一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统及其处理工艺的制作方法

本发明属于污水处理
技术领域：
，涉及一种同步反硝化脱氮除磷双泥抗水力冲击污水处理系统，尤其涉及一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统及其处理工艺。
背景技术：
：在我国，由于水资源短缺及水污染问题日趋严重，水体富营养化问题日渐突出，因此，对污水排放标准在不断严格，污水处理技术已从单一去除有机物为目的的阶段进入到既要去除有机物又要脱氮除磷的深度处理阶段。而传统的生物脱氮除磷技术，虽普遍具有脱氮除磷效果，但因氮磷的去除比较复杂，对微生物的组成、基质类型及环境条件的要求各不相同，因此，要在一个系统中同时完成脱氮和除磷过程，不可避免地产生了各过程间的矛盾关系，使得传统的脱氮除磷技术应用中达到标准有着一定的难度和局限。专利《反硝化脱氮除磷城市污水处理方法及装置》（专利号：cn200810049350.1）采用反硝化脱氮除磷方法处理城市污水。该装置包括依次连通的厌氧池、硝化池、反硝化池及曝气池。厌氧池中，污水经固液分离装置，上清液进入硝化池，污泥进入反硝化池；硝化池中，在曝气作用下，经固液分离装置，上清液进入反硝化池，污泥经固液分离装置的排泥口返回硝化池；反硝化池中，在搅拌作用下，污水进入曝气池；曝气池中，在曝气作用下，经固液分离装置上清液排放，部分污泥经排泥管返回厌氧池，剩余污泥排放。该专利中，硝化池设置在前，易出现有机物浓度偏高状况时，导致异养型好氧菌占优势，使得自养型好氧的硝化菌处于不利状态，从而使氨氮硝化不完全，导致氮的去除率大大降低；反硝化池设置在后，易出现反硝化反应所需碳源不足现象，导致反硝化不完全，氮的去除效果达不到最佳；曝气池中的污泥回流至厌氧池，避免不了携带溶解氧至厌氧池，使厌氧池不能保持严格的厌氧条件，对厌氧释磷产生影响，同时曝气池污泥回流时会将部分硝酸盐氮携带至厌氧池，而反硝化速率大于厌氧释磷速率，使厌氧释磷处于不利条件，进而对后面除磷产生不利影响；该装置为单污泥系统，避免不了聚磷菌、反硝化菌与硝化菌之间的泥龄矛盾，系统不能为各类菌群营造出最佳生长环境。现有大多数生活污水处理，采用厌氧-缺氧-好氧（a2o）工艺，对于这个传统生物脱氮除磷技术，在生物除磷方面，通过在厌氧/好氧交替运行环境下驯化出的聚磷菌，将细胞内储存的聚磷酸盐水解，并放出大量能量来摄取细胞外的溶解性有机基质，并将其以phb及糖原的形式储存在细胞内，然后在好氧条件下，聚磷菌会利用外源基质及体内贮存的phb，从外部环境中过量的摄取磷，并将磷以聚合磷的形式贮存在体内，形成高磷污泥，最终排出系统外，从而实现除磷的目的。在生物脱氮方面，在有机氮转化为氨氮的基础上，好氧条件下，硝化菌进行硝化反应，将氨氮转化为亚硝酸氮，硝酸氮，然后在缺氧条件下通过反硝化菌的反硝化作用将硝态氮转化为氮气从水中逸出，从而实现脱氮的目的。上述的每一个过程的目的不同，因此要在一个系统中同时完成脱氮和除磷过程，不可避免地产生了各过程间的矛盾关系。（1）专利《双污泥脱氮除磷处理系统》（专利号：cn201020196362.x），外加碳源，成本高，且易造成水体二次污染；（2）专利《一种活性污泥和生物膜相结合的生物脱氮除磷处理方法》（专利号：cn03129319.0），对于前段好氧池，要求使其达不到硝化状态，但实际运行中不能严格控制其状态，同时沉淀池污泥回流易携带溶解氧至厌氧池；（3）专利《倒置a2/o分段进水耦合好氧颗粒污泥强化同步硝化反硝化脱氮除磷装置》（专利号：cn201610211667.5），脱氮除磷加工工艺较复杂；（4）专利《单污泥反硝化除磷脱氮装置及方法》（专利号：cn200910030057.5），单污泥处理系统中，硝化菌和聚磷菌、反硝化菌之间存在着污泥龄矛盾；（5）专利《污水同步反硝化脱氮除磷系统》（专利号：cn201020196350.7），二沉单元回流的污泥易携带有硝酸盐氮，回流到厌氧单元将会消耗有机物，阻碍厌氧释磷，进而对后面的反硝化和除磷产生不利影响；（6）传统的脱氮除磷技术，涉及硝化、反硝化以及释磷和吸磷等生化反应过程。