专利名称：一种恒水位序批式活性污泥处理污水的方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种恒水位序批式活性污泥处理污水的方法及其系统，属于污水处理技术领域。
背景技术：
已有处理工艺简单概括如下1、厌氧-缺氧-好氧活性污泥法厌氧-缺氧-好氧工艺(Anaerobic-Anoxic-Oxic)是厌氧-缺氧、好氧生物脱氮除磷工艺的简称。以下简称A2/O工艺，其流程简图详见图1，其中1是进水口，2是厌氧池，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工艺的优点是在反硝化过程中充分利用硝化液中的硝态氧来氧化BOD5，回收了部分硝化反应的需氧量，反硝化反应所产生的碱度可以部分补偿硝化反应消耗的碱度，因此对含氮浓度不高的城市污水可以不另外加碱来调节PH。本工艺在系统上是最简单的除磷脱氮工艺，总的水力停留时间小于其它同类工艺(如巴登甫除磷脱氮工艺)；在厌氧(缺氧)、好氧交替运行的条件下，丝状菌不能大量繁殖，无污泥膨胀之虞，SVI一值小于100，利于处理后污水与污泥的分离；运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。由于厌氧、缺氧、好氧反应池分开设置，因此其除磷脱氮效果较高而稳定。
A2/O法的缺点主要在于该工艺本身。脱氮需要保持较低的污泥负荷，以便充分进行硝化，达到较高的脱氮率，而生物除磷需要维持较高的污泥负荷，保持较大的剩余污泥量，以便达到较好的除磷效果，因此在设计中还需要采取必要的措施作进一步的优化，以缓和两者的矛盾；同时，需设置污泥回流和内回流泵房、单独的二次沉淀池等处理构筑物，流程较为复杂，电耗较大，管理不方便，总占地面积较大。
2、序批式活性污泥法(Sequencing Batch Activated Sludge Process)序批式反应器系统(Sequencing Batch Reactor，以下简称SBR法)是污水活性污泥生化处理系统的先驱，早在1914年Arden和Locket首次提出活性污泥法的概念时采用的操作方法就是间歇式的，然而直到近些年随着监控与测试技术的飞速发展，大量新设备被研制出来，特别是计算机自动控制系统的发展从根本上解决了系统运作时机电时序控制问题，这一技术才得以完全更新，并被美国环境保护署(US EPA)推荐为一项低投资、低操作成本及维修费用，高效益的环保新技术。
SBR法集曝气、沉淀于一池，而不需要二沉池及污泥回流设备。在该系统中，反应池在一定时间间隔内充满污水，以间歇处理方式运行，处理后混合液沉淀一段预定的时间后，从池中排除上清液。典型的SBR系统分为充水、反应、沉淀、排水与闲置5个阶段，其运行方式如图2所示，其中10是充水，11是反应，12是沉淀，13是排水口，14是闲置，15是时序，16是充水阶段，17是反应阶段，18是沉淀阶段，19是排水阶段，20是闲置阶段。
在SBR处理系统中，可采用单池式和多池式。这主要根据处理水量的大小而定。单池式，即仅有一个SBR反应池，就整个工艺系统而言，其进水是间歇式的。多池式，即整个系统存在两个或多个SBR反应池，其进水可在各个反应池间交替进行，就整个系统工艺而言，其进水是连续式的。
在活性污泥法处理技术发展初期，这种充放式系统运行有许多困难，由于控制技术尚未成熟，对于间歇式的污水进水方式，只能采用人工操作方法，它给系统的运行管理带来很大不便。在多池式SBR系统中，当污水从一个池切换到另一个池的同时，操作人员还需注意不同的工作阶段。由于当时监控技术水平较低，间歇处理仅能依靠人力，又因城市和工业废水处理趋向大型化，在发展初期此法逐渐被连续式取代，间歇式未能得到应用与发展，但这绝非工艺本身的缺点所致。
随着工业自控技术高速发展，便于操作的自动控制系统装置出现并趋于成熟，污水供氧设备供氧效率提高，不产生阻塞曝气装置、性能优良的搅拌装置和能够稳定地排出澄清水的滗水装置的开发，解决了间歇式活性污泥法在工程上应用的技术难点，使间歇性活性污泥法在工程上进入广泛应用阶段。
SBR法通过充氧，缺氧、厌氧和沉淀条件的交替变化，可在一个反应池内同时进行除磷脱氮和降解有机物，以及固液分离等多项任务，不需另建二沉池和污泥回流设施，占地少，投资和能耗省；但设备和池容利用率较低，除磷脱氮效果不稳定，水头损失也较大。
