基于改良型AAO污水脱氮除磷装置及工艺

摘要

本发明涉及基于改良型AAO污水脱氮除磷装置及工艺，装置包括沿污水流向依序设置的缺氧选择池、电解池、厌氧池、缺氧池、好氧池和二沉池；本发明实现在缺氧选择池、电解池、缺氧池多点进水的运行模式，在回流污泥回流至厌氧池之前增加缺氧选择池，从而降低或消除硝酸盐对厌氧释磷过程的影响；在厌氧池的进水管路上增加一个电解池，停留时间一般控制在半小时以内，一方面可以消耗污水中的溶解氧且仍保留充足的碳源，保证污水满足厌氧条件进入厌氧池内，另一方面避免厌氧池内的污水受到低pH冲击而影响聚磷菌的有效释磷以及硝化菌的硝化作用和反硝化菌的反硝化脱氮。本发明各项出水水质指标均达到并优于国家排放标准一级A标准。

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种基于改良型AAO污水脱氮除磷装置及工艺。

背景技术

A/A/O工艺称为厌氧-缺氧-好氧三者结合系统。早在70年代美国在生物除氮方法的基础上发展的同步除磷脱氮污水处理工艺。

生物除磷，是利用聚磷菌的微生物，这种微生物能过量地、在数量上超出其生理需要的从外部环境摄取磷，磷以聚合的形态贮藏在菌体内，形成高磷污泥而排出系统外，达到从污水中除磷的效果。在厌氧条件下(DO＝0，NO3-＝0)，聚磷菌体内的ATP进行水解，将H2PO4放出，并形成AOP同时也放出能量。因此，聚磷菌具有厌氧条件下释放H3PO4，在好氧条件下过剩摄取H3PO4的功能，生物除磷就是利用聚磷菌的这种功能开发了从污水中除磷的技术和工艺。

常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧(A1)/缺氧(A2)/好氧(O)的布置形式，其典型工艺流程见图1。该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物有效释磷水平的充分与否，对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义，厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷。常规A/A/O工艺存在以下缺点：1.由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，影响系统的除磷效果；2.由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；3.由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际只有一少部分经历了完整的放磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷是不利的。

为了解决A/A/O法回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷等的影响，在进水方式、厌氧、缺氧、好氧段进行优化排序、分点进水等方面进行改进，产生了改良A/A/O工艺、倒置A/A/O工艺、UCT工艺、MUCT工艺等。

但是，大量的试验资料已经完全证实，在生物除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷能力。同时，在运行管理中要尽量避免低pH的冲击，否则除磷能力将大幅度下降，甚至完全丧失，这主要是由于pH降低时，会导致细胞结构和功能损坏，细胞内聚磷在酸性条件下被水解，从而导致磷的快速释放。而不论是常规的A/A/O，或者是改良A/A/O工艺、倒置A/A/O工艺、UCT工艺、MUCT工艺等大部分污水都是直接送入厌氧池进行厌氧释磷，由于污水中本身含有一定的溶氧值，或者pH值不稳定，导致无法达到预期的厌氧条件，会影响到聚磷菌的厌氧有效释磷，继而导致除磷不佳且不稳定。

发明内容

为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明提供一种基于改良AAO污水脱氮除磷装置及工艺。

本发明采用的技术解决方案是：

基于改良型AAO污水脱氮除磷装置，包括沿污水流向依序设置的缺氧选择池、电解池、厌氧池、缺氧池、好氧池和二沉池，所述缺氧选择池、电解池、缺氧池分别与除砂后的污水通过管道相连通，所述好氧池出口与缺氧池之间通过混合液回流通道相连通，所述二沉池出口与缺氧选择池通过污泥回流通道相连通。

优选地，所述电解池内设有带有纳米金刚石电极的电解水设备。

优选地，所述好氧池内设有微孔曝气器。

优选地，所述二沉池采用周边进水周边出水辐流式沉淀池。

本发明还提供一种基于改良型AAO污水脱氮除磷工艺，采用上述污水脱氮除磷装置，具体流程为：

S1、除砂后污水经分流后分别通过管道送入缺氧选择池、电解池和缺氧池；

S2、部分活性污泥经污泥回流通道回流至缺氧选择池内，与直接分流送入缺氧选择池内的除砂后的污水混合，进行反硝化处理，以消除回流污泥中的硝酸盐对厌氧释磷的影响；

S3、缺氧选择池出水进入电解池，与直接分流送入电解池内的除砂后污水混合，通过电解反应产生具有强氧化活性的羟基自由基，羟基自由基与大多数有机污染物发生快速的链式反应而把污水中一部分有害物质氧化成CO₂、H₂O或矿物盐以及小分子有机物；

