專利名稱：活性污泥-生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化污水處理裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污水生物處理方法，涉及一種同步除磷脫氮、抗水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷能 力強(qiáng)的一體化污水處理技術(shù)，適用于小城鎮(zhèn)污水的同步除磷脫氮。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的加速，越來越多的氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入水體，加之農(nóng)田徑流等，水 體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，氮磷等植物營(yíng)養(yǎng)素的去除已成為城市污水處理的必要任務(wù)。 我國(guó)小城鎮(zhèn)污水的主要特點(diǎn)是污水排放規(guī)律和水質(zhì)水量波動(dòng)較大，水量一般在0. 5X IO4 3. OXlOmVd 范圍；水質(zhì)波動(dòng)一般為 COD 300 500mg/L, TN 30 60mg/L, TP 4 8mg/ L。目前，針對(duì)小城鎮(zhèn)污水同步除磷脫氮工藝的研究較多，但是大多流程復(fù)雜、處理效果不穩(wěn) 定，鮮有適合小城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和水質(zhì)特點(diǎn)的除磷脫氮工藝，導(dǎo)致我國(guó)小城鎮(zhèn)污水的處理排 放達(dá)標(biāo)率較低，水體污染情況日趨嚴(yán)重。且目前尚未見有關(guān)活性污泥_生物膜組合循環(huán)流 脫氮除磷一體化工藝研究的相關(guān)報(bào)道。傳統(tǒng)的生物除磷脫氮工藝在實(shí)際應(yīng)用過程中經(jīng)常出現(xiàn)脫氮和除磷效果不能同時(shí) 達(dá)到最佳的現(xiàn)象，用于水質(zhì)水量波動(dòng)大的小城鎮(zhèn)污水處理時(shí)也存在不少問題，主要體現(xiàn)在 以下幾方面(1)除磷與脫氮之間的污泥齡矛盾。傳統(tǒng)除磷方式是通過排除富磷剩余污泥 來去除污水中的磷酸鹽，污泥齡越短越利于除磷；而在脫氮方面，由于硝化細(xì)菌增殖速度 慢，系統(tǒng)必須維持較長(zhǎng)的污泥齡才能取得良好的氮去除效果。因此，傳統(tǒng)工藝往往處理不好 脫氮與除磷之間的污泥齡矛盾，導(dǎo)致除磷脫氮不能兼顧。(2)硝化過程產(chǎn)物硝酸鹽對(duì)厭氧釋 磷過程有抑制作用。厭氧段硝酸鹽的存在，反硝化菌會(huì)與聚磷菌競(jìng)爭(zhēng)污水中有機(jī)質(zhì)，并優(yōu)先 于聚磷菌利用這些有機(jī)基質(zhì)進(jìn)行反硝化；硝酸鹽的存在還會(huì)被部分聚磷菌利用作為電子受 體進(jìn)行反硝化，從而影響其對(duì)有機(jī)物的發(fā)酵產(chǎn)酸作用。結(jié)果使聚磷菌無法得到足夠的揮發(fā) 性脂肪酸(VFAs)，從而抑制聚磷菌厭氧釋磷及PHB (聚β羥基丁酸鹽)的合成能力，進(jìn)而影 響好氧段聚磷菌的吸磷能力，導(dǎo)致除磷效果不佳。(3)現(xiàn)有的實(shí)際工程中的工藝，微生物平 均停留時(shí)間不長(zhǎng)，導(dǎo)致增殖較慢的微生物有可能還沒來得及增殖就已流失，如世代時(shí)間長(zhǎng) 的硝化菌較難增殖。此外，當(dāng)污水水量水質(zhì)波動(dòng)大時(shí)，系統(tǒng)抗水力及濃度沖擊負(fù)荷能力低， 不宜于生物量的增加和高級(jí)別微生物的生長(zhǎng)繁殖，從而導(dǎo)致除磷脫氮效果不穩(wěn)定。