多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统及方法

摘要

本发明涉及一种多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统及其方法。所述系统依次包括：厌氧格、多级缺氧-好氧格和兼氧格；兼氧格后分出两个分支，一个分支是与第一好氧格相连通的第一序批格，另一分支是与第二好氧格相连通的第二序批格。该系统是将恒水位序批式活性污泥处理污水方法进行改进，以达到增强脱氮除磷的效果。

权利要求

1.一种多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统，其特征在于，依次包括：厌氧格、多级缺氧-好氧格和兼氧格；兼氧格后分出两个分支，一个分支是与第一好氧格相连通的第一序批格，另一分支是与第二好氧格相连通的第二序批格；

厌氧格、多级缺氧-好氧格中的缺氧格、兼氧格中均设有进水口和搅拌机；兼氧格、所有好氧格中均设有曝气头；

所述的第一序批格和第二序批格均设有污泥回流泵、剩余污泥排泥泵、搅拌机、曝气头和出水口。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括格栅渠和沉砂池。

3.利用权利要求1或2所述的多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统处理污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）污水依次流经厌氧格、多级缺氧-好氧格和兼氧格进行相应的处理；

2）经过步骤1）处理后的污水分别进入兼氧格后分出的两个分支，分别经第一好氧格和第二好氧格处理后，均进入第一序批格和第二序批格；

3）第一序批格和第二序批格中的污水循环交替进行回流静止沉淀和将上一周期回流静止沉淀实现泥水分离的水置换排出。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进水TN<35mg/L而BOD/TN>4时，兼氧格作为好氧格；进水TN>35mg/L而BOD/TN<3.5时，兼氧格作为缺氧格。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，污水分开进入厌氧格、多级缺氧-好氧格中的缺氧格和作为缺氧格时的兼氧格，每格进水量控制在20～50%。

6.根据权利要求3～5任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中，污水进入厌氧格，还与来自第一序批格或第二序批格的回流污泥混合；回流污泥量与系统总进水的体积比为：0.5～1.5:1。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当多级缺氧-好氧格的级数为二级时，有第一级缺氧-好氧格和第二级缺氧-好氧格，所述方法包括以下步骤：

1）首先将部分污水进入厌氧格；

2）将部分污水进入第一级缺氧-好氧格中的缺氧格，与该缺氧格中的由步骤1）处理过的污水混合；

3）由步骤2）污水处理过的污水继续流入第一级缺氧-好氧格中的好氧格；

4）将部分污水进入第二级缺氧-好氧格中的缺氧格，与该缺氧格中的由步骤3）处理过的污水混合；

5）由步骤4）污水处理过的污水继续流入第二级缺氧-好氧格中的好氧格，接着再进入兼氧格；

6）由步骤5）处理过的污水分别进入兼氧格后分出的两个分支，分别经第一好氧格和第二好氧格处理后，均进入第一序批格和第二序批格；其中进入第一序批格的污水，将上一周期回流静止沉淀实现泥水分离的水置换排出；进去入第二序批格的污水，进行回流静止沉淀；所述回流时回流量与系统总进水的体积比为：0.5～1.5:1。

说明书

多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系

统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及污水处理技术领域，具体地，涉及一种多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统及其方法。

背景技术

[0002] 目前，城镇污水处理系统中脱氮除磷的要求日益提高，因此许多加强脱氮除磷的污水处理工艺应运而生。

[0003] 浦华控股有限公司2006年申请了一篇专利，关于一种恒水位序批式活性污泥处理污水的方法及其系统（专利申请号：CN200610165570.1），以下简称为恒水位SBR工艺。

[0004] 恒水位SBR工艺，即连续进水、连续出水、恒水位改进型SBR工艺，该工艺提高了SBR工艺的设备利用率及反应池容积利用率。采用恒水位运行，避免了变水位操作水头损失大的缺点。最重要的是在空间上提供了专用缺氧、厌氧和好氧格，保留了传统A/A/O活性污泥工艺各反应区功能明确、界线分明的优点，使生物脱氮除磷的效率增高。

