申请日2015.11.26
公开(公告)日2016.03.02
IPC分类号C02F9/14; C02F11/04
摘要
本发明涉及一种无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，在化学-生物絮凝反应池的城镇污水进水接口接入城镇污水，在化学-生物絮凝反应池的絮凝剂添加接口接入絮凝剂，化学-生物絮凝反应池的排水接口与沉淀池的进水接口通过管道相接，沉淀池的排水接口与主流厌氧氨氧化反应池的进水接口通过管道相接，主流厌氧氨氧化反应池的排水接口上连接排水管道，沉淀池的排泥接口通过管道接入化学-生物絮凝反应池的城镇污水进水接口。本发明的系统将厌氧氨氧化工艺与传统工艺有机融合，避免了在大流量且水质水量与环境条件明显波动的情况下厌氧氨氧化工艺运行不稳定的弊端，脱氮效率高，低碳氮比条件下也无需外加碳源。
权利要求书
1.一种无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，其特征是：它包括化学-生物絮凝反应池(1)、沉淀池(2)与主流厌氧氨氧化反应池(3);在化学-生物絮凝反应池(1)上设有城镇污水进水接口、絮凝剂添加接口与排水接口，在沉淀池(2)上设有进水接口、排水接口与排泥接口，主流厌氧氨氧化反应池(3)上设有进水接口与排水接口;在化学-生物絮凝反应池(1)的城镇污水进水接口接入城镇污水，在化学-生物絮凝反应池(1)的絮凝剂添加接口接入絮凝剂，化学-生物絮凝反应池(1)的排水接口与沉淀池(2)的进水接口通过管道相接，沉淀池(2)的排水接口与主流厌氧氨氧化反应池(3)的进水接口通过管道相接，主流厌氧氨氧化反应池(3)的排水接口上连接排水管道，沉淀池(2)的排泥接口通过一条管道接入化学-生物絮凝反应池(1)的城镇污水进水接口。
2.如权利要求1所述的一种无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，其特征是：所述的化学-生物絮凝反应池(1)为生物絮凝池(11)、化学絮凝池(12)或者化学-生物联合絮凝池(13)。
3.如权利要求1所述的无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，其特征是：还包括脱氮-除磷生物池(4)与固液分离池(5)，脱氮-除磷生物池(4)上设有进水接口、进泥接口与排水接口，固液分离池(5)上设有进水接口、排水接口与排泥接口;所述主流厌氧氨氧化反应池(3)的排水接口与脱氮-除磷生物池(4)的进水接口通过管道相接，所述沉淀池(2)的排泥接口通过另一条管道接入脱氮-除磷生物池(4)的进泥接口，脱氮-除磷生物池(4)的排水接口与固液分离池(5)的进水接口通过管道相接，固液分离池(5)的排泥接口与脱氮-除磷生物池(4)的进泥接口通过管道相接，固液分离池(5)的排水接口通过管道外排。
4.如权利要求1所述的无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，其特征是：还包括脱氮-除磷生物池(4)与固液分离池(5)，脱氮-除磷生物池(4)上设有进水接口、进泥接口与排水接口，固液分离池(5)上设有进水接口、排水接口与排泥接口;所述沉淀池(2)的排水接口与主流厌氧氨氧化反应池(3)的进水接口之间的管路分出一路接入脱氮-除磷生物池(4)的进水接口，沉淀池(2)的排泥接口通过另一条管道接入脱氮-除磷生物池(4)的进泥接口，脱氮-除磷生物池(4)的排水接口与固液分离池(5)的进水接口通过管道相接，固液分离池(5)的排水接口通过管道接入所述主流厌氧氨氧化反应池(3)的排水接口上所连接的排水管道，固液分离池(5)的排泥接口与脱氮-除磷生物池(4)的进泥接口通过管道相接。
