短流程環(huán)溝型改良A²/O除磷脫氮處理系統(tǒng)及其處理工藝的制作方法

專利名稱：短流程環(huán)溝型改良A²/O除磷脫氮處理系統(tǒng)及其處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短流程環(huán)溝型改良Α2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)及其處理工藝，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，“十二五”期間，由于我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，將有超過 3000萬(wàn)立方米/日規(guī)模的城鎮(zhèn)污水處理廠面臨提標(biāo)改造。其中Α2/0處理工藝作為我國(guó)除磷脫氮的主導(dǎo)工藝，其改造任務(wù)艱巨?？偨Y(jié)我國(guó)污水處理廠近年來升級(jí)改造經(jīng)驗(yàn)，普遍遇到的最大難題是占地面積受限，現(xiàn)有污水處理廠的建設(shè)用地不能滿足提標(biāo)改造的實(shí)際需求，嚴(yán)重制約污水處理廠的發(fā)展；其次，由于我國(guó)大部分城市的排水管網(wǎng)系統(tǒng)，處于合流(截流) 制管道和分流制管道并存的狀態(tài)(即混流制系統(tǒng))，造成污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)性大，以太湖流域代表性城市無錫為例，其城市污水處理廠進(jìn)水水量日變化系數(shù)高達(dá)1. 5，主要水質(zhì)指標(biāo)最大值與平均值的比值均在兩倍以上，嚴(yán)重影響污水處理廠的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。同時(shí)， 據(jù)2008年對(duì)我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)的不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)60%以上的污水處理廠進(jìn)水碳氮比低于4，進(jìn)水碳源不足也成為影響污水處理廠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的一個(gè)重要因素。因此，土地資源有限(水力停留時(shí)間提升空間有限)、進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)、碳源不足已經(jīng)成為城鎮(zhèn)污水處理廠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的重要影響因素，是目前城鎮(zhèn)污水處理廠新建或升級(jí)改造面臨的主要難題，亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種短流程環(huán)溝型改良Α2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)及其處理工藝。本工藝在生物系統(tǒng)總停留時(shí)間不足8小時(shí)的情況下，實(shí)現(xiàn)了出水一級(jí)A達(dá)標(biāo)排放，使污水處理廠占地面積減小20%以上，同時(shí)相應(yīng)的減少了動(dòng)力能耗。本發(fā)明的技術(shù)方案短流程環(huán)溝型改良Α2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)，包括預(yù)缺氧池、厭氧池和雙溝道氧化溝；其中雙溝道氧化溝包括雙溝道氧化溝外溝和雙溝道氧化溝內(nèi)溝；預(yù)缺氧池與厭氧池連接，厭氧池與雙溝道氧化溝外溝相連，雙溝道氧化溝內(nèi)溝位于雙溝道氧化溝內(nèi)部；所述雙溝道氧化溝外溝和雙溝道氧化溝內(nèi)溝底部聯(lián)通。所述短流程環(huán)溝型改良Α2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)還包括二沉池，二沉池與雙溝道氧化溝內(nèi)溝相連，且通過回流污泥泵與缺氧池相接。所述雙溝道氧化溝外溝為通過兩個(gè)半徑相同的弧形溝槽連接兩個(gè)平行直線型溝槽而組成。所述雙溝道氧化溝外溝設(shè)置有曝氣區(qū)a和非曝氣區(qū)b，非曝氣區(qū)b的容積占雙溝道氧化溝外溝容積的70^-90 ^所述雙溝道氧化溝內(nèi)溝位于雙溝道氧化溝內(nèi)部，形狀與雙溝道氧化溝外溝相同，為曝氣區(qū)。所述短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)的處理工藝，其步驟如下a、取來自污水廠預(yù)處理構(gòu)筑物的原水中的10% -50%與來自二沉池的回流污泥混合，進(jìn)入預(yù)缺氧池(1)，攪拌并停留0. 5小時(shí)或0. 5小時(shí)以內(nèi)，以去除回流污泥中的硝酸鹽
