一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构及方法
【专利摘要】本发明公开了一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构及方法，污水由进水管同时进入一级缺氧区、二级缺氧区生物膜区，进水比例3:1?1:1，随后污水通过连通管折流式经过各级缺氧区和好氧区，污水在一级缺氧区经过前置预处理及利用回流污泥脱氮，进入一级好氧区去除有机物和氨氮，一级好氧区出水与二级缺氧区进水混合后，于其内进一步脱氮，二级好氧区进一步去除有机物和氨氮，经处理后污水进入沉淀池，沉淀池表层上清液出水至磷吸附装置中，经吸附后由其底部排出，磷吸附装置对污水中磷及溶解性和悬浮性污染物质进行吸附，吸附饱和后通过反冲洗泵对其进行清洗。本发明尤其适用于中、小型城镇生活污水及工业废水深度脱氮除磷领域。
【专利说明】
一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构及方法
技术领域
[0001]本发明属于污水处理领域，具体为一种改良多点进水生物膜与磷吸附装置耦合的生物脱氮除磷处理污水的结构及方法。
【背景技术】
[0002]目前，我国城镇污水处理厂存在严重的碳源不足问题，碳源不足不仅使TN达标难度较大，还会造成污泥浓度低、易松散膨胀等问题。
[0003]北京市地方标准一级財示准，排放限值为0)0〈3011^/1，冊4+-队211^/1，了队1511^/1，丁?〈1.511^/1，了33〈811^/1。新标准相比《城镇污水处理厂污染物排放标准》(6818918-2002)中的一级A排放标准更为严格，单一的工艺已经远不能满足时代需求，耦合工艺的串联、协同变得尤为重要。
[0004]连续流多点进水工艺是一种高效的污水生物脱氮工艺，是近年来国内外新开发的生物脱氮工艺，它耦合了传统生物膜工艺、磷吸附工艺，采用多点进水方式在各段缺氧区进水的生物处理工艺，结合了两者优势开发了对处理低C/N比污水更有利的污水处理工艺。
[0005]现有技术虽然针对A/0分段进水工艺存在的问题作了诸多改进，但仍然存在很多问题。如中国专利“改良分段进水深度脱氮除磷的装置和方法”(公告号:CN101570382B，公告日:2011.7.13)公布了一种改良分段进水深度脱氮除磷的装置和方法，将A/0分段进水工艺改为改良UCT分段进水工艺，驯化出反硝化除磷细菌来实现反硝化除磷，从而实现除磷，其反硝化除磷细菌驯化周期比较长，因此启动时间相应也比较长；除磷和脱氮存在泥龄上的矛盾，两者不能同时兼顾，因此除磷稳定性差。
[0006]中国专利“一种分段进水MBBR脱氮除磷的装置”(公告号:CN202492436U，公告日:2012.10.17)公布了一种分段进水MBBR脱氮除磷的装置，将A/0分段进水工艺改为改良UCT分段进水工艺，驯化出反硝化除磷细菌来实现反硝化除磷，从而实现除磷，通过在好氧段投加悬浮填料和使用滤布滤池，解决了除磷和脱氮存在的泥龄矛盾，利用反硝化除磷菌实现除磷，但仍存在反硝化除磷细菌驯化周期比较长，启动时间比较长等问题。
【发明内容】
[0007]针对上述不足，本发明提供了一种改良多点进水生物膜与磷吸附装置耦合的生物脱氮除磷处理污水的结构及方法，鉴于连续流多点进水脱氮工艺有较好的脱氮性能，对于较低碳氮比的污水有一定的处理优势，本发明将连续流多点进水生物膜工艺与磷吸附工艺相结合，利用强化同步硝化反硝化脱氮作用来寻求低碳氮比污水实现最优化处理效果的耦合工艺。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:
[0009]—种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，包括由进水管连接的原水箱、进水栗及主体生物反应器，所述主体生物反应器连接有沉淀池、磷吸附装置，所述磷吸附装置通过反冲洗栗连接至清水池；
[0010]所述主体生物反应器为矩形反应池，反应池内并行地相隔设置有2?4级A/0单元，所述A/0单元包括缺氧区、好氧区，其上一级A/0单元的好氧区与下一级A/0单元的缺氧区相连通，形成使污水呈折流的多级串联结构，每级A/0单元的缺氧区与进水管相连，最后一级的好氧区与沉淀池相连，沉淀池底部连接有污泥回流栗；