S4、电解池出水进入厌氧池，聚磷菌在厌氧条件吸收进水中有机物而与体内磷酸盐作用，由聚磷菌体内磷酸盐分解后提供能量，合成PBH存储在体内，同时放出磷；

S5、厌氧池出水进入缺氧池并与直接分流送入缺氧池内的除砂后的污水混合，反硝化菌在缺氧条件下进行反硝化脱氮处理，使得硝酸盐氮变成氮气逸出；

S6、缺氧池出水进入好氧池，在异养菌降解有机物的同时，硝化菌将污水中的氨氮转化为硝态氮，聚磷菌则过量吸收污水中的磷而以聚合形态贮藏在体内，形成高磷污泥；

S7、经过硝化吸磷处理后的混合液一部分经混合液回流通道回流至缺氧池内，另一部分出水进入二沉池中以排放剩余污泥的形式实现磷的去除。

优选地，所述缺氧选择池停留时间为1.0h～1.3h，所述电解池停留时间为0.3h～0.5h，所述厌氧池停留时间为1.6h～1.8h，所述缺氧池停留时间为3.8h～4.0h，所述好氧池停留时间为10.5h～10.8h。

优选地，所述缺氧选择池的进水量为5％～10％，所述电解池的进水量为70％～80％，所述缺氧池的进水量为10％～25％。

优选地，步骤S2中的污泥回流比为80％～100％，步骤S7中的混合液回流比为100％～200％。

本发明的有益效果：

本发明在常规AAO工艺基础上，在回流污泥回流至厌氧池之前增加一个缺氧选择池，以除去回流污泥中富含的硝酸盐，从而降低或消除硝酸盐对厌氧释磷过程的影响，进而保证了高效脱氮除磷的效果。

本发明还在常规AAO工艺基础上，在厌氧池的进水管路上增加一个电解池，停留时间一般控制在半小时以内，一方面可以消耗污水中的溶解氧且仍保留充足的碳源，保证污水满足厌氧条件进入厌氧池内，另一方面避免厌氧池内的污水受到低pH冲击而影响聚磷菌的有效释磷以及硝化菌的硝化作用和反硝化菌的反硝化脱氮。

另外，本发明污水生物反应池的进水首先通过进水渠道内设置的三个进水闸门，可根据进水中TN等因数分别调整到缺氧选择池、电解池、缺氧池的进水量，以实现多点进水的运行模式，充分利用和消耗进水中的碳源。

本发明脱氮除磷的处理工艺对污染物的去除效果佳，出水指标可稳定保持在BOD₅≤10mg/L，CODcr≤50mg/L，SS≤10mg/L，氨氮≤5mg/L，总磷TP≤0.5mg/L，总氮TN≤15mg/L，各项出水水质指标均达到并优于国家排放标准一级A标准。

附图说明

图1为常规AAO工艺流程图。

图2为本发明污水脱氮除磷工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1

如图2所示，本实施例提供一种基于改良型AAO污水脱氮除磷装置，包括沿污水流向依序设置的缺氧选择池、电解池、厌氧池、缺氧池、好氧池和二沉池，所述缺氧选择池、电解池、缺氧池分别与除砂后的污水通过管道相连通，所述好氧池出口与缺氧池之间通过混合液回流通道相连通，所述二沉池出口与缺氧选择池通过污泥回流通道相连通。

所述电解池内设有带有纳米金刚石电极的电解水设备，在净化处理污水时，先通过低压电解反应在阳极可以直接或间接产生具有强氧化活性的羟基自由基，因其有极高的氧化电位，其氧化能力极强，与大多数有机污染物都可以发生快速的链式反应，把有害物质氧化成CO₂、H₂O或矿物盐以及小分子有机物，无二次污染，同时也助于提升污水pH，约0.5，可以改善原水及处理过程中污水出现低pH值的情况，保证吸磷效果。

曝气是污水好氧生物处理系统中一个重要的工艺过程，目前广泛使用鼓风曝气系统，由鼓风机提供经净化的空气，通过管道系统送入好氧池底部的专用微孔曝气器。专用微孔曝气器的作用是将空气分散成气泡，扩散到混合液中，使气泡中的氧溶解到混合液中，提供微生物生化反应所需要的溶解氧，同时保证污水的充分混合，使活性污泥处于悬浮状态，通过泥、水、气三相的充分接触，保证活性污泥充分利用水中的溶解氧来分解有机污染物和含N/P的营养物，因此，曝气效果的好。本实施例的所述好氧池内设有微孔曝气器，具体为管式微孔曝气器，管式微孔曝气器是输气和布气合二为一，采用管式微孔曝气器的曝气系统不需要铺设专门的水平输气管道。

