后置化学加药与生物联合优化除磷装置及方法与流程

本发明涉及一种用于污水处理的除磷装置和方法，尤其涉及一种后置化学加药与生物联合优化除磷装置及方法。

背景技术：

针对农村污水综合治理，已开发出多种技术和工艺，由于农村相较于城市具有分散性，不易集中纳管，主流的处理方式是分散式一体化污水处理设备，可以因地制宜，根据人口和污水量，选择相应的处理设备。目前污水处理设备的技术工艺多采用生化技术，包括传统活性污泥法，改进型的如a²o、mbr、uct、cass等，以及生化技术的集成，上述技术对农村生活污水有较好的去除效果，尤其是对有机物cod、氨氮，出水能达到一级a排放标准。虽然生化反应对总磷的去除也有较好的效果，但由于生化反应的脱氮和除磷相互制约，经生化池后的出水总磷往往很难达到0.5mg/l以下的标准。据研究结果表明，目前导致河道水体富营养化的主要因素为水体磷含量超标，因此控源变的至关重要。

目前，有效除磷手段多为采用化学加药除磷，但农村居民对化学药剂比较敏感，且化学加药除磷的运行经济成本较高，对污水二次除磷方法有着一定的制约作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种后置化学加药与生物联合优化除磷装置及方法，通过后置化学加药和生物除磷方式的联合和互补，确保出水总磷达到污水一级a排放标准，并减少了化学药剂的投加。

本发明是这样实现的：

一种后置化学加药与生物联合优化除磷装置，包括生化池、二沉池、污泥回流管、污泥排放管、化学沉淀池、化学除磷装置、沉淀物外排管和生物除磷区；生化池的出水口与二沉池的进水口连接，二沉池的一侧排污口通过污泥回流管与生化池的进污口连接，污泥排放管与二沉池的另一侧排污口连接；二沉池的出水口通过管道分别连接到化学沉淀池和生物除磷区，化学除磷装置向化学沉淀池内投放化学药剂，沉淀物外排管与化学沉淀池的排放口连接；化学沉淀池和生物除磷区的排水口连接到排放管道。

所述的后置化学加药与生物联合优化除磷装置还包括超标预警组件，超标预警组件包括化学除磷进水电磁阀、生物除磷进水电磁阀、在线检测仪、生物除磷出水电磁阀和化学除磷出水电磁阀；化学除磷进水电磁阀设置在二沉池与化学沉淀池之间的管道上，生物除磷进水电磁阀设置在二沉池与生物除磷区之间的管道上；在线检测仪设置在排放管道上，生物除磷出水电磁阀设置在在线检测仪与生物除磷区之间的管道上，化学除磷出水电磁阀设置在在线检测仪与化学沉淀池之间的管道上；在线检测仪与化学除磷进水电磁阀、生物除磷进水电磁阀、生物除磷出水电磁阀和化学除磷出水电磁阀连接。

所述的生物除磷区包括布水管、生态填料和集水管，布水管、生态填料和集水管由上至下设置成潜流湿地，潜流湿地上种植水生植物；二沉池的出水口通过管道与布水管连接，集水管通过管道与排放管道连接。

所述的生物除磷区包括布水管、生态填料和集水管，布水管、生态填料和集水管由上至下设置成潜流湿地，潜流湿地上总值水生植物；二沉池的出水口通过管道与布水管连接，集水管通过管道与排放管道连接。

