CN111348748B - 一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺及设备，工艺包括a、一级颗粒污泥污水处理；b、二级活性污泥法污水处理；c、污泥收集干化，三个步骤；设备包括反应器A区和反应器B区，反应器A区设有第一进水管和第一复合填料，反应器B区设有出水管，反应器A区和反应器B区之间设有连接管，反应器A区和反应器B区均设有曝气机构。本发明采用间歇进水、间歇曝气方式快速培养出颗粒污泥增强污水处理效率、采用两级进水方式节省碳源；同时确保反应器具有较强的耐冲击负荷、污水处理高效、剩余污泥产量低、固液分离彻底等特征。整套工艺不引入过多处理单元，既处理高效、出水稳定达标，又可控制成本在较低水平。
Description
技术领域
本发明属于农村和城镇生活污水处理技术领域，尤其涉及一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺及设备。
背景技术
在农村污水处理领域，农村污水具有低碳、高氮磷、流量变化大等特征，这些特征制约着农村污水处理的难度和成本。活性污泥法是一种以活性污泥微生物为主体的废水生物处理技术。该技术是在人工强化条件下，对污水中各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥，利用活性污泥中的微生物在适宜条件下分解去除污水中的有机污染物。然后泥水分离，将处理后的上清液和多余污泥排出系统。SBR是序批式活性污泥法的简称，是一种按序列间歇进水、间歇曝气方式运行的活性污泥法。它的主要特征是在运行操作上的有序性和间歇性，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体，在该池中完成进水、反应、沉淀、排水、闲置等工序。适用于间歇排放和污水流量变化较大的场合。
好氧颗粒污泥技术是一种新型污水处理技术，具有颗粒污泥生物量大、污泥龄长，剩余污泥产量低、颗粒沉降速度快、污水处理高效、可承受较高有机负荷、抗冲击负荷强、耐有毒有害性强等特征。好氧颗粒污泥形成机理复杂，包含物理、化学和生物等相互作用。一般形成过程看作是在一定流体力学、选择压等条件下，微生物通过多种机理(胞外多聚物、丝状菌骨架、诱导凝结核、阳离子结合)自凝聚形成的生物体聚集现象。
传统单级SBR颗粒污泥反应器要实现选择压，往往会造成出水SS高的问题。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺及设备，结合好氧颗粒污泥和序批式活性污泥法，兼具污水处理上的菌种、效率等方面的优势和稳定性，该工艺采用间歇进水、间歇曝气方式快速培养出颗粒污泥，提高系统的污水处理效率和稳定性。该工艺采用两级分段进水方式节省碳源，同时解决颗粒污泥因沉降速度快而可能产生的出水SS高的问题。确保反应器具有较强的耐冲击负荷、污染物去除高效、剩余污泥产量低、固液分离彻底等特征。整套工艺不引入过多处理单元，既处理高效、出水稳定达标，又可控制成本在较低水平。设备水处理效率高，水处理效果高，运行方便，便于维护。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
a、一级颗粒污泥污水处理：一级污水原水进入反应器A区，利用好氧颗粒污泥对污水有机质吸附降解。可通过投加调理后的污泥微粉维持好氧颗粒污泥稳定及强化脱氮。一方面通过活性污泥好氧吸磷，另一方面通过反应器A区内的除磷复合填料强化化学除磷效果，并利用除磷沉淀物为诱导凝结核，促进污泥颗粒化进程。如：利用化学除磷产生的铁螯合物(微生物群感效应、细胞信号分子学)提供凝结核等共同促进好氧污泥的颗粒化，形成并控制选择压，快速培养出好氧颗粒污泥。通过该方式形成好氧颗粒污泥粒径大、结构密实且多种微生物共存，颗粒由外到内形成好氧、缺氧、厌氧微环境，使异养菌、硝化菌和反硝化菌等在各自适宜空间活动，有利于实现同步硝化反硝化和短程硝化反硝化。处理高效、沉降速度快。
