一种高效除磷的污水处理系统及其处理方法与流程

本发明涉及一种化学除磷的方法，具体涉及一种高效除磷的污水处理系统及其处理方法，属于污水处理技术领域。

背景技术：

现有的化学除磷主要有前置除磷，同步除磷以及后置除磷，但是都存在较大的缺点；其中，前置除磷存在以下问题：一）总污泥产量增加；二）底物分解过多，影响反硝化反应；三）对改善污泥指数不利；同步除磷存在以下问题：一）增加污泥产量；二）采用酸性金属盐药剂会使pH值下降到最佳范围以下，对硝化反应不利；三）硝酸盐污泥和剩余污泥混在一起，回收磷酸盐较为困难，此外在厌氧状态下污泥中磷会释放；四）长期投放药剂，对活性污泥的活性有较大的影响；而后置除磷其所需投资大、运行费用高。因此，为了解决以上问题，提出一种新的化学除磷的方法。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了一种高效除磷的污水处理系统及其处理方法，将高密度沉淀池设于二级生物处理系统后，采用化学方法除磷，通过投加药剂，控制药剂投加量，泥层高度以及回流污泥浓度，实现高效除磷和降低悬浮物浓度的效果，提高出水水质。

本发明的高效除磷的污水处理系统，包括一级预处理系统和二级生物处理系统；所述一级预处理系统其输出端与二级生物处理系统输入端连接，其输入端连接有污水输送管道；还包括设置于所述二级生物处理系统其输出端的深度处理系统；所述深度处理系统包括高密度沉淀池和消毒渠；所述二级生物处理系统和高密度沉淀池排出的剩余污泥通过剩余污泥排放管排入污泥浓缩池；

所述高密度沉淀池由快速反应区、絮凝区和沉淀区构成；所述快速反应区侧面设置有与二级生物处理系统连接的进水管路；所述沉淀区侧面设置有与消毒渠连接的出水管路；

所述快速反应区设有可变频快速搅拌器，能根据进水量的不同而调整搅拌速度，便于药剂与高密度沉淀池进水充分混合；所述絮凝区设有导流筒和变频搅拌器，通过控制搅拌的速度来控制絮凝效果，若转速过快或过慢，均不利于矾花的形成；所述导流筒下方设置有污泥回流管；所述沉淀区内安装有一刮泥机和多根取样管；所述污泥回流管一端与絮凝区连接，其另一端连接至沉淀区；所述剩余污泥排放管一端与沉淀区连接，其另一端连接至污泥浓缩池，用于剩余污泥的排放。

进一步地，所述污水输送管道中的污水依次经一级预处理系统、二级生物处理系统和深度处理系统后通过排水管排放出水。

进一步地，所述污泥浓缩池内的污泥经脱水处理后外送。

进一步地，所述快速反应区中投加有聚合氯化铝；所述絮凝区中投加有聚丙烯酰胺。

作为优选的实施方案，所述沉淀区内安装有五根取样管；所述沉淀区其内的污泥泥层高度不高于由底部至上第二根取样管的高度，且设置由底部至上第二根取样管其距离沉淀区底部高度为150cm；过高的泥层高度容易使污泥漂出斜管，特别是水量不稳定对底部污泥的冲击，更容易使污泥流出。

本发明的高效除磷的污水处理方法，包括以下步骤：

第一步，二级生物处理系统出水通过进水管路进入高密度沉淀池的快速反应区，控制可变频快速搅拌器频率为45Hz，并投加聚合氯化铝，使得污水中的含磷物质形成磷酸铝，快速反应区设有流量计量器，投加聚合氯化铝的量用以下公式计算：

m_PAC =（C_TP0- C_TP1）×Q₀×22.2/1000；

其中，m_PAC为聚合氯化铝投加量，kg/d；

C_TP0为进水总磷浓度，mg/L；

C_TP1为出水总磷浓度，mg/L；

Q₀ 为高密度沉淀池进水流量，m³/d；

22.2表示去除1kg磷，需要投加22.2kg的聚合氯化铝；

第二步，将上述第一步的出水排入絮凝区，控制变频搅拌器频率为40Hz，污泥回流浓度为20~30mg/L，回流污泥的量与进水水量的比例控制在2%~5%之间，并投加聚丙烯酰胺，使磷酸铝絮凝形成矾花；聚合氯化铝与聚丙烯酰胺比例范围控制在60~100：1之间，由第一步中的计算公式可得聚合氯化铝的投加量，通过聚丙烯酰胺与聚合氯化铝的比例计算聚丙烯酰胺的投加量；

