申請(qǐng)公布日：2022.04.15
申請(qǐng)日：2021.12.17
分類(lèi)號(hào)：C02F9/14(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)及工藝。技術(shù)問(wèn)題為：生物濾池一般采用除磷填料除磷，而除磷填料中的含有大量的鐵元素，當(dāng)鐵離子過(guò)量時(shí)，水的色度達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)方案為：一種AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)，包括有調(diào)節(jié)池、pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)、污泥分離艙和一級(jí)硝化層等；所述一級(jí)硝化層位于生物濾池的頂層，用于將污水中的氨氮硝化并消耗溶解氧；所述調(diào)節(jié)池內(nèi)側(cè)上部設(shè)置有pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)，對(duì)調(diào)節(jié)池內(nèi)部的污水進(jìn)行pH值實(shí)時(shí)檢測(cè)和調(diào)節(jié)；所述調(diào)節(jié)池的左側(cè)連通有污泥分離艙，將污水中的懸浮污泥顆粒攔截分離。本發(fā)明將生物濾池與AO有機(jī)結(jié)合，對(duì)有機(jī)碳源的依賴(lài)相對(duì)較小，同時(shí)能做到深度脫氮。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種AO耦合生物濾池生活污水處理工藝，其應(yīng)用一種AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)，所述一種AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)，包括有調(diào)節(jié)池和曝氣管；其特征在于，還包括有pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)、污泥分離艙、一級(jí)硝化層、一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層、活性污泥除磷層、泥水快速分離器、二級(jí)硝化層、二級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層和厭氧自養(yǎng)反硝化層；所述一級(jí)硝化層位于生物濾池的頂層，用于將污水中的氨氮硝化并消耗溶解氧；所述調(diào)節(jié)池內(nèi)側(cè)上部設(shè)置有pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)，對(duì)調(diào)節(jié)池內(nèi)部的污水進(jìn)行pH值實(shí)時(shí)檢測(cè)和調(diào)節(jié)；所述調(diào)節(jié)池的左側(cè)連通有污泥分離艙，將污水中的懸浮污泥顆粒攔截分離；所述一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層位于一級(jí)硝化層下方，在缺氧條件下利用污水中的有機(jī)碳源將污水中的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮還原為氮?dú)�，去除硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，并消耗溶解氧；所述活性污泥除磷層位于一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層下方，采用活性污泥法去除污水中的磷；所述曝氣管位于活性污泥除磷層底部，采用間歇式曝氣為活性污泥除磷層復(fù)氧；所述泥水快速分離器是一種能做到將污泥與水快速分離的裝置，位于活性污泥除磷層旁；所述二級(jí)硝化層位于活性污泥除磷層下方，功能與填料組成均與一級(jí)硝化層相同；所述二級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層位于二級(jí)硝化層下方，功能與填料組成均與一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層相同；所述厭氧自養(yǎng)反硝化層位于二級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層下方，在厭氧條件下將污水中的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮還原為氮?dú)鈴亩コ鯌B(tài)氮、亞硝態(tài)氮；該工藝包括以下步驟：S1、污水進(jìn)入到污泥分離艙內(nèi)部進(jìn)行污泥分離，將污水中懸浮的污泥顆粒攔截分離，污泥雜質(zhì)分離的污水進(jìn)入到調(diào)節(jié)池中；S2、污水進(jìn)入到調(diào)