公布日：2023.12.01
申請日：2023.09.15
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本發明涉及一種加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，污水經過設有厭氧區、缺氧區、好氧區的A2/O反應器進行同步脫氮除磷處理后，進入二沉池中；當冬季和春季二沉池的水溫＜20℃時，二沉池排出的剩余活性污泥經水力旋流器分離出微沙，微沙返回至好氧區；當夏季和秋季二沉池的水溫≥20℃，且進水的無機質懸浮固體濃度>500mg/L或MLVSS/MLSS＜30％時，二沉池排出的剩余活性污泥經水力旋流器分離出微沙并產生剩余活性污泥。本發明改善了出水水質，增大了處理水量。
權利要求書
1.一種加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，其特征在于，污水經過設有厭氧區、缺氧區、好氧區的A2/O反應器進行脫氮除磷處理后，進入二沉池中；當冬季和春季二沉池的水溫＜20℃，且進水的無機質懸浮固體濃度≤50mg/L或可揮發性懸浮物在懸浮物中的比例MLVSS/MLSS≥50％時，從二沉池回流的活性污泥回流至厭氧區，從二沉池作為剩余污泥排放的剩余活性污泥經水力旋流器分離出粒徑為25-100μm的微沙，微沙返回至好氧區；當夏季和秋季二沉池的水溫≥20℃，且進水的無機質懸浮固體濃度>500mg/L或MLVSS/MLSS＜30％時，從二沉池回流的活性污泥回流至厭氧區，從二沉池作為剩余污泥排放的剩余活性污泥經水力旋流器分離出粒徑為25-100μm的微沙并產生剩余活性污泥，剩余活性污泥返回至厭氧區；當夏季和秋季二沉池的水溫≥20℃，且進水的無機質懸浮固體濃度為200-500mg/L或MLVSS/MLSS為30-40％時，從二沉池回流的活性污泥回流至厭氧區，從二沉池作為剩余污泥排放的剩余活性污泥進入剩余污泥脫水單元。
2.根據權利要求1所述的加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，其特征在于，冬季和春季水力旋流器分離出的微沙返回至好氧區；且控制好氧區中活性污泥中的微沙含量為50-4000mg/L，或控制微沙的毫克數：MLSS＝1：4-8。
3.根據權利要求1所述的加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，其特征在于，冬季和春季水力旋流器分離出的微沙進行重復利用并被添加到好氧區，當微沙量不足時，通過外加微沙至微沙存儲池的方式補充，再通過微沙投加系統將微沙投加至好氧區。
4.根據權利要求1所述的加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，其特征在于，冬季和春季水力旋流器排出的活性污泥作為剩余污泥進入剩余污泥脫水單元進行處理；其中水力旋流器對粒徑25-100μm微沙的回收率在80％以上。
5.根據權利要求1所述的加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，其特征在于，當夏季和秋季二沉池的水溫≥20℃，且進水的無機質懸浮固體濃度>500mg/L或MLVSS/MLSS＜30％時，分離出的微沙進入污泥脫水單元處理并保存，用于冬季和春季微沙量不足時的投加；其中水力旋流器對粒徑25-100μm微沙的回收率在80％以上。
6.根據權利要求1所述的加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，其特征在于，從二沉池回流的活性污泥按外回流比為30-100％進入厭氧區，從二沉池作為剩余活性污泥排放的剩余污泥流量按進水量的5-10％進入水力旋流器，進行泥沙分離。
7.根據權利要求1所述的加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，其特征在于，所述水力旋流器的內徑為100-200mm，進料口直徑為20-60mm，底流口直徑為10-40mm。
