专利名称：一种新的污水处理方法
技术领域：
本发明涉及一种优化型一体化活性污泥法，是一种污水处理方法。
本发明的优化型一体化活性污泥法是将一体化活性污泥法整体系统的微生物能级得到平衡，从而保证出水悬浮物；由此同时，强化系统的生物除磷能力。
背景技术：
在先有技术中，一体化活性污泥法是一种将生物降解与悬浮物分离集齐一体的活性生物污泥处理工艺，其主要特点是省去了初级沉淀池及二级沉淀池，从而达到节省土地资源及简化整体系统的目的。节省了二级沉淀池后，每一小组系统中的二池交替更换作为澄清水出水用，其基本机理与70年代开发之氧化沟相同。见图1，原来的一体化活性污泥法，每条处理的构筑物由三个池，即边池(1，3)和中间池(2)组成，所述边池(1，3)和中间池(2)通过通道9水力连通，进水口6，7在第一循环时分别向边池1或中间池2进水(见图1a，1b，1c)，而第二循环则分别向边池3及中间池2进水(见图1d，1e，1f)，每个池中均设有供氧设备，采用鼓风曝气，或表面曝气。两侧的边池(1，3)设有固定出水堰及剩余污泥排放口(16)。该池既可作反应池，又可作沉淀池。中间池(2)只作反应池。进入系统的污水，通过进水闸门控制可分时序分别进入边池(1，3)和中间池(2)中任意一只池。反应时，由池1进入池2再进入池3，均在连续水流及固定水位条件下，同时进行进水、搅拌、曝气、沉降、出水的动作。进水时在池1先进行厌氧反应搅拌进水，进行厌氧、缺氧反应，之后曝气，即流入池2，在池2中工作状态为曝气、搅拌曝气或搅拌。之后进入池3，即沉降出水。在此单程反应中，活性污泥由池2带向池3，沉降下来；等到池2进水时，池2再进入池3，亦进行相关动作，即池1开始预沉淀，到第二循环由池3进水时(见图1d)，池3进入池2再进入池1，则进行与第一循环池1进水时相同的反应动作，只是水流方向反其道而行，同时累积的污泥也流回池2。剩余污泥经排污系统(16)排除。此时进水口6′，7′在第二循环时分别向边池3或中间池2进水(见图1d，1e)，藉由设定的处理流量，在三个池间，藉由厌氧、缺氧、好氧、沉降而达到降解BOD5碳源有机污质的目的，并到脱氮、部分生物除磷的效果。
此工艺在澄清过程中累积在边池(1、3)中的污泥，通过在下一运转周期中进水的逆向走向，将累积的污泥推回中间池(2)中，其基本思想方法与三沟氧化沟相同。这样的运行型式简化了传统活性污泥法的污泥平衡方式，但也随之带来了一个突出的矛盾，当边池(1、3)进水太少时该池中累积的污泥带出量不够而造成污泥层太高及中间池的活性污泥量不够，即系统的整体污泥平衡不良从而影响整体系统运行。
而另一方面，如在边池(1、3)进水过多，其系统的污泥平衡改善了。然而，由于边池(1、3)乃非连续运行，进水量提高了该边池(1、3)的有机物负荷，高的负荷带来了一个高的微生物生长速率及高的生物能级。在沉淀及絮凝开始时，由于大量高能级散发型细菌的存在，而使得污泥的降絮澄清有极大的困难，从而使上清液中含有一定量的微小散发型悬浮物带入出水中。这样，出水的BOD5、TSS、总磷均会上升，污水的处理效果大大下降。
现有技术中污水处理方法的生物除磷，如发明名称为多阶段双周期进水工艺的美国专利第5,942,108号，都设有专门的厌氧池，这增加了系统的复杂性。
因此，现有技术中迫切需要一种新型的污水处理方法，以改进现有技术中的不足。
图1是现有技术中的一体化活性污泥法工艺示意图。
图2是本发明的一种优化型一体化活性污泥法工艺示意图。其中利用泵(4)或(4’)将中间池(2)中的混合液体打回至边池(1)或(3)，从而将边池(1)或边池(3)中的累积污泥推回至中间池(2)中。
