短流程环沟型改良A²/O除磷脱氮处理系统及其处理工艺的制作方法

专利名称：短流程环沟型改良A²/O除磷脱氮处理系统及其处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种短流程环沟型改良Α2/0除磷脱氮处理系统及其处理工艺，属于污水处理技术领域。
背景技术：
据统计，“十二五”期间，由于我国城镇污水处理厂排放标准的不断提高，将有超过 3000万立方米/日规模的城镇污水处理厂面临提标改造。其中Α2/0处理工艺作为我国除磷脱氮的主导工艺，其改造任务艰巨。总结我国污水处理厂近年来升级改造经验，普遍遇到的最大难题是占地面积受限，现有污水处理厂的建设用地不能满足提标改造的实际需求，严重制约污水处理厂的发展；其次，由于我国大部分城市的排水管网系统，处于合流(截流) 制管道和分流制管道并存的状态(即混流制系统)，造成污水处理厂进水水质水量波动性大，以太湖流域代表性城市无锡为例，其城市污水处理厂进水水量日变化系数高达1. 5，主要水质指标最大值与平均值的比值均在两倍以上，严重影响污水处理厂的稳定达标。同时， 据2008年对我国城镇污水处理厂进水水质的不完全统计，我国60%以上的污水处理厂进水碳氮比低于4，进水碳源不足也成为影响污水处理厂稳定达标的一个重要因素。因此，土地资源有限(水力停留时间提升空间有限)、进水水质水量波动、碳源不足已经成为城镇污水处理厂稳定达标的重要影响因素，是目前城镇污水处理厂新建或升级改造面临的主要难题，亟待解决。

发明内容
本发明目的在于提供一种短流程环沟型改良Α2/0除磷脱氮处理系统及其处理工艺。本工艺在生物系统总停留时间不足8小时的情况下，实现了出水一级A达标排放，使污水处理厂占地面积减小20%以上，同时相应的减少了动力能耗。本发明的技术方案短流程环沟型改良Α2/0除磷脱氮处理系统，包括预缺氧池、厌氧池和双沟道氧化沟；其中双沟道氧化沟包括双沟道氧化沟外沟和双沟道氧化沟内沟；预缺氧池与厌氧池连接，厌氧池与双沟道氧化沟外沟相连，双沟道氧化沟内沟位于双沟道氧化沟内部；所述双沟道氧化沟外沟和双沟道氧化沟内沟底部联通。所述短流程环沟型改良Α2/0除磷脱氮处理系统还包括二沉池，二沉池与双沟道氧化沟内沟相连，且通过回流污泥泵与缺氧池相接。所述双沟道氧化沟外沟为通过两个半径相同的弧形沟槽连接两个平行直线型沟槽而组成。所述双沟道氧化沟外沟设置有曝气区a和非曝气区b，非曝气区b的容积占双沟道氧化沟外沟容积的70^-90 ^所述双沟道氧化沟内沟位于双沟道氧化沟内部，形状与双沟道氧化沟外沟相同，为曝气区。所述短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理系统的处理工艺，其步骤如下a、取来自污水厂预处理构筑物的原水中的10% -50%与来自二沉池的回流污泥混合，进入预缺氧池(1)，搅拌并停留0. 5小时或0. 5小时以内，以去除回流污泥中的硝酸盐
3氮；外回流比，即回流污泥量与原水进水流量之比为100% 200% ；b、步骤a所得混合液与来自污水厂预处理构筑物的剩余原水一同进入厌氧池，停留1小时或1小时以内，进行厌氧释磷；C、在厌氧池完成厌氧释磷的混合液，进入双沟道氧化沟外沟，进行同时硝化反硝化和部分短程硝化反硝化反应，进行生物脱氮，停留时间为4小时或4小时以内；其中双沟道氧化沟外沟曝气区溶解氧浓度0. 5 1. Omg/L，非曝气区溶解氧浓度0. 1 0. 3mg/L ；d、步骤c所得混合液进入双沟道氧化沟内沟完成有机物的去除、生物硝化以及好氧吸磷反应，停留时间为2小时或2小时以内；双沟道氧化沟内沟溶解氧浓度在3 5mg/ L；e、双沟道氧化沟内沟流出的混合液进入二沉池，进行固液分离，二沉池剩余污泥按所需比例部分回流至预缺氧池，其余进行污泥处理处置。