8.根據權利要求1所述的加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，其特征在于，為了實現冬季和春季的微沙高回收率，所述水力旋流器采用多級沉砂串聯的工藝流程；為了實現夏季和秋季的微沙的高去除率，所述水力旋流器采用多級溢流串聯的工藝流程。
9.根據權利要求1所述的加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，其特征在于，所述二沉池包括平流沉淀池，豎流沉淀池，輻流沉淀池或斜板沉淀池。
10.根據權利要求1所述的加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，其特征在于，所述好氧區的硝化混合液從好氧區末端回流至缺氧區進行反硝化，混合液回流比為200％-300％。
發明內容
(一)要解決的技術問題
鑒于現有技術的上述缺點、不足，本發明提供一種加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，可以降低污泥SVI值和SV30，主要解決冬春季水溫低，污泥膨脹和沉降性能差，而夏秋季降雨量大泥沙含量大、MLVSS/MLSS過低等導致的二沉池翻泥、出水質量下降，對后續深度處理工藝產生嚴重負面影響的技術問題。
(二)技術方案
為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：
本發明提供一種加速生化系統中活性污泥沉淀的工藝，污水經過設有厭氧區、缺氧區、好氧區的A2/O反應器進行脫氮除磷處理后，進入二沉池中；
當冬季和春季二沉池的水溫＜20℃，且進水的無機質懸浮固體濃度≤50mg/L或可揮發性懸浮物在懸浮物中的比例MLVSS/MLSS≥50％時，從二沉池回流的活性污泥回流至厭氧區，從二沉池作為剩余污泥排放的剩余活性污泥經水力旋流器分離出粒徑為25-100μm的微沙，微沙返回至好氧區；
當夏季和秋季二沉池的水溫≥20℃，且進水的無機質懸浮固體濃度>500mg/L或MLVSS/MLSS＜30％時，從二沉池回流的活性污泥回流至厭氧區，從二沉池作為剩余污泥排放的剩余活性污泥經水力旋流器分離出粒徑為25-100μm的微沙并產生剩余活性污泥，剩余活性污泥返回至厭氧區；
當夏季和秋季二沉池的水溫≥20℃，且進水的無機質懸浮固體濃度為200-500mg/L或MLVSS/MLSS為30-40％時，從二沉池回流的活性污泥回流至厭氧區，從二沉池作為剩余污泥排放的剩余活性污泥進入剩余污泥脫水單元。
優選地，所述微沙的粒徑為25-75μm。
本發明解決了現有A2/O污水廠由于二沉池的沉淀能力不夠造成生化池池容不能有效發揮，造成出水水質不達標，或新建污水廠的二沉池用地不夠，提高二沉池水力和固體負荷能力，從而實現改善出水水質、增大處理水量的目的。通過采用本發明的工藝，可以降低污水廠的二沉池由于水力負荷和固體負荷取值偏高而限制了污水廠整體的水力和有機負荷能力的正常發揮，從而提高整個污水廠的處理能力。采用該工藝基本無需進行大規模新的土建工程，提高了現有生化系統的生物脫氮除磷效率，并無需擴建二沉池等。采用該工藝可在短期內達到預期效果，非常適合污水廠生化系統的有機負荷能力和二沉池的固體負荷能力和水力負荷能力。在污水廠冬季和春季實際運行當中，通過該方法可以立即改善膨脹污泥的沉淀性和壓縮性，保證出水水質，使污水廠得以穩定運行，并提升處理水量；在夏季和秋季可以增加污水廠的水力負荷應對降雨造成的水量增加。
可選地，冬季和春季水力旋流器分離出的微沙返回至好氧區；且控制好氧區中的活性污泥中的微沙含量為50-4000mg/L(優選地，控制在500-2000mg/L)，或控制微沙的毫克數：進水MLSS＝1：4-8。
