CN108689491A

CN108689491A - 一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法

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Publication number: CN108689491A
Application number: CN201810554828.XA
Authority: CN
Inventors: 王金龙; 王斌; 高强
Original assignee: Individual
Current assignee: Qingdao Jinlong Hongye Environmental Protection Co ltd
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2018-06-01
Publication date: 2018-10-23
Anticipated expiration: 2038-06-01
Also published as: CN108689491B

Abstract

本发明公开一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法，属于污水处理领域。本发明污水依次通过反应池、二沉池，实现强化脱氮除磷，采用超越污泥运行模式时，总磷去除率>90%或出水TP<1mg/L，ΔBOD/ΔTN<4，系统内各区最大流量通量不超过2.2Q，回流污泥的污泥含磷率>4%，具有高效脱氮除磷、运行节能低碳、负荷高、占地省、实现反硝化除磷、TN去除率不受回流比限制、控制简单运行管理方便等优点。本发明的系统由反应池、二沉池及连接管路组成，反应池从进水端至出水端依次为预缺氧区、厌氧区、中沉区、好氧硝化区、反硝化区、好氧脱碳区、出水区，连接管路包括主进水管、分支进水管、出水管、污泥超越管、污泥回流管、剩余污泥排放管等，工艺流程简单。

Description

一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法。

背景技术

污水生化处理，多基于传统脱氮除磷机理。脱氮过程，包括硝化作用、反硝化作用；硝化作用，即自养硝化细菌（AOB、NOB）在好氧条件下，NH₄ ⁺-N→NO₂ ^--N→NO₂ ^--N；反硝化作用，即反硝化菌群在缺氧条件下，以NO_X ^-为电子受体、有机物为电子供体，NO₃ ^--N→NO₂ ^--N→N₂。生物除磷过程，包括厌氧释磷、好氧过渡吸磷、排放剩余污泥实现生物除磷；厌氧过程中，聚磷菌吸收有机物储存在细胞体内，释放磷酸盐；好氧时，通过溶解氧氧化细胞内储存的有机物，吸收水体中的磷。可见，对于脱氮除磷，核心包括三类菌群，硝化菌群、反硝化菌群、聚磷菌群。硝化菌群属于自养菌，严格好氧，比生长速率低；反硝化菌群大多数属于异氧菌，比生长速率高；聚磷菌属兼性异氧菌，比生长速率高。目前污水厂典型的处理工艺中，多采用活性污泥法并按照A²/O工艺布置，即厌氧、缺氧、好氧三段，并在好氧末端向缺氧段回流硝化液，为反硝化提供硝酸盐，其他工艺多是基于A²/O的变形工艺。

典型的A²/O工艺存在以下固有缺欠：

1）脱氮除磷存在污泥龄上的矛盾，反硝化菌群、聚磷菌群需要短泥龄，硝化菌群需要长泥龄，但系统内只有单一泥龄，实际采用折中做法，兼顾脱氮除磷；但对于硝化菌群，泥龄不足，冬季处理效果不理想，进水波动时处理效果不稳定；对于反硝化菌群、聚磷菌群，泥龄过长，污泥有老化趋势，处理效率下降；

2）脱氮除磷存在溶解氧需求上的差异，聚磷菌厌氧释磷需要绝对厌氧，溶解氧的存在会影响甚至抑制厌氧释磷过程，只有厌氧释磷越充分，好氧阶段才能过量吸磷，实现良好的生物除磷；反硝化过程的本质是反硝化菌以，以NO_x ^-为电子受体、有机物为电子供体，若存在分子态溶解氧，则分子态溶解氧则会被优先作为电子受体，影响反硝化效率；硝化菌群为严格好氧型，厌缺氧及碳源存在时会受到抑制，故传统工艺中好氧段的HRT要大于其他工艺段HRT的综合，以保证硝化菌群的基本代谢；对于活性污泥法，活性污泥为混合系统，通过各工艺段的分隔实现各个功能，但仍彼此制约，包括各工艺段空间上的排布以及HRT的设计等；

3）脱氮除磷存在碳源上的争夺，聚磷菌只能利用有机物中的挥发性脂肪酸，其他形式的有机物需要先水解成挥发性脂肪酸，才能被聚磷菌利用；反硝化菌群对碳源的要求略低于聚磷菌，但也只能利用低碳有机物，反硝化菌群和聚磷菌群之间存在碳源质和量的争夺；一般要求，生物脱氮要求进水C/N>4，生物脱氮除磷时要求进水C/N>7，而国内一般生活污水进水C/N普遍<4，属于碳源不足，需要外投碳源；硝化菌群为自养，不需要有机碳源，且有机碳源超过一定量时会对硝化菌群产生代谢的抑制。

反硝化过程的本质是以NO_X ^-为电子受体、有机物为电子供体；聚磷菌好氧吸磷的本质是以氧为电子受体、有机物为电子供体；若聚磷菌能够以NO_X ^-为电子受体、有机物为电子供体，则可实现“一碳两用”、反硝化除磷，降低进水C/N需求，降低污水处理的碳源消耗；而分子生物学的研究，发现了这种反硝化除磷现象为这一路径脱氮除磷奠定了基础，通过高浓度磷酸盐、硝酸盐、有机物环境的创造，可促进反硝化除磷过程产生。