節(jié)池，pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污水的pH值，并調(diào)節(jié)控制；S3、調(diào)節(jié)池中的污水被提升至生物濾池頂端，進(jìn)入AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)；S4、污水進(jìn)入一級(jí)硝化層，附著在填料上的生物膜利用溶解氧將污水中的氨氮進(jìn)行硝化；進(jìn)入一級(jí)硝化層的溶解氧需大于2mg/L；S5、經(jīng)過(guò)一級(jí)硝化層硝化后的污水進(jìn)入一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層，附著在填料上的生物膜利用污水中的有機(jī)碳將硝態(tài)氮還原為氮?dú)�，污水中的溶解氧在此層�?huì)被進(jìn)一步消耗，進(jìn)入一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層的污水中溶解氧控制為0.5-2.0mg/L；S6、在經(jīng)過(guò)一級(jí)硝化層、一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化初步處理后的污水進(jìn)入活性污泥除磷層，污水中的氨氮被去除，硝態(tài)氮去除，溶解氧降低至0.1mg/L以下形成厭氧環(huán)境，在厭氧環(huán)境下活性污泥中的聚磷菌釋放磷，有機(jī)物發(fā)酵產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸，厭氧時(shí)間控制在0.25h-1.0h之間；在厭氧時(shí)間段與排放時(shí)間段之外間歇使用曝氣管曝氣將溶解氧提升至2mg/L以上，此時(shí)聚磷菌利用水中的溶解氧與脂肪酸吸收磷，磷吸收完成，溶解氧下降至0.3mg/L以下形成厭氧環(huán)境，將吸收磷后的聚磷菌吸入泥水快速分離器，經(jīng)過(guò)泥水快速分離器泥水分離后，排除污泥，剩余污泥回流到活性污泥除磷層；定時(shí)排放泥水，排放周期為6-24h，排放的泥水進(jìn)入泥水快速分離器分離出污泥后，再將污泥排出，剩余的污泥則回流到活性污泥除磷層，污泥回流比控制在25%-100%，污泥泥齡控制在10-20天；S7、經(jīng)過(guò)泥水快速分離器分離的污水進(jìn)入二級(jí)硝化層；S8、經(jīng)過(guò)二級(jí)硝化層的生物硝化作用，污水進(jìn)入二級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層；S9、經(jīng)過(guò)二級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層，污水進(jìn)入?yún)捬踝责B(yǎng)反硝化層，污水中硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮被硫自養(yǎng)反硝化微生物還原為氮?dú)�；S10、經(jīng)由系統(tǒng)處理后的污水被收集后排出；S6步驟中，聚磷菌利用水中的溶解氧與脂肪酸吸收磷，初次吸收磷的時(shí)間控制在0.5h，溶解氧量下降至0.3mg/L-1mg/L之間，通過(guò)曝氣管曝氣將溶解氧提升至2.5mg/L，進(jìn)行二次吸收磷，時(shí)間控制在0.75h，溶解氧量下降至0.6mg/L-1mg/L之間，通過(guò)曝氣管曝氣將溶解氧提升至3.0mg/L，進(jìn)行三次吸收磷，時(shí)間控制在1.0h，溶解氧下降至0.8mg/L-1mg/L之間，通過(guò)曝氣管曝氣將溶解氧提升至3.5mg/L，進(jìn)行四次吸收磷，時(shí)間控制在1.25h，溶解氧下降至1mg/L，通過(guò)曝氣管曝氣將溶解氧提升至4.0mg/L以上，進(jìn)行五次吸收磷，時(shí)間控制在1.5h，溶解氧下降至0.3mg/L以下形成厭氧環(huán)境。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種AO耦合生物濾池生活污水處理工藝，其特征在于，所述一級(jí)硝化層由混合填料組成，所述混合填料為0.3mm-0.5mm粒徑的沸石、火山巖、麥飯石按比例1:1:1混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種AO耦合生物濾池生活污水處理工藝，其特征在于，所述一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層由石英砂填料組成，所述石英砂填料粒徑為0.3mm-0.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種AO耦合生物濾池生活污水處理工藝，其特征在于，所述厭氧自養(yǎng)反硝化層由硫磺、石灰石、石英砂、白云石、麥飯石填料按2:2:1:1:1組成，所述填料粒徑均為0.3mm-0.