城市污水混合粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷装置及方法专利检索-活性污泥法净化污水处理水处理环境工程环境工程专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

城市污水混合粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷装置及方法

阅读：234发布：2021-03-02

IPRDB可以提供城市污水混合粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了城市污水混合粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷装置及方法。该装置的第二好氧池通过管道和混合液回流泵与缺氧池连接，沉淀池通过管道和污泥回流泵与厌氧池连接；所述第一好氧池第二好氧池内分散有悬浮填料；悬浮填料为立体中空的轻质多孔陶粒。该方法在传统AAO工艺的曝气池中投加悬浮填料，提供微生物附着生长表面的载体，提高曝气池内的生物量，增加废水的处理能力，克服污泥膨胀，使曝气池中同时存在附着相和悬浮相，充分发挥两者的优越性，本发明在不增加反应器体积的前提下，强化发生硝化反应的条件，提高传统的活性污泥法工艺脱氮除磷的功能，并解决传统AAO工艺在脱氮除磷过程中的泥龄矛盾问题，且水处理效果好。，下面是城市污水混合粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种城市污水和粪便污水A/O-生物膜同步脱氮除磷装置，包括依次连接的厌氧池、缺氧池、第一好氧池、第二好氧池和沉淀池；厌氧池和缺氧池内分别设有搅拌桨，第一好氧池和第二好氧池底部分别设有曝气头，两曝气头分别与两空气压缩机连接；其特征在于：所述第二好氧池通过管道和混合液回流泵与缺氧池连接，沉淀池通过管道和污泥回流泵与厌氧池连接；所述第一好氧池第二好氧池内分散有悬浮填料；悬浮填料为立体中空的轻质多孔陶粒，按照第一好氧池和第二好氧池的总容积计算，悬浮填料的投配比为20％～30％，其中，以体积计，第一好氧池和第二好氧池的悬浮填料投配比为1∶1-3。

2.根据权利要求1所述的城市污水和粪便污水A/O-生物膜同步脱氮除磷装置，其特征在于：所述厌氧池、缺氧池、第一好氧池和第二好氧池设置在同一壳体内，通过隔板分隔。

3.根据权利要求1所述的城市污水和粪便污水A/O-生物膜同步脱氮除磷装置，其特征在于：所述第一好氧池和第二好氧池的悬浮填料投配比为1∶3。

4.根据权利要求1所述的城市污水和粪便污水A/O-生物膜同步脱氮除磷装置，其特征在于：所述第一好氧池和第二好氧池的体积比为1∶1。

5.应用权利要求1所述装置的城市污水和粪便污水A/O-生物膜同步脱氮除磷方法，其特征在于：城市污水和粪便污水以及回流污泥首先进入厌氧池释磷，再进入缺氧池进行反硝化脱氢；然后城市污水和粪便污水依次进入第一好氧池和第二好氧池，在第一好氧池和第二好氧池内悬浮填料上的硝化细菌作用下，进行硝化吸磷，硝化细菌生长在悬浮填料的活性污泥上，活性污泥可分别培养聚磷菌和反硝化细菌增加剩余污泥的排除量，第一好氧池和第二好氧池的水力停留时间为4-8h；城市污水和粪便污水经泥水分离后，污泥体积以40-80％的比例回流到厌氧区，剩余污泥排出；出水从沉淀池排出。

说明书全文

2

城市污水混合粪便污水A/O-生物膜同步脱氮除磷装置及

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及废水处理技术，特别是涉及一种城市污水混合粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷处理装置及其工艺。

背景技术

[0002] 现有的污水及废水生物处理过程中，氮磷的脱除比碳素的去除要复杂得多，要涉及氮的硝化、反硝化，微生物的释磷和吸磷等过程，上述每一个过程的目的不一样，对微生物组成，基质类型以及环境条件的要求也不一样。怎样在一个水处理装置中把各种恰当的反应条件有机地结合在一起，是一个有重要意义的课题。

[0003] 从1932年Wuhrmann利用微生物内源建立了后置反硝化工艺去除城市污水中的氮素以来，经过半个多世纪的改良和发展，在1984年由Deakyne，Patel和Krichten提出了目前水处理工程上应用最普遍、工艺最简洁A1(Anaerobic)A2(anoxic)O(Oxygen)脱氮除磷工2
艺，简称A1A2O工艺或称A/O工艺。

[0004] A2/O工艺由厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区和二个回流系统组成，其功能是厌氧释磷，缺氧反硝化脱氮，好氧硝化吸磷，经沉淀、泥水分离后，随剩余污泥排出除磷，但该工艺存在两大缺陷：