每一个过程的目的不同，对微生物的组成、基质类型及环境条件的要求也各不相同。污水处理系统矛盾问题，如碳源、泥龄、硝酸盐等问题，这些问题使得传统的a2o工艺在实际应用中达到排放标准存在一定的难度和局限。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统及其处理工艺。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统，其特征在于：包括前端活性污泥污水处理系统和后端生物膜污水处理系统，两者相连通设置；所述前端活性污泥污水处理系统由厌氧池、缺氧池及中沉池构成；其中，厌氧池，用于厌氧释磷反应，其内设置有用于搅拌混合的导流隔渣挡板，且还分别通过第一污泥回流系统和第二污泥回流系统与污泥池和中沉池的相连通，厌氧池通过气提装置与缺氧池相连通；缺氧池，用于反硝化脱氮除磷，其内设置有缺氧固定填料，位于中上部设置，还设置有用于搅拌混合的潜水搅拌装置，位于缺氧固定填料的下方设置，且通过第一导流管与中沉池相连通，还通过硝化液回流系统与好氧池相通设置；中沉池，用于泥水分离，通过第一排泥系统与污泥池相连通；所述后端生物膜污水处理系统由好氧池和二沉池构成；好氧池，用于硝化反应，其内设置有流动载体，位于中下部设置，还设置有曝气系统，位于流动载体的下方设置，且通过第二导流管与排出上清液的中沉池相连通设置；二沉池，用于泥水分离，通过第三导流管与好氧池相连通，二沉池的污泥还通过第二排泥系统通入污泥池内。进一步的，所述的一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统，其中，所述厌氧池内还设置有溢流堰，位于厌氧池的侧壁置，且还在第一污泥回流系统的出料口的正下方设置。再更进一步的，所述的一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统，其中，所述导流隔渣挡板至少设有一对，相间隔错位设置在厌氧池内。再进一步的，所述的一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统，其中，所述二沉池内设置有斜板泥斗，位于二沉池的底部设置。更进一步的，所述的一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统，其中，所述二沉池内设置有消毒池，位于二沉池的出水端设置。再更进一步的，所述的一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统，其中，所述二沉池上设有加药除磷装置。再更进一步的，所述的一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统，其中，所述消毒池上设置有消毒加药桶。再更进一步的，所述的一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统，其中，还包括有可编程控制器系统，通过第一控制调节系统、第二控制调节系统、第三控制调节系统、第四控制调节系统、第五控制调节系统、第六控制调节系统、第七控制调节系统和第八控制调节系统分别与气提装置、潜水搅拌装置、第二污泥回流系统、第一排泥系统、曝气系统、硝化液回流系统、第一污泥回流系统和第二排泥系统相电联。一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理的工艺，包括以下步骤：步骤1：原污水与中沉池回流污泥同步进入到厌氧池，在厌氧条件下进行厌氧释磷反应；步骤2：厌氧池泥水混合液与好氧池回流硝化液进入缺氧池，在缺氧状态下通过反硝化除磷菌进行同步反硝化脱氮除磷；步骤3：缺氧池泥水混合液流入到中沉池，进行泥水分离，上清液流入到好氧池，污泥一部分回流至厌氧池，其他剩余污泥通过管道污泥池外排，实现除磷；步骤4：好氧池在曝气条件下进行硝化反应，反应后的硝化液回流至缺氧池进行反硝化反应，同时好氧池好氧状态聚磷菌吸附磷物质，实现生物强化除磷；步骤5：好氧池混合液流入到二沉池，经沉淀后，保证出水悬浮物达标，剩余污泥排至污泥池，出水达标排放。