[0005] 恒水位SBR系统由7个水力连通的生物反应格组成。第1格至第3格分别为缺氧2
格、厌氧格和好氧格。这3格串联运行，类似改良倒置A/O活性污泥系统，其中所有设备均连续运行。缺氧格的作用在于去除主要由回流污泥带来的硝酸盐。同时，进入恒水位SBR系统的污水除少部分入缺氧格以提供反硝化所需的碳源，大部分原污水进入厌氧格，通过水解酸化提供PAOs释磷所需的挥发酸。第3格为主曝气格，大部分有机物降解、硝化反应和生物过量吸磷均在此完成。第4格与第6格为对称的辅助曝气格，在第3格的基础上进一步进行有机物降解、硝化反应和生物过量吸磷。第5格与第7格为对称的SBR边格（又称序批出水格），功能周期性进行互换：当其中一个SBR边格在滗水时，另一格则依次进行污泥回流、间歇反应及静止沉淀（完成处理出水与活性污泥的固液分离）；反之亦然。第4格与第6格分别为第5格与第7格的上游格。

[0006] 当第5格为滗水格时，处理出水由该格连续置换排出。置换滗水时间一般为2hr，此时第7格则进行污泥回流、间歇反应和静止沉淀（简称其为RBS格）。在回流污泥时，第7格内的回流泵、混合设备和曝气系统开机，将第7格在上一运行周期作为滗水格时所累积的污泥泵回缺氧格。回流污泥结束后，第7格内的回流泵关机，间歇反应完成后，第7格内的曝气和混合设备关机，从而为处理出水与活性污泥的分离创造了一个与典型SBR类似的静止沉淀条件。在滗水期间，定时将剩余污泥用泵排出。静止沉淀为第7格在下一运行周期变换为滗水格作好准备。

[0007] 但是在运行的过程中发现，如果出水对脱氮除磷要求较高时，恒水位SBR工艺对于脱氮除磷的处理效果还不是非常理想，仍需加强脱氮除磷能力。

发明内容

[0008] 为了解决上述问题，本发明的目的之一在于，提供一种多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统。该系统是将恒水位序批式活性污泥处理污水方法进行改进，以达到增强脱氮除磷的效果。

[0009] 本发明的另一目的在于，是利用所述系统，提供一种多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水方法。

[0010] 本发明所述的多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统，依次包括：厌氧格、多级缺氧-好氧格和兼氧格；兼氧格后分出两个分支，一个分支是与第一好氧格相连通的第一序批格，另一分支是与第二好氧格相连通的第二序批格。

[0011] 其中，所述多级缺氧-好氧格是将缺氧格与好氧格相交替连通，即缺氧格-好氧格-缺氧格-好氧格-……-缺氧格-好氧格。缺氧-好氧格的级数可根据水质情况确定。

[0012] 进一步地，所述多级缺氧-好氧格的级数为：1~4级，优选二级。

[0013] 其中，厌氧格、多级缺氧-好氧格中的缺氧格、兼氧格中均设有进水口和搅拌机。

[0014] 其中，兼氧格、所有好氧格（多级缺氧-好氧格中的好氧格和第一好氧格、第二好氧格）中均设有曝气头。

[0015] 其中，所述的第一序批格和第二序批格均设有污泥回流泵、剩余污泥排泥泵、搅拌机、曝气头和出水口。

[0016] 本发明所述的活性污泥处理污水系统，还包括格栅渠和沉砂池。

[0017] 本发明所述的多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水方法，包括以下步骤：

[0018] 1）污水依次流经厌氧格、多级缺氧-好氧格和兼氧格进行相应的处理；

[0019] 2）经过步骤1）处理后的污水分别进入兼氧格后分出的两个分支，分别经第一好氧格和第二好氧格处理后，均进入第一序批格和第二序批格；

[0020] 3）第一序批格和第二序批格中的污水循环交替进行回流静止沉淀和将上一周期回流静止沉淀实现泥水分离的水置换排出。

[0021] 其中，所述回流静止沉淀包括：进入第一序批格或第二序批格的污水，进行污泥、混合液回流、间歇反应、静止沉淀。

[0022] 当经过步骤1）处理后的污水，进入兼氧格后分出的分支，经第一好氧格或第二好氧格处理，如本周期内污水在第一序批格中进行回流、反应、静止沉淀，第二序批格则将上一周期回流、反应、静止沉淀实现泥水分离的干净水置换排出；下一周期，第一序批格将上一周期静止沉淀实现泥水分离的干净水置换排出，第二序批格进行污泥、混合液回流、反应、静止沉淀……第一序批格和第二序批格中的污水循环交替进行上述操作，直到污水处理达到所需标准为止。从宏观上，兼氧格后进水的比例，可认为全部进入相应的好氧格及处于滗水阶段的序批格，将上一周期序批格内经过静止沉淀实现泥水分离的干净水置换排出，而另一个好氧格及滗水格则处于系统内的回流、反应阶段。

