专利名称：一种利用管道缺氧环境强化污水脱氮除磷的方法
技术领域：
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种利用管道缺氧环境强化污水脱 氮除磷的方法。
背景技术：
近年来，随着经济高速发展，我国每年的污水排放量约400-500亿m3，而在这之中， 经过处理后排放的仅为15%-25%，且其中相当一部分经过传统二级处理之后的污水，虽然能 够去除大部分的悬浮固体和有机物，但是依然残留不少氮、磷等营养元素污染物，由此导致 我国许多河流都因此而产生了不同程度的污染(尤其是富营养化现象)，水环境日益恶化。 氮、磷的过量排放是水体富营养化的主要原因。点源和面源污染的严格控制是防止水体污 染最根本的途径，而对污水处理厂出水氮、磷含量的严格控制则是有效手段之一。《城镇污 水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)对氮、磷等营养元素的排放控制越来越严格。 随着控制标准的日益提高，许多传统的污水处理厂也面临升级改造的要求。针对部分污水 厂占地面积不足、资金有限的情况，考虑充分利用厂区固有设施实现升级改造目标。污水处理厂中往往存在大量污水管道。这些管道通常能够保证一定的流速，充满 度相对较高，能够一定程度上实现缺氧条件。在小型污水处理厂的设计和老厂改造过程中， 若条件允许，可以突出利用管道缺氧环境的特点，设计实现脱氮除磷功能。此类方法目前国 内外鲜有报道，在污水厂旧厂改造和扩建过程中具有较大的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提出一种利用管道缺氧环境强化污水脱氮除磷的方法。本发明提出的利用管道缺氧环境强化污水脱氮除磷的方法，采用管道缺氧环境强 化污水脱氮除磷系统处理利用管道缺氧环境强化污水脱氮除磷，该方法由两段AO实现，系 统由厌氧池1、缺氧池2、第一好氧池3、第二好氧池4、二沉池5、第一硝化液回流系统、第二 硝化液回流系统、曝气系统和污泥回流系统组成，厌氧池1 一侧通过第一污水进水点接入 城市污水，另一侧连接缺氧池2，缺氧池2和第一好氧池3相连，第一好氧池3和第二好氧 池4之间通过一条较长的污水管道相连接，第二好氧池4连接二沉池5，二沉池5连接出水 管；厌氧池1及缺氧池2内设有搅拌器，二沉池5底部通过污泥回流系统连接厌氧池1，通 过管道排出剩余污泥；第一好氧池3通过第一硝化液回流系统连接缺氧池2始端，第一好氧 池3通过第二硝化液回流系统连接到污水管道始端，在此污水管道前端设置第二污水进水 点，第一好氧池3与第二好氧池4中均布设有曝气系统；具体步骤如下
城市污水经第一污水进水点依次进入厌氧池1、缺氧池2和第一好氧池3，厌氧池1、缺 氧池2和第一好氧池3的水力停留时间(HRT)分别为0. 5-1. 0 h、l. 5-2. 5 h和2. 0-5. Oh ； 第一好氧池3末端硝化液部分通过第一硝化液回流系统回流至缺氧池2始端，回流比为 0. 5-1. 5 ；接着污泥混合液与第二污水进水点接入的污水混合，然后进入污水管道，停留时 间为0. 3-0. 6h,在污水管道内保证流速为0. 6-2. 5 m/s,实现缺氧环境，完成反硝化和有机物降解作用；通过污水管道后再进入第二好氧池4，水力停留时间为0.5-1. 5 h，完成有机 物降解和硝化过程，同时将硝化液回流至污泥管道始端，回流比为0. 5-1. 5 ；最后进入二沉 池5进行泥水分离，出水排放，部分污泥回流至厌氧池1始端，回流比控制在1-3 ；其余污泥 作为剩余污泥排出；其中控制厌氧池DO在0. 1 mg/L以下，缺氧池DO在0.5 mg/L以下，第 一好氧池3和第二好氧池4的DO均为1. 0-2. Omg/L。本发明中，曝气系统采用穿孔管曝气器或盘式微孔曝气器。本发明充分利用第一好氧池和第二好氧池之间的污水连接管道所形成的缺氧环 境，分批回流硝化液，分段反硝化，减少了硝化液回流总量，同时提高了系统的反硝化脱氮 性能。