一种达标至地表水Ⅳ类水的城镇污水处理系统的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其是指一种达标至地表水Ⅳ类水的城镇污水处理系统。

背景技术：

随着我国水污染问题日益突显，城镇污水处理排放标准的提高已是大势所趋。从目前的水环境质量改善的要求看，许多城市污水处理厂处理后的出水往往排入城市河流，成为河流的水体。我国现有的污水处理厂出水，排放标准多参考《GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A。然而对于一级A标准，其水质仅相当于地表水的劣Ⅴ类水。这种水质排放到几无自净能力的水体环境中，导致水体不但没有得到修复，反而遭到污染，于是出现“越治越脏”的现象。水体污染的日益加剧，迫切要求城市污水处理厂出水达到地表类Ⅳ类标准。即将CODCr由一级A的50mg/L降低到30mg/l；BOD5由一级A的10mg/L降低到6mg/L；氨氮由一级A的5mg/L降低到1.5mg/L；总磷由一级A的0.5mg/L降低为0.3mg/L；总氮由一级A的15mg/L降低到5mg/L；溶解氧(DO)由一级A的无要求提高至3mg/L。

表1出水标准一级A与地表Ⅳ类水质对比表

目前，全国各地已陆续展开实践，对污水厂出水CODCr、氨氮、总氮、总磷等的要求更高，现有Ⅳ类水系统实际上难以全指标达标。因此，需要研究出一种新的技术方案来解决上述问题。但现有Ⅳ类水处理系统仍存在以下核心问题：(1)二级生物处理系统的部分设计不合理之处，各功能泥龄和优势菌群难以控制；进水中有机碳源没有充分利用；进水中有机碳源没有充分利用，脱氮效率较低；硝化不完全，冬季温度较低时，出水NH4⁺-N很难控制在1.5mg/L以下；出水TP普遍高于1.0mg/L；且传统A2O脱氮除磷效果不稳定；(2)传统的化学除磷技术，药剂使用量大，处理效果较差，表面负荷低，占地面积大，不能保证稳定达到Ⅳ类水指标；(3)传统精脱氮常采用反硝化脱氮生物滤池，存在以下问题：1)行业公知，由于缺氧/厌氧反硝化环境下生物填料间板结、短流等影响，外加碳源后的反硝化生物滤池的出水CODCr会比进水CODCr高约-10～25mg/L，一级A和Ⅳ类水CODCr仅相差20mg/L，BOD5仅相差4mg/L，Ⅳ类水出水CODCr和BOD5极不稳定；2)反硝化滤池的碳源种类选择、碳源精准投加量控制非常关键，对于BOD5一级A和Ⅳ类水仅相差4mg/L，其直接影响到出水CODCr升高多少、反硝化碳源利用率及是否能稳定达标的核心关键，必须精准把控；(4)反硝化脱氮生物滤池出水有机物浓度升高，后面处理单元无降低CODCr和BOD5超标措施；(5)由于反硝化脱氮是在缺氧/厌氧环境下发生的，经过反硝化深度脱氮后的废水溶解氧(DO)一般低于0.2mg/L，而Ⅳ类水的溶解氧要不低于3mg/L，故需要其它措施进一步提高污水的溶解氧(DO)，而现有的Ⅳ类水处理系统并没有考虑到此关键指标。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种达标至地表水Ⅳ类水的城镇污水处理系统，本实用新型能够从根本上解决传统Ⅳ类水系统出水不稳定达标且难以全指标达标的难题，能完全保证全指标达到Ⅳ类水标准的要求。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种达标至地表水Ⅳ类水的城镇污水处理系统，其特征在于，所污水处理系统由污水预处理设备、预反硝化池、第1厌氧池、第1缺氧池、第1好氧池、第2缺氧池、第2好氧池、二沉池、磁或磁加载絮凝除磷沉淀池、反硝化脱氮生物滤池串联连接而成；污水预处理设备分别与预反硝化池、第1厌氧池连接相通；二沉池与预反硝化池之间设有泥水回流管道连通，其回流泥水可通过管道进入预反硝化池，污泥回流比为30％～100％；所述第1好氧池与第1缺氧池之间设有泥水回流管道，其泥水混合液回流至回流比为100％～400％。；第1厌氧池、第2缺氧池分别设外加碳源；反硝化脱氮生物滤池与臭氧池连通，其出水进入经臭氧池处理后全指标可稳定达到Ⅳ类水标准；或反硝化脱氮生物滤池与氧化消毒池、充氧池串连相通，其出水经“氧化消毒池+充氧池”处理后全指标稳定达到Ⅳ类水标准；达标后的污水进行外排。

