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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201610622667.4(22)申请日2016.08.01(71)申请人杨明安地址101199北京市通州区中仓小区34号楼321(72)发明人杨明安 (74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002代理人王文君(51)Int.Cl.C02F3/30(2006.01)C02F1/50(2006.01)C02F1/32(2006.01)(54)发明名称一种生物化学脱氮除磷污水处理系统及方法(57)摘要本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种生物化学脱氮除磷污水处理系统及方法，该系统包括升流式水解酸化污泥床，依次与升流式水解酸化污泥床的污水出口相连的生物脱氮除磷装置、泥水分离装置和消毒装置；所述泥水分离装置上设置有用于将分离得到的污泥回流至升流式水解酸化污泥床和/或所述生物脱氮除磷装置的污泥回流管路；采用该系统能够减少碳源、除磷药剂和其他药剂的投加甚至不投加，能够减少生物污泥产量和化学污泥产量，可完全有效解决生物脱氮除磷过程中出现的三大难以调和的矛盾，提高脱氮除磷的效率、可靠性和稳定性。权利要求书2页说明书7页附图3页CN106277314A2017.01.04CN106277314A1.一种生物化学脱氮除磷污水处理系统，其特征在于：包括升流式水解酸化污泥床，依次与所述升流式水解酸化污泥床的污水出口相连的生物脱氮除磷装置、泥水分离装置和消毒装置；所述泥水分离装置上设置有用于将分离得到的污泥回流至所述升流式水解酸化污泥床和/或所述生物脱氮除磷装置的污泥回流管路。2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于：所述生物脱氮除磷装置包括顺次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池；或者，包括顺次连接的缺氧池、厌氧池和好氧池。3.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于：每一种所述生物脱氮除磷装置的好氧池上均设有用于将好氧池的泥水混合物回流至缺氧池的内回流管路；优选地，生物脱氮除磷装置还包括用于向好氧池中通入空气的鼓风曝气装置。4.根据权利要求1-3任一项所述的污水处理系统，其特征在于：还包括化学除磷池，所述化学除磷池的污水入口与所述升流式水解酸化污泥床的污水出口相连，所述化学除磷池的污水出口与所述生物脱氮除磷装置的污水入口相连。5.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于：所述升流式水解酸化污泥床内部距其底部的距离占床体总高度2/3的平面上设置有用于分配回流污泥的回流污泥分布头；和/或，所述升流式水解酸化污泥床底部均布有用于分配待处理污水的污水分布头。6.根据权利要求5所述的污水处理系统，其特征在于：还包括分别用于分配待处理污水和回流污泥的流体分配器；所述流体分配器的出水口分别与所述污水分布头和回流污泥分布头通过管道一对一连接。7.利用权利要求1-6任一项所述的污水处理系统进行污水处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将待处理污水通入所述升流式水解酸化污泥床的底部，污水自下而上运动，在通过升流式水解酸化污泥床的底部和中部的过程中，其中的污染物与位于该区域的厌氧污泥发生水解酸化反应，然后上升至升流式水解酸化床的上部，经堰板收集出水后，汇集至出水槽进入生物脱氮除磷装置，底部剩余污泥被排入污泥处理装置；(2)污水在生物脱氮除磷装置中经过脱氮除磷后，进入泥水分离装置；(3)在泥水分离装置经泥水分离后的污泥经由污泥回流管路回流至升流式水解酸化污泥床和/或生物脱氮除磷装置，分离后的水体经消毒装置消毒后排放或回用；优选地，所述回流污泥全部回流至升流式水解酸化污泥床。