3氮；外回流比，即回流污泥量與原水進(jìn)水流量之比為100% 200% ；b、步驟a所得混合液與來自污水廠預(yù)處理構(gòu)筑物的剩余原水一同進(jìn)入?yún)捬醭?，停?小時(shí)或1小時(shí)以內(nèi)，進(jìn)行厭氧釋磷；C、在厭氧池完成厭氧釋磷的混合液，進(jìn)入雙溝道氧化溝外溝，進(jìn)行同時(shí)硝化反硝化和部分短程硝化反硝化反應(yīng)，進(jìn)行生物脫氮，停留時(shí)間為4小時(shí)或4小時(shí)以內(nèi)；其中雙溝道氧化溝外溝曝氣區(qū)溶解氧濃度0. 5 1. Omg/L，非曝氣區(qū)溶解氧濃度0. 1 0. 3mg/L ；d、步驟c所得混合液進(jìn)入雙溝道氧化溝內(nèi)溝完成有機(jī)物的去除、生物硝化以及好氧吸磷反應(yīng)，停留時(shí)間為2小時(shí)或2小時(shí)以內(nèi)；雙溝道氧化溝內(nèi)溝溶解氧濃度在3 5mg/ L；e、雙溝道氧化溝內(nèi)溝流出的混合液進(jìn)入二沉池，進(jìn)行固液分離，二沉池剩余污泥按所需比例部分回流至預(yù)缺氧池，其余進(jìn)行污泥處理處置。所述來自污水廠預(yù)處理構(gòu)筑物的部分原水的具體比例由脫氮除磷要求及進(jìn)水的水質(zhì)確定。本發(fā)明將傳統(tǒng)A2/0工藝的好氧段，改造為具有硝化功能和反硝化功能的雙溝道氧化溝系統(tǒng)，外溝以虧氧曝氣模式運(yùn)行，通過溶解氧濃度的梯度控制，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)硝化反硝化和部分短程硝化反硝化的目的，使得相當(dāng)一部分氨氮的硝化和硝態(tài)氮的反硝化去除在外溝完成，較傳統(tǒng)A2/0工藝縮短了好氧區(qū)和缺氧區(qū)的停留時(shí)間，節(jié)省了占地。同時(shí)，雙溝道氧化溝的設(shè)計(jì)模式可有效緩沖進(jìn)水水質(zhì)水量沖擊，克服傳統(tǒng)A2/0工藝對(duì)進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)影響大的不足，確保污水處理廠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理工藝系統(tǒng)，回流污泥全部進(jìn)入預(yù)缺氧池，與來自污水處理廠預(yù)處理構(gòu)筑物的一定比例原水混合，以去除回流污泥中的硝酸鹽氮； 預(yù)缺氧池出水與來自污水處理廠預(yù)處理構(gòu)筑物的剩余原水充分混合、攪拌，完成厭氧釋磷； 在厭氧池內(nèi)完成厭氧釋磷的混合液，進(jìn)入雙溝道氧化溝的外溝，通過虧氧曝氣，實(shí)現(xiàn)溶解氧濃度梯度分布，以完成同時(shí)硝化反硝化和部分短程硝化反硝化；而后所有混合液進(jìn)入與外溝道聯(lián)通的內(nèi)溝道，進(jìn)行生物硝化和有機(jī)物的去除，內(nèi)溝道末端混合液進(jìn)入二沉池，進(jìn)行固液分離。本發(fā)明的有益效果1、采用預(yù)缺氧池、厭氧池和雙溝道氧化溝的工藝組合，在生物系統(tǒng)水力停留時(shí)間不足8小時(shí)的條件下，實(shí)現(xiàn)了工藝的高效脫氮除磷，較傳統(tǒng)A2/0工藝節(jié)省水力停留時(shí)間 20%以上，相應(yīng)節(jié)省占地20%以上，同時(shí)節(jié)省了相應(yīng)的動(dòng)力能耗。2、雙溝道氧化溝的內(nèi)溝道虧氧曝氣、外溝道全程曝氣的溶解氧濃度控制模式，使得外溝道實(shí)現(xiàn)了同時(shí)硝化反硝化和部分短程硝化反硝化，提高TN的去除效果，降低運(yùn)行能耗，提高碳源的利用率。3、雙溝道氧化溝的池型構(gòu)造，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的推流式生物池池型構(gòu)造，通過高倍率的循環(huán)流量、內(nèi)外溝聯(lián)通等方式，在削減進(jìn)水水質(zhì)水量的峰值變化不利影響方面可以起到比較明顯的改進(jìn)作用，克服了傳統(tǒng)A2/0工藝受進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)影響大的不足。


