一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置

《一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置》属于水处理技术领域，具体涉及一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置。

曝气生物滤池（BAF）是2015年12月之前发展起来的新型生物膜法污水处理工艺，具有高效的脱氮除碳效能、占地面积小、运行费用低、无二沉池等特点。但是，曝气生物滤池工艺对进水的悬浮物浓度要求较高，需要进行复杂的预处理，例如常用的混凝沉淀、膜过滤或其它组合工艺，这无疑将增大曝气生物滤池的工艺流程和运行管理难度，同时在预处理过程中会去除大量的有机物（一般COD去除率在40％～70％），这对于控制出水总氮要达到最新国家排放标准的曝气生物滤池工艺来说，过多有机物的去除将会导致反硝化脱氮过程中的碳源不足。中国南方地区问题尤为严重，南方的原水COD/TN普遍偏低，若预处理过程中去除了大量的有机物，在后续的反硝化脱氮过程中通常需要投加有机物碳源（葡萄糖、甲醇、醋酸钠等）来补充有机物，原水中的有机物碳源不能得到充分的利用以及传统的预处理导致的问题，不仅增加了运行成本，同时也导致了二氧化碳排放量大大增加。

此外，在反硝化脱氮生物滤池—好氧硝化生物滤池组合工艺中，虽然预处理可以降低反硝化脱氮生物滤池的进水悬浮物浓度，但是预处理出水中的悬浮物仍然较高，导致运行过程中反硝化脱氮池阻力不断上升，需频繁地进行反冲洗来保持反硝化脱氮生物滤池的稳定运行。此外，后续好氧生物滤池的进水中的有机物浓度可导致异养菌的大量繁殖，抑制了硝化细菌对氨氮的硝化作用，同时增加了反冲洗频率，频繁的反洗更易导致好氧生物滤池内生物量和生物活性的恢复周期过长，这无疑降低了构筑物的处理效能和增加了管理难度与运行成本。

传统的曝气生物滤池工艺中，磷的去除效果一般较差，需要配合采用前置或后置化学除磷措施，在前置生物除磷的工程中，不仅正磷酸盐会消耗大量的除磷药剂，同时大量细小颗粒、胶体或有机物等的存在也会消耗大量的除磷药剂，这无疑增加了运行成本。

图1为《一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置》结构示意图之一。

图2为该发明结构示意图之二。

图3为该发明高效脱氮除磷污水处理工艺流程图。

图1中：1、进水管道，2、提升泵，3、流动式膜泥耦合池，4、生物膜填料和污泥床混合区，5、布水系统，6、悬浮状污泥，7、悬浮填料，8、搅拌装置，9、网孔隔离装置，10、出水渠，11、连接管道，12、化学除磷池，13、除磷加药系统，14、搅拌器，15、出水渠，16、排泥管，17、连接管道，18、好氧硝化生物滤池，19、高效空气扩散器，20、布水系统，21、硝化生物填料层，22、清水区，23、出水渠，24、曝气装置，25、供气管道，26、出水管道，27、配水区，28、硝化液回流泵，29、硝化液回流管道，30、清水池，31、排放管道。

图2中：1'、进水管道，2'、提升泵，3'、固定式膜-泥耦合池，4'、固定式填料和污泥床混合区，5'、布水系统，6'、悬浮污泥床，7'、纤毛状生物填料或悬挂式生物弹性填料，8'、出水渠，9'、连接管道，10'、化学除磷池，11'、加药系统，12'、搅拌器，13'、出水渠，14'、排泥管，15'、连接管道，16'、好氧曝气生物滤池，17'、高效空气扩散器，18'、布水系统，19'、硝化生物填料层，20'、清水区，21'、出水渠，22'、曝气装置，23'、供气管道，24'、出水管道，25'、配水区，26'、硝化液回流泵，27'、硝化液回流管道，28'、清水池，29'、排放管道。

2020年7月17日，《一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置》获得安徽省第七届专利奖银奖。 2100433B

