申请日2014.09.23
公开(公告)日2014.12.24
IPC分类号C02F9/14
摘要
A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷系统和方法，本发明属于城市污水处理与再生领域，它为了解决现有处理低碳氮比生活污水的净水工艺的脱氮除磷效果差的问题。该生活污水的脱氮除磷系统包括A2O反应器、中沉池、MBBR反应器、化学除磷池和终沉池，MBBR反应器至于中沉池之后，完成硝化过程，向化学除磷池内投加无机金属盐药剂，化学除磷池静置沉淀后的活性污泥全部回流至A2O反应器，从而不减少系统的聚磷菌数量，然后通过将MBBR反应器的部分出水回流到A2O反应器的缺氧区为反硝化作用和缺氧吸磷作用提供电子受体。应用本发明的脱氮除磷系统能够将氨氮和总磷的去除率达到90%以上。
权利要求书
1.A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷系统，其特征在于该 A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷系统包括A2O反应器(2)、中沉池 (3)、MBBR反应器(4)、化学除磷池(5)和终沉池(6)，其中A2O反应器(2)内又分为厌氧区(a)、 缺氧区(b)和好氧区(c)，缺氧区(b)夹在厌氧区(a)和好氧区(c)之间，在好氧区(c)中设置有曝 气装置，调节池(1)通过一号水管(11)与A2O反应器(2)中的厌氧区(a)的进水口相通，厌氧区 (a)上部的出水口通过二号水管(12)与化学除磷池(5)顶部的进水口相连，位于好氧区(c)上部 的出水口通过三号水管(13)与中沉池(3)的进水口相通，中沉池(3)的出水口通过四号水管(14) 连接到MBBR反应器(4)底部的进水口上，MBBR反应器(4)上部的出水口与终沉池(6)的进 水口通过五号水管(15)相连，在终沉池(6)的上部设置有出水管，六号水管(16)的一端与出水 管相通，六号水管(16)的另一端连接到A2O反应器(2)中缺氧区(b)的进水口上，化学除磷池 (5)上的出水管则与六号水管(16)相通，位于中沉池(3)底部的排泥口通过一号排泥管(21)与一 号水管(11)相通，而二号排泥管(22)的一端连接到化学除磷池(5)的排泥口，二号排泥管(22) 的另一端则与六号水管(16)相通，终沉池(6)的排泥口通过三号排泥管(23)与四号水管(14)相 通，在一号排泥管(21)、二号排泥管(22)和三号排泥管(23)上均开有排泥通道。
2.根据权利要求1所述的A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷 系统，其特征在于在A2O反应器(2)内的缺氧区(b)和化学除磷池(5)中均设置有搅拌装置。
3.根据权利要求1所述的A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷 系统，其特征在于在一号水管(11)中设置有进水泵，在六号水管(16)中设置有硝化液回流泵。
4.根据权利要求1所述的A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷 系统，其特征在于在一号排泥管(21)、二号排泥管(22)和三号排泥管(23)中均设置有污泥回 流泵。
5.A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷的方法，其特征在于是 按以下步骤实现：
一、经预处理去除水中的悬浮物和漂浮物的废水进入调节池(1);
二、从调节池(1)流出的废水与从中沉池(3)回流的污泥混合，首先进入A2O反应器(2) 的厌氧区(a)，在厌氧区(a)中通过含磷污泥进行厌氧释磷，同时去除废水中的部分有机物;
三、从厌氧区(a)引出的部分泥水混合物流入化学除磷池(5)，在化学除磷池(5)内完成进 一步厌氧释磷和静沉，静沉后得到的污泥回流至A2O反应器(2)的缺氧区(b)中，然后向化学 除磷池(5)内投加Al2(SO4)3·18H2O，搅拌后静置沉淀，待沉淀完成后将化学污泥排出， 而上清液则排入A2O反应器(2)的缺氧区(b)中;
四、A2O反应器(2)内厌氧区(a)的出水与从终沉池(6)回流的硝化液以及化学除磷池(5) 的出水混合进入A2O反应器(2)的缺氧区(b)中，在缺氧区(b)中反硝化细菌和反硝化聚磷菌 利用回流硝化液中的硝酸盐氮进行异养反硝化和反硝化除磷，同时去除部分有机物;
五、缺氧区(b)的出水随后进入A2O反应器(2)的好氧区(c)，在好氧区(c)完成聚磷菌的 过量吸磷和有机物去除以及硝化作用;
