公布日：2022.04.08
申請日：2021.12.10
分類(lèi)號：C02F9/14(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F11/12(2019.01)I;C02F11/14(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C01B25/26(2006.01)I;
C02F1/24(2006.01)N;C02F1/50(2006.01)N;C02F1/52(2006.01)N;C02F3/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供一種脫氮回收磷的污水處理系統，包括依次連接的預處理系統、生物處理系統、深度處理系統、污泥處理系統和磷回收系統，預處理系統包括依次連接的粗格柵、細格柵及曝氣沉砂池和精細格柵池，生物處理系統包括依次連接的AO處理單元和二沉池單元，深度處理系統包括依次連接的反硝化濾池、氣浮池和接觸消毒池；污泥處理系統包括依次連接的污泥濃縮池單元、污泥調理池和污泥脫水機房；磷回收系統包括依次連接的磷渣攪拌池、磷渣濃縮池和磷渣脫水車(chē)間。本發(fā)明的污水處理系統，工藝流程簡(jiǎn)單，各功能段設置合理，預處理系統去除較大懸浮物及無(wú)機砂粒，生物處理系統強化總氮及有機物的去除，深度處理系統對TN及TP進(jìn)行進(jìn)一步的去除。
權利要求書(shū)
1.一種脫氮回收磷的污水處理系統，其特征在于，包括依次連接的預處理系統（1）、生物處理系統（2）、深度處理系統（3）、污泥處理系統（4）和磷回收系統（5），所述預處理系統（1）包括依次連接的粗格柵（11）、細格柵及曝氣沉砂池（12）和精細格柵池（13），所述生物處理系統（2）包括依次連接的AO處理單元（21）和二沉池單元（22），所述深度處理系統（3）包括依次連接的反硝化濾池（31）、氣浮池（32）和接觸消毒池（33）；所述污泥處理系統（4）包括依次連接的污泥濃縮池單元（41）、污泥調理池（42）和污泥脫水車(chē)間（43）；所述磷回收系統（5）包括依次連接的磷渣攪拌池（51）、磷渣濃縮池（52）和磷渣脫水車(chē)間（53）；所述精細格柵池（13）處理的污水依次進(jìn)入AO處理單元（21）和二沉池單元（22），所述二沉池單元（22）處理后的污水進(jìn)入反硝化濾池（31）進(jìn)行反硝化處理，所述二沉池單元（22）排出的污泥一部分回流進(jìn)入AO處理單元（21），另一部分進(jìn)入污泥濃縮池單元（41）；所述反硝化濾池（31）處理后的污水進(jìn)入氣浮池（32），所述氣浮池（32）處理后的污水進(jìn)入接觸消毒池（33）消毒，消毒后的水達標排放，所述氣浮池（32）表面的浮渣輸送至磷渣攪拌池（51）；所述污泥濃縮池單元（41）濃縮后的污泥進(jìn)入到污泥調理池（42）進(jìn)行調理，調理后的污泥再進(jìn)入到污泥脫水車(chē)間（43）進(jìn)行脫水處理，脫水后的污泥外運；所述磷渣攪拌池（51）處理后的污泥進(jìn)入到磷渣濃縮池（52）進(jìn)行濃縮處理，濃縮處理后的上清液進(jìn)入AO處理單元（21），濃縮處理后的污泥進(jìn)入磷渣脫水車(chē)間（53）進(jìn)行脫水處理，脫水處理后的濾液進(jìn)入AO處理單元（21），脫水處理后的磷渣外運；所述AO處理單元（21）包括至少三級缺氧好氧生物反應池，從左至右依次為第一級缺氧好氧生物反應池、第二級缺氧好氧生物反應池和第三級缺氧好氧生物反應池，每級缺氧好氧生物反應池均包括依次連