一种分置曝气升流式好氧颗粒污泥床及污水处理工艺

摘要

本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床，包括进水管、配水池、曝气池、集水槽、升流反应池、回流廊道和出水井，曝气池的底部设置有曝气设备；曝气池的底部设置有进水口，曝气池的上部设置有第一溢流口；升流反应池的底部设置有下流式过水廊道，集水槽中设置有下漏通道，下流式过水廊道上开设有出水口；回流廊道与出水井、配水池相连通。本发明的污泥床及工艺，在曝气作用下实现了污水的自循环，无需动力源，降低能耗；本发明可单独进行污水处理，也可配合污水厂中其他污水处理单元，经好氧反应将有机物、氨氮分别氧化为二氧化碳和硝态氮，将大粒径颗粒污泥内部和升流反应池上部的厌氧反应将硝态氮转化为氮气去除。

说明书

技术领域

本发明涉及一种分置曝气升流式好氧颗粒污泥床及污水处理工艺，具体的说，本发明为一种新型污水处理工艺，该设备采取分置曝气的方式实现污水的循环，以升流的方式培养出沉淀性能良好的污泥（例如好氧颗粒污泥），通过曝气量及曝气池运行数量的控制使该工艺在不同污水处理系统中实现不同的处理作用。

背景技术

目前污水处理主流技术为传统活性污泥法，该工艺通过利用微生物硝化反硝化的方式实现有机物、氮、磷的去除。随着经济的发展，污水处理的要求及污水的种类不断增大，传统活性污泥抗冲击负荷能力低及抵抗有害物质能力差等缺点开始放大。

好氧颗粒污泥是在好氧条件下微生物自凝聚形成的一种活性污泥，与传统活性污泥相比，其微生物量更高、活性更强、沉降性能好、抗冲击负荷及抗有毒有害物质能力更强。但目前好氧颗粒污泥的培养和利用好氧颗粒污泥处理污水均采取间歇进水的方式，该方法较大限度的降低了污水处理效率，导致好氧颗粒污泥在实际污水处理厂的应用受到阻碍。本文旨在发明一种可快速培养出沉淀性能良好的污泥（例如好氧颗粒污泥），并通过简单的条件控制利用这些污泥在不同污水处理系统中发挥不同作用的污水处理工艺。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种分置曝气升流式好氧颗粒污泥床及污水处理工艺。

本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床，包括进水管以及依次相邻设置的配水池、曝气池、集水槽、升流反应池、回流廊道和出水井，进水管与配水池相连通，用于将待处理污水通入配水池，曝气池的底部设置有曝气设备；其特征在于：所述曝气池的数量为多个，每个曝气池的底部设置有与配水池的底部相连通的曝气池进水口，曝气池一侧的上部设置有与集水槽相通的第一溢流口；升流反应池的底部设置有多个间隔分布的下流式过水廊道，集水槽中设置有与下流式过水廊道的进水端相通的下漏通道，下流式过水廊道的侧壁上均匀开设有多个出水口；回流廊道一端的上部与出水井相连通，另一端与配水池相连通；升流反应池中培养有颗粒污泥，升流反应池中设置有对溶解氧数值进行测量的DO探头。

本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床，所述下漏通道的数量与下流式过水廊道的数量相等，所有下漏通道横截面积的和大于4平方米，以减小污水循环中造成的水力损失。

本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床，所述升流反应池的深度为4～5米，曝气池的深度为6～10米。

