一种新的双泥法脱氮除磷工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种污水生化处理工艺，特别涉及从污水中去除有机污染物，尤其是氮和磷。
【背景技术】
[0002]目前工业化应用的生物脱氮除磷工艺均为单一污泥生物系统，即利用混合微生物种群完成有机物氧化、硝化、反硝化和生物除磷。单一污泥脱氮除磷工艺中存在很多缺点，主要包括两方面:反硝化作用和释磷作用都要消耗碳源，在碳源不足的条件下，反硝化细菌和释磷菌因为相互争夺碳源，导致的反硝化和除磷失败；除磷菌需要通过不断排泥实现除磷，泥龄较短，而硝化细菌世代生长时间较长，如果排泥过于频繁，会使未成熟的硝化细菌大量流失。双污泥脱氮除磷工艺是在传统生物脱氮除磷工艺基础上发展的一种新工艺，硝化菌与反硝化菌在不同的容器内分别培养，可以有效地解决上述问题，且大幅度降低了曝气量，起到节能效果。目前对双污泥工艺的研究还处于实验室阶段，工艺开发也仅限于DEPHAN0X工艺和A2N-SBR工艺，对其机理的研究和运行过程中各参数的控制尚不成熟，更未有成功运行的工程实例。DEPHAN0X除磷脱氮工艺流程是在Α/Α/0工艺的厌氧池与缺氧池之间增加了中间沉淀池和固定膜反应池。固定膜反应池的设置可以避免由于氧化作用而造成有机碳源的损失并稳定系统的硝酸盐浓度。污水在厌氧池中释磷，在中间沉淀池中进行泥水分离。含氮较多的上清液进入固定膜反应池进行硝化，中间沉淀池污泥则跨越固定膜反应池进入缺氧段，完成反硝化和摄磷，终沉池富磷污泥部分回流到厌氧段，部分外排，实现除磷。A2NSBR工艺由厌氧/缺氧序批式反应器和硝化序批式反应器组成，这两个反应器的活性污泥完全分开，只将沉淀后的上清液相互交换。进水和回流污泥混合后进入厌氧池，聚磷菌吸收易于降解的有机物进行PHB储备，同时释磷；随后进入沉淀池泥水分离，富集氨氮的上清液进入侧流好氧池进行硝化反应，而含有大量PHB的污泥则同硝化液一起进入主流缺氧反应池，在此以硝态氮为电子受体进行反硝化除磷。A2NSBR和DEPHAN0X工艺具有类此的优缺点。优点是可分别控制聚磷菌和反硝化菌的泥龄，有利于它们的分别优化培养，能解决除磷系统反硝化碳源不足的问题和降低系统的曝气消耗，而且可缩小曝气池的体积，降低剩余污泥量，尤其适用于处理低C0D/TKN的污水。缺点是由于进水中氮和磷的比例是很难恰好满足缺氧摄磷的要求，这给系统的控制带来了困难。2003年4月16日公开的专利号为02138665的专利公布了一种生物脱氮除磷的工艺。该专利是一种双循环两相生物脱氮除磷工艺，以前置厌氧反应器、序批式运行的生物主反应器、沉淀池和生物膜反应器在空间上构成四个主体单元。主反应器在时间上至少循序进行进水/曝气、缺氧搅拌、静置沉淀、撇水/闲置四种单元操作。废水先经厌氧反应器与来自沉淀池的回流污泥混合，实现絮凝性微生物的选择并为聚磷菌提供释磷环境，排出的混合液进入主反应器。主反应器培养聚磷细菌、反硝化细菌在内的异养微生物，并在不同单元操作中实现去除C O D、反硝化和摄磷功能，在静置沉淀泥水分离后，上清液作为出水排放。生物膜反应器中培养自养的亚硝化和硝化细菌，其进水来自主反应器已完成C O D去除并经过沉淀池泥水分离的清液，硝化后的出水返回至主反应器进行反硝化。该方法比常规单一的污泥法提高了处理效率和反应器的容积利用率。但是该方法在结构上把厌氧区和沉淀区从序批反应器单独划分出去，工艺流程变复杂，且单个功能区形成了相对固定的水力停留时间，对于脱氮或除磷的运行灵活性有所降低。运行时厌氧反应器和主反应器不控制水力条件，污泥多呈絮状，容积负荷有进一步提升的空间。
【发明内容】
[0003]为了解决在脱氮除磷应用上目前双污泥法工艺流程复杂、灵活性较差、容积负荷较低的问题，本发明提供了一种污泥分相培养、序批式与上向流相结合，结构简单、运行灵活、污泥浓度高、容积负荷大、容积利用率高的生物处理工艺一一种新的双泥法脱氮除磷工艺。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:以新型的厌氧/缺氧反应器一上向流序批式生物反应器和旁路好氧反应器在空间上构成两个主体单元用于脱氮除磷。上向流序批式生物反应器在时间上至少有进水/曝气、第一次固液分离出水/闲置、反硝化/曝气、第二次固液分离出水/闲置四种循序运行的单元操作。进水/曝气单元和反硝化/曝气单元是主要的生物反应单元。