[0011]所述A/0单元底部设置有微孔曝气盘，微孔曝气盘上方设有承托板，承托板上开有圆孔，承托板之上为填料区，填料区上层预留稳定水层，微生物在填料表面附着繁殖，形成生物月吴。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述主体生物反应器设置有两级A/0单元，其分为四个独立区间，沿进水方向依次为一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区，所述一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区底部均设有微孔曝气盘，微孔曝气盘连接有气体玻璃转子流量计、空气压缩机及空气调节阀构成曝气系统。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述缺氧区与好氧区通过连通管交替连接，其中上一级缺氧区与下一级好氧区的连通管设置于下水面上1cm处，上一级好氧区与下一级缺氧区的连通管设置于上水面下1cm处。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述缺氧区采用连续进水低曝气运行，其进水管设置于边壁上方，所述进水管位置为水面上1cm处，其采用小孔均匀布水，所述缺氧区微孔曝气盘曝气强度控制在出水溶解氧小于0.5mg/l。
[0015]作为上述技术方案的改进，所述好氧区微孔曝气盘曝气强度控制在出水溶解氧大于2.0mg/1 ο
[0016]作为上述技术方案的改进，所述每级A/0单元内缺氧区和好氧区的容积比为1:1?1:3，以充分匹配硝化与反硝化的过程。
[0017]作为上述技术方案的改进，所述一级缺氧区为前置预处理及利用回流污泥中的硝态氮进行反硝化脱氮，二级缺氧区进一步脱氮;一级好氧区去除有机物和氨氮，二级好氧区进一步去除有机物和氨氮，所述沉淀池上清液出水，其底部部分污泥直接排出，部分污泥则通过污泥回流栗回流至各级缺氧区。
[0018]作为上述技术方案的改进，所述沉淀池表层上清液出水至磷吸附装置中，经吸附后由其底部排出，所述磷吸附装置中填料采用碳化污泥，对污水中磷及溶解性和悬浮性污染物质进行吸附，吸附饱和后通过反冲洗栗进行清洗，使磷吸附装置恢复工作性能。
[0019]作为上述技术方案的改进，所述承托板上开有直径8cm的圆孔，承托板之上为填料区，填料区体积为对应A/0单元体积的60%-80%，所述缺氧区、好氧区的填料均为直径1cm的速分球，该速分球内填充物为火山岩，孔隙率为0.6。
[0020]一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的方法，该方法应用于上述的多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，其包括:
[0021]污水由进水管同时进入一级缺氧区、二级缺氧区生物膜区，进水比例3:1-1:1，随后污水通过连通管折流式经过各级缺氧区和好氧区，污水在一级缺氧区经过前置预处理及利用回流污泥脱氮，进入一级好氧区去除有机物和氨氮，一级好氧区出水与二级缺氧区进水混合后，于其内进一步脱氮，二级好氧区进一步去除有机物和氨氮，经处理后污水进入沉淀池，沉淀池表层上清液出水至磷吸附装置中，经吸附后由其底部排出，磷吸附装置对污水中磷及溶解性和悬浮性污染物质进行吸附，吸附饱和后通过反冲洗栗对其进行清洗。
[0022]本发明进水方式为一级缺氧区、二级缺氧区同时进水;污水连续交替式经过缺氧区和好氧区，随后进入沉淀池，经磷吸附装置过滤后排出。采用多点进水方式有如下工艺优势:
[0023](I)有机物沿区均匀分布，负荷均衡，一定程度上缩小了供氧速率与好氧速率之间的差距，降低能耗，更能充分发挥活性污泥微生物的降解能力；
[0024](2)各段缺氧区只进入部分原水，反硝化菌优先利用原水中易降解有机物进行反硝化反应，减少了好氧区异养菌对有机物的竞争，因此反硝化可以最大程度地利用原水碳源；
[0025](3)硝化液从各段好氧区直接进入下一段缺氧区，不用设置硝化液内回流设施，简化了工艺流程，节省了动力费用；
[0026](4)反硝化出水直接进入好氧区，在一定程度上弥补了硝化反应对碱度的需求，减少了碱度物质投加量；
[0027](5)对现有污水处理厂的升级改造相对简单，只需将污水改为分段进水进入主体反应池体，部分池体改为缺氧运行，其它设施无需改动。
[0028]本发明带来的有益效果有:
