一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置榮譽表彰

2020年7月17日，《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。 2100433B

• 實施例1

某生活污水處理廠，處理量1萬立方米/天，進水COD濃度為240毫克/升，TP12毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為40毫克/升，TN（總氮）60毫克/升，懸浮物（SS）135毫克/升。污水依次經(jīng)過流動式膜泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池處理。流動式膜泥耦合池水力停留時間為1小時，攪拌裝置4組，載體填充率為50％，硝化液回流比為100％；好氧硝化生物濾池溶解氧為5.0毫克/升，水力停留時間為1小時。最終出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A排放標準。

• 實施例2

某化工廢水處理廠，處理量0.3萬立方米/天，進水COD濃度為2240毫克/升，TP42毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為90毫克/升，TN（總氮）600毫克/升，懸浮物（SS）635毫克/升。廢水依次經(jīng)過膜泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池處理。膜泥耦合池水力停留時間為10小時，攪拌裝置5組，載體填充率為60％，硝化液回流比為300％；好氧硝化生物濾池溶解氧為6.0毫克/升，水力停留時間為12小時。最終出水COD濃度為150毫克/升，TP0.02毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為2毫克/升，TN（總氮）65毫克/升，懸浮物（SS）8毫克/升。

• 實施例3

某生活污水處理廠，處理量1萬立方米/天，進水COD濃度為240毫克/升，TP12毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為40毫克/升，TN（總氮）60毫克/升，懸浮物（SS）135毫克/升。污水依次經(jīng)過固定式膜-泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池處理。固定式膜-泥耦合池水力停留時間為2小時，硝化液回流比為150％；好氧硝化生物濾池溶解氧為4.0毫克/升，水力停留時間為3小時。最終出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A排放標準。

• 實施例4

某化工廢水處理廠，處理量0.3萬立方米/天，進水COD濃度為2240毫克/升，TP42毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為90毫克/升，TN（總氮）600毫克/升，懸浮物（SS）635毫克/升。廢水依次經(jīng)過固定式膜-泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池處理。固定式膜-泥耦合池水力停留時間為10小時，硝化液回流比為280％；好氧硝化生物濾池溶解氧為6.0毫克/升，水力停留時間為12小時。最終出水COD濃度為130毫克/升，TP0.03毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為3毫克/升，TN（總氮）63毫克/升，懸浮物（SS）10毫克/升。

1.一種高效脫氮除磷污水處理裝置，所述裝置是由膜泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池依次串聯(lián)組成，其特征是膜泥耦合池與清水池間設有回流泵和回流管道組成的硝化液回流系統(tǒng)，膜泥耦合池為膜泥耦合缺氧池或膜泥耦合厭氧池；所述膜泥耦合池為流動式膜泥耦合池，其周邊出水設有分離生物載體的網(wǎng)孔隔離裝置，其池內包括攪拌裝置、布水系統(tǒng)、懸浮狀生物膜載體、生物膜和懸浮狀污泥；所述化學除磷池包括除磷藥劑投加系統(tǒng)、攪拌裝置、化學除磷池本體、排泥管，化學除磷池本體為高效混凝沉淀池或磁混凝沉淀池。

2.根據(jù)權利要求1所述的高效脫氮除磷污水處理裝置，其特征是所述膜泥耦合池為固定式膜泥耦合池，固定式膜泥耦合池內包括布水系統(tǒng)、固定式生物膜載體、生物膜和懸浮狀污泥。

3.根據(jù)權利要求1所述的高效脫氮除磷污水處理裝置，其特征是所述攪拌裝置為水下攪拌器或水下推流裝置，且設置數(shù)量至少為1組。

4.根據(jù)權利要求1所述的高效脫氮除磷污水處理裝置，其特征是所述懸浮狀生物膜載體填充率為5％～70％。

5.根據(jù)權利要求1所述的高效脫氮除磷污水處理裝置的污水處理工藝，其工藝步驟如下：

（1）水解、脫氮、除碳反應：待處理的污水與清水池回流的硝化液混合后從底部的布水系統(tǒng)流入膜泥耦合池，膜泥耦合池內的生物膜載體、懸浮狀污泥的表面及內部生長著水解酸化微生物和專性反硝化微生物；膜泥耦合池與清水池間的硝化液回流比為10％～400％，廢水在膜泥耦合池中反應1小時～12小時；