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種AO耦合生物濾池生活污水處理工藝，其特征在于，S2步驟中，污水進(jìn)入到調(diào)節(jié)池，pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污水的pH值，污水中被排入了強(qiáng)酸性的溶液，監(jiān)測(cè)到污水的pH<8.0時(shí)，控制pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)向污水中加入堿，升高pH值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種AO耦合生物濾池生活污水處理工藝，其特征在于，S6步驟中，排放的泥水進(jìn)入泥水快速分離器分離出污泥，聚磷菌處于厭氧環(huán)境，靜置1.0h-2.0h，聚磷菌釋放磷，磷進(jìn)入污泥中，將污泥排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種AO耦合生物濾池生活污水處理工藝，其特征在于，S10步驟之后，還包括有步驟S11、污水處理停工，調(diào)節(jié)池內(nèi)存有污水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種AO耦合生物濾池生活污水處理工藝，其特征在于，步驟S11中調(diào)節(jié)池內(nèi)存有污水，每隔24h將污水加入至AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
(1)要解決的技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明為了克服生物濾池能深度脫氮，但效果不佳，且生物濾池的除磷效果很差，一般采用除磷填料除磷，而除磷填料中的含有大量的鐵元素，當(dāng)鐵離子過(guò)量時(shí)，水的色度達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)及工藝。
(2)技術(shù)方案
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了這樣一種AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)及工藝，適用于城市、農(nóng)村生活污水處理、深度脫氮等污水處理領(lǐng)域。
一種AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)，包括有調(diào)節(jié)池、曝氣管、pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)、污泥分離艙、一級(jí)硝化層、一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層、活性污泥除磷層、泥水快速分離器、二級(jí)硝化層、二級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層和厭氧自養(yǎng)反硝化層；所述一級(jí)硝化層位于生物濾池的頂層，具有將污水中的氨氮硝化并消耗溶解氧的作用；所述調(diào)節(jié)池內(nèi)側(cè)上部設(shè)置有pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)，對(duì)調(diào)節(jié)池內(nèi)部的污水進(jìn)行pH值實(shí)時(shí)檢測(cè)和調(diào)節(jié)；所述調(diào)節(jié)池的左側(cè)連通有污泥分離艙，將污水中的懸浮污泥顆粒攔截分離；所述一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層位于一級(jí)硝化層下方，在缺氧條件下利用污水中的有機(jī)碳源能將污水中的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮還原為氮?dú)鈴亩コ鯌B(tài)氮、亞硝態(tài)氮，同時(shí)也能進(jìn)一步消耗溶解氧；所述活性污泥除磷層位于一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層下方，采用活性污泥法去除污水中的磷；所述曝氣管位于活性污泥除磷層底部，采用間歇式曝氣為活性污泥除磷層復(fù)氧；所述泥水快速分離器是一種能做到將污泥與水快速分離的裝置，位于活性污泥除磷層旁；所述二級(jí)硝化層位于活性污泥除磷層下方，功能與填料組成均與一級(jí)硝化層相同；所述二級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層位于二級(jí)硝化層下方，功能與填料組成均與一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層相同；所述厭氧自養(yǎng)反硝化層位于二級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層下方，在厭氧條件下能將污水中的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮還原為氮?dú)鈴亩コ鯌B(tài)氮、亞硝態(tài)氮。
