CN102001787B

CN102001787B - 厌氧微孔曝气氧化沟反应器及污水处理方法

Info

Publication number: CN102001787B
Application number: CN 201010527386
Authority: CN
Inventors: 宋英豪; 贾立敏; 崔志峰; 朱民; 王焕升; 徐晶; 林秀军
Original assignee: Beijing Municipal Research Institute of Environmental Protection
Current assignee: Beijing Municipal Research Institute of Environmental Protection
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: CN102001787A

Abstract

一种厌氧微孔曝气氧化沟反应器及污水处理方法，该反应器包括相互邻接且彼此之间水力连通的多个处理区域，所述多个处理区域包括水解区、厌氧区、缺氧区、好氧区和沉淀区。在该沉淀区和该水解区之间设置有上清液回流通道，使得该沉淀区中排出的含有硝酸盐的上清液回流至该水解区中，并通过利用反硝化菌的作用进行反硝化处理来进行脱氮的工程。本反应器集水解、厌氧、缺氧、好氧与沉淀系统于一体，大大节省了占地面积，降低了投资基建费用。所采用的内外回流系统提高了池容利用率，增强了脱氮除磷的效果，降低了处理费用。

Description

厌氧微孔曝气氧化沟反应器及污水处理方法

技术领域

本发明涉及一种用于城市生活污水处理的设施及方法，特别涉及一种用于满足深度脱氮除磷要求的厌氧微孔曝气氧化沟反应器及应用该反应器进行污水处理的方法。

背景技术

为了保护水环境，降低污染，近年来我国加大了对城市污水处理厂的建设力度。目前适合于城市污水处理的工艺有活性污泥法工艺、SBR法及其变种工艺、氧化沟工艺等主流技术。然而，城市污水处理也是高能耗行业之一，高能耗造成了污水处理设施运营成本高，是导致污水处理厂不能正常运行的重要原因之一。因此，污水处理的节能降耗已成为保障城市污水处理厂的正常运行亟需解决的问题。

氧化沟自20世纪50年问世以来，由于其结构简单、运行操作简便和稳定的处理效果而在世界各地被广泛研究与应用，而且不断有新型氧化沟涌现。近年来，氧化沟工艺在我国城市污水处理方面的应用相当普遍。2006年采用氧化沟的污水厂已有154家，接近现有城市污水处理厂的三分之一。

目前常见的氧化沟类型包括卡鲁塞尔(Carrouse)氧化沟、双沟或三沟交替式氧化沟、奥贝尔(Orbal)氧化沟和帕斯维尔(Pasveer)氧化沟等。这些氧化沟大多以裸露于地面且呈环形或条形回路的沟渠构成其主体反应部分，并具备氧化和沉淀处理能力。

这些现有的氧化沟通常利用表面曝气装置供氧和推动水流前进，这些设备的特点是安装维修简单，使用方便。但是其存在的问题就是所配备设备的运行功率高，单方水处理的能耗高，这种供氧方式能耗一般在15～25w/m³。同时这些设备的曝气效果也只能波及水下1-2米的距离，它们通过转刷、转碟等设备将混合液上层部分搅拌混合供氧，进而带动下层部分混合供氧，所以通常这些氧化沟工艺的池深不大。

此外，氧化沟的运行特征是低负荷、长污泥龄，因此处理效果稳定、出水水质好，并且可达到较高的总氮去除率。然而，从生物脱氮除磷的原理来看，长污泥龄有利于硝化菌的生长，可以获得高脱氮效率；但生物除磷是通过剩余污泥的排放使磷从系统中去除，因此长污泥龄是导致生物除磷效率不高的重要原因。尽管目前一些氧化沟工艺中增加了厌氧反应器，但除磷效率的提高通常需要缩短污泥龄。随着污泥龄的缩短，氧化沟原有的优势被削弱。因此，在保持氧化沟特点的基础上提高脱氮除磷效果是一技术难点。

所以，这些现有的氧化沟本身具有某些缺点，一是氧化沟进行供氧时所消耗的能量与有机物体积负荷之比较高；二是占地面积较大，主要是受制于表面曝气装置的供氧效率低、需要较大的推动力和沟深较浅等原因；三是脱氮除磷效果不佳，难以满足城市污水行业深度脱氮除磷的要求。

