一种污水处理系统及其应用

摘要

本发明提供一种污水处理系统，其包括生化池，生化池分为缺氧区和好氧区；所述缺氧区设置有原水入口和至少一个搅拌机；所述好氧区设置有曝气器、滗水器、活化菌种入口、剩余污泥出口和出水口；生化池下部设置有回流污泥管道。本发明选用CASS池作为生化池，有效实现对污泥的截留，减少污泥流失。本发明的装置和方法能迅速提高生化池的氨氮处理能力，减少温度等因素的冲击，稳定出水水质。采取一次投加足量菌种至需要浓度，多次补充投加少量菌种，用于维持菌种浓度的方式，能够短时间内提高活性污泥中硝化菌的比例。低温条件下，本方法提出的污水处理系统出水氨氮浓度低于采用传统处理系统出水氨氮浓度。

权利要求

1.一种污水处理的方法，其特征在于，所使用的污水处理系统，包括生化池，所述生化池分为缺氧区和好氧区，缺氧区和好氧区由池壁分隔；

所述缺氧区设置有原水入口和至少一个搅拌机；

所述好氧区设置有曝气器、滗水器、活化菌种入口、剩余污泥出口和出水口；

所述生化池内设置有回流污泥管道；所述生化池外设置有菌种活化装置，所述菌种活化装置通过菌种管道与生化池的好氧区连接；

所述的方法为：将氨氮菌种置于容器内，开启射流曝气装置，射流曝气装置从容器内抽出泥水混合物，经充氧后，回流至容器内，射流曝气装置开启22-26小时，容器内泥水混合物溶解氧控制在2～4mg/L，然后将所得活化菌种加入到处于曝气状态或者沉淀状态的生化池好氧区；第一天投加足量，然后每天补加，使生化池内氨氮菌种体积浓度控制为3

3-5ml/m；

所述的方法，是用循环式活性污泥法使原水中氨氮浓度降低，然后通过滗水器将水排出；所述方法用于处理温度为4-16℃的污水。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活化菌种是将氨氮菌种置于容器内，再加入原水与之混合，用射流曝气装置循环搅动活化装置内的泥水混合物，并实现充氧，得到泥水混合状态的活化菌种，然后加入到生化池中；氨氮菌种的体积占泥水混合物体积的

0.07-1％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每次加入活化菌种的体积与生化池体积比例为1:2500-10000。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的污水处理系统中的菌种活化装置包括容器和射流曝气装置。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌机为1-4个。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回流污泥管道上还设置有回流污泥泵。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述好氧区内还设置有剩余污泥泵，所述剩余污泥泵与剩余污泥管道连接。

说明书

一种污水处理系统及其应用

技术领域

[0001] 本发明属于废水处理领域，具体为一种使用活性污泥法处理废水的系统及其应用。

背景技术

[0002] 生物脱氮工艺广泛应用于城镇生活污水处理。在好氧条件下，硝化菌将水中氨氮氧化为硝酸盐，实现对氨氮去除。常温条件下，生物脱氮工艺具有氨氮处理效率高、工艺运行稳定等优点。其中，CASS法是循环式活性污泥法的简称。CASS反应池沿池长方向设计为两部分，前部为缺氧区，后部为好氧区，其好氧区后部安装了可升降的自动撇水装置（滗水器）。整个工艺的进水、曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，活性污泥内有微生物，微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。

[0003] 污水处理系统对氨氮的处理效果受硝化菌的种类、数量、温度等多种因素影响。在20℃～30℃，硝化菌的活性达到最大，污水处理系统对氨氮的处理效率高，出水氨氮浓度低；当温度低于15℃时，硝化菌的活性随温度降低呈指数下降，污水处理系统对溶解氧利用率低，对氨氮的处理效率显著下降，出水氨氮浓度升高。

[0004] 为稳定出水水质，实现低温条件下生活污水达标排放，通常采用提高生化池好氧段污泥浓度，以间接地提高硝化菌的数量，具体措施有：提高污泥回流比，增加生化池污泥浓度；采用膜生物反应器等设备，最大限度的截留随出水带走的微生物，减少活性污泥流失。上述方法存在两点不足：第一，提高生化池内污泥浓度，不仅提高了硝化菌的数量，同时也提高了脱碳菌等异氧菌数量，硝化菌的比例并没有提高。脱碳菌等异养菌对溶解氧的竞争利用能力大于硝化菌对溶解氧的竞争利用能力，大量的溶解氧被脱碳菌等异养菌消耗，造成能源浪费。第二，投资和运行成本高。膜生物反应器建设投资较高，而且由于需要开启真空泵等设备，运行能耗大大高于常规处理工艺，运行维护比较复杂；提高污泥回流比，需要加大回流污泥泵功率，也会增加运行能耗。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提出一种污水处理系统，可以在低温下达到污水处理的效果。进一步地，本方法还提供一种高效处理15℃以下城镇生活污水氨氮的方法，其充分利用现有的低温氨氮高效菌种分离、纯化培养的产物和CASS池型及附属设备，通过投加氨氮菌种，提高生化池内硝化菌的数量，同时利用CASS工艺特点和滗水器良好的泥水分离效果，截留氨氮菌种，减少氨氮菌种流失。