因此，針對(duì)小城鎮(zhèn)污水水質(zhì)水量變化大的特點(diǎn)以及小城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平相對(duì)落 后的現(xiàn)狀，對(duì)水質(zhì)水量抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)可行的脫氮除磷污水處理工藝技術(shù)的研究 開發(fā)意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種抗水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、同步除磷脫氮的 活性污泥-生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化裝置與方法(Cyclic Activated Sludge combined Biofilm System,簡(jiǎn)禾爾 CASBS)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明首先提出一種活性污泥_生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化污水處理裝 置，其具有主反應(yīng)器和化學(xué)除磷池。所述主反應(yīng)器有一內(nèi)環(huán)池體和一外環(huán)池體，所述內(nèi)環(huán)池體內(nèi)為厭氧區(qū)，厭氧區(qū)從 底部接入有進(jìn)水管，厭氧區(qū)的出水通過底部的過水孔通往外環(huán)池體；厭氧區(qū)內(nèi)設(shè)置有攪拌 器；所述厭氧區(qū)的上部接出有富磷污水排放管，富磷污水排放管連接至化學(xué)除磷池。在外環(huán)池體中，沿圓周方向依次劃分為缺氧區(qū)、好氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)。好氧區(qū) 內(nèi)有交錯(cuò)布設(shè)的生物膜，其底部設(shè)置有曝氣設(shè)施，曝氣管道與生物膜最好交錯(cuò)布設(shè)，以減少 曝氣對(duì)生物膜的擾動(dòng)，保證生物膜上微生物生長(zhǎng)良好。所述裝置通過控制曝氣量使在外環(huán) 池體沿程有明顯的溶解氧梯度。在外環(huán)池體的底部設(shè)置有兩向推流器，使外環(huán)池體的水流可以環(huán)繞反應(yīng)器順時(shí)針 從缺氧區(qū)到好氧區(qū)再到缺氧區(qū)、好氧區(qū)或逆時(shí)針方向從缺氧區(qū)到好氧區(qū)再到缺氧區(qū)、好氧 區(qū)，形成循環(huán)運(yùn)動(dòng)。且推流器最好在反應(yīng)器外環(huán)的缺氧區(qū)底部對(duì)稱設(shè)置。在所述好氧區(qū)的中部設(shè)置有潷水器，潷水器向外接出達(dá)標(biāo)污水，在好氧區(qū)底部接 出有剩余污泥排放管。從所述裝置的缺氧區(qū)底部接出有混合液回流管至厭氧區(qū)內(nèi)。所述化學(xué)除磷池也設(shè)置有攪拌器，從化學(xué)除磷池底部接有化學(xué)除磷污水回流管至 主反應(yīng)器的好氧區(qū)，在化學(xué)除磷池的底部接出有化學(xué)污泥排放管。進(jìn)一步，利用上述裝置，本發(fā)明提出一種活性污泥-生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷 一體化污水處理方法，所述方法包括兩個(gè)運(yùn)行工序，步驟如下(1)主反應(yīng)運(yùn)行工序，設(shè)每周期為η小時(shí)，η = 4 8 ①先將生活污水通過進(jìn)水管連續(xù)不間斷進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，同時(shí)使缺氧區(qū)的混合液通過 混合液回流管持續(xù)回流至厭氧區(qū)，回流比為100% 150%，厭氧區(qū)的污水則通過過水孔進(jìn) 入缺氧區(qū)。②每運(yùn)行周期開始時(shí)，先使厭氧區(qū)的攪拌器開始攪拌，好氧區(qū)的曝氣設(shè)施開始曝 氣，并讓推流器啟動(dòng)，使反應(yīng)器水流從缺氧區(qū)流向好氧區(qū)，并做循環(huán)運(yùn)動(dòng)。混合液回流量為 進(jìn)水水量的100% 150%，根據(jù)進(jìn)水水量波動(dòng)，可調(diào)節(jié)變化范圍為反應(yīng)器總?cè)莘e的1/4至 1/2?