由于氧化沟技术在我国大规模应用的时间较短，大多是引进和复制，缺乏系统的研究和总结，而如何降低氧化沟的能耗和提高脱氮除磷效率，是保证氧化沟系统稳定运行和继续发展的关键。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能够满足城市污水处理行业日益提高的脱氮除磷要求的厌氧微孔曝气氧化沟反应器及污水处理方法，以解决目前氧化沟工艺普遍存在的脱氮除磷工艺投资高，运行费用高等问题，降低氧化沟工艺中污水处理的能耗，提高工艺脱氮除磷效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案之一是：一种厌氧微孔曝气氧化沟反应器，该反应器包括相互邻接且彼此之间水力连通的多个处理区域，所述多个处理区域包括：

水解区，将待处理的污水引入该水解区，并通过停留其中的水解酸化菌和反硝化菌进行水解酸化处理和反效果脱氮作用，以去除COD、BOD、悬浮物SS和总氮指标，并将污水中的难降解有机物转化为易被生物降解的有机物；

厌氧区，将经水解处理后的污水自该水解区引入该厌氧区，并通过停留其中的厌氧菌进行厌氧处理，从污水中释放出磷；

缺氧区，将经厌氧处理后的污水自该厌氧区引入该缺氧区，并通过停留其中的兼性菌进行缺氧反硝化处理，从污水中脱氮；

好氧区，将经缺氧处理后的污水自该缺氧区引入该好氧区，并通过供氧方式而对污水进行去除有机碳源、硝化处理和好氧吸磷；以及

沉淀区，将处理好的泥水混合液自该好氧区引入该沉淀区，进行泥水分离，然后进行污泥排放和处理后清水的排放；其中

在该沉淀区和该水解区之间设置有上清液回流通道，使得该沉淀区中排出的含有硝酸盐的上清液回流至该水解区中，并利用反硝化菌进行反硝化处理来脱除氮源。

根据本发明的一个实施例，其中，在该沉淀区和该厌氧区之间还设置有污泥回流通道，使得在该好氧区中经有机碳源去除、硝化处理和吸磷处理的部分污泥从该沉淀区回流至该厌氧区中继续参加厌氧处理。

根据本发明的一个实施例，其中，在该好氧区和该缺氧区之间还设置有混合液回流通道，使得该好氧区中的部分含有硝酸盐的泥水混合液回流至该缺氧区中继续参加缺氧反硝化处理。

为实现上述目的，本发明的技术方案之一是：一种污水处理方法，其应用如上所述的任意一种厌氧微孔曝气氧化沟反应器进行污水处理，该方法包括以下步骤：

将待处理的污水引入水解区，并通过停留其中的水解酸化菌和反硝化菌进行水解酸化处理和反效果脱氮作用，以去除COD、BOD、悬浮物SS和总氮指标，并将污水中的难降解有机物转化为易被生物降解的有机物；

将经水解处理后的污水自该水解区引入该厌氧区，并通过停留其中的厌氧菌进行污水的释放磷元素处理；

将经厌氧处理后的污水自该厌氧区引入该缺氧区，并通过停留其中的兼性菌进行污水的反硝化脱氮处理；

将经缺氧处理后的污水自该缺氧区引入该好氧区，并通过供氧方式而对污水进行有机碳源去除、硝化处理和吸磷处理；以及

将处理好的泥水混合液自该好氧区引入该沉淀区，进行泥水分离，然后进行污泥排放和处理后清水的排放；其中

当从该沉淀区排出上清液时，将部分上清液从该沉淀区至该水解区进行上清液回流，使得部分含有硝酸盐的上清液回流至该水解区中，并通过利用反硝化菌进行反硝化处理来脱除氮源。

本发明的有益效果是，本生物反应器集水解、厌氧、缺氧、好氧与沉淀系统于一体，大大节省了占地面积，降低了投资基建费用。所采用的内回流系统，提高了池容利用率，增强了脱氮除磷的效果，降低了处理费用。运行的稳定性和可靠性增加，出水水质可达到国家一级排放标准。构筑物一体化、单元化，可扩展性较强。

具体而言，本发明具有以下优点：

1)本发明的厌氧微孔曝气氧化沟反应器采用厌氧-好氧组合原理，充分发挥不需要能耗的厌氧预处理的优势，并以此降低氧化沟的有机负荷，从而达到降低整个处理系统能耗的目标。

