申請(qǐng)日2014.10.27

　　公開(公告)日2016.05.18

　　IPC分類號(hào)C02F3/30

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種分段式A2/O污水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：反應(yīng)池，反應(yīng)池由厭氧池、缺氧池、好氧池，厭氧池的進(jìn)水口通過第一管線與預(yù)處理系統(tǒng)相連，缺氧池的進(jìn)水口通過第二管線與預(yù)處理系統(tǒng)相連，厭氧池的第一厭氧池出口與缺氧池相連，推流攪拌器的葉輪推流方向按照逆時(shí)針設(shè)定，曝氣機(jī)通過第四管線與曝氣頭相連;厭氧池通過第二厭氧池出口與好氧池相連，缺氧池通過缺氧池出口與好氧池相連，好氧池與缺氧池之間設(shè)污泥提升泵，好氧池的出水口通過第三管路與二沉池相連，二沉池與厭氧池通過第五管線相連。本發(fā)明從一定程度上解決了傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝存在的問題，減少了污泥微生物的摻混。

 
　　權(quán)利要求書

　　1.一種分段式A2/O污水處理系統(tǒng)，包括：反應(yīng)池，反應(yīng)池由厭氧池、缺氧池、好氧池構(gòu)成，厭氧池、缺氧池、好氧池相互鄰接形成整體結(jié)構(gòu);其特征在于：厭氧池設(shè)有厭氧池進(jìn)水口、第一厭氧池出口、第二厭氧池出口、導(dǎo)流墻、兩個(gè)推流攪拌器;厭氧池的進(jìn)水口通過第一管線與預(yù)處理系統(tǒng)相連，缺氧池設(shè)有進(jìn)水口、缺氧池出口、導(dǎo)流墻、推流攪拌器;缺氧池的進(jìn)水口通過第二管線與預(yù)處理系統(tǒng)相連，導(dǎo)流墻沿缺氧池的中心橫向設(shè)置;厭氧池的第一厭氧池出口與缺氧池相連，推流攪拌器位于缺氧池的與第一出水口相對(duì)的角部，推流攪拌器的葉輪推流方向按照逆時(shí)針設(shè)定，水流沿著導(dǎo)流墻逆時(shí)針方向流動(dòng);好氧池內(nèi)設(shè)有出水口、凹形導(dǎo)流墻、曝氣頭、回流泵;曝氣機(jī)通過第四管線與曝氣頭相連;厭氧池通過第二厭氧池出口與好氧池相連，缺氧池通過缺氧池出口與好氧池相連，好氧池與缺氧池之間設(shè)污泥提升泵，好氧池的出水口通過第三管路與二沉池相連，二沉池與厭氧池通過第五管線相連;

　　曝氣頭設(shè)于好氧池底部，曝氣頭采用微孔曝氣盤，曝氣機(jī)置于反應(yīng)池的一側(cè)，曝氣機(jī)與曝氣頭之間相連的管線上設(shè)有氣體流量計(jì);

　　第一管線上由預(yù)處理系統(tǒng)至厭氧池方向依次設(shè)有第一閥門、第一進(jìn)水流量計(jì);導(dǎo)流墻沿厭氧池的中心橫向設(shè)置，兩個(gè)推流攪拌器沿厭氧池的對(duì)角設(shè)置;

　　第二管線上由預(yù)處理系統(tǒng)至缺氧池的方向依次設(shè)有第二閥門、第二進(jìn)水流量計(jì);

　　葉輪推流方向按照逆時(shí)針設(shè)定，使水流按照逆時(shí)針方向流動(dòng)，第一厭氧池出口、第二厭氧池出口均位于厭氧池、缺氧池、好氧池三者相交邊部，第一厭氧池出口連接厭氧池與好氧池，第二厭氧池出口連接缺氧池與好氧池;

　　缺氧池出口位于與進(jìn)水口相對(duì)的角部;

　　厭氧池與二沉池相連的管線上依次設(shè)有流量計(jì)、污泥提升泵、閥門。

　　說明書

　　分段式A2/O污水處理系統(tǒng)及污水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體地，涉及一種污水的生物脫氮除磷工藝過程的控制系統(tǒng)與方法，利用活性污泥法處理污水。

　　背景技術(shù)

　　氮、磷過量排放引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化問題是國(guó)內(nèi)外政府和公眾最為關(guān)注的環(huán)境問題之一�？刂扑�體富營(yíng)養(yǎng)化，防止水體污染的最根本途徑就是對(duì)污染源進(jìn)行治理，控制污染物的排放量，使污水處理廠出水中的氮、磷含量必須達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。污水排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格是目前世界各國(guó)普遍的發(fā)展趨勢(shì)，以控制富營(yíng)養(yǎng)化為目的的氮、磷去除已成為各國(guó)主要的奮斗目標(biāo)。我國(guó)頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)最高允許排放濃度分別為TP<1mg/L，NH4+-N<5mg/L，TN<15mg/L。由此可見，無(wú)論是新建污水處理廠還是已有污水處理廠都面臨著污水深度脫氮和除磷的要求。