接的缺氧池和好氧池，每級缺氧好氧生物反應池均通過(guò)生化池進(jìn)水總管（23）連接精細格柵池（13），每級的缺氧池均通過(guò)進(jìn)水支管（24）連接生化池進(jìn)水總管（23），每級的好氧池均通過(guò)硝化液回流管（211）連接好氧池進(jìn)行硝化液回流，所述二沉池單元（22）包括至少兩個(gè)二沉池，每個(gè)所述二沉池的出水口均和反硝化濾池（31）的進(jìn)水口連接，每個(gè)所述二沉池沉淀下的污泥一部分通過(guò)剩余污泥管（222）連接污泥濃縮池單元（41），另一部分通過(guò)污泥回流管（221）連接第一級缺氧好氧生物反應池；所述污泥濃縮池單元（41）至少包括兩組污泥濃縮池；所述氣浮池（32）包括主處理單元（321）和副處理單元（322），所述主處理單元（321）的污水進(jìn)口與反硝化濾池（31）出口連接，所述主處理單元（321）的污水出口與接觸消毒池（33）連接，所述副處理單元（322）的入口分別與所述污泥濃縮池單元（41）的上清液出口及所述污泥脫水車(chē)間（43）的壓濾液出口連接，所述副處理單元（322）的出口與第一級缺氧好氧生物反應池進(jìn)口連接；所述氣浮池（32）的主處理單元（321）與副處理單元（322）的浮渣出口均連接磷渣攪拌池（51），經(jīng)過(guò)磷渣攪拌池（51）攪拌的浮渣通過(guò)泵送至磷渣濃縮池（52）進(jìn)行重力濃縮，所述磷渣濃縮池（52）濃縮過(guò)程中排放的上清液通過(guò)上清液口進(jìn)入到第一級缺氧好氧生物反應池；所述磷渣濃縮池（52）濃縮后的磷渣通過(guò)泵送至磷渣脫水車(chē)間（53）進(jìn)行深度脫水，脫水后的濾液通過(guò)濾液出口連接第一級缺氧好氧生物反應池。
2.一種脫氮回收磷的污水處理方法，其特征在于，包括以下步驟：S1.污水依次進(jìn)入粗格柵（11）、細格柵及曝氣沉砂池（12）和精細格柵池（13），去除污水中的垃圾、細小懸浮物及污泥砂粒；S2.經(jīng)過(guò)精細格柵池（13）處理后的污水通過(guò)生物池進(jìn)水總管（23）轉輸到AO處理單元（21）中，通過(guò)進(jìn)水支管（24）將污水按比例分配到各級缺氧池中，污水在A(yíng)O處理單元進(jìn)行氨氮、總氮、有機物的去除，每級AO單元均設置有硝化液內回流系統，強化總氮的去除；經(jīng)過(guò)AO處理單元（21）處理后的泥水混合物進(jìn)入到二沉池（22）進(jìn)行泥水分離去除SS，污水進(jìn)入到反硝化濾池（31）繼續處理，分離后二沉池（22）底部的回流污泥通過(guò)污泥回流管（221）回流至第一級缺氧好氧生物反應池，分離后二沉池（22）底部的剩余污泥進(jìn)入到污泥濃縮池單元（41）進(jìn)行污泥的處理；S3.進(jìn)入反硝化濾池（31）的污水通過(guò)投加外加碳源，利用反硝化濾池（31）內培養的反硝化細菌進(jìn)行總氮的進(jìn)一步去除后進(jìn)入氣浮池（32）的主處理單元（321）進(jìn)行總磷的去除，在氣浮池（32）入口處添加除磷藥劑與污水中的磷酸鹽進(jìn)行絮凝反應產(chǎn)生絮體，氣浮池（32）底部通入溶氣裝置產(chǎn)生的納米級的微氣泡，微氣泡在上浮過(guò)程中與絮體結合形成浮渣，通過(guò)氣浮池（32）表面上設置的刮渣機將浮渣刮除并輸送至磷渣攪拌池（51）除磷，除磷后的污水進(jìn)入到接觸消毒池（34）進(jìn)行消毒，確保出水大腸桿菌指標符合出水要求；S4.