；旌弦夯亓髁肯鄬?duì)于厭氧區(qū)體積比例約等于0，不影響厭氧區(qū)的DO條件，聚磷菌在厭 氧狀態(tài)下進(jìn)行釋磷。③在好氧區(qū)內(nèi)的曝氣設(shè)施運(yùn)行η-1小時(shí)后停止曝氣，令其底部的推流器、厭氧區(qū) 的攪拌器都相應(yīng)停止運(yùn)行；④主反應(yīng)器在靜置30分鐘后，反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)泥水分離，處理后的污水從好氧區(qū)通過 潷水器達(dá)標(biāo)排除，同時(shí)厭氧區(qū)排水至化學(xué)除磷池，排水量為進(jìn)水的10% ；⑤反應(yīng)器運(yùn)行η小時(shí)后，本周期結(jié)束，下一周期開始，推流器的推流方向反轉(zhuǎn)；(2)側(cè)流除磷池運(yùn)行工序①同時(shí)，在主反應(yīng)器停止運(yùn)行靜置30分鐘后，反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)泥水分離，將厭氧區(qū)的 富磷上清液通過富磷污水排放管排至化學(xué)除磷池，排出量占每周期進(jìn)水量的10% ；②富磷污水進(jìn)入化學(xué)除磷池后，投入化學(xué)除磷劑(如石灰)，并啟動(dòng)化學(xué)除磷池 的攪拌器，攪拌20分鐘，讓富磷污水與化學(xué)藥劑充分混合，化學(xué)除磷池出水磷酸鹽濃度為5mg/L左右；③富磷化學(xué)污泥通過化學(xué)除磷池化學(xué)污泥排放管排出。④在下一周期開始前，將化學(xué)除磷后的清液通過化學(xué)除磷污水回流管回流至主反 應(yīng)器的好氧區(qū)進(jìn)一步進(jìn)行處理。本發(fā)明采用了由內(nèi)環(huán)為厭氧區(qū)，外環(huán)為缺氧和掛有生物膜的好氧區(qū)的改良型CASS 反應(yīng)器和化學(xué)除磷池，通過將CASS反應(yīng)器改造成環(huán)狀，有利于反應(yīng)器分區(qū)，通過推流和混 合流相結(jié)合的流態(tài)增加反應(yīng)器的抗沖擊負(fù)荷能力。本發(fā)明的裝置只在外環(huán)好氧區(qū)安裝曝氣 設(shè)備，在曝氣裝置下游，溶解氧濃度從高向低變化，好氧區(qū)之后會(huì)出現(xiàn)缺氧甚至厭氧區(qū)域， 因此反硝化菌能夠利用硝化產(chǎn)物直接進(jìn)行反硝化，促使在裝置中發(fā)生同時(shí)硝化反硝化脫 氮。本裝置的好氧區(qū)掛有生物膜，可以防止增長(zhǎng)速率慢的微生物被淘洗出系統(tǒng)，同時(shí)增加反 應(yīng)器內(nèi)生物量和生物種類，特別是營(yíng)養(yǎng)層次較高的或者污泥齡較長(zhǎng)的微生物，以提高系統(tǒng) 的抗沖擊能力。同時(shí)，厭氧區(qū)的獨(dú)立有利于溶解氧(DO)的控制和污水中高分子有機(jī)物分解 成小分子碳源物質(zhì)，配以連續(xù)進(jìn)水使碳源合理分配，一定程度上緩解了厭氧釋磷和缺氧反 硝化的碳源競(jìng)爭(zhēng)。已超量吸磷的部分活性污泥在厭氧區(qū)充分釋磷，通過將少部分富磷上清 液導(dǎo)入化學(xué)除磷池進(jìn)行固磷，除磷后清液回流至CASBS反應(yīng)器外環(huán)好氧區(qū)進(jìn)一步降解去除 其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。本裝置通過加掛生物膜和環(huán)形流道的運(yùn)用，提高了反應(yīng)器的抗沖擊負(fù)荷能 力。反應(yīng)器中發(fā)生同步硝化反硝化反應(yīng)，可減少曝氣量，節(jié)省能耗，并且不需另設(shè)缺氧池，加 上反應(yīng)器無需另設(shè)二沉池，能夠減小反應(yīng)器體積，節(jié)省基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，適于經(jīng)費(fèi)緊張 的小城鎮(zhèn)污水處理。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)(1)排除厭氧富磷污水的除磷方式解決了反硝化細(xì)菌所需要的長(zhǎng)泥齡和聚磷菌所 需要的短泥齡的矛盾，使系統(tǒng)可以在較長(zhǎng)泥齡條件下發(fā)揮出優(yōu)異的同步脫氮除磷效果。