另外，将硝化菌群等长泥龄菌群，与反硝化菌群、聚磷菌等短泥龄菌群分离，实现泥龄分离。菌种分离的方法，包括双泥系统、加入生物膜等。双泥系统，即两套生物系统，分别承载长泥龄及短泥龄菌群，系统结构复杂，控制难度大，对运行管理要求高，难以在工程中大面积应用。在传统的A²/O中增加生物膜，如在好氧区安装固定式填料，但正常曝气提供的水力剪切不足以促进固定式填料上微生物的正常更新，长期运行产生死泥区，严重降低硝化效率；若在传统的A²/O中加载悬浮载体，虽然形成了泥膜复合工艺，但无法为反硝化除磷创造条件，且悬浮载体系统，当系统内悬浮态污泥浓度过大时，悬浮态污泥会与悬浮载体上的生物膜产生竞争，降低硝化效率。

同时需要注意的是，反硝化除磷虽然可提高碳源利用率，但一旦进水C/N升高时，其碳源消耗具有局限性，可能导致有过量的有机物流入硝化区域，影响系统硝化功能；但设计时若考虑C/N高时的硝化设计，则必然会增大硝化区域池容，提高造价不经济；若能在硝化区域内，根据进水C/N及硝化效果的不同，灵活调整纯膜工艺及泥膜复合工艺，即可保证处理效果，还可降低投资，提高运行效率。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法，其特征在于，进水依次通过系统的反应池(S0)、二沉池(S2)，实现污染物的去除；所述系统包括超越污泥运行模式和回流硝化液运行模式；

所述超越污泥运行模式，进水一部分通过分支进水管(P2)进入预缺氧区(PreA)，一部分通过主进水管(P1)直接进入厌氧区(AP)；污泥回流管(P5)将回流污泥从二沉池(S2)回流入预缺氧区(PreA)，并与分支进水管(P2)的进水在预缺氧区进水挡板(D1)前快速混合；预缺氧区(PreA)内的泥水混合物通过预缺氧区厌氧区孔洞(K1)进入厌氧区(AP)；厌氧区(AP)内泥水混合物通过厌氧区中沉区孔洞(K2)进入中沉区(S1)，经过沉淀后，上清液通过中沉区好氧硝化区孔洞(K3)跌水进入好氧硝化区(ON)，沉降的污泥进入泥斗(ND)后通过污泥超越管(P4)直接进入反硝化区(ANP)前端底部；好氧硝化区(ON)内的水通过好氧硝化区反硝化区孔洞(K4)上设有的好氧硝化区反硝化区多孔板(W1)进入反硝化区(ANP)前端，并在反硝化区进水挡板(D2)前与通过污泥超越管(P4)超越的污泥混合；反硝化区(ANP)的泥水混合物通过反硝化区好氧脱碳区孔洞(K5)进入好氧脱碳区(OC)；好氧脱碳区(OC)的泥水混合物通过好氧脱碳区出水区孔洞(K6)上设有的好氧脱碳区出水区多孔板(W2)，进入出水区(CS)，从出水区(CS)经低液位连接管(P7)流入二沉池(S2)，最后经处理的出水从二沉池(S2)的出水管(P3)排放；预缺氧区(PreA)、厌氧区(AP)、反硝化区(ANP)搅拌器均开启；好氧硝化区(ON)、反硝化区(ANP)、好氧脱碳区(OC)、出水区(CS)处于低液位(L)运行；污泥超越管(P4)水流方向由中沉区(S1)流向反硝化区(ANP)；

所述回流硝化液运行模式，进水一部分通过分支进水管(P2)进入预缺氧区(PreA)，一部分通过主进水管(P1)直接进入厌氧区(AP)；污泥回流管(P5)将回流污泥从二沉池(S2)回流入预缺氧区(PreA)，并与分支进水管(P2)的进水在预缺氧区进水挡板(D1)前快速混合；预缺氧区(PreA)内的泥水混合物通过预缺氧区厌氧区孔洞(K1)进入厌氧区(AP)；厌氧区(AP)内泥水混合物通过厌氧区中沉区孔洞(K2)进入中沉区(S1)；中沉区(S1)内的泥水混合物通过中沉区好氧硝化区孔洞(K3)进入好氧硝化区(ON)；好氧硝化区(ON)内的泥水混合物通过好氧硝化区反硝化区孔洞(K4)上设有的好氧硝化区反硝化区多孔板(W1)进入反硝化区(ANP)前端；反硝化区(ANP)的泥水混合物一部分通过污泥超越管(P4)回流至中沉区(S1)泥斗(ND)处，一部分通过反硝化区好氧脱碳区孔洞(K5)进入好氧脱碳区(OC)；好氧脱碳区(OC)的泥水混合物通过好氧脱碳区出水区孔洞(K6)上设有的好氧脱碳区出水区多孔板(W2)，进入出水区(CS)，从出水区(CS)经高液位连接管(P8)流入二沉池(S2)，最后经处理的出水从二沉池(S2)的出水管(P3)排放；预缺氧区(PreA)、厌氧区(AP)、反硝化区(ANP)、中沉区(S1)搅拌器均开启；好氧硝化区(ON)、反硝化区(ANP)、好氧脱碳区(OC)、出水区(CS)处于高液位(H)运行；污泥超越管(P4)水流方向由反硝化区(ANP)流向中沉区(S1)。