上向流序批式生物反应器进行进水/曝气单元操作时，原污水由底部配水装置进入该反应器内，污水中的大部分有机物被吸附降解，在厌氧环境为聚磷菌提供释磷环境；所述进水/曝气采用非限制性曝气方式或限制性曝气方式或不曝气方式，对反应器内的混合液供应空气或氧气，所述非限制性曝气为边进水边曝气的方式，所述限制性曝气为先进水后曝气的方式，所述不曝气方式为只进水不曝气的方式。所述进水/曝气的三种方式选用是根据除磷的需求来确定的。
[0005]上向流序批式生物反应器进行第一次固液分离出水/闲置单元操作时，将完成了大部分有机物吸附降解和释磷后的处理液通过静置沉淀或通过过滤作用完成固液分离，分离后的上清液或滤后水进入旁路好氧反应器。
[0006]上向流序批式生物反应器进行反硝化/曝气单元操作时，将接受来自旁路好氧反应器的硝化液，在反应器内进行反硝化作用，同时也可以起到磷的摄取作用。所述反硝化/曝气过程采用全程曝气方式或间歇曝气方式或不曝气方式，对反应器内的混合液供应空气或氧气，所述全程曝气为整个过程都曝气的方式，所述间歇性曝气为部分时间曝气的方式，所述不曝气方式为整个过程不曝气的方式。所述反硝化/曝气的三种方式选用是根据除磷和脱氮的需求来确定的。
[0007]上向流序批式生物反应器进行第二次固液分离出水/闲置单元操作时，将完成了反硝化和摄磷后的处理液通过静置沉淀或通过过滤作用完成固液分离，分离后的上清液或滤后水作为出水排放。固液分离出的部分污泥可以作为富磷污泥排出系统，实现除磷。
[0008]其中，上向流序批式生物反应器底部采用底部配水装置配水，配水装置包括不少于一个的配水孔口。配水装置可以采用大阻力配水系统的形式，比如按主干管一次干管一配水支管一配水口方式逐级配水的树枝状配水管、一管多孔的穿孔管方式。在反应器进行生化反应时形成向上的水流，有利于形成以颗粒污泥为主的活性污泥，污泥的沉淀性能提高使容积负荷增大、容积利用率得到提高。作为本发明的进一步改进，上向流序批式生物反应器增加不少于一路的流向底部配水装置的混合液回流装置。混合液回流装置可以由上部回流装置、循环泵和循环管道组成，其中循环泵根据泵的安装要求装在循环管道的适当位置，上部回流装置较好的做法是有一个浮筒可以漂浮在水面，使取水管道的吸口正好淹没在水下，通过软管或可以旋转的连接管道使回流水接到反应器底部配水装置。在进水/曝气、反硝化/曝气单元操作时都可以根据需要伴随或不伴随上部混合液的回流过程。在反应器由进水形成的上升液流、上部液体回流形成的上升液流和供气形成的上窜气泡三种搅拌形式都可以对反应区内的污泥颗粒起到水力搅拌作用，加强了污泥与基质的充分接触，上向流的介质与具有向下运动趋势的污泥的相对运动对污泥产生重要的分级作用，进而影响污泥颗粒化进程。颗粒化污泥具有良好的沉降性能和生物活性，节省了沉淀时间和排水时间，单位体积内微生物种群的数量比絮状污泥高的多，提高了反应器的容积负荷。这样的机理应用于生化脱氮除磷工艺，正是本发明的技术核心。
[0009]作为本发明的进一步改进，把上向流序批式生物反应器的底部做成不少于一个的配水槽，配水槽上宽下窄，反应器底部配水装置的配水孔口分组与配水槽对应。这种结构增加了配水的均匀性并增强了污水与污泥的接触，对反应区内的污泥颗粒产生重要的分级作用，有利于污泥的颗粒化。也可以把上向流序批式生物反应器的底部做成不少于一个的配水斗，配水斗上宽下窄，反应器底部配水装置的配水孔口与配水斗一一对应。这种结构增加了配水的均匀性并增强了污水与污泥的接触，对反应区内的污泥颗粒产生重要的分级作用，利于污泥的颗粒化。
[0010]其中，旁路好氧反应器可以采用但不限定于采用生物膜反应器、MBR反应器、序批式反应器的形式。旁路好氧反应器内硝化菌单独培养，硝化菌含量高，提高了硝化效率，从而提闻系统的脱氣效率。
[0011]上述技术方案中的有关内容和变化解释如下:
上述方案中，进水/曝气单元操作时，可根据进水磷含量和出水的磷排放要求调整运行参数，如除磷去除率要求不高或不要求生物除磷时，可以在单元操作后期或全程适当曝气以提高污泥对有机物的吸附作用而少