b、二级活性污泥法污水处理：将反应器A区中不易沉降的轻质絮体污泥同混合液一起导入反应器B区，同时在反应器B区中导入二级污水原水用于补充碳源，在反应器B区中采用序批式活性污泥法处理，进一步的脱氮除磷，之后静置沉淀，完成污泥和上清液的分离。反应器A区中的颗粒污泥因沉降速度快而可能产生的出水SS高，而反应器B区中能将反应器A区中的轻质污泥絮体彻底固液分离，同时再导入污水原水用于补充碳源，节省碳源。
c、污泥收集干化：反应器B区产生的剩余污泥通过周期性的排泥排出至污泥收集干化池。反应器B区产生的剩余污泥通过周期性的排泥排出到污泥收集干化池。污泥收集干化池通过回流管将污泥渗漏液回流到反应器B区，污泥收集干化池内富含磷的干化污泥，可定期清理回用或由污泥处理厂处理(如：烧结陶粒)。
进一步，步骤a的详细步骤为：
1、一级污水原水在底部进水至反应器A区，在底部高生物量区快速培养颗粒污泥，底部进水促进污泥颗粒化进程，有利于快速培养出好氧颗粒污泥。
2、搅拌：通过搅拌器均化，增强颗粒污泥对污水有机质的吸附降解；
3、间歇曝气：间歇性曝气，完成生物脱氮和有机物去除，同时利用曝气形成水力剪切促进污泥颗粒化，并加快除磷复合填料的化学除磷进程，利用化学除磷产出的螯合物进一步促进污泥的颗粒化，利用颗粒污泥易于形成好氧-缺氧-厌氧分层微环境而实现同步硝化反硝化。
4、控制选择压：在反应器A区通过控制选择压，将沉降性能好的颗粒污泥留下，将不易沉降的轻质絮体污泥同混合液一起排入到反应器B区进一步处理。
一级进水通过第一进水管从反应器A区的底部进水，利于在底部高生物量区吸附凝聚出颗粒污泥，之后通过第一搅拌器低速厌氧搅拌增强颗粒污泥对污水有机质的吸附降解，然后间歇性曝气完成脱氮和有机物去除过程。利用曝气形成的水力剪切促进颗粒化，并加快除磷复合填料的化学除磷进程，并利用化学除磷产出的螯合物进一步促进污泥的颗粒化。利用颗粒污泥易于形成好氧-缺氧-厌氧分层微环境而实现同步硝化反硝化的特征，加快有机物降解。在反应器A区较短的水力停留情况下，达到高效去除有机物、脱氮除磷的目的。在反应器A区通过控制选择压，将沉降性能好的颗粒污泥留下，将不易沉降的絮状污泥同混合液一起通过连接管进入反应器B区。
进一步，步骤b的详细步骤为：
1、进水：将反应器A区的不易沉降的轻质絮体污泥同混合液一起导入至反应器B区；
2、补充碳源：将污水原水引入反应器B区，由搅拌器进行搅拌均化；
3、反应：间歇性曝气，分阶段完成反硝化、硝化、二次反硝化等过程；
4、静置：静置沉淀，污泥和上清液分离。
反应器A区带硝态氮污水混合液进入反应器B区，二级进水通过第二进水管将污水原水导入反应器B区，由第二搅拌器进行搅拌均化。利用污水原水中的碳源进行反硝化，实现脱氮并节省碳源的目的。反应器B区采用序批式活性污泥法，集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体，在反应器B区中完成进水、反应、沉淀、排水、闲置等工序。通过少量曝气完成气体吹脱，通过理想的静置沉淀过程，实现污泥和上清液的分离，确保出水SS的稳定达标。
一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺的设备，其特征在于：包括反应器A区和反应器B区，反应器A区设有第一进水管和第一复合填料，反应器B区设有出水管，反应器A区和反应器B区之间设有连接管，反应器A区和反应器B区均设有曝气机构，能够便捷高效的进行污水处理，处理效果好，运行简单，便于维护。
