專(zhuān)利名稱(chēng)：一種耦合式污水處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專(zhuān)利涉及環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種耦合式污水處理工 藝，能夠應(yīng)用在典型城市污水及工業(yè)廢水處理中。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)進(jìn)入快速城市化發(fā)展時(shí)期，水環(huán)境總體惡化的形勢(shì)十分嚴(yán)峻， 普遍出現(xiàn)了水體污染、富營(yíng)養(yǎng)化、水域面積減少和河道淤塞等嚴(yán)重問(wèn)題。由 此造成的一些地區(qū)水循環(huán)障礙、水資源緊缺、水安全威脅、水生態(tài)惡化、水 景觀(guān)破壞已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。大量的研究已經(jīng)證 明，污水中的氮和磷是導(dǎo)致受納水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一。以往城市污 水處理廠(chǎng)常用的二級(jí)生物處理工藝功能上只針對(duì)有機(jī)物和懸浮固體的去除， 對(duì)氮和磷的去除效率較低，我國(guó)頒布了新的《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)
準(zhǔn)》(GB18918-2002)，對(duì)污水中的氮磷的排放提出了嚴(yán)格的要求，并對(duì)現(xiàn)有 的大量不具備脫氮除磷能力的城市污水處理廠(chǎng)展開(kāi)升級(jí)改造工程。國(guó)務(wù)院《關(guān) 于落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀(guān)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定》提出了明確的環(huán)境目標(biāo)到2010年， C0D排放量降低10。/。，全國(guó)設(shè)市城市污水處理率要達(dá)到不低于70%，高標(biāo)準(zhǔn)與高 增長(zhǎng)意味著龐大的技術(shù)需求。
成熟的工藝技術(shù)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)使得A70工藝成為應(yīng)用范圍最廣的污水 脫氮除磷生物處理工藝。在厭氧段，聚磷菌釋放磷并吸收低級(jí)脂肪酸等易降 解的有機(jī)物；在缺氧段，反硝化細(xì)菌將內(nèi)回流帶入的硝酸鹽通過(guò)反硝化作用 轉(zhuǎn)為氮?dú)庖莩?，從而達(dá)到脫氮的目的；而好氧段一方面降解有機(jī)物，另一方 面將氨氮及由有機(jī)氮氨化成的氨氮通過(guò)生物硝化作用轉(zhuǎn)為硝酸鹽。此外，厭 氧段釋放出的磷在好氧條件下被活性污泥吸附并隨剩余污泥排放而達(dá)到除磷的目的。但是，該工藝本身存在硝化菌、反硝化菌和聚磷菌的不同泥齡、釋 磷和反硝化對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)和矛盾，很難在同一系統(tǒng)中同時(shí)獲得氮、磷的高效 去除。全流量的氨完全氧化及高比例的混合液回流等都導(dǎo)致了工藝占地較大， 能耗高。
污水處理作為實(shí)踐節(jié)能減排的最佳載體，對(duì)節(jié)能的要求凸顯在從工藝技 術(shù)到運(yùn)行管理的各個(gè)方面。厭氧氨氧化、短程硝化反硝化、反硝化除磷、同 步硝化反硝化等"節(jié)能型"生物脫氮除磷新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用一直以來(lái)都是