[0029](I)提高碳源的利用率，将有效的碳源用于反硝化脱氮，同时避免过多的碳源直接进入好氧区，减少碳源与氧气的直接碳化作用，减少碳源损失；
[0030](2)本发明利用一级缺氧区前置预处理及污泥回流脱氮，二级缺氧区同步硝化反硝化脱氮;利用一级好氧区使有机物和氨氮达标;利用二级好氧区进一步去除有机物和氨氮；利用本系统，《?〈3011^/1，順4+州〈21^/1，了％151^/1，了？〈1.5mg/l，TSS〈8mg/l ；
[0031](3)本发明投资省、占地面积少、运行维护简单、特别适用于污水处理后用作地表水和地下水补充用水。
【附图说明】
[0032]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，
[0033]附图1是本发明多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构示意图；
[0034]图中各序号所对应的标注名称如下:
[0035]1-原水箱，2-进水栗，3-液体流量计，4-气体玻璃转子流量计，5-—级缺氧区，6-—级好氧区，7-二级缺氧区，8-二级好氧区，9-沉淀池，10-出水口，11-磷吸附装置，12-排泥口，13-污泥回流栗，14-空气压缩机，15-空气调节阀，16-微孔曝气盘，17-反冲洗栗，18-清水池，19-顶部排水管。
【具体实施方式】
[0036]实施例1
[0037]参照附图1，一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，包括由进水管连接的原水箱1、进水栗2及主体生物反应器，主体生物反应器连接有沉淀池9、磷吸附装置11，磷吸附装置11通过反冲洗栗17连接至清水池18。
[0038]上述主体生物反应器为矩形的反应池，反应池内并行地相隔设置有2级A/0单元，共分为四个独立区间，沿进水方向依次为一级缺氧区5、一级好氧区6、二级缺氧区7、二级好氧区8，其中缺氧区与好氧区通过连通管交替连接，上一级缺氧区5与下一级好氧区6的连通管设置于下水面上1cm处，上一级好氧区6与下一级缺氧区5的连通管设置于上水面下1cm处，形成使污水呈折流的多级串联结构。
[0039]同时，每级A/0单元的缺氧区与进水管相连，最后一级的好氧区与沉淀池9相连，沉淀池9底部连接有污泥回流栗13 ;A/0单元的底部设置有微孔曝气盘16，微孔曝气盘16上方设有承托板，承托板上开有圆孔，承托板之上为填料区，填料区上层预留稳定水层，微生物在填料表面附着繁殖，形成生物膜。
[0040]本实施例中，每级A/0单元内缺氧区和好氧区的容积比为1:1，其中，缺氧区采用连续进水低曝气运行，其进水管设置于边壁上方，具体的进水管位置为水面上1cm处，其采用小孔均匀布水，缺氧区微孔曝气盘16曝气强度控制在出水溶解氧小于0.5mg/l，而好氧区的微孔曝气盘16曝气强度则控制在出水溶解氧大于2.0mg/1。
[0041]本污水处理结构在运行时，一级缺氧区5为前置预处理及利用回流污泥中的硝态氮进行反硝化脱氮，二级缺氧区7进一步脱氮;一级好氧区6去除有机物和氨氮，二级好氧区8进一步去除有机物和氨氮，所述沉淀池9上清液出水，其底部部分污泥直接排出，部分污泥则通过污泥回流栗13回流至各级缺氧区。
[0042]随后，沉淀池9表层上清液出水至磷吸附装置11中，经吸附后由其底部排出，所述的磷吸附装置11中填料采用碳化污泥，对污水中磷及溶解性和悬浮性污染物质进行吸附，吸附饱和后通过反冲洗栗17进行清洗，使磷吸附装置11恢复工作性能。
[0043]实施例2
[0044]参照附图1，一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，包括由进水管连接的原水箱1、进水栗2及主体生物反应器，所主体生物反应器连接有沉淀池9、磷吸附装置11，磷吸附装置11通过反冲洗栗17连接至清水池18。
[0045]具体的，主体生物反应器设置有两级A/0单元，其分为四个独立区间，沿进水方向依次为一级缺氧区5、一级好氧区6、二级缺氧区7、二级好氧区8，所述的一级缺氧区5、一级好氧区6、二级缺氧区7、二级好氧区8底部均设有微孔曝气盘16，微孔曝气盘16连接有气体玻璃转子流量计4、空气压缩机14及空气调节阀15构成曝气系统。
[0046]其中，缺氧区与好氧区通过连通管交替连接，形成使污水呈折流的多级串联结构，每级A/0单元内缺氧区和好氧区的容积比为1:3，以充分匹配硝化与反硝化的过程。
