申请日2020.03.26
公开(公告)日2020.06.12
IPC分类号C02F3/30; C02F101/10; C02F101/16; C02F101/38
摘要
本发明属于低温城市污水处理的技术领域，涉及一种内除磷的A‑MAO活性污泥生物膜工艺处理低温城市污水方法与应用。所述处理方法采用的系统包括：预处理单元，脱氮除磷A‑MAO单元，组合填料组件、加药系统等，其中，A‑MAO单元设置两段缺氧/好氧可调区，分别设置在第一好氧区和第二好氧区之间，第二缺氧区和第二好氧区之间。本发明对A‑MAO工艺采用提高污泥浓度，添加组合填料组件和内除磷等措施，提高A‑MAO工艺的低温脱氮除磷效率。
权利要求书
1.一种内除磷的A-MAO活性污泥生物膜工艺处理系统，其特征在于，包含如下几个部分：预处理单元，脱氮除磷A-MAO单元，组合填料组件、加药系统，其中，废水经过预处理后进入脱氮除磷A-MAO单元，脱氮除磷A-MAO单元依次分为厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第二好氧区、二沉池，组合填料组件可向第一好氧区和第二好氧区投加填料，加药系统将化学除磷药剂添加至第二好氧区，经过二沉池沉淀后排放。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述预处理单元包括：格栅、曝气沉砂池、初沉池，依次连接。
3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述脱氮除磷A-MAO单元还包括：搅拌装置、曝气装置、进水分配装置、混合液回流装置、污泥回流装置;搅拌装置设置于厌氧区、第一缺氧区、和第二缺氧区;曝气装置设置于第一好氧区和第二好氧区;进水分配装置将水分配至厌氧区和第一缺氧区;设置两段混合液回流，混合液回流分别从第一好氧区回流至第一缺氧区，第二好氧区回流至第二缺氧区;污泥回流装置可将二沉池的污泥回流至厌氧区。
4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第二好氧区通过开设空洞形成上下跳跃水流。
5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，脱氮除磷A-MAO单元设置两段缺氧/好氧可调区，分别设置在第一好氧区和第二好氧区之间，第二缺氧区和第二好氧区之间。
6.一种内除磷的A-MAO活性污泥生物膜工艺处理低温城市污水方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一权利要求所述的处理系统，处理方法包括：水力停留时间为10-20h;第一好氧区和第二好氧区的溶解氧均控制在(1-3)±0.5mg/L，排泥周期为15-24d，填料上污泥浓度为5000-6000mg/L，游离活性污泥浓度维持着2000-3000mg/L。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，混合液回流装置设置两段混合液回流，混合液回流分别从第一好氧区回流至第一缺氧区，第二好氧区回流至第二缺氧区，混合液回流比分别为50-100%和100-150%;进水分配装置设置分段进水，进水点为厌氧区和第二缺氧区，进水的分配比在(4：6)-(5：5);污泥回流装置设置污泥回流，从二沉池回流至厌氧区，回流比在50%-100%。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，设置两段缺氧/好氧可调区，分别设置在第一好氧区和第二好氧区之间，第二缺氧区和第二好氧区之间，通过可调区的调节，可使A-MAO工艺在常温时的厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第二好氧区和好氧容积比分别为1：4：5：4：5，在低温时的厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第二好氧区和好氧容积比分别为1：3：6：3：6。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述组合填料组件由柔性组合填料组成，该系统向第一好氧区和第二好氧区投加填料，填料填充率为10%-30%;组合填料由纤维束、塑料片、管套、中心绳组成。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加药系统所加药剂为硫酸亚铁、聚合氯化铝和三氯化铁的除磷药剂，向A-MAO工艺的第二好氧区投加，投加位置为距离第二好氧池出水口10min的反应时间位置，投加量为Fe/TP(总磷)摩尔比为1.5-3。