• 实施例1

某生活污水处理厂，处理量1万立方米/天，进水COD浓度为240毫克/升，TP12毫克/升，NH3-N（氨氮）浓度为40毫克/升，TN（总氮）60毫克/升，悬浮物（SS）135毫克/升。污水依次经过流动式膜泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池处理。流动式膜泥耦合池水力停留时间为1小时，搅拌装置4组，载体填充率为50％，硝化液回流比为100％；好氧硝化生物滤池溶解氧为5.0毫克/升，水力停留时间为1小时。最终出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A排放标准。

• 实施例2

某化工废水处理厂，处理量0.3万立方米/天，进水COD浓度为2240毫克/升，TP42毫克/升，NH3-N（氨氮）浓度为90毫克/升，TN（总氮）600毫克/升，悬浮物（SS）635毫克/升。废水依次经过膜泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池处理。膜泥耦合池水力停留时间为10小时，搅拌装置5组，载体填充率为60％，硝化液回流比为300％；好氧硝化生物滤池溶解氧为6.0毫克/升，水力停留时间为12小时。最终出水COD浓度为150毫克/升，TP0.02毫克/升，NH3-N（氨氮）浓度为2毫克/升，TN（总氮）65毫克/升，悬浮物（SS）8毫克/升。

• 实施例3

某生活污水处理厂，处理量1万立方米/天，进水COD浓度为240毫克/升，TP12毫克/升，NH3-N（氨氮）浓度为40毫克/升，TN（总氮）60毫克/升，悬浮物（SS）135毫克/升。污水依次经过固定式膜-泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池处理。固定式膜-泥耦合池水力停留时间为2小时，硝化液回流比为150％；好氧硝化生物滤池溶解氧为4.0毫克/升，水力停留时间为3小时。最终出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A排放标准。

• 实施例4

某化工废水处理厂，处理量0.3万立方米/天，进水COD浓度为2240毫克/升，TP42毫克/升，NH3-N（氨氮）浓度为90毫克/升，TN（总氮）600毫克/升，悬浮物（SS）635毫克/升。废水依次经过固定式膜-泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池处理。固定式膜-泥耦合池水力停留时间为10小时，硝化液回流比为280％；好氧硝化生物滤池溶解氧为6.0毫克/升，水力停留时间为12小时。最终出水COD浓度为130毫克/升，TP0.03毫克/升，NH3-N（氨氮）浓度为3毫克/升，TN（总氮）63毫克/升，悬浮物（SS）10毫克/升。

一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置专利目的

《一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置》目的是提供一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置，该工艺及其装置成功解决了传统曝气生物滤池工艺中存在原水中碳源利用不充分、除磷药剂投加量过大、生物滤池反冲洗周期频繁、构筑物处理效能较低、硝化效果不好、额外补充反硝化碳源等问题，具有净化污水效率高、处理出水水质好的特点，且装置结构简单、成本低廉。

一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置技术方案

《一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置》提供一种高效脱氮除磷污水处理装置，它是由膜泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池依次串联而成，膜泥耦合池与清水池间设有回流泵和回流管道组成的硝化液回流系统，进而依次构成生物强化的水解、除碳、脱氮—物化强化的除磷、除碳、除悬浮物（SS）—生物强化的硝化、除碳三步骤的高效脱氮除磷污水处理装置。

