专利名称：反硝化与沉淀一体化的污水处理装置及其处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种耦合上向流固定床与活性污泥的反硝化与沉淀一体化的污水处理装置及其处理工艺。
背景技术：
随着我国进入快速城市化发展时期，水环境总体恶化的形势十分严峻，普遍出现了水体污染和富营养化等严重问题，这些现象造成一些地区水循环的障碍、水资源的紧缺、水安全的威胁、水生态的恶化、水景观的破坏，已经成为制约我国经济持续发展的瓶颈问题。大量的研究已经证明，污水中的氮和磷是导致受纳水体富营养化的主要原因。以往采用的二级污水生物处理技术主要去除有机物和悬浮固体，对氮和磷的去处效率较低，新颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》对污水中的氮磷的排放提出了严格的要求，并提出对现有的大量不具备脱氮除磷能力的城市污水处理厂升级改造。“十二五”时期节能减排提出了明确的环境目标:到2015年，全国新增污水日处理能力4200万吨，COD排放量消减280万吨，全国基本实现县、重点建制镇具备污水处理能力，城市污水处理率要达到85%，高标准与高增长意味着庞大的技术需求。成熟的工艺技术和运行管理经验使得活性污泥工艺成为应用范围最广的污水脱氮除磷生物处理工艺。在厌氧段，聚磷菌释放磷并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过反硝化作用转为氮气逸出，从而达到脱氮的目的；而好氧段一方面降解有机物，另一方面将氨氮及由有机氮氨化成的氨氮通过生物硝化作用转为硝酸盐。此外，厌氧段释放出的磷在好氧条件下被活性污泥吸附并随剩余污泥排放而达到除磷的目的。该工艺本身存在硝化菌、反硝化菌和聚磷菌的不同泥龄、释磷和反硝化对碳源的竞争和矛盾，很难在同一系统中同时获得氮、磷的高效去除。全流量的氨完全氧化及高比例的混合液回流等都导致了工艺占地较大，能耗高。污水处理作为实践节能减排的最佳载体，而脱氮成为制约活性污泥法的瓶颈问题。厌氧氨氧化、硝化过程均可以在厌氧段与好氧段较为容易的实现，但反硝化的控制难度大，稳定性不强，所以生物脱氮过程的制约环节为反硝化环节。利用上向流污泥床反应器的优点，结合斜板沉淀池工作时节省占地的优点，开发了一种耦合上向流固定床与活性污泥反硝化的污水处理装置及其处理工艺。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种反硝化与沉淀一体化的污水处理装置及其处理工艺，该处理装置主要包括上、下层斜管和刮泥机，所述上、下层斜管通过采用富含反硝化细菌的污泥附着以强化反硝化的效果，所述刮泥机通过采用栅条进行搅拌，使污水同高浓度的活性污泥进行接触，以起到污水中悬浮固体的截留、反硝化作用以及水解酸化的作用。
本发明目的实现由以下技术方案完成:一种反硝化与沉淀一体化的污水处理装置，所述污水包括原水以及好氧池混合液，其特征在于所述处理装置包括一个污水处理池，所述污水处理池的底部设置有由活性污泥构成的污泥层，在所述污泥层中安装有刮泥机，所述污泥层的上方依次设置有下缓冲层、下层斜管、上缓冲层、上层斜管和出水渠，其中所述下层斜管和上层斜管中附着有富含反硝化细菌的污泥。所述污水处理池的进水管设置于所述污泥层顶部。所述上层斜管的中心轴线处设置有三角堰集水槽，并与所述出水渠相连，所述出水渠的末端为所述污水处理池的出水管。所述刮泥机由栅条、吸泥管以及泵构成，所述栅条置于所述污泥层中，所述吸泥管的底部位于所述污泥层中，其顶部与设置于所述出水渠上方的所述泵相连；在所述三角堰集水槽底部设有出泥管，所述吸泥管通过一输泥管与所述出泥管相连。所述污泥层的厚度为0.9 1.lm，所述下缓冲层高度为0.4 0.6m，所述下层斜管高度为0.6 0.8m,所述上缓冲层高度为0.2 0.4m,所述上层斜管高度为0.6 0.8m,所述上层斜管与液面之间相隔0.9 1.lm。