六、好氧区(c)的出水随后进入中沉池(3)，在中沉池(3)中进行泥水分离，分离得到的上 清液进入MBBR反应器(4)，分离得到的一部分沉淀污泥作为A2O反应器(2)的回流污泥回 流至厌氧区(a)，另一部分沉淀污泥作为剩余含磷污泥排放;
七、中沉池(3)内的上清液进入MBBR反应器(4)后进行硝化作用;
八、MBBR反应器(4)的出水进入终沉池(6)，在终沉池(6)中进行泥水分离作用，分离后 的一部分上清液回流至A2O反应器(2)的缺氧区(b)内，另一部分上清液作为净水排放，分离 得到的一部分沉淀污泥作为MBBR反应器(4)的回流污泥回流至MBBR反应器(4)中，另一 部分沉淀污泥作为剩余污泥排出系统，完成低碳氮比生活污水的脱氮除磷处理。
6.根据权利要求5所述的A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷 的方法，其特征在于步骤二控制A2O反应器(2)的厌氧区(a)中水力停留时间为1.5～2h，溶 解氧在0.2mg/L以下。
7.根据权利要求5所述的A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷 的方法，其特征在于步骤三Al2(SO4)3·18H2O的投配率为1.0。
8.根据权利要求5所述的A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷 的方法，其特征在于控制步骤四A2O反应器(2)内缺氧区(b)的水力停留时间为1.5～2h，溶 解氧在0.5mg/L以下。
9.根据权利要求5所述的A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷 的方法，其特征在于控制步骤五A2O反应器(2)内好氧区(c)的水力停留时间为4～5h，溶解 氧为2～4mg/L。
说明书
A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷系统和方法
技术领域
本发明属于城市污水处理与再生领域，具体涉及低碳氮比生活污水中有机物，氮，磷同时高效去除的处理系统和方法。
背景技术
近年来，随着经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，饮食结构发生改变，使得城市生活污水中氮的含量急剧增加，出现了低碳氮比生活污水的现象，使得污水的同时脱氮除磷难度增加。再加之日益严格的国家污水排放标准，使得很多传统工艺的处理出水氮磷不达标，寻找一种高效的脱氮除磷方法迫在眉睫。
传统的单污泥系统(如A2O工艺)，用于去除有机物、氮、磷的微生物存在同一个系统中，要满足系统对磷的高效去除，就要及时大量地从系统中排出含磷剩余污泥，但是对剩余污泥的大量频繁排出，使得污泥龄长，生长缓慢的硝化细菌从系统中不断流失，无法保证硝化细菌增殖所需的最小污泥停留时间。从而使得系统的硝化效果急剧下降，硝酸盐产量降低，反硝化作用受抑制，严重影响了系统对氮的去除。
传统的A2O单污泥系统，回流污泥中存在的硝态氮回流至厌氧池，使得反硝化细菌与聚磷菌在厌氧池争夺碳源，降低了聚磷菌的选择性优势，影响系统的除磷效果。同时由于回流污泥中硝酸盐氮的存在破坏了厌氧区的厌氧环境，使得聚磷菌的释磷作用不彻底，影响了系统对磷的高效去除。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有处理低碳氮比生活污水的净水工艺的脱氮除磷效果差的问题，而提供A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷系统和方法。
本发明A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷系统包括A2O反应器、中沉池、MBBR反应器、化学除磷池和终沉池，其中A2O反应器内又分为厌氧区、缺氧区和好氧区，缺氧区夹在厌氧区和好氧区之间，在好氧区中设置有曝气装置，调节池通过一号水管与A2O反应器中的厌氧区的进水口相通，厌氧区上部的出水口通过二号水管与化学除磷池顶部的进水口相连，位于好氧区上部的出水口通过三号水管与中沉池的进水口相通，中沉池的出水口通过四号水管连接到MBBR反应器底部的进水口上，MBBR反应器上部的出水口与终沉池的进水口通过五号水管相连，在终沉池的上部设置有出水管，六号水管的一端与出水管相通，六号水管的另一端连接到A2O反应器中缺氧区的进 水口上，化学除磷池上出水管则与六号水管相通，位于中沉池底部的排泥口通过一号排泥管与一号水管相通，而二号排泥管的一端连接到化学除磷池的排泥口，二号排泥管的另一端则与六号水管相通，终沉池的排泥口通过三号排泥管与四号水管相通，在一号排泥管、二号排泥管和三号排泥管上均开有排泥通道。