[0023] 其中，在进水TN不高（TN<35mg/L）而BOD相对较高（BOD/TN>4）时，兼氧格可作为好氧格；在进水TN较高（TN>35mg/L）而BOD不高（BOD/TN<3.5）时，兼氧格可作为缺氧格。

[0024] 其中，污水还可以分开进入厌氧格、多级缺氧-好氧格中的缺氧格和作为缺氧格时的兼氧格，进水量的比例可根据实际进水水质即运行情况而调节，每格进水量控制在：20~50%。当兼氧格作为好氧格使用时，不进水。

[0025] 其中，所述步骤1）中，污水进入厌氧格，还可以与来自第一序批格或第二序批格的回流污泥混合，使其中的聚磷菌吸收由污水水解酸化产生的挥发酸而释放磷；回流污泥量与系统总进水的体积比为：0.5～1.5:1。

[0026] 本发明所述的多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水方法，当多级缺氧-好氧格的级数为二级时，有第一级缺氧-好氧格和第二级缺氧-好氧格，所述方法包括以下步骤：

[0027] 1）首先将部分污水进入厌氧格；

[0028] 2）将部分污水进入第一级缺氧-好氧格中的缺氧格，与该缺氧格中的由步骤1）处理过的污水混合，去除厌氧格中带来的硝酸盐；

[0029] 3）由步骤2）污水处理过的污水继续流入第一级缺氧-好氧格中的好氧格中，使污水中的有机物降解，通过硝化反应去除污水中的氨氮，通过聚磷菌生物过量吸收污水中的磷；

[0030] 4）将部分污水进入第二级缺氧-好氧格中的缺氧格，与该缺氧格中的由步骤3）处理过的污水混合，将第一级缺氧-好氧格中的好氧格中带来的硝酸盐进行反硝化；

[0031] 5）由步骤4）污水处理过的污水继续流入第二级缺氧-好氧格中的好氧格，接着再进入兼氧格；

[0032] 6）由步骤5）处理过的污水分别进入兼氧格后分出的两个分支，分别经第一好氧格和第二好氧格处理后，均进入第一序批格和第二序批格；其中进入第一序批格的污水，将上一周期静止沉淀实现泥水分离的水置换排出；进去入第二序批格的污水，进行回流、反应、静止沉淀；所述回流时回流量与系统总进水的体积比为：0.5～1.5:1。

[0033] 本发明所述的活性污泥处理污水方法，若设置多于两级的缺氧-好氧格，重复进行上述第二级缺氧-好氧格的操作。

[0034] 本发明所述的活性污泥处理污水方法，在污水进入厌氧格前，还包括：将污水经过格栅渠和沉砂池进行预处理。

[0035] 本发明与现有技术中的恒水位SBR系统及工艺相比，改进点在于：

[0036] （1）与原恒水位SBR系统不同，第一个反应格由缺氧格改为厌氧格。

[0037] （2）厌氧格后为多级缺氧-好氧格（即A-O格），即依次为缺氧-好氧-缺氧-好氧格；A-O格的级数可根据水质情况确定；在多级A-O格后，为SBR边格，作为出水格。

[0038] （3）最后一段缺氧格可设置为兼氧格，既作缺氧格，又作好氧格，在进水TN不高而BOD较高时，该格可作为好氧格；在进水TN较高而BOD不高时，该格可作为缺氧格。

[0039] （4）与原恒水位SBR工艺不同，SBR边格内的剩余污泥回流不是回流至缺氧格，而是回流至厌氧格，从而回流量由原来的300%回流比可降低至50%~150%。

[0040] （5）采用多点进水的方式：一部分进水进入厌氧格，剩下的进水量按比例进入各段缺氧格，好氧格不进水。

[0041] 其他的条件：

[0042] 两个序批格（SBR边格）功能实现周期性互换：当其中一格在滗水阶段时，另一格则依次进行污泥、混合液回流、间歇反应及静止沉淀（完成处理出水与活性污泥的固液分离）；反之亦然。当序批格进行滗水时，处理出水由该格连续置换排出。置换滗水时间一般为2~3hr；此时另外一座序批格则进行污泥、混合液回流、间歇反应和静止沉淀。