一种涉及上述反硝化与沉淀一体化的污水处理装置的处理工艺，其特征在于处理工艺至少包括如下步骤:首先污水从所述进水管流入，启动所述刮泥机中的栅条进行搅拌，以使污水与所述污泥层混合，发生反硝化作用和截留污水中的悬浮固体；之后污水流入所述下层斜管中并与其内的所述反硝化细菌接触，以强化反硝化作用；其后污水经所述缓冲层流入所述上层斜管中并与其内的反硝化细菌接触，继续发生反硝化作用，并分离所述污水中的悬浮固体；经处理后的污水进入所述出水渠，通过所述三角堰集水槽收集后进入所述出水管；当所述污泥层中的活性污泥浓度超标时，所述刮泥机上的泵驱动所述吸泥管开始吸泥，将所述污泥层中的部分所述活性污泥通过所述输泥管送入所述出泥管。本发明的优点是，TN与COD的去除率能够同时提高，处理装置成功实现亚硝酸盐、硝酸盐及COD的同时稳定去除，期间污水中TN及COD的最高去除效率分别达到58%和23% ；应用本组合工艺达到占地面积小、运行管理简便、负荷率高、水力停留时间短、处理效果好。
图1为本发明中反硝化与沉淀一体化的污水处理装置的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
如图1，图中标记1-12分别为:进水管1、污泥层2、下层斜管3、上层斜管4、出水渠5、刮泥机6、栅条6-1、吸泥管6-2、 泵6-3、输泥管7、出泥管8、出水管9、三角堰集水槽10、下缓冲层11、上缓冲层12。实施例:本实施例涉及一种耦合上向流固定床与活性污泥反硝化的污水处理装置及其处理工艺，装置主要包括:双层斜管填料与专用刮泥机。双层斜管填料均采用专用填料强化富含反硝化细菌的污泥附着，增加反应器中反硝化菌的浓度，强化反硝化的效果。专用刮泥机通过定制的的栅条进行搅拌，进水通过与高浓度的活性污泥进行接触，同时起到SS截留(水中悬浮固体)、反硝化及水解酸化的作用。如图1所示，以下为该处理装置的具体结构描述:该处理装置包括一个矩形污水处理池,进水管I和出水管9分别位于污水处理池的两端,池体的有效深度约为5m ;在污水处理池中自下而上依次设置为污泥层2、下缓冲层11、下层斜管3、上缓冲层12、上层斜管4以及出水渠5，污水处理池底部的污泥层2为高浓度的活性污泥，厚度约为lm，在此污泥层2中安装有专用的刮泥机6 ;位于污泥层2与下层斜管3之间的下缓冲层11高度约为0.5m ；下层斜管3内附着有富含反硝化细菌的污泥，高度约为0.7m ;下层斜管3与上层斜管4之间的上缓冲层12高度约为0.3m ;上层斜管内同样附着有富含反硝化细菌的污泥，高度约为
0.7m ;上层斜管4顶面与液面之间约为lm。进水管I位于污泥层2顶部以上位置；在上层斜管4的中心轴线上纵向设置有三角堰集水槽10，出水渠5与三角堰集水槽10相连，并于三角堰集水槽10内设置有出水管9。如图1所示，刮泥机6主要包括栅条6-1、吸泥管6-2和泵6-3，栅条6-1设置于污泥层2中，可进行旋转搅拌运动；吸泥管6-2的底部没于污泥层2中，其顶部与泵6-3相连并由其驱动，在吸泥管6-2的上部外延有输泥管7，输泥管7与设置于三角堰集水槽10底部的出泥管8相连通。如图1所示，污水反硝化处理工艺具体包括如下步骤:
①处理装置的进水管I位于污水处理池的下层，自进水管I流入的污水主要包括原水和好氧池混合液；污泥层2位于进水管I高度以下，主要通过下层斜管3填料区自由沉淀、絮凝沉淀和污泥区拥挤沉淀形成污泥层，这些污泥与传统活性污泥的性质相似，区别在于通过斜管填料区的沉淀作用下，底部活性污泥的浓度极高，可以达到10mg/L，活性污泥中具有数量极多数量的反硝化细菌，强化了反硝化作用；当污水流入后，启动刮泥机6上的栅条6-1进行搅拌，以使污水与污 泥层2混合，起到SS截留和反硝化作用；
②之后污水经下缓冲层1 1进入下层斜管3内，通过附着于其内的富含反硝化细菌的污泥作用，强化反硝化作用，污水原水中有较多的碳源，而好氧池混合液中具有较多的硝态氮，在缺氧环境下，反硝化作用主要在污泥层2和下层斜管3填料区中进行；
③污水通过下层斜管3填料区后，接着经上缓冲层12进入上层斜管4填料区，在此区域反硝化作用继续进行，但是反硝化的速率已经受到硝态氮浓度的抑制，分离污水中SS的作用占到主导地位；
④通过上层斜管4填料区的反硝化作用和泥水分离作用后，经过处理的污水进入出水渠5，通过三角堰集水槽10收集后进入出水管9 ；