本发明A2O反应器中的厌氧区、缺氧区和好氧区之间通过有机玻璃隔开，并采用上下交错开口进行连通，以防短流。
本发明A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷的方法按以下步骤实现：
一、经预处理去除水中的悬浮物和漂浮物的废水进入调节池;
二、从调节池流出的废水与从中沉池回流的污泥混合，首先进入A2O反应器的厌氧区，在厌氧区中通过含磷污泥进行厌氧释磷，同时去除废水中的部分有机物;
三、从厌氧区引出的部分泥水混合物流入化学除磷池，在化学除磷池内完成进一步厌氧释磷和静沉，静沉后得到的污泥回流至A2O反应器的缺氧区中，然后向化学除磷池内投加Al2(SO4)3·18H2O，搅拌后静置沉淀，待沉淀完成后将化学污泥排出，而上清液则排入A2O反应器的缺氧区中;
四、A2O反应器内厌氧区的出水与从终沉池回流的硝化液以及化学除磷池的出水混合进入A2O反应器的缺氧区中，在缺氧区中反硝化细菌和反硝化聚磷菌利用回流硝化液中的硝酸盐氮进行异养反硝化和反硝化除磷，同时去除部分有机物;
五、缺氧区的出水随后进入A2O反应器的好氧区，在好氧区完成聚磷菌的过量吸磷和有机物去除以及硝化作用;
六、好氧区的出水随后进入中沉池，在中沉池中进行泥水分离，分离得到的上清液进入MBBR反应器，分离得到的一部分沉淀污泥作为A2O反应器的回流污泥回流至厌氧区，另一部分沉淀污泥作为剩余含磷污泥排放;
七、中沉池内的上清液进入MBBR反应器后进行硝化作用;
八、MBBR反应器的出水进入终沉池，在终沉池中进行泥水分离作用，分离后的一部分上清液回流至A2O反应器的缺氧区内，另一部分上清液作为净水排放，分离得到的一部分沉淀污泥作为MBBR反应器的回流污泥回流至MBBR反应器，另一部分沉淀污泥作为剩余污泥排出系统，完成低碳氮比生活污水的脱氮除磷处理。
本发明将MBBR反应器至于中沉池之后，完成硝化过程，通过将MBBR反应器的部分出水回流到A2O反应器的缺氧段为反硝化作用和缺氧吸磷作用提供相应的电子受体。 缺氧吸磷是由反硝化聚磷菌在缺氧环境中同时完成过量吸磷和反硝化脱氮的现象。缺氧吸磷可在缺氧段无碳源且同时存在硝态氮的情况下完成，是一种新型的高效低能耗脱氮除磷方法。该结构设计克服了污水中有机物含量不足的情况，适用于低碳氮比生活污水(C/N比为5～6之间)的脱氮除磷。
本发明联合工艺通过双污泥系统解决了传统A2O工艺硝化菌与聚磷菌的泥龄矛盾，将含磷污泥及时排出系统，同时硝化细菌能够在MBBR系统中长时间保留，满足硝化细菌生长所需污泥龄。使得该系统对有机物、氮和磷都具有较高的去除率。因硝化作用在MBBR反应器中进行，使得中沉池回流污泥中不含或含有少量的硝态氮，减弱了反硝化菌与聚磷菌在厌氧区对碳源的争夺，并更好地保证了厌氧区的厌氧状态。实现了系统对低碳氮比生活污水脱氮除磷中碳源的高效合理利用。
综上本发明A2O-MBBR结合化学法处理低碳氮比生活污水的脱氮除磷的工艺包含以下优点：
1、采用双污泥系统，使硝化细菌与聚磷菌在各自的污泥系统中成为优势菌群，解决了聚磷菌和硝化细菌泥龄矛盾。使A2O反应器保持较低的污泥龄，从而实现磷的高效去除。且MBBR反应池中悬浮填料的存在使得硝化细菌附着在其表面生长，避免硝化细菌从系统中的流失，增加了系统的生物量，实现了菌群累积效应，提高了系统的硝化效率。
2、因硝化作用是在MBBR反应池中进行，使得中沉池的回流污泥中不含或含有少量的硝酸盐氮，从而进一步解决了在厌氧区反硝化细菌与聚磷菌对碳源的争夺，保证了厌氧区良好的厌氧环境。
3、在缺氧区，反硝化除磷细菌利用硝态氮或亚硝态氮为电子受体氧化体内贮存的有机物，从环境中过剩摄入磷以达到反硝化和除磷的双重目的，实现了“一碳两用”，即聚磷菌体内碳源同时用于缺氧吸磷和反硝化脱氮，缓解了反硝化细菌与聚磷菌对碳源的争夺。
4、由于系统对溶解氧的需求降低，将使整个系统的动力费用降低。与此同时反硝化除磷作用的存在也减少了系统的剩余污泥量。
5、经过A2O反应器的处理，使进入MBBR反应器的污水中有机物含量较低，减少了MBBR系统中异养细菌与自养硝化细菌对生态位和溶解氧的竞争。使得硝化细菌成为MBBR反应器的优势菌群，强化了系统的脱氮功能。
6、采用生物除磷与化学除磷相结合的方式强化系统除磷效果，并节约了碳源。
7、化学除磷池静置沉淀后的活性污泥全部回流至A2O反应器，因此不会减少系统聚磷菌数量。
8、由于只是将部分污水引入化学除磷池，投加药剂后上清液PH值的变化不会对系统造成很大的影响。