专利名称：一种无内回流分两段进水niss脱氮除磷的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于活性污泥生化法污水处理技术领域，具体涉及一种去除污水中可生化有机物质和含氮磷营养物的无内回流分两段进水NISS(No Inner circumfluence with Stepfeed System)脱氮除磷的装置。
背景技术：
氮和磷是生物的重要营养源，随着化肥、洗涤剂和农药普遍使用，天然水体中氮、 磷含量急剧增加，水体中蓝藻、绿藻大量繁殖，水体缺氧并产生毒素，使水质恶化，对水生生物和人体健康产生很大的危害。我国现有的城市污水处理厂主要集中于有机物的去除污 (废)水一级处理只是除去水中的沙砾及悬浮固体；在好氧生物处理中，生活污水经生物降
解，大部分的可溶性含碳有机物被去除，同时产生NH3-N、TVO3--N和PO43—和丨二
级生物处理则是去除水中的可溶性有机物，能有效地降低污水中的BOD5 (五日生化需氧量) 和SS (Suspended Substance，水质中的悬浮物)，但对N、P等营养物只能去除10% 20%， 其结果远不能达到二级排放标准。因此研究开发经济、高效的，适于现有污水处理厂改造的脱氮除磷工艺显得尤为重要。从生物脱氮除磷的机理来看，生物脱氮除磷过程一般需要缺氧和好氧的交替进行，工艺基本上包括厌氧、缺氧、好氧3种状态。传统的脱氮除磷工艺主要有以下几种A/0工艺A/0(AnOXiC/0XiC)法是改进的活性污泥法，将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池时，提高污水的可生化性，提高氧的效率； 在缺氧段异养菌将蛋白质等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨 (NH3, NH4+)，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-MNH4+)氧化为NO”通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将N03_还原为分子态氮(N2)完成C、N、 0在生态中的循环，实现污水无害化处理。该工艺对有机物的降解率是较高的，缺点是脱氮除磷效果较差。fO工艺=A2O(Anaeroxic-Anoxic-Oxic)生物脱氮除磷工艺的污水进入厌氧反应区，同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥，聚磷菌在厌氧条件下释磷，同时转化易降解 COD(化学耗氧量chemical oxygen demand)、VFA(volatile fatty acid，即挥发性脂肪酸) 为PHB，部分含氮有机物进行氨化。之后进入缺氧反应器进行脱氮，硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器传输过来，通常内回流量为2-4倍原污水流量，部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。之后混合液从缺氧反应区进入好氧反应区，混合液中的COD浓度已基本接近排放标准，在好氧反应区除进一步降解有机物外，主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流至缺氧反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，但是该工艺的脱氮除磷效果难再提高。[0006]UCT工艺UCT (University of Capetown)是类似于A2/0工艺的一种脱氮除磷工艺，其不同之处在于沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厌氧池，可以防止由于硝酸盐氮进入厌氧池，破坏厌氧池的厌氧状态而影响系统的除磷率。增加了从缺氧池到厌氧池的混合液回流，由缺氧池向厌氧池回流的混合液中含有较多的溶解性B0D，而硝酸盐很少，为厌氧段内所进行的有机物水解反应提供了最优的条件。但在实际运行过程中，当进水中凯氏氮TKN与COD的比值高时，需要降低混合液的回流比以防止N03_进入厌氧池。但是如果回流比太小，会增加缺氧反应池的实际停留时间，如果缺氧反应池的实际停留时间超过lh， 在某些单元中污泥的沉降性能会恶化。此外，A2O工艺与UCT工艺装置中设置有混合液的内回流设施，在工程上，水厂的设备及维护费用相对较高。