[0005] 第一，泥龄矛盾影响着脱氮除磷的效果。硝化菌通常都属于自养型专性好氧细菌，世代时间长。在冬天，硝化菌繁殖所需世代时间可长达30天以上，即使在夏天，在泥龄小于5天的活性污泥法系统中硝化作用也十分微弱。聚磷菌和脱氮菌多为短泥龄微生物，泥龄一般在10天以内，泥龄越短，比反硝化速度越快，4天泥龄是8天泥龄的2.5倍。另有报道，在美国Hyperion污水厂，当水温在22～24℃时，除磷系统的泥龄短达3.1天，而出水磷仅为
0.4mg/L。这说明聚磷菌的世代时间确实很短。此外生物除磷的唯一渠道是排除剩余污泥，也要求短泥龄，才能有更多的磷随剩余污泥排除。显然，硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在着矛盾，由两类微生物共同用一个回流排泥系统时，整个系统的泥龄不得不控制在一个很窄的范围，这种调和虽然可使系统具备脱氮除磷功能，却不能使两类微生物发挥各自的优势，影响脱氮除磷的效果。

[0006] 针对泥龄矛盾，人们又开发了A1/O-A2/O工艺和A1/A2/O-O工艺。这个水处理工艺2
比常规A/O工艺有限地解决了泥龄矛盾，但其水处理流程则进一步复杂化，存在反硝化碳源不足，硝化污泥不能再利用。且迄今未止，尚未见到更好的方法来解决泥龄矛盾问题。

[0007] 第二，回流污泥中的硝酸盐影响工艺的除磷脱氮的效果。在常规A2/O工艺中，厌氧区设在前，回流污泥不可避免地会将一部分硝酸盐带入该区，会严重影响聚磷菌的释磷速度，尤其是当进水中VFA较少，污泥含磷量又不高时，硝酸盐的存在甚至会导致聚磷菌直2
接吸磷，所以在常规A/O工艺的框架下，如何避免硝酸盐进入厌氧区干扰聚磷菌释磷，成为研究热点，解决硝酸盐问题的关键是如何在回流污泥进入厌氧区之前，设法将其携带的硝酸盐耗掉。围绕这一问题人们提出了，JHB工艺，EASC工艺，UCT工艺等.近年来有学者提出倒置AAO工艺的设想。通过以100％～200％的污泥回流来代替常规AAO工艺的混合液回流，该工艺将缺氧池前置，使脱氮效果得到提高，也使厌氧池避免了硝酸盐的干扰。

[0008] 粪便污水来自城市粪便处理站，是粪便经过滤与除砂后的粪便过滤液，属于高氨氮高有机物浓度污水，须做无害化处理。粪便污水含有丰富的机物和氮、磷等物质，若直接排放，会造成水体污染散发含氨、硫化氢、硫醇和硫醚等恶臭成分的有害气体，对环境造成严重污染。国内处理粪便污水的途径主要有：①单独处理，该方式处理难度较大，工艺流程长，运行成本高，操作管理复杂；②并入城市污水厂处理。粪便污水的来源主要有2个：一是环卫公厕的便，除部分农用外，其余统一运往无害化处理厂，经隔渣处理后进入污水厂处理；二是社会化粪池(除环卫公厕外的住宅、办公楼、宾馆、酒店的化粪池)产生的粪便，经过三级化粪处理达到无害化标准后排至污水管网，输送至污水厂进行处理。我国还没有较为完善的粪便无害化处理厂，有的城市粪便处理站没有粪便污水的处理设施，为了最大限度地利用已建设施，并且由于粪便污水具有有机物浓度高和高含氮的特点，可利用城市污水对粪便污水的缓冲、稀释和营养物质的均衡作用，降低粪便污水处理难度和提高城市污水处理的可生化性。所以城市污水处理厂承担粪便污水的处理，成为处理粪便污水的一种可行技术。但实际运行中城市污水与来自无害化处理厂的粪便污水合并处理后，粪便液的高浓度水质往往对城市生活污水厂带来各种不利的影响，对硝化抑制性影响严重，特别影响出水中氨氮和总氮的达标排放，脱氮率下降。

[0009] 因此，混合污水稳定、高效脱氮是实现粪便污水与城市污水同时处理同时达标的关键和需首要解决的问题，该技术的提出对于妥善处理粪便污水，减轻水环境污染具有十分重要的现实意义。

