公布日：2023.12.01
申请日：2023.09.15
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，污水经过设有厌氧区、缺氧区、好氧区的A2/O反应器进行同步脱氮除磷处理后，进入二沉池中；当冬季和春季二沉池的水温＜20℃时，二沉池排出的剩余活性污泥经水力旋流器分离出微沙，微沙返回至好氧区；当夏季和秋季二沉池的水温≥20℃，且进水的无机质悬浮固体浓度>500mg/L或MLVSS/MLSS＜30％时，二沉池排出的剩余活性污泥经水力旋流器分离出微沙并产生剩余活性污泥。本发明改善了出水水质，增大了处理水量。
权利要求书
1.一种加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，其特征在于，污水经过设有厌氧区、缺氧区、好氧区的A2/O反应器进行脱氮除磷处理后，进入二沉池中；当冬季和春季二沉池的水温＜20℃，且进水的无机质悬浮固体浓度≤50mg/L或可挥发性悬浮物在悬浮物中的比例MLVSS/MLSS≥50％时，从二沉池回流的活性污泥回流至厌氧区，从二沉池作为剩余污泥排放的剩余活性污泥经水力旋流器分离出粒径为25-100μm的微沙，微沙返回至好氧区；当夏季和秋季二沉池的水温≥20℃，且进水的无机质悬浮固体浓度>500mg/L或MLVSS/MLSS＜30％时，从二沉池回流的活性污泥回流至厌氧区，从二沉池作为剩余污泥排放的剩余活性污泥经水力旋流器分离出粒径为25-100μm的微沙并产生剩余活性污泥，剩余活性污泥返回至厌氧区；当夏季和秋季二沉池的水温≥20℃，且进水的无机质悬浮固体浓度为200-500mg/L或MLVSS/MLSS为30-40％时，从二沉池回流的活性污泥回流至厌氧区，从二沉池作为剩余污泥排放的剩余活性污泥进入剩余污泥脱水单元。
2.根据权利要求1所述的加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，其特征在于，冬季和春季水力旋流器分离出的微沙返回至好氧区；且控制好氧区中活性污泥中的微沙含量为50-4000mg/L，或控制微沙的毫克数：MLSS＝1：4-8。
3.根据权利要求1所述的加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，其特征在于，冬季和春季水力旋流器分离出的微沙进行重复利用并被添加到好氧区，当微沙量不足时，通过外加微沙至微沙存储池的方式补充，再通过微沙投加系统将微沙投加至好氧区。
4.根据权利要求1所述的加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，其特征在于，冬季和春季水力旋流器排出的活性污泥作为剩余污泥进入剩余污泥脱水单元进行处理；其中水力旋流器对粒径25-100μm微沙的回收率在80％以上。
5.根据权利要求1所述的加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，其特征在于，当夏季和秋季二沉池的水温≥20℃，且进水的无机质悬浮固体浓度>500mg/L或MLVSS/MLSS＜30％时，分离出的微沙进入污泥脱水单元处理并保存，用于冬季和春季微沙量不足时的投加；其中水力旋流器对粒径25-100μm微沙的回收率在80％以上。
6.根据权利要求1所述的加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，其特征在于，从二沉池回流的活性污泥按外回流比为30-100％进入厌氧区，从二沉池作为剩余活性污泥排放的剩余污泥流量按进水量的5-10％进入水力旋流器，进行泥沙分离。
7.根据权利要求1所述的加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，其特征在于，所述水力旋流器的内径为100-200mm，进料口直径为20-60mm，底流口直径为10-40mm。