实用新型内容针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，通过该装置实现高效除磷性能并建成稳定的反硝化脱氮，同时有效地降低水厂的运行成本。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，包括与进水泵连接的污水按比例进水分割水箱、顺次连接的第一段缺氧反应器、厌氧反应器、第一段好氧反应器、第二段缺氧反应器、第二段好氧反应器和设有出水口的沉淀池，以及从沉淀池回流到第一段缺氧反应器的污泥外回流管路，其中，污水按比例进水分割水箱分别通过污水管线与厌氧反应器和第二段缺氧反应器连通，第一段缺氧反应器、厌氧反应器和第二段缺氧反应器中均安装有搅拌器，第一段好氧反应器和第二段好氧反应器的底部均设有管式曝气器，管式曝气器与鼓风机连通；沉淀池底部与第一段缺氧反应器连通。进一步，如上所述的一种无内回流分两段进水OTSS脱氮除磷的装置，所述污水按比例进水分割水箱为内部分为四个小矩形的矩形反应器，按照进水顺序前两个矩形等大且左右平行底部连通，后两个矩形上下平行底部不连通，第二个矩形通过上部的溢流堰与第三个矩形和第四个矩形连通。进一步，如上所述的一种无内回流分两段进水OTSS脱氮除磷的装置，所述污水按比例进水分割水箱的后两个矩形的比例为0.8Q 0.2Q，Q表示系统的总进水量。进一步，如上所述的一种无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，第一段缺氧反应器、厌氧反应器、第一段好氧反应器、第二段缺氧反应器和第二段好氧反应器通过设有连通器的隔板顺次连接。进一步，如上所述的一种无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，所述隔板上设有溢流口。进一步，如上所述的一种无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，鼓风机通过空气调节阀与管式曝气器连通。进一步，如上所述的一种无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，沉淀池底部通过回流污泥控制阀和污泥回流泵与第一段缺氧反应器连通。再进一步，如上所述的一种无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，所述装置
4还包括与沉淀池底部连接的剩余污泥排放控制阀。更进一步，如上所述的一种无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，第一段好氧反应器和第二段好氧反应器中分别设有DO仪表。本实用新型的有益效果如下(1)通过将原水(污水)分两段进入各段厌氧反应器或缺氧反应器进行放磷和反硝化反应，最大程度地利用了原水碳源，因此无需外加碳源即可实现污水的生物脱氮除磷， 突破了低C/N、C/P污水脱氮除磷效率难以提高的难题；(2)与连续流A/0分两段进水脱氮工艺相比，本工艺通过设置厌氧反应器，实现了生物除磷的功能，增加了分两段进水工艺的实际应用价值，有利于污水的再生利用，防止水体富营养化的发生；(3)与传统A2/0、UCT工艺相比，本工艺无需设置混合液的内回流设施，很大程度上节省了水厂的设备及维护费用；(4)首段设置的第一段缺氧反应器和厌氧反应器，相当于生物选择器，在水解酸化作用的同时，除了增加了系统的抗冲击性，在一定程度上抑制了丝状菌的生长，减少整个系统发生丝状菌污泥膨胀的可能性；本装置将UCT工艺的硝化阶段改良为连续两段A/0工艺的串联运行模式，而且和各段厌、缺氧区分点进水的策略结合起来，实现具有反硝化除磷功能的同步脱氮除磷，适用于大中型城镇生活污水及工业废水深度脱氮除磷处理。
图1为本实用新型一种无内回流分两段进水OTSS脱氮除磷的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式
对本实用新型做进一步的详细说明。首先对附图1中的各附图标记代表的结构名称进行说明图1中1-进水泵；2-污水按比例进水分割水箱；3-第一段缺氧反应器；4-厌氧反应器；5-第一段好氧反应器；6-鼓风机(空气压缩机)；7-第二段缺氧反应器；8-第二段好氧反应器；9-沉淀池；10-搅拌器；11-管式曝气器；12-空气调节阀；13-回流污泥控制阀；14-污泥回流泵；15-剩余污泥排放控制阀；16-D0仪表。图1展示出了本实用新型一种无内回流分两段进水OTSS脱氮除磷的装置的结构示意图，该装置主要包括进水泵1，进水泵1与污水按比例进水分割水箱2连接、顺次连接的第一段缺氧反应器3、厌氧反应器4、第一段好氧反应器5、第二段缺氧反应器7、第二段好氧反应器8和设有出水口的沉淀池9，以及从沉淀池9回流到第一段缺氧反应器3的污泥外回流管路，污水按比例进水分割水箱2分别通过污水管线与厌氧反应器4和第二段缺氧反应器7连通，实现分段进水，其中，第一段缺氧反应器3、厌氧反应器4和第二段缺氧反应器7 中均安装有带有减速机的搅拌器10，第一段好氧反应器5以及第二段好氧反应器8底部均设有管式曝气器11，鼓风机6通过空气调节阀12与管式曝气器11连通；第一段缺氧反应器3、厌氧反应器4、第一段好氧反应器5、第二段缺氧反应器7和第二段好氧反应器8通过设有连通器的隔板将所述各个反应器共分为5个反应器，为了防止混合液的返混现象，隔板上还设有溢流口 ；沉淀池9底部通过回流污泥控制阀13和污泥回流泵14与第一段缺氧反应器3连通，第一段好氧反应器5和第二段好氧反应器8中还设有DO仪表16，两反应器中的溶解氧浓度由DO仪表16在线监测控制，作为调节各段管式曝气器11曝气阀门的控制参数。