一種提高低溫城市污水凈化效果的污水處理裝置及操作方法與流程

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種城市污水的處理方法以及所采用的裝置。

背景技術：

目前，城市污水處理廠處理水水質設計的依據標準是城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）。城市污水處理廠生化處理單元多數采用厭氧-缺氧-好氧活性污泥法（A²O法），設計所依據的規范為室外排水設計規范（GB50014-2006）和厭氧-缺氧-好氧活性污泥法污水處理工程技術規范（HJ 576-2010），設計曝氣池污泥濃度（MLSS）為2000mg/L~4500mg/L。

處理裝置是由格柵、沉砂池、初沉池、三段池（A²O反應池）、二沉池和接觸池構成，其中的三段池由厭氧段、缺氧段、好氧段、進水管、出水管、污泥回流管、曝氣管、曝氣器、硝化液回流管和內回流泵構成，曝氣器鋪設在好氧段的池底部，二沉池通過污泥回流管連接三段池的厭氧段。城市污水通過格柵，攔截大的懸浮物和飄浮物；然后進入沉砂池，分離污水中比重較大的顆粒；沉砂池出水進入初沉池，去除水中懸浮顆粒物，減輕后續處理設施的負荷；初沉池出水與回流污泥進入三段池的厭氧段后，在缺氧段與回流硝化液混合后進入好氧段，混合液在三段池內進行生化反應，分解有害物質后的混合液再進入二沉池進行沉淀，出水進入接觸池進行消毒后排放，二沉池底部的污泥回流到三段池的厭氧段，多余污泥排放掉。

我國北方地區已建成運行的以A²O為主體的污水處理廠在冬季水溫較低時一般很難實現穩定達標，其中COD、氨氮、總氮、總磷均難以達標。首先，活性污泥吸附能力隨溫度降低而減弱，因為活性污泥微生物量和活性隨溫度的降低而降低，微生物的代謝能力下降，生化反應速率隨之降低，導致活性污泥吸附性能下降；其次，溫度降低會對活性污泥的粒度、密度、表面電荷產生影響，從而導致活性污泥的沉降性能和脫水性能變差；此外，溫度降低使微生物生長發育變慢及菌群種屬受到影響。

國內外的研究人員解決低溫污水處理效率低的方法有在工程中增加污泥回流量、增加污水停留時間來降低污泥負荷、把一些構筑物建于室內采取保溫和升溫等措施來保證冬季污水處理出水達標。可這些措施不僅增加工程投資和運行費用，而且實踐過程中發現污水處理效果仍很難保證，還常會引起污泥膨脹問題。另有污水處理廠采用提高反應池污泥濃度，不排泥等措施來降低污泥負荷，但實際運行結果表明仍不能保證出水水質滿足排放要求，因為高濃度的反應池混合液進入到二沉池，已經超出目前設計規范對二沉池設計的處理能力，導致二沉池內污泥性能變差，出水水質更加惡化。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種提高低溫城市污水凈化效果的污水處理裝置。

本發明還同時公開了使用這種裝置的操作方法。

本發明解決的技術問題的方案是采用格柵、沉砂池、初沉池、三段池、二沉池和接觸池構成，其中的三段池由厭氧段、缺氧段、好氧段、進水管、出水管、污泥回流管、曝氣管、曝氣器、硝化液回流管和內回流泵構成，曝氣器鋪設在好氧段的池底部，曝氣器與曝氣管之間安裝控制閥，在好氧段末端設置內回流泵，其上放置集泥桶，集泥桶為豎直放置的桶狀體，內回流泵被包圍在集泥桶內，集泥桶高于好氧段污水的上表面，集泥桶連接有集泥管，集泥管水平放置在好氧段末端的曝氣器上方，集泥管長度為好氧段總長度的3%~12%，集泥管管壁的底部有通孔，硝化液回流管跨過集泥桶上沿通向缺氧段。