优选的，所述预缺氧区(PreA)停留时间为0.5-1.0h，所述厌氧区(AP)停留时间为1.5-2.5h，所述中沉区(S1)停留时间为2.0-4.0h，所述好氧脱碳区(OC)停留时间0.5-2.0h，所述出水区(CS)停留时间≤0.5h；好氧硝化区(ON)停留时间根据好氧硝化区(ON)硝化面积负荷确定，好氧硝化区(ON)硝化面积负荷为0.0004-0.0012kgN/m²/d；好氧脱碳区(OC)停留时间根据好氧脱碳区(OC)有机面积负荷确定，好氧脱碳区(OC)有机面积负荷为0.004-0.012kgBOD/m²/d；反硝化区(ANP)停留时间根据反硝化区(ANP)反硝化污泥负荷确定，反硝化区(ANP)反硝化污泥负荷为0.03-0.06kgN/kgMLSS/d。

优选的，当系统按所述超越污泥运行模式运行时，所述好氧硝化区(ON)污泥浓度<0.5g/L，所述厌氧区(AP)、反硝化区(ANP)、好氧脱碳区(OC)、出水区(CS)的污泥浓度为3-8g/L；系统内悬浮污泥的污泥龄为4-12d；进水流量为Q，主进水管(P1)流量为80%-90%Q，污泥回流管(P5)流量为30%-120%Q，污泥超越管(P4)流量为污泥回流管(P5)流量的85%-100%；所述好氧硝化区(ON)的DO为2.0-6.0mg/L，所述好氧脱碳区(OC)的DO为1.5-4.5mg/L，所述出水区(CS)的DO为1.0-3.0mg/L；当好氧硝化区(ON)出水端氨氮<1.5mg/L时，降低DO，每次降低不超过15%，每次调整间隔至少4h；当好氧硝化区(ON)出水端氨氮>3mg/L时，提高DO，每次提高不超过15%，每次调整间隔至少4h；总磷去除率>90%或出水TP<1mg/L，ΔBOD/ΔTN<4；系统内各区最大流量通量不超过2.2Q；回流污泥的污泥含磷率>4%；

当系统按所述回流硝化液运行模式运行时，所述厌氧区(AP)、反硝化区(ANP)、好氧脱碳区(OC)、出水区(CS)的污泥浓度为3-8g/L；系统内悬浮污泥的污泥龄为8-15d；进水流量为Q，主进水管(P1)流量为80%-90%Q，污泥回流管(P5)流量为30%-120%Q，污泥超越管(P4)流量为100%-300%Q；所述好氧硝化区(ON)的DO为2.0-6.0mg/L，所述好氧脱碳区(OC)的DO为1.5-4.5mg/L，所述出水区(CS)的DO为1.0-3.0mg/L；当好氧硝化区(ON)出水端氨氮<1.5mg/L时，降低DO，每次降低不超过15%，每次调整间隔至少4h；当好氧硝化区(ON)出水端氨氮>3mg/L时，提高DO，每次提高不超过15%，每次调整间隔至少4h；总磷去除率>75%或出水TP<1.5mg/L，ΔBOD/ΔTN<5；系统内各区最大流量通量不超过5Q；回流污泥的污泥含磷率>2.5%。

一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法，其特征在于，根据以下步骤调整运行模式：

1）初步选择运行模式，当进水C/N≤4时，按超越污泥运行模式；当进水C/N>4时，按回流硝化液运行模式；

2）超越污泥运行模式切换至回流硝化液运行模式，系统按超越污泥运行模式运行时，当好氧硝化区(ON)DO为5.5-6.0mg/L，好氧硝化区(ON)出水端氨氮仍>3mg/L时，切换至回流硝化液运行模式；

3）回流硝化液运行模式切换至超越污泥运行模式，系统按回流硝化液运行模式时，当好氧硝化区(ON)DO为2.0-2.5mg/L，好氧硝化区(ON)出水端氨氮仍<1.5mg/L时，切换至超越污泥运行模式。

为本行业的人所熟知的，出水区(CS)主要用于稳定液位及降低出水DO，为防止污泥沉降，可设置搅拌或少量曝气；曝气既可采用微孔曝气，也可采用穿孔管曝气；所述多孔板，开孔尺寸小于悬浮载体直径，防止填料流失，多孔板面积根据流量通量及过孔流速计算，一般过孔流速不超过60m/h。

为本行业的人所熟知的，所述污泥回流管(P5)流量为RQ，R为污泥回流比，R一般为30%-120%，R一般根据污泥性状选择，保证反应器内污泥浓度，典型值为60%-100%。

为本行业的人所熟知的，污泥浓度的选择受进水水质影响，以污泥龄控制为前提，选择合理污泥浓度。

为本行业的人所熟知的，反硝化区的停留时间和池容设计，根据反硝化速率确定；各分区的停留时间取值，在本发明规定范围内，可根据设计经验和行业规范确定。

为本行业的人所熟知的，填充率，即投加悬浮载体自然堆积的体积，与投加区域的池容的比例，为保证正常曝气条件下，填料能够在池内不产生堆积，填充率需≤60%；

空隙率，即单位体积悬浮载体的空隙体积占总体积的百分比，空隙率越大，投加悬浮载体对池容的影响越小，如空隙率90%时，1m³池容，填充率100%时，悬浮载体本身所占体积为0.1m³,填充率50%时，悬浮载体本身所占体积为0.05m³；