所述的生物除磷区内设有防渗层，防渗层铺设在潜流湿地的四周。

所述的水生植物为立体搭配的再力花、芦苇、睡莲和金钱草。

所述的生态填料包括粗骨料碎石、陶粒和鹅卵石，粗骨料碎石、陶粒和鹅卵石由上至下依次铺设。

一种后置化学加药与生物联合优化除磷方法，包括以下步骤：

步骤1：生化池内的污水进入二沉池，二沉池内部分污泥通过污泥回流管回流至生化池内，剩余污泥从污泥排放管排出，同时执行步骤2和步骤4；

步骤2：二沉池内的污水通过一条管道进入化学沉淀池，化学除磷装置将化学药剂投放入化学沉淀池内，去除污水中的总磷；

步骤3：化学药剂和污水在化学沉淀池内经过化学反应后，形成金属磷酸盐沉淀物，化学沉淀池内的上清液通过排放管道排出，转至步骤6；

步骤4：二沉池内的污水通过另一条管道进入生物除磷区，去除污水中的总磷；

步骤5：生物除磷区内的污水通过排放管道排出；

步骤6：排放管道上安装在线检测仪，出水经在线检测仪监测，若出水总磷超标，则通过超标预警组件联动控制，若出水总磷达标，则正常排放。

所述的化学除磷装置投放的化学药剂为聚合铝盐，其中，铝盐需要系数控制为1.5~3。

所述的生物除磷区除磷的方法具体是：布水管、生态填料和集水管由上至下设置成潜流湿地，潜流湿地上种植水生植物，水流沿布水管进入潜流湿地，分别经过水生植物和生态填料自上而下吸附过滤。

所述的超标预警组件联动控制方法具体是：若出水总磷超过0.5mg/l，关闭生物除磷进水电磁阀和生物除磷出水电磁阀，同时开启化学除磷进水电磁阀和化学除磷出水电磁阀，直至出水总磷达标。

本发明通过在生化后续工艺中采用后置化学除磷和生物除磷协同互补的技术，后置除磷可以确保化学沉淀与生物处理过程相分离，互不影响；同时，产生的磷酸盐污泥可以单独排放，并可加以利用。本发明通过在线实时监测出水总磷，设定总磷预警指标，通过预警来进行除磷工艺的自动切换，实现化学和生物除磷方法有机交替运行，最终保证出水总磷达到污水一级a排放标准的同时实现化学药剂投加适量化和经济化，生物除磷最大化。

附图说明

图1是本发明后置化学加药与生物联合优化除磷装置的主视图；

图2是本发明后置化学加药与生物联合优化除磷方法的流程图。

图中，1生化池，2二沉池，3污泥回流管，4污泥排放管，5化学除磷进水电磁阀，6化学沉淀池，7化学除磷装置，8沉淀物外排管，9生物除磷进水电磁阀，10生物除磷区，11防渗层，12布水管，13生态填料，14集水管，15在线检测仪，16生物除磷出水电磁阀，17化学除磷出水电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1，一种后置化学加药与生物联合优化除磷装置，包括生化池1、二沉池2、污泥回流管3、污泥排放管4、化学沉淀池6、化学除磷装置7、沉淀物外排管8和生物除磷区10；生化池1的出水口与二沉池2的进水口连接，二沉池2的底部一侧的排污口通过污泥回流管3与生化池1的进污口连接，使部分污泥能通过污泥回流管3回流到生化池1内，污泥排放管4与二沉池2的底部另一侧的排污口连接，用于排放剩余污泥；二沉池2的出水口通过管道分别连接到化学沉淀池6和生物除磷区10，将二沉池2内的上清液分别输送到化学沉淀池6和生物除磷区10内，分别进行化学除磷和生物除磷；化学除磷装置7向化学沉淀池6内投放化学药剂，用于进行化学反应，沉淀物外排管8与化学沉淀池6的排放口连接，用于排放沉淀物；化学沉淀池6和生物除磷区10的排水口连接到排放管道，用于外排除磷后的上清液。

所述的后置化学加药与生物联合优化除磷装置还包括超标预警组件，超标预警组件包括化学除磷进水电磁阀5、生物除磷进水电磁阀9、在线检测仪15、生物除磷出水电磁阀16和化学除磷出水电磁阀17；化学除磷进水电磁阀5设置在二沉池2与化学沉淀池6之间的管道上，生物除磷进水电磁阀9设置在二沉池2与生物除磷区10之间的管道上；在线检测仪15设置在排放管道上，生物除磷出水电磁阀16设置在在线检测仪15与生物除磷区10之间的管道上，化学除磷出水电磁阀17设置在在线检测仪15与化学沉淀池6之间的管道上；在线检测仪15与化学除磷进水电磁阀5、生物除磷进水电磁阀9、生物除磷出水电磁阀16和化学除磷出水电磁阀17连接。优选的，在线检测仪15可采用现有成熟技术的用于检测污水总磷含量的检测设备，并可根据总磷含量控制各个电磁阀的开启和关闭。

