一种高浓度有机废水及脱氮除磷智能型处理系统及其处理方法与流程

本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种高浓度有机废水及脱氮除磷智能型处理系统及其处理方法。

背景技术：

随着城市发展以及工业化进程的加快，大量的生活污水、工业废水和农田地表水径流汇入湖水、河流、水库和海湾水域，使藻类等其他植物大量繁殖，造成水体富营养，所以污水处理成为人们重点关注的热点问题，尤其是对于我国这样水资源本就很紧缺的国家来讲，严格控制氮、磷污水的超标排放迫在眉睫。

高浓度有机废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等大分子有机物，其主要特点：有机污染物浓度高，cod值一般在2000mg/l以上，有的甚至达到几万乃至几十万mg/l，成分十分复杂、难降解，通常含有香族化合物和杂环化合物等毒性物质，同时还可能伴有硫化物、氮化物、重金属以及有毒有机物等；高浓度有机废水的色度很高，常伴有恶臭等刺激性气味，给周边环境造成不良影响；高浓度有机废水的酸碱度比较高，往往具有强烈的腐蚀性。

高浓度有机废水对环境的危害十分大，主要表现在以下几个方面：首先是耗氧性危害，有机污染物在生物降解的过程中消耗掉水体中绝大多数的氧，从而造成水体缺氧，致使水生动植物的死亡，从而产生恶臭；其次是感官性污染，有机废水对水体附近的居民的正常生活会造成很大的影响；再者是毒性危害，高浓度有机废水中含有很多毒性有机物，因长年累月的积累而对水体、土壤造成严重污染从而威胁人类健康。

现有技术中对高浓度有机废水的处理，大都直接采用传统的生化系统进行处理，对于高浓度有机废水而言，难以达到良好的处理效果，很难达到国家标准排放。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于处理高浓的cod有机废水，能够根据污水处理原理，高效的达到脱氮除磷的效果，并能满足对污水处理系统中的总氮及总磷的达标排放的高浓度有机废水及脱氮除磷智能型处理系统及其处理方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高浓度有机废水及脱氮除磷智能型处理系统，包括第一段厌氧反应器和第二段厌氧反应器，第一段厌氧反应器套在第二段厌氧反应器外，第一段厌氧反应器和第二段厌氧反应器由器壁隔开；

第二段厌氧反应器内设有呈竖直布置的厌氧密闭式旋流布水装置；厌氧密闭式旋流布水装置包括支管；

还包括进水管道，进水管道与厌氧密闭式旋流布水装置的上部连通，支管的一端连接在厌氧密闭式旋流布水装置的下部，支管的另一端穿过第一段厌氧反应器和第二段厌氧反应器之间的器壁，并朝向第二段厌氧反应器的器壁。

本发明还公开了上述一种高浓度有机废水及脱氮除磷智能型处理系统的处理方法，包括以下步骤：

s1、第一段厌氧反应器→第二段厌氧反应器：将污水通入厌氧密闭式旋流布水装置的上部，经厌氧密闭式旋流布水装置底部的支管进入第一段厌氧反应器中，然后从第一段厌氧反应器溢流进入第二段厌氧反应器的顶部，再从第二段厌氧反应器的底部出水；

s2、将s1得到的污水导入第一段曝气池，将第一段曝气池中溶解氧含量控制在2-5mg/l；将第一段曝气池中的消化液回流至第一段厌氧反应器，进行第一段反硝化，再进入第二段厌氧反应器中进行反硝化脱氮处理；

s3、将污水将s2得到的污水导入第一段沉淀池中进行泥水分离；将第一段沉淀池沉淀的污泥通回流至第二段厌氧反应器，采用旋流进水使第二段厌氧反应器中的污泥与污水充分混合；

s4、将s3得到的污水导入第二段缺氧池中，进行释磷反应，使污水中的营养配比保值在c:n:p＝100:5:1；

s5、将s4得到的污水导入第二段曝气池；

s6、将s5得到的污水导入第二段沉淀池中进行泥水分离；将第一段沉淀池沉淀的污泥会经污泥回流管旋流进入第二段厌氧反应器。

优选的，所述支管的数量为四根，四根支管分别朝向第二段厌氧反应器的四个角。

优选的，依次还包括第一段曝气池、第一段沉淀池、第二段缺氧池、第二段曝气池和第二段沉淀池，第二段厌氧反应器和第一段沉淀池之间设有污泥回流管，污泥回流管与厌氧密闭式旋流布水装置的上部连通。

