侧流除磷耦合高效沉淀生活污水处理一体化设备及工艺的制作方法

本发明涉及生活污水处理领域，具体是侧流除磷耦合高效沉淀生活污水处理一体化设备及工艺。

背景技术：

经过多年的努力，我国城市地区的生活污水处理率有了极大的提高，城市的污水收集及处理设施已经相当完善，地表水体中的污染物、特别是有机物（cod）和氨氮浓度得到有效控制，但由磷等营养物浓度超标所引起的这一问题仍未得到有效缓解，且日益加剧，实现污水除磷是解决这一问题的有效途径。

特别是经济相对落后的广大农村地区的污水处理以及其他居民较分散地区的生活污水处理长期没有受到重视，绝大部分的处于直接排放的状态。由于村镇生活污水以及其他居民较分散地区的生活污水具有排水量小而分散、水质波动比较大等特点，生活污水的性质与城市生活污水有较大不同，此外，城市生活污水厂的处理和运营成本较高，不适宜在存在以及居民较分散地区使用。目前，针对村镇污水(每天10m3-500m3排水量)分散式处理，主要是借鉴城市污水处理厂二级生化处理的成功经验，将一些传统的城市污水处理厂二级生化处理工艺小型化，应用于分散式污水处理。如sbr、氧化沟、a/o，甚至mbr等等，但仍存在总磷难以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级b标准问题，造成周围水体富营养化。

为了更好的解决分散式生活污水采用传统工艺处理中总磷超标的问题。因此，本发明提供了侧流除磷耦合高效沉淀生活污水处理一体化设备及工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供侧流除磷耦合高效沉淀生活污水处理一体化设备及工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

侧流除磷耦合高效沉淀生活污水处理一体化设备及工艺，包括高效除磷装置，所述高效除磷装置依次连通缺氧段、好氧段和高效沉淀池，高效沉淀池的一侧设有设备间，所述高效除磷装置、缺氧段、好氧段和高效沉淀池处于同一壳体内，且每个反应段通过隔板分隔开；

所述高效除磷装置与缺氧段之间的隔板上部设置有第一过水涧，进入高效除磷装置的污水通过第一过水涧流入缺氧段，缺氧段与好氧段之间的隔板上部设置有第二过水涧，污水处理过程中的污水通过第二过水涧从缺氧段流入好氧段，好氧段的底部连通底部配水槽，底部配水槽与顶部配水槽用隔板隔开，污水从底部配水槽上部进入顶部配水槽，所述顶部配水槽的底部连通高效沉淀池，高效沉淀池通过出水槽连接紫外消毒装置，污水从顶部配水槽底部进入高效沉淀池，在高效沉淀池进行泥水分离后，从出水槽进入紫外消毒装置，经消毒后达标排放。

作为本发明进一步的方案，所述缺氧段的底部设有硝化液回流管，硝化液回流管成u型分布，且为穿孔管，防止回流污泥和硝化液分布不均，可以起到搅拌的作用。

作为本发明再进一步的方案，所述缺氧段、好氧段和高效沉淀池的底部分别设有排空口一、排空口二和污泥排放口，高效除磷装置的底部设有污泥排出口。

作为本发明再进一步的方案，所述好氧段的底部设置有均匀排布微孔曝气装置，充分保证好氧段充氧均匀。

作为本发明再进一步的方案，所述高效除磷装置、缺氧段均设置有进水口，根据进、出水水质自动调节分段进水比例，设计分段进水比例为高效除磷装置：缺氧段=1：3；出水经紫外消毒装置消毒后达标排放，所述好氧段末端出水中的溶解氧在1.5mg/l-2.0mg/l之间，所述好氧段设置有硝化液回流泵，含硝化液的污泥经硝化液回流泵回流至缺氧段，进行反硝化脱氮，硝化液按照100%-300%的回流比例回流至缺氧段；高效沉淀池浓缩后的污泥按比例回流至高效除磷装置以及缺氧段，设计污泥回流比为100%，其中回流至高效除磷装置的约占30%，回流至缺氧段的约占70%，具体根据进水水质进行调节。