第三步，将上述第二步的出水排入沉淀区，矾花在沉淀区形成沉淀，含磷的矾花沉淀将进入污泥中，实现泥水分离，从而降低污水中的总磷浓度；沉淀区部分污泥通过污泥回流管回流至絮凝区导流筒内，污泥回流浓度为20~30mg/L，剩余污泥排入污泥浓缩池，进行污泥浓缩脱水；

第四步，将上述第三步的出水排入消毒渠进行消毒，最后达标排放，出水总磷浓度为0.27mg/L，浓度较低，出水水质较好，可达到城镇污水排放标准。

作为优选的实施方案，所述第三步中，控制沉淀区其内的污泥泥层高度不高于由底部至上第二根取样管的高度。

本发明与现有技术相比较，本发明的高效除磷的污水处理系统及其处理方法，加大化学除磷的灵活性、方便性、有效性和稳定性；减小投加药剂的盲目性，从而大大的节约污水处理成本；对于进水水量变化大，水质不稳定，进水含磷量变化大等问题，通过测定生物处理后出水中总磷含量，计算出需要去除总磷的量，来改变投加药剂的量，能够快速、有效的做出调整，最终使出水达标。

附图说明

图1是本发明的污水处理流程示意图。

图2是本发明的高密度沉淀池结构示意图。

附图中各部件标注：1-一级预处理系统，2-二级生物处理系统，3-污水输送管道，4-高密度沉淀池，5-消毒渠，6-污泥浓缩池，7-快速反应区，8-絮凝区，9-沉淀区，10-进水管路，11-出水管路，12-排水管，71-可变频快速搅拌器，81-导流筒，82-变频搅拌器，83-污泥回流管，91-刮泥机，92-由底部至上第二根取样管，93-剩余污泥排放管。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的高效除磷的污水处理系统，包括一级预处理系统1和二级生物处理系统2；所述一级预处理系统1其输出端与二级生物处理系统2输入端连接，其输入端连接有污水输送管道3；还包括设置于所述二级生物处理系统2其输出端的深度处理系统；所述深度处理系统包括高密度沉淀池4和消毒渠5；所述二级生物处理系统2和高密度沉淀池4排出的剩余污泥通过剩余污泥排放管93排入污泥浓缩池6；

所述高密度沉淀池4由快速反应区7、絮凝区8和沉淀区9构成；所述快速反应区9侧面设置有与二级生物处理系统2连接的进水管路10；所述沉淀区9侧面设置有与消毒渠5连接的出水管路11；

所述快速反应区7设有可变频快速搅拌器71，能根据进水量的不同而调整搅拌速度，便于药剂与高密度沉淀池4进水充分混合；所述絮凝区8设有导流筒81和变频搅拌器82，通过控制搅拌的速度来控制絮凝效果，若转速过快或过慢，均不利于矾花的形成；所述导流筒81下方设置有污泥回流管83；所述沉淀区9内安装有一刮泥机91和多根取样管；所述污泥回流管83一端与絮凝区8连接，其另一端连接至沉淀区9；所述剩余污泥排放管93一端与沉淀区9连接，其另一端连接至污泥浓缩池6，用于剩余污泥的排放。

所述污水输送管道3中的污水依次经一级预处理系统1、二级生物处理系统2和深度处理系统后通过排水管12排放出水。

所述污泥浓缩池6内的污泥经脱水处理后外送。

所述快速反应区7中投加有聚合氯化铝；所述絮凝区8中投加有聚丙烯酰胺。

所述沉淀区9内安装有五根取样管；所述沉淀区9其内的污泥泥层高度不高于由底部至上第二根取样管92的高度，且设置由底部至上第二根取样管92其距离沉淀区9底部高度为150cm；过高的泥层高度容易使污泥漂出斜管，特别是水量不稳定对底部污泥的冲击，更容易使污泥流出。

