專利名稱：氣升式間歇內(nèi)循環(huán)反硝化除磷污水處理工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水生化處理工藝及裝置，屬于環(huán)保行業(yè)污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
污水生物處理是公認(rèn)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用廣泛的一種方法。根據(jù)傳統(tǒng)脫氮、除 磷原理發(fā)展起來(lái)的污水脫氮除磷工藝可分為兩大類 一類是在空間上將缺氧(厭 氧)和好氧環(huán)境分開(kāi)設(shè)置的多段(多級(jí))活性污泥工藝，如A70工藝。另一類
是通過(guò)對(duì)曝氣供氧的控制在時(shí)間上形成缺氧、好氧序列的序批式活性污泥SBR
工藝。以上工藝雖然在污水處理中起著重要作用，但仍然存在著一些問(wèn)題多 段活性污泥工藝處理單元多、占地面積大，需進(jìn)行污泥回流和硝化液循環(huán)，動(dòng) 力消耗高;SBR工藝采用多個(gè)單體設(shè)備交替進(jìn)水周期運(yùn)行、設(shè)備利用率低，各類 功能菌群不能全程進(jìn)行生化反應(yīng)、總的生物學(xué)效率不高。此外，在同步脫氮除 磷工藝中，聚磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥系統(tǒng)中，而這些 生物菌群繁殖生存所需的氧化還原條件不同，對(duì)污泥齡的要求不同，不同生物 菌群之間存在著對(duì)碳源的爭(zhēng)奪，生物反應(yīng)產(chǎn)物之間的相互抑制都使得脫氮、.除 磷過(guò)程相互干擾，最終導(dǎo)致系統(tǒng)脫氮、除磷總體效率不高的結(jié)果。
反硝化除磷是指一類具有反硝化功能的聚磷菌在缺氧條件下能夠以硝酸鹽 代替溶解氧作為電子受體，把硝酸鹽還原成N2或氮化物并超量聚磷的過(guò)程。反硝 化除磷技術(shù)最大的特點(diǎn)是將反硝化與除磷這兩個(gè)需要碳源的過(guò)程合二為一，避 免了反硝化菌與聚磷菌對(duì)碳源的爭(zhēng)奪，并有效減少剩余污泥量，尤其適用于低 碳氮比的城市生活污水的處理。依據(jù)反硝化除磷原理設(shè)計(jì)的反應(yīng)器可分為單污 泥系統(tǒng)和雙污泥系統(tǒng)，在雙污泥工藝中，反硝化聚磷菌與好氧硝化菌獨(dú)立于2個(gè) 不同的反應(yīng)器中，避免了傳統(tǒng)工藝中聚磷菌和硝化細(xì)菌的泥齡矛盾。目前，一 些反硝化除磷工藝已從基礎(chǔ)性研究發(fā)展到工程應(yīng)用階段，但無(wú)論是單污泥還是 雙污泥工藝都存在著流程較為復(fù)雜、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)較多、投資和運(yùn)行費(fèi)甩高等缺 占。
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發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，針對(duì)當(dāng)前污水脫氮除磷生物處理存在的問(wèn)題，提供了 一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗較低、通過(guò)強(qiáng)化反硝化除磷過(guò)程實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷的污水 處理工藝及裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種氣升式間歇內(nèi)循環(huán)污水處理裝置，通過(guò)導(dǎo)流板將生化池分為兩個(gè)區(qū)域: 曝氣區(qū)和非曝氣區(qū)；曝氣區(qū)底部設(shè)曝氣系統(tǒng)，內(nèi)設(shè)填料和膜組件；非曝氣區(qū)內(nèi)