好氧段末端的區域形成污泥沉淀區，低溫運行時，厭氧段內污泥濃度與常溫運行時相同，污泥濃度為2~4 g/L，缺氧段、好氧段內污泥濃度控制在6~8 g/L，好氧段出水污泥濃度與常溫運行時相同，為2~4 g/L，好氧段末端污泥沉淀區的長度為好氧段總長度的3%~12%；操作時關閉控制閥，開啟內回流泵，其它操作方式與現有技術相同。

其工作原理是當關閉好氧池末端曝氣器與曝氣管之間控制閥后，此段形成污泥沉淀，底部的污泥濃度較高，內回流泵通過集泥管將高濃度污泥吸入集泥桶，再通過硝化液回流管送到缺氧段，從而使缺氧段和好氧段污泥濃度增高，同時通過出水管流進二沉池的混合液濃度相對較低，能夠與常溫運行時的出水相同。

通過控制停止好氧段曝氣的池長，能夠控制缺氧段和好氧段污泥濃度。關閉控制閥的數量越多，則好氧段末端污泥沉淀區的長度越長，污泥沉積量越多，從而通過硝化液回流管送到缺氧段污泥濃度越高。

設備常溫運行時，將集泥桶及集泥管拆掉并移出三段池，打開控制閥，設備恢復普通運行狀態。

本發明的優點：

1、北方污水處理廠冬季運行時，通過關閉好氧段末端段曝氣立管上閥門來停止曝氣，使其成為污泥沉淀區，并將沉淀區底部硝化液回流到缺氧段，與非冬季運行時的回流硝化液濃度相比是大大提高了，因此增加了缺氧段和好氧段的污泥濃度，形成了高濃度活性污泥法處理低溫城市污水。

2、低溫城市污水處理系統通過增加活性污泥濃度，提高了生物量，彌補了溫度降低，活性污泥活性減弱的缺點。

3、增加活性污泥濃度，使進水有機負荷降低，有效避免了低溫高有機負荷條件下的污泥膨脹和污泥黏性大導致泥水混合液難以分離、出水渾濁的現象產生，解決低溫城市污水活性污泥沉降性能和脫水性能差的問題。

4、好氧段末端改造成污泥沉淀區，使一部分高污泥濃度的硝化液回流到缺氧段前端，降低進入二沉池的污泥混合液濃度，保證低溫條件下沉淀池泥水分離效果，保持好氧段內活性污泥處于高濃度低負荷的狀態，實現低溫時有機物的高效去除。

5、好氧段末端改造成污泥沉淀區，相當于在池末端增加了厭氧段，能在末端進行反硝化脫氮反應，提高城市污水脫氮的效率。

附圖說明

圖1為本發明裝置示意圖；

圖2為三段池示意圖。

具體實施方式

本發明裝置采用格柵1、沉砂池2、初沉池3、三段池4、二沉池5和接觸池6構成，其中的三段池4由厭氧段7、缺氧段8、好氧段9、進水管10、出水管11、污泥回流管12、曝氣管13、曝氣器14、硝化液回流管15和內回流泵16構成，曝氣器14鋪設在好氧段9的池底部，曝氣器14與曝氣管13之間安裝控制閥17，在好氧段9末端設置內回流泵16，其上放置集泥桶18，集泥桶18為豎直放置的桶狀體，內回流泵16被包圍在集泥桶18內，集泥桶18高于好氧段9污水的上表面，集泥桶18連接有集泥管19，集泥管19水平放置在好氧段9末端的曝氣器上方15cm處，集泥管19管壁的底部有通孔，硝化液回流管15跨過集泥桶18上沿通向缺氧段8。

好氧段9末端的區域形成污泥沉淀區，低溫運行時，厭氧段7內污泥濃度與常溫運行時相同，污泥濃度為2~4 g/L，缺氧段8、好氧段9內污泥濃度控制在6~8 g/L，好氧段9出水污泥濃度與常溫運行時相同，為2~4 g/L，好氧段9末端污泥沉淀區的長度為好氧段9總長度的10%；操作時關閉控制閥，其它操作方式與現有技術相同。