專利名稱：一種恒水位序批式活性污泥處理污水的方法及其系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種恒水位序批式活性污泥處理污水的方法及其系統，屬于污水處理技術領域。
背景技術：
已有處理工藝簡單概括如下1、厭氧-缺氧-好氧活性污泥法厭氧-缺氧-好氧工藝(Anaerobic-Anoxic-Oxic)是厭氧-缺氧、好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。以下簡稱A2/O工藝，其流程簡圖詳見圖1，其中1是進水口，2是厭氧池，3是缺氧池，4是好氧(硝化)池，5是二沉池，6是出水，7是混合液回流，8是回流污泥，9是剩余污泥。
A2/O工藝的優點是在反硝化過程中充分利用硝化液中的硝態氧來氧化BOD5，回收了部分硝化反應的需氧量，反硝化反應所產生的堿度可以部分補償硝化反應消耗的堿度，因此對含氮濃度不高的城市污水可以不另外加堿來調節PH。本工藝在系統上是最簡單的除磷脫氮工藝，總的水力停留時間小于其它同類工藝(如巴登甫除磷脫氮工藝)；在厭氧(缺氧)、好氧交替運行的條件下，絲狀菌不能大量繁殖，無污泥膨脹之虞，SVI一值小于100，利于處理后污水與污泥的分離；運行中在厭氧和缺氧段內只需輕緩攪拌，運行費用低。由于厭氧、缺氧、好氧反應池分開設置，因此其除磷脫氮效果較高而穩定。
A2/O法的缺點主要在于該工藝本身。脫氮需要保持較低的污泥負荷，以便充分進行硝化，達到較高的脫氮率，而生物除磷需要維持較高的污泥負荷，保持較大的剩余污泥量，以便達到較好的除磷效果，因此在設計中還需要采取必要的措施作進一步的優化，以緩和兩者的矛盾；同時，需設置污泥回流和內回流泵房、單獨的二次沉淀池等處理構筑物，流程較為復雜，電耗較大，管理不方便，總占地面積較大。
2、序批式活性污泥法(Sequencing Batch Activated Sludge Process)序批式反應器系統(Sequencing Batch Reactor，以下簡稱SBR法)是污水活性污泥生化處理系統的先驅，早在1914年Arden和Locket首次提出活性污泥法的概念時采用的操作方法就是間歇式的，然而直到近些年隨著監控與測試技術的飛速發展，大量新設備被研制出來，特別是計算機自動控制系統的發展從根本上解決了系統運作時機電時序控制問題，這一技術才得以完全更新，并被美國環境保護署(US EPA)推薦為一項低投資、低操作成本及維修費用，高效益的環保新技術。
SBR法集曝氣、沉淀于一池，而不需要二沉池及污泥回流設備。在該系統中，反應池在一定時間間隔內充滿污水，以間歇處理方式運行，處理后混合液沉淀一段預定的時間后，從池中排除上清液。典型的SBR系統分為充水、反應、沉淀、排水與閑置5個階段，其運行方式如圖2所示，其中10是充水，11是反應，12是沉淀，13是排水口，14是閑置，15是時序，16是充水階段，17是反應階段，18是沉淀階段，19是排水階段，20是閑置階段。
在SBR處理系統中，可采用單池式和多池式。這主要根據處理水量的大小而定。單池式，即僅有一個SBR反應池，就整個工藝系統而言，其進水是間歇式的。多池式，即整個系統存在兩個或多個SBR反應池，其進水可在各個反應池間交替進行，就整個系統工藝而言，其進水是連續式的。