发明内容

[0010] 本发明的目的是在于克服现有技术的缺点，提供一种克服污泥膨胀，解决传统AAO工艺在脱氮除磷过程中的泥龄矛盾问题的城市污水混合粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷装置。

[0011] 本发明的另一目的在提供应用上述装置的城市污水和粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷方法。

[0012] 本发明在传统AAO工艺的曝气池中投加悬浮填料，提供微生物附着生长表面的载2
体，曝气池中同时存在附着相和悬浮相，从而形成了A/O-生物膜工艺。本发明提高了气池内的生物量，并强化了发生硝化反应的条件，增加废水的处理能力，克服污泥膨胀，提高运行的稳定性，提高传统的活性污泥法工艺脱氮除磷的功能，并解决传统AAO工艺在脱氮除磷过程中的泥龄矛盾问题。

[0013] 本发明的第一目的通过如下技术方案实现：

[0014] 一种城市污水和粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷装置，包括依次连接的厌氧池、缺氧池、第一好氧池、第二好氧池和沉淀池；厌氧池和缺氧池内分别设有搅拌桨，第一好氧池和第二好氧池底部分别设有曝气头，两曝气头分别与两空气压缩机连接；所述第二好氧池通过管道和混合液回流泵与缺氧池连接，沉淀池通过管道和污泥回流泵与厌氧池连接；所述第一好氧池第二好氧池内分散有悬浮填料；悬浮填料为立体中空的轻质多孔陶粒，按照第一好氧池和第二好氧池的总容积计算，悬浮填料的投配比为20％～30％，其中，以体积计，第一好氧池和第二好氧池的悬浮填料投配比为1∶1-3。

[0015] 所述厌氧池、缺氧池、第一好氧池和第二好氧池优选设置在同一壳体内，通过隔板分隔。

[0016] 所述第一好氧池和第二好氧池的悬浮填料投配比优选为1∶3。

[0017] 所述第一好氧池和第二好氧池的体积比优选为1∶1。

[0018] 本发明的另一目的通过如下技术方案实现：

[0019] 应用上述装置的城市污水和粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷方法：城市污水和粪便污水以及回流污泥首先进入厌氧池释磷，再进入缺氧池进行反硝化脱氢；然后城市污水和粪便污水依次进入第一好氧池和第二好氧池，在第一好氧池和第二好氧池内悬浮填料上的硝化细菌作用下，进行硝化吸磷，硝化细菌生长在悬浮填料的活性污泥上，活性污泥可分别培养聚磷菌和反硝化细菌增加剩余污泥的排除量，第一好氧池和第二好氧池的水力停留时间为4-8h；城市污水和粪便污水经泥水分离后，污泥体积以40-80％的比例回流到厌氧区，剩余污泥排出；出水从沉淀池排出。

[0020] 与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0021] (1)本发明在A2/O-生物膜工艺在现有的基础上，通过在第一好氧池和第二好氧池中增设投加悬浮填料，提供微生物附着生长表面的载体，悬浮填料上富集硝化菌，较好的解决了生物脱氮除磷的泥龄矛盾，使厌氧池避免了硝酸盐的干扰。也提高曝气池内的生物量，增加废水的处理能力，克服污泥膨胀，使曝气池中同时存在附着相和悬浮相，充分发挥两者的优越性。

[0022] (2)本发明缓解水源紧张的同时，为粪便污水的综合处理处置提供经济、便捷、合理、可行的解决办法，因不需占用更多的土地，也不增加基建投资，不但具有巨大的社会效益，同时带来可观的经济效益及环境效益，并推动污水处理资源化发展。

[0023] (3)本发明A2/O-生物膜同步脱氮除磷的处理工艺对污染物的去除效果如下：对COD、和磷的去除效果好，出水COD在40mg/L以下，磷出水在0.35mg/L以下；出水氨氮在4mg/L以下。各项出水水质指标均达到并优于国家排放标准一级标准。