本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床的污水处理工艺，其特征在于：利用分置曝气升流式好氧颗粒污泥床单独进行污水处理，配合传统的硝化反硝化污水处理工艺进行污水处理，或者配合厌氧氨氧化污水处理工艺进行污水处理；单独进行污水处理的工艺步骤如下：

a).进水，待处理的污水经进水管流入配水池，并与经回流廊道流入配水池的回水混合；

b).曝气和自循环，利用曝气设备对进入曝气池底部的污水进行曝气充氧，曝气池底部的污水曝气后压强减小，在压力差的作用下配水池中的污水经曝气池进水口流入曝气池，同时，曝气使曝气池中的污水膨胀上升进而液位升高，在液位差的作用下曝气池中的污水经第一溢流口流入集水槽，曝气不仅实现了对污水的充氧，而且还为污水的自循环流动提供了动力源；

c).集水和布水，污水流入集水槽后，再经下流通道流入每个下流式过水廊道，并经下流式过水廊道侧壁上的出水口流出，实现污水在升流反应池底部的均匀分布；同时，下流式过水廊道的均匀出水，避免了污泥在升流反应池底部的淤积；

d).有机物和氨氮的去除，污水在升流反应池中均匀上升的过程中，污水首先与底部颗粒污泥充分接触，微生物在好氧条件下将水中有机物氧化为二氧化碳、将氨氮氧化为硝态氮；随着污水的上升和溶解氧的不断消耗，升流反应池的上部为缺氧、厌氧状态，污水上升至升流反应池的上部后在厌氧微生物的作用下发生反硝化反应，进一步消耗水中有机物并将硝态氮转化为氮气去除；同时，随着升流反应池底部颗粒污泥粒径的增大，其外部为好氧区，内部为缺氧、厌氧区域，表面好氧微生物将氨氮氧化为硝态氮，硝态氮传递到内部进行反硝化，实现脱氮；

e).回流、出水和循环净化，升流反应池上部的污水经第二溢流口流入回流廊道中，回流廊道中的污水大部分回流至配水池，剩余的经出水井排出；回流至配水池的污水与进水混合后再次流入升流反应池进行处理，如此往复循环，实现对污水中有机物和氨氮的去除。

本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床的污水处理工艺，分置曝气升流式好氧颗粒污泥床配合传统的硝化反硝化污水处理工艺进行污水处理时：分置曝气升流式好氧颗粒污泥床放置于缺氧池之后，关闭回流廊道进入配水池的通道，污水经回流廊道直接回流至缺氧池，此时分置曝气升流式好氧颗粒污泥床主要起到硝化作用，升流反应池中溶解氧控制在4mg/L以上，由于曝气池为污水充氧，使得污泥表面往往存在大量好氧微生物，这些微生物利用水中溶解氧将污水中剩余有机物及氨氮氧化为二氧化碳和硝氮，这些硝氮再回流至缺氧池利用进水有机物中进行反硝化实现污水脱氮。

本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床的污水处理工艺，分置曝气升流式好氧颗粒污泥床配合配合厌氧氨氧化污水处理工艺进行污水处理时：分置曝气升流式好氧颗粒污泥床作为短程硝化池置于厌氧氨氧化池之后，关闭回流廊道进入配水池的通道，经脱碳处理的高氨氮污水先进入厌氧氨氧化池，再进入分置曝气升流式好氧颗粒污泥床，回流水经回流廊道直接进入厌氧氨氧化池，该池溶解氧需控制在0.2~1mg/L，在短程硝化池中将部分氨氮氧化为亚硝态氮，再回流至厌氧氨氧化池进行厌氧氨氧化作用实现脱氮。

本发明的有益效果是：本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床，设置有配水池、多个曝气池、进水槽、升流反应池和回流廊道，配水池经曝气池进水口与曝气池相通，曝气池经第一溢流口与进水槽相通，进水槽经下漏通道与升流反应池底部的下流式过水廊道相通，升流反应池经回流廊道与配水池相通，这样，在曝气设备的曝气作用下，不仅实现了对污水的曝气充氧，而且曝气使得曝气池底部的压强减小以及曝气池的液位上升，在水压差的作用下配水池中的污水流入曝气池，在液位差的作用下曝气池上部的污水流入集水槽，无需增设循环泵作为动力源，实现了污水在配水池-曝气池-集水槽-升流反应池-回水廊道中的自循环，降低了污水处理过程中的能耗。通过对曝气量的大小以及曝气池运行数量的控制，实现了对污水循环流速的控制，适于对不同流速的污水进行处理。