比表面积，即单位悬浮载体所能提供的表面积，与悬浮载体自然堆积的单位体积的比例，单位m²/m³；

ΔBOD/ΔTN，即(系统进水BOD-系统出水BOD)/(系统进水TN-系统出水TN),对于传统A²/O工艺，以脱氮为主时一般ΔBOD/ΔTN>4，脱氮除磷效果较好时一般ΔBOD/ΔTN>7，当ΔBOD/ΔTN<4时表明系统以较低的碳源需求实现了TN去除；

流量通量,指反应池内各分区实际运行时包括进水及各类回流在内的实际流量综合；对于传统的A²/O工艺，若进水流量为Q1，污泥回流比100%，硝化液回流比300%，则厌氧区、缺氧区、好氧区的流量通量分别是2Q1、5Q1、5Q1，最大流量通量为5Q1；对于本发明，若进水流量为Q2，预缺氧区进水为10%Q2，厌氧区进水为90%Q2，污泥回流比100%，污泥超越管流量为100%Q2，则预缺氧区、厌氧区、中沉区、好氧硝化区、反硝化区、好氧脱碳区的流量通量分别为1.1Q2、2Q2、2Q2、Q2、2Q2、2Q2,最大流量通量为2Q2；

系统内悬浮污泥的污泥龄，即不考虑悬浮填料生物膜部分的泥龄，仅根据系统污泥浓度和排泥量计算的悬浮污泥的污泥龄；

污泥含磷率，即单位质量污泥的含磷量，生物除磷工艺中，若生物除磷效果较好时，污泥含磷率一般在3-6%；对于传统A²/O工艺，一般污泥含磷率在1.5-3.5%；

硝化面积负荷，即单位表面积的生物膜，每天能够氧化氨氮的量，kgN/m²/d；好氧硝化区硝化面积负荷，即进水流量×(系统进水氨氮-系统出水氨氮)/好氧硝化区悬浮载体表面积之和；

有机面积负荷，即单位表面积的生物膜，每天能够氧化BOD的量，kgBOD/m²/d，BOD均指BOD₅;好氧脱碳区有机面积负荷，即进水流量×(1+污泥回流比)×(好氧脱碳区进水BOD-好氧脱碳区出水BOD)/好氧脱碳区悬浮载体表面积之和；

反硝化污泥负荷，即单位质量污泥，每天能够反硝化的硝酸盐的量，kgN/kgMLSS/d；反硝化区反硝化污泥负荷，即进水流量×(系统进水TN-系统出水TN)/(反硝化区池容×反硝化区污泥浓度);

进水C/N，指系统进水BOD/系统进水TN，一般要求，生物脱氮要求进水C/N>4，生物脱氮除磷时要求进水C/N>7，而国内一般生活污水进水C/N普遍<4，属于碳源不足，需要外投碳源。

为本行业的人所熟知的，纯膜工艺即微生物主要以附着态生物膜方式生长，由于过程中存在生物膜老化脱落，故存在少量悬浮态微生物，一般悬浮态污泥浓度<0.5g/L；泥膜复合即微生物同时以附着态生物膜和悬浮态活性污泥方式生长，一般悬浮态污泥浓度>2.0g/L。

设置预缺氧区进水挡板(D1)旨在让进水与回流污泥能够充分混合，快速消耗回流污泥中夹带的硝酸盐，同时防止预缺氧区(PreA)内短流；设置反硝化区进水挡板(D2)旨在让硝化液与超越的污泥能够充分混合，快速消耗硝化液中夹带的分子态溶解氧，同时防止反硝化区(ANP)内短流；出水区(CS)的设置主要用于稳定出水液位，并且降低出水的溶解氧，出水区(CS)不曝气或采用穿孔管少量曝气，仅用于搅拌；为防止回流污泥将进水中的VFA快速消耗光，故只有分支进水管(P2)流量10%-20%Q进入预缺氧区(PreA)，绝大多数进水流量直接进入厌氧区(AP)；

系统提供了两种运行模式，主要是中沉区(S1)的控制、污泥超越管(P4)中的流向和流量、各功能区的水位、反应池(S0)和二沉池(S2)的连通方式；

当系统处于超越污泥运行模式时，中沉区(S1)利用泥斗(ND)，强化污泥沉淀和浓缩，提高污泥超越管(P4)中污泥浓度，降低流量，此时污泥超越管(P4)流向由中沉区(S1)流向反硝化区(ANP)，流量为80%-100%Q，系统内好氧硝化区(ON)、反硝化区(ANP)、好氧脱碳区(OC)、出水区(CS)处于低液位(L)，反应池(S0)通过低液位连接管(P7)与二沉池(S2)连通；中沉区(S1)和好氧硝化区(ON)之间，水流通过跌水进入主要用于好氧硝化区(ON)流量通量的控制；

当系统处于回流硝化液运行模式时，中沉区(S1)开启搅拌器，中沉区(S1)作为反硝化功能，此时污泥超越管(P4)流向由反硝化区(ANP)流向中沉区(S1)，流量为100%-300%Q，系统内好氧硝化区(ON)、反硝化区(ANP)、好氧脱碳区(OC)、出水区(CS)处于高液位(H)，反应池(S0)通过高液位连接管(P8)与二沉池(S2)连通；