(2)好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)獨(dú)立的方式緩解了硝化過程產(chǎn)物硝酸鹽對(duì)厭氧釋磷 過程的抑制作用。厭氧區(qū)硝酸鹽的存在，反硝化菌會(huì)與聚磷菌競(jìng)爭(zhēng)污水中的有機(jī)基質(zhì)，還會(huì) 影響有機(jī)物的發(fā)酵產(chǎn)酸作用，從而抑制了聚磷菌的釋磷及PHB(聚β羥基丁酸鹽)的合成 能力，進(jìn)而影響在好氧條件下聚磷菌的吸磷能力，使系統(tǒng)除磷效果下降。CASBS通過好氧區(qū) 和厭氧區(qū)的獨(dú)立，并且回流液來自缺氧區(qū)經(jīng)反硝化脫氮后的混合液，硝酸鹽含量很少，可緩 解硝酸鹽對(duì)厭氧釋磷的抑制作用。(3)采用生物膜法與活性污泥法相結(jié)合及環(huán)形流道的設(shè)計(jì)，增加了反應(yīng)器抗沖擊 負(fù)荷的能力。由于生物膜上參與凈化反應(yīng)的微生物種類多，能夠存活世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生 物，因此對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性。環(huán)形設(shè)計(jì)使反應(yīng)器內(nèi)的流態(tài)介于完全混合和推 流之間，這種水流狀態(tài)使該工藝對(duì)水溫、水量和水質(zhì)的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，并且有利于活 性污泥的生物凝聚作用，而且可以將反應(yīng)器外圈分為好氧區(qū)和缺氧區(qū)，用以進(jìn)行硝化和反 硝化，取得脫氮的效果。(4)節(jié)省占地，運(yùn)行費(fèi)用低。由于CASBS反應(yīng)器外環(huán)存在明顯的溶解氧梯度，有利 于發(fā)生同時(shí)硝化反硝化作用，顯著減少混合液回流量，有利于節(jié)約能耗。而且同時(shí)硝化反硝 化在較低DO下較易發(fā)生，反應(yīng)條件也非常容易控制，能進(jìn)一步減少運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)，該工藝 無需另設(shè)二沉池和缺氧池，能夠節(jié)約基建費(fèi)用和占地面積。


圖1為本發(fā)明活性污泥_生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化的污水處理裝置結(jié)構(gòu) 示意圖。圖2為本發(fā)明活性污泥_生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化的污水處理裝置平面 圖。圖3為本發(fā)明活性污泥_生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化的污水處理裝置運(yùn)行 工藝流程圖。圖中，厭氧區(qū)-1、缺氧區(qū)-2、好氧區(qū)-3、化學(xué)除磷池-4、進(jìn)水管-5、富磷污水排放 管_6、化學(xué)除磷污水回流管_7、剩余污泥排放管-8，混合液回流管_9，化學(xué)污泥排放管-10， 過水孔-11、曝氣設(shè)施-12，生物膜-13，厭氧攪拌器-14，化學(xué)除磷攪拌器-15，推流器-16， 潷水器-17，主反應(yīng)時(shí)控器-18，潷水器及富磷污水排放時(shí)控器-19，化學(xué)除磷污水回流時(shí)控 器-20，進(jìn)水泵-21，污泥回流泵-22，富磷污水排放泵-23。