（2）除磷、除碳、除懸浮物反應：經(jīng)膜泥耦合池凈化后出水進入化學除磷池；通過投加化學除磷藥劑聚合氯化鋁PAC、聚丙烯酰胺PAM，去除污水中的總磷、有機物和懸浮物，產(chǎn)生化學污泥則通過排泥管定期排出，經(jīng)過泥水分離的出水中的懸浮物濃度小于70毫克/升，經(jīng)過泥水分離凈化后的出水作為好氧硝化生物濾池的進水；

（3）硝化、除碳反應：經(jīng)化學除磷池處理后的出水進入好氧硝化生物濾池，溶解氧為3.0～8.0毫克/升，水力停留時間為0.5小時～12小時；經(jīng)好氧硝化生物濾池處理后的污水流入清水池，清水池的部分出水作為硝化液回流用水，部分出水作為達標外排出水。

6.根據(jù)權利5所述的高效脫氮除磷污水處理裝置的污水處理工藝，其特征是膜泥耦合池內的水解酸化微生物的胞外粘膜可將原水自帶的有機物和懸浮物吸附，細胞內胞外酶將其水解成小分子后在進入細胞內代謝，不完全的代謝的懸浮物（SS）可以成為小分子易于降解的有機物，專性反硝化微生物則利用原污水中的有機物和轉化后的溶解性有機物作為碳源，將來自于清水池的回流硝化液中的硝酸鹽氮還原為氮氣，從而實現(xiàn)脫氮和去除大部分有機物的目的。

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》屬于水處理技術領域，具體涉及一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置。

圖1為《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》結構示意圖之一。

圖2為該發(fā)明結構示意圖之二。

圖3為該發(fā)明高效脫氮除磷污水處理工藝流程圖。

圖1中：1、進水管道，2、提升泵，3、流動式膜泥耦合池，4、生物膜填料和污泥床混合區(qū)，5、布水系統(tǒng)，6、懸浮狀污泥，7、懸浮填料，8、攪拌裝置，9、網(wǎng)孔隔離裝置，10、出水渠，11、連接管道，12、化學除磷池，13、除磷加藥系統(tǒng)，14、攪拌器，15、出水渠，16、排泥管，17、連接管道，18、好氧硝化生物濾池，19、高效空氣擴散器，20、布水系統(tǒng)，21、硝化生物填料層，22、清水區(qū)，23、出水渠，24、曝氣裝置，25、供氣管道，26、出水管道，27、配水區(qū)，28、硝化液回流泵，29、硝化液回流管道，30、清水池，31、排放管道。

圖2中：1'、進水管道，2'、提升泵，3'、固定式膜-泥耦合池，4'、固定式填料和污泥床混合區(qū)，5'、布水系統(tǒng)，6'、懸浮污泥床，7'、纖毛狀生物填料或懸掛式生物彈性填料，8'、出水渠，9'、連接管道，10'、化學除磷池，11'、加藥系統(tǒng)，12'、攪拌器，13'、出水渠，14'、排泥管，15'、連接管道，16'、好氧曝氣生物濾池，17'、高效空氣擴散器，18'、布水系統(tǒng)，19'、硝化生物填料層，20'、清水區(qū)，21'、出水渠，22'、曝氣裝置，23'、供氣管道，24'、出水管道，25'、配水區(qū)，26'、硝化液回流泵，27'、硝化液回流管道，28'、清水池，29'、排放管道。

一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置專利目的

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》目的是提供一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置，該工藝及其裝置成功解決了傳統(tǒng)曝氣生物濾池工藝中存在原水中碳源利用不充分、除磷藥劑投加量過大、生物濾池反沖洗周期頻繁、構筑物處理效能較低、硝化效果不好、額外補充反硝化碳源等問題，具有凈化污水效率高、處理出水水質好的特點，且裝置結構簡單、成本低廉。

一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置技術方案

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》提供一種高效脫氮除磷污水處理裝置，它是由膜泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池依次串聯(lián)而成，膜泥耦合池與清水池間設有回流泵和回流管道組成的硝化液回流系統(tǒng)，進而依次構成生物強化的水解、除碳、脫氮—物化強化的除磷、除碳、除懸浮物（SS）—生物強化的硝化、除碳三步驟的高效脫氮除磷污水處理裝置。