膜泥耦合池包括流动式膜泥耦合池或固定式膜-泥耦合池，可为膜泥耦合缺氧池或膜泥耦合厌氧池。

化学除磷池包括除磷药剂投加系统、搅拌装置、化学除磷池本体、排泥管，化学除磷池本体为高效混凝沉淀池或磁混凝沉淀池。

所述膜泥耦合池为流动式膜泥耦合池，其周边出水设有分离生物载体的网孔隔离装置，其池内包括搅拌装置、布水系统、悬浮状生物膜载体、生物膜和悬浮状污泥。

所述膜泥耦合池为固定式膜-泥耦合池，固定式膜-泥耦合池内包括布水系统、固定式生物膜载体、生物膜和悬浮状污泥。

所述搅拌装置为水下搅拌器或水下推流装置，且设置数量至少为1组。

所述悬浮状生物膜载体填充率为5％～70％，

《一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置》步骤如下：

（1）生物强化的水解、脱氮、除碳反应：待处理的污水与清水池回流的硝化液混合后从底部的布水系统流入膜泥耦合池，膜泥耦合池内的生物膜载体、悬浮状污泥的表面及内部生长着水解酸化微生物和专性反硝化微生物。膜泥耦合池与清水池间的硝化液回流比为10％～400％，废水在膜泥耦合池中反应1小时～12小时。当膜泥耦合池为流动式膜泥耦合池时，其周边出水设有分离生物载体的网孔隔离装置，膜泥耦合池的搅拌装置使悬浮生物膜载体呈流化状态，加速污染物的传质速率。水解酸化微生物的胞外粘膜可将原水自带的有机物和悬浮物吸附，细胞内胞外酶将其水解成小分子后在进入细胞内代谢，不完全的代谢的悬浮物（SS）可以成为小分子易于降解的有机物，专性反硝化微生物则利用原污水中的有机物和转化后的溶解性有机物作为碳源，将来自于清水池的回流硝化液中的硝酸盐氮还原为氮气，从而实现脱氮和去除大部分有机物的目的。

（2）物化强化的除磷、除碳、除悬浮物反应：经膜泥耦合池净化后出水进入化学除磷池。通过投加化学除磷药剂，去除污水中的总磷、有机物和悬浮物，产生化学污泥则通过排泥管定期排出，经过泥水分离的出水中的悬浮物浓度小于70毫克/升，经过泥水分离净化后的出水作为好氧硝化生物滤池的进水。

（3）生物强化的硝化、除碳反应：经化学除磷池处理后的出水进入好氧硝化生物滤池，溶解氧为3.0～8.0毫克/升，水力停留时间为0.5小时～12小时。附着生长在生物填料层上的专性好氧硝化菌将氨氮氧化为硝酸盐氮，附着生长在生物填料层上的好氧异养菌将少量剩余的有机物去除，经好氧硝化生物滤池处理后的污水流入清水池，清水池的部分出水作为硝化液回流用水，部分出水作为达标外排出水。

一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置改善效果

《一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置》有效解决了对原水碳源利用不充分、常规曝气生物滤池预处理复杂、反冲洗频繁和的问题，同时能使污废水达到同步脱氮除碳和除磷目的，兼具成本低、污泥沉积少、生物倍增等特点，具有极大的推广应用价值。

1.一种高效脱氮除磷污水处理装置，所述装置是由膜泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池依次串联组成，其特征是膜泥耦合池与清水池间设有回流泵和回流管道组成的硝化液回流系统，膜泥耦合池为膜泥耦合缺氧池或膜泥耦合厌氧池；所述膜泥耦合池为流动式膜泥耦合池，其周边出水设有分离生物载体的网孔隔离装置，其池内包括搅拌装置、布水系统、悬浮状生物膜载体、生物膜和悬浮状污泥；所述化学除磷池包括除磷药剂投加系统、搅拌装置、化学除磷池本体、排泥管，化学除磷池本体为高效混凝沉淀池或磁混凝沉淀池。

2.根据权利要求1所述的高效脱氮除磷污水处理装置，其特征是所述膜泥耦合池为固定式膜泥耦合池，固定式膜泥耦合池内包括布水系统、固定式生物膜载体、生物膜和悬浮状污泥。

3.根据权利要求1所述的高效脱氮除磷污水处理装置，其特征是所述搅拌装置为水下搅拌器或水下推流装置，且设置数量至少为1组。

4.根据权利要求1所述的高效脱氮除磷污水处理装置，其特征是所述悬浮状生物膜载体填充率为5％～70％。

5.根据权利要求1所述的高效脱氮除磷污水处理装置的污水处理工艺，其工艺步骤如下：

（1）水解、脱氮、除碳反应：待处理的污水与清水池回流的硝化液混合后从底部的布水系统流入膜泥耦合池，膜泥耦合池内的生物膜载体、悬浮状污泥的表面及内部生长着水解酸化微生物和专性反硝化微生物；膜泥耦合池与清水池间的硝化液回流比为10％～400％，废水在膜泥耦合池中反应1小时～12小时；