8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于：还包括将步骤(1)中经酸化水解处理后的污水中的10-30％导入化学除磷池进行化学除磷，然后将除磷后的污水导入生物脱氮除磷装置的步骤；优选地，所述化学除磷使用硫酸亚铁除磷剂，其添加量为1-3mg/L。9.根据权利要求7或8所述的污水处理方法，其特征在于：污水的上升流速为0.5-2m/h，污水在升流式水解酸化污泥床的上部流速为1.5-3m/h；优选地，所述污水在升流式水解酸化污泥床的停留时间为4～6h。10.根据权利要求7-9任一项所述的污水处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述脱氮除磷具体包括如下步骤：S201：经水解酸化后的污水进入厌氧池，位于厌氧池内的聚磷菌在厌氧池内充分释磷，权 利 要 求 书1/2页2CN106277314A2经过释磷后的活性污泥与进入其中的污水混合后进入缺氧区；S202：位于缺氧池内的反硝化菌使污水中的硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气，经过反硝化反应后的污水进入好氧池；S203：在好氧池内，污水中的污染物经过碳化反应和/或消化反应和/或好氧吸磷反应得到进一步消除，磷被聚磷菌吸收，氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐；经过好氧池的泥水混合物部分被回流至厌氧池，部分进入泥水分离装置；优选地，污水在生物脱氮除磷装置中的停留时间为10-15h，其中，在厌氧池、缺氧池和好氧池的停留时间比为1:(1-3):(4-8)。权 利 要 求 书2/2页3CN106277314A3一种生物化学脱氮除磷污水处理系统及方法技术领域[0001]本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种生物化学脱氮除磷污水处理系统及方法。背景技术[0002]中国污水排放标准的严格化趋势的日趋明显，2015年11月,环境保护部发布《城镇污水处理厂污染物排放标准》(征求意见稿)，而北京和天津已经率先实施了严格的地方标准。由于中国城镇污水的特点，在不外加碳源的情况下，总氮很难依靠生物的方法达标排放，更不能指望用生物的方法除磷达标排放。[0003]目前采用的生物脱氮除磷技术有AAO、SBR、EH-BFB生物脱氮除磷技术、UCT和VIP法等及其变形。[0004]其中，AAO工艺流程如附图5所示。[0005]《室外排水设计规范》(GB50014)：“当需要同时脱氮除磷时，宜采用厌氧/缺氧/好氧法(AAO法，又称A2O法)”。污水依次流经厌氧段、缺氧段和好氧段，可以达到同时去除有机物和脱氮除磷的目的。[0006]倒置AAO工艺流程如附图6所示。[0007]倒置AAO工艺流程与AAO工艺的主要区别是厌氧区和缺氧区位置发生变化。[0008]UCT工艺流程如附图7所示。[0009]UCT法与AAO法相似，主要由两点不同，回流活性污泥回流至缺氧区，缺氧区混合液回流至厌氧区。UCT变形中增设了一个缺氧区，增设了好氧区向第二缺氧区的回流。[0010]VIP工艺流程如附图8所示。[0011]VIP法与UCT法和AAO法相似，但回流系统用法不同。[0012]EH-BFB生化脱氮除磷技术置工艺流程如附图9所示。[0013]EH-BFB生化脱氮除磷技术置工艺主要特点，采用了压力布水器对水解酸化池进行均匀布水，从而形成膨胀污泥床；好氧单元投加了部分填料，从而形成了好氧流化床；污泥回流系统用法发生了变化。[0014]目前已知的生物脱氮除磷工艺均需要解决三大难以调和的矛盾：1、泥龄长短需求差异较大的问题；2、因回流污泥存在硝酸盐在厌氧区内同时发生反硝化和厌氧释磷的问题；3、释磷和反硝化均以易降解有机物作为碳源，存在着因碳源不足引起的竞争性矛盾。其中，AAO无法解决“1、2、3”，倒置AAO无法解决“1”，UCT和VIP无法解决“1、3”，EH-BFB生化脱氮除磷技术置工艺无法解决“2、3”。EH-BFB生化脱氮除磷技术置工艺采用纯生物法除磷，在含磷浓度较高时，需要补充碳源才能确保出水磷含量达标排放。产生污泥量较大且且需要考虑污泥后续处理过程中释磷的问题。