入厌氧-缺氧装置3的厌氧区4，在厌氧区4释放磷，泥水混合液在重力作用下，以翻腾式流经厌氧-缺氧装置3的厌氧区4和缺氧区5，进行反硝化除磷脱氮，并在脱气区6中脱除生成的氮气气泡；

[0042] 2）污水从上述脱气区6进入二沉池7，实现泥水分离，含氨氮的上清液流入中间水池8，经高压泵9进入曝气生物滤池10底部；污泥经排放管24排出，二沉池7运行稳定，不发生污泥上浮或解体；

[0043] 3）上述曝气生物滤池中的优势菌属硝化菌将氨氮转化为硝态氮，其水力停留时间为1h，气水比为6，硝化液在过滤和脱氧后进入清水池11，处理水经出水管12排放； [0044] 4）上述步骤2中二沉池7中的不含硝酸盐的富磷污泥经污泥回流泵14进入厌氧-缺氧装置3的厌氧区4，池内设搅拌装置，污泥回流比为100%，水力停留时间为2h，污泥中的聚磷菌利用污水中的低分子挥发性有机酸（VFA），合成PHB，完成磷的大量释放，释磷速率高；污水中大量有机物得到迅速转化，在厌氧区4对COD的去除占组合工艺的80%；反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例接近80%；

[0045] 5）步骤4中的混合污泥从上述厌氧区4进入缺氧区5，池内设搅拌装置，同时曝气生物滤池10进入清水池11的脱氧硝化液通过硝化液回流泵13进入缺氧区5，缺氧区5内的溶解氧浓度非常低，小于0.3mg/L，抑制了好氧异养菌对碳源的掠夺，反硝化菌利用厌氧区内聚磷菌剩余的碳源反硝化脱氮，反硝化聚磷菌以硝酸盐氮为电子受体，以PHB为电子供体，发生反硝化除磷，硝化液回流比为300%，其水力停留时间为8h； [0046] 6）步骤5中的泥水混合液从缺氧区5流入脱气区6，脱气区6水力停留时间仅为1h，不发生氨氮的氧化，主要作用是完成剩余磷的去除和氮气的吹脱，改善污泥沉淀性能，混合液污泥浓度为2200mg/L；

[0047] 7）污水从上述脱气区6进入二沉池7，实现泥水分离，污泥经排放管24排出，上清液流入中间水池8，经高压泵9进入曝气生物滤池10，在曝气生物滤池10处理后流入清水池。

[0048] 所述该装置具体进行污水处理过程还加入了鼓风机15：鼓风机15通过气体流量计16和曝气管线从曝气生物滤池10下部曝气，设置于曝气生物滤池10的滤料中部的二相分离器17收集乏气，通过曝气管线在厌氧-缺氧装置3的脱气区6内实现二次曝气。 [0049] 所述曝气生物滤池10经15d的运行后，中间水层悬浮物浓度大幅增加且发生磷的2
释放，对曝气生物滤池10进行反冲洗，气、水反冲强度为5L/（m.s），时间分别为气冲4min，气水冲3min，水冲4min。

[0050] 所述曝气生物滤池10反冲洗进水为清水池11的出水，含有大量污染物的反冲洗排水通过设置在中间水层的排水管22排放，反冲时不扰动曝气生物滤池10上部清水层，反冲洗能耗低，曝气生物滤池工作周期延长。

[0051] 为保证组合系统稳定、高效运行，本发明创造性的应用了AA-BAF系统中的两个关键技术：反硝化除磷反应器和脱氧BAF。AA单元为反硝化除磷型反应器，不硝化，去除回流污泥中硝态氮对厌氧释磷的影响，缓解了二沉池内污泥的反硝化上浮，保证二沉池的稳定运行；脱氧BAF为硝化/过滤型反应器，滤料中部设置二相分离器，下部为硝化段，在此自养型硝化菌为优势菌，完成氨氮的硝化，同时截留悬浮物；脱氧BAF上部为无气干扰硝化脱氧过滤段，高效截留脱落生物膜等形成的悬浮物，保证出水SS达一级A标准；BAF中二相分离器的设置，降低硝化液回流中的DO。

[0052] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。