[0043] 因此，本发明提供的多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统及其方法的优点为：

[0044] 1、脱氮效果更好：采用多级A-O工艺，部分进水与经过厌氧格的回流污泥进入第一级缺氧区，而其余进水进入后续缺氧区，反应器中形成了浓度梯度。采用多级A-O工艺，第一段缺氧区主要对回流污泥中的硝酸盐氮进行反硝化，系统中每一段好氧区产生的硝化液直接进入下一段的反硝化区进行反硝化，这样就无需设硝化液内回流设施。反硝化反应不仅需要合适的缺氧环境，而且还需要充足的碳源为反硝化提供电子供体，而缺氧区的进水恰好为反硝化提供了碳源，反硝化区可以利用废水中的有机物作为碳源，在不外加碳源的条件下,达到较高的反硝化效率。多级A-O工艺，是多次硝化反应和反硝化反应的叠加，因此对各类污染物的去除都是有效的。

[0045] 2、脱氮的同时，兼顾除磷效果；采用厌氧区和缺氧区多点进水的方式，能更加充分利用碳源。在第一级的厌氧区，聚磷菌利用部分进水有机物充分的释磷，释放磷后的污泥进入缺氧区。缺氧区反硝化菌利用胞内有机物，将污泥回流液中的硝态氮还原，聚磷菌很容易以硝态氮为电子受体发生部分反硝化吸磷反应。好氧区进一步去除有机物，进行硝化反应，好氧聚磷菌的吸磷。同时由于不断的污泥外排,对磷的去除也有一定的效果。该工艺兼顾了除磷和反硝化对碳源的需求,提高系统脱氮除磷的整体效果。

[0046] 3、减少回流量，节省能源：原恒水位SBR工艺是将上一周期SBR边格内经过静沉后的污泥回流至缺氧格，通常情况下为边回流边曝气，回流量较大，回流比为300%。由于本发明采用多级A-O工艺，各级反应格去除效果叠加，且每一个缺氧反应格都是只将上一好氧格内的硝酸盐反硝化，因此回流比可大大降低，回流比可降低为50~150%，且可调整恒水位SBR工艺的运行状态，将纯粹的污泥回流时间适当延长至0.5小时后，再进行曝气，这样初期的回流污泥浓度较高，可提高处理效果。由于污泥回流比降低，因此可大大节省能源，降低成本。

附图说明

[0047] 图1是现有技术（CN 200610165570.1）中恒水位序批式活性污泥处理污水系统及工艺运行示意图。

[0048] 图2是本发明提出的多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统及工艺运行示意图。

[0049] 在图1～图2中，1是多级缺氧-好氧格中的缺氧格，2是厌氧格，3是主曝气格，4和6是辅助曝气格，5是第一序批格（SBR边格），7是第二序批格（SBR边格），8是进水口，9是污泥回流泵，10是出水口，11是潜水搅拌机，12是剩余污泥泵，13是兼氧格，14是多级缺氧-好氧格中的好氧格，15是第一好氧格，16是第二好氧格。

具体实施方式

[0050] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0051] 实施例1：多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统[0052] 如图2所示，多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统，依次包括：厌氧格2、多级缺氧-好氧格（其中1是缺氧格，14是好氧格）和兼氧格13；第一个系统反应格为厌氧格2，厌氧格2之后与多级缺氧-好氧格相连通，之后再与兼氧格13相连通，其中厌氧格2后为第一级缺氧-好氧格中的缺氧格1；第一好氧格15和第二好氧格16分别与第一序批格5和第二序批格7相连通；厌氧格2、多级缺氧-好氧格和兼氧格13形成中间的连续池，兼氧格13后分出两个分支，一个分支是与第一好氧格15相连通的第一序批格5，另一分支是与第二好氧格16相连通的第二序批格7，分别对称布置在连续池的两侧。厌氧格2、多级缺氧-好氧格中的缺氧格1、兼氧格13中设有进水口8；厌氧格2、多级缺氧-好氧格中的缺氧格1、兼氧格13、第一序批格5、第二序批格7中设有潜水搅拌机11；兼氧格13、多级缺氧-好氧格中的好氧格14、第一序批格5、第二序批格7中设有曝气头；第一序批格5和第二序批格7中还设有污泥回流泵9、剩余污泥排泥泵12、和出水口10。