本发明分设两个进水点，在降低系统处理负荷的同时，实现对污水中碳源的充分 利用，保证反硝化效果；同时避免了沉淀池中因反硝化产生气泡导致的污泥上浮，提高了系 统的沉淀性能和除磷效果，特别适合于进水中碳氮比较低的城市污水处理。在工艺流程中采用了两点进水、两段A0，两段内回流，以提升脱氮除磷效率。充分 利用污水管道内的缺氧环境，能够大幅度减少设施占地面积，节省基建投资，同时能一定程 度上保证缺氧条件，充分利用污水进水中的碳源，强化系统的反硝化脱氮效果，提高出水水 质。为促进脱氮除磷效果，流程中还确立了两条硝化液回流路线，分别由不同的好氧段末端 流入缺氧段始端，为硝化反硝化创造了良好的条件。污泥在厌氧区释磷，进入好氧区后，由于曝气系统的作用，DO上升，硝化作用开始 进行，聚磷菌过量摄磷，反复进行除磷作用，同时处理部分有机物，保证了出水水质。本发明考虑到我国污水的实际需求，通过对污水管道中缺氧环境的合理使用，可 以优化系统工艺，延长污水在缺氧条件下的停留时间，增强反硝化作用，而又不需大规模投 资新建缺氧池，以较小的基建投资和占地面积换取较大的处理效果的提升，实用性强，同时 方便可行，节约投资，简化操作，节省占地，提高脱氮除磷效率，同时为将来进一步扩建留出 空间。本发明的特征及优点在于
(1)与传统AAO工艺相比，厌氧段水力停留时间较短，在其后的处理流程中接两段缺氧 和好氧，其中一段缺氧在缺氧池内进行，另一段缺氧在污水管道内进行，充分利用了污水管 道内的缺氧环境，实现缺氧区段的功能。(2)相较常规AAO工艺，本工艺设两段内回流，分别从不同的好氧区进入缺氧区， 可提高系统的反硝化效果，出水硝酸盐和总氮浓度更低，一方面提高了出水水质，另一方 面，避免了沉淀池中因反硝化导致的污泥上浮，提高了系统的沉淀性能及总体的脱氮除磷效率。(3)与传统AAO工艺相比，本方法设置了两个进水点，实现对污水中碳源的充分利 用，特别适合于进水中碳氮比较低的城市污水处理。(4)在污水的有机物负荷不高的条件下，能够达到较好的脱氮除磷效果，可将各污 染物指标有效地控制在较低的浓度，满足大部分城镇污水厂处理的排放水质要求。(5)处理效果稳定，工程投资省，运行费用较低，实用性及可行性较强，各区段布置 紧凑，占地面积小，设施利用充分，尤其适合污水处理厂老厂改造和扩建等情况。
图1为本发明工艺原理及工艺流程示意图。图中标号1为厌氧池，2为缺氧池，3为第一好氧池，4为第二好氧池，5为二沉池。
具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本发明。实施例1 常规条件下，采取上海市浦东某处理厂进水水质C0D为100-180mg/L， 氨氮为15-25mg/L，总氮为20_35mg/L，总磷为1. 0-4. Omg/L。采取50%的硝化液回流比和 100%的污泥回流比，控制1. 5mg/L的第一好氧池3和第二好氧池4溶解氧，出水水质能够达 到:C0D在20mg/L以下，去除率约为10_15%，总氮为10_15mg/L，总磷在1. 2mg/L以下，氨氮 去除率达96%以上。实施例2 针对上海浦东某城市污水处理厂的高浓度进水和低浓度进水分别对本 工艺处理效果进行考察。高浓度进水条件下，进水COD为178. 74mg/L, TN为35. 75mg/L, TP 为2. 55mg/L，氨氮为31. 47mg/L，TSS为343mg/L，经系统处理过后，出水COD为21. 41mg/L, TN为19. 51mg/L，TP为1. 26mg/L，氨氮为0. 34mg/L，TSS为19mg/L。低浓度进水条件下，进 水 COD 为 99. 93mg/L, TN 为 19. · 99mg/L, TP 为 1. 43mg/L,氨氮为 17. 59mg/L, TSS 为 192mg/L, 经系统处理过后，出水COD为12. 62mg/L，TN为10. 99mg/L，TP为0. 71mg/L，氨氮为0. 37mg/ L, TSS 为 llmg/L。