[发明专利]活性污泥-生物膜组合循环流脱氮除磷一体化污水处理装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水生物处理方法，涉及一种同步除磷脱氮、抗水质水量冲击负荷能力强的一体化污水处理技术，适用于小城镇污水的同步除磷脱氮。

背景技术

随着我国城镇化的加速，越来越多的氮磷营养物质排入水体，加之农田径流等，水体富营养化现象越来越严重，氮磷等植物营养素的去除已成为城市污水处理的必要任务。我国小城镇污水的主要特点是污水排放规律和水质水量波动较大，水量一般在0.5×10⁴～3.0×10⁴m³/d范围；水质波动一般为COD：300～500mg/L，TN：30～60mg/L，TP：4～8mg/L。目前，针对小城镇污水同步除磷脱氮工艺的研究较多，但是大多流程复杂、处理效果不稳定，鲜有适合小城镇经济、技术和水质特点的除磷脱氮工艺，导致我国小城镇污水的处理排放达标率较低，水体污染情况日趋严重。且目前尚未见有关活性污泥-生物膜组合循环流脱氮除磷一体化工艺研究的相关报道。

传统的生物除磷脱氮工艺在实际应用过程中经常出现脱氮和除磷效果不能同时达到最佳的现象，用于水质水量波动大的小城镇污水处理时也存在不少问题，主要体现在以下几方面：(1)除磷与脱氮之间的污泥龄矛盾。传统除磷方式是通过排除富磷剩余污泥来去除污水中的磷酸盐，污泥龄越短越利于除磷；而在脱氮方面，由于硝化细菌增殖速度慢，系统必须维持较长的污泥龄才能取得良好的氮去除效果。因此，传统工艺往往处理不好脱氮与除磷之间的污泥龄矛盾，导致除磷脱氮不能兼顾。(2)硝化过程产物硝酸盐对厌氧释磷过程有抑制作用。厌氧段硝酸盐的存在，反硝化菌会与聚磷菌竞争污水中有机质，并优先于聚磷菌利用这些有机基质进行反硝化；硝酸盐的存在还会被部分聚磷菌利用作为电子受体进行反硝化，从而影响其对有机物的发酵产酸作用。结果使聚磷菌无法得到足够的挥发性脂肪酸(VFAs)，从而抑制聚磷菌厌氧释磷及PHB(聚β羟基丁酸盐)的合成能力，进而影响好氧段聚磷菌的吸磷能力，导致除磷效果不佳。(3)现有的实际工程中的工艺，微生物平均停留时间不长，导致增殖较慢的微生物有可能还没来得及增殖就已流失，如世代时间长的硝化菌较难增殖。此外，当污水水量水质波动大时，系统抗水力及浓度冲击负荷能力低，不宜于生物量的增加和高级别微生物的生长繁殖，从而导致除磷脱氮效果不稳定。

因此，针对小城镇污水水质水量变化大的特点以及小城镇经济、技术水平相对落后的现状，对水质水量抗冲击负荷能力强的经济可行的脱氮除磷污水处理工艺技术的研究开发意义重大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种抗水质水量冲击负荷能力强、同步除磷脱氮的活性污泥-生物膜组合循环流脱氮除磷一体化装置与方法(Cyclic Activated Sludge combined Biofilm System，简称CASBS)。

本发明的技术方案如下：

本发明首先提出一种活性污泥-生物膜组合循环流脱氮除磷一体化污水处理装置，其具有主反应器和化学除磷池。

所述主反应器有一内环池体和一外环池体，所述内环池体内为厌氧区，厌氧区从底部接入有进水管，厌氧区的出水通过底部的过水孔通往外环池体；厌氧区内设置有搅拌器；所述厌氧区的上部接出有富磷污水排放管，富磷污水排放管连接至化学除磷池。

在外环池体中，沿圆周方向依次划分为缺氧区、好氧区、缺氧区和好氧区。好氧区内有交错布设的生物膜，其底部设置有曝气设施，曝气管道与生物膜最好交错布设，以减少曝气对生物膜的扰动，保证生物膜上微生物生长良好。所述装置通过控制曝气量使在外环池体沿程有明显的溶解氧梯度。

在外环池体的底部设置有两向推流器，使外环池体的水流可以环绕反应器顺时针从缺氧区到好氧区再到缺氧区、好氧区或逆时针方向从缺氧区到好氧区再到缺氧区、好氧区，形成循环运动。且推流器最好在反应器外环的缺氧区底部对称设置。

在所述好氧区的中部设置有滗水器，滗水器向外接出达标污水，在好氧区底部接出有剩余污泥排放管。

从所述装置的缺氧区底部接出有混合液回流管至厌氧区内。

所述化学除磷池也设置有搅拌器，从化学除磷池底部接有化学除磷污水回流管至主反应器的好氧区，在化学除磷池的底部接出有化学污泥排放管。

进一步，利用上述装置，本发明提出一种活性污泥-生物膜组合循环流脱氮除磷一体化污水处理方法，所述方法包括两个运行工序，步骤如下：

(1)主反应运行工序，设每周期为n小时，n＝4～8：