國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。1977年，Broda預(yù)言自然界存在以亞硝酸鹽為電子受體的 厭氧氨氧化反應(yīng)。1995年，荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)Kluyver生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室Mulder 等在厭氧流化床反應(yīng)器中發(fā)現(xiàn)了以硝酸鹽為電子受體的厭氧氨氧化反應(yīng)。厭 氧氨氧化菌除硝酸鹽外，也能以亞硝酸鹽和N20作為電子受體，直接氧化氨氮， 羥氨和聯(lián)氨是其中間產(chǎn)物。研究發(fā)現(xiàn)亞硝酸鹽是一個(gè)關(guān)鍵的電子受體，以其 為電子受體時(shí)的厭氧氨氧化反應(yīng)速率較高。由于該類(lèi)菌是自養(yǎng)菌，不需要添 加有機(jī)物來(lái)維持反硝化。與傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮工藝相比具有需氧量低運(yùn) 行費(fèi)用低和不需外加碳源等優(yōu)點(diǎn)。
國(guó)內(nèi)外關(guān)于利用升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)啟動(dòng)厭氧氨氧化及其 污泥顆?；难芯枯^多，同時(shí)發(fā)現(xiàn)還伴隨有反硝化作用發(fā)生；江本袖子于1988 年最早報(bào)道了厭氧反硝化，即同時(shí)甲烷化和反硝化；1997年，Jetten等實(shí)現(xiàn) 了厭氧氨氧化與甲垸化耦合；2006年，張代鈞等幾位國(guó)內(nèi)學(xué)者提出在同一反 應(yīng)器內(nèi)耦合厭氧氨氧化、甲垸化和反硝化。以上這些研究多以垃圾滲濾液、 高濃度特殊廢水或無(wú)機(jī)人工配水作為處理對(duì)象，且存在顆粒泥污培養(yǎng)及啟動(dòng) 時(shí)間長(zhǎng)，水力停留時(shí)間長(zhǎng)或處理量小，需要加溫等不足。城市污水包含生活 污水和可納入城市污水管網(wǎng)的工業(yè)廢水，與工廠(chǎng)點(diǎn)源產(chǎn)生的工業(yè)廢水相比具有水量大，污染物濃度較低的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)城市污水及工業(yè)廢水為處理對(duì)象而提供的一種耦合 式污水處理工藝，它占地面積小、運(yùn)行管理簡(jiǎn)便、負(fù)荷率高、水力停留時(shí)間 短、處理效果好、抗沖擊能力強(qiáng)，為我國(guó)大規(guī)模的實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排提供了一條 新的技術(shù)路線(xiàn)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是
一種耦合式污水處理工藝，它包括以下具體步驟
a、 組建污水處理系統(tǒng)
污水處理系統(tǒng)包括含三項(xiàng)分離器的厭氧反應(yīng)器(EGSB)、厭氧池、曝
氣池、沉淀池、減速攪拌機(jī)及管道；厭氧反應(yīng)器(EGSB)底部進(jìn)水口與厭氧 池分別連接進(jìn)水管，厭氧反應(yīng)器(EGSB)上部出水口經(jīng)管道依次連接厭氧池、 曝氣池至沉淀池；沉淀池上部出水口經(jīng)管道及回流水泵連接厭氧反應(yīng)器 (EGSB)底部的回流水進(jìn)口，沉淀池底部排泥口經(jīng)管道及污泥回流泵連接厭 氧池；厭氧池內(nèi)設(shè)減速攪拌機(jī)，曝氣池內(nèi)設(shè)減速攪拌機(jī)和穿孔管；厭氧反應(yīng) 器(EGSB)側(cè)下方夾套上的進(jìn)水口連接恒溫水浴進(jìn)水管、側(cè)上方出水口連接 恒溫水浴出水管。
b、 接種
在厭氧反應(yīng)器(EGSB)中接種厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥，初始污泥 濃度為8 12g/L;在曝氣池中接種好氧活性污泥，曝氣池的初始污泥濃度為 2 5 g/L。
c、 啟動(dòng)階段
厭氧反應(yīng)器(EGSB)夾套內(nèi)用3(TC恒溫水循環(huán)水?。粏?dòng)階段，控制厭氧反應(yīng)器(EGSB)的水力停留時(shí)間在13 5h，回流比l : 1 3 : 1，對(duì)應(yīng)反應(yīng) 區(qū)的上升流速?gòu)腛. 16 m/h提高至0.83 m/h，厭氧/好氧(A/0)段的水力停留 時(shí)間分別在2h/6h，污泥濃度為3 g/L，污泥齡為15d，污泥回流比50%，曝 氣池溶解氧濃度在2. 0 4. 0 mg/L。 d、穩(wěn)定運(yùn)行階段
