申请日2017.12.12
公开(公告)日2018.05.18
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种低碳源污水的强化脱氮除磷装置和方法。这种强化脱氮除磷装置包括通过管道依次相连的生物吸附池、沉淀池、硝化反应池、缺氧反硝化池、二次曝气池和二沉池，还包括污泥再生池;生物吸附池通过管道与短世代污泥投加装置相连接;沉淀池的沉积物出口通过管道分别与污泥再生池和缺氧反硝化池相连接，污泥再生池通过管道与生物吸附池相连接;二沉池的污泥出口通过管道与硝化反应池相连接;硝化反应池、二次曝气池和污泥再生池均设有曝气装置。同时公开了一种使用该低碳源污水的强化脱氮除磷装置处理污水的方法。通过使用本发明装置进行低碳源污水的处理，能提高其碳源利用效率，强化其生物脱氮除磷能力，并降低污水处理厂运行费用。
权利要求书
1.一种低碳源污水的强化脱氮除磷装置，其特征在于：包括通过管道依次相连的生物吸附池、沉淀池、硝化反应池、缺氧反硝化池、二次曝气池和二沉池，还包括污泥再生池;生物吸附池和缺氧反硝化池内均设有搅拌机;生物吸附池通过管道与短世代污泥投加装置相连接;沉淀池底部设有沉积物出口，沉淀池的沉积物出口通过管道分别与污泥再生池和缺氧反硝化池相连接，污泥再生池通过管道与生物吸附池相连接;二沉池底部设有污泥出口，二沉池的污泥出口通过管道与硝化反应池相连接;硝化反应池、二次曝气池和污泥再生池均设有曝气装置。
2.根据权利要求1所述的一种低碳源污水的强化脱氮除磷装置，其特征在于：沉淀池的顶部设有出水堰，出水堰通过管道与硝化反应池相连接。
3.根据权利要求1所述的一种低碳源污水的强化脱氮除磷装置，其特征在于：二沉池的污泥出口通过管道与污泥贮存池相连接。
4.根据权利要求1所述的一种低碳源污水的强化脱氮除磷装置，其特征在于：曝气装置通过管道与风机相连接。
5.一种低碳源污水 的强化脱氮除磷方法，其特征在于：使用权利要求1～4任一项所述的装置进行污水处理，包括以下步骤：
1)将污水与短世代污泥在生物吸附池内混合，得到泥水混合物;
2)生物吸附池的泥水混合物自流进入沉淀池反应，反应后得到的上清液送至硝化反应池处理，沉积物分别送至污泥再生池和缺氧反硝化池处理;
3)步骤2)得到的沉积物在污泥再生池进行曝气处理，所得的混合物回流至生物吸附池循环利用;
4)在硝化反应池中投加生物载体，使步骤2)得到的上清液和二沉池的回流污泥在曝气的条件下进行反应，反应后得到的硝化混合液进入缺氧反硝化池;
5)步骤4)得到的硝化混合液和步骤2)得到的沉积物在缺氧反硝化池中进行反应，反应后的混合液进入二次曝气池;
6)步骤5)得到的混合液在二次曝气池进行曝气处理，处理后的混合液进入二沉池;
7)步骤6)得到的混合液在二沉池经沉淀后，沉积污泥回流至硝化反应池或排放至污泥贮存池，污水经检测后排放。
6.根据权利要求5所述的一种低碳源污水的强化脱氮除磷方法，其特征在于：步骤1)中，生物吸附池内混合物的MLSS≥3000mg/L，生物吸附池的停留时间为30min～60min;短世代污泥的泥龄为0.3天～0.8天。
7.根据权利要求5所述的一种低碳源污水的强化脱氮除磷方法，其特征在于：步骤2)中，沉淀池的表面负荷为1.8m/h～2.2m/h。
8.根据权利要求5所述的一种低碳源污水的强化脱氮除磷方法，其特征在于：步骤3)中，污泥再生池的溶解氧为3mg/L～4mg/L，污泥再生池的停留时间为10min～20min。