所述来自污水厂预处理构筑物的部分原水的具体比例由脱氮除磷要求及进水的水质确定。本发明将传统A2/0工艺的好氧段，改造为具有硝化功能和反硝化功能的双沟道氧化沟系统，外沟以亏氧曝气模式运行，通过溶解氧浓度的梯度控制，实现了同时硝化反硝化和部分短程硝化反硝化的目的，使得相当一部分氨氮的硝化和硝态氮的反硝化去除在外沟完成，较传统A2/0工艺缩短了好氧区和缺氧区的停留时间，节省了占地。同时，双沟道氧化沟的设计模式可有效缓冲进水水质水量冲击，克服传统A2/0工艺对进水水质水量波动影响大的不足，确保污水处理厂稳定达标排放。本发明短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理工艺系统，回流污泥全部进入预缺氧池，与来自污水处理厂预处理构筑物的一定比例原水混合，以去除回流污泥中的硝酸盐氮； 预缺氧池出水与来自污水处理厂预处理构筑物的剩余原水充分混合、搅拌，完成厌氧释磷； 在厌氧池内完成厌氧释磷的混合液，进入双沟道氧化沟的外沟，通过亏氧曝气，实现溶解氧浓度梯度分布，以完成同时硝化反硝化和部分短程硝化反硝化；而后所有混合液进入与外沟道联通的内沟道，进行生物硝化和有机物的去除，内沟道末端混合液进入二沉池，进行固液分离。本发明的有益效果1、采用预缺氧池、厌氧池和双沟道氧化沟的工艺组合，在生物系统水力停留时间不足8小时的条件下，实现了工艺的高效脱氮除磷，较传统A2/0工艺节省水力停留时间 20%以上，相应节省占地20%以上，同时节省了相应的动力能耗。2、双沟道氧化沟的内沟道亏氧曝气、外沟道全程曝气的溶解氧浓度控制模式，使得外沟道实现了同时硝化反硝化和部分短程硝化反硝化，提高TN的去除效果，降低运行能耗，提高碳源的利用率。3、双沟道氧化沟的池型构造，代替传统的推流式生物池池型构造，通过高倍率的循环流量、内外沟联通等方式，在削减进水水质水量的峰值变化不利影响方面可以起到比较明显的改进作用，克服了传统A2/0工艺受进水水质水量波动影响大的不足。


图1本发明短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理系统结构示意图。
具体实施例方式实施例1短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理系统如图1所示包括预缺氧池1、厌氧池2和双沟道氧化沟；其中双沟道氧化沟包括双沟道氧化沟外沟3和双沟道氧化沟内沟4 ；预缺氧池1与厌氧池2连接，厌氧池2与双沟道氧化沟外沟3相连，双沟道氧化沟内沟4位于双沟道氧化沟内部；所述双沟道氧化沟外沟 3和双沟道氧化沟内沟4底部联通。还包括二沉池5，二沉池5与双沟道氧化沟内沟4相连， 且通过回流污泥泵与缺氧池1相接。所述双沟道氧化沟外沟3为通过两个半径相同的弧形沟槽连接两个平行直线型沟槽而组成。所述双沟道氧化沟外沟3设置有曝气区a和非曝气区b，非曝气区b的容积占双沟道氧化沟外沟3容积的70 % 90 %，所述双沟道氧化沟内沟4位于双沟道氧化沟内部，形状与双沟道氧化沟外沟3相同，为曝气区。上述双沟道氧化沟的推流方式可以采用水下推进器，也可以采用带有曝气功能的转碟或转刷；采用水下推进器时，需要配置水下微孔曝气器。需要特别注意的是，采用的曝气方式要保证外沟道的溶解氧梯度和浓度要求，同时可以根据进水水质水量进行动态调離