8.根据权利要求1所述的加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，其特征在于，为了实现冬季和春季的微沙高回收率，所述水力旋流器采用多级沉砂串联的工艺流程；为了实现夏季和秋季的微沙的高去除率，所述水力旋流器采用多级溢流串联的工艺流程。
9.根据权利要求1所述的加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，其特征在于，所述二沉池包括平流沉淀池，竖流沉淀池，辐流沉淀池或斜板沉淀池。
10.根据权利要求1所述的加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，其特征在于，所述好氧区的硝化混合液从好氧区末端回流至缺氧区进行反硝化，混合液回流比为200％-300％。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，可以降低污泥SVI值和SV30，主要解决冬春季水温低，污泥膨胀和沉降性能差，而夏秋季降雨量大泥沙含量大、MLVSS/MLSS过低等导致的二沉池翻泥、出水质量下降，对后续深度处理工艺产生严重负面影响的技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种加速生化系统中活性污泥沉淀的工艺，污水经过设有厌氧区、缺氧区、好氧区的A2/O反应器进行脱氮除磷处理后，进入二沉池中；
当冬季和春季二沉池的水温＜20℃，且进水的无机质悬浮固体浓度≤50mg/L或可挥发性悬浮物在悬浮物中的比例MLVSS/MLSS≥50％时，从二沉池回流的活性污泥回流至厌氧区，从二沉池作为剩余污泥排放的剩余活性污泥经水力旋流器分离出粒径为25-100μm的微沙，微沙返回至好氧区；
当夏季和秋季二沉池的水温≥20℃，且进水的无机质悬浮固体浓度>500mg/L或MLVSS/MLSS＜30％时，从二沉池回流的活性污泥回流至厌氧区，从二沉池作为剩余污泥排放的剩余活性污泥经水力旋流器分离出粒径为25-100μm的微沙并产生剩余活性污泥，剩余活性污泥返回至厌氧区；
当夏季和秋季二沉池的水温≥20℃，且进水的无机质悬浮固体浓度为200-500mg/L或MLVSS/MLSS为30-40％时，从二沉池回流的活性污泥回流至厌氧区，从二沉池作为剩余污泥排放的剩余活性污泥进入剩余污泥脱水单元。
优选地，所述微沙的粒径为25-75μm。
本发明解决了现有A2/O污水厂由于二沉池的沉淀能力不够造成生化池池容不能有效发挥，造成出水水质不达标，或新建污水厂的二沉池用地不够，提高二沉池水力和固体负荷能力，从而实现改善出水水质、增大处理水量的目的。通过采用本发明的工艺，可以降低污水厂的二沉池由于水力负荷和固体负荷取值偏高而限制了污水厂整体的水力和有机负荷能力的正常发挥，从而提高整个污水厂的处理能力。采用该工艺基本无需进行大规模新的土建工程，提高了现有生化系统的生物脱氮除磷效率，并无需扩建二沉池等。采用该工艺可在短期内达到预期效果，非常适合污水厂生化系统的有机负荷能力和二沉池的固体负荷能力和水力负荷能力。在污水厂冬季和春季实际运行当中，通过该方法可以立即改善膨胀污泥的沉淀性和压缩性，保证出水水质，使污水厂得以稳定运行，并提升处理水量；在夏季和秋季可以增加污水厂的水力负荷应对降雨造成的水量增加。
可选地，冬季和春季水力旋流器分离出的微沙返回至好氧区；且控制好氧区中的活性污泥中的微沙含量为50-4000mg/L(优选地，控制在500-2000mg/L)，或控制微沙的毫克数：进水MLSS＝1：4-8。
可选地，冬季和春季水力旋流器分离出的微沙进行微沙重复利用并被添加到好氧区，当微沙量不足时，通过外加微沙(优选为通过外加夏季和秋季存储下来的微沙)至微沙存储池的方式补充，再通过微沙投加系统将微沙投加至好氧区。
