循环交替缺氧/厌氧/好氧脱氮除磷方法

摘要

本发明公开了一种循环交替缺氧/厌氧/好氧脱氮除磷方法，循环交替进水的反应池体由四个反应池和一个沉淀池连接成循环。其中四个反应池两两共用池壁，共用池壁上都开有墙孔，其闭合由电闸门进行控制，每个反应池中都设有曝气器、搅拌器、进水电磁阀、进气电磁阀和污泥回流电磁阀。一个运行周期由四个阶段组成，在一个运行周期内，每个反应池均经历了缺氧—厌氧—好氧状态的变化，而且在一个运行阶段内，污水都经历了缺氧—厌氧—好氧状态的变化，因此该方法通过各个反应池缺氧/厌氧/好氧状态随时间和空间的循环交替变化，创造了严格的缺氧反硝化、厌氧释磷、好氧硝化及好氧吸磷条件，有利于污水中氮磷的去除。

说明书

技术领域

本发明是环境工程领域的污水处理工程技术，尤其是适用于生活污水脱氮除磷的经济实用的先进工艺，属于环境保护的技术领域。

背景技术

目前我国污水处理水平较低，主要水系湖泊氨氮、总磷超标严重，富营养化问题突出，近岸海域赤潮现象时有发生。水体中的氮磷污染主要来源于生活污水和农业面源污染，其中生活污水则是许多水体的主要污染源。我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）对排放污水中的氮磷指标做了严格限定。目前大型城市污水处理厂已经形成了较为成熟的脱氮除磷工艺，以A²/O工艺为主，但实际应用中的脱氮除磷效果不是很理想而且需要大流量的污泥和混合液回流，占地面积和动力消耗较大，维护管理较为复杂。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种适合于各种处理规模有脱氮除磷要求的污水生物处理，能够同时满足污染物降解和脱氮除磷要求的循环交替缺氧/厌氧/好氧脱氮除磷方法，该工艺能够在时间控制与实时控制下运行，有利于实现工艺的智能化。

技术方案：本发明的循环交替缺氧/厌氧/好氧脱氮除磷方法，工艺设施由以“田”字形相邻设置的四个反应池和一个独立的沉淀池组成，相邻反应池通过共用池壁上的墙孔水力连通，反应池与沉淀池通过管道水力连通，所述四个反应池按照顺时针方向分别为第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池，反应池中都设有曝气器和搅拌器。该方法的运行方式为周期运行，一个运行周期分为依次进行的四个阶段，阶段一中第一反应池为缺氧状态，第二反应池为厌氧状态，第三反应池和第四反应池为好氧状态，污水进入第一反应池和第二反应池，第四反应池中的出水流入沉淀池，污泥回流至第一反应池，此后三个阶段的进水点、沉淀池前池、污泥回流点，以及各反应池的缺氧—厌氧—好氧状态逐阶段逆时针方向变化，水流始终呈顺时针方向。

进一步的，所述运行周期的四个阶段具体为：

阶段一：第一反应池和第二反应池内搅拌器开启，曝气器关闭；第三反应池和第四反应池内搅拌器关闭，曝气器开启，污水通过两点进水方式进入第一反应池和第二反应池，在水力推动作用下，污水按照第一反应池、第二反应池、第三反应池、第四反应池的顺序流动，第四反应池的出水流入沉淀池，泥水分离后，一部分污泥从沉淀池回流至第一反应池，另一部分污泥排出系统，沉淀池上清液作为处理后的水排出；

阶段二：第四反应池和第一反应池内搅拌器开启，曝气器关闭；第二反应池和第三反应池内搅拌器关闭，曝气器开启，污水通过两点进水方式进入第四反应池和第一反应池，在水力推动作用下，污水按照第四反应池、第一反应池、第二反应池、第三反应池的顺序流动，第三反应池的出水流入沉淀池，泥水分离后，一部分污泥从沉淀池回流至第四反应池，另一部分污泥排出系统，沉淀池上清液作为处理后的水排出；