iF. ο实施例2短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理系统的处理工艺具体步骤如下a、取来自污水厂预处理构筑物的原水中6的10%与来自二沉池的回流污泥7共同进入预缺氧池1混合，搅拌并停留0. 5小时，以去除回流污泥中的硝酸盐氮，外回流比，即回流污泥量与原水进水流量之比为100% ；b、步骤a所得混合液与来自污水厂预处理构筑物的剩余原水6 —同进入厌氧池2， 停留1小时或1小时以内，进行厌氧释磷；C、在厌氧池完成厌氧释磷的混合液，进入双沟道氧化沟外沟3，进行同时硝化反硝化和部分短程硝化反硝化反应，进行生物脱氮，停留时间为4小时或4小时以内；其中双沟道氧化沟外沟3曝气区溶解氧浓度0. 5 1. Omg/L,非曝气区溶解氧浓度0. 1 0. 3mg/L ；d、步骤c所得混合液进入双沟道氧化沟内沟4完成有机物的去除、生物硝化以及好氧吸磷反应，停留时间为2小时或2小时以内；双沟道氧化沟内沟4溶解氧浓度为:3mg/ L ；e、双沟道氧化沟内沟4流出的混合液进入二沉池，进行固液分离，二沉池剩余污泥按所需比例部分回流至预缺氧池，其余进行污泥处理处置。实施例3具体步骤如下a、取来自污水厂预处理构筑物的原水中6的50%与来自二沉池的回流污泥7进入预缺氧池1混合，搅拌并停留0. 5小时，以去除回流污泥中的硝酸盐氮，外回流比，即回流污泥量与原水进水流量之比为200%，；b、步骤a所得混合液与来自污水厂预处理构筑物的剩余原水6 —同进入厌氧池2， 停留1小时或1小时以内，进行厌氧释磷；C、在厌氧池完成厌氧释磷的混合液，进入双沟道氧化沟外沟3，进行同时硝化反硝化和部分短程硝化反硝化反应，进行生物脱氮，停留时间为4小时或4小时以内；其中双沟道氧化沟外沟3曝气区溶解氧浓度0. 5 1. Omg/L,非曝气区溶解氧浓度0. 1 0. 3mg/L ；d、步骤c所得混合液进入双沟道氧化沟内沟4完成有机物的去除、生物硝化以及好氧吸磷反应，停留时间为2小时或2小时以内；双沟道氧化沟内沟4溶解氧浓度为5mg/ L ；e、双沟道氧化沟内沟4流出的混合液进入二沉池，进行固液分离，二沉池剩余污泥按所需比例部分回流至预缺氧池，其余进行污泥处理处置。实施例4下面结合具体模拟试验对本发明做进一步说明太湖流域某污水处理厂排放标准由原《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的二级标准提升为一级A标准，在污水处理厂升级改造用地紧缺条件下，如何保证出水稳定达标，提高工艺处理能效，成为亟待解决的难题。为此提出短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理工艺，根据工程实际情况， 进行试验模拟，具体模拟情况如下模拟实验装置由不锈钢材料制成，进水、污泥回流由蠕动泵完成，装置设计处理量 7m3/d，整个装置原水来自污水处理厂曝气沉砂池末端出水。整个装置的构筑物主要包括四个区域预缺氧池、厌氧池、双沟道氧化沟和二沉池，其中预缺氧池停留时间0. 5小时，外回流比100% 200%，回流污泥全部进入预缺氧池，与来自污水厂预处理构筑物的部分原水混合、搅拌，去除回流污泥中过量的硝酸盐氮；厌氧池停留时间1小时，预缺氧池混合液和来自污水厂预处理构筑物的剩余原水在此混合，完成厌氧释磷；而后厌氧池的混合液进入双沟道氧化沟外沟道，外沟道停留时间为4小时，采用亏氧曝气的运行模式，实现了溶解氧浓度的梯度变化，完成同时硝化反硝化和部分短程硝化反硝化；氧化沟内沟道停留时间为 2小时，完成有机物的去除、生物硝化以及好氧吸磷反应模拟试验结果表明该模拟工艺在短水力停留时间条件下实现了出水稳定达标， 较污水处理厂传统A2/0工艺，停留时间节省20%以上；通过双沟道氧化沟外沟道亏氧曝气模式，实现了外沟道的同时硝化反硝化和部分短程硝化反硝化，不仅节省了碳源，而且提高了进水中慢速碳源的利用率，与同期污水处理厂工艺处理效果对比，脱氮率提高15%以上； 双沟道氧化沟较好的解决了进水水质水量波动对工艺的冲击负荷，在进水水质平均日变化系数2，水量平均日变化系数1. 5的情况下，工艺出水稳定达到一级标准A标准的要求。
权利要求