借由上述方案，本发明至少具有以下优点：（1）本发明实现“一碳两用”，厌氧/缺氧交替环境设计，特别适宜反硝化除磷菌的生长富集，这样，作为优势菌种的反硝化除磷菌会利用由硝化反应产生的硝酸盐作为电子受体在缺氧环境中完成过量吸磷和反硝化过程，从而达到脱氮除磷双重目的。这一过程既完成了脱氮，又做到了除磷，节省了有机物的消耗量，避免了反硝化菌和聚磷菌之间对有机物的竞争，实现了“一碳两用”，适合低碳氮比污水处理；（2）本发明的“双泥”工艺设计，前段采用活性污泥法，使得污泥龄较短的聚磷菌与反硝化除磷菌成为优势菌种，为聚磷菌及反硝化除磷菌创造了良好的生长环境，有利于除磷及反硝化反应；后段采用生物膜法，使得污泥龄较长的硝化菌成为优势菌种，保证了硝化菌的生长和维持足够长污泥龄，有利于硝化反应。“双泥”工艺设计，是利用活性污泥法和生物膜法各自的优点，克服了传统脱氮和除磷之间泥龄矛盾，为各类菌群营造出最佳的生长环境；（3）本发明的“三重除磷”工艺设计，主要是通过反硝化除磷菌在缺氧池进行反硝化生物除磷，通过厌氧/缺氧交替环境，驯化培养出一类以硝酸根作为最终电子受体的反硝化除磷菌为优势菌种，通过它们的代谢作用来完成过量吸磷；其次好氧池中可进行二次吸磷，当系统出现硝酸盐不足时，反硝化除磷不能达到彻底去除效果时，可通过好氧池来吸收剩余的磷；在特殊情况下，可通过二沉池上设有的加药除磷装置进行化学除磷，做到“三重除磷”，实现了对磷的深度去除；（4）本发明通过中沉池污泥回流，控制了回流污泥所携带硝酸盐的含量，避免反硝化菌抢先消耗掉易降解有机物，而使得作为软弱菌群的聚磷菌处于不利地位，避免对厌氧释磷产生不利影响；（5）本发明采用中沉池污泥回流，控制回流污泥所携带溶解氧的含量，使厌氧池可保持更好的厌氧状态，使厌氧释磷可达最佳效果；（6）本发明采用中沉池污泥回流，避免了特殊情况下二沉池污泥回流带有的化学除磷剂对系统污泥活性产生影响，无二次水体污染；（7）本发明缺氧池设置在前，反硝化过程中产生了碱度，有助于补充好氧池在硝化过程中消耗的一部分碱度，有助于好氧池ph值维持在所需的范围内，无需外投碱度，避免增加处理费用，避免造成二次污染。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是本发明用于同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统的结构示意图；图2是本发明用于同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统的流程框图。图中各附图标记的含义如下。1厌氧池1-1导流隔渣挡板1-2气提装置1-3溢流堰2缺氧池2-1潜水搅拌装置2-2缺氧固定填料3中沉池4好氧池4-1曝气系统4-2流动载体5二沉池5-1斜板泥斗5-2消毒加药桶5-3加药除磷装置6消毒池7污泥池8可编程控制器系统9-1第一导流管9-2第二导流管9-3第三导流管10-1第一污泥回流系统10-2第二污泥回流系统10-3硝化液回流系统10-4第一排泥系统10-5第二排泥系统11-1第一控制调节系统11-2第二控制调节系统11-3第三控制调节系统11-4第四控制调节系统11-5第五控制调节系统11-6第六控制调节系统11-7第七控制调节系统11-8第八控制调节系统具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理系统，包括前端活性污泥污水处理系统和后端生物膜污水处理系统，两者相连通。