具體實(shí)施例方式參見圖1，本活性污泥_生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化污水處理裝置具有主 反應(yīng)器和化學(xué)除磷池4。其中，主反應(yīng)器有一內(nèi)環(huán)池體和一外環(huán)池體，內(nèi)環(huán)池體內(nèi)為厭氧區(qū)1，進(jìn)水泵21通 過厭氧區(qū)1底部的進(jìn)水管5將污水泵入?yún)捬鯀^(qū)1，厭氧區(qū)1的出水通過底部的過水孔11通 往外環(huán)池體。厭氧區(qū)1內(nèi)設(shè)置有厭氧攪拌器14，主反應(yīng)時(shí)控器18控制厭氧攪拌器14的開 啟與關(guān)閉。潷水器及富磷污水排放時(shí)控器19控制富磷污水排放泵23通過厭氧區(qū)1上部的 富磷污水排放管6將富磷污水泵至化學(xué)除磷池4。在外環(huán)池體中沿圓周方向依次劃分為缺氧區(qū)2、好氧區(qū)3、缺氧區(qū)2和好氧區(qū)3，好 氧區(qū)3內(nèi)掛有生物膜13，設(shè)置有曝氣設(shè)施12，曝氣管道與生物膜13交錯(cuò)布設(shè)。主反應(yīng)時(shí)控 器18控制曝氣設(shè)施12的開啟與關(guān)閉，通過控制曝氣量使在外環(huán)池體沿程有明顯的溶解氧 梯度。在外環(huán)池體的缺氧區(qū)底部設(shè)置有兩向推流器16，使外環(huán)池體的水流沿順時(shí)針或者 逆時(shí)針方向從缺氧區(qū)2到好氧區(qū)3再到缺氧區(qū)2、好氧區(qū)3，形成循環(huán)運(yùn)動(dòng)，每周期結(jié)束時(shí)推 流器16的推流方向改變。在好氧區(qū)3的中部設(shè)置有潷水器17，通過潷水器及富磷污水排放時(shí)控器19控制潷 水器17的開啟與關(guān)閉。潷水器17向外接出達(dá)標(biāo)污水，在好氧區(qū)3底部接出有剩余污泥排 放管8。污泥回流泵22將外環(huán)混合液從缺氧區(qū)通過所述裝置底部接出的混合液回流管9 回流至厭氧區(qū)1內(nèi)?；瘜W(xué)除磷池4內(nèi)設(shè)置有化學(xué)除磷攪拌器15，化學(xué)除磷污水回流時(shí)控器20控制化學(xué) 除磷后的污水通過化學(xué)除磷污水回流管7自流至主反應(yīng)器的好氧區(qū)3。在化學(xué)除磷池4的 底部接出有化學(xué)污泥排放管10。參見圖2，利用上述裝置進(jìn)行污水處理的方法如下(1) CASBS工藝主反應(yīng)運(yùn)行工序(以每周期4小時(shí)為例)①進(jìn)水泵21將生活污水通過進(jìn)水管5連續(xù)不間斷進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)1，污泥回流泵22將反應(yīng)器底部的混合液通過混合液回流管9持續(xù)回流至厭氧區(qū)1，回流比為100% 150%。 厭氧區(qū)1的污水通過過水孔11流入缺氧區(qū)2。②每周期開始時(shí)，主反應(yīng)時(shí)控器18控制厭氧區(qū)1的厭氧攪拌器14開始攪拌以及 好氧區(qū)3的曝氣設(shè)施12開始曝氣，推流器16啟動(dòng)，使反應(yīng)器外環(huán)水流從缺氧區(qū)2流向好氧 區(qū)3，并做循環(huán)運(yùn)動(dòng)。由于回流混合液體積相對(duì)于厭氧區(qū)體積很小，混合液回流不影響厭氧 區(qū)1的DO條件，聚磷菌在厭氧狀態(tài)下進(jìn)行釋磷。③主反應(yīng)時(shí)控器18控制曝氣設(shè)施12運(yùn)行3小時(shí)后停止曝氣以及外環(huán)推流器16、 厭氧區(qū)的攪拌器14都相應(yīng)停止運(yùn)行。④反應(yīng)器靜置30分鐘進(jìn)行泥水分離，潷水器及富磷污水排放時(shí)控器19控制潷水 器17開啟，將處理后的污水從好氧區(qū)3通過潷水器17達(dá)標(biāo)排除。同時(shí)，潷水器及富磷污水 排放時(shí)控器19控制富磷污水排放泵23將厭氧區(qū)1的富磷污水泵至化學(xué)除磷池4，排水量為 進(jìn)水的10%。⑤反應(yīng)器運(yùn)行4小時(shí)后，本周期結(jié)束，下一周期開始，推流器16的推流方向改變。(2)側(cè)流除磷池運(yùn)行工序①CASBS主反應(yīng)器停止運(yùn)行靜置30分鐘后，反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)泥水分離，潷水器及富磷 污水排放時(shí)控器19控制富磷污水排放泵23將厭氧區(qū)1的富磷上清液通過富磷污水排放管 6(占每周期進(jìn)水量的10% )排至化學(xué)除磷池4。