進(jìn)一步，所述一級(jí)硝化層由混合填料組成，所述混合填料為0.3mm-0.5mm粒徑的沸石、火山巖、麥飯石按比例1:1:1混合而成。
進(jìn)一步，所述一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層由石英砂填料組成，所述石英砂填料粒徑為0.3mm-0.5mm。
進(jìn)一步，所述厭氧自養(yǎng)反硝化層由硫磺、石灰石、石英砂、白云石、麥飯石填料按2:2:1:1:1組成，所述填料粒徑均為0.3mm-0.5mm。
一種AO耦合生物濾池生活污水處理工藝，包括以下步驟：
S1、污水進(jìn)入到污泥分離艙內(nèi)部進(jìn)行污泥分離，將污水中懸浮的污泥顆粒攔截分離，然后污泥雜質(zhì)分離的污水進(jìn)入到調(diào)節(jié)池中；
S2、當(dāng)污水進(jìn)入到調(diào)節(jié)池后，pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污水的pH值，并進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；
S3、調(diào)節(jié)池中的污水被提升至生物濾池頂端，進(jìn)入AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)；
S4、污水進(jìn)入一級(jí)硝化層，將污水中的懸浮污泥顆粒分離后，污水進(jìn)入到一級(jí)硝化層，污水中攜帶的污泥顆粒已經(jīng)被分離，避免了污水中攜帶的污泥顆粒將填料表面的生物膜覆蓋，影響生物膜的硝化效率，附著在填料上的的生物膜利用溶解氧將污水中的氨氮進(jìn)行硝化；進(jìn)入一級(jí)硝化層的溶解氧需大于2mg/L，否則將會(huì)影響生物膜的硝化效果；
S5、經(jīng)過(guò)一級(jí)硝化層硝化后的污水進(jìn)入一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層，附著在填料上的的生物膜利用污水中的有機(jī)碳將硝態(tài)氮還原為氮?dú)�，污水中的溶解氧在此層�?huì)被進(jìn)一步消耗，進(jìn)入一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層的污水中溶解氧應(yīng)控制為0.5-2.0mg/L否則將會(huì)影響生物膜的反硝化效果；
S6、在經(jīng)過(guò)一級(jí)硝化層、一級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化初步處理后的污水進(jìn)入活性污泥除磷層，此時(shí)污水中的氨氮被去除一部分，硝態(tài)氮基本去除，溶解氧降低至0.1mg/L以下形成厭氧環(huán)境，在厭氧環(huán)境下活性污泥中的聚磷菌釋放磷，有機(jī)物發(fā)酵產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸，厭氧時(shí)間控制在0.25h-1.0h之間；通過(guò)在厭氧時(shí)間段與排放時(shí)間段之外間歇使用曝氣管曝氣將溶解氧提升至2mg/L以上，此時(shí)聚磷菌利用水中的溶解氧與脂肪酸大量的吸收磷，磷吸收完成后，此時(shí)溶解氧下降至0.3mg/L以下形成厭氧環(huán)境，然后將大量吸收磷后的聚磷菌吸入泥水快速分離器，經(jīng)過(guò)泥水快速分離器泥水分離后，通過(guò)排除部分污泥達(dá)到除磷的目的，剩余污泥則回流到活性污泥除磷層；定時(shí)排放泥水，排放周期為6-24h，排放的泥水進(jìn)入泥水快速分離器分離出污泥后，再將部分污泥排出，另一部分污泥則回流到活性污泥除磷層，控制污泥的回流比；污泥回流比控制在25％-100％，污泥泥齡控制在10-20天；
S7、經(jīng)過(guò)泥水快速分離器分離后的污水進(jìn)入二級(jí)硝化層；
S8、經(jīng)過(guò)二級(jí)硝化層的生物硝化作用后，污水進(jìn)入二級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層；
S9、經(jīng)過(guò)二級(jí)缺氧異養(yǎng)反硝化層后，污水進(jìn)入?yún)捬踝责B(yǎng)反硝化層，污水中硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮被硫自養(yǎng)反硝化微生物還原為氮?dú)猓?/p>
S10、經(jīng)由系統(tǒng)處理后的污水被收集后排出。
進(jìn)一步，所述S2步驟中，當(dāng)污水進(jìn)入到調(diào)節(jié)池后，pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污水的pH值；
當(dāng)部分污水中被排入了強(qiáng)酸性的溶液后，如果監(jiān)測(cè)到污水的pH<