说明书
一种内除磷的A-MAO活性污泥生物膜工艺处理低温城市污水方法与应用
技术领域
本发明属于低温城市污水处理的技术领域，涉及一种内除磷的A-MAO活性污泥生物膜工艺处理低温城市污水方法与应用。
背景技术
低温是制约我国北方地区城市污水处理冬季不达标的关键原因，我国大部分地区冬季寒冷，污水处理厂进水温度较低，微生物新陈代谢活动变慢，部分微生物酶的活性降低，从而导致微生物的吸附和降解能力下降。往往导致污水处理厂冬季出水难以达到一级A的排放标准。
目前针对低温污水处理，专利CN201910552948.0公布了一种耐低温分散式生活污水处理一体化设备及其处理方法，该专利对设备外壳进行保温，利用太阳能集热系统进行加热。专利CN201810268814.1公布了一种高寒低温条件下的污水处理设备及工艺，该专利采用太阳能水浴加热系统供热，利用罐体内水浴加热提高污水处理装置内污水温度，保证罐体内水温满足生化反应的顺利进行。由此可见，采用较多的方法为增加保温设施，虽然上述方法采用太阳能做为能源，而该措施增加了工艺的基建费用，且该处理方法应用于大型城市污水处理厂较为困难。采用高效降解菌或生物酶也是另外一个方法，专利CN201910073221.4公布了一种用于强化低温低碳氮比污水脱氮效果的复合菌剂及其制备方法和应用，该专利涉及一种用于强化低温低碳氮比污水脱氮效果的复合菌剂及其制备方法和应用。专利CN201910831037.1公布了一种提高多级A/O处理低温市政污水效果的方法，该专利在多级A/O好氧段和厌氧段分别添加厌氧氨氧化菌胞外聚合物(LB-EPS)，促进多级A/O生物膜的形成、更替，提高其对低温市政污水的处理能力。然而，复合菌剂会破坏原污水处理系统的生态平衡，使得原污水处理系统的功能弱化，且菌剂的成本高。投加悬浮填料和同步化学除磷联合是强化低温污水处理的有效且经济的方法。专利CN201821918748.X公布了一种低温强化脱氮污水处理系统，该专利利用同步化学除磷和悬浮填料提高低温脱氮性能。该专利采用A2O工艺，而混凝过程置于A2O工艺后，增加了运行成本。
发明专利CN201110340639.0公开了一种直接投加Fe离子提高活性污泥内硝化功能微生物活性的方法。虽然该专利直接将Fe离子投加至好氧区，提高低温的脱氮能力，但没有表明工艺的除磷特性。同时，由于该系统非生物膜法，硝化细菌的污泥龄较长，排泥作用导致停止投加Fe离子后硝化作用难以维持。
发明内容
本发明根据如上专利的不足，本发明提供了一种内除磷的A-MAO活性污泥生物膜工艺处理低温城市污水方法与应用。
首先，所述方法与应用通过以下处理系统来实现：一种内除磷的A-MAO活性污泥生物膜工艺处理系统，包含如下几个部分：预处理单元，脱氮除磷A-MAO单元，组合填料组件、加药系统，其中，废水经过预处理后进入脱氮除磷A-MAO单元，脱氮除磷A-MAO单元依次分为厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第二好氧区、二沉池，组合填料组件可向第一好氧区和第二好氧区投加填料，加药系统将化学除磷药剂添加至第二好氧区，经过二沉池沉淀后排放。
作为本发明的一种优选技术方案，所述预处理单元包括：格栅、曝气沉砂池、初沉池，依次连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述脱氮除磷A-MAO单元还包括：搅拌装置、曝气装置、进水分配装置、混合液回流装置、污泥回流装置;搅拌装置设置于厌氧区、第一缺氧区、和第二缺氧区;曝气装置设置于第一好氧区和第二好氧区;进水分配装置将水分配至厌氧区和第一缺氧区;设置两段混合液回流，混合液回流分别从第一好氧区回流至第一缺氧区，第二好氧区回流至第二缺氧区;污泥回流装置可将二沉池的污泥回流至厌氧区。
作为本发明的一种优选技术方案，厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第二好氧区通过开设空洞形成上下跳跃水流。
作为本发明的一种优选技术方案，脱氮除磷A-MAO单元设置两段缺氧/好氧可调区，分别设置在第一好氧区和第二好氧区之间，第二缺氧区和第二好氧区之间
本发明进一步提供了一种内除磷的A-MAO活性污泥生物膜工艺处理低温城市污水方法，采用权利要求前述的处理系统，处理方法包括：水力停留时间为10-20h;第一好氧区和第二好氧区的溶解氧均控制在(1-3)±0.5mg/L，排泥周期为15-24d，填料上污泥浓度为5000-6000mg/L，游离活性污泥浓度维持着2000-3000mg/L。
在常温条件下，工艺可选择水力停留时间为10h-15h，溶解氧控制在1-2mg/L之间，排泥周期为15-16d，可不设置填料组件，若设置填料组件，填料上污泥浓度为5000-6000mg/L，游离活性污泥浓度维持着2000-3000mg/L。此时的相关参数与大部分工艺(如厌氧-缺氧-好氧工艺、多级缺氧-好氧工艺、倒置厌氧-缺氧-好氧工艺相同)