二沉池（22）底部的剩余污泥通過(guò)泵輸送至污泥濃縮池單元（41）內，污泥濃縮池單元（41）至少包括兩組污泥濃縮池，其中一個(gè)污泥濃縮池在進(jìn)泥時(shí)，另一個(gè)污泥濃縮池在沉淀及排除上清液，污泥濃縮池單元（41）在污泥濃縮時(shí)處于厭氧狀態(tài)，微生物產(chǎn)生釋磷反應，磷酸鹽隨著(zhù)排除的上清液輸送到氣浮池（32）的副處理單元（322）再次進(jìn)行總磷的去除，副處理單元（322）處理后的上清液進(jìn)入到第一級缺氧好氧生物反應池進(jìn)行污水物的去除；S5.在步驟S3中，污水中的磷酸鹽一部分進(jìn)入到磷渣攪拌池（51），另一部分磷酸鹽隨著(zhù)污泥進(jìn)入污泥濃縮池單元（41），污泥濃縮池單元（41）濃縮后的污泥進(jìn)入到污泥調理池（42），通過(guò)投加化學(xué)調理劑進(jìn)行調理，調理后的污泥進(jìn)入到污泥脫水車(chē)間（43），污泥脫水車(chē)間（43）將污泥壓成濾餅外運，脫水產(chǎn)生的富磷輸送到氣浮池（32）的副處理單元（322）進(jìn)行總磷的去除；S6.浮渣進(jìn)入到磷渣攪拌池（51），磷渣攪拌池（51）內設有攪拌器，對浮渣進(jìn)行勻質(zhì)并通過(guò)攪動(dòng)促使微氣泡的消散，攪拌后的污泥進(jìn)入到磷渣濃縮池（52），經(jīng)過(guò)重力濃縮的磷渣進(jìn)入到磷渣脫水車(chē)間（53）進(jìn)行脫水，濃縮的上清液進(jìn)入AO處理單元（21）的入口，脫水后得到富磷的磷渣，外運進(jìn)行進(jìn)一步的資源回收利用與提純。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術(shù)中存在的不足，提供一種脫氮回收磷的污水處理系統及其方法，預處理系統采用粗格柵+細格柵+沉砂池+精細格柵的工藝，去除水中的SS及無(wú)機砂粒，生物處理系統采用多級AO工藝，主要去除水中的COD、BOD、及NH3-N和TN，深度處理系統采用反硝化濾池+氣浮池工藝，主要進(jìn)行SS、TN、TP的進(jìn)一步去除，同時(shí)回收磷；另外，本方法將污泥濃縮池的上清液收集轉輸到氣浮池，氣浮池分主處理單元及副處理單元，主處理單元進(jìn)行污水中磷的極限去除并回收富磷浮渣，處理后的出水可確保各項污染物指標均能達到出水水質(zhì)要求，副處理單元主要處理濃縮污泥上清液及污泥脫水的壓濾液，通過(guò)絮凝氣浮作用將其中的磷元素轉為磷渣，副處理單元磷渣與主處理單元磷渣共同輸送至磷回收池系統進(jìn)行磷渣的處理。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種脫氮回收磷的污水處理系統，其中，包括依次連接的預處理系統、生物處理系統、深度處理系統、污泥處理系統和磷回收系統，所述預處理系統包括依次連接的粗格柵、細格柵及曝氣沉砂池和精細格柵池，所述生物處理系統包括依次連接的AO處理單元和二沉池單元，所述深度處理系統包括依次連接的反硝化濾池、氣浮池和接觸消毒池；所述污泥處理系統包括依次連接的污泥濃縮池單元、污泥調理池和污泥脫水車(chē)間；所述磷回收系統包括依次連接的磷渣攪拌池、磷渣濃縮池和磷渣脫水車(chē)間；
所述精細格柵池處理的污水依次進(jìn)入AO處理單元和二沉池單元，所述二沉池單元處理后的污水進(jìn)入反硝化濾池進(jìn)行反硝化處理，所述二沉池單元排出的污泥一部分回流進(jìn)入AO處理單元，另一部分進(jìn)入污泥濃縮池單元；
所述反硝化濾池處理后的污水進(jìn)入氣浮池，所述氣浮池處理后的污水進(jìn)入接觸消毒池消毒，消毒后的水達標排放，所述氣浮池表面的浮渣輸送至磷渣攪拌池；