本发明的厌氧微孔曝气氧化沟反应器在沉淀区和水解区之间增设了上清液回流通道，将沉淀区中排出的含有硝酸盐的上清液回流至该水解区中，并通过利用反硝化菌进行反硝化处理来实现更充分的脱除氮源。充分利用水解区的厌氧水解作用，使其不仅具有对碳源有机物降解的作用，同时具有现有的单独水解池工艺所不具备的脱除氮源的效果。

2)本发明的厌氧微孔曝气氧化沟反应器在好氧区(即氧化沟)中整合了传统活性污泥法中的微孔曝气装置，大大提高了好氧区内溶解氧的利用效率。同时利用设置在该微孔曝气装置下游的水下推进器代替传统氧化沟的转刷和转碟装置，在不降低水平流速的前提下，大大降低了推动的动力能耗，并有助于提高微孔曝气装置的供氧效率。

3)由于曝气装置的曝气不均匀性几乎是不可避免的，所以，即使采用了符合规范要求的供风量，在池体局部仍会形成死角，而本发明的借助于水下推进器的循环推流形式则可以形成良好的水力流态，有效避免类似情况的发生。因此，增加横向流速后，有利于提高池容的利用率。

附图说明

图1表示根据本发明实施例的厌氧微孔曝气氧化沟反应器的结构示意图

其中，附图标记说明如下：

1～水解区，2～厌氧区，3～缺氧区，4～好氧区，5～沉淀区，6～污泥储存池，7-10～连通孔，11-13～出水堰，14～混合液回流泵，15～污泥回流泵，16～污泥排放泵，17-19～水下推进器，20～微孔曝气装置，21～出水井，22～上清液回流泵，23～进水管，24～污泥斗，25～出水管，26～配水渠，R1～上清液回流通道，R2～污泥回流通道，R3～混合液回流通道，W1-W4～反应器外壁。

具体实施方式

下面结合附图及实例对本发明做进一步的说明。

图1表示根据本发明实施例的厌氧微孔曝气氧化沟反应器的结构示意图。

如图1所示，本实施的厌氧微孔曝气氧化沟反应器包括相互邻接且彼此之间水力连通的多个处理区域。所述多个处理区域包括水解区1、厌氧区2、缺氧区3、好氧区4、沉淀区5和污泥储存池6。将上述多个处理区域合理配置，使其构成一个类似于长方形的、由反应器外壁W1-W4围成的反应器总区域。在本实施例中，靠近厌氧区2和缺氧区3的反应器外壁W1是上方外壁，靠近沉淀区5的反应器外壁W3是下方外壁，靠近水解区1的反应器外壁W4是右方外壁，远离水解区1的反应器外壁W3是左方外壁。

水解区1用于将待处理的污水引入该水解区1，并通过停留其中的水解酸化菌和反硝化菌进行水解酸化处理和反效果脱氮作用，以去除COD、BOD、悬浮物SS和总氮指标，并将污水中的难降解有机物转化为易被生物降解的有机物。

厌氧区2用于将经水解处理后的污水自该水解区1引入该厌氧区2，并通过停留其中的厌氧菌进行厌氧处理，从污水中释放出磷。

缺氧区3用于将经厌氧处理后的污水自该厌氧区2引入该缺氧区3，并通过停留其中的兼性菌进行缺氧反硝化处理，从污水中脱氮。

好氧区4用于将经缺氧处理后的污水自该缺氧区3引入该好氧区4，并通过供氧方式而对污水进行碳化和硝化处理。

沉淀区5用于将处理好的泥水混合液自该好氧区4引入该沉淀区5，进行泥水分离，然后进行污泥排放和处理后清水的排放。

在该沉淀区5和该水解区1之间设置有上清液回流通道R1，使得该沉淀区5中排出的含有硝酸盐的上清液回流至该水解区1中，并利用反硝化菌进行反硝化处理来脱除氮源。

在该沉淀区5和该厌氧区2之间还设置有污泥回流通道R2，使得在该好氧区4中经碳化和硝化处理的部分污泥从该沉淀区5回流至该厌氧区2中，保持足够的微生物量继续参加厌氧处理。