[0047]上述缺氧区采用连续进水低曝气运行，其进水管设置于边壁上方，进水管采用小孔均匀布水，且通过液体流量计3控制进水量，缺氧区微孔曝气盘16曝气强度控制在出水溶解氧0.4mg/l，好氧区微孔曝气盘16曝气强度控制在出水溶解氧3.0mg/1。
[0048]此外，上述的微孔曝气盘16上方设有承托板，承托板上开有直径8cm的圆孔，承托板之上为填料区，填料区体积为对应A/0单元体积的60%，缺氧区、好氧区的填料均为直径1cm的速分球，该速分球内填充物为火山岩，孔隙率为0.6，填料区上层预留15cm稳定水层，微生物在填料表面附着繁殖，形成生物膜。
[0049]当污水流经以速分球为填料的A/0单元时，由于速分球内阻力大，流速慢，球间阻力相对小，流速快，以此形成速度差异，污水中的悬浮物便向球内以及球表面聚集，经过多次流动与聚集，使污水实现固液分离，聚集在球表面以及球内部的有机物被活性生物膜吸附、降解，最终使污水得到净化。
[0050]生物膜的生成能在反应池容积不变的情况下提高污泥浓度，加之生物膜的泥龄比活性污泥的泥龄长得多，使整个生物池的平均泥龄大幅度提高，因此，污泥负荷要低很多，处理效率高而系统更稳定，有利于原生动物、后生动物的生成，促进生物捕食作用，减少剩余污泥。生物膜内部可能形成缺氧环境，适宜反硝化菌的生长，可能出现同步硝化反硝化，并提尚系统的脱氣能力。
[0051 ] 实施例3
[0052]一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的反应池结构，应用如下装置:由进水管连接原水箱1、进水栗2和主体生物反应器，运行时一级缺氧区5、二级缺氧区7同时进水，污水连续交替式经过缺氧区和好氧区，主体生物反应器和沉淀池9连接，上清液进入磷吸附装置11后通过出水口 10排出；反冲洗时清水由清水池18经反冲洗栗17栗入磷吸附装置11，同时空气经底部微孔曝气盘16进入，反冲洗后污水由顶部排水管19排出；部分污泥通过排泥口 12排出，剩余污泥通过污泥回流栗13进入一级缺氧区5与二级缺氧区7。
[0053]实施例4
[0054]一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的方法，包括:
[0055]污水由进水管同时进入一级缺氧区5、二级缺氧区7生物膜区，进水比例3:1，随后污水通过连通管折流式经过各级缺氧区和好氧区，污水在一级缺氧区5经过前置预处理及利用回流污泥脱氮，进入一级好氧区6去除有机物和氨氮，一级好氧区6出水与二级缺氧区7进水混合后，于其内进一步脱氮，二级好氧区8进一步去除有机物和氨氮，经处理后污水进入沉淀池9，沉淀池9表层上清液出水至磷吸附装置11中，经吸附后由其底部排出，磷吸附装置11对污水中磷及溶解性和悬浮性污染物质进行吸附，吸附饱和后通过反冲洗栗17对其进行清洗。
[0056]实施例5
[0057]本发明处理规模为5m3/d，运行费用为0.55元/m3;利用本发明处理的污水，其水质性质如下:TSS: 60?100mg/L，CODcr: 150?250mg/L，TN: 25?50mg/L，TP: 3.0?7.0mg/L
[0058]处理结果表明:经过本发明处理，出水水质为:C0Dcr维持在30mg/L以下，TN维持在15mg/L以下，TP维持在0.5mg/L以下，TSS维持在8mg/L以下，NH4+-N维持在2mg/L以下。
[0059]以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
[0060]同时，本说明书按照实施例方式加以描述，并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，本说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，包括由进水管连接的原水箱、进水栗及主体生物反应器，所述主体生物反应器连接有沉淀池、磷吸附装置，所述磷吸附装置通过反冲洗栗连接至清水池，其特征在于: 所述主体生物反应器为矩形反应池，反应池内并行地相隔设置有2?4级A/Ο单元，所述A/Ο单元包括缺氧区、好氧区，其上一级A/Ο单元的好氧区与下一级A/Ο单元的缺氧区相连通，形成使污水呈折流的多级串联结构，每级A/Ο单元的缺氧区与进水管相连，最后一级的好氧区与沉淀池相连，沉淀池底部连接有污泥回流栗； 所述A/Ο单元底部设置有微孔曝气盘，微孔曝气盘上方设有承托板，承托板上开有圆孔，承托板之上为填料区，填料区上层预留稳定水层，微生物在填料表面附着繁殖，形成生物膜。