本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，特別涉及一種同步脫氮除磷和污泥減量的污水生物處理裝置及方法。

背景技術(shù)：

水生物處理中產(chǎn)生的大量的剩余污泥對環(huán)境造成了巨大壓力，而且其處理和處置費(fèi)用高，成為制約污水行業(yè)發(fā)展的瓶頸。在這種背景下，污泥減量技術(shù)成為污水行業(yè)研究的熱點(diǎn)。所謂污泥減量化就是通過利用物理、化學(xué)、生化的手段，使得整個(gè)污水處理系統(tǒng)向外排放的生物固體量達(dá)到最少。但目前污泥減量技術(shù)都存在缺點(diǎn)，物理方法存在經(jīng)濟(jì)性的問題，化學(xué)方法存在環(huán)境安全性的問題，生化方法存在污泥減量的同時(shí)氮磷去除率低的問題。

BAF處理污水是近年來開發(fā)出的污水處理工藝，其最大的特點(diǎn)是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池。此外，該處理工藝也具有容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大，占地面積、基建投資少，氧轉(zhuǎn)移率高，出水水質(zhì)好等特點(diǎn)。但BAF在實(shí)際應(yīng)用中也存在其固有的缺點(diǎn)：生物除磷效果不好，依賴化學(xué)法除磷；進(jìn)水有機(jī)物濃度高時(shí)進(jìn)水端異養(yǎng)菌增值過快，導(dǎo)致運(yùn)行周期短，反沖洗頻繁。

迄今為止，尚無一種集污泥減量與同時(shí)脫氮除磷為一體的高效低能耗、無污染的廢水處理技術(shù)。因此，開發(fā)同時(shí)脫氮除磷、不降低污水處理效果情況下實(shí)現(xiàn)污泥產(chǎn)量最小化的廢水生物處理工藝，是解決污水處理問題較理想的途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是本發(fā)明的目的在于針對目前污泥減量和BAF各自缺陷問題，提出了一種同步脫氮除磷和污泥減量的污水生物處理方法，將活性污泥和BAF結(jié)合組成的雙污泥系統(tǒng)既可以解決BAF生物除磷效果差的問題，又可以在污水處理污泥減量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。

一種同步脫氮除磷和污泥減量的污水生物處理裝置，該裝置由進(jìn)水管、厭氧池、中沉池、中間水池、BAF、缺氧池、后曝氣池、二沉池和出水管順序串聯(lián)；中沉池底部和缺氧池底部由超越污泥管連接；二沉池底部和厭氧池底部由污泥回流管連接；厭氧池通過其出水管與中沉池中心管連接；中間水池通過其出水管與BAF進(jìn)水管連接；BAF通過其出水管和缺氧池進(jìn)水管連接；缺氧池通過其出水管和后曝氣池進(jìn)水管連接；后曝氣池通過其出水管與二沉池中心管連接；剩余污泥由剩余污泥排放管排出。

BAF為碳化/硝化型反應(yīng)器，即濾料下部為碳化段，在此異養(yǎng)型好氧菌為優(yōu)勢菌，進(jìn)行剩余COD的去除；濾料上部為硝化段，在此自養(yǎng)性硝化菌為優(yōu)勢菌，進(jìn)行氮的硝化。

使用上述裝置進(jìn)行同步脫氮除磷和污泥減量污水處理，步驟如下：

(1)先分別進(jìn)行反硝化聚磷污泥和BAF生物膜的培養(yǎng)，使之分別在較適宜的條件下和較短的時(shí)間內(nèi)迅速生長，反硝化聚磷污泥培養(yǎng)成熟和BAF掛膜成功后，將反硝化聚磷污泥注入處理裝置中；

(2)進(jìn)水和富P回流污泥在厭氧池混合，水力停留時(shí)間為1.5～3h，厭氧池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，污泥回流比為30％～40％，反硝化聚磷菌(DPBs)在此將溶解性大分子有機(jī)碳源轉(zhuǎn)化為低分子揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)，吸收VFA以PHB(聚β-羥基丁酸)形式儲存于體內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行大量釋磷，厭氧池出水混合液通過其出水管與中沉池中心管連接進(jìn)入中沉池；

(3)混合液在中沉池中泥水分離，污泥經(jīng)超越管進(jìn)入缺氧池，超越污泥比比為30％～40％，上清液進(jìn)入中間水池；

(4)中間水池的水經(jīng)泵至BAF，BAF進(jìn)行剩余COD去除和氮的硝化，BAF硝化液和超越污泥一起進(jìn)入缺氧池；

(5)在缺氧池中DPBs利用體內(nèi)的PHB作為能源和碳源，以BAF出水中NO₃^-作為電子受體，進(jìn)行反硝化吸磷；

(6)后曝氣去除多余的磷和吹脫氮?dú)夥乐刮勰嗌细?，最后進(jìn)入二沉池。

(7)二沉池進(jìn)行泥水分離，上清液排放，部分含有大量DPBs的污泥回流，剩余污泥排出。

本發(fā)明的有益效果是：該發(fā)明污泥產(chǎn)率低，降低剩余污泥對環(huán)境的壓力及其處理處置成本；解決了脫氮菌與除磷菌之間的矛盾，使硝化菌和反硝化聚磷菌在各自的最佳環(huán)境下生長；BAF給硝化菌創(chuàng)造了一個(gè)相對獨(dú)立的在生物膜上固著生長的環(huán)境，這樣會大大增強(qiáng)硝化率；本發(fā)明的工藝是后置反硝化，所以不必為了提高脫氮率而增大污泥回流比，污泥回流比較前置反硝化低，節(jié)省了能源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明同步脫氮除磷和污泥減量的污水生物處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1、進(jìn)水管 2、厭氧池 3、中沉池 4、中間水池 5、BAF 6、缺氧池 7、后曝氣池 8、二沉池 9、出水管 10超越污泥管 11、污泥回流管 12、剩余污泥排放管