（2）除磷、除碳、除悬浮物反应：经膜泥耦合池净化后出水进入化学除磷池；通过投加化学除磷药剂聚合氯化铝PAC、聚丙烯酰胺PAM，去除污水中的总磷、有机物和悬浮物，产生化学污泥则通过排泥管定期排出，经过泥水分离的出水中的悬浮物浓度小于70毫克/升，经过泥水分离净化后的出水作为好氧硝化生物滤池的进水；

（3）硝化、除碳反应：经化学除磷池处理后的出水进入好氧硝化生物滤池，溶解氧为3.0～8.0毫克/升，水力停留时间为0.5小时～12小时；经好氧硝化生物滤池处理后的污水流入清水池，清水池的部分出水作为硝化液回流用水，部分出水作为达标外排出水。

6.根据权利5所述的高效脱氮除磷污水处理装置的污水处理工艺，其特征是膜泥耦合池内的水解酸化微生物的胞外粘膜可将原水自带的有机物和悬浮物吸附，细胞内胞外酶将其水解成小分子后在进入细胞内代谢，不完全的代谢的悬浮物（SS）可以成为小分子易于降解的有机物，专性反硝化微生物则利用原污水中的有机物和转化后的溶解性有机物作为碳源，将来自于清水池的回流硝化液中的硝酸盐氮还原为氮气，从而实现脱氮和去除大部分有机物的目的。

《一种城市污水改良A²/O强化脱氮除磷处理装置及工艺》属于污水处理技术领域，具体涉及一种城市污水改良A²/O强化脱氮除磷装置以及工艺。

一种城市污水改良A2/O强化脱氮除磷处理装置及工艺专利目的

《一种城市污水改良A²/O强化脱氮除磷处理装置及工艺》针对相关反硝化除磷工艺不多，而且工艺流程普遍复杂，构筑物多，运行控制较繁琐等不足，致力于反硝化除磷技术新工艺开发与应用，充分发挥该技术的优点，开发出一种结构形式简单、运行方式灵活多变、占地面积小、脱氮除磷效果优异的城市污水改良A²/O强化脱氮除磷装置以及工艺。

一种城市污水改良A2/O强化脱氮除磷处理装置及工艺技术方案

《一种城市污水改良A²/O强化脱氮除磷处理装置及工艺》的目的是通过如下技术方案实现的：

一种城市污水改良A²/O强化脱氮除磷处理装置，其包括依次连接的厌氧池、第一缺氧池、第二缺氧池、好氧池和辐流式沉淀池；厌氧池采用水力搅拌，厌氧池还通过管道和缺氧混合液回流泵与第二缺氧池连接，第一缺氧池和第二缺氧池的底部分别设有曝气头，好氧池底部也布设有曝气头；厌氧池、第一缺氧池和第二缺氧池、好氧池设置在同一壳体内，通过隔板分隔形成；辐流式沉淀池通过管道和污泥回流泵与厌氧池连接，并通过管道和出水泵与好氧池连接。

进一步优化的，辐流式沉淀池通过回流污泥管与厌氧池连通，第一缺氧池与好氧池通过硝化混合液回流泵连通。

进一步优化的，好氧池底部也布设有曝气头数目比第一缺氧池和第二缺氧池的底部设有的曝气头数目多。

进一步优化的，所述第一缺氧池和第二缺氧池的体积比为1：1。

进一步优化的，厌氧池、缺氧池和好氧池的体积比为1：2：7~1：2.9：6.1；所述缺氧池的体积包括第一缺氧池和第二缺氧池的体积。

进一步优化的，所述辐流式沉淀池包括池体、排泥管、斜板、进水管、出水管、出水堰、污泥回流管和集泥斗，所述池体中心部位设有进水管，进水管的出水端位于池体的中心部位，进水管的进水端位于出水端上方，进水管的出水端连接有喇叭口，喇叭口正下方悬挂有水平放置的反射板，池体内下方两侧各装有斜板，斜板与池体底部之间有夹角，紧邻其中一侧的斜板内壁处设有所述污水回流管，进水管的进水端与设置在池体外部的污水处理池的出水端连接，出水堰位于池体上部且与设置于池体内壁上的出水管连接；池体底部的两块所述斜板围成集泥斗，污泥回流管进泥端插入集泥斗内部，插入集泥斗内部的污泥回流管上开设有均匀间隔的若干孔，污泥回流管的出泥端与池体外部的污水处理池的进泥端连接；池体底部设有排泥口。

