专利名称：反硝化聚磷污水处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于有机污水处理的反硝化聚磷方法及其所用的装置系统。
迄今已知和使用的能在去除有机物同时去除氮和磷的污水生物处理方法，是通过在同一体系(活性污泥)中存在的不同的细菌群经不同的过程完成。好氧异养菌群去除有机物和将有机氮转化成氨氮；好氧自养硝化菌群通过硝化作用将氨氮转化成硝酸氮；反硝化菌群在缺氧条件下；将硝酸氮转化成氮气回归大气；磷酸盐则通过好氧性异养菌群经厌氧/好氧的循环，在好氧时超量吸收磷，通过排放富磷剩余污泥而除磷。在上述方法中，硝化在曝气池完成；反硝化是通过大量回流的曝气池混合液带来的硝酸盐到前置的反硝化池实现，称之为前置反硝化；除磷是通过终沉池的污泥回流到厌氧区释磷再到好氧区吸磷实现。由于在活性污泥生态系统的不同的细菌群中，自养硝化菌是生长速度最慢的细菌，则需活性污泥有足够长的污泥龄，完全硝化可能需20～30天的污泥龄，即需相对大的反应容积和高的曝气量；而前置反硝化为提高脱氮率，则需相当大的内回流比，一般可达到200～300％，即需相对大的动力消耗；另外，实验和生产实践已证明，利用好氧异养菌在厌氧/好氧循环吸磷时，在厌氧段，硝酸盐的存在对吸磷有极不利的影响，而且，这种方法一般不能使出水的磷酸盐小于0.5mg/l。
反硝化聚磷污水处理法是利用异养性兼性厌氧反硝化菌在厌氧(无氧、无硝酸盐)环境/缺氧(无氧、存在硝酸盐)环境之间循环过程，在厌氧状态时作为反硝化活性污泥可吸附有机物、释放磷；在缺氧存在硝酸盐状态时，作为反硝化活性污泥的反硝化菌利用体内吸附贮存的有机物，将硝酸态氮转化成氮气的同时超量吸磷完成反硝化过程，即聚磷和反硝化为同一细菌群(反硝化聚磷菌)在厌氧(无氧、无硝酸盐)环境/缺氧(无氧、存在硝酸盐)环境之间循环过程完成，且反硝化聚磷在缺氧反硝化段利用硝酸盐进行反硝化时吸磷，而非传统的好氧吸磷，所以称其为“反硝化聚磷”。
反硝化聚磷法污水处理工艺的关键是实现反硝化活性污泥在厌氧/缺氧系统内循环且与硝化系统的污泥相分离。反硝化聚磷法工艺中，首先用含反硝化菌的活性污泥与污水在厌氧状态下混合接触，在此过程中含反硝化菌的活性污泥大量吸附污水中的有机物，同时释放磷酸盐；然后将已吸附了有机物的反硝化活性污泥与污水分离；分离出的污水进入硝化系统，在好氧情况下，利用好氧自养硝化菌将污水中的氨转化成硝酸盐；再将经硝化系统处理过的含硝酸盐的出水与前述已吸附了有机物的反硝化活性污泥混合接触，进行反硝化和吸磷，在此过程反硝化菌利用吸附的有机物为碳源，以硝酸盐为电子受体，进行反硝化脱氮，同时吸收大量的磷酸盐，在体内合成聚磷酸高能键贮存能量，以备进入厌氧环境时利用；完成反硝化和吸磷后，再分离出反硝化活性污泥，清液即可达标排放，污泥一部分作为剩余污泥排放，其余返回厌氧/缺氧循环系统。
为提高本发明的反硝化聚磷污水处理方法处理有机污水过程中的除磷脱氮效率，降低投资和运行费，将步骤-5-最终沉淀分离下来的反硝化活性污泥的一部分引回厌氧反应环境中，另一部分沉淀分离下来的反硝化活性污泥可作为富磷剩余污泥排出系统。反硝化聚磷法污水处理工艺的关键是实现含反硝化菌的活性污泥在厌氧/缺氧系统内循环且与硝化系统的污泥相分离。含反硝化菌的活性污泥与污水在厌氧状态下混合接触，吸附污水中的有机物，同时释放磷酸盐，以达到去除有机物及为反硝化并聚磷创造条件；排出富磷剩余污泥以达到除磷目的。
为提高最终沉淀分离效率和增加出水中的溶解氧含量，步骤-4-引出的反硝化混合液在沉淀分离之前先引进好氧环境中进行吹脱曝气，当然，其中的一部分反硝化混合液也可在吹脱曝气前或后作为富磷剩余污泥排出系统。以避免活性污泥吸附反硝化时产生的氮气泡而影响沉淀分离和增加出水中的溶解氧含量；为实现除磷目的也可在此排出富磷剩余污泥。