图3是本发明的另一种优化型一体化活性污泥法工艺示意图。其中在边池(1)和边池(3)的近底部侧下方设有进水口(14)和(14’)，将污水引入污泥层(8)之后从另一进水口(7或9)或(7′或9’)将污水引入中间池(2)，从而底部的进水和边池(1，3)与中间池(2)的通道(9)形成了一通过污泥层(8)的短流(10)，使污泥层中的高浓度污泥能够迅速地从边池(1，3)移至中间池(2)。
发明内容
本发明的目的是提供一种优化型一体化活性污泥法。该方法通过增加回流及改变进水点来解决原有一体化活性污泥法低处理效率的缺陷。本发明的优化型一体化活性污泥法把生物除磷的基本机理直接运用到一体化的活性污泥法中，即在高浓度有机物与高浓度悬浮物的厌氧反应条件下进行除磷菌的吸附生长，去除了专门的厌氧池。
具体实施方案在一个实施方案中，本发明提供了一种优化型一体化活性污泥法(参见图2)。该方法是在两个边池(1，3)和中间池(2)、进水口(6，7或6′，7′)、出水口(11)、曝气装置和/或搅拌装置、通道(9)和排泥系统(16)组成的活性污泥法污水处理设备中进行的，所述活性污泥法包括下述步骤一污水进水步骤，所述污水进水步骤，是将污水轮流从进水口(6，7)或从进水口(6′，7′)引入边池(1，3)或中间池(2)，所述进水口(6，7或6′，7′)设置在所述边池(1，3)和中间池(2)的任意位置；一混合反应步骤，在所述混合反应步骤中进行厌氧反应，缺氧反应和好氧反应中的至少一种反应的曝气装置和/或搅拌装置进行工作；一预沉淀步骤，所述预沉淀步骤是在所述混合反应结束后进行的；一澄清出水步骤，所述澄清出水步骤是在预沉淀步骤之后进行的，其特征是所述优化型一体化活性污泥法包括一回流步骤，所述回流步骤包括搅拌装置启动后的回流缺氧反应步骤和/或曝气装置起动后的回流好氧反应步骤，与所述混合反应步骤同步进行，所述回流步骤是采用泵(4)或类似方式将在中间池(2)中的混合液体打回到边池(1)或者由泵(4′)或类似方式将中间池(2)中的混合液体打回至边池(3)，从而将边池(1)或边池(3)中的累积污泥推回至中间池(2)中。
本发明的优化型一体化活性污泥法包括一污泥层进水反应步骤(见图3a及3d)，所述步骤在澄清出水步骤之后进行，即在边池(1)的近底部的侧下方的进水口(14)将污水引入污泥层(8)之后从另一进水口(7或9)将污水引入中间池(2)，然后再从边池(3)的近底部的侧下方的进水口(14′)将污水引入污泥层(8)之后，从另一出水口(7′或9’)将污水引入中间池(2)，从而底部的进水和边池(1，3)与中间池(2)的通道(9)形成了一通过污泥层(8)的短流(10)，使污泥层中的高浓度污泥能够迅速地从边池(1，3)移至中间池(2)。
本发明的优化型一体化污泥法包括一回流步骤和一污泥层进水反应步骤(见图3)；所述回流步骤包括搅拌装置启动后的回流缺氧反应步骤和/或曝气装置起动后的回流好氧反应步骤，与所述混合反应步骤同步进行，所述回流步骤是采用泵4将在中间池(2)中的混合液体打回到边池(1)或由泵(4′)将中间池(2)中的混合液体打回至边池(3)，从而将边池(1)或边池(3)中的累积污泥推回至中间池(2)中；所述一污泥层进水反应步骤，在澄清出水步骤之后进行，即在边池(1)的近底部的侧下方的进水口(14)将污水引入污泥层(8)之后从另一进水口(7)将污水引入中间池(2)，然后再从边池(3)的近底部的侧下方的进水口(14′)将污水引入污泥层(8)之后，从另一进水口(7′)将污水引入中间池(2)，从而底部的进水和边池(1，3)与中间池(2)的通道(9)形成了一通过污泥层(8)的短流(10)，使污泥层中的高浓度污泥能够迅速地从边池(1，3)移至中间池(2)。
下面结合附图对本发明的实施例作一详细阐述。
图1为先有技术的一体化活性污泥法的示意图。
1a为先有技术的运行第一步骤，边池(1)进水。
1b为先有技术的运行第二步骤，中间池(2)进水，边池(1)反应。