②富磷污水進(jìn)入化學(xué)除磷池4后，投入化學(xué)除磷劑(石灰)，并啟動(dòng)化學(xué)除磷攪拌 器15攪拌20分鐘，讓富磷污水與化學(xué)藥劑充分混合?；瘜W(xué)除磷池4出水磷酸鹽濃度為5mg/ L左右。③富磷化學(xué)污泥通過化學(xué)污泥排放管10排出。④在下一周期開始前，化學(xué)除磷污水回流時(shí)控器20控制化學(xué)除磷后的清液通過 化學(xué)除磷污水回流管7自流至主反應(yīng)器外環(huán)進(jìn)一步進(jìn)行處理。具體應(yīng)用實(shí)例1 以重慶某大學(xué)校園排放的生活污水為處理對(duì)象，實(shí)驗(yàn)溫度12°C 23°C。CASBS反 應(yīng)器有效容積160L，其中內(nèi)環(huán)厭氧區(qū)容積30升，外環(huán)容積130升，好氧區(qū)容積大致80升，缺 氧區(qū)容積大致50升。日處理量為240L，每天6周期，每周期4小時(shí)，每周期換水比1/4，污 泥齡為40天，曝氣末端好氧區(qū)DO控制為0. 8-1. 2mg/L。進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大，COD = 106 630mg/L、TN = 25 lllmg/L,NH3-N = 13 67mg/L、TP = 2 8mg/L, CASBS 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 期間厭氧釋磷濃度達(dá)到40mg/L以上，處理出水COD≤30mg/L、TN≤13mg/L、NH3-N≤4mg/ L、TP≤ 0. 5mg/L，平均去除率分別為97%、93%、91 %、98%，出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理 廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002) —級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。具體應(yīng)用實(shí)例2:以重慶某大學(xué)校園排放的生活污水為處理對(duì)象，實(shí)驗(yàn)溫度12°C 23°C。CASBS反 應(yīng)器有效容積160L，其中內(nèi)環(huán)厭氧區(qū)容積30升，外環(huán)容積130升，好氧區(qū)容積大致80升，缺 氧區(qū)容積大致50升。進(jìn)水水質(zhì)為COD = 213 521mg/L、TN = 25 68mg/L、NH3_N = 13 42mg/L、TP = 2 7mg/L。進(jìn)水水量波動(dòng)較大，為120 480L/d。當(dāng)進(jìn)水水量為120L/d左 右時(shí)，每天3周期，換水比1/4 ；每天進(jìn)水量240/L時(shí)，每天6周期，換水比1/4 ；每天進(jìn)水量 480L/d時(shí)，每天6周期，換水比1/2，其余情況以此類推。處理出水COD ≤ 28mg/L、TN ≤ 1 lmg/L、NH3-N彡3mg/L、TP彡0. 5mg/L，平均去除率分別為98%、94%、90%、99%，出水水質(zhì)滿足 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002) —級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
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權(quán)利要求
活性污泥 生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化污水處理裝置，其具有主反應(yīng)器和化學(xué)除磷池(4)；其特征在于所述主反應(yīng)器有一內(nèi)環(huán)池體和一外環(huán)池體，所述內(nèi)環(huán)池體內(nèi)為厭氧區(qū)(1)，厭氧區(qū)(1)從底部接入有進(jìn)水管(5)，進(jìn)水泵(21)將生活污水通過進(jìn)水管(5)泵入?yún)捬鯀^(qū)(1)；厭氧區(qū)(1)的出水通過底部的過水孔(11)通往外環(huán)池體；厭氧區(qū)(