进一步，反应器B区设有第二复合填料。通过第二复合填料提高反应器B区中的脱磷效率。
进一步，反应器B区设有第二进水管。第二进水管利用污水原水用于补充反应器B区中的碳源，能够节省碳源。
进一步，反应器A区设有第一搅拌器，第一搅拌器低速厌氧搅拌增强颗粒污泥对污水有机质的吸附降解。
进一步，反应器B区设有第二搅拌器，第二搅拌器搅拌均化。
进一步，还包括污泥收集干化池，污泥干化池与反应器B区相连接。反应器B区产生的剩余污泥通过周期性的排泥排出到污泥收集干化池。污泥收集干化池通过回流管将污泥渗漏液回流到反应器B区，污泥收集干化池内富含磷的干化污泥，可定期清理回用或由污泥处理厂处理(如：烧结陶粒)。
进一步，曝气机构包括气泵、单向阀、电磁阀和曝气装置，气泵与单向阀相连接，单向阀与电磁阀相连接，电磁阀与曝气装置相连接。间歇性曝气，实现高效快速的污水处理。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1)采用底部进水方式，促进污泥颗粒化进程，有利于快速培养出好氧颗粒污泥；
2)好氧颗粒污泥利于实现同步硝化反硝化，两级进水节省碳源且处理高效；沉降速度快，不需过长的水力停留时间；污泥龄长、有利于污泥减量；
3)时间上反应为理想推流，生化反应推力大；沉淀为理想静置沉淀，固液分离效果好；
4)间歇式运行，能耗省；运行方式灵活，脱氮效果好；
5)交替厌氧-缺氧-好氧环境，有效防止污泥膨胀；
6)耐冲击负荷，反应池微生物活性高，污水处理能力强；
7)设施占地面积小，工艺简单灵活。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺的结构示意图。
图中，1-反应器A区；2-反应器B区；3-第一进水管；4-第一复合填料；5-出水管；6-连接管；7-曝气装置；8-第二复合填料；9-第二进水管；10-第一搅拌器；11-第二搅拌器；12-污泥收集干化池；13-气泵；14-单向阀；15-电磁阀。
具体实施方式
如图1所示，为本发明一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺，包括如下步骤：
a、一级颗粒污泥污水处理：一级污水原水进入反应器A区1，利用好氧颗粒污泥对污水有机质吸附降解。可通过投加调理后的污泥微粉维持好氧颗粒污泥稳定及强化脱氮。一方面通过活性污泥好氧吸磷，另一方面通过反应器A区1内的除磷复合填料强化化学除磷效果，并利用除磷沉淀物为诱导凝结核，促进污泥颗粒化进程。如：利用化学除磷产生的铁螯合物(微生物群感效应、细胞信号分子学)提供凝结核等共同促进好氧污泥的颗粒化，形成并控制选择压，快速培养出好氧颗粒污泥。通过该方式形成好氧颗粒污泥粒径大、结构密实且多种微生物共存，颗粒由外到内形成好氧、缺氧、厌氧微环境，使异养菌、硝化菌和反硝化菌等在各自适宜空间活动，有利于实现同步硝化反硝化和短程硝化反硝化。处理高效、沉降速度快。
b、二级活性污泥法污水处理：将反应器A区1中不易沉降的轻质絮体污泥同混合液一起导入反应器B区2，同时在反应器B区2中导入二级污水原水用于补充碳源，在反应器B区2中采用序批式活性污泥法处理，进一步的脱氮除磷，之后静置沉淀，完成污泥和上清液的分离。反应器A区1中的颗粒污泥因沉降速度快而可能产生的出水SS高，而反应器B区2中能将反应器A区1中的轻质污泥絮体彻底固液分离，同时再导入污水原水用于补充碳源，节省碳源。
