申请日2003.10.14
公开(公告)日2004.10.06
IPC分类号C02F3/30
摘要
投料倒置A/A/O脱氮除磷水处理装置，涉及废水的处理技术，适用于城市污水和含氮、磷有机工业的处理，可用于无脱氮除磷功能的传统活性污泥法污水厂的改造。本实用新型由缺氧区，厌氧区，好氧区，好氧投料区串联连接而成，其中缺氧区设置在前，厌氧区设置在其后，以解决常规水处理回流污泥中硝酸盐影响厌氧区释磷效果;为解决常规水处理中脱氮除磷的泥龄矛盾，在好氧投料区投加悬浮填料，满足氮氨硝化需要。本实用新型使全部污泥经历完整的释磷吸磷过程而提高了除磷效果，同时因反硝化菌首先获得污水中易降解碳源而提高了反硝化速率。与常规A2/O水处理方法相比，装置的结构简洁，水处理效果好，能耗和投资低，占地面积小。
権利要求書
1.投料倒置A/A/O脱氮除磷水处理装置，包括缺氧区，厌氧区，好氧区和 好氧投料区，其特征在于：缺氧区，厌氧区，好氧区和好氧投料区串联连接，缺 氧区设置在前，厌氧区设置在缺氧区后，在好氧投料区内投有悬浮填料。
说明书
投料倒置A/A/O脱氮除磷水处理装置
技术领域
投料倒置A/A/O脱氮除磷水处理装置，涉及废水处理技术，用于城市污水、 含氮磷的有机工业废水的生物脱氮除磷处理，也适用于对没有脱氮除磷功能的传 统活性污泥法污水处理厂的改造，
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。例如，硝化需 要长泥龄的硝化菌和好氧条件;反硝化则需要短泥龄的反硝化菌，易降解COD 和缺氧条件;释磷需要短泥龄的聚磷菌，易降解COD和厌氧条件;而吸磷则需 要聚磷菌和好氧条件。因此，怎样在一个水处理装置中把上述各种过程尽量以它 们各自需要的恰当的反应条件有机地结合在一起，是一个重要而艰巨的课题。
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 中氮素以来，经长达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、工艺最简洁的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，除磷系统的泥龄可短达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，影响着脱氮除磷的效果。
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工艺虽能有限地解决了泥龄矛盾，但其水处理的流程则进一 步复杂化，存在反硝化碳源不足，硝化污泥不能再利用。并且迄今为止，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硝酸盐带入该区，会严重影响 聚磷菌的释磷速度，尤其当进水中VFA较少，污泥的含磷量又不高时，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，一度成为研究热点，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工艺等，其中最著名的是UCT工艺，UCT工艺 认为是较好地解决了这个问题，排除了厌氧区的硝酸盐的干扰，其主要是在UCT 工艺中增设了一级内循环系统，使回流污泥只有一部分通过增设的内循环系统进 入到厌氧区，其余大部分则未经释磷直流进入后续好氧区。也就是说，在所排除 的剩余污泥中只有一少部分经历了完整的释磷、吸磷全过程，故其实际除磷效果 因此而受影响，并且水处理的过程因增加了一个内循环系统，而更复杂化。而且 常规A2/O工艺以及厌氧池在前，缺氧池在后布置的所有水处理工艺都存在类似 缺陷，迄今为止，也尚未见到更好的解决上述硝酸盐方法的报道。
发明内容
为了克服现有生物脱氮除磷工艺中泥龄矛盾和硝酸盐影响而使水处理复杂化 的缺点，发明人经多年研究提出了缺氧区和厌氧区倒置的投料倒置A2/A1/O脱氮 除磷水处理装置，装置中将活性污泥反应池分为缺氧区、厌氧区、好氧区及好氧 投料区四个区并以此串联连接组成，其中缺氧区设置在首部，厌氧区设置在缺氧 区后，与传统水处理方法相比，倒置设置。在好氧投料区中投放悬浮生物填料， 各区的容积比例和悬浮填料投加量根据水处理的要求和进出水水质确定。在水处 理时，进水和回流污泥首先进入位于首端的缺氧区，并取消现有工艺或装置中设 置的全部内循环系统，并适当加大污泥回流量，便可有效克服硝酸盐对除磷脱氮 的影响，在好氧投料区内，因悬浮填料不参加回流，其上生长的微生物泥龄较长， 能够生长硝化细菌，而活性污泥则可分别培养短泥龄的聚磷菌和反硝化菌，增加 了剩余污泥的排除量，这就可解决水处理过程中的泥龄矛盾。本实用新型水处理 装置的结构简洁，脱氮除磷效果优于常规A2/O水处理的效果，其投资和运行费 用均低于常规A2/O水处理方法，更适用于传统活性污泥法污水处理厂的改造。
本实用新型水处理装置与常规A2/O水处理方法相比有如下特点：①消除了 硝酸盐对厌氧区的影响，提高了释磷效率;②解决了脱氮除磷的泥龄矛盾，提高 了处理效果;③合理地为反硝化和释磷分配碳源，提高反硝化效率;④全部污泥 均经历完整的释磷、吸磷过程，提高了系统的除磷效率;⑤由于内循环与污泥回 流没有本质的区别，采用一个回流污泥系统，节省能耗;⑥本实用新型装置的结 构简洁，投资建造或改造建设费用低。