在活性污泥法處理技術發展初期，這種充放式系統運行有許多困難，由于控制技術尚未成熟，對于間歇式的污水進水方式，只能采用人工操作方法，它給系統的運行管理帶來很大不便。在多池式SBR系統中，當污水從一個池切換到另一個池的同時，操作人員還需注意不同的工作階段。由于當時監控技術水平較低，間歇處理僅能依靠人力，又因城市和工業廢水處理趨向大型化，在發展初期此法逐漸被連續式取代，間歇式未能得到應用與發展，但這絕非工藝本身的缺點所致。
隨著工業自控技術高速發展，便于操作的自動控制系統裝置出現并趨于成熟，污水供氧設備供氧效率提高，不產生阻塞曝氣裝置、性能優良的攪拌裝置和能夠穩定地排出澄清水的潷水裝置的開發，解決了間歇式活性污泥法在工程上應用的技術難點，使間歇性活性污泥法在工程上進入廣泛應用階段。
SBR法通過充氧，缺氧、厭氧和沉淀條件的交替變化，可在一個反應池內同時進行除磷脫氮和降解有機物，以及固液分離等多項任務，不需另建二沉池和污泥回流設施，占地少，投資和能耗省；但設備和池容利用率較低，除磷脫氮效果不穩定，水頭損失也較大。
發明內容
本發明的目的是提出一種恒水位序批式活性污泥處理污水的方法及其系統，針對已有技術的缺點，對污水處理的工藝作出改進，以達到處理效果穩定，占地面積小，設備和容積利用率較高，投資和能耗省的目的。
本發明提出的恒水位序批式活性污泥處理污水的方法，包括以下步驟(1)使經過格柵和沉砂池預處理污水的10％～30％進入缺氧池，去除缺氧池中來自序批池的回流污泥中帶來的硝酸鹽，回流污泥量與系統總進水的體積比即回流比為2～3∶1，停留時間為1.0～2.0小時；(2)使上述預缺氧池中的污水與經過格柵和沉砂池預處理污水的70％～90％一起進入厭氧池，兩者混合，使其中的聚磷菌吸收由污水水解酸化產生的揮發酸而釋放磷，停留時間為1.5～2.0小時；(3)使上述污水流入好氧池中，使污水中的有機物降解，通過硝化反應去除污水中的氨氮，通過聚磷菌生物過量吸收污水中的磷，反應時間5.0～7.0小時；(4)上述好氧池中相當系統總進水的100％的混合液流入第一序批池，以置換第一序批池中經泥水分離而達標的出水排出，在出水期間將剩余污泥排出；(5)上述好氧池中相當系統總進水的300％的混合液流入第二序批池，進行污泥回流，回流污泥量與系統總進水的體積比為2～3∶1，回流時間為1～1.4小時，同時進行間歇攪拌和曝氣，反應時間為1～1.4小時，最后靜止沉淀，靜沉時間為0.6小時。
本發明提出的恒水位序批式活性污泥處理污水的系統，包括缺氧池、厭氧池、好氧池、第一序批池和第二序批池；所述的厭氧池與好氧池相連通，缺氧池中設有進水口和潛水攪拌機；所述的厭氧池與好氧池相連通，厭氧池中設有潛水攪拌機；所述的好氧池分別與第一序批池和第二序批池相連通；所述的第一序批池和第二序批池分別由泵與缺氧池相連通，第一序批池和第二序批池中分別設有回流泵、潛水攪拌機和排水口。
本發明的恒水位序批式活性污泥法處理污水的方法及其系統，其特點和優點是1、占地面積小相對A2/O工藝而言，采用恒水位序批式活性污泥工藝處理污水的的污水處理廠占地面積小。不另建初沉池、二沉池和回流泵站。通過對一些日處理量為5～10萬噸的污水處理廠占地面積的調查，得出下表
從上表可以看出，采用恒水位序批式活性污泥工藝的污水處理廠的占地面積比采用A2/O工藝的污水處理廠要少很多。占地面積的減少直接導致工程總投資的減少，一是土地征用費用減少，二是地基處理費用減少。
2、處理效率高、運行穩定相對于SBR工藝而言，恒水位序批式活性污泥工藝具有高效穩定的除磷脫氮效果。恒水位序批式活性污泥工藝池的前端有缺氧區一格和厭氧區一格，后面是好氧區和SBR功能區。缺氧區與厭氧區的水力停留時間分別有2h，反應時間比較長，功能明確，界限分明。