在该好氧区4和该缺氧区3之间还设置有混合液回流通道R3，使得该好氧区4中的部分含有硝酸盐的泥水混合液回流至该缺氧区3中继续参加缺氧反硝化处理。

其中，该好氧区4由四条并排的长条形沟道形成双U形环流沟渠，在每条长条形沟道的中部设置用于给微生物供氧的微孔曝气装置20。在设置于每条长条形沟道中的微孔曝气装置20的下游紧邻设置有用以推动泥水混合液循环流动的水下推进器19。

在该好氧区4中还包括：混合液回流泵14，在该混合液回流通道R3中将该好氧区4中的部分泥水混合液回流至该缺氧区3中，该混合液回流泵14设置在靠近该缺氧区3处；连通孔10，用于与该沉淀区5连通，该连通孔10设置在该好氧区4与该沉淀区5之间的隔墙上，如图1所示，该连通孔10具体设置在此隔墙上靠近其最右端位置处，即靠近配水渠26处；以及出水堰12，用于收集处理后的泥水混合液，该出水堰12设置在靠近该连通孔10处，将所收集的上清液通过该连通孔10流入下一处理区域。

其中，该水解区1呈矩形形状，在该水解区1中包括：进水管23，用于将待处理污水引入该水解区1中，该进水管23与外部污水输送管道连通；连通孔7，用于与该厌氧区2连通，该连通孔7设置在该水解区1中与该厌氧区2之间的隔墙上，如图1所示，该连通孔7具体设置在此隔墙上靠近其最上部位置处，即靠近反应器的外壁W1处；以及出水堰11，用于收集上清液，该出水堰11设置在靠近该连通孔7处，将所收集的上清液通过该连通孔7流入下一处理区域。

其中，该厌氧区2由两条并排的长条形沟道形成环流沟渠，在每条长条形沟道的中部设置有用以推动泥水混合液循环流动的水下推进器17。

在该厌氧区2中包括连通孔8，用于与该缺氧区3连通，该连通孔8设置在该厌氧区2与该缺氧区3之间的隔墙上，如图1所示，该连通孔8具体设置在此隔墙上靠近其中部位置处。

其中，该缺氧区3由两条并排的长条形沟道形成环流沟渠，在每条长条形沟道的中部设置有用以推动泥水混合液循环流动的水下推进器18。

在该缺氧区3中还包括连通孔9，用于与该好氧区4连通，该连通孔9设置在该缺氧区3与该好氧区4之间的隔墙上，如图1所示，该连通孔9具体设置在此隔墙上靠近其最左端位置处，即靠近反应器的外壁W2处。

其中，该沉淀区5由矩形沟道形成，在该沉淀区5中包括：配水渠26，用于将从该好氧区4流出的处理好的泥水混合液均匀分布地引入该沉淀区5，该配水渠26设置在该沉淀区5的上游端；污泥斗24，用于将该沉淀区5中沉淀的污泥收集起来，该污泥斗24设置在该配水渠26附近；出水堰13，用于收集上清液并排出，该出水堰13设置在该沉淀区5的下游端。

此外，污泥储存池6用于将该沉淀区5中沉淀后的污泥引入该污泥储存池6并储存其中，该污泥储存池6设置在该沉淀区5和该水解区1之间。

在该污泥储存池6中包括：污泥回流泵15，在污泥回流通道R2中将活性污泥从该沉淀区5回流至该厌氧区2中；以及污泥排放泵16，用于将含有磷元素的剩余污泥从该污泥储存池6排出。

在本实施例中，所述厌氧微孔曝气氧化沟反应器还包括出水井21，用于将该沉淀区5中的出水堰13排出的上清液引入其中，该出水井21设置在该沉淀区5和该好氧区4之间。

在该出水井21中包括：上清液回流泵22，在上清液回流通道R1中将该出水堰13排出的部分上清液回流至该水解区1中；以及出水管25，用于将该出水堰13排出的上清液排出该反应器之外，该出水管25与外部处理后清水输送管道连通。

下面具体描述使用本发明的厌氧微孔曝气氧化沟反应器进行污水处理的方法。

该方法包括以下步骤：

首先，待处理的污水经格栅集水井泵房、提升后进入沉砂池，自流进入本发明的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，最后处理达标后排放。

