申请日2009.03.03
公开(公告)日2009.07.22
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明公开了一种气升式间歇内循环反硝化除磷污水处理工艺及装置，通过导流板将生化池分为曝气和非曝气两个区域，曝气区底部设曝气系统，内设填料和膜组件;非曝气区内设填料、中部设进水管，底部设反冲洗系统;非曝气区底部设导泥坡，坡底设排泥管;采用间歇进水连续出水的运行方式，使反应器液位始终在高液位与低液位之间变化，实现混合液在两区域的周期变换，使曝气区始终保持好氧环境，进行好氧硝化反应;非曝气区处于厌氧和缺氧交替环境，当无混合液循环时进行厌氧释磷，有混合液循环时进行反硝化吸磷;非曝气区生物膜进行定期反冲洗，剩余污泥通过排泥管定期排放。
权利要求书
1、一种气升式间歇内循环反硝化除磷污水处理装置，包括一矩形结构的生 化池，其特征在于：该生化池分为曝气区(1)和非曝气区(2)两个生化反应 区，曝气区(1)和非曝气区(2)容积之比约为2：1，曝气区设置固定填料或 移动填料(4)，一侧设置膜组件(6)，膜组件连接出水泵(8)，固定填料和膜 组件底部设置曝气系统(5);非曝气区也设置固定填料(4)，填料底部设置反 冲洗装置(13)，填料中部设进水管，连接进水泵(7)，由自控系统(14)控制 进水泵(7)进水;非曝气区(2)底部设置导泥坡(9)，坡度坡向曝气区，坡 面与水平夹角大于45度，坡底设排泥管(12);曝气区和非曝气区之间设置导 流板(3)，导流板下端与导泥坡之间都留有一定的空间，保证混合液循环畅通。
2、一种采用如权利要求1所述的气升式间歇内循环反硝化除磷污水处理 装置进行间歇进水连续出水变液位的处理污水的方法，其特征在于所述反应器 的处理过程包括下述步骤：
(2.1)反应器液位到达最低液位(10)时，进水管(7)开始向非曝气区 (2)进水，反应器液位随之逐渐升高，在升高至导流板(3)上端之前，曝气 区(1)和非曝气区(2)基本没有液体交换，曝气区(1)连续曝气，为好氧区， 污水中上周期残留的氨氮被附着于固定填料上的硝化菌氧化成硝酸盐氮;非曝 气区(2)硝酸盐浓度很低，为厌氧区，附着于固定填料上的反硝化聚磷菌在厌 氧条件下充分利用进水中的碳源，合成PHB，进行磷释放;
(2.2)反应器液位高于导流板(3)高度时，曝气区(1)的硝化液回流至 非曝气区(2)，液位升至最高液位(11)时，反应器即停止进水，曝气区(1) 产生的硝酸盐氮循环至非曝气区(2)，非曝气区(2)为缺氧区，由于进水提供 碳源，遂通过常规反硝化过程进行脱氮;
(2.3)反应器液位到达最高液位(11)后，停止进水，反应器液位开始下 降，下降至导流板(3)高度之前，爆气区(1)与爆气区(2)两区仍进行混合 液循环，非曝气区(2)仍为缺氧区，曝气区(1)产生的硝酸盐氮循环至非曝 气区(2)后利用反硝化聚磷菌体内合成的PHB，以硝酸盐氮为电子供体，通过 反硝化而除磷;
(2.4)反应器液位低于导流板(3)高度后，所述的两区停止液体交换， 直至液位降至最低液位(10)，曝气区(1)持续曝气，进行残留碳源和氨氮的 氧化，而非曝气区(2)则恢复为厌氧区;
(2.5)通过以上四个阶段的运行过程，污水中的有机物和氮在好氧微生物 和缺氧和/或厌氧微生物的交替作用下得到高效去除，污水中的磷被反硝化聚磷 菌过量吸收于体内，通过对非曝气区(2)生物膜的定期反冲洗，排放剩余污泥 而去除。
说明书
气升式间歇内循环反硝化除磷污水处理工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种污水生化处理工艺及装置，属于环保行业污水处理技术领 域。
背景技术
污水生物处理是公认的运行经济和应用广泛的一种方法。根据传统脱氮、除 磷原理发展起来的污水脱氮除磷工艺可分为两大类：一类是在空间上将缺氧(厌 氧)和好氧环境分开设置的多段(多级)活性污泥工艺，如A2/0工艺。另一类 是通过对曝气供氧的控制在时间上形成缺氧、好氧序列的序批式活性污泥SBR 工艺。以上工艺虽然在污水处理中起着重要作用，但仍然存在着一些问题：多 段活性污泥工艺处理单元多、占地面积大，需进行污泥回流和硝化液循环，动 力消耗高;SBR工艺采用多个单体设备交替进水周期运行、设备利用率低，各类 功能菌群不能全程进行生化反应、总的生物学效率不高。此外，在同步脱氮除 磷工艺中，聚磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥系统中，而这些 生物菌群繁殖生存所需的氧化还原条件不同，对污泥龄的要求不同，不同生物 菌群之间存在着对碳源的争夺，生物反应产物之间的相互抑制都使得脱氮、除 磷过程相互干扰，最终导致系统脱氮、除磷总体效率不高的结果。