9.根据权利要求5所述的一种低碳源污水的强化脱氮除磷方法，其特征在于：步骤4)中，生物载体的投加量为硝化反应池有效容积的13%～17%，所述的生物载体为负载质量含量为20%～30%粉末活性炭的聚氨酯海绵载体;硝化反应池的溶解氧≥4mg/L;硝化反应池的停留时间为1.8h～2.2h。
10.根据权利要求5所述的一种低碳源污水的强化脱氮除磷方法，其特征在于：步骤5)中，缺氧反硝化池的停留时间为1.8h～2.2h;步骤6)中，二次曝气池的停留时间为30min～40min。
说明书
一种低碳源污水的强化脱氮除磷的装置和方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种低碳源污水的强化脱氮除磷装置和方法。
背景技术
N、P等营养盐是湖泊、河道、水库等地表水富营养化重要因素，随着国家对水污染治理力度加强，污水处理厂出水总氮、总磷的控制将日趋严格。
在污水处理厂二级生化处理工艺中，TN、TP除去能力与碳源关系密切，一般认为，BOD/TN大于4，BOD/TP大于20，是生物脱氮除磷的基本条件，在碳源缺乏，特别是优质碳源(BOD)缺乏的条件下，无论采用何种二级生化处理工艺，均难以实现TN、TP指标达标排放，污水处理厂二级生化处理系统进水碳源，特别是优质碳源浓度，是其出水TN、TP 控制的关键要素。
由于污水收集的原因，我国大部分城镇污水处理厂进水大多存在碳源不足的问题，许多污水厂BOD/TN低于4，如珠三角56家城镇污水处理厂调查，平均BOD/TN为3.3，明显低于生物脱氮所需的BOD/TN。如果不提高进水碳源浓度，势必会影响出水TN、TP的稳定达标排放。
目前污水处理厂提高碳源利用效率方法主要包括以下四种：一、取消或部分关闭初沉池、使其超负荷运行，降低初沉池运行性能，增加进水悬浮有机物量，增加碳源;二、设置污泥管线，将部分初沉池污泥泵入二级生化系统;三、新增初沉污泥厌氧发酵设施，将发酵后的污泥泵入二级生化系统;四、新增剩余污泥消化设施，将剩余污泥消化上清液作为碳源补给二级生化系统。方法一虽然能增加部分碳源，但增加的碳源为悬浮COD，可生化性差，对脱氮除磷工艺并非优质碳源;方法二碳源性质和方法一，对二级生化系统强化脱氮除磷效率作用不大;方法三需要增设厌氧发酵池，需要3-4d停留时间，投资大，而且初沉池沉积物中无极成分较高，即使经过厌氧发酵处理，优质碳源量也十分有限;方法四新增剩余污泥消化上清液除COD外，还含有较高TN和TP，作为碳源补充，也会一定程度上增加进水的TN、TP负荷。实际上，现有污水处理厂提高碳源利用效率方法主要针对污水进水中悬浮颗粒吸附有机物或剩余污泥消化有机物，而没有考虑污水中胶体有机物水解酸化，提高其利用效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有污水处理厂提高碳源利用效率方法的不足，从而提供一种低碳源污水的强化脱氮除磷装置和方法，该装置和方法既可应用于已有污水处理厂提标扩容改造，也可用于新建的集成化污水处理模块。
本发明所述的低碳源污水是指污水中BOD/TN低于4。
本发明所采取的技术方案是：
一种低碳源污水的强化脱氮除磷装置，包括通过管道依次相连的生物吸附池、沉淀池、硝化反应池、缺氧反硝化池、二次曝气池和二沉池，还包括污泥再生池;
生物吸附池和缺氧反硝化池内均设有搅拌机;
生物吸附池通过管道与短世代污泥投加装置相连接;