为了硝化步骤-2-分离出的污水中的氨，并为给硝化菌创造独立且优化的硝化条件，在步骤-3-中硝化污泥随水流循环运行，即利用独立的活性污泥法硝化系统，硝化污泥只在硝化系统内循环。步骤-2-分离出的污水进入硝化系统，在好氧情况下，利用悬浮生长的好氧自养硝化菌将污水中的氨转化成硝酸盐。
为了硝化步骤-2-分离出的污水中的氨，并为给硝化菌创造独立且优化的硝化条件的另一种做法是，在步骤-3-中，硝化污泥附着于填料表面，即利用独立的生物膜法硝化系统。步骤-2-分离出的污水进入硝化系统，在好氧情况下，利用附着生长的好氧自养硝化菌将污水中的氨转化成硝酸盐。
为保证本发明的反硝化聚磷污水处理方法处理污水过程中的除磷脱氮优化效率，采取下述做法和参数在步骤-1-中有保证反硝化污泥与原水良好混合并不沉淀的机械或水力搅拌混合设施，以利于吸附有机物；且污水污泥在步骤-1-中的实际停留时间在0.1～3.6小时，停留时间过短完不成有机物吸附和磷酸盐释放，时间过长效率低；并保证步骤-1-的绝对厌氧以保证磷酸盐释放。在步骤-2-中的污泥停留时间应小于3.2小时，并保证厌氧分离，以避免已吸附有机物的降解或释放。在步骤-4-中污泥引进采用泵或水下推流器驱动，其循环量为能使步骤-2-的污泥停留时间小于3.2小时，并保证反硝化污泥无氧；在步骤-4-中有保证反硝化污泥与硝化后污水良好混合并不沉淀的机械或水力搅拌混合设备，反硝化区容积由进水总氮负荷，硝化率，要求的反硝化率及进水总磷含量确定，一般为0.2～4.8小时，停留时间过短反硝化不完全，时间过长可能引起磷酸盐释放。反硝化污泥回流由泵或水下推流器驱动，其循环量为能使步骤-5-中污泥停留时间在0.5～4.8小时，停留时间过短沉淀分离不完全，时间过长可能引起磷酸盐释放。
为实现本发明的反硝化聚磷污水处理方法处理污水过程中达到除磷脱氮效果的装置系统，系统设有9个部分，其中的8个部分是必需的，而曝气吹脱区(6)只是为提高效率增设的。系统的9个部分中厌氧区(1)与快速分离区(2)连接，快速分离区(2)分别与上部硝化系统区(3)，下部反硝化污泥循环系统(4)连接；系统(3)、系统(4)分别与反硝化区(5)连接；反硝化区(5)与曝气吹脱区(6)连接，曝气吹脱区(6)与最终分离区(7)连接；最终分离区(7)下部经反硝化污泥回流及排泥系统(8)与厌氧区(1)连接；曝气风机(9)分别与硝化系统区(3)、曝气吹脱区(6)连接。
污水进入厌氧区(1)与由最终分离区(7)分离出的并经反硝化污泥回流系统(8)回流的反硝化污泥混合，反硝化污泥吸附污水中的有机物并释放磷酸盐；随后进入快速分离区(2)分离出吸附了有机物的反硝化污泥；快速分离区(3)分离出的上清液进入硝化系统(3)，由风机(9)向(3)曝气提供氧使之硝化，将氨态氮转化成硝酸态氮，在此，硝化系统的硝化污泥在硝化系统内循环或固定，只有剩余污泥单独排放或随水进入下一阶段；硝化后含硝酸态氮的污水进入反硝化区(5)与快速分离区(2)分离出的经反硝化污泥循环系统(4)输送来的吸附了有机物的反硝化污泥混合，以吸附的有机物为碳源，以硝酸盐为电子受体进行反硝化，同时吸收磷酸盐；反硝化后的混合液进入曝气吹脱区(6)，由风机向曝气吹脱区短时再曝气吹脱以去除反硝化产生的氮气；曝气吹脱的混合液进入最终分离区(7)分离出反硝化污泥，上清液达标排放，污泥进入反硝化污泥回流及排泥系统(8)，排除剩余污泥及进入再循环，以此往復不断完成污水处理——去除有机物及氮、磷营养物之任务。