1.短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理系统，其特征是包括预缺氧池(1)、厌氧池(2)和双沟道氧化沟；其中双沟道氧化沟包括双沟道氧化沟外沟C3)和双沟道氧化沟内沟 (4)；预缺氧池(1)与厌氧池( 连接，厌氧池( 与双沟道氧化沟外沟C3)相连，双沟道氧化沟内沟(4)位于双沟道氧化沟内部；所述双沟道氧化沟外沟( 和双沟道氧化沟内沟 (4)底部联通。
2.根据权利要求1所述短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理系统，其特征是还包括二沉池(5)，二沉池( 与双沟道氧化沟内沟(4)相连，且通过回流污泥泵与缺氧池(1)相接。
3.根据权利要求1所述短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理系统，其特征是所述双沟道氧化沟外沟( 为通过两个半径相同的弧形沟槽连接两个平行直线型沟槽而组成。
4.根据权利要求1所述短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理系统，其特征是所述双沟道氧化沟外沟C3)设置有曝气区a和非曝气区b，非曝气区b的容积占双沟道氧化沟外沟(3)容积的70% 90%。
5.根据权利要求1所述短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理系统，其特征是所述双沟道氧化沟内沟(4)位于双沟道氧化沟内部，形状与双沟道氧化沟外沟( 相同，为曝气区。
6.权利要求1所述短流程环沟型改良A2/0除磷脱氮处理系统的处理工艺，其特征是步骤如下a、取来自污水厂预处理构筑物的原水中的10%-50%与来自二沉池的回流污泥混合， 进入预缺氧池(1)，搅拌并停留0. 5小时或0. 5小时以内，以去除回流污泥中的硝酸盐氮； 外回流比，即回流污泥量与原水进水流量之比为100% 200% ；b、步骤a所得混合液与来自污水厂预处理构筑物的剩余原水一同进入厌氧池(2)，停留1小时或1小时以内，进行厌氧释磷；c、在厌氧池完成厌氧释磷的混合液，进入双沟道氧化沟外沟(3)，进行同时硝化反硝化和部分短程硝化反硝化反应，进行生物脱氮，停留时间为4小时或4小时以内；其中双沟道氧化沟外沟(3)曝气区溶解氧浓度0. 5 1. Omg/L，非曝气区溶解氧浓度0. 1 0. 3mg/L ；d、步骤c所得混合液进入双沟道氧化沟内沟(4)完成有机物的去除、生物硝化以及好氧吸磷反应，停留时间为2小时或2小时以内；双沟道氧化沟内沟⑷溶解氧浓度在:3mg/ L 5mg/L ；e、双沟道氧化沟内沟(4)流出的混合液进入二沉池，进行固液分离，二沉池剩余污泥按所需比例部分回流至预缺氧池，其余进行污泥处理处置。
全文摘要
本发明涉及一种短流程环沟型改良A2/O除磷脱氮处理系统及其处理工艺，属于污水处理技术领域。其包括预缺氧池、厌氧池、双沟道氧化沟外沟、双沟道氧化沟内沟；预缺氧池与厌氧池连接，厌氧池与双沟道氧化沟外沟相连，双沟道氧化沟内沟位于双沟道氧化沟内部；所述双沟道氧化沟外沟和双沟道氧化沟内沟底部联通。本发明将传统的A2/O系统的好氧池改造为双沟道氧化沟系统，外沟采用亏氧曝气，提高了脱氮效果和碳源利用率，节省了碳源；内沟道采用全程曝气，进一步去除氨氮和有机物。较传统A2/O工艺，本发明具有停留时间短、占地省、耐冲击负荷、稳定性高的特点，解决了传统A2/O工艺污水处理厂新建或升级改造中面临的土地资源有限、进水水质水量波动性大的难题。
文档编号C02F9/14GK102358662SQ20111027554
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者孙永利, 李鹏峰, 郑兴灿 申请人:国家城市给水排水工程技术研究中心