阶段三：第三反应池和第四反应池内搅拌器开启，曝气器关闭；第一反应池和第二反应池内搅拌器关闭，曝气器开启。污水通过两点进水方式进入第三反应池和第四反应池，在水力推动作用下，污水按照第三反应池、第四反应池、第一反应池、第二反应池的顺序流动，第二反应池的出水流入沉淀池，泥水分离后，一部分污泥从沉淀池回流至第三反应池，另一部分污泥排出系统，沉淀池上清液作为处理后的水排出；

阶段四：第二反应池和第三反应池内搅拌器开启，曝气器关闭；第四反应池和第一反应池内搅拌器关闭，曝气器开启。污水通过两点进水方式进入第二反应池和第三反应池，在水力推动作用下，污水按照第二反应池、第三反应池、第四反应池、第一反应池的顺序流动，第一反应池的出水流入沉淀池，泥水分离后，一部分污泥从沉淀池回流至第二反应池，另一部分污泥排出系统，沉淀池上清液作为处理后的水排出。

本发明方法的每个阶段中，第一进水池在上阶段为第二好氧池，积累了大量的硝态氮，在有进水碳源和回流污泥的状况下，进入缺氧状态，反硝化作用强烈，效率较高；第二进水池在上阶段为缺氧池，大部分硝态氮已被反硝化作用去除，进入厌氧状态，同时该池进水，碳源充足，利于厌氧释磷的进行。在周期运行过程中，由于现运行阶段的第二好氧池将作为下个运行阶段的缺氧池，混合液由好氧状态进入了缺氧状态，达到了混合液回流效果，因此该工艺中没有设置混合液回流，达到了节能的目的。

本发明工艺中的每个阶段运行时间可以采取时间控制和以氧化还原电位（ORP）、溶解氧（DO）、PH、氨氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）和磷酸盐（PO₄^--P）等参数为控制变量的实时控制相结合的控制方式，利于实现工艺的智能化。

本发明方法中不用专门设置混合液回流装置，而是通过进水点位置的交替变化自动完成混合液回流，节省混合液回流设备和相应能耗。而且该方法中四个反应池池型、大小、所需设备基本相同，方便设计与管理，同时四个反应池共用池壁，结构紧凑，占地面积较小。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有下述优点：

（1）在一个运行周期内，每个反应池均经历了缺氧—厌氧—好氧状态的变化，而且在一个运行阶段内，污水都经历了缺氧—厌氧—好氧状态的变化，因此该工艺通过各个反应池缺氧/厌氧/好氧状态随时间和空间的循环交替变化，创造了严格的缺氧反硝化、厌氧释磷、好氧硝化及好氧吸磷条件，有效提高了脱氮除磷的效率；

（2）本发明中，某阶段中的进水池在上个阶段为好氧池，积累了大量的硝态氮，在进水带来碳源的影响下，该池快速进入缺氧状态，发生反硝化作用，完成了脱氮功能，这种运行方式相当于进行了混合液回流，因此该工艺不需要专门设置混合液回流系统，节省混合液回流设备及相应能耗；

（3）基于特殊的运行方式，本发明可以通过提前设置好的阶段运行时间运行，也可以通过基于对反应池内ORP等参数在线监测的实时控制方式运行，也可以将两种运行方式结合起来。因此利用在线监测设备可实现对工艺控制的智能化以及远程化，符合未来发展的要求；