发明内容
本发明的目的是提出一种恒水位序批式活性污泥处理污水的方法及其系统，针对已有技术的缺点，对污水处理的工艺作出改进，以达到处理效果稳定，占地面积小，设备和容积利用率较高，投资和能耗省的目的。
本发明提出的恒水位序批式活性污泥处理污水的方法，包括以下步骤(1)使经过格栅和沉砂池预处理污水的10％～30％进入缺氧池，去除缺氧池中来自序批池的回流污泥中带来的硝酸盐，回流污泥量与系统总进水的体积比即回流比为2～3∶1，停留时间为1.0～2.0小时；(2)使上述预缺氧池中的污水与经过格栅和沉砂池预处理污水的70％～90％一起进入厌氧池，两者混合，使其中的聚磷菌吸收由污水水解酸化产生的挥发酸而释放磷，停留时间为1.5～2.0小时；(3)使上述污水流入好氧池中，使污水中的有机物降解，通过硝化反应去除污水中的氨氮，通过聚磷菌生物过量吸收污水中的磷，反应时间5.0～7.0小时；(4)上述好氧池中相当系统总进水的100％的混合液流入第一序批池，以置换第一序批池中经泥水分离而达标的出水排出，在出水期间将剩余污泥排出；(5)上述好氧池中相当系统总进水的300％的混合液流入第二序批池，进行污泥回流，回流污泥量与系统总进水的体积比为2～3∶1，回流时间为1～1.4小时，同时进行间歇搅拌和曝气，反应时间为1～1.4小时，最后静止沉淀，静沉时间为0.6小时。
本发明提出的恒水位序批式活性污泥处理污水的系统，包括缺氧池、厌氧池、好氧池、第一序批池和第二序批池；所述的厌氧池与好氧池相连通，缺氧池中设有进水口和潜水搅拌机；所述的厌氧池与好氧池相连通，厌氧池中设有潜水搅拌机；所述的好氧池分别与第一序批池和第二序批池相连通；所述的第一序批池和第二序批池分别由泵与缺氧池相连通，第一序批池和第二序批池中分别设有回流泵、潜水搅拌机和排水口。
本发明的恒水位序批式活性污泥法处理污水的方法及其系统，其特点和优点是1、占地面积小相对A2/O工艺而言，采用恒水位序批式活性污泥工艺处理污水的的污水处理厂占地面积小。不另建初沉池、二沉池和回流泵站。通过对一些日处理量为5～10万吨的污水处理厂占地面积的调查，得出下表
从上表可以看出，采用恒水位序批式活性污泥工艺的污水处理厂的占地面积比采用A2/O工艺的污水处理厂要少很多。占地面积的减少直接导致工程总投资的减少，一是土地征用费用减少，二是地基处理费用减少。
2、处理效率高、运行稳定相对于SBR工艺而言，恒水位序批式活性污泥工艺具有高效稳定的除磷脱氮效果。恒水位序批式活性污泥工艺池的前端有缺氧区一格和厌氧区一格，后面是好氧区和SBR功能区。缺氧区与厌氧区的水力停留时间分别有2h，反应时间比较长，功能明确，界限分明。
恒水位序批式活性污泥工艺和SBR工艺在沉淀阶段均不进水和反应，污泥在静止状态下沉淀。而A2/O工艺的二沉池是边进水边出水，污泥在动态下沉淀，很明显，SBR工艺和恒水位序批式活性污泥工艺的沉淀效果比A2/O工艺好。
3、容积和设备利用率高恒水位序批式活性污泥工艺和SBR工艺均有间歇反应部分，因此两者的容积利用率和设备利用率均小于A2/O工艺。通过计算，SBR池的容积利用率为50％，而恒水位序批式活性污泥工艺的容积利用率为75％，所以恒水位序批式活性污泥工艺的容积利用率高于SBR工艺。
其次讨论设备利用率，SBR工艺的滗水设备和排泥设备的利用率为25％，其它设备的利用率也只有50％；而恒水位序批式活性污泥工艺除间歇处理部分的设备利用率低于100％以外，其余设备的利用率均为100％，因此恒水位序批式活性污泥工艺的设备利用率更高于SBR工艺。
4、节能SBR工艺单池是间歇进水间歇出水，滗水之后出水标高与进水时的标高存在高差ΔH，一般为1～2m，由于该变水头存在，使得前阶段的提升高度增大。同时由于氧转移效率与水深有关，水深越深，氧转移效率越高。SBR池内水深逐渐加大，氧转移效率也是逐渐增大，而恒水位序批式活性污泥工艺的序批池内水位始终恒定，因此氧转移效率也稳定。从这两方面比较，恒水位序批式活性污泥工艺的能耗比SBR工艺省。
A2/O工艺一般包括两个回流，外回流的流量为Q，(Q为生化部分设计流量)扬程一般6～7m，内回流一般为3Q，扬程一般3～4m；恒水位序批式活性污泥工艺的污泥回流是隔墙回流，流量为3Q，扬程1m，因此恒水位序批式活性污泥工艺在污泥回流方面所消耗的能量低于A2/O工艺。