[0006] 本发明的另一目的是提出应用所述污水处理系统处理污水的方法。

[0007] 实现本发明目的的技术方案为：

[0008] 一种污水处理系统，包括生化池，所述生化池分为缺氧区和好氧区，缺氧区和好氧区由池壁分隔；

[0009] 所述缺氧区设置有原水（待处理的污水）入口和至少一个搅拌机；

[0010] 所述好氧区设置有曝气器、滗水器、活化菌种入口、剩余污泥出口和出水口；

[0011] 生化池内设置有回流污泥管道。该污泥回流管道穿过池壁，用于将好氧区污泥输送至缺氧区内。

[0012] 其中，所述生化池外设置有菌种活化装置，所述菌种活化装置通过菌种管道与生化池的好氧区连接。

[0013] 其中，所述菌种活化装置包括容器、射流曝气装置。

[0014] 其中，所述搅拌机为1-4个。

[0015] 其中，所述回流污泥的管道上还设置有回流污泥泵。

[0016] 其中，所述好氧区内还设置有剩余污泥泵，所述剩余污泥泵与剩余污泥出口连接。剩余污泥排出生化池，回流污泥在生化池内回流，起到去除硝酸盐等污染物的作用。常规操作条件下，回流污泥量与生化池进水量的比例为1:0.5-1:1；剩余污泥的排放量视生化池内污泥浓度确定，用于维持生化池的污泥浓度在3000mg/L-6000mg/L之间。

[0017] 使用本发明提出的污水处理系统进行污水处理的方法，包括：将氨氮菌种置于容器内，开启射流曝气装置，射流曝气装置从容器内抽出泥水混合物，经充氧后，回流至容器内，射流曝气装置开启22-26小时，容器内泥水混合物溶解氧控制在2～4mg/L，然后将所得活化菌种加入到处于曝气状态或者沉淀状态的生化池好氧区；第一天投加足量，然后每天3
补加，使生化池内氨氮菌种体积浓度控制为3-5ml/m。

[0018] 本发明所述的氨氮菌种为经过筛选、培养后的硝化菌菌群，具有去除污水中氨氮的能力，可采用市售的菌种。

[0019] 本方法采用一次投加足量氨氮高效菌种数量方式，以迅速提高污水处理系统处理低温废水氨氮的能力。本方法利用CASS池工艺运行方式和滗水器良好的泥水分离效果，能够截留绝大部分生化池内的氨氮菌种；但极少量菌种会因为没有形成菌胶团，沉淀性能差，而被出水带出生化池，造成生化池内氨氮菌种浓度降低。为稳定生化池内氨氮高效菌种的浓度，本方法采取每日向生化池好氧段内投加少量氨氮菌种的方式，以维持生化池内氨氮菌种浓度，稳定生化池处理氨氮的能力。具体措施为：计算生化池容积和运行初期氨氮高效菌种投加量；运行初期，将足量氨氮高效菌种活化，并一次投入生化池好氧段内，使生化3
池内氨氮高效菌种的浓度达到3-5ml/m（生化池容积），利用生化池完成氨氮高效菌种的驯化、培养；根据生化池的容积和每日处理水量，向生化池好氧段估算投加少量氨氮高效菌种；生化池每日按照设计参数运行。

[0020] 其中，所述加入活化菌种的体积与生化池体积比例为1:2500-10000。采取第一次投加足量菌种至需要浓度，然后每天补充投加少量菌种，用于维持菌种浓度。

[0021] 其中，所述活化菌种是将氨氮菌种置于容器内，再加入原水与之混合，用射流曝气装置曝气活化，得到泥水混合物，然后加入到生化池中，氨氮菌种的体积占该泥水混合物体积的0.07-1%。初始投加菌种时，菌种活化装置内按照1%体积比配制活化菌种；运行阶段，菌种活化装置内按照0.07-0.14%配制活化菌种。氨氮菌种通常采用汽车货运形式运至现场。由于氨氮菌种在运输过程中长期处于缺氧状态，运抵现场时，菌种活性受到抑制。为恢复菌种活性，本方法首先采用一个小型容器作为菌种活化装置，以生化池内污水作为原水，对氨氮菌种进行曝气活化，曝气活化时间为22-26小时。