优选的，所述第一段厌氧反应器的顶部和第一段曝气池之间设有消化液回流管，消化液回流管与厌氧密闭式旋流布水装置的上部连通。

本技术方案的有益效果为：

(1)本发明适用于处理高浓的cod(化学需氧量)有机废水，能够根据污水处理原理，高效的达到脱氮除磷的效果，并能满足对污水处理系统中的总氮及总磷的达标排放。

(2)污水从上部通入厌氧密闭式旋流布水装置，并从厌氧密闭式旋流布水装置下部的支管喷向第二段厌氧反应器侧壁(或四个角)，既能起到搅拌作用，也能使污水进行厌氧的初步处理，达到水解的作用。

(3)首先，污水依次通过第一段厌氧反应器→第二段厌氧反应器→第一段曝气池→第一段沉淀池→第二段缺氧池→第二段曝气池→第二段沉淀池。

①污水通过进水管道、厌氧密闭式旋流布水装置和支管旋流进入第一段厌氧反应器，然后溢流，并从顶部进入第二段厌氧反应器。

②污水在第一段曝气池内进行曝气，由于本发明处理的是高浓度cod有机废水，为了能够更好地对水中cod的去除，要保证第一段曝气池的溶解氧量，根据不断的探索与实践，本申请人发现:第一段厌氧反应器与第二段厌氧反应器对cod的去除效率非常高，能够到80％以上，但是从第二段厌氧反应器出水的cod还是很高，只有向第一段曝气池内补充氧气，并将溶解氧含量控制在2-5mg/l，才能显著提升第一段曝气池的污泥活性。

③本专利处理的是高浓度cod有机废水，为了提升处理效率，污水经第一段沉淀池进入第二段缺氧池，既能对前段处理中产生的大分子cod进行水解，也能有效地分解cod，降低cod的含量，也能通过反硝化去除第二段曝气池中的消化液中的氮。

根据除磷原理，在第一段沉淀池中的未能沉淀的磷，随溶解在水中进入第二段缺氧池进行释磷反应，使水中能营养配比能够保值在c:n:p＝100:5:1，保证菌种的营养活性，第二段缺氧池采用消化液及污泥回流旋流布水，使第二段缺氧池中的污泥能够始终处在悬浮状态，能够使菌种与水中的成分充分接触，达到完全的混合状态。

④通过第二段缺氧池的污水自流进入第二段曝气池，在第二段曝气池中进一步对cod的去除，消化反应和磷的吸收，使污水进一步净化。

第二段曝气池为污水处理的终端氧化反应，经过第一段厌氧反应器→第二段厌氧反应器→第一段曝气池→第一段沉淀池→第二段缺氧池能够将高浓度的cod有机废水中的氨氮、磷、总氮、总磷、大链接的有机分子到含量到很低，但是不满足排放要求。

如果第二段曝气池中的消化液回流超标，即增加一套回流设备，回流至第一段厌氧反应器中进一步处理。回流设备的增加方法可以是：将第二段曝气池中的消化液回流管与第一段曝气池中的消化液回流管道连接起来，部分进入第二缺氧池，部分进入第一段厌氧反应池中进行超越回流，实时监控。

⑤第二段曝气池中的污水自流进入第二段沉淀池中，进行泥水分离，第一段曝气池和第二段曝气池通过磷酸菌种的吸磷，将磷吸收在污泥中，通过两段排泥，对磷进行外排处理。

⑥第一段沉淀池和第二段沉淀池的剩流污泥排放至污泥浓缩池，对剩余污泥进行处理。

根据污泥回流，沉淀池进行泥水分离的污泥作为两部分使用，一部分是补充前面的第二段缺氧池、第一段曝气池和第二段曝气池的污泥，由于沉淀的污泥含有大量的活性菌种，这部分污泥回流能够补充第二段缺氧池、第一段曝气池和第二段曝气池不断往后流失的菌种数量，保证污泥的浓度及菌种的活性。