5、维护简便恒水位序批式活性污泥工艺的出水通过空气堰滗水器，常动部件是空气管上的电动阀；SBR工艺的出水通过摇臂式、套筒式和虹吸式滗水器，常动部件是整个滗水器；A2O工艺的二沉池有刮吸泥机，常动部件也是整个刮吸泥机，还包括回流设施。因此，在设备维护方面，恒水位序批式活性污泥工艺要简单得多。
6、运行灵活恒水位序批式活性污泥工艺根据实际需要可以对以下参数进行调整1)进水点；2)回流污泥量；3)曝气时间；4)反应周期；5)气量；其可以根据来水中BOD5、TN、TP的情况调整运行状态，改善运行效果，降低能量消耗。
7、便于较大规模的污水处理恒水位序批式活性污泥工艺的单池处理能力最大可以达到5万m3/d，与SBR工艺相比，可以明显减少池体数量，从而设备和自控点数量减少，运行维护简便。
8、能满足后续处理连续流的要求由于恒水位序批式活性污泥工艺为连续进水和连续出水，因此与SBR工艺相比，其更易可以与后续深度处理衔接。
图1是已有技术中A2/O流程简图。
图2是已有技术中SBR运行模式图。
图3是本发明提出的污水处理系统的恒水位序批式活性污泥工艺示意图。
图1～图3中，1是进水口，2是厌氧池，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是反应，12是沉淀，13是排水口，14是闲置，15是时序，16是充水阶段，17是反应阶段，18是沉淀阶段，19是排水阶段，20是闲置阶段，21是第一序批池(滗水阶段)，22是第二序批池(回流污泥/间歇反应/静止沉淀阶段)，23是回流泵，24是剩余污泥泵，25是潜水搅拌机。
具体实施例方式
本发明提出的恒水位序批式活性污泥处理污水的方法，首先使经过格栅和沉砂池预处理污水的10％～30％进入缺氧池，去除缺氧池中来自序批池的回流污泥中带来的硝酸盐，回流污泥量与系统总进水的体积比即回流比为2～3∶1，停留时间为1.0～2.0小时；使缺氧池中的污水与经过格栅和沉砂池预处理污水的70％～90％一起进入厌氧池，两者混合，使其中的聚磷菌吸收由污水水解酸化产生的挥发酸而释放磷，停留时间为1.5～2.0小时；使污水流入好氧池中，使污水中的有机物降解，通过硝化反应去除污水中的氨氮，通过聚磷菌生物过量吸收污水中的磷，反应时间5.0～7.0小时；好氧池中相当系统总进水的100％的混合液流入第一序批池，以置换第一序批池中经泥水分离而达标的出水排出，在出水期间将剩余污泥排出；好氧池中相当系统总进水的300％的混合液流入第二序批池，进行污泥回流，回流污泥量与系统总进水的体积比为2～3∶1，回流时间为1～1.4小时，同时进行间歇搅拌和曝气，反应时间为1～1.4小时，最后静止沉淀0.6小时。
本发明提出的恒水位序批式活性污泥处理污水的系统，其流程如图3所示，包括缺氧池3、厌氧池2、好氧池4、第一序批池21和第二序批池22。缺氧池3与好氧池2相连通，缺氧池中设有进水口1和潜水搅拌机25。厌氧池2与好氧池4相连通，厌氧池中设有潜水搅拌机25。好氧池4分别与第一序批池21和第二序批池22相连通。第一序批池21和第二序批池22分别与缺氧池3通过回流泵相连通，第一序批池和第二序批池中分别设有回流泵23、潜水搅拌机25和排水口13。
上述恒水位序批式活性污泥处理污水的系统，是一种连续进水、连续出水、恒水位的改进型SBR工艺。本工艺由一系列连续进水、连续出水、恒水位的位于中间串联的缺氧、厌氧、好氧生物反应池(简称连续池)和两个交替进行污泥回流、间歇反应、静止沉淀和交替出水的两边对称布置的序批式反应池(简称序批池)组成，将连续流A2/O工艺和间歇流SBR工艺有机结合在一起，通过连续池中缺氧、厌氧、好氧的交替过程，去除有机物和氮磷，序批池中主要实现进一步脱氮和固液分离过程。序批池中出水主要由进水置换溢流排出，因此保持序批池水位恒定。在反应过程中，序批池不断向连续池回流污泥，以保持整个反应系统具有均衡浓度的污泥。每个反应单元有两个序批池，在每个反应周期内，处理完的污水交替从两个序批池溢流排出，实现连续出水。