1)內(nèi)設(shè)置有厭氧攪拌器(14)；所述厭氧區(qū)(1)的上部通過富磷污水排放泵(23)接出有富磷污水排放管(6)；潷水器及富磷污水排放時(shí)控器(19)控制富磷污水排放泵(23)的啟動(dòng)與停止，化學(xué)除磷污水回流時(shí)控器(20)控制化學(xué)除磷后的清液回流至主反應(yīng)器好氧區(qū)(3)；在外環(huán)池體中，沿圓周方向依次劃分為缺氧區(qū)(2)、好氧區(qū)(3)、缺氧區(qū)(2)和好氧區(qū)(3)，好氧區(qū)(3)內(nèi)掛有生物膜(13)，設(shè)置有曝氣設(shè)施(12)；在外環(huán)池體的底部設(shè)置有推流器(16)，使外環(huán)池體的水流從缺氧區(qū)到好氧區(qū)再到缺氧區(qū)、好氧區(qū)，形成循環(huán)運(yùn)動(dòng)；所述曝氣設(shè)施(12)以及厭氧攪拌器(14)、推流器(16)的啟動(dòng)與停止由主反應(yīng)時(shí)控器(18)控制，通過控制曝氣量使在外環(huán)池體沿程有明顯的溶解氧梯度；在所述好氧區(qū)(3)的中部設(shè)置有潷水器(17)，潷水器(17)向外接出達(dá)標(biāo)污水，潷水器(17)的開啟與閉合由潷水器及富磷污水排放時(shí)控器(19)控制；在好氧區(qū)(3)底部接出有剩余污泥排放管(8)；從所述缺氧區(qū)(2)的底部接出有混合液回流管(9)至厭氧區(qū)(1)內(nèi)，并在中間設(shè)置污泥回流泵(22)，將缺氧區(qū)(2)的活性污泥連續(xù)回流至厭氧區(qū)(1)；所述化學(xué)除磷池(4)設(shè)置有化學(xué)除磷攪拌器(15)，從化學(xué)除磷池(4)底部接有化學(xué)除磷污水回流管(7)至主反應(yīng)器的好氧區(qū)(3)，在化學(xué)除磷池(4)的底部接出有化學(xué)污泥排放管(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性污泥_生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化污水處理裝置 其特征在于在所述好氧區(qū)(3)內(nèi)交錯(cuò)布設(shè)有生物膜，掛膜密度為15% 25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性污泥_生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化污水處理裝置 其特征在于在好氧區(qū)(3)內(nèi)設(shè)置的曝氣設(shè)施(12)其曝氣管道與生物膜(13)交錯(cuò)布設(shè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性污泥_生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化污水處理裝置 其特征在于所述推流器(16)為兩向推流器，在反應(yīng)器外環(huán)的缺氧區(qū)底部對(duì)稱設(shè)置，每周 期結(jié)束時(shí)該兩向推流器推流方向改變。
5.一種利用權(quán)利要求1-4任一裝置進(jìn)行的活性污泥-生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體 化污水處理方法，所述方法包括兩個(gè)運(yùn)行工序，步驟如下(1)主反應(yīng)運(yùn)行工序，設(shè)每周期為η小時(shí)，η = 4 8 :①進(jìn)水泵(21)將生活污水通過進(jìn)水管(5)連續(xù)不間斷泵入?yún)捬鯀^(qū)(1)，同時(shí)污泥回 流泵(22)使缺氧區(qū)(2)的混合液通過混合液回流管(9)持續(xù)回流至厭氧區(qū)(1)，回流比為 100% 150%，厭氧區(qū)(1)的污水則通過過水孔(11)進(jìn)入缺氧區(qū)(2)；②每運(yùn)行周期開始時(shí)，主反應(yīng)時(shí)控器(18)控制厭氧區(qū)(1)的厭氧攪拌器(14)開始攪 