5.如权利要求1所述的无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，其特征是：还包括脱氮-除磷生物池(4)、固液分离池(5)与污泥发酵池(6);脱氮-除磷生物池(4)上设有进水接口、进泥接口与排水接口，固液分离池(5)上设有进水接口、排水接口与排泥接口，污泥发酵池(6)上设有进泥接口、排泥接口与排水接口;所述主流厌氧氨氧化反应池(3)的排水接口与脱氮-除磷生物池(4)的进水接口通过管道相接，脱氮-除磷生物池(4)的排水接口与固液分离池(5)的进水接口通过管道相接，固液分离池(5)的排泥接口与脱氮-除磷生物池(4)的进泥接口通过管道相接，固液分离池(5)的排水接口通过管道外排，沉淀池(2)的排泥接口通过另一条管道接入污泥发酵池(6)的进泥接口，污泥发酵池(6)的排水接口通过管道接入脱氮-除磷生物池(4)的进水接口，污泥发酵池(6)的排泥接口通过管道外排。
6.如权利要求5所述的无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，其特征是：还包括有污泥厌氧消化池(7)，污泥厌氧消化池(7)上设有进泥接口与排泥接口;所述沉淀池(2)的排泥接口与污泥发酵池(6)的进泥接口之间的管道分出一路接入污泥厌氧消化池(7)的进泥接口，污泥发酵池(6)的排泥接口通过管道接入污泥厌氧消化池(7)的进泥接口，污泥厌氧消化池(7)的排泥接口通过管道外排。
7.如权利要求1所述的无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，其特征是：还包括脱氮-除磷生物池(4)、固液分离池(5)与污泥发酵池(6);脱氮-除磷生物池(4)上设有进水接口、进泥接口与排水接口，固液分离池(5)上设有进水接口、排水接口与排泥接口，污泥发酵池(6)上设有进泥接口、排泥接口与排水接口;所述沉淀池(2)的排水接口与主流厌氧氨氧化反应池(3)的进水接口之间的管路分出一路接入脱氮-除磷生物池(4)的进水接口，脱氮-除磷生物池(4)的排水接口与固液分离池(5)的进水接口通过管道相接，固液分离池(5)的排水接口通过管道接入所述主流厌氧氨氧化反应池(3)的排水接口上所连接的排水管道，固液分离池(5)的排泥接口与脱氮-除磷生物池(4)的进泥接口通过管道相接;所述沉淀池(2)的排泥接口通过另一条管道接入污泥发酵池(6)的进泥接口，污泥发酵池(6)的排水接口通过管道接入脱氮-除磷生物池(4)的进水接口，污泥发酵池(6)的排泥接口通过管道外排。
8.如权利要求7所述的无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，其特征是：还包括污泥厌氧消化池(7)，污泥厌氧消化池(7)上设有进泥接口与排泥接口;所述沉淀池(2)的排泥接口与污泥发酵池(6)的进泥接口之间的管道分出一路接入污泥厌氧消化池(7)的进泥接口，污泥发酵池(6)的排泥接口通过管道接入污泥厌氧消化池(7)的进泥接口，污泥厌氧消化池(7)的排泥接口通过管道外排。
9.如权利要求1~8任意一项所述的一种无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，其特征是：所述主流厌氧氨氧化反应池(3)为分段推流式厌氧氨氧化反应池(31)、循环沟道型厌氧氨氧化反应池(32)或者一体化推流式厌氧氨氧化反应池(33)。
10.如权利要求3~8任意一项所述的无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，其特征是：所述脱氮-除磷生物池(4)为普通A2/O生物池(41)、改良A2/O生物池(42)、A/O脱氮生物池(43)或者A/O除磷生物池(44);所述固液分离池(5)为二沉池(51)或者MBR池(52)。
说明书
一种无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统
技术领域
本发明涉及一种污水处理系统，是一种无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统。
背景技术
随着水体富营养化的不断加剧，城镇污水的脱氮除磷一直备受关注。传统的生物脱氮除磷工艺在城镇污水处理中得到了广泛应用，但是存在能耗物耗偏高、工艺流程较长、占地面积较大等不足之处，在污水碳氮比偏低的情况下，还需要投加大量的外部碳源。因此，开发应用高效、绿色、低碳的污水处理新型工艺系统已成为当前及未来污水处理的重要趋势。