待处理的污水首先经由进水管23进入前端的水解区1，在该水解区1停留的含有水解酸化菌的活性污泥，其对有机碳源、悬浮物SS均有一定的去除效果，同时可以将难降解的有机物转化为易生物降解性有机物，提高后续好氧处理的效率。该水解区1还有一个本发明所特有的功能，就是将来自沉淀区5末端的含有硝酸盐的上清液回流至该区完成上清液回流，通过利用反硝化菌进行反硝化处理，可以进一步提高对污水的脱氮效果。

污水在水解区1中处理后经由出水堰11和连通孔7进入厌氧区2中，在该厌氧区2中停留的含有厌氧菌的活性污泥。在该厌氧区2的环流沟渠两侧各安装有水下推进器17，负责推动泥水混合液在环形沟渠内高速运转，细菌与有机物得以充分混合。通过利用厌氧菌进行污水的除磷处理，污水中的磷得以释放。

接着污水经由连通孔8进入缺氧区3中，在该缺氧区3中停留有含有兼性菌的活性污泥。在该缺氧区3的环流沟渠两侧同样安装有水下推进器18，负责推动泥水混合液在环形沟渠内高速运转，细菌与有机物得以充分混合。通过利用兼性菌的反硝化作用进行污水的脱氮处理。污水中的氮源得以去除。

在该缺氧区3中，通过将来自好氧区4的混合液回流其中，利用回流的混合液中所含的硝酸盐进一步进行反硝化处理，从而实现进一步的脱氮。

然后污水经由连通孔9进入了好氧区4内，该区是由四个长条沟道形成双U形环流沟渠，泥水混合液在水下推进器19的推动下以不低于0.3m/s的速度在沟渠内流动，同时每隔一段距离设置有微孔曝气装置20，负责给停留其中的好氧微生物供氧；该好氧区4在微生物的作用下同时进行着有机碳源去除和硝化的作用。

在好氧区4靠近缺氧区3处设置有混合液回流泵14，用于进行上述的混合液回流。

污水在好氧区4内降解至国家要求的排放标准后，处理好的泥水混合液最终经由出水堰12和连通孔10进入沉淀区5的配水渠26，然后进入沉淀区5的进行泥水分离，沉淀后的污泥用设置在沉淀池5顶面的刮泥机将池底沉积的污泥刮入污泥斗24中，然后再排入污泥储存池6内。

泥水分离之后的上清液则通过设置在沉淀区5末端的出水堰13收集并排出至出水井21中，部分上清液通过设置在该出水井21中的上清液回流泵22回流至该水解区1中完成上清液回流，剩余的上清液作为达标出水通过出水管25排出。

在该污泥储存池6中，部分活性污泥通过设置在该污泥储存池6中的污泥回流泵15回流至厌氧区2中完成污泥回流，同时剩下的污泥经由污泥泵16排放至该反应器之外。

本发明从以下三方面进行了改进：

1)利用厌氧一好氧组合原理，充分发挥无能耗的厌氧水解预处理的优势，同时降低氧化沟的有机负荷，增强系统反硝化脱氮效果，进而达到降低系统的能耗的目标。

水解区1的作用机理主要包括以下几个方面：

a.水解酸化菌将废水中的有机物降解为甲酸、乙酸等小分子有机物，易被反硝化菌利用，提高了反硝化的速率和碳源利用效率。

b.水解酸化过程和反硝化过程在同一水解区中进行，从而获得协同处理彼此促进的效应。水解酸化为反硝化提供了高效碳源，反硝化对水解酸化产物的消耗又可加速水解酸化反应的发生，减少产物抑制，从而使酸化过程、碳源的利用都更加充分。

c.反硝化菌对酸化产物的及时有效的利用可将其浓度保持在较低水平，减少了其他微生物对酸化产物的吸收、吸附、以及生物代谢利用。

d.硝化液回流改变了水解区的氧化还原电位，在一定程度上可能抑制了甲烷菌(最佳ORP-200～-400mv)的生长。

e.推流式的流态，上流式对于微生物生长极为有效。

与传统的脱氮除磷工艺相比较而言，同样在不增加外部碳源的情况下，本发明的厌氧微孔曝气氧化沟反应器的脱氮效果要提高近20～40％，这对于目前城市污水处理厂越来越严格的氮磷控制指标来说，这种厌氧微孔曝气氧化沟无疑是个最佳选择。