具體實(shí)施方式

參見圖1，該裝置由進(jìn)水管1、厭氧池2、中沉池3、中間水池4、BAF5、缺氧池6、后曝氣池7、二沉池8、出水管9順序串聯(lián)組成；中沉池3底部和缺氧池6底部由超越污泥管10連接；二沉池8底部和厭氧池2底部由污泥回流管11連接；厭氧池2通過其出水管與中沉池3中心管連接；中間水池4通過其出水管與BAF5進(jìn)水管連接；BAF5通過其出水管和缺氧池6進(jìn)水管連接；缺氧池6通過其出水管和后曝氣池7進(jìn)水管連接；后曝氣池7通過其出水管與二沉池8中心管連接；剩余污泥由剩余污泥排放管12排出。

BAF5為碳化/硝化型反應(yīng)器，即濾料下部為碳化段，在此異養(yǎng)型好氧菌為優(yōu)勢菌，進(jìn)行剩余COD的去除；濾料上部為硝化段，在此自養(yǎng)性硝化菌為優(yōu)勢菌，進(jìn)行氮的硝化。

該裝置具體進(jìn)行污水處理過程如下：

(1)先分別進(jìn)行反硝化聚磷污泥和BAF生物膜的培養(yǎng)，使之分別在較適宜的條件下和較短的時(shí)間內(nèi)迅速生長，反硝化聚磷污泥培養(yǎng)成熟和BAF掛膜成功后，將反硝化聚磷污泥注入處理裝置中；

(2)污水由進(jìn)水管1進(jìn)水與來自二沉池8的富P回流污泥在厭氧池2混合，水力停留時(shí)間為1.5～3h，厭氧池2內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，控制池內(nèi)污泥濃度為3～4.5g/L，污泥回流比為30％～40％，反硝化聚磷菌(DPBs)在此將溶解性大分子有機(jī)碳源轉(zhuǎn)化為低分子揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)，吸收VFA以PHB(聚β-羥基丁酸)形式儲存于體內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行大量釋磷，厭氧池2出水混合液通過其出水管與中沉池3中心管連接進(jìn)入中沉池3；

(3)經(jīng)上述厭氧池2混合液在中沉池3中泥水分離，控制中沉池3水力停留時(shí)間為1～2h，污泥經(jīng)污泥超越管10進(jìn)入缺氧池6，超越污泥比同回流污泥比為30％～40％，上清液進(jìn)入中間水池4；

(4)上述中間水池4的處理液經(jīng)泵至BAF5，此BAF5為碳化/硝化型反應(yīng)器，即濾料下部為碳化段，在此異養(yǎng)型好氧菌為優(yōu)勢菌，進(jìn)行剩余COD的去除；濾料上部為硝化段，在此自養(yǎng)性硝化菌為優(yōu)勢菌，進(jìn)行氮的硝化；BAF5進(jìn)行剩余COD去除和氮的硝化，BAF5硝化液和超越污泥一起進(jìn)入缺氧池6；

(5)在上述缺氧池6中DPBs利用體內(nèi)的PHB作為能源和碳源，以BAF5出水中NO₃^-作為電子受體，進(jìn)行反硝化吸磷，控制缺氧池7的水力停留時(shí)間為3～4h，池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，缺氧池6處理液進(jìn)入后曝氣池7；

(6)后曝氣池7去除多余的磷和吹脫氮?dú)夥乐刮勰嗌细?，池?nèi)設(shè)有攪拌裝置，后曝氣池7水力停留時(shí)間為30min，最后進(jìn)入二沉池8；

(7)混合液在上述二沉池8進(jìn)行泥水分離，上清液排放，部分含有大量DPBs的污泥回流經(jīng)污泥回流管11進(jìn)入?yún)捬醭?，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，剩余污泥由剩余污泥管12排出。

實(shí)施例：

以某大學(xué)校園排放的生活污水為處理對象，裝置進(jìn)水流量為10L/h，進(jìn)水主要水質(zhì)指標(biāo)為：COD_cr＝185～386mg/L、NH₄⁺-N＝18.5～40mg/L、TN＝20.8～44.5mg/L、TP＝5.3～10.6mg/L、PH＝7～8。將上述原水利用本發(fā)明的污水處理工藝進(jìn)行處理。

經(jīng)過上述處理工藝處理后，出水管9的出水主要水質(zhì)指標(biāo)可以達(dá)到：出水各項(xiàng)指標(biāo)分別為COD_cr≤55mg/L，NH₄⁺-N≤5mg/L，TN≤12mg/L，TP≤1mg/L，系統(tǒng)對COD_cr、NH₄⁺-N、TN、TP的平均去除率分別可達(dá)到90.5％、89％、81％和92.3％，處理出水水質(zhì)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)的一級B標(biāo)準(zhǔn)。將活性污泥和生物膜結(jié)合組成的雙污泥系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫氮除磷，又達(dá)到了污泥減量的效果，試驗(yàn)條件下系統(tǒng)的污泥減量率達(dá)47％。