停止厭氧反應(yīng)器(EGSB)夾套內(nèi)的恒溫水浴循環(huán)，整個(gè)污水處理系統(tǒng)在 室溫下運(yùn)行，調(diào)整厭氧反應(yīng)器(EGSB)的水力停留時(shí)間在5 1.3 h，回流比 1 : 1 6 : 1，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)區(qū)上升流速?gòu)腛. 83m/h提高至3. 76m/h。厭氧/好氧 (A/0)段水力停留時(shí)間的調(diào)控區(qū)間分別在1.5 2. 5h/4. 5 7.5h，污泥濃度、 污泥齡和污泥回流比的調(diào)控范圍分別在2 4 g/L， 10 15 (3和50% 100%之間。 本發(fā)明的顯著效果為
(1) 硝酸鹽與COD的去除能夠很快顯現(xiàn)。系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上成功實(shí)現(xiàn)氨氮 和亞硝酸鹽的同時(shí)穩(wěn)定去除，啟動(dòng)完成僅歷時(shí)45 d。
(2) 單級(jí)厭氧反應(yīng)器(EGSB)可獲得優(yōu)質(zhì)出水，無(wú)機(jī)氮及COD的最高去 除效率分別達(dá)到58. 3%和71. 1%，系統(tǒng)兼具穩(wěn)定高效的有機(jī)物去除及脫氮除磷 功能，出水可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(B標(biāo)準(zhǔn)) 要求。
(3) 占地面積小、運(yùn)行管理簡(jiǎn)便、負(fù)荷率高、水力停留時(shí)間短、處理效 果好、抗沖擊能力強(qiáng)等。


圖l為本發(fā)明工藝流程圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明污水處理系統(tǒng)采用兩個(gè)水泵將污水分兩股進(jìn)水分別送入?yún)捬醴磻?yīng)器(EGSB)底部的進(jìn)水口和厭氧池中，厭氧反應(yīng)器(EGSB)的上流出水經(jīng)管 道依次重力自流經(jīng)厭氧池、曝氣池至沉淀池溢流排出，將沉淀池出水用泵回 流至入?yún)捬醴磻?yīng)器(EGSB)底部的回流水進(jìn)口，泥斗底部設(shè)排泥口，部分剩 余污泥用泵回流至厭氧池，厭氧池內(nèi)設(shè)減速攪拌機(jī)，曝氣池內(nèi)設(shè)減速攪拌機(jī) 和穿孔管，外接小型空氣壓縮機(jī)；污水處理系統(tǒng)外部設(shè)內(nèi)置小型潛水泵的電 熱恒溫水浴罐，小型潛水泵的進(jìn)水管與厭氧反應(yīng)器(EGSB)側(cè)下方夾套上的 進(jìn)水口相連、厭氧反應(yīng)器(EGSB)側(cè)上方設(shè)出水管并伸入水浴罐，構(gòu)成供厭 氧反應(yīng)器(EGSB)夾套內(nèi)的恒溫水浴循環(huán)。
在厭氧反應(yīng)器(EGSB)中接種厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥，初始污泥 濃度為8~12 g/L;在曝氣池中接種好氧活性污泥，曝氣池的初始污泥濃度為 2 4 g/L;接種用厭氧顆粒污泥用O. 25 cm土壤篩瀝去水分；好氧活性污泥混 合液靜止沉淀一次并棄去上清液。
啟動(dòng)階段厭氧反應(yīng)器(EGSB)夾套內(nèi)用30。C恒溫水循環(huán)水?。粏?dòng)階 段，控制厭氧反應(yīng)器(EGSB)的水力停留時(shí)間在13h到5h，回流比l : l到3 : 1， 對(duì)應(yīng)反應(yīng)區(qū)的上升流速?gòu)腛. 16m/h提高至0.83m/h，厭氧/好氧(A/0)段的水 力停留時(shí)間分別在2 h/6 h，污泥濃度為3 g/L，污泥齡為15 d，污泥回流比 50%，曝氣池溶解氧濃度在2. 0 4. 0 mg/L。