設(shè)填料，中部設(shè)進(jìn)水管，底部設(shè)反沖洗系統(tǒng)；非曝氣區(qū)底部設(shè)導(dǎo)泥坡，坡底設(shè) 排泥管；釆用間歇進(jìn)水連續(xù)出水的運(yùn)行方式，使反應(yīng)器液位始終在位于導(dǎo)流板 上部的髙液位和位于導(dǎo)流板下部的低液位之間變化，實(shí)現(xiàn)混合液在兩區(qū)的周期 變換；曝氣區(qū)始終保持好氧環(huán)境，進(jìn)行好氧硝化反應(yīng)；非曝氣區(qū)處于厭氧和缺 氧交替環(huán)境，當(dāng)無(wú)混合液循環(huán)時(shí)進(jìn)行厭氧釋磷，有混合液循環(huán)時(shí)進(jìn)行反硝化吸 磷；非曝氣區(qū)生物膜進(jìn)行定期反沖洗，剩余污泥通過(guò)排泥管定期排放；污水中 的多種污染物在好氧微生物和缺氧(厭氧)微生物的交替作用下和排放剩余污 泥得到高效去除。
所述的曝氣區(qū)為好氧硝化區(qū)，采用連續(xù)曝氣方式，除設(shè)置膜組件外，也可 以設(shè)置固定式填料或流化填料。
所述的非曝氣區(qū)為反硝化除磷區(qū)，內(nèi)置填料優(yōu)選固定式填料，如軟性填料、 半軟性填料、彈性填料、網(wǎng)狀填料等。
所述的導(dǎo)流板可設(shè)置成導(dǎo)流墻形式，導(dǎo)流板或?qū)Я鲏ι隙伺c最高液位之間、 下端與導(dǎo)泥坡之間都留有一定的空間，或者在導(dǎo)流板或?qū)Я鲏ι显O(shè)置布水孔或 布水槽等配水結(jié)構(gòu)，以保證混合液的均勻分配，循環(huán)暢通。
所述的間歇進(jìn)水連續(xù)出水的運(yùn)行方式是指，反應(yīng)器通過(guò)膜組件以一定流量 連續(xù)出水，通過(guò)液位自控系統(tǒng)控制反應(yīng)器進(jìn)水泵間歇進(jìn)水，且進(jìn)水流量大于出 水流量。當(dāng)液位升至最高液位時(shí)停止進(jìn)水，液位降至最低液位時(shí)重新開(kāi)始進(jìn)水， 從而實(shí)現(xiàn)液體在曝氣區(qū)和非曝氣區(qū)的周期交換。
所述的最高液位和最低液位和導(dǎo)流板的位置相關(guān)，其距離導(dǎo)流板的高度由 反應(yīng)器的運(yùn)行周期決定，而運(yùn)行周期和進(jìn)水水質(zhì)有關(guān)，通過(guò)設(shè)定進(jìn)、出水流量 確定。
所述的導(dǎo)泥坡的坡度坡向曝氣區(qū)，坡面與水平夾角大于45度效果較為理想， 不易造成污泥的沉積。
5所述的反沖洗裝置設(shè)于非曝氣區(qū)固定填料下方，為空氣或水力反沖洗裝置，定期運(yùn)行以保持生物膜活性，周期排放剩余污泥實(shí)現(xiàn)磷的去除。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
1、 在單體裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同溶氧環(huán)境需求微生物的共存，采用膜出水方式代替重力固液分離，在單體裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種污染物的同時(shí)去除和污泥沉淀，占地面積小。
2、 利用曝氣動(dòng)力實(shí)現(xiàn)液體回流過(guò)程，節(jié)省污水回流泵和缺氧區(qū)的攪拌裝置，運(yùn)行能耗低。