2.根据权利要求1所述的一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，其特征在于:所述主体生物反应器设置有两级A/Ο单元，其分为四个独立区间，沿进水方向依次为一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区，所述一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区底部均设有微孔曝气盘，微孔曝气盘连接有气体玻璃转子流量计、空气压缩机及空气调节阀构成曝气系统。3.根据权利要求1或2所述的一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，其特征在于:所述缺氧区与好氧区通过连通管交替连接，其中上一级缺氧区与下一级好氧区的连通管设置于下水面上1cm处，上一级好氧区与下一级缺氧区的连通管设置于上水面下I Ocm 处。4.根据权利要求3所述的一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，其特征在于:所述缺氧区采用连续进水低曝气运行，其进水管设置于边壁上方，所述进水管位置为水面上1cm处，其采用小孔均匀布水，所述缺氧区微孔曝气盘曝气强度控制在出水溶解氧小于0.5mg/l。5.根据权利要求3所述的一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，其特征在于:所述好氧区微孔曝气盘曝气强度控制在出水溶解氧大于2.0mg/1。6.根据权利要求3所述的一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，其特征在于:所述每级A/Ο单元内缺氧区和好氧区的容积比为1:1?1:3，以充分匹配硝化与反硝化的过程。7.根据权利要求2所述的一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，其特征在于:所述一级缺氧区为前置预处理及利用回流污泥中的硝态氮进行反硝化脱氮，二级缺氧区进一步脱氮;一级好氧区去除有机物和氨氮，二级好氧区进一步去除有机物和氨氮，所述沉淀池上清液出水，其底部部分污泥直接排出，部分污泥则通过污泥回流栗回流至各级缺氧区。8.根据权利要求7所述的一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，其特征在于:所述沉淀池表层上清液出水至磷吸附装置中，经吸附后由其底部排出，所述磷吸附装置中填料采用碳化污泥，对污水中磷及溶解性和悬浮性污染物质进行吸附，吸附饱和后通过反冲洗栗进行清洗，使磷吸附装置恢复工作性能。9.根据权利要求1所述的一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，其特征在于:所述承托板上开有直径8cm的圆孔，承托板之上为填料区，填料区体积为对应A/Ο单元体积的60%-80%，所述缺氧区、好氧区的填料均为直径1cm的速分球，该速分球内填充物为火山岩，孔隙率为0.6。10.一种多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的方法，其特征在于:该方法应用于权利要求1至9所述的多点进水生物膜耦合磷吸附装置处理污水的结构，其包括: 污水由进水管同时进入一级缺氧区、二级缺氧区生物膜区，进水比例3:1-1:1，随后污水通过连通管折流式经过各级缺氧区和好氧区，污水在一级缺氧区经过前置预处理及利用回流污泥脱氮，进入一级好氧区去除有机物和氨氮，一级好氧区出水与二级缺氧区进水混合后，于其内进一步脱氮，二级好氧区进一步去除有机物和氨氮，经处理后污水进入沉淀池，沉淀池表层上清液出水至磷吸附装置中，经吸附后由其底部排出，磷吸附装置对污水中磷及溶解性和悬浮性污染物质进行吸附，吸附饱和后通过反冲洗栗对其进行清洗。
【文档编号】C02F101/30GK105923906SQ201610371828
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】郭雪松, 孙聚龙, 肖本益, 刘俊新
【申请人】中国科学院生态环境研究中心