作为本发明再进一步的方案，所述缺氧段采用高效boa生物填料，使微生物处于缺氧、厌氧交替环境，有利于厌氧释磷和缺氧反硝化；所述好氧段内含有硝化细菌和聚磷菌，boa型生物填料作为反硝化细菌/聚磷菌微生物的载体，填料对氮、磷、硫化物去除效果好，从而达到脱氮除磷的目的。

作为本发明再进一步的方案，所述高效沉淀池设有锥形底部，高效沉淀池内上部设有混合区和斜管区，顶部配水槽的底部设有布水孔，与沉淀区之间设有导流板，保证进入高效沉淀池的污水布水均匀；所述斜管区设置有斜管，沉淀区位于所述斜管区的下方，高效沉淀池侧壁上部设有与所述斜管区连通的出水槽，出水槽上设有出水堰，高效沉淀池出水管与出水槽相连。

设备间内部设有污泥回流泵，经沉淀区浓缩后的污泥通过污泥回流泵按比例分别回流至高效除磷装置与缺氧段；污泥回流比为100%，其中回流至高效除磷装置的占污泥回流量30%，回流至缺氧段的占污泥回流量的70%，沉淀区底部设有污泥排放口，定期排出剩余污泥。

作为本发明再进一步的方案，所述设备间设有设有pac加药装置，所述高效沉淀池部分污泥回流至高效除磷装置，与进入高效除磷装置的部分充分混合，聚磷菌将释放菌体内储存的多聚磷酸盐，同时释放能量，其中部分能量供专性好氧的聚磷菌在厌氧抑制环境下生存，另一部分能量则供聚磷菌主动吸收类似vfa等污水中的发酵产物，并以pha的形式在菌体内贮存起来；在高效除磷装置中，当出水总磷超出排放标准时，可通过pac加药装置投加pac，将聚磷菌释放的多聚磷酸盐固定；释磷后的污泥以及污水进入缺氧段，通过污泥排放口定期排出高效除磷装置中的污泥，进一步提高磷的去除效率。

作为本发明再进一步的方案，所述设备间单独设置，设备间内设有自动控制柜、鼓风机和控制系统，合为一体，外型美观，各所述反应段均配有溶氧仪、污泥浓度计以及电磁流量计，鼓风机出口设有压力表，可根据水量以及溶氧、污泥浓度等自动调节设备运行时间，出水稳定达标，大大节省能耗，自动控制柜有过流、缺相、过压、欠压等故障的自动保护功能，无需专人管理；控制系统远程连接app智能平台，通过智能设计，app智慧平台，实现无人值守，远程集中式管理。

作为本发明再进一步的方案，所述侧流除磷耦合高效沉淀生活污水处理一体化工艺，包括如下步骤：

s1：生活污水通过格栅池和沉沙调节池后，分段进入高效除磷装置和缺氧段，可根据进出水水质自动调节分段进水比例，高效除磷装置进水，与高效沉淀池回流部分污泥，约占总污泥回流量的30%充分混合，聚磷菌将释放菌体内储存的多聚磷酸盐，同时释放能量，其中部分能量供专性好氧的聚磷菌在厌氧抑制环境下生存，另一部分能量则供聚磷菌主动吸收类似vfa等污水中的发酵产物，并以pha的形式在菌体内贮存起来；部分碳在厌氧段得到去除；在高效除磷装置中，当出水总磷超出排放标准时，可通过pac加药装置投加pac，将聚磷菌释放的多聚磷酸盐固定；释磷后的污泥以及污水进入缺氧段，通过排空口一定期排出高效除磷装置中的污泥，进一步提高磷的去除效率。