上述系统中，位于中间的连续池分别为缺氧池、厌氧池和好氧池。这3池串联运行，类似改良倒置A2/O活性污泥系统，其中所有设备均连续运行。缺氧池的作用在于去除主要由回流污泥带来的硝酸盐，以防止硝酸盐进入厌氧格，影响PAOs的释磷效果。同时，进入的污水除少部分(一般20％)进入缺氧池以提供反硝化所需的碳源，大部分原污水(一般80％)则进入厌氧池，通过水解酸化提供PAOs释磷所需的挥发酸。在主曝气池，大部分有机物降解、硝化反应和生物过量吸磷均在此完成。本工艺对称布置在连续池两侧的第一和第二序批池，功能周期性互换当其中一池在滗水阶段时，另一池则依次进行污泥回流、间歇反应及静止沉淀(完成处理出水与活性污泥的固液分离)；反之亦然。当序批池进行滗水时，处理出水由该池连续置换排出。置换滗水时间一般为2hr；此时另外一座序批池则进行污泥回流、间歇反应和静止沉淀。当进行回流污泥时，该序批池内的回流泵、混合设备和曝气系统开机，将池内在上一运行周期作为滗水格时所累积的污泥泵回流至缺氧池，回流时间一般为1.2hr，最大回流比一般为3∶1.回流污泥的同时，该池内的曝气系统可开可关，或时开时关，进行间歇反应，反应时间一般为1.4hr，以优化系统的脱氮效率。回流污泥结束后，该池内的回流泵关机，间歇反应完成后，曝气和混合设备关机，从而为处理出水与活性污泥的分离创造了一个与典型SBR类似的静止沉淀条件，静沉时间一般为0.6hr。在滗水期间，定时将剩余污泥用泵排出。静止沉淀为该池在下一运行周期变换为滗水格作好准备。
本发明的实施例的工艺设计参数如下泥龄θc＝10～12d，总产率系数Yt＝0.8～1.1kgTSS/kgBOD5，污泥负荷Ls＝0.1～0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)，回流比R＝300％，污泥浓度(MLSS)X＝2.5～4.5g/L，需氧量O2＝1.3～1.8kgO2/kgBOD，序批格长宽比≥3∶1，水深在5～6米之间，处理效率BOD585～95％TP60～80％TN60～80％。
权利要求
1.一种恒水位序批式活性污泥处理污水的方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)使经过格栅和沉砂池预处理污水的10％～30％进入缺氧池，去除缺氧池中来自序批池的回流污泥中带来的硝酸盐，回流污泥量与系统总进水的体积比即回流比为2～3∶1，停留时间为1.0～2.0小时；(2)使上述缺氧池中的污水与经过格栅和沉砂池预处理污水的70％～90％一起进入厌氧池，两者混合，使其中的聚磷菌吸收由污水水解酸化产生的挥发酸而释放磷，停留时间为1.5～2.0小时；(3)使上述污水流入好氧池中，使污水中的有机物降解，通过硝化反应去除污水中的氨氮，通过聚磷菌生物过量吸收污水中的磷，反应时间5.0～7.0小时；(4)上述好氧池中相当系统总进水的100％的混合液流入第一序批池，以置换第一序批池中经泥水分离而达标的出水排出，在出水期间将剩余污泥排出；(5)上述好氧池中相当系统总进水的300％的混合液流入第二序批池，进行污泥回流，回流污泥量与系统总进水的体积比为2～3∶1，回流时间为1～1.4小时，同时进行间歇搅拌和曝气，反应时间为1～1.4小时，最后静止沉淀，静沉时间为0.6小时。
2.一种恒水位序批式活性污泥处理污水的系统，其特征在于该系统包括缺氧池、厌氧池、好氧池、第一序批池和第二序批池；所述的缺氧池与厌氧池相连通，缺氧池中设有进水口和潜水搅拌机；所述的厌氧池与好氧池相连通，厌氧池中设有潜水搅拌机；所述的好氧池分别与第一序批池和第二序批池相连通；所述的第一序批池和第二序批池分别与缺氧池由泵相连通，第一序批池和第二序批池中分别设有回流泵、潜水搅拌机和排水口。
全文摘要
本发明提出的恒水位序批式活性污泥处理污水的方法，属于污水处理技术领域。首先使部分经过格栅和沉砂池预处理的污水进入缺氧池，另一部分进入厌氧池与污泥混合，缺氧池和厌氧池中污水一起流入好氧池中，使有机物降解，去除氨氮，吸收污水中的磷，最后流入序批池，以置换其中经泥水分离而达标的出水排出。本发明的优点是占地面积小，处理效率高且运行稳定，容积和设备利用率高，节约能源，设备维护简便，运行灵活，便于较大规模的污水处理，能满足后续处理连续流的要求。
文档编号C02F3/30GK1986455SQ200610165570
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者李星文, 贺北平, 袁琳, 廖钧, 王妍春 申请人:浦华控股有限公司