3、 通過(guò)獨(dú)特的反應(yīng)器構(gòu)造形式和運(yùn)行方式，通過(guò)強(qiáng)化反硝化除磷過(guò)程實(shí)現(xiàn)
污水中碳、氮、磷污染物的同時(shí)去除， 一碳兩用，尤其適用于低碳氮比的城市生活污水的處理。
4、 利用導(dǎo)流板將反硝化聚磷菌與好氧硝化菌獨(dú)立于2個(gè)不同的反應(yīng)分區(qū)中，避免了傳統(tǒng)工藝中聚磷菌和硝化細(xì)菌的泥齡矛盾，確保了脫氮與除磷的效果。


本圖1為本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明裝置的運(yùn)行示意圖。
圖中1曝氣區(qū)；2非曝氣區(qū)；3導(dǎo)流板；4固定填料；5曝氣系統(tǒng)；6膜組件；7進(jìn)水泵；8出水泵；9導(dǎo)泥坡；10最低液位；ll最高液位；12排泥管；13反沖洗裝置；14進(jìn)水自控系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
如圖1 圖2所示的一種氣升式間歇內(nèi)循環(huán)反硝化除磷污水處理裝置，其主體外形為一矩形結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)流板將由生化池分為曝氣區(qū)1和非曝氣區(qū)2兩個(gè)生化反應(yīng)區(qū)，曝氣區(qū)1和非曝氣區(qū)2容積之比約為2: 1。曝氣區(qū)設(shè)置固定填料或移動(dòng)填料4， 一側(cè)設(shè)置膜組件6，膜組件連接出水泵8，固定填料和膜組件底部設(shè)置曝氣系統(tǒng)5;非曝氣區(qū)設(shè)置固定填料4，填料底部設(shè)置反沖洗裝置13，填料中部設(shè)進(jìn)水管，連接進(jìn)水泵7，由自控系統(tǒng)14控制進(jìn)水泵7進(jìn)水；非曝氣區(qū)2底部設(shè)置導(dǎo)泥坡9，坡度坡向曝氣區(qū)，坡面與水平夾角大于45度，坡底設(shè)排泥管；曝氣區(qū)和非曝氣區(qū)之間設(shè)置導(dǎo)流板或?qū)Я鲏?，導(dǎo)流板下端與導(dǎo)泥坡之間都留有一定的空間，保證混合液循環(huán)暢通即可。一種氣升式間歇內(nèi)循環(huán)反硝化除磷污水處理裝置采用間歇進(jìn)水連續(xù)出水變液位處理污水的方法，其特征在于所述反應(yīng)器的處理過(guò)程包括如下步驟，首先，通過(guò)膜組件6連續(xù)出水，而進(jìn)水為間歇式，且進(jìn)水量大于出水量，其次，啟動(dòng)
進(jìn)水水泵7并由液位儀等自控系統(tǒng)14控制。當(dāng)反應(yīng)器液位到達(dá)最低液位10時(shí)，進(jìn)水水泵7啟動(dòng)，液位升高至最高液位11時(shí)即停止，液位降至最低液位10時(shí)重新啟動(dòng)，周而復(fù)始。由最低液位10升至最高液位11而后又降至最低液位10所需的時(shí)間稱為一個(gè)運(yùn)行周期。運(yùn)行周期由最低液位10和最高液位11距離導(dǎo)流板3的高度決定，具體大小由進(jìn)、出水流量決定，和進(jìn)水水質(zhì)有關(guān)。反應(yīng)器一個(gè)典型運(yùn)行周期的處理過(guò)程如下階段I ，反應(yīng)器液位到達(dá)最低液位10時(shí)進(jìn)
水管7開(kāi)始向反應(yīng)器非曝氣區(qū)2進(jìn)水，反應(yīng)器液位逐漸升高，在升高至導(dǎo)流板3上端之前，曝氣區(qū)1和非曝氣區(qū)2基本沒(méi)有液體交換。該階段曝氣區(qū)1連續(xù)曝氣，為好氧區(qū)，污水中上周期殘留的氨氮被附著在固定填料上生長(zhǎng)的硝化菌氧化成硝酸鹽氮；非曝氣區(qū)2硝酸鹽濃度很低，為厭氧區(qū)，附著在固定填料上生