所述的生物除磷区10包括布水管12、生态填料13和集水管14，布水管12、生态填料13和集水管14由上至下设置成潜流湿地，潜流湿地上总值水生植物；二沉池2的出水口通过管道与布水管12连接，集水管14通过管道与排放管道连接，通过潜流湿地达到生物除磷最大化，从而减少化学药剂的投放量。

所述的生物除磷区10内设有防渗层11，防渗层11铺设在潜流湿地的四周，优选的，防渗层11可采用hdpe材料，可防止污水渗漏。

所述的水生植物可选用立体搭配的再力花、芦苇、睡莲和金钱草，优选的，挺水植物芦苇株高在1.5米~1.8米，再力花株高0.8米~1.2米，浮水植物金钱草株高0.2米~0.3米，睡莲浮于水面，高低错落搭配，形成空间立体感，既具有美感，又具有较好的除磷效果。

所述的生态填料13包括粗骨料碎石、陶粒和鹅卵石，粗骨料碎石、陶粒和鹅卵石由上至下依次铺设，优选的，粗骨料碎石、陶粒和鹅卵石的体积比例为2:1:7~2:2:6。

请参见附图2，一种后置化学加药与生物联合优化除磷方法，包括以下步骤：

步骤1：生化池1内的污水通过出水口进入二沉池2，二沉池2内的部分污泥通过污泥回流管3经泵体回流至生化池1内，优选的，污泥回流比为50%~100%，剩余污泥从污泥排放管4排出再处置，同时执行步骤2和步骤4，根据季节和出水在线实时监测数据实现电磁阀闭合自动切换。

步骤2：二沉池2内的污水通过一条管道经化学除磷进水电磁阀5控制进入化学沉淀池6，并通过化学除磷装置7将化学药剂投放入化学沉淀池6内进行反应，去除污水中的总磷。

优选的，所述的化学除磷装置7投放的化学药剂可采用聚合铝盐，根据总磷去除效率，铝盐需要系数控制在1.5~3范围内。

步骤3：化学药剂和污水在化学沉淀池6内经过化学反应后，形成金属磷酸盐沉淀物，由于沉淀物中不含生物污泥，沉淀物可通过沉淀物外排管8排出，便于回收利用，化学沉淀池6内的上清液通过排放管道排出，转至步骤6。

步骤4：二沉池2内的污水通过另一条管道经生物除磷进水电磁阀9控制进入生物除磷区10，去除污水中的总磷。

所述的生物除磷区10除磷的方法具体是：布水管12、生态填料13和集水管14由上至下设置成潜流湿地，潜流湿地上总值水生植物；水流沿布水管12进入潜流湿地，分别经过水生植物和生态填料13自上而下吸附过滤。

步骤5：生物除磷区10内的污水经集水管14收集后通过排放管道排出，从而从生物除磷区10排出。

步骤6：排放管道上安装在线检测仪15，出水经在线检测仪15实时监测，若出水总磷超标，则通过超标预警组件联动控制，若出水总磷达标，则正常排放。

所述的超标预警组件联动控制方法具体是：若出水总磷超过0.5mg/l，关闭生物除磷进水电磁阀9和生物除磷出水电磁阀16，同时开启化学除磷进水电磁阀5和化学除磷出水电磁阀17，只采用化学除磷，无需额外增加化学药剂投放量，直至出水总磷达标，实现进出水阀门的联动，通过对电磁阀的控制做到对出水总磷超标的即刻响应。通过超标预警组件联动控制生物除磷和化学除磷的自动切换或同时运行，实现生物除磷功能最大化和化学药剂投加量最小化的目的。

优选的，超标预警组件联动控制的时间设定为每年5月20日—11月15日，共计6个月，该时间段生物除磷区效果良好，出水可满足一级a排放标准，设置预警主要是预防暴雨冲刷、水质突变等异常情况。其他月份只开启化学除磷装置，可以确保出水总磷达标排放。

实施例1：

农村生活污水处理装置，采用后置化学除磷与生物联合除磷，处理规模为15m³/d，污水进水总磷5.2mg/l，经过生化池1进行生化反应，再经二沉池2沉淀分离，污泥回流管3内的污泥回流比例为75%，二沉池2出水总磷为3.1mg/l，试验周期为3月12日—10月11日，共七个月。3月12日—5月20日，开启化学除磷进水电磁阀5和化学除磷出水电磁阀17，关闭生物除磷进水电磁阀9和生物除磷出水电磁阀16，后续二沉池2出水经过化学沉淀池6，化学除磷装置7内药剂有效铝需要系数为2，投加有效铝盐量为85.5mg/l，该周期内经过在线监测仪15检测，出水总磷均小于0.5mg/l，满足总磷一级a排放标准。