反硝化除磷是指一类具有反硝化功能的聚磷菌在缺氧条件下能够以硝酸盐 代替溶解氧作为电子受体，把硝酸盐还原成N2或氮化物并超量聚磷的过程。反硝 化除磷技术最大的特点是将反硝化与除磷这两个需要碳源的过程合二为一，避 免了反硝化菌与聚磷菌对碳源的争夺，并有效减少剩余污泥量，尤其适用于低 碳氮比的城市生活污水的处理。依据反硝化除磷原理设计的反应器可分为单污 泥系统和双污泥系统，在双污泥工艺中，反硝化聚磷菌与好氧硝化菌独立于2个 不同的反应器中，避免了传统工艺中聚磷菌和硝化细菌的泥龄矛盾。目前，一 些反硝化除磷工艺已从基础性研究发展到工程应用阶段，但无论是单污泥还是 双污泥工艺都存在着流程较为复杂、内循环系统较多、投资和运行费用高等缺 点。
发明内容
本发明的目的在于，针对当前污水脱氮除磷生物处理存在的问题，提供了 一种结构简单、能耗较低、通过强化反硝化除磷过程实现同步脱氮除磷的污水 处理工艺及装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种气升式间歇内循环污水处理装置，通过导流板将生化池分为两个区域： 曝气区和非曝气区;曝气区底部设曝气系统，内设填料和膜组件;非曝气区内 设填料，中部设进水管，底部设反冲洗系统;非曝气区底部设导泥坡，坡底设 排泥管;采用间歇进水连续出水的运行方式，使反应器液位始终在位于导流板 上部的高液位和位于导流板下部的低液位之间变化，实现混合液在两区的周期 变换;曝气区始终保持好氧环境，进行好氧硝化反应;非曝气区处于厌氧和缺 氧交替环境，当无混合液循环时进行厌氧释磷，有混合液循环时进行反硝化吸 磷;非曝气区生物膜进行定期反冲洗，剩余污泥通过排泥管定期排放;污水中 的多种污染物在好氧微生物和缺氧(厌氧)微生物的交替作用下和排放剩余污 泥得到高效去除。
所述的曝气区为好氧硝化区，采用连续曝气方式，除设置膜组件外，也可 以设置固定式填料或流化填料。
所述的非曝气区为反硝化除磷区，内置填料优选固定式填料，如软性填料、 半软性填料、弹性填料、网状填料等。
所述的导流板可设置成导流墙形式，导流板或导流墙上端与最高液位之间、 下端与导泥坡之间都留有一定的空间，或者在导流板或导流墙上设置布水孔或 布水槽等配水结构，以保证混合液的均匀分配，循环畅通。
所述的间歇进水连续出水的运行方式是指，反应器通过膜组件以一定流量 连续出水，通过液位自控系统控制反应器进水泵间歇进水，且进水流量大于出 水流量。当液位升至最高液位时停止进水，液位降至最低液位时重新开始进水， 从而实现液体在曝气区和非曝气区的周期交换。
所述的最高液位和最低液位和导流板的位置相关，其距离导流板的高度由 反应器的运行周期决定，而运行周期和进水水质有关，通过设定进、出水流量 确定。
所述的导泥坡的坡度坡向曝气区，坡面与水平夹角大于45度效果较为理想， 不易造成污泥的沉积。
所述的反冲洗装置设于非曝气区固定填料下方，为空气或水力反冲洗装置， 定期运行以保持生物膜活性，周期排放剩余污泥实现磷的去除。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、在单体装置内实现不同溶氧环境需求微生物的共存，采用膜出水方式代 替重力固液分离，在单体装置内实现多种污染物的同时去除和污泥沉淀，占 地面积小。
2、利用曝气动力实现液体回流过程，节省污水回流泵和缺氧区的搅拌装置， 运行能耗低。
3、通过独特的反应器构造形式和运行方式，通过强化反硝化除磷过程实现 污水中碳、氮、磷污染物的同时去除，一碳两用，尤其适用于低碳氮比的城 市生活污水的处理。
4、利用导流板将反硝化聚磷菌与好氧硝化菌独立于2个不同的反应分区中， 避免了传统工艺中聚磷菌和硝化细菌的泥龄矛盾，确保了脱氮与除磷的效 果。