膜泥耦合池包括流動式膜泥耦合池或固定式膜-泥耦合池，可為膜泥耦合缺氧池或膜泥耦合厭氧池。

化學除磷池包括除磷藥劑投加系統(tǒng)、攪拌裝置、化學除磷池本體、排泥管，化學除磷池本體為高效混凝沉淀池或磁混凝沉淀池。

所述膜泥耦合池為流動式膜泥耦合池，其周邊出水設有分離生物載體的網(wǎng)孔隔離裝置，其池內包括攪拌裝置、布水系統(tǒng)、懸浮狀生物膜載體、生物膜和懸浮狀污泥。

所述膜泥耦合池為固定式膜-泥耦合池，固定式膜-泥耦合池內包括布水系統(tǒng)、固定式生物膜載體、生物膜和懸浮狀污泥。

所述攪拌裝置為水下攪拌器或水下推流裝置，且設置數(shù)量至少為1組。

所述懸浮狀生物膜載體填充率為5％～70％，

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》步驟如下：

（1）生物強化的水解、脫氮、除碳反應：待處理的污水與清水池回流的硝化液混合后從底部的布水系統(tǒng)流入膜泥耦合池，膜泥耦合池內的生物膜載體、懸浮狀污泥的表面及內部生長著水解酸化微生物和專性反硝化微生物。膜泥耦合池與清水池間的硝化液回流比為10％～400％，廢水在膜泥耦合池中反應1小時～12小時。當膜泥耦合池為流動式膜泥耦合池時，其周邊出水設有分離生物載體的網(wǎng)孔隔離裝置，膜泥耦合池的攪拌裝置使懸浮生物膜載體呈流化狀態(tài)，加速污染物的傳質速率。水解酸化微生物的胞外粘膜可將原水自帶的有機物和懸浮物吸附，細胞內胞外酶將其水解成小分子后在進入細胞內代謝，不完全的代謝的懸浮物（SS）可以成為小分子易于降解的有機物，專性反硝化微生物則利用原污水中的有機物和轉化后的溶解性有機物作為碳源，將來自于清水池的回流硝化液中的硝酸鹽氮還原為氮氣，從而實現(xiàn)脫氮和去除大部分有機物的目的。

（2）物化強化的除磷、除碳、除懸浮物反應：經(jīng)膜泥耦合池凈化后出水進入化學除磷池。通過投加化學除磷藥劑，去除污水中的總磷、有機物和懸浮物，產(chǎn)生化學污泥則通過排泥管定期排出，經(jīng)過泥水分離的出水中的懸浮物濃度小于70毫克/升，經(jīng)過泥水分離凈化后的出水作為好氧硝化生物濾池的進水。

（3）生物強化的硝化、除碳反應：經(jīng)化學除磷池處理后的出水進入好氧硝化生物濾池，溶解氧為3.0～8.0毫克/升，水力停留時間為0.5小時～12小時。附著生長在生物填料層上的專性好氧硝化菌將氨氮氧化為硝酸鹽氮，附著生長在生物填料層上的好氧異養(yǎng)菌將少量剩余的有機物去除，經(jīng)好氧硝化生物濾池處理后的污水流入清水池，清水池的部分出水作為硝化液回流用水，部分出水作為達標外排出水。

一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置改善效果

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》有效解決了對原水碳源利用不充分、常規(guī)曝氣生物濾池預處理復雜、反沖洗頻繁和的問題，同時能使污廢水達到同步脫氮除碳和除磷目的，兼具成本低、污泥沉積少、生物倍增等特點，具有極大的推廣應用價值。

曝氣生物濾池（BAF）是2015年12月之前發(fā)展起來的新型生物膜法污水處理工藝，具有高效的脫氮除碳效能、占地面積小、運行費用低、無二沉池等特點。但是，曝氣生物濾池工藝對進水的懸浮物濃度要求較高，需要進行復雜的預處理，例如常用的混凝沉淀、膜過濾或其它組合工藝，這無疑將增大曝氣生物濾池的工藝流程和運行管理難度，同時在預處理過程中會去除大量的有機物（一般COD去除率在40％～70％），這對于控制出水總氮要達到最新國家排放標準的曝氣生物濾池工藝來說，過多有機物的去除將會導致反硝化脫氮過程中的碳源不足。中國南方地區(qū)問題尤為嚴重，南方的原水COD/TN普遍偏低，若預處理過程中去除了大量的有機物，在后續(xù)的反硝化脫氮過程中通常需要投加有機物碳源（葡萄糖、甲醇、醋酸鈉等）來補充有機物，原水中的有機物碳源不能得到充分的利用以及傳統(tǒng)的預處理導致的問題，不僅增加了運行成本，同時也導致了二氧化碳排放量大大增加。