进一步，第1厌氧池、第2缺氧池进水端设有硝氮在线监测系统，外加碳源由硝氮在线监测系统进行联动精准控制投加。

进一步，所述外加碳源优选为甲醇或醋酸钠。

进一步，所述污水预处理设备为污水经过格栅、沉砂池或初沉池。

进一步，所述磁或砂加载絮凝除磷沉淀池设有外加药剂装置，投加的药剂为磁种或砂种之一和铁系或铝系、铁铝系盐。

进一步，所述反硝化脱氮生物滤池为上向流反硝化脱氮生物滤池或下向流脱氮生物滤池。

本实用新型的有益效果：

(1)采用多点合理分配进水，原水碳源利用更加充分。

(2)二沉池回流的泥水经设置的预反硝化池处理，利用原水的碳源去除了回流种泥中的硝氮，减轻了对厌氧释磷的抑制作用，大大提高厌氧池的释磷效果；提高聚磷菌在好氧池过量吸磷效果；各功能泥龄和优势菌群控制更加合理。

(3)第一缺氧池充分利用碳源(原水碳源、补充碳源)进行反硝化、反硝化除磷反应，硝氮去除更加充分；外加碳源能够弥补反硝化碳源的不足，提高脱氮效果；第二缺氧池保证了氮的进一步去除；第二好氧池除协助硝化、协助吸磷，可充分保证水质，防止水质波动，好还能吹脱附着在污泥上氮气，防止污泥上浮。

(4)磁种或砂种磁絮凝深度除磷沉淀池，利用磁种或砂种作为晶核，使得磁粉或砂种和磷化沉淀物絮体进行高效共沉，其是常规混凝沉淀池的占地面积1/20，节省20％以上的铁系或铝系盐，且磁种或砂种具有99％及以上的回收率；处理效果更优，占地面积更小，便于产业化和大面积推广。

(5)反硝化脱氮生物滤池进水总氮是波动的(其中硝态氮、亚硝态氮、氨氮、有机氮浓度也是波动的)，本实用新型通过在线联动监测硝态(NOx^--N)指标进而精准控制碳源的投加量，解决了进水水质各指标波动导致的出水(TN、CODCr、BOD5)不能稳定达标的难题，能保证出水TN、CODCr、BOD5等指标稳定达标。本公司根据长期中试研究和工程应用经验总结发现，相对于醋酸、葡萄糖等碳源，醋酸钠和甲醇的经济效益和利用率更高，且反硝化脱氮生物滤池的出水CODCr、BOD5升高概率小，更易精准控制Ⅳ类水各指标达标，此项试验和经验总结可从根本上解决Ⅳ类水系统中反硝化脱氮运行不稳定的大部分难题。

(6)解决了传统Ⅳ类水系统中，反硝化脱氮生物滤池出水CODCr、BOD5概率性上升，通过设置后续处理单元(氧化、消毒)，氧化升高有机物、部分氨氮，进而降低CODCr、BOD5等指标，解决了出水不稳定达标的难题。

(7)解决了传统传统Ⅳ类水系统中，溶解氧(DO)关键指标不能达标至Ⅳ类水标准的要求。

本实用新型能够从根本上解决传统Ⅳ类水系统出水不稳定达标且难以全指标达标的难题，能完全保证全指标达到Ⅳ类水标准的要求。

附图说明

图1是本实用新型的达标至地表水Ⅳ类水的城镇污水处理系统示意图

具体实施方式

从附图1可以看出，本实用新型达标至地表水Ⅳ类水的城镇污水处理系统由污水预处理设备、预反硝化池、第1厌氧池、第1缺氧池、第1好氧池、第2缺氧池、第2好氧池、二沉池、磁或磁加载絮凝除磷沉淀池、反硝化脱氮生物滤池串联连接而成；污水预处理设备分别与预反硝化池、第1厌氧池连接相通；二沉池与预反硝化池之间设有泥水回流管道连通，其回流泥水可通过管道进入预反硝化池，污泥回流比为30％～100％，剩余污泥定期排放；所述第1好氧池与第1缺氧池之间设有泥水回流管道，其泥水混合液回流至回流比为100％～400％。；第1厌氧池、第2缺氧池分别设外加碳源；反硝化脱氮生物滤池与臭氧池连通，其出水进入经臭氧池处理后全指标可稳定达到Ⅳ类水标准；或反硝化脱氮生物滤池与氧化消毒池、充氧池串连相通，其出水经“氧化消毒池+充氧池”处理后全指标稳定达到Ⅳ类水标准；达标后的污水进行外排。