圖1本發(fā)明短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)如圖1所示包括預(yù)缺氧池1、厭氧池2和雙溝道氧化溝；其中雙溝道氧化溝包括雙溝道氧化溝外溝3和雙溝道氧化溝內(nèi)溝4 ；預(yù)缺氧池1與厭氧池2連接，厭氧池2與雙溝道氧化溝外溝3相連，雙溝道氧化溝內(nèi)溝4位于雙溝道氧化溝內(nèi)部；所述雙溝道氧化溝外溝 3和雙溝道氧化溝內(nèi)溝4底部聯(lián)通。還包括二沉池5，二沉池5與雙溝道氧化溝內(nèi)溝4相連， 且通過回流污泥泵與缺氧池1相接。所述雙溝道氧化溝外溝3為通過兩個(gè)半徑相同的弧形溝槽連接兩個(gè)平行直線型溝槽而組成。所述雙溝道氧化溝外溝3設(shè)置有曝氣區(qū)a和非曝氣區(qū)b，非曝氣區(qū)b的容積占雙溝道氧化溝外溝3容積的70 % 90 %，所述雙溝道氧化溝內(nèi)溝4位于雙溝道氧化溝內(nèi)部，形狀與雙溝道氧化溝外溝3相同，為曝氣區(qū)。上述雙溝道氧化溝的推流方式可以采用水下推進(jìn)器，也可以采用帶有曝氣功能的轉(zhuǎn)碟或轉(zhuǎn)刷；采用水下推進(jìn)器時(shí)，需要配置水下微孔曝氣器。需要特別注意的是，采用的曝氣方式要保證外溝道的溶解氧梯度和濃度要求，同時(shí)可以根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)水量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)離
iF. ο實(shí)施例2短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)的處理工藝具體步驟如下a、取來自污水廠預(yù)處理構(gòu)筑物的原水中6的10%與來自二沉池的回流污泥7共同進(jìn)入預(yù)缺氧池1混合，攪拌并停留0. 5小時(shí)，以去除回流污泥中的硝酸鹽氮，外回流比，即回流污泥量與原水進(jìn)水流量之比為100% ；b、步驟a所得混合液與來自污水廠預(yù)處理構(gòu)筑物的剩余原水6 —同進(jìn)入?yún)捬醭?， 停留1小時(shí)或1小時(shí)以內(nèi)，進(jìn)行厭氧釋磷；C、在厭氧池完成厭氧釋磷的混合液，進(jìn)入雙溝道氧化溝外溝3，進(jìn)行同時(shí)硝化反硝化和部分短程硝化反硝化反應(yīng)，進(jìn)行生物脫氮，停留時(shí)間為4小時(shí)或4小時(shí)以內(nèi)；其中雙溝道氧化溝外溝3曝氣區(qū)溶解氧濃度0. 5 1. Omg/L,非曝氣區(qū)溶解氧濃度0. 1 0. 3mg/L ；d、步驟c所得混合液進(jìn)入雙溝道氧化溝內(nèi)溝4完成有機(jī)物的去除、生物硝化以及好氧吸磷反應(yīng)，停留時(shí)間為2小時(shí)或2小時(shí)以內(nèi)；雙溝道氧化溝內(nèi)溝4溶解氧濃度為:3mg/ L ；e、雙溝道氧化溝內(nèi)溝4流出的混合液進(jìn)入二沉池，進(jìn)行固液分離，二沉池剩余污泥按所需比例部分回流至預(yù)缺氧池，其余進(jìn)行污泥處理處置。實(shí)施例3具體步驟如下a、取來自污水廠預(yù)處理構(gòu)筑物的原水中6的50%與來自二沉池的回流污泥7進(jìn)入預(yù)缺氧池1混合，攪拌并停留0. 5小時(shí)，以去除回流污泥中的硝酸鹽氮，外回流比，即回流污泥量與原水進(jìn)水流量之比為200%，；b、步驟a所得混合液與來自污水廠預(yù)處理構(gòu)筑物的剩余原水6 —同進(jìn)入?yún)捬醭?， 停留1小時(shí)或1小時(shí)以內(nèi)，進(jìn)行厭氧釋磷；C、在厭氧池完成厭氧釋磷的混合液，進(jìn)入雙溝道氧化溝外溝3，進(jìn)行同時(shí)硝化反硝化和部分短程硝化反硝化反應(yīng)，進(jìn)行生物脫氮，停留時(shí)間為4小時(shí)或4小時(shí)以內(nèi)；其中雙溝道氧化溝外溝3曝氣區(qū)溶解氧濃度0. 