作为新型生物脱氮技术，厌氧氨氧化与传统脱氮工艺过程相比，能够大幅度节约能耗，无需外加碳源，且污泥产量小，具有广阔发展前景，受到国内外污水处理研究者的广泛关注。该技术是在厌氧条件下，通过特殊微生物群体，直接以氨氮为电子供体，亚硝酸盐氮为最终电子受体，将氨氮和亚硝酸盐氮转变成氮气，无需提供有机碳源，即可实现生物脱氮。
目前，厌氧氨氧化技术研究与工程应用主要集中在高温高氨氮工业废水或污泥厌氧消化液的脱氮，对于城镇污水的脱氮处理应用研究还非常有限。城镇污水处理量大、成分复杂、影响因素多，研究开发适合城镇污水的主流工艺厌氧氨氧化技术具有重要的现实意义。
厌氧氨氧化技术用于城镇污水仍具有许多较为突出的问题。例如，进水氨氮浓度和水温较低且明显波动时，硝化细菌(NOB)的有效抑制和厌氧氨氧化菌(Anammox)的有效截留较为困难，因此，该技术用于常温的城镇污水处理时，需要在一定的适用条件与运行参数下，才能获得稳定高效的脱氮效果。此外，厌氧氨氧化生物脱氮的实际运行去除率及稳定性受到多种因素限制，难以直接获得低浓度的出水水质，要获得高标准的脱氮除磷效果，还必须设置除磷单元和精细脱氮单元。因此，将其与传统脱氮除磷工艺系统进行融合与集成，充分发挥厌氧氨氧化技术节约碳源、能源，传统技术稳定、可靠的优点，可以为城镇污水，特别是低碳氮比污水的高效低耗脱氮除磷提供新途径，并形成新型的污水脱氮除磷工艺系统。
由于有机物会对自养型厌氧氨氧化菌产生不利影响，在污水进入厌氧氨氧化反应器前需要尽量将其去除，但如果将其直接好氧生物氧化，从资源回收角度考虑并不合理。当前国际上厌氧氨氧化主流工艺应用研究中，基本上都与污泥厌氧消化和侧流厌氧氨氧化相结合，以促进能源自给和碳中和。与国外城镇污水水质明显不同，我国城镇污水，特别是南方地区，污水浓度相对较低，有机物含量低、无机悬浮固体比例高，碳氮比普遍偏低，对脱氮除磷非常不利，因此，处理出水的高标准稳定达标应作为工艺系统的首要目标，污泥酸化及厌氧消化作为内碳源开发及污泥减量的重要手段，在此基础上兼顾污水有机物的能源化利用。
将有机物及悬浮固体以污泥的形式分离出来，直接作为碳源，或者经过发酵后再作为优质碳源补充到传统生物脱氮除磷工艺过程中，是回收利用“内碳源”有机物的一种经济有效的途径。污泥中的主要成分为碳水化合物、蛋白质、脂肪和油脂，本身就是一种可被利用的碳源，在厌氧条件下发酵还可产出大量可溶性有机物，尤其小分子的挥发性有机酸，是容易被反硝化菌和除磷菌利用的优质基质。利用污泥或者污泥发酵液补充进水碳源，可提高生物脱氮除磷效率，增强工艺系统的运行稳定性和可靠性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能有效去除污水中的有机物、悬浮固体和氮磷营养物，易于实现城镇污水处理厂出水稳定达标，降低能耗物耗，同时促进污水的资源化和能源化利用的一种无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统。
按照本发明提供的技术方案，所述一种无需外加碳源的城镇污水高标准脱氮除磷系统，它包括化学-生物絮凝反应池、沉淀池与主流厌氧氨氧化反应池;在化学-生物絮凝反应池上设有城镇污水进水接口、絮凝剂添加接口与排水接口，在沉淀池上设有进水接口、排水接口与排泥接口，主流厌氧氨氧化反应池上设有进水接口与排水接口;在化学-生物絮凝反应池的城镇污水进水接口接入城镇污水，在化学-生物絮凝反应池的絮凝剂添加接口接入絮凝剂，化学-生物絮凝反应池的排水接口与沉淀池的进水接口通过管道相接，沉淀池的排水接口与主流厌氧氨氧化反应池的进水接口通过管道相接，主流厌氧氨氧化反应池的排水接口上连接排水管道，沉淀池的排泥接口通过一条管道接入化学-生物絮凝反应池的城镇污水进水接口。
所述的化学-生物絮凝反应池为生物絮凝池、化学絮凝池或者化学-生物联合絮凝池。
还包括脱氮-除磷生物池与固液分离池，脱氮-除磷生物池上设有进水接口、进泥接口与排水接口，固液分离池上设有进水接口、排水接口与排泥接口;所述主流厌氧氨氧化反应池的排水接口与脱氮-除磷生物池的进水接口通过管道相接，沉淀池的排泥接口通过另一条管道接入脱氮-除磷生物池的进泥接口，脱氮-除磷生物池的排水接口与固液分离池的进水接口通过管道相接，固液分离池的排泥接口与脱氮-除磷生物池的进泥接口通过管道相接，固液分离池的排水接口通过管道外排。
