CN106116047A - 一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法及装置，属于污水处理技术领域。本发明包含前置反硝化区、厌氧区、好氧池1池、缺氧区、好氧池2池、MBR池和消毒兼清水池。污水进入装置后,先后经不同种类微生物的作用,依次完成缺氧反硝化、厌氧释磷、好氧吸磷、缺氧反硝以及好氧吸磷，本发明利用生物填料强化内源反硝化作用,并分段除磷脱氮，解决脱氮和除磷对碳源需求的矛盾,可在不额外投加碳源的条件下,针对村镇生活污水,进行深度脱氮除磷处理,同时利用MBR膜的高效截留分离特性,实现对氮和磷的高效去除。该装置出水水质稳定，出水水质不仅可稳定达到一级A标准，而且可达到地表水准四类水标准，该标准为国内市政污水处理的最高标准，尤其适合水源地、风景区等敏感水体区域或需要回用的村镇污水处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法及装置，具体涉及一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法及装置。
背景技术
“十二五”期间，城市的污水处理日益完善，而村镇的污水处理才刚刚起步。进入“十二五”后，国家对环保领域的政策引导与战略投入进一步提高，村镇污水治理成为水环境治理的重点之一。因为生活方式以及地域的差异，村镇污水相对于城市污水，其氮、磷含量波动幅度较大，若不进行有效处理，极易造成水体的富营养化，特别是当出水排入敏感水体或出水需要回用时，对氮和磷的去除就十分有必要。实际运行中，由于规模及管网投资的限制，在农村地区难以进行污水集中处理，因此通常采用一体化地埋装置。现有的村镇一体化污水处理装置多为AO、AAO工艺、生物转盘工艺以及MBR工艺等，其中AO、AAO工艺和生物转盘工艺在除磷方面出水很难稳定达到0.5mg/L以下，AO工艺出水总磷在南方普遍大于1mg/L,在北方缺水地区甚至达到1.5mg/L以上，且随着季节气温的变化，运行并不稳定；AAO工艺和生物转盘工艺虽然优于AO工艺，但也难以一年四季稳定降至0.5 mg/L以下；MBR工艺出水水质较稳定，但现有MBR工艺MBR池既要去除污染物，又要实现泥水分离，运行成本高，膜易污染，维护管理复杂；在除氮方面特别是总氮，上述几种工艺都较难稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A排放标准（以下简称一级A标准），随着敏感水体的对污水排放标准的提高以及中水回用的需求，污水的排放标准不断提高，近期北京及江苏部分地区已开始探索出水执行地表水准四类水标准，氮磷的排放标准将更加严苛，因此高效脱氮除磷系统的研发也就成为了解决问题的重中之重。
发明内容
针对现有村镇污水一体化污水处理脱氮除磷效果不佳、运行不稳定以及更加严苛的氮磷排放标准等问题，本发明的目的是构建一种新型高效脱氮除磷的村镇污水处理方法及装置，其主要用于出水水质要求高的村镇生活污水，尤其适合水源地、风景区等敏感水体区域或需要回用的村镇污水处理。
本发明包括污泥池(8)以及顺序连接的前置反硝化池(1)、厌氧池(2)、好氧池1池(3)、缺氧池(4)、好氧池2池(5)、MBR池(6)以及消毒兼清水池(7)。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，具体包括以下步骤：
1）、村镇污水分成两部分，70%进入前置反硝化池(1)，为前置反硝化提供碳源，进水与MBR池(6)回流的污泥混合，去除40-60%的硝酸盐氮，为后续的厌氧池(2)除磷创造有利条件，前置反硝化池(1)停留时间为1小时；30%进水进缺氧池(4)，为进一步反硝化提供碳源，进一步去除硝酸盐氮。
2）、经前置反硝化处理后，污水进入厌氧池(2)，进行厌氧释磷反应，为好氧阶段去除总磷创造有利条件，厌氧池(2)中放置弹性填料(17)作为载体，增加弹性填料(17)可加强对磷的去除，厌氧池(2)停留时间为1小时，与随后的好氧池1池(3)形成A/O法处理工艺，从而达到生物除磷的目的。