附图说明

[0024] 图1为城市污水混合粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷装置结构示意图；

[0025] 图2为应用图1装置对COD的去除效果图；

[0026] 图3为应用图1装置对氨氮的去除效果图；

[0027] 图4为应用图1装置对总氮的去除效果图；

[0028] 图5为应用图1装置对总磷的去除效果图。

具体实施方式

[0029] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。

[0030] 如图1所示，城市污水混合粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷装置包括依次连接的厌氧池I、缺氧池II、第一好氧池III、第二好氧池IV和沉淀池V；厌氧池I和缺氧池II内分别设有搅拌桨2，第一好氧池III和第二好氧池IV底部分别设有曝气头，两曝气头3分别与两空气压缩机4连接，第二好氧池IV通过管道和混合液回流泵5与缺氧池II连接，沉淀池V通过管道和污泥回流泵6与厌氧池I连接；第一好氧池III和第二好氧池IV内分散有悬浮填料8。悬浮填料为立体中空的轻质多孔陶粒，规格型号为密度小
3
于水，为0.8g/cm，悬浮填料在2个好氧池(第一好氧池III和第二好氧池IV)中总容积投配比为20％～30％，由于悬浮填料8是轻质多孔陶粒，表面易附着活性污泥，为活性污泥中的硝化细菌群提供了生长环境的载体。其中在第一好氧池III和第二好氧池IV中投加的悬浮填料的体积比为1∶1-3，即投配方式为1∶1-3，优选投配方式为1∶3。厌氧池I、缺氧池II、第一好氧池III和第二好氧池IV设置在同一壳体内，通过隔板分隔形成。好氧池隔成前后两个池，分别为第一好氧池III和第二好氧池IV。

[0031] 本工艺由厌氧区、缺氧区，2个好氧投料区构成。其中厌氧区在首端，缺氧区在厌氧区后，在好氧投料区内根据水处理要求投放悬浮填料，回流污泥泵将厌氧区和沉淀池连通，混合液回流泵将缺氧池和好氧填料池连通。

[0032] 装置工作时，城市污水和粪便污水以及回流污泥首先进入厌氧池I释磷，再进入缺氧池II进行反硝化脱氢；然后城市污水和粪便污水依次进入第一好氧池III和第二好氧池IV，在第一好氧池III和第二好氧池IV内悬浮填料上附着的活性污泥中硝化细菌作用下，进行硝化吸磷，投加填料的目的是用来提供硝化菌群生长环境的载体。在第一好氧池III和第二好氧池IV内，悬浮填料不参加回流，其上能生长泥龄较长的硝化细菌，进行硝化吸磷；由于硝化菌泥龄长达30d以上，但聚磷菌和脱氮菌的泥龄一般在10d以内，硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在着矛盾。活性污泥可分别培养聚磷菌和反硝化细菌增加剩余污泥的排除量，这样也符合短泥龄的聚磷菌除磷的要求，可解决污水处理过程的泥龄矛盾。然后城市污水和粪便污水依次进入沉淀池V，经泥水分离后，污泥按体积比的40％～80％的比例回流到厌氧区，剩余污泥排出；出水7从沉淀池V排出。回流污泥系统将厌氧池和沉淀池连通，可以保证硝化反应的良好运行；混合液回流系统将缺氧池和好氧填料池连通，可以起到提高好氧填料池混合效率，进而提高氧利用效率。

[0033] 实施例

[0034] 城市污水混合粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷装置为钢板质地，设计处理水3
量500L/h，总长为2.9m，宽为1.2m，高为1.3m，有效体积约为3.8m，反应池通过隔板分为厌
3
氧池I、缺氧池II、第一好氧池III和第二好氧池IV，其中厌氧池有效体积0.5m ；缺氧池有
3
效体积0.8m，两池均安装搅拌桨2，电动机转速为1390r/min。第一好氧池III和第二好氧
3
池IV有效体积2.5m，底部分别设有曝气头，可以通过阀门控制曝气量，第二好氧池IV中装有在线溶解氧测定仪，在好氧池末端装有混合液回流管。系统末端是平流式沉淀池V，有效
3
体积0.9m，底部有排泥管和污泥回流管。根据实际运行混合液回流和污泥回流流量均采取旁路控制，多余流量部分由支管分别返回好氧池末端和沉淀池。第一好氧池III和第二好氧池IV内分散有悬浮填料8(悬浮填料为立体中空的轻质多孔陶粒，规格为密度
3
小于水，为0.8g/cm，悬浮填料的体积投配比为20％～30％)。进水1由潜水泵直接从沉砂池抽取，通过旁路来进行流量控制。出水7从沉淀池V排出。

[0035] 城市污水混合粪便污水的平均氨氮浓度为23.29mg/L，平均进水总氮浓度为在24.33mg/L，平均进水总磷浓度为3.15mg/L，平均进水COD浓度为134.81mg/L。分别考察各
2
个因素，A/O-生物膜同步脱氮除磷的处理工艺的效果，考察时间为4d。单因素实验结果如下：

[0036] (1)当填料投配方式为1∶3时，氨氮平均去除率是92.73％；总氮平均去除率72.16％；总磷平均去除率为88.02％；COD平均去除率为74.51％。