（4）本发明中四个反应池的池型，大小，所需设备基本相同，方便设计与管理，同时四个反应池共用池壁，结构紧凑，占地面积较小。

附图说明

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

图1是循环交替缺氧/厌氧/好氧脱氮除磷工艺结构示意图。图中有：1-反应池体；2-第一反应池曝气器；3-第二反应池曝气器；4-第三反应池曝气器；5-第四反应池曝气器；6-第一反应池搅拌器；7-第二反应池搅拌器；8-第三反应池搅拌器；9-第四反应池搅拌器；10-第一反应池电闸门；11-第二反应池电闸门；12-第三反应池电闸门；13-第四反应池电闸门；14-第一反应池检测仪；15-第二反应池检测仪；16-第三反应池检测仪；17-第四反应池监测仪；18-第一反应池进水电磁阀；19-第二反应池进水电磁阀；20-第三反应池进水电磁阀；21-第四反应池进水电磁阀；22-第一反应池进气电磁阀；23-第二反应池进气电磁阀；24-第三反应池进气电磁阀；25-第四反应池进气电磁阀；26-第一反应池污泥回流电磁阀；27-第二反应池污泥回流电磁阀；28-第三反应池污泥回流电磁阀；29-第四反应池污泥回流电磁阀；30-第一反应池排水电磁阀；31-第二反应池排水电磁阀；32-第三反应池排水电磁阀；33-第四反应池排水电磁阀；34-进水管；35-进气管；36-污泥回流管；37-鼓风机；38-污泥回流泵；39-出水。

图2是循环交替缺氧/厌氧/好氧脱氮除磷工艺的周期运行示意图。

具体实施方式

下面结合附图和本发明的具体实施例进行详细说明。

实施例1：参见图1，循环交替缺氧/厌氧/好氧脱氮除磷工艺中，反应池体1由四个反应池组成，分别命名为第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池，相邻反应池共用池壁，通过墙孔水力连通，墙孔的闭合由电闸门进行控制，每个反应池中都设有曝气器、搅拌器、进水电磁阀、进气电磁阀和污泥回流电磁阀。

参见图2，该工艺的运行方式为周期运行，一个运行周期分为四个阶段，按照设定好的阶段运行时间依次进行：

阶段一：污水进入第一反应池和第二反应池，第一反应池搅拌器6、第二反应池搅拌器7开启，第三反应池进气电磁阀24、第四反应池进气电磁阀25开启，第一反应池电闸门10、第二反应池电闸门11、第三反应池电闸门12开启，第四反应池排水阀33开启，第一反应池污泥回流阀26开启，沉淀池中的污泥由污泥回流泵38回流至第一反应池；

阶段二：污水进入第四反应池和第一反应池，第四反应池搅拌器9，第一反应池搅拌器6开启，第二反应池进气电磁阀23，第三反应池进气电磁阀24开启，第四反应池电闸门13、第一反应池电闸门10、第二反应池电闸门11开启，第三反应池排水阀32开启，第四反应池污泥回流阀29开启，沉淀池中的污泥由污泥回流泵38回流至第四反应池；

阶段三：污水进入第三反应池和第四反应池，第三反应池搅拌器8，第四反应池搅拌器9开启，第一反应池进气电磁阀22，第二反应池进气电磁阀23开启，第三反应池电闸门12、第四反应池电闸门13、第一反应池电闸门10开启，第二反应池排水阀31开启，第三反应池污泥回流阀28开启，沉淀池中的污泥由污泥回流泵38回流至第三反应池；

阶段四：污水进入第二反应池和第三反应池，第二反应池搅拌器7，第三反应池搅拌器8开启，第四反应池进气电磁阀25，第一反应池进气电磁阀22开启，第二反应池电闸门11、第三反应池电闸门12、第四反应池电闸门13开启，第一反应池排水阀30开启，第二反应池污泥回流阀27开启，沉淀池中的污泥由污泥回流泵38回流至第二反应池；

每个阶段中，第一进水池在上阶段为第二好氧池，积累了大量的硝态氮，在有进水碳源和回流污泥的状况下，进入缺氧状态，反硝化作用强烈，效率较高；第二进水池在上阶段为缺氧池，大部分硝态氮已被反硝化作用去除，进入厌氧状态，同时该池进水，碳源充足，利于厌氧释磷的进行。在周期运行过程中，由于现运行阶段的第二好氧池将作为下个运行阶段的缺氧池，混合液由好氧状态进入了缺氧状态，达到了混合液回流效果，因此该工艺中没有设置混合液回流，达到了节能的目的。另外循环交替进水和污泥回流点位置的变换，该工艺在每个阶段中，四个反应池在空间上总是呈缺氧、厌氧、好氧、好氧状态；各反应池在一个周期内分别经历了缺氧、厌氧、好氧、好氧状态，能够使工艺满足更为严格的反硝化、释磷、硝化和吸磷条件。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。