所述二沉池采用周边进水周边出水辐流式沉淀池。周边进水周边出水辐流式沉淀池流入区设在池的周边，流出槽设在沉淀池的周边，根据其功能可分为5个区：流入槽、导流絮凝区、沉淀区、流出槽、污泥区。流入槽沿周边布置，槽底均匀地开设布水也及短管，供布水用。导流絮凝区主要有3个作用：使进水导向沉淀区并使布水均匀；因进水自布水也及短管进入导流絮凝区后，在区内形成回流，可促使活性泥絮凝，加速沉淀区的沉淀；因该区的过水面积较大，故向下流的流速小，对池底沉泥无冲现象。沉淀区的功能主要是起沉淀作用，此外，由于沉淀区下流的水流方向是向心流，故可将沉淀污泥推向中心的污泥斗便于排泥。流出槽的较佳位置一般设在等于池的半径处，也可设在R/2、R/3、R/4处，不同流出槽的位置，其容积利用系数略有差别，根据实测资料，当其流出槽的位置设在等于池的半径处时，其容积利用系数为93.6％，远远高于中心进水周边出水辐流式沉淀池。和中心进水周边出水的辐流式沉淀池相比，其设计表面负荷可提高1倍左右。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种基于改良型AAO污水脱氮除磷工艺，采用如实施例1所述的污水脱氮除磷装置，水温控制在15℃～20℃，活性污泥龄15d，具体流程为：

S1、除砂后污水经分流后分别通过管道送入缺氧选择池、电解池和缺氧池，其中所述缺氧选择池的进水量为5％，所述电解池的进水量为75％，所述缺氧池的进水量为20％；

S2、部分活性污泥经污泥回流通道回流至缺氧选择池内，污泥回流比为100％，与直接分流送入缺氧选择池内的除砂后的污水混合，进行反硝化处理，以消除回流污泥中的硝酸盐对厌氧释磷的影响，停留时间为1.3h；

S3、缺氧选择池出水进入电解池，与直接分流送入电解池内的除砂后污水混合，通过电解反应产生具有强氧化活性的羟基自由基，羟基自由基与大多数有机污染物发生快速的链式反应而把污水中一部分有害物质氧化成CO₂、H₂O或矿物盐以及小分子有机物，停留时间为0.3h，在电解池的水力停留时间不宜过长，一般控制在半小时以内，一方面可以消耗污水中的溶解氧且仍保留充足的碳源，保证污水满足厌氧条件进入厌氧池内，另一方面避免厌氧池内的污水受到低pH冲击而影响聚磷菌的有效释磷；

S4、电解池出水进入厌氧池，聚磷菌在厌氧条件吸收进水中有机物而与体内磷酸盐作用，由聚磷菌体内磷酸盐分解后提供能量，合成PBH存储在体内，同时放出磷，停留时间为1.7h，一方面保证磷的有效释放，另一方面污泥中的兼性酸化菌充分地将污水中的大分子有机物分解成低级脂肪酸，以供聚磷菌摄取；

S5、厌氧池出水进入缺氧池并与直接分流送入缺氧池内的除砂后的污水混合，反硝化菌在缺氧条件下进行反硝化脱氮处理，使得硝酸盐氮变成氮气逸出，停留时间为4.0h；

S6、缺氧池出水进入好氧池，在异养菌降解有机物的同时，硝化菌将污水中的氨氮转化为硝态氮，聚磷菌则过量吸收污水中的磷而以聚合形态贮藏在体内，形成高磷污泥，停留时间为10.7h；

S7、经过硝化吸磷处理后的混合液一部分经混合液回流通道回流至缺氧池内，混合液回流比为150％，另一部分出水进入二沉池中以排放剩余污泥的形式实现磷的去除。

实施例3

如图2所示，本实施例提供一种基于改良型AAO污水脱氮除磷工艺，采用如实施例1所述的污水脱氮除磷装置，水温控制在15℃～20℃，活性污泥龄15d，具体流程为：

S1、除砂后污水经分流后分别通过管道送入缺氧选择池、电解池和缺氧池，其中所述缺氧选择池的进水量为10％，所述电解池的进水量为80％，所述缺氧池的进水量为10％；

S2、部分活性污泥经污泥回流通道回流至缺氧选择池内，污泥回流比为90％，与直接分流送入缺氧选择池内的除砂后的污水混合，进行反硝化处理，以消除回流污泥中的硝酸盐对厌氧释磷的影响，停留时间为1.0h；