实施例3 针对上海浦东某城市污水处理厂夏季(6月份)和冬季(1月份)的进水 水质，对本工艺在不同温度条件下的处理效果为夏季较高温度时(25°C)能够保证出水TN 在5-15mg/L，TP在1. 2mg/L以下，COD在20mg/L以下，平均去除率分别达到55. 0%、51· 0%和 88.9%。冬季低温条件下(15°C)，硝化过程会受到较大影响，出水TN基本维持在10mg/L左 右，TP在0. 5mg/L以下，COD在15mg/L以下，平均去除率分别达到49. 9%,72. 0%和88. 7%， 脱氮效果不如夏季，但由于总磷负荷的降低，除磷效果强于夏季。
权利要求
1.一种利用管道缺氧环境强化污水脱氮除磷的方法，其特征在于采用管道缺氧环境 强化污水脱氮除磷系统处理利用管道缺氧环境强化污水脱氮除磷，该方法由两段AO实现， 系统建立在循环推流式系统之上，由厌氧池(1)、缺氧池O)、第一好氧池C3)、、第二好氧池 (4)、二沉池(5)、第一硝化液回流系统、第二硝化液回流系统、曝气系统和污泥回流系统组 成，厌氧池(1) 一侧通过过第一污水进水点接入城市污水，另一侧连接缺氧池0)，缺氧池 ⑵和第一好氧池(3)相连，第一好氧池(3)和第二好氧池⑷之间通过一条较长的污水管 道相连接，第二好氧池(4)连接二沉池(5)，二沉池( 连接出水管；厌氧池(1)及缺氧池 (2)内设有搅拌器，二沉池( 底部通过污泥回流系统连接厌氧池(1)，通过管道排出剩余 污泥；第一好氧池( 通过第一硝化液回流系统连接缺氧池( 始端，第一好氧池( 通过 第二硝化液回流系统连接污水管道始端，在此污水管道前端设置第二污水进水点，第一好 氧池(3)与第二好氧池中均布设有曝气系统；具体步骤如下城市污水由第一污水进水点依次进入厌氧池(1)、缺氧池( 和第一好氧池(3)，厌 氧池(1)、缺氧池(2)和第一好氧池(3)的水力停留时间分别为0.5-1. O hU.5-2.5 h和 2. 0-5. Oh ；第一好氧池( 末端硝化液部分通过第一硝化液回流系统回流至缺氧池(2)始 端，回流比为0. 5-1. 5 ；接着污泥混合液与第二污水进水点接入的污水混合，然后进入污水 管道，停留时间为0. 3-0. 6h，在污水管道内保证流速为0. 6-2. 5 m/s，实现缺氧环境，完成 反硝化和有机物降解作用；通过污水管道后再进入第二好氧池4，水力停留时间为0. 5-1. 5 h，完成有机物降解和硝化过程，同时将硝化液回流至污泥管道始端，回流比为0. 5-1. 5 ；最 后进入二沉池( 进行泥水分离，出水排放，部分污泥回流至厌氧池(1)始端，回流比控制 在1-3 ；其余污泥作为剩余污泥排出；其中控制厌氧池DO在0. 1 mg/L以下，缺氧池DO在 0. 5 mg/L以下，第一好氧池(3)和第二好氧池(4)的DO均为1. 0-2. Omg/L。
2.根据权利要求1所述的利用管道缺氧环境强化污水脱氮除磷的方法，其特征在于曝 气系统采用穿孔管曝气器或盘式微孔曝气器。
全文摘要
本发明涉及一种利用管道缺氧环境强化污水脱氮除磷的方法，具体为城市污水由第一污水进水点依次进入厌氧池、缺氧池和第一好氧池，第一好氧池末端硝化液部分回流至缺氧池始端，污泥混合液与第二污水进水点接入的污水混合，进入污水管道，再进入第二好氧池，完成有机物降解和硝化过程，将硝化液回流至污泥管道始端，进入二沉池进行泥水分离，部分污泥回流至厌氧池始端，剩余污泥排出；控制厌氧池DO在0.1mg/L以下，缺氧池DO在0.5mg/L以下，第一好氧池和第二好氧池的DO均为1.0-2.0mg/L。本发明工艺通过对两点进水、两段AO、两段硝化液回流等进行控制，确保合理的水力停留时间和适当的回流比，针对低碳氮比的城市污水，实现强化污水脱氮除磷效果的目的。
文档编号C02F9/14GK102126815SQ20111003878
公开日2011年7月20日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者励建全, 司书鹏, 张衡汇, 杨殿海, 王荣昌, 郑翔 申请人:同济大学