还包括脱氮-除磷生物池与固液分离池，脱氮-除磷生物池上设有进水接口、进泥接口与排水接口，固液分离池上设有进水接口、排水接口与排泥接口;所述沉淀池的排水接口与主流厌氧氨氧化反应池的进水接口之间的管路分出一路接入脱氮-除磷生物池的进水接口，沉淀池的排泥接口通过另一条管道接入脱氮-除磷生物池的进泥接口，脱氮-除磷生物池的排水接口与固液分离池的进水接口通过管道相接，固液分离池的排水接口通过管道接入所述主流厌氧氨氧化反应池的排水接口上所连接的排水管道，固液分离池的排泥接口与脱氮-除磷生物池的进泥接口通过管道相接。
还包括脱氮-除磷生物池、固液分离池与污泥发酵池;脱氮-除磷生物池上设有进水接口、进泥接口与排水接口，固液分离池上设有进水接口、排水接口与排泥接口，污泥发酵池上设有进泥接口、排泥接口与排水接口;所述主流厌氧氨氧化反应池的排水接口与脱氮-除磷生物池的进水接口通过管道相接，脱氮-除磷生物池的排水接口与固液分离池的进水接口通过管道相接，固液分离池的排泥接口与脱氮-除磷生物池的进泥接口通过管道相接，固液分离池的排水接口通过管道外排，沉淀池的排泥接口通过另一条管道接入污泥发酵池的进泥接口，污泥发酵池的排水接口通过管道接入脱氮-除磷生物池的进水接口，污泥发酵池的排泥接口通过管道外排。
还包括有污泥厌氧消化池，污泥厌氧消化池上设有进泥接口与排泥接口;所述沉淀池的排泥接口与污泥发酵池的进泥接口之间的管道分出一路接入污泥厌氧消化池的进泥接口，污泥发酵池的排泥接口通过管道接入污泥厌氧消化池的进泥接口，污泥厌氧消化池的排泥接口通过管道外排。
还包括脱氮-除磷生物池、固液分离池与污泥发酵池;脱氮-除磷生物池上设有进水接口、进泥接口与排水接口，固液分离池上设有进水接口、排水接口与排泥接口，污泥发酵池上设有进泥接口、排泥接口与排水接口;所述沉淀池的排水接口与主流厌氧氨氧化反应池的进水接口之间的管路分出一路接入脱氮-除磷生物池的进水接口，脱氮-除磷生物池的排水接口与固液分离池的进水接口通过管道相接，固液分离池的排水接口通过管道接入所述主流厌氧氨氧化反应池的排水接口上所连接的排水管道，固液分离池的排泥接口与脱氮-除磷生物池的进泥接口通过管道相接;所述沉淀池的排泥接口通过另一条管道接入污泥发酵池的进泥接口，污泥发酵池的排水接口通过管道接入脱氮-除磷生物池的进水接口，污泥发酵池的排泥接口通过管道外排。
还包括污泥厌氧消化池，污泥厌氧消化池上设有进泥接口与排泥接口;所述沉淀池的排泥接口与污泥发酵池的进泥接口之间的管道分出一路接入污泥厌氧消化池的进泥接口，污泥发酵池的排泥接口通过管道接入污泥厌氧消化池的进泥接口，污泥厌氧消化池的排泥接口通过管道外排。
所述主流厌氧氨氧化反应池为分段推流式厌氧氨氧化反应池、循环沟道型厌氧氨氧化反应池或者一体化推流式厌氧氨氧化反应池。
所述脱氮-除磷生物池为为普通A2/O生物池、改良A2/O生物池、A/O脱氮生物池或者A/O除磷生物池。
所述固液分离池为二沉池或者MBR池。
本发明具有以下优点：
1.本发明的系统将厌氧氨氧化工艺与传统工艺有机融合，避免了在大流量且水质水量与环境条件明显波动的情况下厌氧氨氧化工艺运行不稳定的弊端，发挥了二者的优势，相互取长补短，工艺流程相对简单，脱氮效率高，低碳氮比条件下也无需外加碳源，不但适用于城镇污水处理厂新建工程，也适合于提标改造工程，以及工艺系统的优化运行。
2.本发明的系统同时融合了内碳源利用与短程生物脱氮这两种新工艺要素，在处理低碳氮比污水时无需外加碳源即可获得高标准的脱氮除磷效果，在处理中高碳氮比污水时还可实现污水有机物的能源化利用;采用生物与化学絮凝沉淀的方式有效分离污水有机物，耗能低、效果好;将硝化反应控制在亚硝化阶段，降低了曝气量需求，剩余污泥产量低;加上厌氧氨氧化的低能耗特征，整个工艺系统整体能耗物耗明显降低，提高了污水处理系统的可持续性。
3.本发明的系统具有很强的运行调整灵活性，可以根据进水水质和处理要求灵活调整与切换，出水水质稳定达到GB18918-2002一级A或者更高要求的排放标准，工程应用前景广阔。