两种运行模式的预缺氧区(PreA)、厌氧区(AP)、中沉区(S1)水位均相同，均处于高液位(H)。

当系统处于超越污泥运行模式时，系统内各区最大流量通量不超过2.2Q，主要为反硝化区(ANP)提供高浓度磷酸盐、硝酸盐、有机物浓度条件；系统内悬浮污泥的污泥龄为4-12d，主要是控制系统为短泥龄，更适应于聚磷菌生长，而传统A²/O工艺一般泥龄为15-25d；回流污泥的污泥含磷率>4%，表明系统内生物除磷效果良好；好氧硝化区(ON)污泥浓度<0.5g/L用于限制悬浮态污泥进入好氧硝化区(ON)，此时的好氧硝化区(ON)为纯膜工艺；所述好氧硝化区(ON)的DO为2.0-6.0mg/L，满足硝化条件，且随着DO的增加，硝化负荷逐步提高，根据系统内对硝化的需求情况，调整DO。

当系统处于回流硝化液运行模式时，污泥超越管(P4)流量为100%-300%Q，起到回流硝化液的作用；总磷去除率>75%或出水TP<1.5mg/L，ΔBOD/ΔTN<5；系统内各区最大流量通量不超过5Q；回流污泥的污泥含磷率>2.5%。

系统设计时，一般厌氧区(AP)停留时间为1.5-2.5h，预缺氧区(PreA)停留时间为0.5-1.0h，中沉区(S1)停留时间为1.5-3.0h，出水区(CS)停留时间<0.5h，好氧脱碳区(OC)停留时间0.5-2.0h；好氧硝化区(ON)根据硝化面积负荷设计，好氧硝化区(ON)硝化面积负荷为0.0004-0.0012kgN/m²/d，根据所需悬浮载体表面积及悬浮填料有效比表面积确定悬浮载体投加量，根据悬浮载体投加量及填充率确定池容；由于系统的硝化主要发生在好氧硝化区(ON)，计算硝化面积负荷时，按照进水流量×(系统进水氨氮-系统出水氨氮)/好氧硝化区悬浮载体表面积之和；好氧脱碳区(OC)根据有机容积负荷设计，好氧脱碳区(OC)有机面积负荷为0.004-0.012kgBOD/m²/d，根据所需悬浮载体表面积及悬浮填料有效比表面积确定悬浮载体投加量，根据悬浮载体投加量及填充率确定池容，计算有机面积负荷时，按照进水流量×(1+污泥回流比)×(好氧脱碳区进水BOD-好氧脱碳区出水BOD)/好氧脱碳区悬浮载体表面积之和，此时好氧脱碳区进水BOD一般在15-40mg/L，同时要考虑实际的流量通量；反硝化区(ANP)根据反硝化污泥负荷设计，反硝化区(ANP)反硝化污泥负荷为0.03-0.06kgN/kgMLSS/d，根据污泥浓度确定池容；相关负荷均受温度、pH、DO、有机物等因素的影响；悬浮载体填充率为30%-60%，悬浮载体填充率过大，可扩大投加区域池容，降低填充率；悬浮载体填充率过小，可缩小投加区域池容，增大填充率；若系统今后有增大负荷的需求，填充率可取下限，待今后负荷增大提高填充率；若系统对于占地有较高要求，填充率可取上限。

采用两种运行模式的核心原因即在于进水C/N对系统的影响。当进水C/N≤4时，属于碳源不足状态，此时采用以反硝化除磷为主的超越污泥运行模式可获得最优处理效果；但当系统内的C/N>4时，因进水碳源相对充足，可能有碳源流入到好氧硝化区(ON)影响硝化效果，即当好氧硝化区(ON)DO已达到要求上限时，好氧硝化区(ON)出水端氨氮仍>3mg/L，此时需要强化好氧硝化区(ON)之前的有机物去除效果以及好氧硝化区(ON)的硝化能力。若在设计之初，为保证出水问题，采用较低的负荷取值，虽然可获得稳定的处理效果，但不够经济；同时还要考虑运行过程中水质变化的影响。采用纯膜和泥膜复合工艺切换的方式能够很好的平衡投资费用与运行稳定性。若系统硝化能力不足，则从超越污泥运行模式切换至回流硝化液运行模式，中沉池(S1)作为反硝化功能，加速消耗碳源，且从污泥超越管(P4)反向由反硝化区(ANP)向中沉区(S1)大量回流硝化液，加速有机物消耗。此时，好氧硝化区(ON)从纯膜工艺变为泥膜复合工艺，虽然会降低好氧硝化区(ON)生物膜的硝化面积负荷，但延长了泥龄，增加了悬浮污泥部分，总体的硝化能力得以增强，同时也因为延长污泥龄会降低生物除磷效果。本质上，超越污泥运行模式可获得最佳的去除效果及碳源利用，而回流硝化液运行模式则以满足氨氮去除效果为优先，可能会降低碳源利用率。