3）、污水经厌氧池(2)后，进入好氧池1池(3)，好氧池1池(3) 中放置弹性填料(17)，污水在池内通过曝气不断混合，充分与填料上的生物膜相接触，达到有机物迅速降解的作用，同时进行好氧吸磷，对总磷进行一定的去除，污水在好氧池1池(3)的反应时间为2-3小时；好氧池1池(3)也可根据进水水质及现场情况不曝气，变为缺氧池运行。
4）、污水经好氧池1池(3)后，进入缺氧池(4)，缺氧池(4)为脱氮处理而设置，同时30%进水与回流的部分混合液、经好氧池1池(3) 的污水以及好氧池2池(5)回流的硝化液在缺氧池(4)中混合反应，污水中可生化降解的污染物发生水解，降解原水中的有机物，同时充分利用30%原水中的有机物作为反硝化的碳源，充分发生反硝化反应，去除总氮，减少后段工序的负荷，缺氧池(4)中放置弹性填料(17)作为反硝化细菌的载体，填料对氮、磷、去除效果好，停留时间为2小时，与后续工艺中的好氧池2池(5)形成A/O法处理工艺，从而达到脱氮的目的。
5）、污水经过缺氧池(4)后进入好氧池2池(5)，停留时间6-8小时，好氧池2池(5)安装球形填料(16)，通过球形填料(16)中的海绵填料切割气泡，提高氧传递效率，截留大量悬浮微生物，使填料上易于悬挂生物膜，并能稳定的生长，大量降解有机物，并将氨氮氧化为硝态氮，同时好氧吸磷；好氧池2池(5)有效污泥浓度可达到5000-6000mg/L。
6）、污水经过好氧池2池(5)后进入MBR池(6)，MBR池(6)中MBR膜组件(10)为浸没式中空纤维膜，最主要的功能是截留污泥。MBR池(6)膜生物反应器在抽吸泵产生的负压条件下，混合液中的水经膜丝完成固液分离，同时池内设有污泥斗，提供污泥回流，一路回流至前置反硝化池(1)，一路回流至缺氧池(4)，一路进入污泥池(8)，作为剩余污泥排放，有效污泥浓度可达到6000-10000mg/L；另外当生物除磷出现异常或波动时，可在MBR(6)池投加PAC进行辅助化学除磷，确保出水水质稳定。
7）、MBR池(6)出水随后进入消毒兼清水池(7)，停留时间为1小时，消毒兼清水池(7)中消毒剂采用缓释氯片消毒方式，可根据水量的大小不断改变加药量，一般15天加药一次。
其中所述回流分为污泥回流和硝化液回流，污泥回流为MBR池(6)污泥斗中的污泥一路回流至前置反硝化池(1)，回流比为40-60%，一路回流至缺氧池(4)，回流比为20-40%，都采用污泥回流泵(19)回流的方式，污泥回流为间歇回流，由控制柜(9)内的自控控制装置定时开启；硝化液回流施好氧池2池(5) 回流至缺氧池(4)，采用汽提回流方式，回流比为100-200%，此回流为常开，通过阀门调节回流量。
其中所述的曝气系统分为穿孔曝气管(15)和管式微孔曝气器(25)，在前置反硝化池(1)、缺氧池(4) 池底设有穿孔曝气管(15)，间歇开启，起搅拌混合作用；在好氧池1池(3)、好氧池2池(5)以及MBR池(6)池底设有管式微孔曝气器(25)，连续开启，起曝气及混合作用，其中好氧池1池(3) 出水溶解氧控制在0.5-1.5mg/L，好氧池2池(5) 出水溶解氧控制在1.5-2.5mg/L，MBR池(6)气水比15-10∶1；风机(11)共两台一用一备，通过气阀及变频控制曝气量。
其中所述的填料，前置反硝化池(1)、厌氧池(2)、好氧池1池(3)以及缺氧池(4)池内安装亲水性弹性填料(17)，上密下疏，好氧池2池(5) 池内放置球形填料(16)，球形填料(16)内部为聚氨酯海绵状填料，池顶内部安装防漏隔板。
其中所述污泥池(8)设有溢流口，溢流出水排入装置进水口，污泥池(8)可贮存半年至一年的污泥，定期采用吸粪车抽吸。
其中所述控制柜(9)中设有自动控制装置，可实现进水、曝气、回流、排泥以及出水的自动控制及远程控制。
其中所述前置反硝化池(1)、厌氧池(2)、好氧池1池(3)、缺氧池(4)、好氧池2池(5)、MBR池(6)以及消毒兼清水池(7)，每个池上方均有检修孔(18)。
附图说明
图1 为本发明所述一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法及装置示意图