为实现本发明的反硝化聚磷污水处理方法处理污水过程中达到除磷脱氮效果，本发明采用以下的具体设备厌氧区(1)为斜腰向下台状箱体并装有水平轴搅拌器(12)；快速分离区(2)为之字形箱体，其中段纵向平行插装两块以上沉淀分离斜板(10)，底部装有螺旋刮泥机(13)；硝化区(3)为长方形箱体，底部装有曝气头(14)；反硝化污泥循环系统(4)是两端分别连接沉淀区(2)、反硝化区(5)的管道与水泵连接(或推流器)；反硝化区(5)为斜腰向上的台状箱体并装有水平轴搅拌器(12)；曝气吹脱区(6)为长方形箱体，底部装有曝气头(14)；最终分离区(7)为之字形箱体，其中段纵向平行插装两块以上沉淀分离斜板(11)，底部装有螺旋刮泥机(13)；系统(8)为两端分别连接厌氧区(1)，最终沉淀区(7)中间连接水泵(或推流器)。
将最终沉淀分离下来的反硝化活性污泥引回厌氧反应环境中，其中的一部分沉淀分离下来的反硝化活性污泥作为富磷剩余污泥排出系统。
将步骤-4-反硝化混合液在沉淀分离之前先引进好氧环境中进行吹脱曝气。
在步骤-3-中，硝化污泥附着于填料表面。
在步骤-1-中有机械搅拌混合设施，污水污泥在步骤-1-中的实际停留时间在0.8小时，步骤-1-是绝对厌氧的；在步骤-2-中的污泥停留时间为3.2小时，并为厌氧分离；在步骤-4-中污泥引进采用泵驱动，其循环量为能使步骤-2-的污泥停留时间为3.2小时，反硝化污泥是无氧的；在步骤-4-中有机械搅拌混合设备，反硝化区停留时间为2.5小时，反硝化污泥回流由泵驱动，其循环量为能使步骤-5-中污泥停留时间在3.6小时。
本实施例的装置系统由9个部分组成，厌氧区(1)与快速分离区(2)连接，快速分离区(2)分别与上部硝化系统区(3)，下部反硝化污泥循环系统(4)连接；系统(3)、系统(4)分别与反硝化区(5)连接；反硝化区(5)与曝气吹脱区(6)连接，区(6)与最终分离区(7)连接；区(7)下部经反硝化污泥回流及排泥系统(8)与厌氧区(1)连接；曝气风机(9)分别与硝化系统区(3)、曝气吹脱区(6)连接。
厌氧区(1)为斜腰向下台状箱体并装有水平轴搅拌器(12)；快速分离区(2)为之字形箱体的快速沉淀区，其中段纵向平行插装两块以上沉淀分离斜板(10)，底部装有螺旋刮泥机(13)；硝化区(3)为长方形箱体的膜法硝化区，底部装有曝气头(14)；反硝化污泥循环系统(4)是两端分别连接沉淀区(2)、反硝化区(5)的管道与水泵连接(或推流器)；反硝化区(5)为斜腰向上的台状箱体并装有水平轴搅拌器(12)；曝气吹脱区(6)为长方形箱体，底部装有曝气头(14)；最终分离区(7)为之字形箱体的二沉池区，其中段纵向平行插装两块以上沉淀分离斜板(11)，底部装有螺旋刮泥机(13)；系统(8)为两端分别连接厌氧区(1)，最终沉淀区(7)中间连接水泵(或推流器)，(15)为进气管。
本实施例的有关本发明方法的装置的处理水量为75m3/d，由进水至出水的总容积为30m3(包括反应与分离区等所有容积)，相当总停留时间为9.6小时，装置系统结构见附图
，处理的废水为生活污水与工业废水的混合污水，进出水水质如下表1表1实施例1处理效果
实施例2本实施例是有关本发明方法的装置处理城市合流制下水道污水的实施，处理的水量为100～120m3/d，由进水至出水的总容积为30m3(包括反应与分离区等所有容积)相当总停留时间为6.0～7.2小时，其余与实施例1相同，进出水水质如下表2表2 实施例2处理效果
权利要求
1.一种反硝化聚磷污水处理方法，其特征在于步骤-1-首先，利用污水中的反硝化活性污泥在厌氧环境中吸附污水中的有机物，同时，释放出磷酸盐；步骤-2-将已吸附了有机物的反硝化活性污泥从污水中分离；步骤-3-一方面，将分离污泥后的污水引入存在好氧自氧硝化菌硝化污泥的系统中，在曝气条件下进行硝化；步骤-4-另一方面，将分离出的反硝化活性污泥引进缺氧环境中与硝化后的污水混合进行缺氧反硝化；步骤-5-将反硝化后的混合液引出，进行最终沉淀分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将最终沉淀分离下来的反硝化活性污泥引回厌氧反应环境中，其中的一部分沉淀分离下来的反硝化活性污泥可作为富磷剩余污泥排出系统。