污水在升流反应池中由下至上均匀上升的过程中，污水首先与底部的颗粒污泥充分接触，在好氧微生物的作用下发生氧化反应，将污水中的有机物、氨氮分别氧化为二氧化碳、硝态氮，随着污水的上升和溶解氧的不断消耗，在升流反应池的上部以及粒径较大污泥内部的缺氧、厌氧区域，经反硝化将硝态氮转化为氮气去除，同时进一步消耗污水中有机物；经多次循环后实现对污水中有机物、氨氮的去除，使其达到排放标准。

进一步地，本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床还可配合污水厂中其他污水处理单元，如配合传统的硝化反硝化污水处理工艺 ，该工艺中其放置于缺氧池之后，主要起到硝化作用；如配合厌氧氨氧化污水处理工艺，该工艺中其置于厌氧氨氧化池之后，作为短程硝化池。

附图说明

图1为本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床的主视图；

图2为本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床的后视图；

图3为本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床的俯视图；

图4为本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床的仰视图；

图5为本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床的立体图；

图6至图9均为本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床的剖视图。

图中：1进水管，2配水池，3曝气池，4集水槽，5升流反应池，6回流廊道，7出水井，8曝气池进水口，9曝气设备，10下漏通道，11下流式过水廊道，12出水口，13第二溢流口，14第一溢流口。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，分别给出了本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床的主视图、右视图、俯视图、仰视图和立体图，图6至图9均给出了其立体图，所示的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床由进水管1、配水池2、曝气池3、曝气设备9、集水槽4、升流反应池5、下流式过水廊道11、回流廊道6、出水井7组成，所示的配水池2、曝气池3、集水槽4和升流反应池5依次相邻设置。曝气池3的数量为多个，每个曝气池3的底部均开设有与配水池2相连通的曝气池进水口8，曝气池进水口8可进行开启或闭合，以使用不同数量的曝气池3进行污水处理。每个曝气池3的底部均设置有曝气设备9，曝气设备9实现对曝气池3中污水的曝气充氧；每个曝气池3与集水槽4相邻侧的顶端均开设有第一溢流口14，以便曝气池3上部的污水流入集水槽4。

所示下流式过水廊道11的数量为多个，多个下流式过水廊道11均匀分布于升流反应池5的底部，下流式过水廊道11沿升流反应池5的长度方向由一端一直延伸至另一端。集水槽4中设置有与下流式过水廊道11数量相等且位置相对应的下漏通道10，对应位置上的下漏通道10与下流式过水廊道11相连通。下流式过水廊道11的横截面为U形，U形下流式过水廊道11的两侧壁上均等间距开设有出水口12，这样，经下漏通道10进入下流式过水廊道11的污水经出水口12均匀流出，既实现了在升流反应池5底部的均匀布水，而且还可将升流反应池5底部的污泥冲散，避免污泥淤积。

回流廊道6位于升流反应池5、集水槽和曝气池3的外侧，升流反应池5与回流廊道6相邻侧壁的上端开设有与其相通的第二溢流口13，以便升流至升流反应池5顶部的污水经第二溢流口13流入回流廊道6。回流廊道6靠近配水池2的一端与配水池2相连通，另一端经溢流口与出水井7相连通。回流廊道6与出水井7相连通的溢流口与第二溢流口13的高度相等，且都高于回流廊道6与配水池2相连通处的高度，以保证进入回流廊道6中的污水大部分回流至配水池2中，剩余的少部分经出水井7排出。

本发明的分置曝气升流式好氧颗粒污泥床无需外界动力源，即可实现污水的自循环。在曝气设备9的曝气作用下，不仅可实现对曝气池3中污水的曝气充氧，增加水中溶解氧，而且曝气还使得曝气池3底部压强减小以及曝气池3中液面上升，在水压差的作用下，配水池2中的污水进入曝气池3的底部，进而促使回流廊道6中的污水回流至配水池2中；在液位差的作用下，曝气池3上部的污水经第一溢流口14流入集水槽4，这样就实现了污水在配水池-曝气池-集水槽-升流反应池-回水廊道中的自循环，无需动力源，降低了污水处理过程中的能耗。