此外，在反硝化脫氮生物濾池—好氧硝化生物濾池組合工藝中，雖然預處理可以降低反硝化脫氮生物濾池的進水懸浮物濃度，但是預處理出水中的懸浮物仍然較高，導致運行過程中反硝化脫氮池阻力不斷上升，需頻繁地進行反沖洗來保持反硝化脫氮生物濾池的穩(wěn)定運行。此外，后續(xù)好氧生物濾池的進水中的有機物濃度可導致異養(yǎng)菌的大量繁殖，抑制了硝化細菌對氨氮的硝化作用，同時增加了反沖洗頻率，頻繁的反洗更易導致好氧生物濾池內生物量和生物活性的恢復周期過長，這無疑降低了構筑物的處理效能和增加了管理難度與運行成本。

傳統(tǒng)的曝氣生物濾池工藝中，磷的去除效果一般較差，需要配合采用前置或后置化學除磷措施，在前置生物除磷的工程中，不僅正磷酸鹽會消耗大量的除磷藥劑，同時大量細小顆粒、膠體或有機物等的存在也會消耗大量的除磷藥劑，這無疑增加了運行成本。

《一種城市污水改良A²/O強化脫氮除磷處理裝置及工藝》屬于污水處理技術領域，具體涉及一種城市污水改良A²/O強化脫氮除磷裝置以及工藝。

一種城市污水改良A2/O強化脫氮除磷處理裝置及工藝專利目的

《一種城市污水改良A²/O強化脫氮除磷處理裝置及工藝》針對相關反硝化除磷工藝不多，而且工藝流程普遍復雜，構筑物多，運行控制較繁瑣等不足，致力于反硝化除磷技術新工藝開發(fā)與應用，充分發(fā)揮該技術的優(yōu)點，開發(fā)出一種結構形式簡單、運行方式靈活多變、占地面積小、脫氮除磷效果優(yōu)異的城市污水改良A²/O強化脫氮除磷裝置以及工藝。

一種城市污水改良A2/O強化脫氮除磷處理裝置及工藝技術方案

《一種城市污水改良A²/O強化脫氮除磷處理裝置及工藝》的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的：

一種城市污水改良A²/O強化脫氮除磷處理裝置，其包括依次連接的厭氧池、第一缺氧池、第二缺氧池、好氧池和輻流式沉淀池；厭氧池采用水力攪拌，厭氧池還通過管道和缺氧混合液回流泵與第二缺氧池連接，第一缺氧池和第二缺氧池的底部分別設有曝氣頭，好氧池底部也布設有曝氣頭；厭氧池、第一缺氧池和第二缺氧池、好氧池設置在同一殼體內，通過隔板分隔形成；輻流式沉淀池通過管道和污泥回流泵與厭氧池連接，并通過管道和出水泵與好氧池連接。

進一步優(yōu)化的，輻流式沉淀池通過回流污泥管與厭氧池連通，第一缺氧池與好氧池通過硝化混合液回流泵連通。

進一步優(yōu)化的，好氧池底部也布設有曝氣頭數(shù)目比第一缺氧池和第二缺氧池的底部設有的曝氣頭數(shù)目多。

進一步優(yōu)化的，所述第一缺氧池和第二缺氧池的體積比為1：1。

進一步優(yōu)化的，厭氧池、缺氧池和好氧池的體積比為1：2：7~1：2.9：6.1；所述缺氧池的體積包括第一缺氧池和第二缺氧池的體積。

進一步優(yōu)化的，所述輻流式沉淀池包括池體、排泥管、斜板、進水管、出水管、出水堰、污泥回流管和集泥斗，所述池體中心部位設有進水管，進水管的出水端位于池體的中心部位，進水管的進水端位于出水端上方，進水管的出水端連接有喇叭口，喇叭口正下方懸掛有水平放置的反射板，池體內下方兩側各裝有斜板，斜板與池體底部之間有夾角，緊鄰其中一側的斜板內壁處設有所述污水回流管，進水管的進水端與設置在池體外部的污水處理池的出水端連接，出水堰位于池體上部且與設置于池體內壁上的出水管連接；池體底部的兩塊所述斜板圍成集泥斗，污泥回流管進泥端插入集泥斗內部，插入集泥斗內部的污泥回流管上開設有均勻間隔的若干孔，污泥回流管的出泥端與池體外部的污水處理池的進泥端連接；池體底部設有排泥口。