恒水位序批式活性污泥工藝和SBR工藝在沉淀階段均不進水和反應，污泥在靜止狀態下沉淀。而A2/O工藝的二沉池是邊進水邊出水，污泥在動態下沉淀，很明顯，SBR工藝和恒水位序批式活性污泥工藝的沉淀效果比A2/O工藝好。
3、容積和設備利用率高恒水位序批式活性污泥工藝和SBR工藝均有間歇反應部分，因此兩者的容積利用率和設備利用率均小于A2/O工藝。通過計算，SBR池的容積利用率為50％，而恒水位序批式活性污泥工藝的容積利用率為75％，所以恒水位序批式活性污泥工藝的容積利用率高于SBR工藝。
其次討論設備利用率，SBR工藝的潷水設備和排泥設備的利用率為25％，其它設備的利用率也只有50％；而恒水位序批式活性污泥工藝除間歇處理部分的設備利用率低于100％以外，其余設備的利用率均為100％，因此恒水位序批式活性污泥工藝的設備利用率更高于SBR工藝。
4、節能SBR工藝單池是間歇進水間歇出水，潷水之后出水標高與進水時的標高存在高差ΔH，一般為1～2m，由于該變水頭存在，使得前階段的提升高度增大。同時由于氧轉移效率與水深有關，水深越深，氧轉移效率越高。SBR池內水深逐漸加大，氧轉移效率也是逐漸增大，而恒水位序批式活性污泥工藝的序批池內水位始終恒定，因此氧轉移效率也穩定。從這兩方面比較，恒水位序批式活性污泥工藝的能耗比SBR工藝省。
A2/O工藝一般包括兩個回流，外回流的流量為Q，(Q為生化部分設計流量)揚程一般6～7m，內回流一般為3Q，揚程一般3～4m；恒水位序批式活性污泥工藝的污泥回流是隔墻回流，流量為3Q，揚程1m，因此恒水位序批式活性污泥工藝在污泥回流方面所消耗的能量低于A2/O工藝。
5、維護簡便恒水位序批式活性污泥工藝的出水通過空氣堰潷水器，常動部件是空氣管上的電動閥；SBR工藝的出水通過搖臂式、套筒式和虹吸式潷水器，常動部件是整個潷水器；A2O工藝的二沉池有刮吸泥機，常動部件也是整個刮吸泥機，還包括回流設施。因此，在設備維護方面，恒水位序批式活性污泥工藝要簡單得多。
6、運行靈活恒水位序批式活性污泥工藝根據實際需要可以對以下參數進行調整1)進水點；2)回流污泥量；3)曝氣時間；4)反應周期；5)氣量；其可以根據來水中BOD5、TN、TP的情況調整運行狀態，改善運行效果，降低能量消耗。
7、便于較大規模的污水處理恒水位序批式活性污泥工藝的單池處理能力最大可以達到5萬m3/d，與SBR工藝相比，可以明顯減少池體數量，從而設備和自控點數量減少，運行維護簡便。
8、能滿足后續處理連續流的要求由于恒水位序批式活性污泥工藝為連續進水和連續出水，因此與SBR工藝相比，其更易可以與后續深度處理銜接。
圖1是已有技術中A2/O流程簡圖。
圖2是已有技術中SBR運行模式圖。
圖3是本發明提出的污水處理系統的恒水位序批式活性污泥工藝示意圖。
圖1～圖3中，1是進水口，2是厭氧池，3是缺氧池，4是好氧(硝化)池，5是二沉池，6是出水，7是混合液回流，8是回流污泥，9是剩余污泥，10是充水，11是反應，12是沉淀，13是排水口，14是閑置，15是時序，16是充水階段，17是反應階段，18是沉淀階段，19是排水階段，20是閑置階段，21是第一序批池(潷水階段)，22是第二序批池(回流污泥/間歇反應/靜止沉淀階段)，23是回流泵，24是剩余污泥泵，25是潛水攪拌機。
具體實施例方式