長(zhǎng)的反硝化聚磷菌在厭氧條件下充分利用進(jìn)水中的碳源，合成raB，進(jìn)行磷釋放；
階段II ，反應(yīng)器液位高于導(dǎo)流板3高度時(shí)，曝氣區(qū)1的硝化液回流至非曝氣區(qū)2，液位升至最高液位11時(shí)反應(yīng)器即停止進(jìn)水，該階段曝氣區(qū)1產(chǎn)生的硝酸鹽氮循環(huán)至非曝氣區(qū)2，非曝氣區(qū)2為缺氧區(qū)，由于進(jìn)水提供碳源，主要通過(guò)常規(guī)反硝化過(guò)程進(jìn)行脫氮；階段III，反應(yīng)器液位到達(dá)最高液位ll后，停止進(jìn)水，反應(yīng)器液位開(kāi)始下降，下降至導(dǎo)流板3高度之前，所述曝氣區(qū)1與曝氣區(qū)2兩區(qū)仍進(jìn)行混合液循環(huán)，該階段非曝氣區(qū)2仍為缺氧區(qū)，曝氣區(qū)1產(chǎn)生的硝酸鹽氮循環(huán)至非曝氣區(qū)2后利用反硝化聚磷菌體內(nèi)合成的PHB，以硝酸鹽氮為電子供體，通過(guò)反硝化除磷而去除；階段IV，反應(yīng)器液位低于導(dǎo)流板3高度后，所述的兩區(qū)停止液體交換，直至液位降至最低液位10，該階段曝氣區(qū)1持續(xù)曝氣進(jìn)行殘留碳源和氨氮的氧化，而非曝氣區(qū)2則恢復(fù)為厭氧區(qū)；通過(guò)以上四個(gè)階段的運(yùn)行過(guò)程，污水中的有機(jī)物和氮在好氧微生物和缺氧(厭氧)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過(guò)量吸收于體內(nèi)，通過(guò)對(duì)非曝氣區(qū)2生物膜的定期反沖洗，排放剩余污泥而去除。
權(quán)利要求
1、一種氣升式間歇內(nèi)循環(huán)反硝化除磷污水處理裝置，包括一矩形結(jié)構(gòu)的生化池，其特征在于該生化池分為曝氣區(qū)(1)和非曝氣區(qū)(2)兩個(gè)生化反應(yīng)區(qū)，曝氣區(qū)(1)和非曝氣區(qū)(2)容積之比約為2∶1，曝氣區(qū)設(shè)置固定填料或移動(dòng)填料(4)，一側(cè)設(shè)置膜組件(6)，膜組件連接出水泵(8)，固定填料和膜組件底部設(shè)置曝氣系統(tǒng)(5)；非曝氣區(qū)也設(shè)置固定填料(4)，填料底部設(shè)置反沖洗裝置(13)，填料中部設(shè)進(jìn)水管，連接進(jìn)水泵(7)，由自控系統(tǒng)(14)控制進(jìn)水泵(7)進(jìn)水；非曝氣區(qū)(2)底部設(shè)置導(dǎo)泥坡(9)，坡度坡向曝氣區(qū)，坡面與水平夾角大于45度，坡底設(shè)排泥管(12)；曝氣區(qū)和非曝氣區(qū)之間設(shè)置導(dǎo)流板(3)，導(dǎo)流板下端與導(dǎo)泥坡之間都留有一定的空間，保證混合液循環(huán)暢通。
2 、 一種采用如權(quán)利要求1所述的氣升式間歇內(nèi)循環(huán)反硝化除磷污水處理 裝置進(jìn)行間歇進(jìn)水連續(xù)出水變液位的處理污水的方法，其特征在于所述反應(yīng)器的處理過(guò)程包括下述步驟(2.1) 反應(yīng)器液位到達(dá)最低液位(10)時(shí)，進(jìn)水管(7)開(kāi)始向非曝氣區(qū) (2)進(jìn)水，反應(yīng)器液位隨之逐漸升高，在升高至導(dǎo)流板(3)上端之前，曝氣區(qū)(1)和非曝氣區(qū)(2)基本沒(méi)有液體交換，曝氣區(qū)(1)連續(xù)曝氣，為好氧區(qū)， 