[0022] 所述污水处理方法，是用循环式活性污泥法使原水中氨氮浓度降低，然后通过滗水器将水排出。所述方法用于处理温度4-16℃的污水。

[0023] 原水在进入生化池前，还包括对所述原水进行预处理，所述预处理包括格栅处理和沉砂池处理；采用格栅从原水中去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，保证后续处理设施能正常运行；采用沉砂池设施从原水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。

[0024] 本发明的有益效果在于：

[0025] 1、降低投资和运行成本。选用CASS池作为生化池，有效实现对污泥的截留，减少污泥流失。相比于采用膜生物反应器、接触池等形式，减少膜组件和填料的采购费用，降低基建投资。同时，生产运行的过程中，生化池出水通过滗水器实现泥水分离，不需要开启真空泵等装置，降低了电耗和设备的维护费用。

[0026] 2、通过投加氨氮高效菌种，能迅速提高生化池的氨氮处理能力，减少温度等因素的冲击，稳定出水水质。

[0027] 3、本方法采取一次投加足量氨氮高效菌种方式，能够短时间内提高活性污泥中硝化菌的比例。低温条件下，采用相同的工艺运行参数，本方法所述的污水处理系统出水氨氮浓度低于采用传统处理系统出水氨氮浓度。

附图说明

[0028] 图1是本发明实施例1生化池的俯视图。

[0029] 图2是图1的生化池A-A剖面图。

[0030] 图1和2中，1为搅拌机，2为回流污泥泵，3为曝气器，4为剩余污泥泵，5为滗水器，6为菌种管道，7为缺氧区，8为好氧区，9为鼓风机，10为菌种活化装置，11为原水管道，12为出水管道，13为回流污泥管道，14为剩余污泥管道。

[0031] 图3为实施例2对比测试处理污水的效果的对比图。

具体实施方式

[0032] 现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

[0033] 实施例中，氨氮菌种购自苏柯汉（潍坊）生物工程公司，SKHZYE-MW013型，每毫升氨9
氮菌种溶液中含有菌种数量为10个活化单位。

[0034] 实施例1：污水处理系统

[0035] 参见图1和图2。生化池（CASS池）沿进水方向分为两部分，前端为缺氧区7，后端3
为好氧区8。缺氧区7宽20m，水深5m，容积750m，内设有两台潜水搅拌机1；好氧区8宽
3
20m，水深5m，容积4250m，内设回流污泥泵2、剩余污泥泵4和滗水器5各一台，滗水器5滗
3
水能力为1700m/h，底部有曝气器3（图1中多个圆圈表示曝气头）。曝气器3由鼓风机9送风。

[0036] 菌种活化装置10主体为1个塑料桶（容器），容积为1m3（1m*1m*1m），每次可处理3 3
水量1m。每次向生化池好氧区8内排入0.5m泥水混合物。菌种活化装置采用射流曝气装置对塑料桶内的泥水混合物进行曝气、混合，菌种活化时间为22h。将氨氮菌种置于容器内，开启射流曝气装置，射流曝气装置从容器内抽出泥水混合物，经充氧后，回流至容器内，射流曝气装置开启22小时，容器内泥水混合物溶解氧控制为2mg/L，然后将所得活化菌种加入到处于曝气状态的生化池好氧区。

[0037] 活化阶段结束时，活化装置将泥水混合物通过菌种管道6排入处于曝气状态的CASS池好氧区8内。

[0038] 随后，再次取原水进入容器，投加氨氮菌种，进入下一循环周期。

[0039] 实施例2：污水的处理

[0040] 以某县城镇生活污水处理工程为例，对本方案处理低温生活污水氨氮效果进行测试。为比较本发明技术效果，同时进行对比测试。对比测试地点选在该县城镇污水处理厂内。该厂主体采用CASS工艺，原水以县城区的生活污水为主。对比测试期间，原水污染物浓度如表1。

[0041] 表1：原水水质指标（单位mg/L）

[0042]

[0043] 表中项目，CODCr为采用重铬酸钾作为氧化剂测定的化学耗氧量；SS为悬浮物含量；TN为总氮；TP为总磷。

[0044] CASS池运行参数如下：运行周期6h，其中进水1.5h，边进水边曝气，曝气4h，沉淀1h，滗水1h。受天气回暖影响，生化池内的水温随时间逐渐升高。对比测试对本方案低温和常温条件下的处理效果均进行测试。

[0045] 对比测试选取两个相同的污水处理单元。对其中一个处理单元按照本方案运行，作为测试池；另一个处理单元作为对照池。每一个处理单元包括一个CASS池。CASS池沿进水方向分为两部分，前端为缺氧区，后端为好氧区。缺氧区宽20m，水深5m，容积750m3，内设有两台潜水搅拌器；好氧区宽20m，水深5m，容积4250m3，内设回流污泥泵、剩余污泥泵和滗水器各一台，滗水器滗水能力为1700m3/h。