1c为先有技术的运行第三步骤，中间池(2)进水，边池(1)预沉淀。
1d至1f乃后循环运行的3步骤，即池(1)与池(3)的对换，与图1a至1c的对应。
图2为本发明的一种优化型一体化活性污泥法示意图。
2a为本发明方法的运行第一步骤，边池(1)进水加回流。
2b为本发明方法的运行第二步骤，中间池(2)进水，边池(1)反应加回流。
2c为本发明方法的运行第三步骤，中间池(2)进水，边池(1)预沉淀。
2d至2f乃后循环运行的3步骤，即池(1)与池(3)的对换，与图2a至2c的对应。
图3为本发明的一种优化型一体化活性污泥法的除磷步骤的示意图。
3a为本发明方法的除磷步骤的第一步骤，污泥层进水。
3b为本发明方法的除磷步骤的第二步骤，中间池(2)进水，边池(1)反应加回流。
3c为本发明方法的除磷步骤的第三步骤，中间池(2)进水，边池(1)预沉淀。
3d至3f乃后循环运行的3步骤，即池(1)与池(3)的对换，与图3a至3c的对应。
由图2可知，本发明的一体化活性污泥法的第一部分是加入一套从中间池(2)至边池(1或3)的回流步骤，即采用泵4将中间池2中的混合液体打回至边池1或由泵4′将中间池2中的混合液体打回至边池3，从而将边池1或边池3中的累积污泥推回中间池2中，从而形成回流步骤。
从图2中可见，增加二组从中间池(2)至边池(1及3)的回流(15及15′)。
边池(1或3)在澄清阶段积累的污泥，主要依靠回流(15及15′)返回至中间池(2)以满足中间池(2)的微生物量及避免边池(1及3)的污泥累积。
在系统污泥的平衡不再依赖边池(1或3)的进水(6或6′)的推流条件下，边池(1或3)的进水(6或6′)可大大下降，从而减小了边池(1或3)的负荷，主要负荷由中间池(2)承受。
中间池(2)处于连续反应运行状态(无沉淀过程)，在负荷移至中间池(2)后，反应效率增加了，从而增加了系统整体反应效率。
负荷移至中间池(2)后，也相应将反应设备的重心移至了中间池，由于中间池的设备为连续运行，设备使用率大大增加了。
边池(1及3)的负荷下降后，其微生物的活性及能级均大大降低了，从而边池的澄清效率大大上升了，降低了出水悬浮物，提高了处理效率。
加入回流后会使得边池(1、3)累积的污泥向中间池(2)的移动，不依赖进水来推动，这样可将向边池(1、3)的进水量减少，从而大大减少其有机物的负荷，降低了沉淀开始时的微生物能级，稳定了污泥，改善了出水水质。
优选地，本发明一体化活性污泥法包括了回流步骤和预沉淀步骤，在增加的回流步骤中包括了一段回流缺氧反应步骤和一段回流好氧反应步骤。在回流缺氧反应步骤中边池(1或3)的有机物在高浓度的条件下，回流带入的硝酸盐及亚硝酸盐(NOx-N)迅速被反硝化，同时也将大量的残留有机物(包括部分除磷菌体内的PHB)，在反硝化过程中降解，与此同时，回流进一步稀释了边池1中的有机物及氨氮，更加速了边池1的有机物下降，限制了活性微生物在边池1中的大量生长，从而更进一步控制了池1中的微生物的活性能级(这些稀释过程中带走的有机物转移至中间池2进行降解)。当曝气起动时，边池1的有机物浓度已降到了相当低，因此边池1的最大需氧量大大降低了，从而使得边池(1，3)和中间池(2)的需氧量分布(最大需要量)较为接近，而且大大提高了系统中设备使用率，曝气反应强化了硝化反应，污泥稳定(ENDUGENEOUS RESPIRATION)及吹脱(STRIPE)了污泥中吸附的在反硝化反应中产生的氮气(N2)，从而为污泥的沉淀创造了良好的条件。回流步骤之后是预沉淀步骤，该预沉淀步骤造就了一个去除了各污染物(BOD5，TN，TP，TSS)的上清液及一个良好性能的污泥层。