S3、缺氧选择池出水进入电解池，与直接分流送入电解池内的除砂后污水混合，通过电解反应产生具有强氧化活性的羟基自由基，羟基自由基与大多数有机污染物发生快速的链式反应而把污水中一部分有害物质氧化成CO₂、H₂O或矿物盐以及小分子有机物，停留时间为0.3h；

在电解池的水力停留时间不宜过长，一般控制在半小时以内，一方面可以消耗污水中的溶解氧且仍保留充足的碳源，保证污水满足厌氧条件进入厌氧池内，另一方面避免厌氧池内的污水受到低pH冲击而影响聚磷菌的有效释磷；

S4、电解池出水进入厌氧池，聚磷菌在厌氧条件吸收进水中有机物而与体内磷酸盐作用，由聚磷菌体内磷酸盐分解后提供能量，合成PBH存储在体内，同时放出磷，停留时间为1.6h；

S5、厌氧池出水进入缺氧池并与直接分流送入缺氧池内的除砂后的污水混合，反硝化菌在缺氧条件下进行反硝化脱氮处理，使得硝酸盐氮变成氮气逸出，停留时间为3.8h；

S6、缺氧池出水进入好氧池，在异养菌降解有机物的同时，硝化菌将污水中的氨氮转化为硝态氮，聚磷菌则过量吸收污水中的磷而以聚合形态贮藏在体内，形成高磷污泥，停留时间为10.5h；

S7、经过硝化吸磷处理后的混合液一部分经混合液回流通道回流至缺氧池内，混合液回流比为200％，另一部分出水进入二沉池中以排放剩余污泥的形式实现磷的去除。

实施例4

如图2所示，本实施例提供一种基于改良型AAO污水脱氮除磷工艺，采用如实施例1所述的污水脱氮除磷装置，水温控制在15℃～20℃，活性污泥龄15d，具体流程为：

S1、除砂后污水经分流后分别通过管道送入缺氧选择池、电解池和缺氧池，其中所述缺氧选择池的进水量为5％，所述电解池的进水量为70％，所述缺氧池的进水量为25％；

S2、部分活性污泥经污泥回流通道回流至缺氧选择池内，污泥回流比为80％，与直接分流送入缺氧选择池内的除砂后的污水混合，进行反硝化处理，以消除回流污泥中的硝酸盐对厌氧释磷的影响，停留时间为1.2h；

S3、缺氧选择池出水进入电解池，与直接分流送入电解池内的除砂后污水混合，通过电解反应产生具有强氧化活性的羟基自由基，羟基自由基与大多数有机污染物发生快速的链式反应而把污水中一部分有害物质氧化成CO₂、H₂O或矿物盐以及小分子有机物，停留时间为0.3h；

在电解池的水力停留时间不宜过长，一般控制在半小时以内，一方面可以消耗污水中的溶解氧且仍保留充足的碳源，保证污水满足厌氧条件进入厌氧池内，另一方面避免厌氧池内的污水受到低pH冲击而影响聚磷菌的有效释磷；

S4、电解池出水进入厌氧池，聚磷菌在厌氧条件吸收进水中有机物而与体内磷酸盐作用，由聚磷菌体内磷酸盐分解后提供能量，合成PBH存储在体内，同时放出磷，停留时间为1.8h；

S5、厌氧池出水进入缺氧池并与直接分流送入缺氧池内的除砂后的污水混合，反硝化菌在缺氧条件下进行反硝化脱氮处理，使得硝酸盐氮变成氮气逸出，停留时间为4.0h；

S6、缺氧池出水进入好氧池，在异养菌降解有机物的同时，硝化菌将污水中的氨氮转化为硝态氮，聚磷菌则过量吸收污水中的磷而以聚合形态贮藏在体内，形成高磷污泥，停留时间为10.8h；

S7、经过硝化吸磷处理后的混合液一部分经混合液回流通道回流至缺氧池内，混合液回流比为120％，另一部分出水进入二沉池中以排放剩余污泥的形式实现磷的去除。

本发明实施例2-4采用的工艺设计，均可实现出水指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准，具体到各实施例分别参见表1-3。

表1：本发明实施例2进出水水质平均值

指标CODcrBOD₅SSTNTPNH3-N进水mg/L1807698323.128出水mg/L244.38.85.60.321.7去除率％86.794.391.082.589.793.9

表2：本发明实施例3进出水水质平均值

指标CODcrBOD₅SSTNTPNH3-N进水mg/L1807698323.128出水mg/L26.23.88.55.10.362.1去除率％85.495.091.384.083.492.5

表3：本发明实施例4进出水水质平均值

指标CODcrBOD₅SSTNTPNH3-N进水mg/L1807698323.128出水mg/L22.25.38.14.80.282.3去除率％87.793.091.785.090.191.8

以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。