因为缺氧池及曝气池中的污泥浓度需要保持在3000-6000mg/l(根据水质要求可以达到8000mg/l左右)，如果第二段缺氧池、第一段曝气池和第二段曝气池中的污泥浓度过高，容易造成泥龄过长，污泥活性下降，所以要不断地排泥，即另一部分污泥就是剩余污泥，第二段沉淀池要不断的回流，也要不断地排泥，使第二段缺氧池、第一段曝气池和第二段曝气池不断地产生新的污泥，产生新的菌种，缩短污泥在第二段缺氧池、第一段曝气池、第二段曝气池和第二段沉淀池的泥龄和提高菌种的活性，保证缺氧池及曝气池中的高效的去除效率。

(4)污泥回流：第二段沉淀池→第二段曝气池；

由于第二段厌氧反应器和第一段沉淀池之间设有污泥回流管，污泥回流管与厌氧密闭式旋流布水装的上部连通，所以第一段沉淀池沉淀的污泥会经污泥回流管旋流进入第二段厌氧反应器。根据厌氧反应的污泥浓度要求，第二段厌氧反应器很容易形成死泥区，且污泥层严重受影响，为了提升第二段厌氧反应器内的污泥活性及污泥层的稳定性，将第一段沉淀池沉淀的污泥通过回流至第二段厌氧反应系统，采用旋流进水使第二段厌氧反应的污泥与污水能够充分混合形成稳定的污泥，并能进一步实现脱氮的效果。

(5)消化液回流：第一段曝气池→第一段厌氧反应器→第二段厌氧反应器；

由于第一段厌氧反应器的顶部和第一段曝气池之间设有消化液回流管，消化液回流管与厌氧密闭式旋流布水装置的上部连通，所以第一段曝气池产生的消化液会经消化液回流管回流至第一段厌氧反应器内进行第一段反硝化，再进入第二段厌氧反应器内进一步进行反硝化脱氮处理。

附图说明

图1为本发明实施例的俯视图；

图2为本发明实施例的主视图。

说明书附图中的附图标记包括：进水管道1、厌氧密闭式旋流布水装置2、支管3、第二段厌氧反应器4、挡泥板5、污泥回流管6、消化液回流管7、消化液回流泵8、微孔曝气盘结构9、曝气支管10、第一段沉淀池进水管道12、第一段沉淀池污泥回流泵15、第二段曝气池消化液回流管16、第二段消化液回流泵17、第二段沉淀池进水管19、第一段沉淀池导流筒20、第二段沉淀池导流筒21、第二沉淀池污泥回流管道22、第二段缺氧池密闭式旋流布水装置23、第二段沉淀池污泥回流泵24、出水口26、第二段沉淀池污泥回流超越管28、第二段曝气池消化液回流超越管29。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例基本如附图1和图2所示：本实施例公开了一种高浓度有机废水及脱氮除磷智能型处理系统，自左向右依次设有第一段厌氧反应器、第二段厌氧反应器4、第一段曝气池、第一段沉淀池、第二段缺氧池、第二段曝气池和第二段沉淀池。

第一段厌氧反应器套在第二段厌氧反应器4外，第一段厌氧反应器和第二段厌氧反应器4由器壁隔开。第二段厌氧反应器4内通过螺栓固定连接有呈竖直布置的厌氧密闭式旋流布水装置2。

第一段厌氧反应器和第二段厌氧反应器4上之间通过螺栓固定连接有挡泥板5。第一段厌氧反应器和第二段厌氧反应器4在高浓度污水通过后，第一段厌氧反应器和第二段厌氧反应器4中会产生厌氧污泥。第一段厌氧反应器和第二段厌氧反应器4中由于布水及搅拌的作用，并不能满足对内部的厌氧污泥搅拌的相对均匀，由于厌氧污泥自身携带有大量的厌氧发酵菌，致使污泥内部产生沼气，沼气上浮的浮力，会将污泥带出水面，为了防止被带出水面的污泥流入下一个处理工艺，设计挡泥板5阻挡污泥的外流，也能保证第一段厌氧反应器和第二段厌氧反应器4中的污泥浓度。