　　但是，氮、磷的去除比較復(fù)雜，需要涉及硝化、反硝化及釋磷和過量吸收磷等多個(gè)生化過程，且每一個(gè)過程的目的不同，對(duì)微生物組成、基質(zhì)類型及環(huán)境條件的要求也各不相同。要在一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)完成脫氮和除磷過程，不可避免地產(chǎn)生了各過程間的矛盾關(guān)系，如碳源、泥齡、硝酸鹽、硝化和反硝化容量、釋磷和吸磷的容量等問題，這些問題使得氮磷在實(shí)際處理中達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)具有一定的難度和局限性。

　　因此，如何更好地解決和處理傳統(tǒng)脫氮除磷工藝中存在的矛盾關(guān)系和弊端，提高傳統(tǒng)工藝脫氮除磷的效果，開創(chuàng)高效節(jié)能、清潔、符合我國(guó)國(guó)情的可持續(xù)污水處理新工藝以解決我國(guó)日益嚴(yán)重的水污染問題，是目前及今后城市污水脫氮除磷技術(shù)研究的重點(diǎn)和必然趨勢(shì)，是我國(guó)水環(huán)境保護(hù)和水資源利用事業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種分段式A2/O污水處理系統(tǒng)及污水處理方法，該工藝突破了傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝的基本概念，在傳統(tǒng)A2/O活性污泥法的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的提出分段控制的思想，將活性污泥進(jìn)行分段控制，以求在不同的處理單元富集有效菌屬，提高系統(tǒng)的處理效率。

　　本發(fā)明技術(shù)原理如下：

　　(1)、活性污泥作用原理

　　在生物脫氮除磷的技術(shù)的發(fā)展歷史中，脫氮除磷的工藝得到不斷的發(fā)展和完善，這之中包括改良的A2/O工藝、改良UCT工藝、UCT工藝、MSBR工藝、VIP工藝、新型氧化溝工藝、BCFS工藝等等。但所有這些生物脫氮除磷的組合工藝基本都仍是建立在傳統(tǒng)的生物脫氮除磷的理論基礎(chǔ)上的，雖然進(jìn)行了新的構(gòu)架或組合，卻也仍存在著明顯的不足，這主要是表現(xiàn)在較多的工藝流程中，都包含了多重的污泥以及混合液的回流，由此增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高了基建和運(yùn)行的成本;同時(shí)在脫氮除磷的過程中對(duì)能源的消耗較多;剩余污泥隨富含磷，但處理量較大。這些缺點(diǎn)顯然都不能符合新形勢(shì)下對(duì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求。

　　活性污泥法包括普通活性污泥法、氧化溝、SBR、AO、A2/O、UCT等，其活性污泥是一個(gè)復(fù)雜的體系，其中包含著各類生物，不同池體中的活性污泥基本相同，是一個(gè)完全摻混的體系，在不同的池體中由于控制條件不同，起作用的微生物也不同。在整個(gè)循環(huán)過程中微生物均處于激活與休眠交替運(yùn)行的狀態(tài)。例如，硝化菌為自養(yǎng)好氧菌，反硝化菌為異養(yǎng)型兼性厭氧菌，二者分別在缺氧池和好氧池中起作用，在缺氧池中，反硝化菌屬被激活，硝化菌屬處于休眠狀態(tài)，混合液進(jìn)入好氧池后，硝化菌屬被激活，反硝化菌屬處于休眠狀態(tài)，在這個(gè)循環(huán)體系中兩種菌屬都是激活和休眠交替進(jìn)行，對(duì)有效菌屬的積累增殖不利，同時(shí)菌種激活需要一定的時(shí)間，降低了活性污泥的利用率。因此，如何有效地利用活性污泥，減少微生物激活、休眠的過程和時(shí)間，同時(shí)提高脫氮和除磷效率是目前研究的主要內(nèi)容。

　　(2)、脫氮原理

　　污水中的氮一般以氨氮和有機(jī)氮的形式存在，通常是只含有少量或不含亞硝酸鹽和硝酸鹽形態(tài)的氮，在未經(jīng)處理的污水中，氮有可溶性的氮，也有非溶性的氮。可溶性有機(jī)氮主要以尿素和氨基酸的形式存在;一部分非溶性有機(jī)氮在初沉池中可以去除。在生物處理過程中，大部分的非溶性有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成氨氮和其他無(wú)機(jī)氮，卻不能有效地去除氮。廢水生物脫氮的基本原理就在于，在有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮的基礎(chǔ)上，通過硝化反應(yīng)將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮，再通過反硝化反應(yīng)將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈴乃�中逸出，從而達(dá)到除去氮的目的。