c、污泥收集干化：反应器B区2产生的剩余污泥通过周期性的排泥排出至污泥收集干化池12。污泥收集干化池12通过回流管将污泥渗漏液回流到反应器B区2，污泥收集干化池内富含磷的干化污泥，可定期清理回用或由污泥处理厂处理(如：烧结陶粒)。
步骤a的详细步骤为：
1、一级污水原水在底部进水至反应器A区1，在底部高生物量区培养颗粒污泥，底部进水促进污泥颗粒化进程，有利于快速培养出好氧颗粒污泥。
2、搅拌：通过搅拌器均化，增强颗粒污泥对污水有机质的吸附降解；
3、间歇曝气：间歇性曝气，完成生物脱氮和有机物去除，同时利用曝气形成水力剪切促进污泥颗粒化，并加快除磷复合填料的化学除磷进程，利用化学除磷产出的螯合物进一步促进污泥的颗粒化，利用颗粒污泥易于形成好氧-缺氧-厌氧分层微环境而实现同步硝化反硝化。
4、控制选择压：在反应器A区1通过控制选择压，将沉降性能好的颗粒污泥留下，将不易沉降的轻质絮体污泥同混合液一起排入到反应器B区2进一步处理。
一级进水通过第一进水管3从反应器A区1的底部进水，利于在底部高生物量区吸附凝聚出颗粒污泥，之后通过第一搅拌器10低速厌氧搅拌增强颗粒污泥对污水有机质的吸附降解，然后间歇性曝气完成脱氮和有机物去除过程。利用曝气形成的水力剪切促进颗粒化，并加快除磷复合填料的化学除磷进程，并利用化学除磷产出的螯合物进一步促进污泥的颗粒化。利用颗粒污泥易于形成好氧-缺氧-厌氧分层微环境而实现同步硝化反硝化的特征，加快有机物降解。在反应器A区1较短的水力停留情况下，达到高效去除有机物、脱氮除磷的目的。在反应器A区1通过控制选择压，将沉降性能好的颗粒污泥留下，将不易沉降的絮状污泥同混合液一起通过连接管进入反应器B区2。
步骤b的详细步骤为：
1、进水：将反应器A区1的不易沉降的轻质絮体污泥同混合液一起导入至反应器B区2；
2、补充碳源：将污水原水引入反应器B区2，由搅拌器进行搅拌均化；
3、反应：间歇性曝气，分阶段完成反硝化、硝化、二次反硝化；
4、静置：静置沉淀，污泥和上清液分离。
反应器A区1带硝态氮污水混合液进入反应器B区2，二级进水通过第二进水管9将污水原水导入反应器B区2，由第二搅拌器11进行搅拌均化。利用污水原水中的碳源进行反硝化，实现脱氮并节省碳源的目的。反应器B区2采用序批式活性污泥法，集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体，在反应器B区2中完成进水、反应、沉淀、排水、闲置等工序。通过少量曝气完成气体吹脱，通过理想的静置沉淀过程，实现污泥和上清液的分离，确保出水SS的稳定达标。
一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺的设备，包括反应器A区1和反应器B区2，反应器A区1设有第一进水管3和第一复合填料4，反应器B区2设有出水管5，反应器A区1和反应器B区2之间设有连接管6，反应器A区1和反应器B区2均设有曝气机构，能够便捷高效的进行污水处理，处理效果好，运行简单，便于维护。
反应器B区2设有第二复合填料8。通过第二复合填料8提高反应器B区2中的脱磷效率。
反应器B区2设有第二进水管9。第二进水管9利用污水原水用于补充反应器B区2中的碳源，能够节省碳源。
反应器A区1设有第一搅拌器10，第一搅拌器10低速厌氧搅拌增强颗粒污泥对污水有机质的吸附降解。
反应器B区2设有第二搅拌器11，第二搅拌器11搅拌均化。
还包括污泥收集干化池12，污泥干化池与反应器B区2相连接。反应器B区2产生的剩余污泥通过周期性的排泥排出到污泥收集干化池12。污泥收集干化池12通过回流管将污泥渗漏液回流到反应器B区2，污泥收集干化池12内富含磷的干化污泥，可定期清理回用或由污泥处理厂处理(如：烧结陶粒)。