本智能型处理系统还包括进水管道1。进水管道1与厌氧密闭式旋流布水装置2的上部连通，厌氧密闭式旋流布水装置2包括支管3，支管3的一端连接在厌氧密闭式旋流布水装置2的下部，支管3的另一端穿过第一段厌氧反应器和第二段厌氧反应器4之间的器壁，并朝向第二段厌氧反应器4的一个角。支管3的数量为四根，四根支管3分别朝向第二段厌氧反应器4的四个角。

第一段曝气池上整列排布有微孔曝气盘结构9，微孔曝气盘结构9之间通过曝气支管10连接。

第一段厌氧反应器的顶部和第一段曝气池之间设有消化液回流管7，消化液回流管7与厌氧密闭式旋流布水装置2的上部连通，消化液回流管7上通过螺栓固定连接有消化液回流泵8。

第一段曝气池和第一段沉淀池之间设有第一段沉淀池进水管道12，第一段沉淀池上设有第一段沉淀池导流筒20和出水三角堰槽。

第二段厌氧反应器4和第一段沉淀池之间设有污泥回流管6，污泥回流管6与厌氧密闭式旋流布水装置2的上部连通。污泥回流管6上通过螺栓固定连接有第一段沉淀池污泥回流泵15。

第一段沉淀池和第二段缺氧池之间设有第二段缺氧池密闭式旋流布水装置23和支管3。

第二段曝气池和第二段缺氧池之间设有第二段曝气池消化液回流管16和第二段消化液回流泵17。

第二段沉淀池和第二段厌氧反应器4之间设有污泥回流泵24和污泥回流管6。第二段沉淀池上设有第二段沉淀池导流筒21。

本系统处理污水采用的是活性污泥法，在通过曝气池曝气，使菌种能够充分活跃情况下，形成较大的菌团，也就是所谓的污泥，这些污泥沉降速度特别快，能在几分钟内达到泥水分层。而第一段沉淀池导流筒20和第二段沉淀池导流筒21就起到这一作用，曝气池中的水在含有大量活性污泥的前提下，进入第一段沉淀池导流筒20和第二段沉淀池导流筒21，在第一段沉淀池导流筒20和第二段沉淀池导流筒21的作用下，稳定水流，控制水流流速，使污水在第一段沉淀池导流筒20和第二段沉淀池导流筒21中作用，有序的进行沉淀，污泥匀速的沉入底部，水上升至顶部，达到泥水分离的状态。

本实施例还包括第二段沉淀池污泥回流超越管28和第二段曝气池消化液回流超越管29。第二段沉淀池污泥回流管28主要是防止第一段厌氧反应器进水浓度高，第一段厌氧反应器中的污泥大量流失，菌种含量低，难以处理废水中的高难度有机废水。第二段曝气池消化液回流超越管29主要防止第二段曝气池出水中氨氮的含量超标，回流超越进入第一段厌氧反应器中进一步进行脱硝处理，保证污水处理高氨氮处理效果，能够保证氨氮及总氮的达标处理。

本发明还公开了上述一种高浓度有机废水及脱氮除磷智能型处理系统的处理方法，包括以下步骤：

s1、第一段厌氧反应器→第二段厌氧反应器4：污水从调节池中由提升泵提升至厌氧密闭式旋流布水装置2的上部，经厌氧密闭式旋流布水装置2底部的支管3进入第一段厌氧反应器中，然后从第一段厌氧反应器溢流进入第二段厌氧反应器4的顶部，再从第二段厌氧反应器4的底部出水。

这一步中，污水从上部通入厌氧密闭式旋流布水装置2，并从厌氧密闭式旋流布水装置2下部的支管3喷向第二段厌氧反应器4侧壁(或四个角)，既能起到搅拌作用，也能使污水进行厌氧的初步处理，达到水解的作用。

s2、将s1得到的污水通过管道导入第一段曝气池，将第一段曝气池中溶解氧含量控制在2-5mg/l。

第一段曝气池通过微孔曝气盘结构9和曝气支管10对污水进行充分曝气。

另外，本实施例还进行消化液回流：第一段曝气池→第一段厌氧反应器→第二段厌氧反应器4；

由于第一段厌氧反应器的顶部和第一段曝气池之间设有消化液回流管7，消化液回流管7与厌氧密闭式旋流布水装置2的上部连通，所以第一段曝气池产生的消化液会经消化液回流管7回流至第一段厌氧反应器内进行第一段反硝化，再进入第二段厌氧反应器4内进一步进行反硝化脱氮处理。