[0037] (2)当好氧池水力停留时间为4h时，氨氮平均去除率为92.73％；总氮平均去除率为72.16％；COD平均去除率为74.51％。

[0038] (3)当混合液回流比为120％，氨氮平均去除率为82.02％；总氮平均去除率为64.87％；总磷平均去除率为89.3％；COD平均去除率为71.77％。

[0039] (4)当污泥回流比为40％，氨氮平均去除率为76.45％；总氮平均去除率为57.35％；总磷平均去除率为88.36％；COD平均去除率为71.76％。

[0040] 实施效果

[0041] 根据以上单因素实验考察A2/O-生物膜同步脱氮除磷的处理工艺的实施结果，采用悬浮填料在2个好氧池中总容积投配比为20％～30％，在第一好氧池III和第二好氧池IV中投加的悬浮填料的体积比为1∶3，即投配方式为1∶3；好氧池水力停留时间4h；混2
合液的回流比120％；污泥回流比40％，将这四种条件综合应用，考察了A/O-生物膜同步脱氮除磷的处理工艺的实施效果。反应周期为30天。

[0042] 1、COD的去除效果

[0043] 由附图2可以看出A2/O-生物膜同步脱氮除磷的处理工艺对COD有很好的去除效果。进入中试装置的混合污水COD浓度变化较大，而且总体上进水COD浓度比较低。出水COD浓度也比较低，说明有机污染物已经被充分利用。平均进水COD在134.81mg/L左右，而出水COD一般在40mg/L以下。COD去除率最高可达88.37％，平均去除率可达70.41％。COD是污水处理工艺中微生物生长的碳源，在进行污水的脱氮除磷作用时，反硝化脱氮菌属于异养型兼性厌氧菌，在无氧条件时，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。而实现除磷作用的聚磷菌需要主动吸收由厌氧发酵产酸菌转化水中有机物成为的乙酸苷，这也会消耗碳源。同时微生物的生长也需要消耗污水中的有机物转化成自身细胞的组成部分。

[0044] 2、氨氮和总氮的去除效果

[0045] 由附图3和附图4可以看出，进入中试装置的混合污水总体上总氮浓度比较低，但由于粪便污水高含氮和瞬间混入导致波动比较大，其中，进水最低TN浓度在20mg/L以上，进水最高TN浓度在38.63mg/L，平均进水TN在24.33mg/L，经过微生物的反硝化脱氮作用，出水总氮一般在15mg/L以下，出水最低浓度为11.03mg/L，出水最高浓度为14.36mg/L，平均为12.9mg/L，在排放标准范围以内，主要是由于系统具有高效稳定的硝化效果，保证了系统的脱氮效果。

[0046] 3、总磷的去除效果

[0047] 由附图5可以看出，可以看出A2/O-生物膜同步脱氮除磷的处理工艺对总磷有很好的去除效果。进入总磷浓度的波动比较大。其中进水T-P最低浓度1.66mg/L，最高浓度在6.26mg/L，平均浓度为3.15mg/L，经过微生物的除磷作用，出水T-P一般在0.5mg/L以下，平均为0.35mg/L。T-P去除率在75％以上，最高可达96.72％，平均去除率可达87.89％。

[0048] 综合上述实验，本发明A2/O-生物膜同步脱氮除磷的处理工艺对污染物的去除效果如下：对COD、和磷的去除效果好，出水COD在40mg/L以下，磷出水在0.35mg/L以下；出水氨氮在4mg/L以下。各项出水水质指标均达到并优于国家一级排放标准。

标题	发布/更新时间	阅读量
低污泥产率的序批式活性污泥法-专利编号CN107117704A	2020-05-13	532
消化储菌池活性污泥法-专利编号CN101863560B	2020-05-11	127
分区循环活性污泥法污水处理池-专利编号CN102786138A	2020-05-13	58
磁活性污泥法强化脱氮的方法-专利编号CN110627203A	2020-05-12	584
原位污泥减量的循环活性污泥法-专利编号CN107265635A	2020-05-12	524
高速微涡活性污泥法-专利编号CN1071898A	2020-05-11	809
序批式交换循环活性污泥法-专利编号CN109133347A	2020-05-12	349
用于膜分离活性污泥法的添加剂-专利编号CN102548914A	2020-05-13	174
多级厌氧缺氧好氧活性污泥法工艺-专利编号CN102491604A	2020-05-14	272
消化储菌池活性污泥法-专利编号CN101863560A	2020-05-11	121

城市污水混合粪便污水A2/O-生物膜同步脱氮除磷装置及方法

2

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式