2)好氧区4(氧化沟)整合了传统活性污泥法中的微孔曝气装置，大大提高了好氧区内溶解氧的利用效率。利用推进器代替传统氧化沟的转刷和转碟装置，形成良好的水力流态，在不降低水平流速的前提下，大大降低了推动的动力能耗。

本发明中采用微孔曝气装置和水下推进器。首先在各氧化沟中以一定间隔设置微孔曝气装置，利用微孔曝气方式增大了氧化沟工艺污水与空气接触面积，提高了氧转移效率高。其次，在微孔曝气装置的下游紧邻设置有水下推进器，利用较低的能耗，满足氧化沟工艺运行所必需的水平流速。另外，水下推进器也增加了溶解氧的传递，从而有助于改善微孔曝气装置的供氧效率。水下推进器对供氧效率的提高主要通过两个途径：一方面使水体流态更趋于紊乱，有利于加速气液界面的更新而加速氧的转移；另一方面通过削弱环状流的影响，使气泡实际上升流速度降低，相应地延长了气液之间的接触时间。

另外，厌氧微孔曝气氧化沟中设置的曝气装置的区域与非曝气装置的区域之比在1/4～1/3之间，这与传统活性污泥法工艺100％区域布置曝气扩散装置相比，大大节约了曝气装置的装配成本和降低了运行能耗。

鉴于以上因素，厌氧微孔曝气氧化沟工艺具有处理效果好，能耗低的特点。

3)提高系统的池容利用效率

氧化沟系统池容利用率与溶解氧的利用率和活性污泥的利用率均有关系。活性污泥中的微生物菌与溶解氧及有机底物接触充分的情况下，系统的处理效率才是最佳的。

一般而言，好氧曝气池中供氧曝气的不均匀性几乎是不可避免的，所以，即使采用了符合规范要求的供风量，在池体局部仍会形成死角、死区。然后氧化沟的这种循环沟渠推流形式则可以有效避免类似情况的发生。因此，利用微孔曝气的方式，增加水下推进器提高横向流速后，有利于提高池容的利用率。

下面通过实际污水处理厂的测试结果来进一步说明本发明的优点及效果。

测试条件及方法：

以某城市1.5万m³/d的污水处理厂工程为例，设计进水水质COD 450mg/L，BOD 220mg/L，TN 50mg/L，NH₄-N 40mg/L，出水达到一级B排放标准。该工程采用的主体工艺为厌氧微孔曝气氧化沟工艺，反应器有效容积为12490m³，停留时间19.40小时，包括水解、厌氧、缺氧、好氧和沉淀五个处理阶段。其处理工艺流程如下：

其流程为：污水首先经过粗格栅去除粗大杂物，经过初步分离后污水进入集水井，经泵提升后流经平流沉砂池上的转鼓分离机进一步去除较小的颗粒物，转鼓分离机截留物连同格栅截留下来的栅渣外运至垃圾场。污水经转鼓分离机后进入平流沉砂池进行砂水分离，分离出砂石液经砂水分离装置去除污水中的砂石，截留的砂外运。沉砂池出水进入本发明的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，各项指标经微生物生化反应处理后达标排放。

从厌氧微孔曝气氧化沟反应器中排出的剩余污泥被送入集泥池，经脱水机脱水后，泥饼外运。

经实际运行后，对处理前后的污水检测结果如表1所示。表2为污水处理期间反应器内工艺参数。

表2运行期间反应器内工艺参数

序号	名称	数值	备注
				1	反应器内温度℃	13～29℃
2	出水回流比％	100～200	混合液循环
				3	污泥负荷[kgBOD/(kgMLVSS.d)]	0.12
4	污泥浓度MLSS mg/L	2540
				5	反硝化去除负荷[kgNO₃-N/N/m³.d]	0.1
6	水解区停留时间h	2.5
				7	厌氧区停留时间h	1
8	缺氧区停留时间h	1.5
				9	沉淀区停留时间h	3

根据实际工程数据可得，厌氧微孔曝气氧化沟工艺的出水水质可以满足国家城镇污水处理厂一级B排放标准。出水的COD值在50mg/L以下，氨氮基本控制在5mg/L以下，总氮浓度基本都维持在15mg/L以下，个别指标可以满足国家一级A标准。

