专利名称：一种剩余污泥零排放脱氮除磷工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种剩余污泥零排放脱氮除磷工艺及装置。
背景技术：
水体富营养化已成为愈来愈严重的全球性环境问题，这主要是由于氮、磷等营养物质在环境中的超量排放所引起。因此，污水中氮磷的去除也愈来愈得到重视。现有脱氮除磷工艺对废水的脱氮除磷具有良好的效果，生物除磷是利用聚磷菌一类的微生物，能够过量地、在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态贮藏在菌体内，形成高磷污泥排除系统外，达到从污水中除磷的效果。但由于其除磷机理的限制，随着处理量的增加，处理标准的提高和处理功能的拓展，剩余污泥量将会大幅度增加。由于剩余污泥中含有大量的有害物质和病原微生物，未经处理就排放将对环境造成严重污染。常用污泥减量方法主要有三种，即物理法、化学法和生态法。其中物理法主要原理是采用机械力、超声波、蒸汽加热等方法使部分正常代谢的活性污泥解体死亡，转化为废水生物处理系统的基质并被降解掉,但能耗极大,成本极高,对大规模废水生物处理来说很不经济。化学法是通过投加氧化剂、代谢抑制剂、酶制剂或人为构建恶劣环境条件的方法直接杀灭或抑制部分正常代谢的活性污泥达到减量化目的，但需坚持长期加药或维持高溶解氧工况，大规模推广应用存在经济性较差的缺点。生态法是基于食物链捕食原理，有控制地饲养微型动物来吞食部分正常代谢的活性污泥，从而减少剩余污泥产量。北京科技大学的汪群慧等采用水解酸化池+除磷池+多级接触氧化池的新工艺，利用多级氧化段的微生物捕食作用达到剩余污泥零排放的目的。虽然运行成本较低，但存在规模越大微型动物数量越难以控制的致命缺陷，无推广应用价值。综上，目前的污泥减量技术在应用过程中受到经济可行性或技术可行性的制约，迄今未见大规模使用的案例。如何在实现脱氮除磷的同时达到剩余污泥零排放仍是国内外水处理工程界亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种剩余污泥零排放脱氮除磷工艺及装置，在实现脱氮除磷的同时达到剩余污泥零排放。本发明采用的技术方案如下
一种剩余污泥零排放脱氮除磷工艺，在传统生物脱氮除磷工艺基础上增加化学磷回收工序，对厌氧池、缺氧池和好氧池内污泥浓度进行调控，形成梯度分区。较为具体的，污水依次经过厌氧池、缺氧池与好氧池，其中厌氧池的富磷上清液全部或部分经过化学除磷后再进入缺氧池；缺氧池中设有固液分离组件调控进入好氧池的污泥浓度，好氧池的污泥调控回流至厌氧池，好氧池的硝化液调控回流至缺氧池，好氧池内混合液经固液分离后出水。好氧池内的污泥浓度控制为2_4g/L。
缺氧池中固液分离组件的有效分离孔径为0. 01 U m-lmm。好氧池的硝化液回流至缺氧池，回流比为10-900%。好氧池至厌氧池的污泥回流比为10-600%。厌氧池中富磷上清液进入化学除磷的比例由本领域技术人员根据除磷的需要来确定即可。缺氧池中水通过其中设置的分离组件分离后，出水进入好氧池。本发明由物化处理和生物处理工艺优化组合而成，所述的物化处理是化学除磷， 将废水中的磷通过化学方法进行去除，避免后续生物处理除磷产生大量富磷剩余污泥；另一方面，采用化学除磷过程中形成的磷酸盐可以进行资源化利用，比如作为磷肥或者工业原料使用；所述的生物处理工艺是由厌氧生物处理、缺氧生物处理和好氧生物处理工艺依次优化组合而成；生物处理和物化处理组合应用，对废水中有机物去除效率高，同时能实现良好的脱氮除磷效果。其特点在于在传统生物脱氮除磷工艺基础上增加化学磷回收工序，同时采用固液分离组件对厌氧池、缺氧池和好氧池内污泥浓度进行人工调控，形成梯度分区。在系统内污泥总量基本不变条件下，厌氧池和缺氧池维持较高的污泥浓度，而好氧池则以较低的污泥浓度运行，实现剩余污泥零排放的同时达到了同步脱氮除磷目的。