所述污泥濃縮池單元濃縮后的污泥進(jìn)入到污泥調理池進(jìn)行調理，調理后的污泥再進(jìn)入到污泥脫水車(chē)間進(jìn)行脫水處理，脫水后的污泥外運；
所述磷渣攪拌池處理后的污泥進(jìn)入到磷渣濃縮池進(jìn)行濃縮處理，濃縮處理后的上清液進(jìn)入AO處理單元，濃縮處理后的污泥進(jìn)入磷渣脫水車(chē)間進(jìn)行脫水處理，脫水處理后的濾液進(jìn)入AO處理單元，脫水處理后的磷渣外運。
優(yōu)選的是，所述的脫氮回收磷的污水處理系統，其中，所述AO處理單元包括至少三級缺氧好氧生物反應池，從左至右依次為第一級缺氧好氧生物反應池、第二級缺氧好氧生物反應池和第三級缺氧好氧生物反應池，每級缺氧好氧生物反應池均包括依次連接的缺氧池和好氧池，每級缺氧好氧生物反應池均通過(guò)生化池進(jìn)水總管連接精細格柵池，每級的缺氧池均通過(guò)進(jìn)水支管連接生化池進(jìn)水總管，每級的好氧池均通過(guò)硝化液回流管連接好氧池進(jìn)行硝化液回流，所述二沉池單元包括至少兩個(gè)二沉池，每個(gè)所述二沉池的出水口均和反硝化濾池的進(jìn)水口連接，每個(gè)所述二沉池沉淀下的污泥一部分通過(guò)剩余污泥管連接污泥濃縮池單元，一部分通過(guò)污泥回流管連接第一級缺氧好氧生物反應池；所述污泥濃縮池單元至少包括兩組污泥濃縮池。
優(yōu)選的是，所述的脫氮回收磷的污水處理系統，其中，所述氣浮池包括主處理單元（和副處理單元，所述主處理單元的污水進(jìn)口與反硝化濾池出口連接，所述主處理單元的污水出口與接觸消毒池連接，所述副處理單元的入口分別與所述污泥濃縮池單元的上清液出口及所述污泥脫水車(chē)間的壓濾液出口連接，所述副處理單元的出口與第一級缺氧好氧生物反應池進(jìn)口連接。
優(yōu)選的是，所述的脫氮回收磷的污水處理系統，其中，所述氣浮池的主處理單元與副處理單元的浮渣出口均連接磷渣攪拌池，經(jīng)過(guò)磷渣攪拌池攪拌的浮渣通過(guò)泵送至磷渣濃縮池進(jìn)行重力濃縮，所述磷渣濃縮池濃縮過(guò)程中排放的上清液通過(guò)上清液口進(jìn)入到第一級缺氧好氧生物反應池；所述磷渣濃縮池濃縮后的磷渣通過(guò)泵送至磷渣脫水車(chē)間進(jìn)行深度脫水，脫水后的濾液通過(guò)濾液出口連接第一級缺氧好氧生物反應池。
一種脫氮回收磷的污水處理方法，其中，包括以下步驟：
S1.污水依次進(jìn)入粗格柵、細格柵及曝氣沉砂池和精細格柵池，去除污水中的垃圾、細小懸浮物及污泥砂粒；
S2.經(jīng)過(guò)精細格柵池處理后的污水通過(guò)生物池進(jìn)水總管轉輸到AO處理單元中，通過(guò)進(jìn)水支管將污水按比例分配到各級缺氧池中，污水在A(yíng)O處理單元進(jìn)行氨氮、總氮、有機物的去除，每級AO單元均設置有硝化液內回流系統，強化總氮的去除；經(jīng)過(guò)AO處理單元處理后的泥水混合物進(jìn)入到二沉池進(jìn)行泥水分離去除SS，污水進(jìn)入到反硝化濾池繼續處理，分離后二沉池底部的回流污泥通過(guò)污泥回流管回流至第一級缺氧好氧生物反應池，分離后二沉池底部的剩余污泥進(jìn)入到污泥濃縮池單元進(jìn)行污泥的處理；