5月21日—10月11日，关闭化学除磷进水电磁阀5和化学除磷出水电磁阀17，开启生物除磷进水电磁阀9和生物除磷出水电磁阀16，生物除磷区10生态填料13的粗骨料碎石、陶粒和鹅卵石的体积比例为2:1:7，经过生物除磷区10生物降解吸附，通过在线监测仪15检测，出水总磷均小于0.5mg/l，满足总磷一级a排放标准。该周期内，节省化学药剂有效铝盐量为180kg，大大降低了化学药剂使用量，同时保证出水达标排放。

实施例2：

农村生活污水处理装置，采用后置化学除磷与生物联合除磷，处理规模为25m³/d，污水进水总磷5.8mg/l，经过生化池1进行生化反应，再经二沉池2沉淀分离，污泥回流管3内的污泥回流比例为80%，二沉池2出水总磷为3.9mg/l，试验周期为1月16日—9月15日，共八个月。1月16日—5月20日，该周期共运行124天，开启化学除磷进水电磁阀5和化学除磷出水电磁阀17，关闭生物除磷进水电磁阀9和生物除磷出水电磁阀16，后续二沉池2出水经过化学沉淀池6，化学除磷装置7内药剂有效铝需要系数为2，投加有效铝盐量为111.7mg/l，该周期内经过在线监测仪15检测，出水总磷均小于0.5mg/l，满足总磷一级a排放标准。该周期内共投加化学药剂有效铝盐量为346kg。

5月21日—9月15日，关闭化学除磷进水电磁阀5和化学除磷出水电磁阀17，开启生物除磷进水电磁阀9和生物除磷出水电磁阀16，生物除磷区10生态填料13的粗骨料碎石、陶粒和鹅卵石的体积比例为2:1:7，经过生物除磷区10生物降解吸附，出水总磷均小于0.5mg/l。

其中，8月4日—8月9日，由于突降暴雨，导致在线监测仪15总磷超标，引发预警，生物除磷进水电磁阀9和生物除磷出水电磁阀16自动关闭，同时化学除磷进水电磁阀5和化学除磷出水电磁阀17开启，化学除磷装置7启动加药，保证出水达标排放。

该周期内，除暴雨极端天气开启化学除磷，其余均采用生物除磷，节省化学药剂有效铝盐量为335kg，上述整个周期内，化学药剂投加量减少49.2%，同时保证了系统出水总磷达标排放。

实施例3：

农村生活污水处理装置，采用后置化学除磷与生物联合除磷，处理规模为50m³/d，污水进水总磷4.7mg/l，经过生化池1进行生化反应，再经二沉池2沉淀分离，污泥回流管3内污泥回流比例为65%，二沉池2出水总磷为2.8mg/l，试验周期为8月20日—12月20日，共四个月。8月20日—11月15日，该周期共运行97天，开启生物除磷进水电磁阀9和生物除磷出水电磁阀16，关闭化学除磷进水电磁阀5和化学除磷出水电磁阀17，后续二沉池2出水经过生物除磷区10，生态填料13的粗骨料碎石、陶粒和鹅卵石的体积比例为2:2:6，经过生物除磷区10生物降解吸附，该周期内经过在线监测仪15检测，出水总磷均小于0.5mg/l，满足总磷一级a排放标准。

11月16日—12月20日，该周期共运行35天，后续二沉池2出水经过化学沉淀池6，化学除磷装置7药剂有效铝需要系数为1.8，投加有效铝盐量为68.1mg/l，该周期内经过在线监测仪15检测，出水总磷均小于0.5mg/l，满足总磷一级a排放标准。该周期共投加化学药剂有效铝盐量为59.5kg。

该周期，共计运行122天，其中化学除磷35天，生物除磷97天，生物除磷可以节省化学药剂有效铝盐量为165kg，上述整个周期内，化学药剂投加量减少73.5%，大大降低化学药剂使用量，同时保证系统出水总磷达标排放。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。