[0015]其他工艺均采用生物处理+化学除磷的方式进行除磷，化学絮凝区总进水量均≥生化单元开始的进水量，化学絮凝区总进水中含磷量≤原水的含磷量，而且需要考虑污泥后续处理过程中释磷的问题，因此整个脱氮除磷过程中除磷药剂投加量大，产生大量剩余说 明 书1/7页4CN106277314A4污泥。[0016]目前所有脱氮除磷工艺均使好氧产生的污泥直接作为剩余污泥排至污泥处理单元，因此污水中的碳源没能得到充分利用，在碳源不足的情况下，需要投加更多碳源。[0017]因此，研究一种少投加甚至不投加碳源、除磷药剂和其它药剂的脱氮除磷工艺意义重大深远。发明内容[0018]本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种生物化学脱氮除磷污水处理系统，具体采用如下技术方案：[0019]一种生物化学脱氮除磷污水处理系统，包括升流式水解酸化污泥床，依次与所述升流式水解酸化污泥床的污水出口相连的生物脱氮除 磷装置、泥水分离装置和消毒装置；[0020]所述泥水分离装置上设置有用于将分离得到的污泥回流至所述升流式水解酸化污泥床和/或所述生物脱氮除磷装置的污泥回流管路。[0021]其中，本发明所述的升流式水解酸化污泥床是现有的水解酸化反应器的一种变形，其结构与《水解酸化反应器污水处理工程技术规范》(HJ2047)中的类似，包括床体(形状可以为圆柱形，也可为长方体形)，床体的底部设置有污水入口，床体内具有活性污泥，顶部设置有用于收集出水的堰板和出水槽，本发明的升流式水解酸化污泥床与现有的反应器的区别仅在于床体上设置有用于将回流污泥导入床体内的入口。本发明人为地将所述升流式水解酸化污泥床的内部自下而上分为三部分，分别为下部，中部和上部，各部分的高度约占整个床体高度的1/3。本发明所述的升流式水解酸化污泥床具有界限清晰的功能区：下部和中部区域的主要功能为污水的水解酸化和水解污泥残渣的厌氧消化；距底部的距离占床体总高度约2/3～5/6之间区域的主要功能为回流污泥中硝酸盐和亚硝酸盐的去除；距底部距离占床体总高度约5/6～液面之间区域的主要功能为厌氧释磷。[0022]本发明所述的生物脱氮除磷装置也含有明确的功能区，包括但不仅限于好氧区，缺氧区，厌氧区，膜区等本领域公知的处理单元，本发明对各个功能区的具体布局以及回流方式不做特殊限制，几个功能区的布局和回流方式可以采用本领域公知的，如背景技术中提及的AAO布局方式，倒置AAO布局方式，UTC布局方式，或VIP布局方式等，均可实现基本相同的功能。本发明优选的生物脱氮除磷装置的布局方式为AAO式或MSBR式。[0023]在一种具体的实施方式中，所述生物脱氮除磷装置包括顺次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池上设有用于将好氧池的泥水混合物回流至缺氧池的内回流管路。[0024]在另一种具体的实施方式中，所述生物脱氮除磷装置包括顺次连 接的缺氧池、厌氧池和好氧池，所述好氧池上同样设有用于将好氧池的泥水混合物回流至缺氧池的管道。[0025]在上述任意一种实施方式中，为了确保好氧池反应的顺利进行，生物脱氮除磷装置还包括用于向所述好氧池中通入空气的鼓风曝气装置。鼓风曝气装置为本领域已知的设备，可市购获得。[0026]优选地，该污水处理系统还包括化学除磷池，所述化学除磷池的污水入口与所述升流式水解酸化污泥床的污水出口相连，所述化学除磷池的污水出口与所述生物脱氮除磷装置的污水入口相连。[0027]本发明通过侧流方式对污水进行化学除磷，与现有技术中的纯生物除磷或是在系说 明 书2/7页5CN106277314A5统前、中、后段进行的化学除磷(易形成除磷与污泥泥龄对立关系)相比，本发明的侧流方式不存在泥龄长短需求差异较大的问题。此外，该除磷工艺的处理量仅占污水处理总量的10-30％，因此投资成本低，占地面积小。[0028]优选地，所述升流式水解酸化污泥床内部距其底部的距离占床体总高度2/3的平面上设置有用于分配回流污泥的回流污泥分布头；和/或，所述升流式水解酸化污泥床底部均布有用于分配待处理污水的污水分布头。[0029]优选地，该系统还包括分别用于分配待处理污水和回流污泥的流体分配器，所述流体分配器可采用本领域公知的器件，如阀门调节分配器、穿孔管布水器、射流布水器、数控旋流分配器、堰槽等。[0030]所述流体分配器的出水口分别与污水分布头和回流污泥分布头通过管道一对一的连接，所述流体分配器能均匀、连续、稳定分配流体即可。[0031]本发明对泥水分离装置的结构