⑤污泥层2中的活性污泥通过一定时间后，当活性污泥浓度高于15mg/L时，刮泥机6开始吸泥，将污泥层2中的部分活性污泥在泵6-3驱动下由吸泥管6-2吸出，经输泥管7送入出泥管8，有利于处理装置中活性污泥的更新，保证反应器中反硝化细菌具有较高的活性。该工艺的特点是反硝化效率高，占地面积小，由于双层斜管填料中都有高浓度的反硝化细菌，同时底层污泥具有普通活性污泥法的反硝化功能功能，所以整个池体的反硝化率大幅提高，污水在池中的停留时间可以缩短到Ih以内，提高反硝化效率的同时节省占地，在节省占地面积方面具有很好的发展前景。本实施例的显著效果为:TN与COD的去除率能够同时提高，处理装置成功实现亚硝酸盐、硝酸盐及COD的同时稳定去除，期间污水中TN及COD的最高去除效率分别达到58%和23%。应用本组合工艺达到占地面积小、运行管理简便、负荷率高、水力停留时间短、处理效果好等优点和 有益效果。
权利要求
1.一种反硝化与沉淀一体化的污水处理装置，所述污水包括原水以及好氧池混合液，其特征在于所述处理装置包括一个污水处理池，所述污水处理池的底部设置有由活性污泥构成的污泥层，在所述污泥层中安装有刮泥机，所述污泥层的上方依次设置有下缓冲层、下层斜管、上缓冲层、上层斜管和出水渠，其中所述下层斜管和上层斜管中附着有富含反硝化细菌的污泥。
2.根据权利要求1所述的一种反硝化与沉淀一体化的污水处理装置，其特征在于所述污水处理池的进水管设置于所述污泥层顶部。
3.根据权利要求1所述的一种反硝化与沉淀一体化的污水处理装置，其特征在于所述上层斜管的中心轴线处设置有三角堰集水槽，并与所述出水渠相连，所述出水渠的末端为所述污水处理池的出水管。
4.根据权利要求1、3所述的一种反硝化与沉淀一体化的污水处理装置，其特征在于所述刮泥机由栅条、吸泥管以及泵构成，所述栅条置于所述污泥层中，所述吸泥管的底部位于所述污泥层中，其顶部与设置于所述出水渠上方的所述泵相连；在所述三角堰集水槽底部设有出泥管，所述吸泥管通过一输泥管与所述出泥管相连。
5.根据权利要求1所述的一种反硝化与沉淀一体化的污水处理装置，其特征在于所述污泥层的厚度为0.9 1.1m,所述下缓冲层高度为0.4 0.6m,所述下层斜管高度为0.6 0.8m,所述上缓冲层高度为0.2 0.4m,所述上层斜管高度为0.6 0.8m,所述上层斜管与液面之间相隔0.9 1.1m0
6.一种涉及权利要求1-5所述的反硝化与沉淀一体化的污水处理装置的处理工艺，其特征在于处理工艺至少包括 如下步骤:首先污水从所述进水管流入，启动所述刮泥机中的栅条进行搅拌，以使污水与所述污泥层混合，发生反硝化作用和截留污水中的悬浮固体；之后污水流入所述下层斜管中并与其内的所述反硝化细菌接触，以强化反硝化作用；其后污水经所述缓冲层流入所述上层斜管中并与其内的反硝化细菌接触，继续发生反硝化作用，并分离所述污水中的悬浮固体；经处理后的污水进入所述出水渠，通过所述三角堰集水槽收集后进入所述出水管；当所述污泥层中的活性污泥浓度超标时，所述刮泥机上的泵驱动所述吸泥管开始吸泥，将所述污泥层中的部分所述活性污泥通过所述输泥管送入所述出泥管。
全文摘要
本发明公开了一种反硝化与沉淀一体化的污水处理装置及其处理工艺，该处理装置包括一污水处理池，所述污水处理池自下而上依次设置有由活性污泥构成的污泥层、下缓冲层、下层斜管、上缓冲层、上层斜管以及出水渠，在污泥层中设置有刮泥机用于将流入的污水与污泥层搅拌混合，以达到反硝化作用和截留悬浮固体；在上、下层斜管中附着有富含反硝化细菌的污泥以达到强化反硝化作用和固液分离的目的。本发明的优点是，TN与COD的去除率能够同时提高，处理装置成功实现亚硝酸盐、硝酸盐及COD的同时稳定去除，期间污水中TN及COD的最高去除效率分别达58%和23%；应用本组合工艺达到占地面积小、运行管理简便、负荷率高、水力停留时间短、处理效果好。
文档编号C02F3/28GK103086507SQ201310067649
公开日2013年5月8日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者邹伟国, 尤嬿, 徐俊伟, 聂俊英, 周炜 申请人:上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司