其中微生物在缺氧池内完成有机物的去除和反硝化作用，而由于好氧池污泥浓度较低，曝气量大大减少，废水处理的能耗显著降低。本发明进一步提供了一种剩余污泥零排放脱氮除磷装置，包括依次通过管道连接的厌氧池、缺氧池以及连接于缺氧池后的好氧池，其中厌氧池与缺氧池间还另有管道连接有化学除磷装置；所述的缺氧池内设有固液分离组件，好氧池与厌氧池间还设有污泥回流管道。缺氧池内设的固液分离组件的有效分离孔径为0. 01 u m-lmm。固液分离组件型式可以是格栅、板式、卷式、管式、帘式或其它。缺氧池和好氧池可单独设置，也可合并设置；两者单独设置时，好氧池设有硝化液回流装置连接至缺氧池。合并设置时，可利用装置间隔板和好氧池底部斜坡实现污泥和混合液的回流，由于硝化液从好氧池可自主回流至缺氧池，因此可不设回流装置，不仅操作简化，还能降低能耗。好氧池内设有固液分离装置或外设有沉淀池，好氧池中的水通过固液分离装置分离后出水，或者经外设沉淀池固液分离后出水。本发明相对于现有技术，有以下优点
本发明工艺在剩余污泥零排放的同时达到了同步脱氮除磷目的，同时废水处理的能耗显著降低。
图I为本发明的污水处理中剩余污泥零排放脱氮除磷工艺流程 图2为本发明的装置流程图，其中I为厌氧池，2为缺氧池，3为好氧池，4为固液分离组件，5为化学除磷区，6为搅拌器。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此 一种剩余污泥零排放脱氮除磷工艺，其流程参见图1，所使用装置参见图2。所使用装置包括依次通过管道连接的厌氧池I、缺氧池2以及连接于缺氧池2后的好氧池3，其中厌氧池I与缺氧池2间还另有管道连接有化学除磷装置5 ;所述的缺氧池2内设有固液分离组件4，好氧池3与厌氧池I间还设有污泥回流管道。其中，缺氧池2与好氧池3合并设置,装置间设有隔板,隔板离底部有一定距离(0. Im-IOm),好氧池3底部采用斜坡设计，斜坡与水平方向角度可在0-90°范围选择；缺氧池2内设的固液分离组件4的有效分离孔径为0. 01 V- m-lmm。结合上述装置，剩余污泥零排放脱氮除磷工艺如下
污水和好氧池3回流污泥混合液首先进入厌氧池I进行磷的释放，厌氧池I内富磷上清液部分进入化学除磷区5，在化学除磷区5内添加化学除磷剂去除大部分磷，避免后续生物处理除磷产生大量富磷剩余污泥。经化学除磷后污水进入缺氧池2、好氧池3合并设置装置内进行生物处理。通过固液分离组件4将缺氧池2出水大比例抽入好氧池3，而好氧池3内泥水混合液从隔板下方处自流入缺氧池2内，从而实现好氧池3硝化液和活性污泥回流到缺氧池2进行反硝化脱氮的目的。同时好氧池内污泥也通过管道回流至厌氧池I。好氧池合并设置装置的设计使得缺氧池维持较高的污泥浓度，而好氧池维持在一个较低的污泥浓度，使生物处理系统内污泥中微生物细胞生长和衰亡达到动态平衡，没有剩余污泥产生，达到污泥零排放的目的。实施例I
对北方某大型城市污水处理厂进行试验其冬季实际进水水质平均COD为660mg/L，B0D5 为 270 mg/L, SS 为 650 mg/L, NH3-N 为 35 mg/L, TP 为 9. 3 mg/L, TN 为 57 mg/L。控制厌氧池、缺氧池、好氧池污泥浓度以MLSS计分别为12g/L、8g/L、3g/L，好氧池至厌氧池污泥回流比为50%,好氧池至缺氧池硝化液回流比400%。经检测，出水水质平均COD为32mg/L, B0D5 为 5 mg/L, SS 为 I. I mg/L, NH3-N 为 0. I mg/L, TP 为 0. 28 mg/L, TN 为 12 mg/L，各项指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准，平均吨水电耗核计约为0. 27kWh/m3。固液分离组件4的有效分离孔径为0. 035_。实施例2