[0046] 菌种活化装置主体为1个塑料桶，容积为1m（1m*1m*1m）3 ，初始投加将氨氮菌种20升加入原水配成2m3泥水混合物,一次向生化池内排入2m3泥水混合物；后期每天将氨氮菌种700ml配成0.5m3泥水混合物加入生化池。活化装置采用射流曝气装置对塑料桶内的泥水混合物进行曝气、混合，菌种活化时间为24h，容器内泥水混合物溶解氧控制在3mg/L。

[0047] 活化阶段结束时，活化装置将泥水混合物排入处于曝气状态的CASS池内。

[0048] 对比测试开始前一天，氨氮菌种活化装置将2m3活化菌种（泥水混合物）排入生化池好氧区。经计算，测试生化池内氨氮菌种的浓度为4ml/m3（生化池容积），符合对比测试要求。由于氨氮菌种老化、运输缺氧、极少量菌种流失均会导致进入生化池内氨氮菌种数量减少，为稳定生化池内氨氮菌种数量，对比测试期间，菌种活化装置后期每天将氨氮菌种700ml配成0.5m3泥水混合物加入生化池好氧区。

[0049] 对照组和测试组使用同样的生化池，但是对照组没有加入氨氮菌种，用于做空白样。

[0050] 生化池测试组和对照组同时进水、同时曝气、同时静置、同时排水。测试组和对照组所处理的水量、水质及鼓风量均相同。对比测试期间，两个生化池污泥浓度控制值相同。

[0051] 对比测试结果

[0052] 对比测试持续42天。对比测试期间，气候回暖。受气候影响，生化池好氧段水温从11.6℃逐渐升高至17.8℃。结果见图3。

[0053] 对比测试进行第一天，测试池出水氨氮浓度为32.58mg/L,对照池出水氨氮浓度为38.18mg/L，测试池出水氨氮浓度比对照池出水氨氮浓度低5.6mg/L。对比测试初期，测试池对降低出水氨氮浓度的效果即表现出来。第二天，测试池的出水氨氮浓度为24.85mg/L，对照池出水氨氮浓度为33.6mg/L，测试池的出水氨氮浓度比测试池低8.75mg/L。测试池对氨氮的处理优势进一步显现。从第3天至第17天，生化池水温为11.3℃～13.6℃，测试池出水氨氮浓度比对照池出水氨氮浓度低8mg/L左右。

[0054] 第18天，温度升高至13.6℃，测试池出水氨氮浓度为22.71mg/l，对照池出水氨氮浓度为34.18mg/l，测试池出水氨氮浓度比对照池出水氨氮浓度低11.47mg/l。从第18天至第24天，生化池水温为13.6℃～14.7℃，测试池出水氨氮浓度比对照池出水氨氮浓度低10mg/l左右。

[0055] 第25天，温度升至14.4℃，测试池出水氨氮浓度为11.25mg/L，对照池出水氨氮浓度为24.05mg/L,测试池出水氨氮浓度比对照池出水氨氮浓度低11.8mg/L。从第25天至第32天，生化池水温为14.4℃～15.7℃，测试池出水氨氮浓度比对照池出水氨氮浓度低12mg/L左右。

[0056] 随着对比测试进行，出水中氨氮浓度随运行时间逐渐下降，运行至第33天，水温升高至16.6℃，此时测试池出水氨氮浓度为9.12mg/L，对照池出水氨氮浓度为13.92mg/L，两者相差4.8mg/L,测试池和对照池出水氨氮浓度差缩小。推测为对照池中硝化菌的活性恢复，造成对照池对氨氮处理效率提高，出水氨氮浓度显著下降。从第33天至第40天，生化池水温在16℃～17.8℃之间变化，测试池出水氨氮浓度和对照池出水氨氮浓度之差在0.53～8mg/L之间波动，并在第40天以后，接近于0mg/L。

[0057] 从对比测试可以得出，本方法对处理16℃以下的低温城市生活污水氨氮具有明显效果，对14.4℃～15.7℃的生活污水氨氮处理效果最佳。当温度升高至16℃以上时，由于原生化池中硝化菌的活性恢复，本方法对氨氮的处理效果不明显。

[0058] 实施例3：污水的处理

[0059] 后期处理阶段每日投加的活化菌种是每0.35升氨氮菌种、加入原水配成0.5m3泥水混合物。射流曝气装置开启26小时，容器内泥水混合物溶解氧控制为4mg/L。

[0060] 在运行期间，维持生化池内氨氮菌种3ml/m3。其他处理方法和设备同实施例2。达到和实施例2同样的处理效果。

[0061] 以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。