可选地，冬季和春季水力旋流器排出的活性污泥作为剩余污泥进入剩余污泥脱水单元进行处理；其中水力旋流器对粒径25-100μm微沙的回收率在80％以上。
可选地，当夏季和秋季二沉池的水温≥20℃，且进水的无机质悬浮固体浓度>500mg/L或MLVSS/MLSS＜30％时，分离出的微沙进入污泥脱水单元处理并保存，用于冬季和春季微沙量不足时的投加；其中水力旋流器对粒径25-100μm微沙的回收率在80％以上。
可选地，从二沉池回流的活性污泥按外回流比为30-100％进入厌氧区，从二沉池作为剩余污泥排放的剩余污泥流量按进水量的5-10％进入水力旋流器，进行泥沙分离。
可选地，所述水力旋流器的内径为100-200mm，进料口直径为20-60mm，底流口直径为10-40mm，进入水力旋流器的压力一般在0.1-0.3MPa之间。
可选地，为了实现冬季和春季的微沙高回收率，所述水力旋流器采用多级沉砂串联的工艺流程；为了实现夏季和秋季的活性污泥高去除率，所述水力旋流器采用多级溢流串联的工艺流程。
可选地，所述二沉池包括平流沉淀池，竖流沉淀池，辐流沉淀池或斜板沉淀池等。
可选地，所述好氧区的硝化混合液从好氧区末端回流至缺氧区进行反硝化，混合液回流比为200％-300％。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明的一种加速活性污泥沉淀的工艺，可以在现有的生化池和二沉池池容能力下最大化发挥其有机负荷能力和水力负荷能力。本发明的工艺技术基于在污水处理厂的生化系统中在冬季和春季适量投加微沙、在夏季和秋季适量去除微沙。
1)由于冬季和春季水温较低，活性污泥中含沙量较少造成活性污泥沉淀性能较差，向活性污泥中投加微沙，可以增加活性污泥在二沉池中的沉淀速度，降低了活性污泥的SV30和污泥容积指数(SVI)，从而控制二沉池中的泥位，最大限度地降低二沉池冬季和春季翻泥的风险。
2)由于增加了活性污泥在冬季和春季的沉淀性能，SV30降低了50％-100％(SVI从200-250mL/g降到90-120mL/g以下)，由于投加微沙可以使生化系统和二沉池系统中的有效污泥量MLVSS提升大约50-100％，即总体提高了生化池和二沉池的处理能力50-100％。
3)由于在冬季和春季提高了原生化池和二沉池的有机负荷50-100％，可以用于实现彻底的硝化和充分的反硝化，冬季出水氨氮和总氮可以得到明显改善，同时处理水量也可以相应增加至少20-30％。
4)由于夏季和秋季水温较高活性污泥沉淀性能有很大的改善(SVI一般在90-120mL/g之间)，但降雨量大造成泥沙量大，活性污泥中含沙量较大造成活性污泥中的无机成分提高，使MLVSS/MLSS降到0.3甚至更低的数值，通过去除活性污泥中的微沙，可以在增加有效活性污泥含量MLVSS的情况下降低MLSS总量，从而控制二沉池中的泥位，最大限度地提高二沉池夏季和秋季的处理水量。
5)由于增加了活性污泥在夏季和秋季的有效活性污泥量，在污泥容积指数(SVI)保持在120ml/g以下的情况下，通过去除活性污泥中的微沙使MLVSS/MLSS提高，MLSS总量降低，可以在保证出水水质的前提下提高二沉池的水力负荷能力至少30％。
6)由于在夏季和秋季在保证出水水质的前提下提高了二沉池的水力负荷30％以上，即在夏季和秋季出水氨氮、总氮和总磷可以得到明显改善的情况下处理水量可以相应增加至少30％。并且由于污泥浓度降低，搅拌效率和曝气效率有效提高，能耗降低。
7)除了传统的污泥外回流管(外回流比30-100％)和剩余污泥排放外，本发明增加了一个单独的微沙回流和剩余活性污泥排放进入脱水环节，相当于进水量的5-10％，进入水力旋流器中，分离剩余污泥中的活性污泥和微沙。
8)降低了污水厂改建或扩建的土建成本，可以无需对污水厂进行扩建。
9)无需对污水厂进行停水改造，改造时间大幅缩短。
（发明人：詹卫东;王征戍;蔡然;花文胜;胡永奎;钟兴福;李振华;张军;李新生;苗瑞鹏;魏玲）