S3.進(jìn)入反硝化濾池的污水通過(guò)投加外加碳源，利用反硝化濾池內培養的反硝化細菌進(jìn)行總氮的進(jìn)一步去除后進(jìn)入氣浮池的主處理單元進(jìn)行總磷的去除，在氣浮池入口處添加除磷藥劑與污水中的磷酸鹽進(jìn)行絮凝反應產(chǎn)生絮體，氣浮池底部通入溶氣裝置產(chǎn)生的納米級的微氣泡，微氣泡在上浮過(guò)程中與絮體結合形成浮渣，通過(guò)氣浮池表面上設置的刮渣機將浮渣刮除并輸送至磷渣攪拌池，除磷之后的污水進(jìn)入到接觸消毒池進(jìn)行消毒，確保出水大腸桿菌指標符合出水要求；
S4.二沉池底部的剩余污泥通過(guò)泵輸送污泥濃縮池單元內，污泥濃縮池單元至少包括兩組污泥濃縮池，其中一個(gè)污泥濃縮池在進(jìn)泥時(shí)，另一個(gè)污泥濃縮池在沉淀及排除上清液，污泥濃縮池單元在污泥濃縮時(shí)處于厭氧狀態(tài)，微生物產(chǎn)生釋磷反應，磷酸鹽隨著(zhù)排除的上清液輸送到氣浮池的副處理單元再次進(jìn)行總磷的去除，副處理單元處理后的上清液進(jìn)入到第一級缺氧好氧生物反應池；
S5.在步驟S3中，污水中的磷酸鹽一部分進(jìn)入到磷渣攪拌池，另一部分磷酸鹽隨著(zhù)污泥進(jìn)入污泥濃縮池單元，污泥濃縮池單元濃縮后的污泥進(jìn)入到污泥調理池，通過(guò)投加化學(xué)調理劑進(jìn)行調理，調理后的污泥進(jìn)入到污泥脫水車(chē)間，污泥脫水車(chē)間將污泥壓成濾餅外運，脫水產(chǎn)生的富磷壓濾液輸送到氣浮池的副處理單元進(jìn)行總磷的去除；
S6.浮渣進(jìn)入到磷渣攪拌池，磷渣攪拌池內設有攪拌器，對磷渣進(jìn)行勻質(zhì)并通過(guò)攪動(dòng)促使微氣泡的消散，攪拌后的污泥進(jìn)入到磷渣濃縮池，經(jīng)過(guò)重力濃縮的磷渣進(jìn)入到磷渣脫水車(chē)間進(jìn)行脫水，濃縮的上清液進(jìn)入AO處理單元的入口，脫水后得到富磷的磷渣，外運進(jìn)行進(jìn)一步的資源回收利用與提純。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
（1）本發(fā)明的污水處理系統及方法，工藝流程設計合理，通過(guò)構筑物與功能區的有機組合，合理設計劃分各個(gè)功能區的功能，使出水水質(zhì)能夠穩定達標。
（2）本發(fā)明的污水處理系統，在生物段沒(méi)有厭氧段，不設置生物除磷單元，規避了聚磷菌與反硝化細菌的生長(cháng)矛盾，生物處理段取消化學(xué)除磷藥劑的投加，不進(jìn)行化學(xué)除磷，生物段主要通過(guò)多段AO工藝進(jìn)行氨氮、總氮及有機物的去除，污水處理中，有機物的去除比較簡(jiǎn)單，主要是總氮的去除比較困難，通過(guò)多段AO工藝單元，人為創(chuàng )造出更適宜硝化菌及反硝化菌生長(cháng)的環(huán)境，使硝化及反硝化菌的種群優(yōu)勢及活性增強，以此達到更優(yōu)的氨氮及總氮出水效果；生物處理系統出水TN可以穩定小于10mg/L，投加外加碳源的情況下，AO處理單元出水TN可達到7-8mg/L，其他COD指標可穩定低于30mg/L(無(wú)難生化物質(zhì)的前提下)，BOD穩定小于10mg/L,氨氮穩定小于1.0mg/L，SS出水穩定低于20mg/L，TP由于不進(jìn)行去除，一般情況下總磷的含量為進(jìn)水總磷含量的70%-80%，其余總磷被吸收同化在微生物內部，生活污水中TP一般在6mg/L左右，實(shí)測出水TP一般可4.5mg/L左右。