图中各组件为：1 前置反硝化池，2 厌氧池，3好氧池1池，4缺氧池，5 好氧池2池，6 MBR池，7 消毒兼清水池，8 污泥池，9 控制柜，10 MBR膜组件，11 风机，12 抽吸泵，13 进水管，14 出水管，15 穿孔曝气管，16 球形填料，17 弹性填料，18 检修孔，19 污泥回流泵，20 污泥回流管，21 污泥阀门，22 空气管道，23 气阀，24 硝化液回流管，25 管式微孔曝气器。
按照本发明设计的一体化装置，具有以下明显特点：
1）由于膜的分离作用，不必设立沉淀、过滤等其他固液分离设备。高效的固液分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，不须经三级处理即直接可回用。投资省费用低。
2）膜生物反应器可滤除细菌、病毒等有害物质，可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用并扩大废水回用范围。
3）膜的高效截流作用，使微生物完全截留在反应器内，实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（STR）的完全分离，运行控制灵活稳定。
4）防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌（硝化细菌等）的生长，使一些大分子难降解有机物的停留时间变长，有利于它们的分解，从而系统中各种代谢过程顺利进行。系统抗冲击性强，适应范围广。
5）膜生物反应器内生物污泥在运行中可以达到动态平衡，几乎无剩余污泥排放。
6）全地埋方式，不受地形与环境影响，平均处理吨水占地仅0.8平方米。
7）出水可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准，甚至达到地表水准四类水标准。
8）全自动运行、易维护、无人值守；可与自然净化相结合，确保水体生态平衡。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法及装置，包括污泥池(8)以及顺序连接的前置反硝化池(1)、厌氧池(2)、好氧池1池(3)、缺氧池(4)、好氧池2池(5)、MBR池(6)以及消毒兼清水池(7)，其包括下述步骤：
1）村镇污水进水分成两部分，70%进入前置反硝化池(1)，与MBR池(6)回流的污泥混合反应，反应时间为1小时；30%进水进缺氧池(4)。
2）经前置反硝化处理后，污水进入厌氧池(2)，进行厌氧释磷反应，为好氧阶段去除总磷创造有利条件，停留时间为1小时，与随后的好氧池1池(3)形成A/O法处理工艺，从而达到生物除磷的目的。
3）污水经厌氧池(2)后，进入好氧池1池(3)，降解有机物的同时进行好氧吸磷，污水在好氧池1池(3)的反应时间为2-3小时。
4）污水经好氧池1池(3)后，进入缺氧池(4)，与30%进水、回流的部分污泥以及好氧池2池(5)回流的硝化液在混合反应，池内放置弹性填料(17)，停留时间为2小时，与后续工艺中的好氧池2池(5)形成A/O法处理工艺，从而达到脱氮的目的。
5）污水经过缺氧池(4)后进入好氧池2池(5)，停留时间6-8小时，池内放置球形填料(16)，球形填料(16)内部为聚氨酯海绵状填料，易挂膜且挂膜快，好氧池2池(5)大量降解有机物，并将氨氮氧化为硝态氮，同时好氧吸磷。
6）污水经过好氧池2池(5)后进入MBR池(6)，MBR池(6)在抽吸泵(12)产生的负压条件下，混合液中的水经膜丝完成固液分离，污泥沉入污泥斗，通过回流泵(19)回流至前置反硝化池(1)和缺氧池(4)，一路进入污泥池(8)，作为剩余污泥排放；另外当生物除磷出现异常或波动时，可在MBR(6)池投加PAC进行辅助化学除磷，确保出水水质稳定。
7）MBR池(6)出水随后进入消毒兼清水池(7)，停留时间为1小时，然后排放至管网或河道。
实施例2
1）村镇污水进水分成两部分，70%进入前置反硝化池(1)，与MBR池(6)回流的污泥混合反应，反应时间为1小时；30%进水进缺氧池(4)。