s3、将s2得到的污水通过第一段沉淀池进水管道12导入第一段沉淀池中进行泥水分离。

将第一段沉淀池沉淀的污泥通过污泥回流管6和第一段沉淀池污泥回流泵15回流至第二段厌氧反应器4，采用旋流进水使第二段厌氧反应器4中的污泥与污水充分混合。

s4、将s3得到的污水通过第二段缺氧池密闭式旋流布水装置23和支管3导入第二段缺氧池中，进行释磷反应，使污水中的营养配比保值在c:n:p＝100:5:1，保证菌种的营养活性，第二段缺氧池采用消化液及污泥回流旋流布水，使第二段缺氧池中的污泥能够始终处在悬浮状态，能够使菌种与水中的成分充分接触，达到完全的混合状态。

s5、将s4得到的污水导入第二段曝气池，通过微孔曝气盘结构9和曝气支管10对污水进行充分曝气。

通过第二段曝气池消化液回流管16和第二段消化液回流泵17将消化液回流至第二段缺氧池密闭式旋流布水装置23内。

通过第二段缺氧池的污水自流进入第二段曝气池，在第二段曝气池中进一步对cod的去除，消化反应和磷的吸收，使污水进一步净化。

第二段曝气池为污水处理的终端氧化反应，经过第一段厌氧反应器→第二段厌氧反应器4→第一段曝气池→第一段沉淀池→第二段缺氧池能够将高浓度的cod有机废水中的氨氮、磷、总氮、总磷、大链接的有机分子到含量到很低，但是有不满足排放要求。

如果第二段曝气池中的消化液回流超标，即增加一套回流设备，回流至第一段厌氧反应器中进一步处理。

第一段曝气池和第二段曝气池通过磷酸菌种的吸磷，将磷吸收在污泥中，通过两段排泥，对磷进行外排处理。

s6、将s5得到的污水通过第二段沉淀池进水管19自流进入第二段沉淀池中进行泥水分离。

将第一段沉淀池沉淀的污泥通过第二沉淀池污泥回流管道22、第二段沉淀池污泥回流泵24和污泥回流管6旋流进入第二段厌氧反应器4。

根据厌氧反应的污泥浓度要求，第二段厌氧反应器4很容易形成死泥区，且污泥层严重受影响，为了提升第二段厌氧反应器4内的污泥活性及污泥层的稳定性，将第一段沉淀池沉淀的污泥通过回流至第二段厌氧反应系统，采用旋流进水使第二段厌氧反应的污泥与污水能够充分混合形成稳定的污泥，并能进一步实现脱氮的效果。

处理后的污水从出水口26排出。

另外，第一段沉淀池和第二段沉淀池的剩流污泥排放至污泥浓缩池，对剩余污泥进行处理。

根据污泥回流，沉淀池进行泥水分离的污泥作为两部分使用，一部分是补充前面的第二段缺氧池和好氧池的污泥，由于沉淀的污泥含有大量的活性菌种，这部分污泥回流能够补充第二段缺氧池、第一段曝气池和第二段曝气池不断往后流失的菌种数量，保证污泥的浓度及菌种的活性。

因为缺氧池及曝气池中的污泥浓度需要保持在3000-6000mg/l(根据水质要求可以达到8000mg/l左右)，如果第二段缺氧池、第一段曝气池和第二段曝气池中的污泥浓度过高，容易造成泥龄过长，污泥活性下降，所以要不断地排泥，即另一部分污泥就是剩余污泥，第二段沉淀池要不断的回流，也要不断地排泥，使第二段缺氧池、第一段曝气池和第二段曝气池不断地产生新的污泥，产生新的菌种，缩短污泥在第二段缺氧池、第一段曝气池、第二段曝气池和第二段沉淀池的泥龄和提高菌种的活性，保证缺氧池及曝气池中的高效的去除效率。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。