8.0時(shí)，此時(shí)硝化細(xì)菌的活性會(huì)大大降低，氨氮的處理效率降低，那么此時(shí)為了保證氨氮的處理效率和硝化水平，那么此時(shí)需要按照需堿量，控制pH值檢測(cè)補(bǔ)堿系統(tǒng)向污水中加入定量的堿，來(lái)升高pH值；
使得硝化菌的硝化速率可以快速恢復(fù)至較快的水平，保證了AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)對(duì)氨氮的處理效率。
進(jìn)一步，所述S6步驟中，聚磷菌利用水中的溶解氧與脂肪酸大量的吸收磷，初次吸收磷的時(shí)間控制在0.5h，然后此時(shí)溶解氧量下降至0.3mg/L-1mg/L之間，通過(guò)曝氣管曝氣將溶解氧提升至2.5mg/L，進(jìn)行二次吸收磷，時(shí)間控制在0.75h，直至溶解氧量下降至0.6mg/L-1mg/L之間，通過(guò)曝氣管曝氣將溶解氧提升至3.0mg/L，進(jìn)行三次吸收磷，時(shí)間控制在1.0h，直至溶解氧下降至0.8mg/L-1mg/L之間，通過(guò)曝氣管曝氣將溶解氧提升至3.5mg/L，進(jìn)行四次吸收磷，時(shí)間控制在1.25h，直至溶解氧下降至1mg/L，通過(guò)曝氣管曝氣將溶解氧提升至4.0mg/L以上，進(jìn)行五次吸收磷，時(shí)間控制在1.5h；
通過(guò)溶解氧的梯度式增加，在溶解氧含量下降的過(guò)程中，使聚磷菌吸收磷的速率減慢，并對(duì)溶解氧的量進(jìn)行周期性補(bǔ)充，階梯型提高溶解氧的最大值，形成周期性緩沖，使得溶解氧不斷周期性增加，而聚磷菌吸收磷的量不斷增加達(dá)到飽和，磷吸收完成后，此時(shí)溶解氧下降至0.3mg/L以下形成厭氧環(huán)境。
進(jìn)一步，所述S6步驟中，排放的泥水進(jìn)入泥水快速分離器分離出污泥后，所述此時(shí)聚磷菌處于厭氧環(huán)境，首先靜置1.0h-2.0h，此時(shí)聚磷菌處于厭氧環(huán)境中，進(jìn)而聚磷菌大量釋放磷，大量磷進(jìn)入到污泥中，再將部分污泥排出。
進(jìn)一步，所述S10步驟之后，還包括有步驟S11、在污水處理停工時(shí)，調(diào)節(jié)池內(nèi)要存有一定量污水。
進(jìn)一步，所述步驟S11中調(diào)節(jié)池內(nèi)要存有一定量污水，每隔24h將定量污水加入至AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)，以此來(lái)保持填料中生物膜的生物活性；
生物膜上的硝化細(xì)菌在堿性條件下可以保持活性，當(dāng)AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)停止污水處理后，AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)中的pH值降低，生物膜的活性受到抑制，每隔24h將定量污水加入到AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)中后，AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)可以處于一個(gè)堿性的狀態(tài)，即硝化細(xì)菌可以時(shí)刻保持活性，當(dāng)污水處理再次啟動(dòng)時(shí)，無(wú)需緩沖，生物膜上的硝化細(xì)菌活性即可達(dá)到最強(qiáng)。
(3)有益效果
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明提供的一種AO耦合生物濾池生活污水處理系統(tǒng)及工藝與生物濾池類(lèi)似，占地面積相對(duì)較小、建設(shè)和管理維護(hù)的成本較低以及無(wú)二次污染物產(chǎn)生。
2、本發(fā)明將生物濾池與AO有機(jī)結(jié)合，提高了對(duì)污水中氨氮的處理效率，對(duì)有機(jī)碳源的依賴(lài)相對(duì)較小，相比于傳統(tǒng)生物濾池，本發(fā)明提出的AO耦合生物濾池系統(tǒng)能做到深度脫氮。
3、本發(fā)明相較于傳統(tǒng)生物濾池增加了人工曝氣，曝氣管產(chǎn)生的氣泡能將攪動(dòng)污泥，使得泥水混合，提高了活性污泥的除磷效率。
4、本發(fā)明解決了傳統(tǒng)生物濾池除磷效果差、由于除磷填料中鐵離子的過(guò)度釋放從而引起出水色度超標(biāo)問(wèn)題。
5、本發(fā)明將異養(yǎng)反硝化與自養(yǎng)反硝化相結(jié)合，強(qiáng)化了對(duì)硝態(tài)氮的處理效率與效果，擺脫了部分污水中有機(jī)碳源不足對(duì)處理效果的影響。
6、相比AO除磷工藝，本發(fā)明除磷效果無(wú)硝酸鹽的干擾，除磷效果非常穩(wěn)定。
7、相比傳統(tǒng)的聚磷菌除磷，本發(fā)明通過(guò)溶解氧的梯度式增加，在溶解氧含量下降的過(guò)程中，使聚磷菌吸收磷的速率減慢，并對(duì)溶解氧的量進(jìn)行周期性補(bǔ)充，階梯型提高溶解氧的最大值，形成周期性緩沖，使得溶解氧不斷周期性增加，而聚磷菌吸收磷的量不斷增加達(dá)到飽和。
（發(fā)明人：周煒棋;張大超;彭敬賢;周彬）