北方某大型城市污水处理厂的夏季实际进水水质平均COD为381mg/L，B0D5为116 mg/L，SS 为 950 mg/L, NH3-N 为 31 mg/L，TPS9.9 mg/L，TN 为 34 mg/L。控制厌氧池、缺氧池、好氧池污泥浓度以MLSS计分别为10g/L、7g/L、2g/L，好氧池至厌氧池的污泥回流比60%，好氧池至缺氧池的硝化液回流比300%。经检测，出水水质平均COD为20mg/L, B0D5为2 mg/L，SS 为 0. 8 mg/L, NH3-N 为 0. 5mg/L, TP 为 0. 45 mg/L, TN 为 9mg/L，各项指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2 002)的一级A标准，平均吨水电耗核计约为
0.15kWh/m3。固液分离组件4的有效分离孔径为0. 025mm。上述实施例为本发明优选的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明所作的改变均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种剩余污泥零排放脱氮除磷工艺，其特征在于，在传统生物脱氮除磷工艺基础上增加化学磷回收工序，对厌氧池、缺氧池和好氧池内污泥浓度进行调控，形成梯度分区。
2.如权利要求I所述的剩余污泥零排放脱氮除磷工艺，其特征在于，污水依次经过厌氧池、缺氧池与好氧池，其中厌氧池的富磷上清液全部或部分经过化学除磷后再进入缺氧池；缺氧池中设有固液分离组件调控进入好氧池的污泥浓度，好氧池的污泥调控回流至厌氧池，好氧池的硝化液调控回流至缺氧池，好氧池内混合液经固液分离后出水。
3.如权利要求2所述的剩余污泥零排放脱氮除磷工艺，其特征在于，好氧池内的污泥浓度控制为2-4g/L。
4.如权利要求3所述的剩余污泥零排放脱氮除磷工艺，其特征在于，缺氧池中固液分离组件的有效分离孔径为0. 01 u m-lmm。
5.如权利要求3所述的剩余污泥零排放脱氮除磷工艺，其特征在于，好氧池的硝化液回流至缺氧池，回流比为10%-900%。
6.如权利要求3所述的剩余污泥零排放脱氮除磷工艺，其特征在于，好氧池至厌氧池的污泥回流比为10%-600%。
7.权利要求I剩余污泥零排放脱氮除磷装置，其特征在于，包括依次通过管道连接的厌氧池、缺氧池以及连接于缺氧池后的好氧池,其中厌氧池与缺氧池间还另有管道连接有化学除磷装置；所述的缺氧池内设有固液分离组件，好氧池与厌氧池间还设有污泥回流管道。
8.如权利要求7所述的剩余污泥零排放脱氮除磷装置，其特征在于，缺氧池内设的固液分离组件的有效分离孔径为0. 01 u m-lmm。
9.如权利要求7所述的剩余污泥零排放脱氮除磷装置，其特征在于，缺氧池和好氧池单独设置或合并设置；两者单独设置时，好氧池设有硝化液回流装置连接至缺氧池。
10.如权利要求7所述的剩余污泥零排放脱氮除磷装置，其特征在于，好氧池内设有固液分离装置或外设有沉淀池。
全文摘要
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种剩余污泥零排放脱氮除磷工艺。在传统生物脱氮除磷工艺基础上增加化学磷回收工序，对厌氧池、缺氧池和好氧池内污泥浓度进行调控，形成梯度分区。本发明工艺在剩余污泥零排放的同时达到了同步脱氮除磷目的，同时废水处理的能耗显著降低。
文档编号C02F9/14GK102616993SQ201210090058
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者徐根华, 潘少明, 邢传宏 申请人:南京大学连云港高新技术研究院