此外，沉淀池9的底部还还连接有剩余污泥排放控制阀15，第二段好氧反应器8中的混合液进入沉淀池9进行泥水分离时，上清液沿着溢流堰排出，污泥沉淀在污泥斗，一部分通过回流污泥控制阀13和污泥回流泵14提升至第一缺氧反应器3，另一部分沉淀污泥作为剩余污泥经污泥排放控制阀15排出做无害化处理。为了更好的理解本实用新型，下面对本装置中的主要部件及该装置的运行使用进行详细说明。第一段缺氧反应器3 污泥回流泵14经外回流污泥控制阀13的调节从沉淀池9抽取的污泥进入第一段缺氧反应器3，与第一段缺氧反应器内的混合液(第一段缺氧反应器中本原有的活性污泥混合液)混合，在第一段缺氧反应器3内搅拌器10的搅拌作用下完成部分聚磷菌吸收原水中的可生物降解有机物，以内碳源PHB的形式贮存在聚磷菌体内，同时释放大量的溶解性正磷酸盐。好氧吸收磷的前提条件是混合液必须经过磷的厌氧释放， 在有效释放过程中，磷的厌氧释放可使微生物的好氧吸磷能力大大提高。好氧吸磷速度的不同是由厌氧放磷速度不同引起的。厌氧段放磷速度大，磷释放量大，合成的PHB就多，那么在好氧段时由于分解PHB而合成的聚酸盐速度就较大，所以表现出来的好氧吸磷速度也就大；磷吸收对磷释放也有影响，磷吸收完成得越彻底、聚磷量越大，相应厌氧状态下磷的有效释放也越有保证。通过两个无氧段的放磷，对接下来的好氧段吸磷提供了非常有利的条件。厌氧反应器4 在厌氧反应器搅拌器10的搅拌作用下异养反硝化菌利用剩余有机物进行反硝化反应，反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌的细菌。在厌氧条件下，以硝酸氮 (NO3-N)为电子受体，以有机物(有机碳)为电子供体。在反硝化过程中，硝酸氮通过反硝化菌的代谢活动，可能有两种转化途径，一种途径是同化反硝化(合成)，最终形成有机氮化合物，成为菌体的组成部分，另一种途径是异化反硝化(分解)，最终产物是气态氮。于此同时部分反硝化聚磷菌以硝酸盐为电子受体，以厌氧反应器贮存体内的PHB为电子供体完成反硝化吸磷，实现氮磷的同步去除。第一段好氧反应器5 厌氧反应器出水混合液直接进入第一段好氧反应器，由曝气系统中的鼓风机提供曝气，异养菌氧化剩余的极少有机物，硝化菌将nh4+-N转化为 NOx--N,聚磷菌包括反硝化聚磷菌完成好氧吸磷过程。曝气量的大小根据运行状态进出水情况运用转子流量计进行调整，控制第一段好氧反应器出水NH 4+-N在0 :3mg/L，若出水 nh4+-N超出此范围，就要对曝气量进行调整，保证硝化效果。第二段缺氧反应器7 部分原水与第一段好氧反应器5硝化液进入第二段缺氧反应器7在搅拌器10的搅拌作用下兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物利用进水有机物进行反硝化反应，同时伴随磷酸盐的吸收。第二段好氧反应器8 第二段好氧反应器的容积小于第一段好氧反应器的容积， 其功能与第一段好氧反应器3相似。第二段缺氧反应器7出水混合液直接进入第二段好氧反应器8，由曝气系统中的鼓风机6提供曝气，完成微生物对剩余少量有机物和磷的好氧吸收，以及硝化反应对氨氮的去除和氨氮的硝化以及磷的好氧吸收。[0036]沉淀池9 第二段好氧反应器8混合液进入沉淀池9进行泥水分离，上清液沿着溢流堰排出，污泥沉淀在污泥斗，一部分通过回流污泥控制阀13和污泥回流泵14提升至第一段缺氧反应器3，另一部分沉淀污泥作为剩余污泥经污泥排放控制阀15排出做无害化处理。为了实现精确按比例分两段进水的试验条件，本具体实施方式