拌，好氧區(qū)(3)的曝氣設(shè)施(12)開始曝氣，并讓推流器(16)啟動(dòng)，使反應(yīng)器水流從缺氧區(qū)(2)流向好氧區(qū)(3)，并做循環(huán)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)水量根據(jù)水量波動(dòng)可調(diào)節(jié)為反應(yīng)器容積的1/4至 1/2 ；③主反應(yīng)時(shí)控器(18)控制好氧區(qū)內(nèi)的曝氣設(shè)施(12)運(yùn)行η-1小時(shí)后停止曝氣，令其底部的推流器(16)、厭氧攪拌器(14)都相應(yīng)停止運(yùn)行；④主反應(yīng)器在靜置30分鐘后，反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)泥水分離，潷水器及富磷污水排放時(shí)控器 (19)控制潷水器(17)的開啟與閉合，將處理后的污水從好氧區(qū)(3)通過潷水器(17)達(dá)標(biāo) 排除，同時(shí)控制富磷污水排放泵(23)將富磷污水從厭氧區(qū)(1)排至化學(xué)除磷池(4)，排水量 為進(jìn)水量的10% ；⑤反應(yīng)器運(yùn)行η小時(shí)后，本周期結(jié)束，下一周期開始，推流器(16)的推流方向反轉(zhuǎn)；(2)側(cè)流除磷池運(yùn)行工序①同時(shí)，在主反應(yīng)器停止運(yùn)行靜置30分鐘后，反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)泥水分離，潷水器及富磷污 水排放時(shí)控器(19)控制富磷污水排放泵(23)將厭氧區(qū)(1)的富磷上清液通過富磷污水排 放管(6)排至化學(xué)除磷池(4)，排出量占每周期進(jìn)水量的10% ；②富磷污水進(jìn)入化學(xué)除磷池(4)后，投入化學(xué)除磷劑，潷水器及富磷污水排放時(shí)控器 (19)啟動(dòng)化學(xué)除磷池(4)的化學(xué)除磷攪拌器(15)，攪拌20分鐘，讓富磷污水與化學(xué)藥劑充 分混合，化學(xué)除磷池(4)出水磷酸鹽濃度控制目標(biāo)為5mg/L;③富磷化學(xué)污泥通過化學(xué)除磷池(4)化學(xué)污泥排放管(10)排出；④在下一周期開始前，化學(xué)除磷污水回流時(shí)控器(20)控制化學(xué)除磷后的清液通過化 學(xué)除磷污水回流管(7)自流至主反應(yīng)器的好氧區(qū)(3)進(jìn)一步進(jìn)行處理。
全文摘要
本發(fā)明提出一種活性污泥-生物膜組合循環(huán)流脫氮除磷一體化污水處理裝置及方法，其采用由內(nèi)環(huán)為厭氧區(qū)，外環(huán)為交錯(cuò)布設(shè)的缺氧和掛有生物膜的好氧區(qū)的改良型CASS反應(yīng)器和化學(xué)除磷池組成，通過推流和混合流相結(jié)合的流態(tài)增加改良型CASS反應(yīng)器的抗沖擊負(fù)荷能力。裝置只在外環(huán)好氧區(qū)安裝曝氣設(shè)備，在曝氣裝置下游，溶解氧濃度從高向低變化，好氧區(qū)之后會(huì)出現(xiàn)缺氧甚至厭氧區(qū)域，因此反硝化菌能夠利用硝化產(chǎn)物直接進(jìn)行反硝化，促使在裝置中發(fā)生同時(shí)硝化反硝化脫氮。裝置通過交錯(cuò)布設(shè)的生物膜提高反應(yīng)器的抗沖擊負(fù)荷能力，采用兩向污泥水下推流器避免生物膜對(duì)環(huán)流污泥的阻滯；反應(yīng)器中發(fā)生同步硝化反硝化反應(yīng)，可減少曝氣量，節(jié)省能耗，并不需另設(shè)缺氧池，加上反應(yīng)器無需另設(shè)二沉池，能減小反應(yīng)器體積，節(jié)省基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，適于經(jīng)費(fèi)緊張的小城鎮(zhèn)污水處理。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101891344SQ20101022470
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者萬小軍, 吉芳英, 左寧, 徐璇, 袁云松, 趙易, 陳雨喆 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)