5 1. Omg/L,非曝氣區(qū)溶解氧濃度0. 1 0. 3mg/L ；d、步驟c所得混合液進(jìn)入雙溝道氧化溝內(nèi)溝4完成有機(jī)物的去除、生物硝化以及好氧吸磷反應(yīng)，停留時(shí)間為2小時(shí)或2小時(shí)以內(nèi)；雙溝道氧化溝內(nèi)溝4溶解氧濃度為5mg/ L ；e、雙溝道氧化溝內(nèi)溝4流出的混合液進(jìn)入二沉池，進(jìn)行固液分離，二沉池剩余污泥按所需比例部分回流至預(yù)缺氧池，其余進(jìn)行污泥處理處置。實(shí)施例4下面結(jié)合具體模擬試驗(yàn)對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明太湖流域某污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)由原《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)提升為一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，在污水處理廠升級(jí)改造用地緊缺條件下，如何保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，提高工藝處理能效，成為亟待解決的難題。為此提出短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理工藝，根據(jù)工程實(shí)際情況， 進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M，具體模擬情況如下模擬實(shí)驗(yàn)裝置由不銹鋼材料制成，進(jìn)水、污泥回流由蠕動(dòng)泵完成，裝置設(shè)計(jì)處理量 7m3/d，整個(gè)裝置原水來自污水處理廠曝氣沉砂池末端出水。整個(gè)裝置的構(gòu)筑物主要包括四個(gè)區(qū)域預(yù)缺氧池、厭氧池、雙溝道氧化溝和二沉池，其中預(yù)缺氧池停留時(shí)間0. 5小時(shí)，外回流比100% 200%，回流污泥全部進(jìn)入預(yù)缺氧池，與來自污水廠預(yù)處理構(gòu)筑物的部分原水混合、攪拌，去除回流污泥中過量的硝酸鹽氮；厭氧池停留時(shí)間1小時(shí)，預(yù)缺氧池混合液和來自污水廠預(yù)處理構(gòu)筑物的剩余原水在此混合，完成厭氧釋磷；而后厭氧池的混合液進(jìn)入雙溝道氧化溝外溝道，外溝道停留時(shí)間為4小時(shí)，采用虧氧曝氣的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了溶解氧濃度的梯度變化，完成同時(shí)硝化反硝化和部分短程硝化反硝化；氧化溝內(nèi)溝道停留時(shí)間為 2小時(shí)，完成有機(jī)物的去除、生物硝化以及好氧吸磷反應(yīng)模擬試驗(yàn)結(jié)果表明該模擬工藝在短水力停留時(shí)間條件下實(shí)現(xiàn)了出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)， 較污水處理廠傳統(tǒng)A2/0工藝，停留時(shí)間節(jié)省20%以上；通過雙溝道氧化溝外溝道虧氧曝氣模式，實(shí)現(xiàn)了外溝道的同時(shí)硝化反硝化和部分短程硝化反硝化，不僅節(jié)省了碳源，而且提高了進(jìn)水中慢速碳源的利用率，與同期污水處理廠工藝處理效果對(duì)比，脫氮率提高15%以上； 雙溝道氧化溝較好的解決了進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)對(duì)工藝的沖擊負(fù)荷，在進(jìn)水水質(zhì)平均日變化系數(shù)2，水量平均日變化系數(shù)1. 5的情況下，工藝出水穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。
權(quán)利要求