该项目的投资为1200元/吨，吨水电耗为0.21kw.h/m³，直接运行成本0.35元/m³，单位经营成本约0.55元/m³。

Claims

1.一种厌氧微孔曝气氧化沟反应器，该反应器包括相互邻接且彼此之间水力连通的多个处理区域，所述多个处理区域包括：

水解区(1)，将待处理的污水引入该水解区(1)，并通过停留其中的水解酸化菌和反硝化菌进行水解酸化处理和反硝化脱氮作用，以去除COD、BOD、悬浮物SS和总氮指标，并将污水中的难降解有机物转化为易被生物降解的有机物；

厌氧区(2)，将经水解处理后的污水自该水解区(1)引入该厌氧区(2)，并通过停留其中的厌氧菌进行厌氧处理，从污水中释放出磷；

缺氧区(3)，将经厌氧处理后的污水自该厌氧区(2)引入该缺氧区(3)，并通过停留其中的兼性菌进行缺氧反硝化处理，从污水中脱氮；

好氧区(4)，将经缺氧处理后的污水自该缺氧区(3)引入该好氧区(4)，并通过供氧方式而对污水进行去除有机碳源、硝化处理和好氧吸磷；

沉淀区(5)，将处理好的泥水混合液自该好氧区(4)引入该沉淀区(5)，进行泥水分离，然后进行污泥排放和处理后清水的排放；其中

在该沉淀区(5)和该水解区(1)之间设置有上清液回流通道(R1)，使得该沉淀区(5)中排出的含有硝酸盐的上清液回流至该水解区(1)中，并利用反硝化菌进行反硝化处理来脱除氮源。

2.根据权利要求1所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中，在该沉淀区(5)和该厌氧区(2)之间还设置有污泥回流通道(R2)，使得在该好氧区(4)中经去除有机碳源和硝化处理的部分污泥从该沉淀区(5)回流至该厌氧区(2)中，保持足够的微生物量继续参加厌氧处理。

3.根据权利要求1所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中，在该好氧区(4)和该缺氧区(3)之间还设置有混合液回流通道(R3)，使得该好氧区(4)中的部分含有硝酸盐的泥水混合液回流至该缺氧区(3)中继续参加缺氧反硝化处理。

4.根据权利要求3所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中，该好氧区(4)由四条并排的长条形沟道形成双U形环流沟渠，在每条长条形沟道的中部设置用于给微生物供氧的微孔曝气装置(20)。

5.根据权利要求4所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中，在设置于每条长条形沟道中的微孔曝气装置(20)的下游紧邻设置有用以推动泥水混合液循环流动的水下推进器(19)。

6.根据权利要求4所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中，在该好氧区(4)中包括：

混合液回流泵(14)，在该混合液回流通道(R3)中将该好氧区(4)中的部分泥水混合液回流至该缺氧区(3)中，该混合液回流泵(14)设置在靠近该缺氧区(3)处；

连通孔(10)，用于与该沉淀区(5)连通，该连通孔(10)设置在该好氧区(4)与该沉淀区(5)之间的隔墙上；以及

出水堰(12)，用于收集处理后的泥水混合液，该出水堰(12)设置在靠近该连通孔(10)处，将所收集的泥水混合液通过该连通孔(10)流入下一处理区域。

7.根据权利要求1或2或3所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中，该水解区(1)呈矩形形状，在该水解区(1)中包括：

进水管(23)，用于将待处理污水引入该水解区(1)中，该进水管(23)与外部污水输送管道连通；

连通孔(7)，用于与该厌氧区(2)连通，该连通孔(7)设置在该水解区(1)与该厌氧区(2)之间的隔墙上；以及

出水堰(11)，用于收集上清液，该出水堰(11)设置在靠近该连通孔(7)处，将所收集的上清液通过该连通孔(7)流入下一处理区域。

8.根据权利要求1或2或3所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中，该厌氧区(2)由两条并排的长条形沟道形成环流沟渠，在每条长条形沟道的中部设置有用以推动泥水混合液循环流动的水下推进器(17)。

9.根据权利要求8所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中，在该厌氧区(2)中包括连通孔(8)，用于与该缺氧区(3)连通，该连通孔(8)设置在该厌氧区(2)与缺氧区(3)之间的隔墙上。