本发明的有益技术效果是：

1）高效脱氮除磷，TN去除率>80%，TP去除率>90%，远高于传统工艺；

2）运行节能，当采用超越污泥运行模式时，本发明反应池内最大流量通量仅2.2Q，远低于传统A²/O工艺的5Q和传统氧化沟工艺的15-25Q；对于悬浮填料区，由于DO直接影响了硝化负荷，可根据进水负荷灵活调整DO，实现节能降耗；

3）运行低碳，可有效降低去除氮磷时所需的进水C/N；对于传统工艺能够实现高效的脱氮除磷时，需进水C/N>7，对于本发明，可在进水C/N<4时完成高效脱氮除磷；

4）负荷高、占地省，脱氮除磷微生物系统分离，硝化过程依赖于好氧硝化区悬浮载体上的硝化菌群，反硝化过程和除磷过程依赖于悬浮污泥，且悬浮污泥不进入好氧硝化区，实现彻底的自养菌群与异养菌群分离，利于独立控制，为各自菌群创造各自最适条件，处理负荷高，较传统工艺减少20%-40%占地；

5）实现反硝化除磷，创造出高磷酸盐、硝酸盐、有机物浓度的区域，为反硝化除磷创造良好条件；传统工艺由于总回流比较大，反硝化区难以实现高浓度区域；本发明有效降低了流量通量，能够实现高基质浓度，且厌氧区污泥吸附大量有机物，直接进入反硝化区，提高碳源利用效率；

6）TN去除率不受回流比及好氧/非好氧比限制，传统A²/O工艺通过回流方式为缺氧区提供硝酸盐，为保证连续流推流状态，一般总回流比不超过400%，理论上TN去除率不超过80%；本发明采用直流式为反硝化区提供硝酸盐，TN去除率不受回流比限制；传统A²/O工艺考虑硝化菌群正常代谢，要求好氧HRT>非好氧HRT，由于实现了菌群分离，系统不再受次限制；

7）控制简单，易于运行管理方便，相比双泥系统，单级生物系统控制简单；相比固定式填料，运行管理方便，通过悬浮载体流化过程实现动态生物膜更新，无死泥或堵塞之虞；

8）运行灵活，针对进水C/N差别及系统硝化能力，灵活安排运行模式。

附图说明

图1为本发明的工艺系统图。

图中：S0为反应池，S2为二沉池，PreA为预缺氧区，AP为厌氧区，S1为中沉区，ON为好氧硝化区，ANP为反硝化区，OC为好氧脱碳区，CS为出水区，P1为主进水管，P2为分支进水管，P3为出水管，P4为污泥超越管，P5为污泥回流管，P6为剩余污泥排放管，P7为低液位连接管，P8为高液位连接管，G1为预缺氧区厌氧区隔墙，G2为厌氧区中沉区隔墙，G3为中沉区好氧硝化区隔墙，G4为好氧硝化区反硝化区隔墙，G5为反硝化区好氧脱碳区隔墙，G6为好氧脱碳区出水区隔墙，K1为预缺氧区厌氧区孔洞，K2为厌氧区中沉区孔洞，K3为中沉区好氧硝化区孔洞，K4为好氧硝化区反硝化区孔洞，K5为反硝化区好氧脱碳区孔洞，K6为好氧脱碳区出水区孔洞，W1为好氧硝化区反硝化区多孔板，W2为好氧脱碳区出水区多孔板，D1为预缺氧区进水挡板，D2为反硝化区进水挡板，ND为泥斗，J1为预缺氧区搅拌器，J2为厌氧区搅拌器，J3为反硝化区搅拌器，J4为中沉区搅拌器，H为高液位，L为低液位。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明提供一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法，可解决传统脱氮除磷工艺效率低、外投碳源量高、回流比大增大能耗、脱氮除磷难以兼顾等问题，适用于污水生物脱氮除磷及污水处理厂升级改造。

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明，结合图1所示，系统由反应池(S0)、二沉池(S2)及连接管路组成；反应池(S0)从进水端至出水端依次为预缺氧区(PreA)、厌氧区(AP)、中沉区(S1)、好氧硝化区(ON)、反硝化区(ANP)、好氧脱碳区(OC)、出水区(CS)；所述预缺氧区(PreA)、厌氧区(AP)、反硝化区(ANP)、中沉区(S1)均设有搅拌器；所述中沉区(S1)底部设有泥斗(ND)，中沉区(S1)底部坡向泥斗(ND)，坡度在1%-3%；所述好氧硝化区(ON)、好氧脱碳区(OC)均设有曝气；所述好氧硝化区(ON)和好氧脱碳区(OC)均投加悬浮载体；所述悬浮载体密度为0.90-0.98g/cm³，空隙率>85%，填充率在10%-60%，比表面积≥300m²/m³；