2）经前置反硝化处理后，污水进入厌氧池(2)，进行厌氧释磷反应，为好氧阶段去除总磷创造有利条件，停留时间为1小时。
3）污水经厌氧池(2)后，进入好氧池1池(3)，好氧池1池(3)不曝气时，变为缺氧池，反应时间为2-3小时，与后续的缺氧池(4)组成两端缺氧池的运行方式，强化氮的去除。
4）污水经好氧池1池(3)后，进入缺氧池(4)，与30%进水、回流的部分污泥以及好氧池2池(5)回流的硝化液在混合反应，池内放置弹性填料(17)，停留时间为2小时，与后续工艺中的好氧池2池(5)形成A/O法处理工艺，从而达到脱氮的目的。
5）污水经过缺氧池(4)后进入好氧池2池(5)，停留时间6-8小时，池内放置球形填料(16)，球形填料(16)内部为聚氨酯海绵状填料，易挂膜且挂膜快，好氧池2池(5)大量降解有机物，并将氨氮氧化为硝态氮，同时好氧吸磷。
6）污水经过好氧池2池(5)后进入MBR池(6)，MBR池(6)在抽吸泵(12)产生的负压条件下，混合液中的水经膜丝完成固液分离，污泥沉入污泥斗，通过回流泵(19)回流至前置反硝化池(1)和缺氧池(4)，一路进入污泥池(8)，作为剩余污泥排放；另外当生物除磷出现异常或波动时，可在MBR(6)池投加PAC进行辅助化学除磷，确保出水水质稳定。
7）MBR池(6)出水随后进入消毒兼清水池(7)，停留时间为1小时，然后排放至管网或河道。
图1中所示点状线为污泥回流管(20)和硝化液回流管(25)，回流分为污泥回流和硝化液回流，污泥回流为MBR池(6)污泥斗中的污泥一路回流至前置反硝化池(1)，回流比为40-60%，一路回流至缺氧池(4)，回流比为20-40%，都采用污泥回流泵(19)回流的方式，污泥回流为间歇回流，由控制柜(9)内的自控控制装置定时开启；硝化液回流为好氧池2池(5)回流至缺氧池(4)采用汽提回流方式，回流比为100-200%，此回流为常开，通过阀门调节回流量。
图1中所示虚线为空气管道(22)，曝气系统分为穿孔曝气管(15)和管式微孔曝气器(25)，在前置反硝化池(1)、缺氧池(4) 池底设有穿孔曝气管(15)，间歇开启，起搅拌混合作用；在好氧池1池(3) 、好氧池2池(5)以及MBR池(6)池底设有管式微孔曝气器(25)，连续开启，起曝气及混合作用，其中好氧池1池(3) 水溶解氧控制在0.5-1.5mg/L，好氧池2池(5)出水溶解氧控制在1.5-2.5mg/L，MBR池(6)气水比15-10∶1；风机(11)共两台一用一备，通过气阀及变频控制曝气量。
图1中所示的填料，前置反硝化池(1)、厌氧池(2)、好氧池1池(3)以及缺氧池(4)池内安装亲水性弹性填料(17)，上密下疏，好氧池2池(5) 池内放置球形填料(16)，球形填料(16)内部为聚氨酯海绵状填料，池顶内部安装防漏隔板。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法及装置，包括污泥池(8)以及顺序连接的前置反硝化池(1)、厌氧池(2)、好氧池1池(3)、缺氧池(4)、好氧池2池(5)、MBR池(6)以及消毒兼清水池(7)，其特征在于包括下述步骤：
A、村镇污水分成两部分，70%进入前置反硝化池(1)，与MBR池(6)回流的污泥混合反应，反应时间为1小时，30%进水进缺氧池(4)；
B、经前置反硝化处理后，污水进入厌氧池(2)，进行厌氧释磷反应，为好氧阶段去除总磷创造有利条件，停留时间为1小时，与随后的好氧池1池(3)形成A/O法处理工艺，从而达到生物除磷的目的；
C、污水经厌氧池(2)后，进入好氧池1池(3)，降解有机物的同时进行好氧吸磷，污水在好氧池1池(3)的反应时间为2-3小时；
D、污水经好氧池1池(3)后，进入缺氧池(4)，与30%进水、回流MBR池(6)的部分污泥以及好氧池2池(5)回流的硝化液混合反应，池内放置弹性填料(17)，停留时间为2小时，与后续工艺中的好氧池2池(5)形成A/O法处理工艺，从而达到脱氮的目的；