本发明的高效除磷的污水处理方法，包括以下步骤：

第一步，二级生物处理系统2出水通过进水管路10进入高密度沉淀池4的快速反应区7，控制可变频快速搅拌器71频率为45Hz，并投加聚合氯化铝，使得污水中的含磷物质形成磷酸铝，快速反应区7设有流量计量器（未图示），投加聚合氯化铝的量用以下公式计算：

m_PAC =（C_TP0- C_TP1）×Q₀×22.2/1000；

其中，m_PAC为聚合氯化铝投加量，kg/d；

C_TP0为进水总磷浓度，mg/L；

C_TP1为出水总磷浓度，mg/L；

Q₀ 为高密度沉淀池进水流量，m³/d；

22.2表示去除1kg磷，需要投加22.2kg的聚合氯化铝；

第二步，将上述第一步的出水排入絮凝区8，控制变频搅拌器82频率为40Hz，污泥回流浓度为20~30mg/L，过低或过高第污泥浓度对沉淀效果不利，反而需要增加聚丙烯酰胺的投加量，增加成本，回流污泥的量与进水水量的比例控制在2%~5%之间，并投加聚丙烯酰胺，使磷酸铝絮凝形成矾花；聚合氯化铝与聚丙烯酰胺比例范围控制在60~100：1之间，由第一步中的计算公式可得聚合氯化铝的投加量，通过聚丙烯酰胺与聚合氯化铝的比例计算聚丙烯酰胺的投加量；

第三步，将上述第二步的出水排入沉淀区9，矾花在沉淀区9形成沉淀，含磷的矾花沉淀将进入污泥中，实现泥水分离，从而降低污水中的总磷浓度；沉淀区9部分污泥通过污泥回流管83回流至絮凝区8的导流筒81内，污泥回流浓度为20~30mg/L，剩余污泥排入污泥浓缩池6，进行污泥浓缩脱水；

第四步，将上述第三步的出水排入消毒渠5进行消毒，最后达标排放，出水总磷浓度为0.27mg/L，浓度较低，出水水质较好，可达到城镇污水排放标准。

其中，所述第三步中，控制沉淀区9其内的污泥泥层高度不高于由底部至上第二根取样管92的高度。

本发明的高效除磷的污水处理系统及其处理方法，污水经一级预处理系统、二级生物处理系统处理后，出水进入高密度沉淀池进行高效除磷，再经消毒渠消毒后达标排放；二级生物处理系统与高密度沉淀池的剩余污泥均排入污泥浓缩池，污泥经浓缩脱水后送市政府指定位置进行处理；

污水经一级预处理系统、二级生物处理系统处理后出水总磷浓度为0.8~1.0mg/L，本发明在二级生物处理后添加高密度沉淀池处理系统，实现高效除磷效果，处理出水总磷浓度为0.27mg/L，总磷去除率达到66%~73%；其中总磷排放浓度满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918）一级A标准，即总磷浓度≤0.5mg/L。

本发明高效除磷的污水处理方法根据二级生物处理系统处理出水总磷值和污水处理总磷的排放标准值，计算需要去除磷的量；通过本技术多次的实际操作可知，去除1kg磷，需要投加22.2kg的聚合氯化铝（其中Al₂O₃有效含量30%），聚合氯化铝（简称PAC）与聚丙烯酰胺（简称PAM）投加比例需要控制在60~100：1，此比例可使得絮凝效果最佳，本发明技术具有减小投加药剂的盲目性，药剂量投加最少，成本最低的优点。

本发明的高效除磷的污水处理系统及其处理方法，往高密度沉淀池快速反应区中投加PAC，使得PAC与进水快速混合，并与水中的磷发生化学反应生成磷酸铝后进入絮凝反应区；在絮凝反应区中投加絮凝剂PAM，同时从沉淀区底部回流一定量的污泥到絮凝反应区，在絮凝反应区进行充分搅拌，形成大的矾花后进入沉淀区，进行泥水分离，处理出水排至消毒渠；沉淀污泥中含有大量的磷酸铝，除了一小部分污泥回流到絮凝反应区导流筒中，大部分通过剩余污泥泵排放到污泥浓缩池，这部分污泥带有混凝剂，与生物反应池排放出来的剩余污泥混合在一起，有利于生物污泥更好的脱水，同时还减少了脱水过程中絮凝药剂的投加量，从而进一步减少污水处理成本。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。