本發明提出的恒水位序批式活性污泥處理污水的方法，首先使經過格柵和沉砂池預處理污水的10％～30％進入缺氧池，去除缺氧池中來自序批池的回流污泥中帶來的硝酸鹽，回流污泥量與系統總進水的體積比即回流比為2～3∶1，停留時間為1.0～2.0小時；使缺氧池中的污水與經過格柵和沉砂池預處理污水的70％～90％一起進入厭氧池，兩者混合，使其中的聚磷菌吸收由污水水解酸化產生的揮發酸而釋放磷，停留時間為1.5～2.0小時；使污水流入好氧池中，使污水中的有機物降解，通過硝化反應去除污水中的氨氮，通過聚磷菌生物過量吸收污水中的磷，反應時間5.0～7.0小時；好氧池中相當系統總進水的100％的混合液流入第一序批池，以置換第一序批池中經泥水分離而達標的出水排出，在出水期間將剩余污泥排出；好氧池中相當系統總進水的300％的混合液流入第二序批池，進行污泥回流，回流污泥量與系統總進水的體積比為2～3∶1，回流時間為1～1.4小時，同時進行間歇攪拌和曝氣，反應時間為1～1.4小時，最后靜止沉淀0.6小時。
本發明提出的恒水位序批式活性污泥處理污水的系統，其流程如圖3所示，包括缺氧池3、厭氧池2、好氧池4、第一序批池21和第二序批池22。缺氧池3與好氧池2相連通，缺氧池中設有進水口1和潛水攪拌機25。厭氧池2與好氧池4相連通，厭氧池中設有潛水攪拌機25。好氧池4分別與第一序批池21和第二序批池22相連通。第一序批池21和第二序批池22分別與缺氧池3通過回流泵相連通，第一序批池和第二序批池中分別設有回流泵23、潛水攪拌機25和排水口13。
上述恒水位序批式活性污泥處理污水的系統，是一種連續進水、連續出水、恒水位的改進型SBR工藝。本工藝由一系列連續進水、連續出水、恒水位的位于中間串聯的缺氧、厭氧、好氧生物反應池(簡稱連續池)和兩個交替進行污泥回流、間歇反應、靜止沉淀和交替出水的兩邊對稱布置的序批式反應池(簡稱序批池)組成，將連續流A2/O工藝和間歇流SBR工藝有機結合在一起，通過連續池中缺氧、厭氧、好氧的交替過程，去除有機物和氮磷，序批池中主要實現進一步脫氮和固液分離過程。序批池中出水主要由進水置換溢流排出，因此保持序批池水位恒定。在反應過程中，序批池不斷向連續池回流污泥，以保持整個反應系統具有均衡濃度的污泥。每個反應單元有兩個序批池，在每個反應周期內，處理完的污水交替從兩個序批池溢流排出，實現連續出水。
上述系統中，位于中間的連續池分別為缺氧池、厭氧池和好氧池。這3池串聯運行，類似改良倒置A2/O活性污泥系統，其中所有設備均連續運行。缺氧池的作用在于去除主要由回流污泥帶來的硝酸鹽，以防止硝酸鹽進入厭氧格，影響PAOs的釋磷效果。同時，進入的污水除少部分(一般20％)進入缺氧池以提供反硝化所需的碳源，大部分原污水(一般80％)則進入厭氧池，通過水解酸化提供PAOs釋磷所需的揮發酸。在主曝氣池，大部分有機物降解、硝化反應和生物過量吸磷均在此完成。本工藝對稱布置在連續池兩側的第一和第二序批池，功能周期性互換當其中一池在潷水階段時，另一池則依次進行污泥回流、間歇反應及靜止沉淀(完成處理出水與活性污泥的固液分離)；反之亦然。當序批池進行潷水時，處理出水由該池連續置換排出。置換潷水時間一般為2hr；此時另外一座序批池則進行污泥回流、間歇反應和靜止沉淀。當進行回流污泥時，該序批池內的回流泵、混合設備和曝氣系統開機，將池內在上一運行周期作為潷水格時所累積的污泥泵回流至缺氧池，回流時間一般為1.2hr，最大回流比一般為3∶1.回流污泥的同時，該池內的曝氣系統可開可關，或時開時關，進行間歇反應，反應時間一般為1.4hr，以優化系統的脫氮效率。回流污泥結束后，該池內的回流泵關機，間歇反應完成后，曝氣和混合設備關機，從而為處理出水與活性污泥的分離創造了一個與典型SBR類似的靜止沉淀條件，靜沉時間一般為0.6hr。在潷水期間，定時將剩余污泥用泵排出。靜止沉淀為該池在下一運行周期變換為潷水格作好準備。