所述预缺氧区(PreA)和厌氧区(AP)通过预缺氧区厌氧区隔墙(G1)上设有的预缺氧区厌氧区孔洞(K1)相通；所述厌氧区(AP)和中沉区(S1)通过厌氧区中沉区隔墙(G2)上设有的厌氧区中沉区孔洞(K2)相通；所述中沉区(S1)和好氧硝化区(ON)通过中沉区好氧硝化区隔墙(G3)上设有的中沉区好氧硝化区孔洞(K3)相通；所述好氧硝化区(ON)和反硝化区(ANP)通过好氧硝化区反硝化区隔墙(G4)上设有的好氧硝化区反硝化区孔洞(K4)相通；所述好氧硝化区反硝化区孔洞(K4)上设有好氧硝化区反硝化区多孔板(W1)；所述反硝化区(ANP)和好氧脱碳区(OC)通过反硝化区好氧脱碳区隔墙(G5)上设有的反硝化区好氧脱碳区孔洞(K5)相通；所述好氧脱碳区(OC)和出水区(CS)通过好氧脱碳区出水区隔墙(G6)上设有的好氧脱碳区出水区孔洞(K6)相通；所述好氧脱碳区出水区孔洞(K6)上设有好氧脱碳区出水区多孔板(W2)；

所述预缺氧区厌氧区孔洞(K1)的上沿在厌氧区(AP)水面以下0.5m-1.5m；所述厌氧区中沉区孔洞(K2)的中心距池底距离为厌氧区(AP)有效水深的50-60%；所述中沉区好氧硝化区孔洞(K3)的下沿距池底距离与厌氧区(AP)有效水深相同；所述好氧硝化区反硝化区孔洞(K4)的上沿在反硝化区(ANP)低液位(L)水面以下0.5m-1.5m；所述反硝化区好氧脱碳区孔洞(K5)的上沿在反硝化区(ANP)低液位(L)水面以下0.5m-1.5m；所述好氧脱碳区出水区孔洞(K6)的上沿在反硝化区(ANP)低液位(L)水面以下0.5m-1.5m。

所述连接管路包括主进水管(P1)、分支进水管(P2)、出水管(P3)、污泥超越管(P4)、污泥回流管(P5)、剩余污泥排放管(P6)、低液位连接管(P7)、高液位连接管(P8)；所述主进水管(P1)与厌氧区(AP)前端底部相通；所述分支进水管(P2)一端与预缺氧区(PreA)前端中部相通，另一端与主进水管(P1)相通；所述污泥超越管(P4)一端与中沉区(S1)底部的泥斗(ND)相通，另一端与反硝化区(ANP)的前端底部相通；所述污泥回流管(P5)一端与二沉池(S2)底部相通，另一端与预缺氧区(PreA)前端中部相通；所述剩余污泥排放管(P6)与二沉池(S2)底部相通；出水区(CS)与二沉池(S2)分别通过低液位连接管(P7)、高液位连接管(P8)相通；所述出水管(P3)与二沉池(S2)顶部相通；污泥超越管(P4)和污泥回流管(P5)分别设有污泥泵；低液位连接管(P7)中心与低液位(L)标高相同；高液位连接管(P8)中心与高液位(H)标高相同。

所述预缺氧区(PreA)前端设有预缺氧区进水挡板(D1)，预缺氧区进水挡板(D1)顶端在厌氧区(AP)水面以上0.5m-1.0m，预缺氧区进水挡板(D1)底端在厌氧区(AP)池底以上0.5m-1.0m；所述反硝化区(ANP)前端设有反硝化区进水挡板(D2)，反硝化区进水挡板(D2)顶端在反硝化区(ANP)高液位(H)水面以上0.5m-1.0m，反硝化区进水挡板(D2)底端在反硝化区(ANP)池底以上0.5m-1.0m。

所述预缺氧区(PreA)、厌氧区(AP)、中沉区(S1)水面标高相同，与高液位(H)标高相同；所述好氧硝化区(ON)、反硝化区(ANP)、好氧脱碳区(OC)、出水区(CS)水面标高相同，有高液位(H)、低液位(L)两个水面标高；高液位(H)标高比低液位(L)标高大0.2-0.4m。

实施例1：

污水流量Q为100000m³/d，为生活污水，进水均值为氨氮45mg/L、TN55mg/L、TP6mg/L、BOD160mg/L，出水标准为氨氮<3mg/L、TN<10mg/L、TP<0.5mg/L、BOD<10mg/L，进水BOD/TN=2.91，采用如图1所述装置。

预缺氧区(PreA)停留时间为0.5h，厌氧区(AP)停留时间为2.0h，中沉区(S1)停留时间为2.5h，出水区(CS)停留时间0.5h；好氧硝化区(ON)停留时间为2.5h，采用比表面积800m²/m³悬浮载体，填充率50%；好氧脱碳区(OC)停留时间为0.5h，采用比表面积800m²/m³悬浮载体，填充率30%；反硝化区(ANP)停留时间为4.5h；总停留时间13.0h。

系统采用超越污泥运行模式，好氧硝化区(ON)污泥浓度0.3g/L，厌氧区(AP)、反硝化区(ANP)、好氧脱碳区(OC)、出水区(CS)的污泥浓度为4-4.5g/L，系统内悬浮污泥的污泥龄为6-8d。主进水管(P1)流量为80%-90%Q，污泥回流管(P5)流量为70%-90%Q，污泥超越管(P4)流量为70%-90%Q；好氧硝化区(ON)的DO为2.0-6.0mg/L，好氧脱碳区(OC)的DO为1.5-4.5mg/L，出水区(CS)的DO为1.0-3.0mg/L。

系统内各区最大流量通量为1.9Q；回流污泥的污泥含磷率4.8%。

出水TN均值为8.2mg/L，出水TP均值为0.4mg/L，出水BOD均值为6mg/L，TP去除率=ΔTP/进水TP=(6-0.4)/6=93.3%，ΔBOD/ΔTN=(160-6)/(55-8.2)=3.29。