10.根据权利要求1或2或3所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中，该缺氧区(3)由两条并排的长条形沟道形成环流沟渠，在每条长条形沟道的中部设置有用以推动泥水混合液循环流动的水下推进器(18)。

11.根据权利要求10所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中，在该缺氧区(3)中包括连通孔(9)，用于与该好氧区(4)连通，该连通孔(9)设置在该缺氧区(3)中与该好氧区(4)之间的隔墙上。

12.根据权利要求1或2或3所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中，该沉淀区(5)由矩形沟道形成，在该沉淀区(5)中包括：

配水渠(26)，用于将从该好氧区(4)流出的处理好的泥水混合液均匀分布地引入该沉淀区(5)，该配水渠(26)设置在该沉淀区(5)的上游端；

污泥斗(24)，用于将该沉淀区(5)中沉淀的污泥收集起来，该污泥斗(24)设置在该配水渠(26)附近；

出水堰(13)，用于收集泥水分离后的上清液并排出，该出水堰(13)设置在该沉淀区(5)的下游端。

13.根据权利要求2所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，该反应器还包括：

污泥储存池(6)，用于将该沉淀区(5)中沉淀后的污泥引入该污泥储存池(6)并储存其中，该污泥储存池(6)设置在该沉淀区(5)和该水解区(1)之间。

14.根据权利要求13所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，其中在该污泥储存池(6)中包括：

污泥回流泵(15)，在污泥回流通道(R2)中将活性污泥从该沉淀区(5)回流至该厌氧区(2)中；以及

污泥排放泵(16)，用于将含有磷元素的剩余污泥从该污泥储存池(6)排出。

15.根据权利要求1或2或3所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器，该反应器还包括出水井(21)，用于将该沉淀区(5)中的出水堰(13)排出的上清液引入其中，该出水井(21)设置在该沉淀区(5)和该好氧区(4)之间，在该出水井(21)中包括：

上清液回流泵(22)，在上清液回流通道(R1)中将该出水堰(13)排出的部分上清液回流至该水解区(1)中；以及

出水管(25)，用于将该出水堰(13)排出的上清液排出该反应器之外，该出水管(25)与外部处理后清水输送管道连通。

16.一种污水处理方法，其应用根据权利要求1至15中任意一项所述的厌氧微孔曝气氧化沟反应器进行污水处理，该方法包括以下步骤：

将待处理的污水引入水解区(1)，并通过停留其中的水解酸化菌和反硝化菌进行水解酸化处理和反硝化脱氮作用，以去除COD、BOD、悬浮物SS和总氮指标，并将污水中的难降解有机物转化为易被生物降解的有机物；

将经水解处理后的污水自该水解区(1)引入该厌氧区(2)，并通过停留其中的厌氧菌进行污水的释放磷元素处理；

将经厌氧处理后的污水自该厌氧区(2)引入该缺氧区(3)，并通过停留其中的兼性菌进行污水的反硝化脱氮处理；

将经缺氧处理后的污水自该缺氧区(3)引入该好氧区(4)，并通过供氧方式而对污水进行有机碳源去除、硝化处理和吸磷处理；以及

将处理好的泥水混合液自该好氧区(4)引入该沉淀区(5)，进行泥水分离，然后进行污泥排放和处理后清水的排放；其中

当从该沉淀区(5)排出上清液时，将部分上清液从该沉淀区(5)至该水解区(1)进行上清液回流，使得部分含有硝酸盐的上清液回流至该水解区(1)中，并通过利用反硝化菌进行反硝化处理来脱除氮源。

17.根据权利要求16所述的污水处理方法，其还包括以下步骤：

当从该沉淀区(5)排出污泥时，将部分污泥从该沉淀区(5)至该厌氧区(2)进行污泥回流，使得部分含有活性微生物的污泥回流至该厌氧区(2)中继续参与厌氧处理。

18.根据权利要求16所述的污水处理方法，其还包括以下步骤：当在该好氧区(4)中对泥水混合液进行有机碳源去除和硝化处理时，将部分正在处理中的泥水混合液从该好氧区(4)至该缺氧区(3)进行混合液回流，使得部分含有硝酸盐的泥水混合液回流至该缺氧区(3)中继续参加缺氧反硝化处理。