用于本发明方法的设备的反硝化主要在边池(1，3)经回流NOx-N来进行，因反硝化的反应速率由反应中的有机物浓度来决定，边池(1或3)的高有机物浓度决定了其高速率的反硝化反应，从而降低了出水的总氮，降低了需氧量，节省了能耗。
图3是本发明的优化型一体化活性污泥法的强化除磷步骤的实施例。
在本实施例中的污泥层进水反应步骤可起到强化除磷的作用。在每个周期的起始阶段在边池(1或3)建立一个厌氧污泥层，即在起始进水的一段时间内，边池(1或3)的搅拌机(图中未示)和曝气装置均不起动，水从进水边池(1或3)的侧下方的进水口14进入(见图3a及3d)，这在底部的污泥层(8)中造成一短流状态(10)。在这污泥层8中含有高浓度的污泥及高浓度的有机物，这为除磷菌的生长创造了一个优化的环境，使其能充分进行磷的释放及挥发性有机酸(VFA)吸附，这样除磷菌在抵达中间池(2)的好氧状态时即可充分进行PHB的新陈代谢及磷的吸取，由于短流层的存在，污泥层中的高浓度污泥能够迅速地从边池(1或3)移至中间池(2)，同时有机物及氨氮也迅速移至中间池(2)而不造成在边池的累积。这样，当搅拌机起动时边池(1或3)的整体有机物浓度并不会提得太高(尽管在污泥层的下部具有很高的有机物浓度)，其整体有机物浓度应比第一部分优化状态更低，边池(1或3)内的微生物能级会更低，更趋于污泥的稳定。在中间池(2)与边池(1，3)各加回流管(15，15′)，同时在中间池(2)中添加通过回流管(15，15′)向二个边池(1，3)回流的回流泵(4，4′)，进水时，通过在进水管(14，7)或进水管(14′，7′)轮流进水。
边池(1或3)的进水由底部污泥层(8)中进入，避免了进水有机物向全池的扩散，增加了该池底部污泥层中的浓度，从而强化了除磷菌的磷释放及有机物吸附转化，进而强化系统的生物除磷效应。
边池(1)底部进水(14)与边池(1)及中间池(2)在底部的开口或通道(9)在污泥层(8)中形成了短流(10)，加速了污泥层(8)中的高浓度污泥向中间池(2)的移动，强化了系统的整体污泥平衡。
短流(10)防止了进水有机物向边池(1，3)上层的扩散，控制了边池(1，3)在反应开始时的全池负荷，从而进一步控制了微生物的活性及能级。
短流(10)将有机物负荷从边池(1)至中间池(2)的转移，也进一步强化了系统的整体设备使用率(中间池一直处于连续运行)。
此除磷步骤与回流步骤及预沉淀步骤相结合，在不增加设备的情况下，达到了更高的污水处理速率，大大降低了成本。本发明的方法也可应用于三沟式氧化沟的改造。
权利要求
1.一种优化型一体化活性污泥法，该方法是在两个边池(1，3)和中间池(2)、进水口(6，7或6′，7′)、出水口(11)、曝气装置和/或搅拌装置、通道(9)和排泥系统(16)组成的活性污泥法污水处理设备中进行的，所述活性污泥法包括下述步骤一污水进水步骤，所述污水进水步骤，是将污水轮流从进水口(6，7)或从进水口(6′，7′)引入边池(1，3)或中间池(2)，所述进水口(6，7或6′，7′)设置在所述边池(1，3)和中间池(2)的任意位置；一混合反应步骤，在所述混合反应步骤中进行厌氧反应，缺氧反应和好氧反应中的至少一种反应的曝气装置和/或搅拌装置进行工作；一预沉淀步骤，所述预沉淀步骤是在所述混合反应结束后进行的；一澄清出水步骤，所述澄清出水步骤是在预沉淀步骤之后进行的，其特征是所述优化型一体化活性污泥法包括一回流步骤，所述回流步骤包括搅拌装置启动后的回流缺氧反应步骤和/或曝气装置起动后的回流好氧反应步骤，与所述混合反应步骤同步进行，所述回流步骤是采用泵(4)将在中间池(2)中的混合液体打回到边池(1)或由泵(4′)将中间池(2)中的混合液体打回至边池(3)，从而将边池(1)或边池(3)中的累积污泥推回至中间池(2)中。