穩(wěn)定運(yùn)行階段停止厭氧反應(yīng)器(EGSB)夾套內(nèi)的恒溫水浴循環(huán)，全套 裝置在室溫下運(yùn)行，調(diào)整厭氧反應(yīng)器(EGSB)的水力停留時(shí)間范圍在5 h至l. 3 h，回流比l : l至6 : 1，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)區(qū)上升流速?gòu)?.83 m/h提高至3. 76 m/h。 厭氧Z好氧(A/0)段水力停留時(shí)間的調(diào)控區(qū)間分別在l. 5 2. 5 h/4. 5 7. 5 h， 污泥濃度、污泥齡和污泥回流比的控制范圍分別在2 4 g/L， 10 15 (1和50% 100%之間。實(shí)施例
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述
參閱圖l，本發(fā)明污水處理系統(tǒng)包括厭氧反應(yīng)器(EGSB) 1，三相分離器2，
厭氧池3，攪拌槳4，曝氣池5，空氣壓縮機(jī)6，穿孔管7，沉淀池8，進(jìn)水泵9， 回流水泵IO，污泥回流泵ll，排泥口12，出水口13;其中，EGSB為雙層結(jié)構(gòu)， EGSB反應(yīng)器1的底部?jī)?nèi)圈設(shè)三個(gè)管口， 一個(gè)為進(jìn)水口， 一個(gè)為回流水進(jìn)口，第 三個(gè)安裝有閥門(mén)放空用；外圈為夾套，用于水浴保溫，側(cè)向上下各設(shè)一進(jìn)、 出水口，需要時(shí)可將恒溫水從下方進(jìn)口泵入，上方出口自流而出；減速攪拌 機(jī)4起對(duì)厭氧池和曝氣池的充分混合作用；空氣壓縮機(jī)6和穿孔管7為曝氣池5 供氧。
工作時(shí)污水的一股進(jìn)水用進(jìn)水泵9送入?yún)捬醴磻?yīng)器1底部的進(jìn)水口，以 15 d為一個(gè)工況周期，第一個(gè)工況的水力停留時(shí)間為13 h，縮短第二、三、 四個(gè)工況的水力停留時(shí)間至5 h，上升水流經(jīng)三項(xiàng)分離器2溢流進(jìn)入?yún)捬醭?; 另有一股進(jìn)水直接進(jìn)入?yún)捬醭?，厭氧池3的出水自流進(jìn)入曝氣池5，控制厭氧 池和曝氣池的水力停留時(shí)間分別為2 h/6 h，曝氣池D0濃度控制在2.0 4.0 mg/L，最后混合液在沉淀池8完成泥水分離，上清液溢流至出水口排出，剩余 污泥經(jīng)排泥口12排出，回流污泥經(jīng)污泥回流泵11回流至厭氧池3，污泥回流比 為50%，采用間歇排泥控制污泥齡在15d?；亓魉?0將部分出水至厭氧反應(yīng) 器l的回流水進(jìn)口，第一個(gè)工況的回流比為l : 1，逐漸調(diào)高第二、第三、第四
工況的回流比，分別為i : 1、2: l和3 : i，對(duì)應(yīng)反應(yīng)區(qū)的上升流速依次為o. 16、
0.40、 0.62和0.83 m/h。其作用不僅限于提高反應(yīng)區(qū)的上升流速，強(qiáng)化傳質(zhì) 效果，而且?guī)?lái)大量NCV和少量N(V，與前端含NH/較多的原污水混合，為反硝 化與厭氧氨氧化提供基質(zhì)；沉淀池8的活性污泥回流至厭氧池3，厭氧反應(yīng)器l自固定厭氧污泥，實(shí)現(xiàn)二者空間上的完全分離，解決了現(xiàn)有A7o工藝脫氮與
除磷存在碳源爭(zhēng)奪的矛盾及厭氧氨氧化與反硝化反應(yīng)引起的pH值失衡問(wèn)題；
分兩股進(jìn)水， 一是滿(mǎn)足厭氧釋磷對(duì)碳源的需求，二是可分別調(diào)控EGSB和厭氧 池的水力停留時(shí)間(HRT)，三是這部分NH/被硝化后可為回流所用。60d后進(jìn) 入穩(wěn)定運(yùn)行階段，調(diào)整厭氧反應(yīng)器(EGSB)的水力停留時(shí)間不低于1.3h，回 流比及反應(yīng)區(qū)上升流速分別不高于6 : 1和3.76 m/h。針對(duì)除磷，調(diào)整厭氧段 水力停留時(shí)間在1.5 2. 5 h，污泥齡在10 15 d，污泥回流比的50% 100% 之間。
本發(fā)明耦合厭氧氨氧化和反硝化作用實(shí)現(xiàn)脫氮功能及反硝化和甲垸化共 同作用下的COD去除；同時(shí)保留了厭氧反應(yīng)器(EGSB)高濃度污泥特點(diǎn)，可適