低温条件下，提高水力停留时间为10-20h，第一好氧区和第二好氧区的溶解氧均控制在(1-3)±0.5mg/L，排泥周期为15-24d，填料上污泥浓度为5000-6000mg/L，游离活性污泥浓度维持着2000-3000mg/L。与其他现状污水处理工艺参数相比，本发明中涉及的参数中水力停留时间延长，增加了污水与活性污泥的接触时间，硝化效果提高;提高溶解氧提高可提高水体温度和好氧微生物的活性，提高硝化效果;延长排泥周期可提高工艺内的活性污泥浓度，增加污染物的去除效率。设置填料且维持填料上污泥浓度为5000-6000mg/L，可保证高浓度的硝化细菌，避免随剩余污泥排出。
作为本发明的一种优选技术方案，混合液回流装置设置两段混合液回流，混合液回流分别从第一好氧区回流至第一缺氧区，第二好氧区回流至第二缺氧区，混合液回流比分别为50-100%和100-150%;进水分配装置设置分段进水，进水点为厌氧区和第二缺氧区，进水的分配比在(4：6)-(5：5);污泥回流装置设置污泥回流，从二沉池回流至厌氧区，回流比在50%-100%。
本发明涉及两段混合液回流，与传统的工艺设置一段混合液回流相比，提高了污染物与活性污泥的接触时间，反应效果提高。设置进水分配可保证两段缺氧区拥有足够的碳源进行反硝化，避免了碳源在工艺前端被消耗，节约外加碳源。
作为本发明的一种优选技术方案，设置两段缺氧/好氧可调区，分别设置在第一好氧区和第二好氧区之间，第二缺氧区和第二好氧区之间，通过可调区的调节，可使A-MAO工艺在常温时的厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第二好氧区和好氧容积比分别为1：4：5：4：5，在低温时的厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第二好氧区和好氧容积比分别为1：3：6：3：6。
在常温时，选择厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第二好氧区和好氧容积比分别为1：4：5：4：5，温度可满足好氧区硝化作用，增加缺氧区的比例，提高工艺的反硝化效果，出水总氮浓度降低;当低温时，改变厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、第二缺氧区、第二好氧区和好氧容积比分别为1：3：6：3：6，由于低温硝化作用减弱，提高好氧区的容积，增加硝化效果。
作为本发明的一种优选技术方案，所述组合填料组件由组合填料组成，该系统向第一好氧区和第二好氧区投加填料，悬浮填料填充率为10%-30%;组合填料由纤维束、塑料片、管套、中心绳组成。本发明组合填料可通过市售购得。
设置填料且维持填料上污泥浓度为5000-6000mg/L，可保证高浓度的硝化细菌，避免随剩余污泥排出。
作为本发明的一种优选技术方案，所述加药系统所加药剂为硫酸亚铁、聚合氯化铝和三氯化铁的除磷药剂，向A-MAO工艺的第二好氧区投加，投加位置为距离第二好氧池出水口10min的反应位置，投加量为Fe/TP(总磷)摩尔比为1.5-3。
本发明采用硫酸亚铁、聚合氯化铝和三氯化铁的除磷药剂投加至第二好氧区，可使总磷与除磷药剂反应，被去除，出水总磷达标。总磷与药剂反应的最佳时间为10min，选择投加至出水口前10min的位置可减少除磷药剂与污泥的反应，提高药剂效率，减少药剂损耗。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：
本发明对A-MAO工艺采用提高污泥浓度，添加组合填料组件和内除磷等措施，提高A-MAO工艺的低温脱氮除磷效率。
其中，投加填料可使硝化细菌在填料上大量繁殖，形成生物膜-活性污泥体系，使得污泥龄硝化污泥与短污泥龄除磷菌分离，低温硝化作用硝化易保持。采用内除磷方法可强化微生物降解和生化吸附过程：采用内除磷可以通过除磷药剂，使得污泥发生成粒作用，增加污泥絮体的尺寸。本发明设置了混合液泥回流过程，可以将好氧池的除磷药剂回流至第二缺氧区，提高污泥的呈粒过程。而污泥回流至厌氧区，多余的除磷药剂与进水中的磷发生反应，强化生物除磷。
该内除磷方式设计巧妙，在三个方面提高污水处理效果：(1)微生物絮体形成了厚实的保温作用，微生物活性增强，COD、氨氮和总氮降解效率提高;(2)微生物活性提高促进的胞外聚合物的分泌，进而提高污泥的吸附作用，更多的有机物和氮磷污染物被吸附;(3)化学药剂的混凝作用和微生物颗粒的吸附作用联合提高了总磷的去除效果。（发明人王宏杰;黄潇;董文艺;赵宪章）