本發明的實施例的工藝設計參數如下泥齡θc＝10～12d，總產率系數Yt＝0.8～1.1kgTSS/kgBOD5，污泥負荷Ls＝0.1～0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)，回流比R＝300％，污泥濃度(MLSS)X＝2.5～4.5g/L，需氧量O2＝1.3～1.8kgO2/kgBOD，序批格長寬比≥3∶1，水深在5～6米之間，處理效率BOD585～95％TP60～80％TN60～80％。
權利要求
1.一種恒水位序批式活性污泥處理污水的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)使經過格柵和沉砂池預處理污水的10％～30％進入缺氧池，去除缺氧池中來自序批池的回流污泥中帶來的硝酸鹽，回流污泥量與系統總進水的體積比即回流比為2～3∶1，停留時間為1.0～2.0小時；(2)使上述缺氧池中的污水與經過格柵和沉砂池預處理污水的70％～90％一起進入厭氧池，兩者混合，使其中的聚磷菌吸收由污水水解酸化產生的揮發酸而釋放磷，停留時間為1.5～2.0小時；(3)使上述污水流入好氧池中，使污水中的有機物降解，通過硝化反應去除污水中的氨氮，通過聚磷菌生物過量吸收污水中的磷，反應時間5.0～7.0小時；(4)上述好氧池中相當系統總進水的100％的混合液流入第一序批池，以置換第一序批池中經泥水分離而達標的出水排出，在出水期間將剩余污泥排出；(5)上述好氧池中相當系統總進水的300％的混合液流入第二序批池，進行污泥回流，回流污泥量與系統總進水的體積比為2～3∶1，回流時間為1～1.4小時，同時進行間歇攪拌和曝氣，反應時間為1～1.4小時，最后靜止沉淀，靜沉時間為0.6小時。
2.一種恒水位序批式活性污泥處理污水的系統，其特征在于該系統包括缺氧池、厭氧池、好氧池、第一序批池和第二序批池；所述的缺氧池與厭氧池相連通，缺氧池中設有進水口和潛水攪拌機；所述的厭氧池與好氧池相連通，厭氧池中設有潛水攪拌機；所述的好氧池分別與第一序批池和第二序批池相連通；所述的第一序批池和第二序批池分別與缺氧池由泵相連通，第一序批池和第二序批池中分別設有回流泵、潛水攪拌機和排水口。
全文摘要
本發明提出的恒水位序批式活性污泥處理污水的方法，屬于污水處理技術領域。首先使部分經過格柵和沉砂池預處理的污水進入缺氧池，另一部分進入厭氧池與污泥混合，缺氧池和厭氧池中污水一起流入好氧池中，使有機物降解，去除氨氮，吸收污水中的磷，最后流入序批池，以置換其中經泥水分離而達標的出水排出。本發明的優點是占地面積小，處理效率高且運行穩定，容積和設備利用率高，節約能源，設備維護簡便，運行靈活，便于較大規模的污水處理，能滿足后續處理連續流的要求。
文檔編號C02F3/30GK1986455SQ200610165570
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月22日 優先權日2006年12月22日
發明者李星文, 賀北平, 袁琳, 廖鈞, 王妍春 申請人:浦華控股有限公司