升流反应池5中培养有颗粒污泥，污水在升流反应池5中均匀上升的过程中，以沉淀性能好的颗粒污泥在下、沉淀性能差的絮状污泥在上的状态分布，在污水处理初期，沉淀性能差的絮状污泥会随水流进入回流廊道6，进而经配水池2、曝气池3、集水槽4回流至升流反应池5，参与颗粒污泥的生长。生长后的颗粒污泥粒径不断增大，大粒径的颗粒污泥外部为好氧区域，内部为缺氧、厌氧区域，使得颗粒污泥的外围发生好氧反应，将污水中的有机物和氨氮分别氧化为二氧化碳和硝态氮，内部的厌氧反应将硝态氮转化为氮气去除。随着水流在升流反应池5中的不断上升，水中溶解氧不断消耗，升流反应池5中的上部为缺氧、厌氧区域，在厌氧微生物的作用下发生反硝化反应，将硝态氮转化为氮气。

为了减小污水循环中造成的水力损失，所有下漏通道10横截面积的和大于4平方米，为了保证升流反应池5对污水具有较佳的处理效果，升流反应池5的深度为4～5米，为了较好地对污水进行曝气充氧，曝气池3的深度为6～10米。

升流反应池5为主要的污水生化处理区域，长期的运行下，升流反应池5中只保留下沉淀性能较好的污泥（例如好氧颗粒污泥），在一定流速下培养的污泥沉淀速率往往比水流速度更快，使得反应池中出现明显的污泥层，底部为污泥床，表面则为处理后的清水，使得出水更加清澈，大大减小污水厂中沉淀池的负担，甚至可取消沉淀池；

该工艺中水流循环速度与曝气池3曝气量及曝气池运行数量有关，曝气量越小，曝气池底部压强与回流廊道6中水流压强差距越小，水流速度也越小，曝气池3运行数量越少，过水量也越小，污水循环量也越少。曝气量可通过外部开关调节曝气设备9的出气量进行控制，曝气池3运行数量则可通过控制曝气池进水口8的开合进行有效控制。该工艺中水流循环速度和升流反应池5中溶解氧通过曝气池3中曝气量及曝气池运行数量控制。水中溶解氧和回流量需根据实际处理水量及工艺需求而定。

该工艺为一个污水处理单元可配合污水厂中其他污水处理单元，也可单独实现污水处理：

配合传统的硝化反硝化污水处理工艺时，该工艺可放置于缺氧池之后，关闭回流水进入配水池2的通道，污水经回流廊道6直接回流至缺氧池，此时该工艺主要起到硝化作用，该池中溶解氧可控制在4mg/L以上，由于曝气池3为污水充氧，使得污泥表面往往存在大量好氧微生物，这些微生物可利用水中溶解氧将污水中剩余有机物及氨氮氧化为二氧化碳和硝氮，这些硝氮再回流至缺氧池利用进水有机物中进行反硝化实现污水脱氮。

配合厌氧氨氧化污水处理工艺时，该工艺可作为短程硝化池置于厌氧氨氧化池之后，经脱碳处理的高氨氮污水先进入厌氧氨氧化池，再进入该工艺，回流水经回流廊道6直接进入厌氧氨氧化池，该池溶解氧需控制在0.2~1mg/L，在短程硝化池中将部分氨氮氧化为亚硝态氮，再回流至厌氧氨氧化池进行厌氧氨氧化作用实现脱氮。

单独实现污水处理时，在长期培养下，颗粒性污泥粒径不断增大，其内部成为缺氧、厌氧区域，表面好氧微生物将氨氮氧化为硝态氮，硝态氮传递到内部进行反硝化，实现脱氮。也可减小曝气量，使进入反应池的溶解氧迅速被底部好氧微生物消耗进行硝化，上部成为厌氧区域进行反硝化实现脱氮。