可選地，冬季和春季水力旋流器分離出的微沙進行微沙重復利用并被添加到好氧區，當微沙量不足時，通過外加微沙(優選為通過外加夏季和秋季存儲下來的微沙)至微沙存儲池的方式補充，再通過微沙投加系統將微沙投加至好氧區。
可選地，冬季和春季水力旋流器排出的活性污泥作為剩余污泥進入剩余污泥脫水單元進行處理；其中水力旋流器對粒徑25-100μm微沙的回收率在80％以上。
可選地，當夏季和秋季二沉池的水溫≥20℃，且進水的無機質懸浮固體濃度>500mg/L或MLVSS/MLSS＜30％時，分離出的微沙進入污泥脫水單元處理并保存，用于冬季和春季微沙量不足時的投加；其中水力旋流器對粒徑25-100μm微沙的回收率在80％以上。
可選地，從二沉池回流的活性污泥按外回流比為30-100％進入厭氧區，從二沉池作為剩余污泥排放的剩余污泥流量按進水量的5-10％進入水力旋流器，進行泥沙分離。
可選地，所述水力旋流器的內徑為100-200mm，進料口直徑為20-60mm，底流口直徑為10-40mm，進入水力旋流器的壓力一般在0.1-0.3MPa之間。
可選地，為了實現冬季和春季的微沙高回收率，所述水力旋流器采用多級沉砂串聯的工藝流程；為了實現夏季和秋季的活性污泥高去除率，所述水力旋流器采用多級溢流串聯的工藝流程。
可選地，所述二沉池包括平流沉淀池，豎流沉淀池，輻流沉淀池或斜板沉淀池等。
可選地，所述好氧區的硝化混合液從好氧區末端回流至缺氧區進行反硝化，混合液回流比為200％-300％。
(三)有益效果
本發明的有益效果是：本發明的一種加速活性污泥沉淀的工藝，可以在現有的生化池和二沉池池容能力下最大化發揮其有機負荷能力和水力負荷能力。本發明的工藝技術基于在污水處理廠的生化系統中在冬季和春季適量投加微沙、在夏季和秋季適量去除微沙。
1)由于冬季和春季水溫較低，活性污泥中含沙量較少造成活性污泥沉淀性能較差，向活性污泥中投加微沙，可以增加活性污泥在二沉池中的沉淀速度，降低了活性污泥的SV30和污泥容積指數(SVI)，從而控制二沉池中的泥位，最大限度地降低二沉池冬季和春季翻泥的風險。
2)由于增加了活性污泥在冬季和春季的沉淀性能，SV30降低了50％-100％(SVI從200-250mL/g降到90-120mL/g以下)，由于投加微沙可以使生化系統和二沉池系統中的有效污泥量MLVSS提升大約50-100％，即總體提高了生化池和二沉池的處理能力50-100％。
3)由于在冬季和春季提高了原生化池和二沉池的有機負荷50-100％，可以用于實現徹底的硝化和充分的反硝化，冬季出水氨氮和總氮可以得到明顯改善，同時處理水量也可以相應增加至少20-30％。
4)由于夏季和秋季水溫較高活性污泥沉淀性能有很大的改善(SVI一般在90-120mL/g之間)，但降雨量大造成泥沙量大，活性污泥中含沙量較大造成活性污泥中的無機成分提高，使MLVSS/MLSS降到0.3甚至更低的數值，通過去除活性污泥中的微沙，可以在增加有效活性污泥含量MLVSS的情況下降低MLSS總量，從而控制二沉池中的泥位，最大限度地提高二沉池夏季和秋季的處理水量。
5)由于增加了活性污泥在夏季和秋季的有效活性污泥量，在污泥容積指數(SVI)保持在120ml/g以下的情況下，通過去除活性污泥中的微沙使MLVSS/MLSS提高，MLSS總量降低，可以在保證出水水質的前提下提高二沉池的水力負荷能力至少30％。
6)由于在夏季和秋季在保證出水水質的前提下提高了二沉池的水力負荷30％以上，即在夏季和秋季出水氨氮、總氮和總磷可以得到明顯改善的情況下處理水量可以相應增加至少30％。并且由于污泥濃度降低，攪拌效率和曝氣效率有效提高，能耗降低。
7)除了傳統的污泥外回流管(外回流比30-100％)和剩余污泥排放外，本發明增加了一個單獨的微沙回流和剩余活性污泥排放進入脫水環節，相當于進水量的5-10％，進入水力旋流器中，分離剩余污泥中的活性污泥和微沙。
8)降低了污水廠改建或擴建的土建成本，可以無需對污水廠進行擴建。
9)無需對污水廠進行停水改造，改造時間大幅縮短。
（發明人：詹衛東;王征戍;蔡然;花文勝;胡永奎;鐘興福;李振華;張軍;李新生;苗瑞鵬;魏玲）
