申请日2010.07.20
公开(公告)日2012.08.08
IPC分类号C02F3/30; C02F9/14
摘要
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。
翻译权利要求书
1.一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;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;
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。
2.根据权利要求1所述的城市污水和粪便污水A2/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。
3.根据权利要求1所述的城市污水和粪便污水A2/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。
4.应用权利要求1所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， 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
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
技术领域
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
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。
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)脱氮除磷工艺，简 称A1A2O工艺或称A2/O工艺。
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：
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。
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。这个水处理工艺比 常规A2/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。
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接吸 磷，所以在常规A2/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。
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。
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
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。
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。
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体， 曝气池中同时存在附着相和悬浮相，从而形成了A2/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。
本发明的第一目的通过如下技术方案实现：
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。
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。
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。
所述第一好氧池和第二好氧池的体积比优选为1∶1。
本发明的另一目的通过如下技术方案实现：
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。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(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。
(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。
(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。