（3）本發(fā)明的污水處理系統，在深度處理系統設置了反硝化濾池和氣浮池，反硝化濾池采用反硝化深床濾池，采用級配粗砂作為濾料，水流采用下向流，可以確保出水中SS更低，TN的去除效果可達到5mg/L，出水TN可穩定低于5mg/L，SS穩定低于10mg/L，TP穩定在4.5mg/L左右；氣浮池采用溶氣加壓氣浮或回流水加壓高速氣浮形式，根據試驗數據，氣浮池對TP具有極高的去除率，一般出水TP可穩定小于0.1mg/L，本發(fā)明的氣浮池分為兩組，共用一個(gè)池體進(jìn)行建設，設備安裝于相隔開(kāi)的主處理區與副處理區，主處理區主要負責處理主工藝流程中污水中的TP，通過(guò)絮凝及納米級微氣泡上浮作用，將污水中TP去除，出水TP按0.1mg/L計。
（4）本發(fā)明的污水處理系統，收集污泥濃縮的上清液與污泥脫水的壓濾液并將其通入到氣浮池的副處理單元，其中污泥濃縮池的上清液由于濃縮池的厭氧情況下進(jìn)行了厭氧釋磷，上清液中的TP含量在0.5-1.5mg/L左右，污泥脫水過(guò)程中形成的壓濾液的TP含量一般在0.5-3.0mg/L，通過(guò)使上清液與壓濾液進(jìn)入專(zhuān)用的氣浮池副處理單元進(jìn)行TP的去除，可以進(jìn)一步減少整個(gè)系統內的TP污染物濃度，并可將污泥處理過(guò)程中產(chǎn)生的TP進(jìn)一步回收利用。污泥經(jīng)過(guò)脫水后的干污泥一般進(jìn)入到焚燒廠(chǎng)進(jìn)行焚燒處理，最終進(jìn)入到飛灰填埋場(chǎng)掩埋，在此過(guò)程中，僅剩部分無(wú)法脫除的污泥間隙水中及污泥中微生物自身組成物質(zhì)中的磷被浪費。
（5）本發(fā)明的污水處理系統，主要利用氣浮池的主處理單元與副處理單元將主流程處理的污水中的TP去除變?yōu)榱自�，通過(guò)氣浮池上部設置的刮渣機將磷渣刮送至磷渣攪拌池，在刮送過(guò)程中不可避免的帶入到一些水分。同時(shí)，一般污水處理廠(chǎng)的除磷藥劑通常采用氯化鋁或聚合氯化鋁藥劑。因此，磷渣的主要成分為化學(xué)反應后的磷酸鋁及其他一些被絮凝上浮過(guò)程中帶出水的膠體懸浮物。由于氣浮的機理為微細泡粘附絮體上浮，因此磷渣中必然含有較多的微氣泡，需要通過(guò)浮渣攪拌池的攪拌使氣泡脫除，才能進(jìn)一步的進(jìn)行重力濃縮。通過(guò)攪拌的磷渣攪拌池的磷渣混合著(zhù)污水一并送到磷渣濃縮池，進(jìn)行重力濃縮，進(jìn)入到生化處理系統處理，經(jīng)過(guò)濃縮的磷渣進(jìn)入到磷渣脫水車(chē)間進(jìn)行進(jìn)一步的脫水，脫水后的磷渣外運進(jìn)行資源化利用。脫水出的濾液送入到生化處理系統進(jìn)行處理。
（6）本發(fā)明的污水處理系統，通過(guò)氣浮池的主處理區與副處理區，可回收污水中高達90%的磷元素（磷酸鹽），按照一個(gè)中等規模的污水處理廠(chǎng)日常運行水量5萬(wàn)噸/d計算，進(jìn)水總磷含量設定為6mg/L，理論上可以每年回收的磷元素質(zhì)量將近100t，具有極大的經(jīng)濟效益，同時(shí)本發(fā)明的工藝流程簡(jiǎn)單，各功能段設置合理，預處理系統去除較大懸浮物及無(wú)機砂粒，保證后續處理構筑物的穩定運行，在生物處理系統不進(jìn)行磷的化學(xué)去除，強化總氮及有機物的去除，使總氮的脫除效果更佳，深度處理系統對TN及TP進(jìn)行進(jìn)一步的去除，使出水水質(zhì)穩定達標，本發(fā)明各個(gè)工藝段參數設計合理，出水標準可穩定達到地表水環(huán)境準四類(lèi)水標準，同時(shí)回收的磷具有極大的經(jīng)濟價(jià)值。
（發(fā)明人：薛峰;張萬(wàn)里;馮仕訓;劉晉）