[0053] 实施例2：多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水方法[0054] 当多级缺氧-好氧格的级数为二级时，有第一级缺氧-好氧格和第二级缺氧-好氧格，包括以下步骤：

[0055] 1）首先将部分污水（30%）进入厌氧格，与来自第一序批格的回流污泥两者混合，使其中的聚磷菌吸收由污水水解酸化产生的挥发酸而释放磷；回流污泥量与系统总进水的体积比即回流比为：1.5:1。

[0056] 2）将部分污水（20%）进入第一级缺氧-好氧格中的缺氧格，与该缺氧格中的由步骤1）处理过的污水混合，去除厌氧格中带来的硝酸盐。

[0057] 3）由步骤2）污水处理过的污水继续流入第一级缺氧-好氧格中的好氧格中，使污水中的有机物降解，通过硝化反应去除污水中的氨氮，通过聚磷菌生物过量吸收污水中的磷；

[0058] 4）将部分污水（30%）进入第二级缺氧-好氧格中的缺氧格，与该缺氧格中的由步骤3）处理过的污水混合，将第一级缺氧-好氧格中的好氧格中带来的硝酸盐进行反硝化。

[0059] 5）由步骤4）污水处理过的污水继续流入第二级缺氧-好氧格中的好氧格，接着再进入兼氧格；本实施例进水中TN>40mg/L，BOD/TN为3.5，碳源不是特别充足，所以兼氧格设为缺氧格；进入兼氧格的污水比例为20%。

[0060] 6）由步骤5）处理过的污水流入第一好氧格和第二序批格中；其中进入第一序批格的污水，将上一周期回流静止沉淀实现泥水分离的水置换排出；同时上一周期刚刚完成滗水的第二序批格，进行污泥、混合液回流、间歇反应、静止沉淀；回流量与系统总进水的体积比为：1.5:1。

[0061] 试验例

[0062] 以某生活污水处理工程为例，对本发明多级A-O强化脱氮除磷恒水位序批式活性污泥处理污水系统及方法的应用情况进行说明测试。

[0063] 某污水处理项目，进水以生活污水为主，水量1000m3/d。采用多级A-O反应恒水位序批工艺（实施例2），兼氧格作为缺氧格，相当于三级A-O工艺。该工艺对于TN的处理效果要好于原恒水位序批式活性污泥处理工艺。污泥回流比也低于原恒水位序批式活性污泥处理工艺，节省能耗，降低运行成本。该项目进、出水水质如下：

[0064] 表1：污水厂进、出水水质

[0065]项目 COD BOD SS 氨氮 TN TP
进水指标 250 140 120 30 40 2.5
出水指标 50 10 15 5 12 0.5

[0066] 生化反应池总有效容积690m3，其中厌氧格有效容积40m3，缺氧格有效容积110m3（其中：第一级缺氧-好氧格中的缺氧格有效容积36m3，第二级缺氧-好氧格中的缺氧格有效容积34m3，兼氧格有效容积40m3），好氧格有效容积240m3（其中：第一级缺氧-好氧格中的好氧格有效容积45m3，第二级缺氧-好氧格中的好氧格有效容积60m3，第一好氧格和第二好氧格有效容积135m3，），2个序批格有效容积均为300m3，水深5米。进水比例分别为：厌氧格30%，第一级缺氧-好氧格中的缺氧格20%，第二级缺氧-好氧格中的缺氧格30%，兼氧格20%。

[0067] 总产率系数：Yt＝0.7～1.0kgTSS/kgBOD5，污泥负荷：Ls＝0.065～0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥回流比：50~150%，污泥浓度（MLSS）：X＝2.5～5.5g/L，序批格长宽比≥3:1。

[0068] 本发明进水中TN相对于BOD值偏高，BOD/TN为3.5，碳源不是特别充足，所以兼氧格设为缺氧格。在本项目中，出水指标除SS外，均可达到《城镇污水处理厂污染物排放》一级A标准，若要求SS较低，则应增加过滤设施。如果TP进水较高时，应增加化学除磷措施。和改进前的现有技术相比，脱氮的效果有大的改进。

[0069] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。