曝气机构包括气泵13、单向阀14、电磁阀15和曝气装置7，气泵13与单向阀14相连接，单向阀14与电磁阀15相连接，电磁阀15与曝气装置7相连接。间歇性曝气，实现高效快速的污水处理。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1)采用底部进水方式，促进污泥颗粒化进程，有利于快速培养出好氧颗粒污泥；
2)好氧颗粒污泥利于实现同步硝化反硝化，两级进水节省碳源且处理高效；沉降速度快，不需过长的水力停留时间；污泥龄长、有利于污泥减量；
3)时间上反应为理想推流，生化反应推力大；沉淀为理想静置沉淀，固液分离效果好；
4)间歇式运行，能耗省；运行方式灵活，脱氮效果好；
5)交替厌氧-缺氧-好氧环境，有效防止污泥膨胀；
6)耐冲击负荷，反应池微生物活性高，污水处理能力强；
7)设施占地面积小，工艺简单灵活。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
a、一级颗粒污泥污水处理：
（1）进水：一级污水原水在底部进水至反应器A区，在底部高生物量区培养颗粒污泥，利用好氧颗粒污泥对污水有机质吸附降解，通过投加调理后的污泥微粉维持好氧颗粒污泥稳定及强化脱氮；
（2）搅拌：通过搅拌器均化，增强颗粒污泥对污水有机质的吸附降解；
（3）间歇曝气：间歇性曝气，完成生物脱氮和有机物去除，同时利用曝气形成水力剪切促进污泥颗粒化，并加快除磷第一复合填料的化学除磷进程，利用化学除磷产出的螯合物进一步促进污泥的颗粒化，利用颗粒污泥易于形成好氧-缺氧-厌氧分层微环境而实现同步硝化反硝化；
（4）控制选择压：在反应器A区通过控制选择压，将沉降性能好的颗粒污泥留下，将不易沉降的轻质絮体污泥同混合液一起排入到反应器B区进一步处理；
b、二级活性污泥法污水处理：
（1）进水：将反应器A区的不易沉降的絮状污泥同混合液一起导入至反应器B区；
（2）补充碳源：将污水原水引入反应器B区，由搅拌器进行搅拌均化；
（3）反应：间歇性曝气，分阶段完成反硝化、硝化、二次反硝化过程；
（4）静置：静置沉淀，污泥和上清液分离；
c、污泥收集干化：反应器B区产生的剩余污泥通过周期性的排泥排出至污泥收集干化池。
2.基于权利要求1所述的一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺的设备，其特征在于：包括反应器A区、反应器B区和污泥收集干化池，所述反应器A区设有第一进水管和第一复合填料，所述反应器B区设有出水管，所述反应器A区和所述反应器B区之间设有连接管，所述反应器A区和所述反应器B区均设有曝气机构，所述反应器B区设有第二复合填料，所述污泥收集干化池与所述反应器B区相连接。
3.根据权利要求2所述的一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺的设备，其特征在于：所述反应器B区设有第二进水管。
4.根据权利要求2所述的一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺的设备，其特征在于：所述反应器A区设有第一搅拌器。
5.根据权利要求2所述的一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺的设备，其特征在于：所述反应器B区设有第二搅拌器。
6.根据权利要求2所述的一种两级序批式反应器好氧颗粒污泥污水处理工艺的设备，其特征在于：所述曝气机构包括气泵、单向阀、电磁阀和曝气装置，所述气泵与所述单向阀相连接，所述单向阀与所述电磁阀相连接，所述电磁阀与所述曝气装置相连接。
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