第1厌氧池、第2缺氧池进水端设有硝氮在线监测系统，外加碳源由硝氮在线监测系统进行联动精准控制投加。

所述外加碳源优选为甲醇或醋酸钠。

所述污水预处理设备为污水经过格栅、沉砂池或初沉池。

所述磁或砂加载絮凝除磷沉淀池设有外加药剂装置，投加的药剂为磁种或砂种之一和铁系或铝系、铁铝系盐。

所述反硝化脱氮生物滤池为上向流反硝化脱氮生物滤池或下向流脱氮生物滤池。

本实用新型达标至地表水Ⅳ类水的城镇污水处理系统处理过程如下：

(1)城镇污水经过污水经过格栅、沉砂池或初沉池进行预处理，去除污水中的砂、石与大块颗粒物物质；保证后期生化反应的稳定性；。

(2)预处理后污水分成两部分污水；一部分污水(10％～40％)与二沉池回流的泥水充分混合后进入预反硝化预反硝化池，分别利用预处理污水中的有机物(悬浮物SS和溶解性有机物)和回流泥水中的硝酸盐(硝态氮、亚硝态氮)进行预反硝化反应，去除回流污泥中的硝氮、有机物，减轻后期厌氧释磷的抑制影响，同时进行氨化反应；另外一部分污水(60％～90％)与预脱硝池出水混合后进入厌氧池，利用原水中的碳源，进行释磷反应，同时进行氨化反应；

(3)所述厌氧池出水进入缺氧池，利用原水中碳源，进行反硝化脱氮反应，将水中的硝氮转换为氮气去除，同时进行氨化等反应；原水中碳源不足时，可额外投加有机碳源；

(4)所述缺氧池出水进入好氧池，进行好氧硝化、同步硝化反硝化、吸磷反应，同时将污泥表面氮气释放出水面，所述好氧池溶解氧为1.5～4.0mg/L；所述好氧池的泥水混合液回流至缺氧池，回流比为100％～400％；

(5)所述好氧池出水进入二沉池，实现泥水分离，沉淀的污泥部分回流到预反硝化预反硝化池，污泥回流比为30％～100％，剩余污泥定期排放；

(6)二沉池排出的上清液进入磁或砂加载絮凝深度除磷沉淀池，去除剩余部分的SS和TP，保证出水SS和TP稳定达标；所述磁或砂加载絮凝深度除磷沉淀池投加的药剂为磁种或砂种之一和铁系或铝系、铁铝系盐；利用磁种或砂种作为晶核，使得磁粉或砂种和磷化沉淀物絮体进行高效共沉，大大提高磷的去除效率和沉积时间，同时减少药剂的使用量，砂种或磁种回收率也高于99％及以上。

(7)磁或砂加载絮凝深度除磷沉淀池出水进入反硝化脱氮生物滤池，进行进一步地深度去除SS和硝态氮，利用外加的碳源将剩余硝态氮转换为氮气；所述反硝化脱氮生物滤池为上向流反硝化脱氮生物滤池或下向流脱氮生物滤池；外加碳源通过滤池进水端的“硝氮在线监测系统”进行“联动精准控制其投加量”，从核心源头解决水质波动问题导致的出水不稳定难题；所述的反硝化脱氮滤池的外加碳源优选为甲醇或醋酸钠，本公司的中试研究和工程经验表明，相比与其他碳源种类，采用该两种碳源，对于降低反硝化脱氮生物滤池出水CODCr和BOD5概率具有重大意义；

(8)反硝化脱氮生物滤池出水进入臭氧池，进行同步消毒、氧化剩余有机物、提高水中溶解氧反应，经臭氧池处理后全指标可稳定达到Ⅳ类水标准；或反硝化脱氮生物滤池出水进入“氧化消毒池+充氧池”，进行消毒、氧化剩余有机物及部分氨氮、提高水中溶解氧反应；经“氧化消毒池+充氧池”处理后全指标稳定达到Ⅳ类水标准；进而从后续端口解决出水波动问题，解决反硝化脱氮生物滤池及前段出水水质波动问题，采用该措施后，可保证各指标稳定达标外排。

本实用新型提供了一种思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。