实施例2：

实施例1运行至300d，遭遇进水水质冲击，进水水质发生较大改变，进水BOD达到200mg/L，其他指标均值变化不大，此时好氧硝化区(ON)DO为5.5-6.0mg/L，好氧硝化区(ON)出水端氨氮为4.5mg/L仍>3mg/L，总出水氨氮由之前的<1mg/L提高至3.5mg/L，切换至回流硝化液运行模式；

回流硝化液运行模式时，系统内悬浮污泥的污泥龄增至为12-15d；进水流量为Q，主进水管(P1)流量为80%-90%Q，污泥回流管(P5)流量为70%-90%Q，污泥超越管(P4)流量为200%Q；好氧硝化区(ON)的DO为4.0-6.0mg/L，好氧脱碳区(OC)的DO为1.5-4.5mg/L，出水区(CS)的DO为1.0-3.0mg/L；系统稳定达标，好氧硝化区(ON)出水端氨氮逐步降至3mg/L以下，总出水氨氮降至1mg/L以下；运行30d后，系统进水水质恢复正常，保证处理效果前提下好氧硝化区(ON)的DO逐步降至为2.0-2.5mg/L，切换至超越污泥运行模式。

出水TN均值为9.6mg/L，出水TP均值为1.36mg/L，出水BOD均值为10mg/L，TP去除率=ΔTP/进水TP=(6-1.36)/6=77.3%，ΔBOD/ΔTN=(200-10)/(55-9.6)=4.18。

超越污泥运行模式时，好氧硝化区(ON)污泥浓度0.3g/L，厌氧区(AP)、反硝化区(ANP)、好氧脱碳区(OC)、出水区(CS)的污泥浓度为4-4.5g/L，系统内悬浮污泥的污泥龄为6-8d。主进水管(P1)流量为80%-90%Q，污泥回流管(P5)流量为70%-90%Q，污泥超越管(P4)流量为70%-90%Q；好氧硝化区(ON)的DO为2.0-6.0mg/L，好氧脱碳区(OC)的DO为1.5-4.5mg/L，出水区(CS)的DO为1.0-3.0mg/L。

出水TN均值为8.1mg/L，出水TP均值为0.31mg/L，出水BOD均值为5mg/L，TP去除率=ΔTP/进水TP=(6-0.31)/6=94.8%，ΔBOD/ΔTN=(160-5)/(55-8.1)=3.30。

尽管本文中较多的使用了诸如反硝化区、污泥回流管、污泥超越管等术语，但并不排除使用其它术语的可能性，本领域技术人员在本发明的启示下对这些术语所做的简单替换，均应在本发明的保护范围之内。上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法，其特征在于，进水依次通过系统的反应池(S0)、二沉池(S2)，实现污染物的去除；所述系统包括超越污泥运行模式和回流硝化液运行模式；

2.根据权利要求1所述的一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法，其特征在于，所述预缺氧区(PreA)停留时间为0.5-1.0h，所述厌氧区(AP)停留时间为1.5-2.5h，所述中沉区(S1)停留时间为2.0-4.0h，所述好氧脱碳区(OC)停留时间0.5-2.0h，所述出水区(CS)停留时间≤0.5h；好氧硝化区(ON)停留时间根据好氧硝化区(ON)硝化面积负荷确定，好氧硝化区(ON)硝化面积负荷为0.0004-0.0012kgN/m²/d；好氧脱碳区(OC)停留时间根据好氧脱碳区(OC)有机面积负荷确定，好氧脱碳区(OC)有机面积负荷为0.004-0.012kgBOD/m²/d；反硝化区(ANP)停留时间根据反硝化区(ANP)反硝化污泥负荷确定，反硝化区(ANP)反硝化污泥负荷为0.03-0.06kgN/kgMLSS/d。

3.根据权利要求1所述的一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法，其特征在于，当系统按所述超越污泥运行模式运行时，所述好氧硝化区(ON)污泥浓度<0.5g/L，所述厌氧区(AP)、反硝化区(ANP)、好氧脱碳区(OC)、出水区(CS)的污泥浓度为3-8g/L；系统内悬浮污泥的污泥龄为4-12d；进水流量为Q，主进水管(P1)流量为80%-90%Q，污泥回流管(P5)流量为30%-120%Q，污泥超越管(P4)流量为污泥回流管(P5)流量的85%-100%；所述好氧硝化区(ON)的DO为2.0-6.0mg/L，所述好氧脱碳区(OC)的DO为1.5-4.5mg/L，所述出水区(CS)的DO为1.0-3.0mg/L；当好氧硝化区(ON)出水端氨氮<1.5mg/L时，降低DO，每次降低不超过15%，每次调整间隔至少4h；当好氧硝化区(ON)出水端氨氮>3mg/L时，提高DO，每次提高不超过15%，每次调整间隔至少4h；总磷去除率>90%或出水TP<1mg/L，ΔBOD/ΔTN<4；系统内各区最大流量通量不超过2.2Q；回流污泥的污泥含磷率>4%；

4.根据权利要求1所述的一种可调节氮磷去除能力的污水处理方法，其特征在于，根据以下步骤调整运行模式：