E、污水经过缺氧池(4)后进入好氧池2池(5)，停留时间6-8小时，池内放置球形填料(16)，球形填料(16)内部为聚氨酯海绵状填料，易挂膜且挂膜快，好氧池2池(5)大量降解有机物，并将氨氮氧化为硝态氮，同时好氧吸磷；
F、污水经过好氧池2池(5)后进入MBR池(6)，MBR池(6)在抽吸泵(12)产生的负压条件下，混合液中的水经膜丝完成固液分离，污泥沉入污泥斗，通过回流泵(19)回流至前置反硝化池(1)和缺氧池(4)，一路进入污泥池(8)，作为剩余污泥排放；
G、MBR池(6)出水随后进入消毒兼清水池(7)，停留时间为1小时，然后排放至管网或河道。
2.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法，其特征在于：回流分为污泥回流和硝化液回流，污泥回流为MBR池(6)污泥斗中的污泥一路回流至前置反硝化池(1)，回流比为40-60%，一路回流至缺氧池(4)，回流比为20-40%，都采用污泥回流泵(19)回流的方式，污泥回流为间歇回流，由控制柜(9)内的自控控制装置定时开启；硝化液回流是好氧池2池(5) 回流至缺氧池(4)，采用汽提回流方式，回流比为100-200%，此回流为常开，通过阀门调节回流量。
3.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷的村镇污水处理装置，其特征在于：前置反硝化池(1)池底设有穿孔曝气管(15)，定期开启搅拌，穿孔管曝气孔直径为3mm；前置反硝化池(1)池以及厌氧池(2)内安装亲水性弹性填料(17)，上密下疏。
4.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法及装置，其特征在于：好氧池1池(3) 池底设有管式微孔曝气器(25)，停留时间为正常停留时间的1/3，池内安装亲水性弹性填料(17)，上密下疏，出水溶解氧控制在0.5-1.5mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷的村镇污水处理装置，其特征在于：缺氧池(4)池底设有穿孔曝气管(15)，定期开启搅拌，穿孔管曝气孔直径为3mm；池内安装亲水性弹性填料(17)，上密下疏。
6.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法及装置，其特征在于：好氧池2池(5)有效污泥浓度可达到5000-6000mg/L，好氧池2池(5)采用管式微孔曝气器(25)，硝化液回流采用汽提回流方式，回流比为100-200%，出水溶解氧控制在1.5-2.5mg/L。
7.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法及装置，其特征在于：MBR池(6)膜生物反应器在抽吸泵产生的负压条件下，混合液中的水经膜丝完成固液分离，同时池内设有污泥斗，提供污泥回流，有效污泥浓度可达到6000-10000mg/L，气水比15-10∶1。
8.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法，其特征在于：消毒兼清水池(7)中消毒剂采用缓释氯片消毒方式，可根据水量的大小不断改变加药量，一般15天加药一次。
9.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷的村镇污水处理方法及装置，其特征在于：污泥池(8)设有溢流口，溢流出水排入装置进水口，污泥池(8)可贮存半年至一年的污泥，定期采用吸粪车抽吸。
10.根据权利要求1所述的一种高效脱氮除磷的村镇污水处理装置，其特征在于：包括污泥池(8)以及顺序连接的前置反硝化池(1)、厌氧池(2)、好氧池1池(3)、缺氧池(4)、好氧池2池(5)、MBR池(6)以及消毒兼清水池(7)等8个池组可制作为地埋式一体化设备，材质为玻璃钢或碳钢防腐，通过控制柜(9)中设有自动控制装置，可实现进水、曝气、回流、排泥以及出水的自动控制及远程控制。
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