1.短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)，其特征是包括預(yù)缺氧池(1)、厭氧池(2)和雙溝道氧化溝；其中雙溝道氧化溝包括雙溝道氧化溝外溝C3)和雙溝道氧化溝內(nèi)溝 (4)；預(yù)缺氧池(1)與厭氧池( 連接，厭氧池( 與雙溝道氧化溝外溝C3)相連，雙溝道氧化溝內(nèi)溝(4)位于雙溝道氧化溝內(nèi)部；所述雙溝道氧化溝外溝( 和雙溝道氧化溝內(nèi)溝 (4)底部聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)，其特征是還包括二沉池(5)，二沉池( 與雙溝道氧化溝內(nèi)溝(4)相連，且通過回流污泥泵與缺氧池(1)相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)，其特征是所述雙溝道氧化溝外溝( 為通過兩個(gè)半徑相同的弧形溝槽連接兩個(gè)平行直線型溝槽而組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)，其特征是所述雙溝道氧化溝外溝C3)設(shè)置有曝氣區(qū)a和非曝氣區(qū)b，非曝氣區(qū)b的容積占雙溝道氧化溝外溝(3)容積的70% 90%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)，其特征是所述雙溝道氧化溝內(nèi)溝(4)位于雙溝道氧化溝內(nèi)部，形狀與雙溝道氧化溝外溝( 相同，為曝氣區(qū)。
6.權(quán)利要求1所述短流程環(huán)溝型改良A2/0除磷脫氮處理系統(tǒng)的處理工藝，其特征是步驟如下a、取來自污水廠預(yù)處理構(gòu)筑物的原水中的10%-50%與來自二沉池的回流污泥混合， 進(jìn)入預(yù)缺氧池(1)，攪拌并停留0. 5小時(shí)或0. 5小時(shí)以內(nèi)，以去除回流污泥中的硝酸鹽氮； 外回流比，即回流污泥量與原水進(jìn)水流量之比為100% 200% ；b、步驟a所得混合液與來自污水廠預(yù)處理構(gòu)筑物的剩余原水一同進(jìn)入?yún)捬醭?2)，停留1小時(shí)或1小時(shí)以內(nèi)，進(jìn)行厭氧釋磷；c、在厭氧池完成厭氧釋磷的混合液，進(jìn)入雙溝道氧化溝外溝(3)，進(jìn)行同時(shí)硝化反硝化和部分短程硝化反硝化反應(yīng)，進(jìn)行生物脫氮，停留時(shí)間為4小時(shí)或4小時(shí)以內(nèi)；其中雙溝道氧化溝外溝(3)曝氣區(qū)溶解氧濃度0. 5 1. Omg/L，非曝氣區(qū)溶解氧濃度0. 1 0. 3mg/L ；d、步驟c所得混合液進(jìn)入雙溝道氧化溝內(nèi)溝(4)完成有機(jī)物的去除、生物硝化以及好氧吸磷反應(yīng)，停留時(shí)間為2小時(shí)或2小時(shí)以內(nèi)；雙溝道氧化溝內(nèi)溝⑷溶解氧濃度在:3mg/ L 5mg/L ；e、雙溝道氧化溝內(nèi)溝(4)流出的混合液進(jìn)入二沉池，進(jìn)行固液分離，二沉池剩余污泥按所需比例部分回流至預(yù)缺氧池，其余進(jìn)行污泥處理處置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種短流程環(huán)溝型改良A2/O除磷脫氮處理系統(tǒng)及其處理工藝，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。其包括預(yù)缺氧池、厭氧池、雙溝道氧化溝外溝、雙溝道氧化溝內(nèi)溝；預(yù)缺氧池與厭氧池連接，厭氧池與雙溝道氧化溝外溝相連，雙溝道氧化溝內(nèi)溝位于雙溝道氧化溝內(nèi)部；所述雙溝道氧化溝外溝和雙溝道氧化溝內(nèi)溝底部聯(lián)通。本發(fā)明將傳統(tǒng)的A2/O系統(tǒng)的好氧池改造為雙溝道氧化溝系統(tǒng)，外溝采用虧氧曝氣，提高了脫氮效果和碳源利用率，節(jié)省了碳源；內(nèi)溝道采用全程曝氣，進(jìn)一步去除氨氮和有機(jī)物。較傳統(tǒng)A2/O工藝，本發(fā)明具有停留時(shí)間短、占地省、耐沖擊負(fù)荷、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)A2/O工藝污水處理廠新建或升級(jí)改造中面臨的土地資源有限、進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)性大的難題。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102358662SQ20111027554
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者孫永利, 李鵬峰, 鄭興燦 申請(qǐng)人:國(guó)家城市給水排水工程技術(shù)研究中心