沉淀池底部设有沉积物出口，沉淀池的沉积物出口通过管道分别与污泥再生池和缺氧反硝化池相连接，污泥再生池通过管道与生物吸附池相连接;
二沉池底部设有污泥出口，二沉池的污泥出口通过管道与硝化反应池相连接;
硝化反应池、二次曝气池和污泥再生池均设有曝气装置。
装置中，沉淀池的顶部设有出水堰，出水堰通过管道与硝化反应池相连接。
装置中，二沉池的污泥出口通过管道与污泥贮存池相连接。
装置中，曝气装置通过管道与风机相连接。
一种低碳源污水的强化脱氮除磷方法，是使用上述的装置进行污水处理，包括以下步骤：
1)将污水与短世代污泥在生物吸附池内混合，得到泥水混合物;
2)生物吸附池的泥水混合物自流进入沉淀池反应，反应后得到的上清液送至硝化反应池处理，沉积物分别送至污泥再生池和缺氧反硝化池处理;
3)步骤2)得到的沉积物在污泥再生池进行曝气处理，所得的混合物回流至生物吸附池循环利用;
4)在硝化反应池中投加生物载体，使步骤2)得到的上清液和二沉池的回流污泥在曝气的条件下进行反应，反应后得到的硝化混合液进入缺氧反硝化池;
5)步骤4)得到的硝化混合液和步骤2)得到的沉积物在缺氧反硝化池中进行反应，反应后的混合液进入二次曝气池;
6)步骤5)得到的混合液在二次曝气池进行曝气处理，处理后的混合液进入二沉池;
7)步骤6)得到的混合液在二沉池经沉淀后，沉积污泥回流至硝化反应池或排放至污泥贮存池，污水经检测后排放。
步骤1)中，生物吸附池内混合物的MLSS≥3000mg/L，生物吸附池的停留时间为30min～60min;短世代污泥的泥龄为0.3天～0.8天。
步骤2)中，沉淀池的表面负荷为1.8m/h～2.2m/h。
步骤3)中，污泥再生池的溶解氧为3mg/L～4mg/L，污泥再生池的停留时间为10min～20min。
步骤4)中，生物载体的投加量为硝化反应池有效容积的13%～17%，所述的生物载体为负载质量含量为20%～30%粉末活性炭的聚氨酯海绵载体;硝化反应池的溶解氧≥4mg/L;硝化反应池的停留时间为1.8h～2.2h。
步骤5)中，缺氧反硝化池的停留时间为1.8h～2.2h。
步骤6)中，二次曝气池的停留时间为30min～40min。
本发明的有益效果是：
通过使用本发明装置进行低碳源污水的处理，能提高其碳源利用效率，强化其生物脱氮除磷能力，可以降低污水处理厂运行费用。
具体如下：
1、通过短世代特种污泥的生物吸附作用，将污水中60%以上有机物吸附、絮凝，富集于沉积物中，并进行水解、酸化，提高有机物利用效率，取消初沉池，使悬浮有机物也得以充分利用。
2、经过生物吸附系统，60%以上的有机物富集于沉积物中，而90%氨氮则位于上清液中，实现了污水中C-N分离，由于上清液COD含量低，使得硝化反应效率大大提高。
3、经过生物吸附系统上清液，由于COD含量低，有利于硝化反应，通过高效IFAS高效硝化反应系统，能迅速硝化，将氨氮氧化为硝酸盐，大大缩短硝化反应停留时间。
4、经过生物吸附系统沉积物作为碳源，与硝化液混合，在缺氧池中有机物进行反硝化脱氮，由于碳源充足，大大提高反硝化效率，使反硝化脱氮更彻底。
5、生物吸附污泥世代段，经过厌氧-好氧选择后，微生物具有PAO功能，进入缺氧池和二次曝气池，过量摄磷，实现反硝化除磷，一碳二用，进一步节省碳源。
6、由于本系统污水中COD主要通过反硝化除去，减少COD在生物氧化过程去除所占比例，节省了曝气的同时，反硝化过程产泥量远低于生物氧化过程;本系统总体污泥产量比常规污水处理系统降低30%，降低污水处理厂运行费用。