前端活性污泥污水处理实现同步反硝化脱氮除磷与后端生物膜污水处理系统实现深度脱氮除磷，可抗击水力冲击负荷，实现低碳氮比污水中氮和磷的同步深度去除。如图1所示，本发明中所述前端活性污泥污水处理系统由厌氧池1、缺氧池2及中沉池3构成，其中，厌氧池1，用于厌氧释磷反应，其内设置有用于搅拌混合的导流隔渣挡板1-1，导流隔渣挡板1-1至少设有一对，相间隔错位设置在厌氧池1内且还分别通过第一污泥回流系统10-1和第二污泥回流系统10-2与污泥池7和中沉池3的相连通，厌氧池1通过气提装置1-2与缺氧池2相连通；缺氧池2，用于反硝化脱氮除磷，其内设置有缺氧固定填料2-2，位于中上部设置，还设置有用于搅拌混合的潜水搅拌装置2-1，位于缺氧固定填料2-2的下方设置，且通过第一导流管9-1与中沉池3相连通，还通过硝化液回流系统10-3与好氧池4相通设置；中沉池3，用于泥水分离，通过第一排泥系统10-4与污泥池7相连通。本发明中后端生物膜污水处理系统由好氧池4和二沉池5构成，其中，好氧池4，用于硝化反应，其内设置有流动载体4-2，还设置有曝气系统4-1，位于流动载体4-2的下方设置，且通过第二导流管9-2与排出上清液的中沉池3相连通设置；二沉池5，用于泥水分离，通过第三导流管9-3与好氧池4相连通，二沉池5的污泥还通过第二排泥系统10-5通入污泥池7内。本发明通过厌氧/缺氧交替环境设计，特别适宜反硝化除磷菌的生长富集，这样，作为优势菌种的反硝化除磷菌会利用由硝化反应产生的硝酸盐作为电子受体在缺氧环境中完成过量吸磷和反硝化过程，从而达到脱氮除磷双重目的。这一过程既完成了脱氮，又做到了除磷，节省了有机物的消耗量，避免了反硝化菌和聚磷菌之间对有机物的竞争，实现了“一碳两用”，适合低碳氮比污水处理。本发明中前段采用活性污泥法，使得污泥龄较短的聚磷菌与反硝化除磷菌成为优势菌种，为聚磷菌及反硝化除磷菌创造了良好的生长环境，有利于除磷及反硝化反应；后段采用生物膜法，使得污泥龄较长的硝化菌成为优势菌种，保证了硝化菌的生长和维持足够长污泥龄，有利于硝化反应。“双泥”工艺设计，是利用活性污泥法和生物膜法各自的优点，克服了传统脱氮和除磷之间泥龄矛盾，为各类菌群营造出最佳的生长环境。本发明中主要是通过反硝化除磷菌在缺氧池进行反硝化生物除磷，通过厌氧/缺氧交替环境，驯化培养出一类以硝酸根作为最终电子受体的反硝化除磷菌为优势菌种，通过它们的代谢作用来完成过量吸磷；其次好氧池中可进行二次吸磷，当系统出现硝酸盐不足时，反硝化除磷不能达到彻底去除效果时，可通过好氧池来吸收剩余的磷；在特殊情况下，可通过二沉池上设有的加药除磷装置进行化学除磷，做到“三重除磷”，实现了对磷的深度去除。上述的导流隔渣挡板1-1和潜水搅拌装置2-1可用于将污泥处于悬浮状态，且还能将泥水混合完全。本发明中所述厌氧池1内还设置有为溢流堰1-3，位于厌氧池1的侧壁置，且还在第一污泥回流系统10-1的出料口的正下方设置。其中，溢流堰1-3可以实现调节进水，均匀配水，在一定程度上起到隔渣功效。本发明中所述二沉池5内设置有斜板泥斗5-1，位于二沉池5底部，结合沉降安歇角设置斜板倾度，防止出现堆积污泥。本发明中所述二沉池5内设置有消毒池6，位于二沉池5的出水端，所述二沉池5上设有加药除磷装置5-3，所述消毒池6上设置有消毒加药桶5-2，通过消毒加药桶5-2和加药除磷装置5-3能对二沉池5进行深度处理，使出水tp及粪大肠杆菌达标排放。本发明中还包括有可编程控制器系统8，通过第一控制调节系统11-1、第二控制调节系统11-2、第三控制调节系统11-3、第四控制调节系统11-4、第五控制调节系统11-5、第六控制调节系统11-6、第七控制调节系统11-7和第八控制调节系统11-8分别与气提装置1-2、潜水搅拌装置2-2、第二污泥回流系统10-2、第一排泥系统10-4、曝气系统4-1、硝化液回流系统10-3、第一污泥回流系统10-1和第二排泥系统10-5相电联。