[发明专利]一种强化除磷与污泥减量型污水处理工艺

说明书

本发明涉及一种强化除磷与污泥减量型污水处理工艺，污水进入前置污泥减量单元，然后以逆向流流态，斜对角方式，反复逆流进入主反应器处理过程，依次流经厌氧区、缺氧区和好氧区进行生化反应处理，出水进入二沉池静置，二沉池下部污泥经污泥外回流管回流至前置污泥减量单元，处理完成后的污水经二沉池上部出水管排出；同时，厌氧区上清液进入侧流化学结晶柱进行磷的化学结晶去除，除磷后清液回流到缺氧区。本发明污水处理工艺采用装置安装方便，操作简捷，性能可靠稳定，处理效果良好且运行成本低。工艺流态为混合流态，生物载体为悬浮式填料，无需支撑固定，使用方便，能够达到较好的污水脱氮、除磷、磷回收和污泥减量效果。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种强化除磷与污泥减量型污水处理工艺。

背景技术

高含氮、磷污水的排放会大量消耗水体氧气，造成水体富营养化，甚至产生毒性。因此，去除污水中生物有机物质，尤其是利用生物方式去除，对于水环境的保护至关重要。目前主流的污水除磷技术主要是物理、化学和生物方法的单独使用和结合强化。物理除磷方法已经被证实是一种较为昂贵的处理方法，例如电解析和反渗透技术，但这些技术效率低，去除率仅为10%。化学除磷技术则会带来较为高昂的化学药剂消耗，并产生大量的化学污泥，这又与目前的减少污水处理中的剩余污泥产量发展方向相悖。生物处理技术在理论上可以达到98%的总磷去除率，但在实际的污水处理中，又存在聚磷菌与其他菌种尤其是发硝化菌争抢有机物的竞争关系，生活污水普遍碳源偏低等限制因素，其实际处理效率也不高。并且生物处理的最终除磷方式也是依靠排除高浓度含磷污泥，故依然存在剩余污泥过大的问题，增加了污水处理的成本。但相比之下，生物除磷方法较之物理和化学方法，其经济效益更好，运行操作更为简便，在降低出水总磷含量，控制水体富营养化方面也行之有效，所以是目前大多数污水处理厂最主流的除磷方式。

传统的生物除磷过程主要是依靠聚磷菌完成的，包括两个过程：厌氧环境中聚磷菌利用分解体内磷粒释放的能量，将挥发性脂肪酸转换成PHB储存在体内；好氧或者缺氧环境中聚磷菌分解体内的PHB产生能量用于自身细胞生长以及过量吸收水中的磷合成磷粒储存在细胞内，随着排除多余的富含聚磷菌的污泥完成除磷。目前，越来越严格的污水厂出水氮、磷和COD限值，远远超过了现有活性污泥工艺的处理能力，亟待对现有工艺的升级与发展。

基于传统A²O处理系统的生物膜填料处理工艺是一种高效的污水处理技术，能使生活污水处理后出水达到较高的水质。生物膜处理工艺有效避免了传统活性污泥处理方法的缺点，如抗冲击负荷差，容易产生污泥膨胀，剩余污泥产量大等，在提高污水处理脱氮除磷效率，尤其是在处理厂升级改造空间和资金有限的情况下，是一种新兴有前景的处理工艺。

生物膜处理工艺在污水处理方面主要优势有：降低剩余污泥产量；更高的有机物负荷率；降低悬浮固体（SS）浓度；更高的溶解氧传递效率；活性微生物生物量更高更丰富；由于生物膜依附于填料存在，从外而内形成溶解氧浓度差，有助于同步硝化反硝化和同步脱氮除磷反应的发生；生物填料较大的比表面积提高了附着生物传输率以及微生物对冲击负荷和有毒物质的抵抗能力。生物膜法在脱氮除磷方面也有一些劣势，例如，在目前国内生活污水多为低碳源情况下，碳源含量制约生物除磷效率；生物膜法较低的污泥产量也不利于磷的去除以及后续磷的回收与利用，为污水厂能量自给自足提供可能。

除此以外，常规污水处理工艺产生大量的剩余污泥，剩余污泥的处置费用在污水厂运行费用中占很大比例。这严重制约了污水处理的可持续发展，尤其是污水处理厂向能量自给自足甚至能源外供性污水处理转型发展。而控制剩余污泥的产生又与目前污水生物脱氮除磷工艺想矛盾，大量的剩余污泥又蕴含可二次利用的巨大潜能。

综上所述，如何在污水处理过程中消减污泥产生量，同时提高脱氮除磷的效果，尤其是低碳氮比污水的脱氮除磷效果成为了迫切需要解决的问题。研发新型的污泥减量与强化脱氮除磷耦合技术及其工艺系统，对我国污水处理事业的发展具有重大的意义。

发明内容