　　反硝化反應(yīng)是由一群異養(yǎng)性微生物完成的生物化學(xué)過程。它的主要作用是在缺氧(無(wú)分子態(tài)氧)的條件下，將硝化過程中產(chǎn)生的亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氣態(tài)氮(N2)。

　　(3)、除磷原理

　　在厭氧—好氧過程中，聚磷菌在厭氧池中為優(yōu)勢(shì)菌種，構(gòu)成了活性污泥絮體的主體，它吸收低分子的有機(jī)物(如脂肪酸)，同時(shí)將貯存在細(xì)胞中聚合磷酸鹽(Poly-p)中的磷通過水解而釋放出來，并提供必需的能量。而在隨后的好氧池中，聚磷菌所吸收的有機(jī)物將被氧化分解，并提供能量，同時(shí)能從污水中變本加厲地、過量地?cái)z取磷，在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其細(xì)胞合成所需的磷量，將磷以聚合磷酸鹽的形式儲(chǔ)藏在菌體內(nèi)而形成高磷污泥，并且通過剩余污泥系統(tǒng)排出，因而可獲得相當(dāng)好的除磷效果，

　　在厭氧池，在沒有溶解氧和硝態(tài)氧存在的厭氧條件下，兼性細(xì)菌將溶解性BOD通過發(fā)酵作用轉(zhuǎn)化為低分子可生物降解的揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)，聚磷菌吸收這些VFA或來自原污水的VFA，并將其運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)，同化成細(xì)胞內(nèi)碳能源儲(chǔ)存物聚β羥基丁酸(PHB)，所需的能量來源于聚磷的水解以及細(xì)胞內(nèi)糖的酵解,并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。

　　在好氧池，聚磷菌的活力得到恢復(fù)，從污水中大量吸收磷，并以聚合磷酸鹽的形式存儲(chǔ)在細(xì)胞內(nèi)，其量大大超出生長(zhǎng)需要的磷量，通過PHB的氧化代謝產(chǎn)生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能鍵的形式存儲(chǔ)，磷酸鹽便從污水中去除。產(chǎn)生的富磷污泥通過剩余污泥的形式排放，從而將磷從系統(tǒng)中除去。

　　綜合以上幾點(diǎn)原理，脫氮的原理是在有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮的基礎(chǔ)上，通過硝化反應(yīng)將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮，再通過反硝化反應(yīng)將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈴乃�中逸出，從而達(dá)到除去氮的目的。它的主要作用是在缺氧(無(wú)分子態(tài)氧)的條件下，將硝化過程中產(chǎn)生的亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氣態(tài)氮(N2)。而除磷的原理是聚磷菌在厭氧—好氧交替運(yùn)行的系統(tǒng)中有釋磷和攝磷的作用，使得它在與其他微生物的競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，從而使磷得到有效的去除同時(shí)降解BOD。因此為了滿足單獨(dú)脫氮除磷的要求，以及解決不同菌屬污泥的摻混，提出了“分段式活性污泥法污水處理工藝”的構(gòu)想。

　　為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案：

　　分段式A2/O污水處理系統(tǒng)，包括：反應(yīng)池，反應(yīng)池由厭氧池、缺氧池、好氧池構(gòu)成，厭氧池、缺氧池、好氧池相互鄰接形成整體結(jié)構(gòu);其中：厭氧池設(shè)有厭氧池進(jìn)水口、第一厭氧池出口、第二厭氧池出口、導(dǎo)流墻、兩個(gè)推流攪拌器;厭氧池的進(jìn)水口通過第一管線與預(yù)處理系統(tǒng)相連，缺氧池設(shè)有進(jìn)水口、缺氧池出口、導(dǎo)流墻、推流攪拌器;缺氧池的進(jìn)水口通過第二管線與預(yù)處理系統(tǒng)相連，導(dǎo)流墻沿缺氧池的中心橫向設(shè)置;厭氧池的第一厭氧池出口與缺氧池相連，推流攪拌器位于缺氧池的與第一出水口相對(duì)的角部，推流攪拌器的葉輪推流方向按照逆時(shí)針設(shè)定，水流沿著導(dǎo)流墻逆時(shí)針方向流動(dòng);好氧池內(nèi)設(shè)有出水口、凹形導(dǎo)流墻、曝氣頭、回流泵;曝氣機(jī)通過第四管線與曝氣頭相連;厭氧池通過第二厭氧池出口與好氧池相連，缺氧池通過缺氧池出口與好氧池相連，好氧池與缺氧池之間設(shè)污泥提升泵，好氧池的出水口通過第三管路與二沉池相連，二沉池與厭氧池通過第五管線相連。

　　相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：從一定程度上解決了傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝存在的問題，通過將各單元污泥分段控制，減少了污泥微生物的摻混，更大程度發(fā)揮了各單元有效菌屬的作用，另外可將整套工藝拆分或組合進(jìn)行靈活運(yùn)行。