應(yīng)厭氧氨氧化菌群長(zhǎng)世代時(shí)間及高污染物負(fù)荷的需要，深化出脫氮的功能， 厭氧/好氧(A/0)側(cè)重除磷并保證了最終出水水質(zhì)可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理 廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(B標(biāo)準(zhǔn))要求。
權(quán)利要求
1、一種耦合式污水處理工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟a、組建污水處理系統(tǒng)污水處理系統(tǒng)包括含三項(xiàng)分離器的厭氧反應(yīng)器(EGSB)、厭氧池、曝氣池、沉淀池、減速攪拌機(jī)及管道；厭氧反應(yīng)器(EGSB)底部進(jìn)水口與厭氧池分別連接進(jìn)水管，厭氧反應(yīng)器(EGSB)上部出水口經(jīng)管道依次連接厭氧池、曝氣池至沉淀池；沉淀池上部出水口經(jīng)管道及回流水泵連接厭氧反應(yīng)器(EGSB)底部的回流水進(jìn)口，沉淀池底部排泥口經(jīng)管道及污泥回流泵連接厭氧池；厭氧池內(nèi)設(shè)減速攪拌機(jī)，曝氣池內(nèi)設(shè)減速攪拌機(jī)和穿孔管；厭氧反應(yīng)器(EGSB)側(cè)下方夾套上的進(jìn)水口連接恒溫水浴進(jìn)水管、側(cè)上方出水口連接恒溫水浴出水管；b、接種在厭氧反應(yīng)器(EGSB)中接種厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥，初始污泥濃度為8～12g/L；在曝氣池中接種好氧活性污泥，曝氣池的初始污泥濃度為2～4g/L；c、啟動(dòng)階段厭氧反應(yīng)器(EGSB)夾套內(nèi)用30℃恒溫水循環(huán)水??；啟動(dòng)階段，控制厭氧反應(yīng)器(EGSB)的水力停留時(shí)間在13～5h，回流比1∶1～3∶1，對(duì)應(yīng)反應(yīng)區(qū)的上升流速?gòu)?.16m/h提高至0.83m/h，厭氧/好氧(A/O)段的水力停留時(shí)間分別在2h/6h，污泥濃度為3g/L，污泥齡為15d，污泥回流比50％，曝氣池溶解氧濃度在2.0～4.0mg/L；d、穩(wěn)定運(yùn)行階段停止厭氧反應(yīng)器(EGSB)夾套內(nèi)的恒溫水浴循環(huán)，整個(gè)污水處理系統(tǒng)在室溫下運(yùn)行，調(diào)整厭氧反應(yīng)器(EGSB)的水力停留時(shí)間在5～1.3h，回流比1∶1～6∶1，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)區(qū)上升流速?gòu)?.83m/h提高至3.76m/h；厭氧/好氧(A/O)段水力停留時(shí)間的調(diào)控區(qū)間分別在1.5～2.5h/4.5～7.5h，污泥濃度、污泥齡和污泥回流比的調(diào)控范圍分別在2～4g/L、10～15d和50％～100％之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種耦合式污水處理工藝，以城市污水為處理對(duì)象；該工藝將經(jīng)厭氧/好氧(A/O)的部分出水回流至厭氧反應(yīng)器(EGSB)中，在同時(shí)接種厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥的厭氧反應(yīng)器(EGSB)中實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化、甲烷化與反硝化反應(yīng)的耦合，去除有機(jī)污染物和脫氮。本發(fā)明解決了現(xiàn)有A²/O工藝脫氮與除磷存在碳源爭(zhēng)奪的矛盾及厭氧氨氧化與反硝化反應(yīng)引起的pH值失衡問(wèn)題，工藝系統(tǒng)抗沖擊能力強(qiáng)，能夠在負(fù)荷率高、水力停留時(shí)間短的條件下獲得穩(wěn)定高效的COD去除及脫氮除磷效果。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101531443SQ20091004915
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者勇 朱, 王國(guó)華, 黃民生 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)