污水中上周期殘留的氨氮被附著于固定填料上的硝化菌氧化成硝酸鹽氮；非曝 氣區(qū)(2)硝酸鹽濃度很低，為厭氧區(qū)，附著于固定填料上的反硝化聚磷菌在厭 氧條件下充分利用進(jìn)水中的碳源，合成PHB，進(jìn)行磷釋放；(2.2) 反應(yīng)器液位高于導(dǎo)流板(3)高度時(shí)，曝氣區(qū)(1)的硝化液回流至 非曝氣區(qū)(2)，液位升至最高液位(11)時(shí)，反應(yīng)器即停止進(jìn)水，曝氣區(qū)(1) 產(chǎn)生的硝酸鹽氮循環(huán)至非曝氣區(qū)(2)，非曝氣區(qū)(2)為缺氧區(qū)，由于進(jìn)水提供 碳源，遂通過(guò)常規(guī)反硝化過(guò)程進(jìn)行脫氮；(2.3) 反應(yīng)器液位到達(dá)最高液位(11)后，停止進(jìn)水，反應(yīng)器液位開(kāi)始下 降，下降至導(dǎo)流板(3)高度之前，爆氣區(qū)(1)與爆氣區(qū)(2)兩區(qū)仍進(jìn)行混合 液循環(huán)，非曝氣區(qū)(2)仍為缺氧區(qū)，曝氣區(qū)(1)產(chǎn)生的硝酸鹽氮循環(huán)至非曝 氣區(qū)(2)后利用反硝化聚磷菌體內(nèi)合成的PHB，以硝酸鹽氮為電子供體，通過(guò) 反硝化而除磷；(2.4) 反應(yīng)器液位低于導(dǎo)流板(3)高度后，所述的兩區(qū)停止液體交換，直至液位降至最低液位(10)，曝氣區(qū)(1)持續(xù)曝氣，進(jìn)行殘留碳源和氨氮的 氧化，而非曝氣區(qū)(2)則恢復(fù)為厭氧區(qū)；(2.5)通過(guò)以上四個(gè)階段的運(yùn)行過(guò)程，污水中的有機(jī)物和氮在好氧微生物 和缺氧和/或厭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過(guò)量吸收于體內(nèi)，通過(guò)對(duì)非曝氣區(qū)(2)生物膜的定期反沖洗，排放剩余污泥 而去除。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣升式間歇內(nèi)循環(huán)反硝化除磷污水處理工藝及裝置，通過(guò)導(dǎo)流板將生化池分為曝氣和非曝氣兩個(gè)區(qū)域，曝氣區(qū)底部設(shè)曝氣系統(tǒng)，內(nèi)設(shè)填料和膜組件；非曝氣區(qū)內(nèi)設(shè)填料、中部設(shè)進(jìn)水管，底部設(shè)反沖洗系統(tǒng)；非曝氣區(qū)底部設(shè)導(dǎo)泥坡，坡底設(shè)排泥管；采用間歇進(jìn)水連續(xù)出水的運(yùn)行方式，使反應(yīng)器液位始終在高液位與低液位之間變化，實(shí)現(xiàn)混合液在兩區(qū)域的周期變換，使曝氣區(qū)始終保持好氧環(huán)境，進(jìn)行好氧硝化反應(yīng)；非曝氣區(qū)處于厭氧和缺氧交替環(huán)境，當(dāng)無(wú)混合液循環(huán)時(shí)進(jìn)行厭氧釋磷，有混合液循環(huán)時(shí)進(jìn)行反硝化吸磷；非曝氣區(qū)生物膜進(jìn)行定期反沖洗，剩余污泥通過(guò)排泥管定期排放。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101486511SQ20091001057
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者張壽通, 費(fèi)慶志, 郭海燕 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)