中所选用的试验装置反应器污水按比例进水分割水箱2是一个内部分为四个小矩形的矩形反应器，按进水顺序，水箱内的前两个矩形是等大左右平行底部联通的，污水从第一个矩形上方进入水箱，从底部流入第二个矩形，然后通过上部锯齿形的溢流堰均勻的流入第三个和第四个矩形内， 第三个和第四个矩形是上下平行底部不连通的反应器，大小是严格按4 1的比例，即按进水量0.8Q 0.2Q比例设计，有效容积为370L，通过将第三个和第四个矩形的容积比例严格按照4 1设计，以实现厌氧反应器4和第二段缺氧反应器7的分段按比例进水(即厌氧反应器4与污水按比例进水分割水箱的第三个矩形连通，第二段缺氧反应器7与第四个矩形连通)。本装置共分5个反应器运行第一个反应器为第一段缺氧反应器3 (260L)， 第二个反应器为厌氧反应器4 (640L)，紧接着三个反应器为第一段好氧反应器5 (1920L)， 然后依次是第二段缺氧反应器7 (1600L)、第二段好氧反应器8 (640L)、沉淀池9有效容积为 2000L。在第一段缺氧反应器3、厌氧反应器4、第二段缺氧反应器7中均安装有搅拌器10， 以保持系统内部污泥处于完全混合状态；其中第一段好氧反应器5、第二段好氧反应器8底部均设有管式曝气器11，鼓风机6通过空气调节阀12与管式曝气器11连通；各段厌、缺氧反应器和好氧反应器间隔顺次连接；沉淀池9底部通过回流污泥控制阀13和污泥回流泵 14与第一段缺氧反应器3连通，剩余污泥通过剩余污泥排放控制阀15排出系统做无害化处理；第一段好氧反应器5、第二段好氧反应器8溶解氧浓度由DO仪表16在线监测控制，作为调节各段管式曝气器11曝气阀门的控制参数。其中供气装置将压缩空气经供气管路到达第一段好氧反应器5和第二段好氧反应器8。各段好氧反应器溶解氧浓度通过空气调节阀12控制调节，通过管式曝气器11鼓出微细气泡满足微生物生长；进水、污泥外回流分别通过进水泵1、污泥回流泵14进行提升计量，各反应器通过隔板分离，并且隔板设有溢流口以防止混合液的返混现象。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，包括与进水泵(1)连接的污水按比例进水分割水箱O)、顺次连接的第一段缺氧反应器(3)、厌氧反应器G)、第一段好氧反应器(5)、第二段缺氧反应器(7)、第二段好氧反应器(8)和设有出水口的沉淀池(9)，以及从沉淀池(9)回流到第一段缺氧反应器C3)的污泥外回流管路，其特征在于污水按比例进水分割水箱(2)分别通过污水管线与厌氧反应器(4)和第二缺段氧反应器(7)连通，第一段缺氧反应器(3)、厌氧反应器(4)和第二段缺氧反应器(7)中均安装有搅拌器(10)，第一段好氧反应器( 和第二段好氧反应器(8)的底部均设有管式曝气器(11)，管式曝气器(11) 与鼓风机(6)连通；沉淀池(9)底部与第一段缺氧反应器( 连通。
2.如权利要求1所述的无内回流分两段进水OTSS脱氮除磷的装置，其特征在于所述污水按比例进水分割水箱O)为内部分为四个小矩形的矩形反应器，按照进水顺序前两个矩形等大且左右平行底部连通，后两个矩形上下平行底部不连通，第二个矩形通过上部的溢流堰与第三个矩形和第四个矩形连通。
3.如权利要求2所述的无内回流分两段进水OTSS脱氮除磷的装置，其特征在于所述污水按比例进水分割水箱O)的后两个矩形的比例为0.8Q 0.2Q，Q表示系统的总进水量。
4.如权利要求1所述的无内回流分两段进水OTSS脱氮除磷的装置，其特征在于第一段缺氧反应器(3)、厌氧反应器G)、第一段好氧反应器(5)、第二段缺氧反应器(7)和第二段好氧反应器( 通过设有连通器的隔板顺次连接。
5.如权利要求4所述的无内回流分两段进水OTSS脱氮除磷的装置，其特征在于所述隔板上设有溢流口。
6.如权利要求1所述的无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，其特征在于鼓风机(6)通过空气调节阀(1 与管式曝气器(11)连通。
7.如权利要求1所述的无内回流分两段进水OTSS脱氮除磷的装置，其特征在于沉淀池(9)底部通过回流污泥控制阀(1 和污泥回流泵(14)与第一段缺氧反应器C3)连通。
8.如权利要求1所述的无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，其特征在于所述装置还包括与沉淀池(9)底部连接的剩余污泥排放控制阀(15)。
9.如权利要求1所述的无内回流分两段进水OTSS脱氮除磷的装置，其特征在于第一段好氧反应器(5)和第二段好氧反应器(8)中分别设有DO仪表(16)。
专利摘要本实用新型公开了一种无内回流分两段进水NISS脱氮除磷的装置，属于活性污泥生化法污水处理技术领域。该装置主要包括污水按比例进水分割水箱、顺次连接的第一段缺氧反应器、厌氧反应器、第一段好氧反应器、第二段缺氧反应器和第二段好氧反应器，污水按比例进水分割水箱分别通过污水管线与厌氧反应器和第二缺氧反应器连通，实现了污水的分两段进水，能够最大程度地利用原水碳源，因此无需外加碳源即可实现污水的生物脱氮除磷。此外，该装置无需设置混合液的内回流设施，节省了这一单元的动力设备和相关土建成本，能够很大程度上节省水厂的设备及相关费用。
文档编号C02F3/30GK202226718SQ20112031069
公开日2012年5月23日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者史晨曦, 张志刚, 张敏芝, 陈曦, 马宁平 申请人:北京华利嘉环境工程技术有限公司