2.一种优化型一体化活性污泥法，所述方法是在两个边池(1，3)和中间池(2)、进水口(6，7或6′，7′)、出水口(11)、曝气装置和/或搅拌装置、通道(9)和排泥系统(16)组成的活性污泥法污水处理设备中进行的，所述活性污泥法包括下述步骤一污水进水步骤，所述污水进水步骤，是将污水轮流从进水口(6，7)或从进水口(6′，7′)引入边池(1，3)或中间池(2)，所述进水口(6，7或6′，7′)设置在所述边池(1，3)和中间池(2)的任意位置；一混合反应步骤，在所述混合反应步骤中进行厌氧反应，缺氧反应和好氧反应中的至少一种反应的曝气装置和/或搅拌装置进行工作；一预沉淀步骤，所述预沉淀步骤是在所述混合反应结束后进行的；一澄清出水步骤，所述澄清出水步骤是在预沉淀步骤之后进行的，其特征是所述优化型一体化活性污泥法包括一污泥层进水反应步骤，所述步骤在澄清出水步骤之后进行，即在边池(1)的近底部的侧下方的进水口(14)将污水引入污泥层(8)之后从另一进水口(7)将污水引入中间池(2)，然后再从边池(3)的近底部的侧下方的进水口(14′)将污水引入污泥层(8)之后，从另一进水口(7′)将污水引入中间池(2)，从而底部的进水和边池(1，3)与中间池(2)的通道(9)形成了一通过污泥层(8)的短流(10)，使污泥层中的高浓度污泥能够迅速地从边池(1，3)移至中间池(2)。
3.一种优化型一体化污泥法，该方法是在两个边池(1，3)和中间池(2)、进水口(6，7或6′，7′)、出水口(11)、曝气装置和/或搅拌装置、通道(9)和排泥系统(16)组成的活性污泥法污水处理设备中进行的，所述活性污泥法包括下述步骤一污水进水步骤，所述污水进水步骤，是将污水轮流从进水口(6，7)或从进水口(6′，7′)引入边池(1，3)或中间池(2)，所述进水口(6，7或6′，7′)设置在所述边池(1，3)和中间池(2)的任意位置；一混合反应步骤，在所述混合反应步骤中进行厌氧反应，缺氧反应和好氧反应中的至少一种反应的曝气装置和/或搅拌装置进行工作；一预沉淀步骤，所述预沉淀步骤是在所述混合反应结束后进行的；一澄清出水步骤，所述澄清出水步骤是在预沉淀步骤之后进行的，其特征是，所述方法包括一回流步骤和一污泥层进水反应步骤；所述回流步骤包括搅拌装置启动后的回流缺氧反应步骤和/或曝气装置起动后的回流好氧反应步骤，与所述混合反应步骤同步进行，所述回流步骤是采用泵4将在中间池(2)中的混合液体打回到边池(1)或由泵(4′)将中间池(2)中的混合液体打回至边池(3)，从而将边池(1)或边池(3)中的累积污泥推回至中间池(2)中；所述一污泥层进水反应步骤，在澄清出水步骤之后进行，即在边池(1)的近底部的侧下方的进水口(14)将污水引入污泥层(8)之后从另一进水口(7)将污水引入中间池(2)，然后再从边池(3)的近底部的侧下方的进水口(14′)将污水引入污泥层(8)之后，从另一进水口(7′)将污水引入中间池(2)，从而底部的进水和边池(1，3)与中间池(2)的通道(9)形成了一通过污泥层(8)的短流(10)，使污泥层中的高浓度污泥能够迅速地从边池(1，3)移至中间池(2)。
全文摘要
一种优化型一体化活性污泥法是一种污水处理方法，即一种高效率、低成本的一体化生物处理技术，它在原来3点进水的一体化活性污泥法基础上增加了二组回流，降低了边池的进水量需求，提高设备及反应体积的使用率，提高了有机物降解及微生物的稳定，进而达到提高系统的污水处理效率。此优化同时引进了边池由底部污泥层进水的概念，以达到污泥层高有机物浓度强化系统脱磷效应的目的。
文档编号C02F3/30GK1800058SQ200410104648
公开日2006年7月12日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年12月31日
发明者杨企星 申请人:可事托咨询(上海)有限公司