進一步優(yōu)化的，進水管的出水端與池體側壁的距離為1.3米，與沉淀池底部的距離為1.5米；進水管出水端的喇叭口正下方用鐵絲水平固定所述反射板，反射板與喇叭口的距離為30厘米；所述斜板與池體底部夾角為55度。所述集泥斗為倒圓臺形。

所述進水管的出水端位于池體的中心部位，這樣可使進水布水均勻，如偏離中心位置，布水不均，則無法保證沉淀池的沉淀效率。所述由斜板隔成集泥斗為錐形，這樣可以最大限度的將一部分污泥回流到厭氧池，一部分污泥通過排泥管排到外界，盡量減少池體內污泥殘留，保證沉淀池的沉淀效果的穩(wěn)定性。所述進水管出水端喇叭口正下方30厘米處用鐵絲水平固定反射板，這樣可以避免以下兩種情況的發(fā)生：第一，反射板離喇叭口的位置過遠，反射板就無法起到反沖水流的作用，影響沉淀效果；第二，反射板離喇叭口的位置過近，則污水水流流速過快，對沉淀效果的起到的負面影響較大。所述污泥回流管進泥端插入集泥區(qū)內部，插入集泥斗內部的一段污泥回流管上開設有數(shù)個距離均勻小孔，這樣可以使集泥區(qū)的污泥能夠均勻的回流到污泥回流管中，而不會形成死角。污水從中心進水管進水端進入沉淀池池體中，然后從中心進水管出水端流入沉淀池中，污水從中心進水管連接的喇叭口出來后遇到水平反射板，污水反彈，然后往上回流，在往上回流的過程中與沉淀下來的污泥相混合，使菌膠團更好的絮凝，加快了沉淀，污泥從四周沿著斜板下沉，在兩側斜板的較長的顆粒沉降距離條件下，可以實現(xiàn)將不易沉淀的絮狀污泥的有效截留；污泥沉淀到集泥斗，然后通過污泥回流管的進泥端經(jīng)過水泵抽走一部分回流到厭氧池，一部分剩余污泥進入池體底部排泥管的進泥端進行排放。

該發(fā)明應用所述裝置的城市污水改良A²/O-強化同步脫氮除磷工藝包括：城市污水及回流污泥首先進入?yún)捬醭蒯屃祝龠M入第一缺氧池進行反硝化脫氫；第二缺氧池通過水泵把部分缺氧混合液回流到厭氧池，好氧池的部分硝化混合液回流到第一缺氧池，然后在第一缺氧池與厭氧池的城市污水混合，第一缺氧池和第二缺氧池的水力停留時間為2h，城市污水經(jīng)輻流式沉淀池沉淀分離后，污泥體積以60~80%的比例經(jīng)污泥回流泵回流到厭氧池，剩余污泥排出；出水從輻流式沉淀池排出。

一種城市污水改良A2/O強化脫氮除磷處理裝置及工藝改善效果

與截至2014年4月28日的已有技術相比，《一種城市污水改良A²/O強化脫氮除磷處理裝置及工藝》具有如下有益效果：1、該發(fā)明結構建造簡單，投資成本低。2、該發(fā)明的輻流式沉淀池形成上部進水上部出水的處理方式，達到無需增加運行耗能的優(yōu)點。3、該發(fā)明可增強沉淀池耐沖擊負荷的能力，處理效率高，占地面積小，投資費用省。4、能加強反硝化細菌在厭氧池的作用時間；5、能緩解聚磷菌與反硝化菌在缺氧區(qū)的競爭關系，進一步加強脫氮除磷的作用；6、充分利用進水的堿度，加強反硝化細菌的作用。7、改良A²/O—同步強化脫氮除磷的處理工藝對污染物的去除效果如下：對COD、和磷的去除效果好，出水COD在40毫克/升以下，磷出水在0.5毫克/升以下；出水氨氮在4毫克/升以下。各項出水水質指標均達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。

2021年6月24日，《一種城市污水改良A²/O強化脫氮除磷處理裝置及工藝》獲得第二十二屆中國專利金獎。