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤-4-引出的反硝化混合液在沉淀分离之前先引进好氧环境中进行吹脱曝气。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤-3-中硝化污泥在硝化系统中循环运行。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤-3-中，硝化污泥附着于填料表面。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在步骤-1-中有保证反硝化污泥与原水良好混合并不沉淀的机械或水力搅拌混合设施，且污水污泥在步骤-1-中的实际停留时间在0.1～3.6小时，并保证步骤-1-的绝对厌氧；在步骤-2-中的污泥停留时间应小于3.2小时，并保证厌氧分离；在步骤-4-中污泥引进采用泵或水下推流器驱动，其循环量为能使步骤-2-的污泥停留时间小于3.2小时，并保证反硝化污泥无氧；在步骤-4-中有保证反硝化污泥与硝化后污水良好混合并不沉淀的机械或水力搅拌混合设备，反硝化区容积由进水总氮负荷、硝化率、要求的反硝化率及进水总磷含量确定，一般为0.2～4.8小时，反硝化污泥回流由泵或水下推流器驱动，其循环量为能使步骤-5-中污泥停留时间在0.5～4.8小时。
7.实现权利要求1或2所述的方法的装置系统，其特征在于系统的9个部分中厌氧区(1)与快速分离区(2)连接，快速分离区(2)分别与上部硝化系统区(3)，下部反硝化污泥循环系统(4)连接；系统(3)、系统(4)分别与反硝化区(5)连接；反硝化区(5)与曝气吹脱区(6)连接，曝气吹脱区(6)与最终分离区(7)连接；最终分离区(7)下部经反硝化污泥回流及排泥系统(8)与厌氧区(1)连接；曝气风机(9)分别与硝化系统区(3)、曝气吹脱区(6)连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于厌氧区(1)为斜腰向下台状箱体并装有水平轴搅拌器(12)；快速分离区(2)为之字形箱体，其中段纵向平行插装两块以上沉淀分离斜板(10)，底部装有螺旋刮泥机(13)；硝化区(3)为长方形箱体，底部装有曝气头(14)；反硝化污泥循环系统(4)是两端分别连接沉淀区(2)、反硝化区(5)的管道与水泵连接(或推流器)；反硝化区(5)为斜腰向上的台状箱体并装有水平轴搅拌器(12)；曝气吹脱区(6)为长方形箱体，底部装有曝气头(14)；最终分离区(7)为之字形箱体，其中段纵向平行插装两块以上沉淀分离斜板(11)，底部装有螺旋刮泥机(13)；系统(8)为两端分别连接厌氧区(1)，最终沉淀区(7)中间连接水泵(或推流器)。
全文摘要
本发明涉及一种用于污水处理的反硝化聚磷方法及其所用的装置系统。在本方法中首先利用反硝化活性污泥在厌氧环境中吸附污水中的有机物，同时，释放出磷酸盐；将已吸附了有机物的活性污泥从污水中分离；将分离污泥后的污水引入好氧环境中，在曝气条件下进行硝化；再将硝化后含硝酸盐的污水与含反硝化菌的活性污泥进行反硝化并同时聚磷；反硝化聚磷后的混合液引出，进行沉淀分离后得到净化。这种方法不但可去除有机污染物，且可同时去除氮和磷营养物。为实现所说方法的装置或流程由一个厌氧区，一个快速分离区，一个硝化区和一个反硝化区、一个曝气吹脱区及一个最终分离区组成，它们之间或相通，或由泵及管道相连。
文档编号C02F9/02GK1428303SQ0113014
公开日2003年7月9日 申请日期2001年12月28日 优先权日2001年12月28日
发明者隋军 申请人:广州市市政工程设计研究院, 国家环境保护总局华南环境科学研究所, 广州广一集团有限公司