通过plc对第一控制调节系统11-1、第二控制调节系统11-2、第三控制调节系统11-3、第四控制调节系统11-4、第五控制调节系统11-5、第六控制调节系统11-6、第七控制调节系统11-7和第八控制调节系统11-8的控制来实现对气提装置1-2、潜水搅拌装置2-2、第二污泥回流系统10-2、第一排泥系统10-4、曝气系统4-1、硝化液回流系统10-3、第一污泥回流系统10-1和第二排泥系统10-5的自动控制，减少人为的参与，降低工作量，所述可编程控制器系统受plc控制，可接入远程平台实现自动监控使维护人员还能知道每一池的具体状态。上述的第一污泥回流系统10-1包括污泥池污泥回流阀及回流管道；第二污泥回流系统10-2包括中沉池污泥回流阀及回流管道。上述第一排泥系统10-4包括中沉池排泥阀及污泥管道；第二排泥系统10-5包含二沉池排泥阀及污泥管道。上述的第一控制调节系统11-1包括厌氧气提控制阀门及气体管路；第二控制调节系统11-2包括缺氧搅拌气提控制阀门及气体管路第三控制调节系统11-3包括中沉池污泥回流气提控制阀门及气体管路；第四控制调节系统11-4包括中沉池气提排泥控制阀门及气体管路；第五控制调节系统11-5包括好氧池曝气控制阀门及气体管路；第六控制调节系统11-6包括硝化液回流气提控制阀门及气体管路；第七控制调节系统11-7包括污泥池污泥回流气提控制阀及气体管道和第八控制调节系统11-8包括二沉池排泥气提控制阀门及气体管道。如图2所示，一种同步反硝化脱氮除磷双泥污水处理的工艺，包括以下步骤：步骤1：原污水与中沉池3回流污泥同步进入到厌氧池1，在厌氧条件下进行厌氧释磷反应；步骤2：厌氧池1泥水混合液与好氧池4回流硝化液进入缺氧池2，在缺氧状态下通过反硝化除磷菌进行同步反硝化脱氮除磷；步骤3：缺氧池2泥水混合液流入到中沉池3，进行泥水分离，上清液流入到好氧池4，污泥一部分回流至厌氧池1，其他剩余污泥通过管道污泥池7外排，实现除磷；步骤4：好氧池4在曝气条件下进行硝化反应，反应后的硝化液回流至缺氧池2进行反硝化反应，同时好氧池好氧状态聚磷菌吸附磷物质，实现生物强化除磷；步骤5：好氧池4混合液流入到二沉池5，经沉淀后，保证出水悬浮物达标，剩余污泥排至污泥池7，出水达标排放。在上述过程中首先通过网管收集的生活污水，经化粪池处理后，在经由格栅调节池进行处理，再然后，进入厌氧池内。本发明至少具有以下优点：（1）本发明通过厌氧/缺氧交替环境，驯化培养出一类以硝酸根作为最终电子受体的反硝化除磷菌为优势菌种，通过它们的代谢作用来同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到脱氮除磷的双重目的。这一过程既完成了脱氮，又做到了除磷，节省了50%有机物的消耗量，实现了“一碳两用”，避免了反硝化菌和聚磷菌之间对有机物的竞争，适合碳氮比较低的城市污水；减少30%的曝气量，节省了电能；减少了传统脱氮除磷工艺运行中产生的污泥，从而降低污泥处理费用；可缩小反应器体积；（2）本发明的“双泥”工艺设计，前段采用活性污泥法，后段采用生物膜法，利用活性污泥法和生物膜法各自的优点，克服了传统脱氮和除磷之间泥龄矛盾，为各类菌群营造出最佳的生长环境；（3）本发明除磷方面，主要通过反硝化除磷菌在缺氧池进行生物反硝化除磷，其次好氧池中可进行二次吸磷，吸收缺氧池磷不完全吸收而剩余的磷，特殊情况下，可在二沉池进行化学除磷，做到“三重除磷”，除磷效果可达最佳；（4）本发明通过中沉池污泥回流，控制了回流污泥中硝酸盐的含量，避免硝酸盐抢先消耗易降解有机物，而对厌氧释磷产生影响；（5）本发明采用中沉池污泥回流，控制回流污泥所携带溶解氧的含量，使厌氧池可保持更好的厌氧状态；（6）本发明无二次水体污染，采用中沉池污泥回流，避免了在特殊情况下二沉池污泥回流带有的化学除磷剂对系统污泥活性产生影响；（7）本发明缺氧池设置在前，有助于补充好氧池在硝化过程中消耗的一部分碱度，有助于好氧池ph值维持在所需的范围内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。当前第1页12