进一步优化的，进水管的出水端与池体侧壁的距离为1.3米，与沉淀池底部的距离为1.5米；进水管出水端的喇叭口正下方用铁丝水平固定所述反射板，反射板与喇叭口的距离为30厘米；所述斜板与池体底部夹角为55度。所述集泥斗为倒圆台形。

所述进水管的出水端位于池体的中心部位，这样可使进水布水均匀，如偏离中心位置，布水不均，则无法保证沉淀池的沉淀效率。所述由斜板隔成集泥斗为锥形，这样可以最大限度的将一部分污泥回流到厌氧池，一部分污泥通过排泥管排到外界，尽量减少池体内污泥残留，保证沉淀池的沉淀效果的稳定性。所述进水管出水端喇叭口正下方30厘米处用铁丝水平固定反射板，这样可以避免以下两种情况的发生：第一，反射板离喇叭口的位置过远，反射板就无法起到反冲水流的作用，影响沉淀效果；第二，反射板离喇叭口的位置过近，则污水水流流速过快，对沉淀效果的起到的负面影响较大。所述污泥回流管进泥端插入集泥区内部，插入集泥斗内部的一段污泥回流管上开设有数个距离均匀小孔，这样可以使集泥区的污泥能够均匀的回流到污泥回流管中，而不会形成死角。污水从中心进水管进水端进入沉淀池池体中，然后从中心进水管出水端流入沉淀池中，污水从中心进水管连接的喇叭口出来后遇到水平反射板，污水反弹，然后往上回流，在往上回流的过程中与沉淀下来的污泥相混合，使菌胶团更好的絮凝，加快了沉淀，污泥从四周沿着斜板下沉，在两侧斜板的较长的颗粒沉降距离条件下，可以实现将不易沉淀的絮状污泥的有效截留；污泥沉淀到集泥斗，然后通过污泥回流管的进泥端经过水泵抽走一部分回流到厌氧池，一部分剩余污泥进入池体底部排泥管的进泥端进行排放。

该发明应用所述装置的城市污水改良A²/O-强化同步脱氮除磷工艺包括：城市污水及回流污泥首先进入厌氧池释磷，再进入第一缺氧池进行反硝化脱氢；第二缺氧池通过水泵把部分缺氧混合液回流到厌氧池，好氧池的部分硝化混合液回流到第一缺氧池，然后在第一缺氧池与厌氧池的城市污水混合，第一缺氧池和第二缺氧池的水力停留时间为2h，城市污水经辐流式沉淀池沉淀分离后，污泥体积以60~80%的比例经污泥回流泵回流到厌氧池，剩余污泥排出；出水从辐流式沉淀池排出。

一种城市污水改良A2/O强化脱氮除磷处理装置及工艺改善效果

与截至2014年4月28日的已有技术相比，《一种城市污水改良A²/O强化脱氮除磷处理装置及工艺》具有如下有益效果：1、该发明结构建造简单，投资成本低。2、该发明的辐流式沉淀池形成上部进水上部出水的处理方式，达到无需增加运行耗能的优点。3、该发明可增强沉淀池耐冲击负荷的能力，处理效率高，占地面积小，投资费用省。4、能加强反硝化细菌在厌氧池的作用时间；5、能缓解聚磷菌与反硝化菌在缺氧区的竞争关系，进一步加强脱氮除磷的作用；6、充分利用进水的碱度，加强反硝化细菌的作用。7、改良A²/O—同步强化脱氮除磷的处理工艺对污染物的去除效果如下：对COD、和磷的去除效果好，出水COD在40毫克/升以下，磷出水在0.5毫克/升以下；出水氨氮在4毫克/升以下。各项出水水质指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

2021年6月24日，《一种城市污水改良A²/O强化脱氮除磷处理装置及工艺》获得第二十二届中国专利金奖。