s2：经高效除磷装置释磷后的污泥以及污水通过第一过水涧进入缺氧段，含硝化液的污泥通过硝化液回流泵回流至缺氧段与高效沉淀池回流大部分污泥，（约占总污泥回流量的70%），充分混合，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将no3–n还原为分子态氮（n2）完成c、n、o在系统中的循环，实现污水无害化处理；系统回流污泥中的兼性厌氧发酵菌将污水中的可生物降解有机物转化为挥发性脂肪酸vfa等小分子发酵产物，聚磷菌也将释放菌体内储存的多聚磷酸盐，同时释放能量，其中部分能量供专性好氧的聚磷菌在厌氧抑制环境下生存，另一部分能量则供聚磷菌主动吸收类似vfa等污水中的发酵产物，并以pha的形式在菌体内贮存起来；部分碳得以去除；

s3：经缺氧段处理后的污水通过第二过水涧进入好氧段，好氧段是多功能的，在充足供氧的条件下，自养菌的硝化作用将nh3-n（nh4+）氧化为no3–n；聚磷菌吸收超过自己本身生理所需的过量磷；异养菌进一步将有机物氧化成二氧化碳和水，去除bod；

s4：好氧段硝化作用后的污水从好氧段底部进入底部配水槽，从底部配水槽上部进入顶部配水槽，从顶部配水槽底部进入高效沉淀池，在高效沉淀池进行泥水分离后，从出水槽进入紫外消毒装置，经消毒后达标排放。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明设备构造简洁，易于操作，占地面积小；每个池在同一壳体内完成，便于管理。

2、本发明在传统的ao工艺上进行了改进，增加了高效除磷装置，污泥按比例分别回流至高效除磷装置与缺氧段，且进水按比例分段进入高效除磷装置与缺氧段，大大提高了污水的处理效果。

3、本发明通过设置配有溶氧仪、污泥浓度计、以及电磁流量计、电动阀门等，依靠全自动控制柜对设备实行全自动控制，并自动调整设备运行，大大节省了能耗；本设备通过智能设计，app智慧平台，实现无人值守，远程集中式管理，解决了农村以及其他分散式污水处理设备运营维护困难的难题。

4、基于本发明设备的水处理工艺对cod、tp和tn的处理效果较好，出水cod可达到60mg/l以下，总磷出水1.0mg/l以下，出水氨氮8mg/l以下，冬天水温低于12°c时，氨氮达到15mg/l以下，各项出水水质指标均达到并优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级b标准。

5、本发明设备构造简单，易于操作，系统能自动调节运行负荷；可通过手机app，进行远程集中式管理，从而实现无人值守；提高了脱氮除磷的效率，污水经处理后，出水稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级b，适用于住宅区、乡镇、农村、高速公路服务区、宾馆、饭店、医院、疗养院、学校、商场、船舶码头、车站、机场、工矿企业、旅游景点、别墅区、风景区等分散式人群聚居地产生的生活污水处理或与生活污水类似的且规模较小的各类工业有机污水的处理。

附图说明

图1为侧流除磷耦合高效沉淀生活污水处理一体化设备及工艺的工艺流程图。

图2为侧流除磷耦合高效沉淀生活污水处理一体化设备及工艺的布局示意图。

图3为侧流除磷耦合高效沉淀生活污水处理一体化设备及工艺的剖面示意图。

图中：1、高效除磷装置；2、缺氧段；3、好氧段；4、高效沉淀池；5、设备间；6、第一过水涧；7、第二过水涧；8、底部配水槽；9、顶部配水槽；10、出水槽；

11、紫外消毒装置；12、排空口一；13、排空口二；14、污泥排放口；15、硝化液回流泵；16、污泥回流泵；17、鼓风机；18、污泥排出口；19、pac加药装置。

图3中的连线：w-污水；q-空气；n-污泥；yj-pac加药。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～3，本发明实施例中，侧流除磷耦合高效沉淀生活污水处理一体化设备及工艺，包括高效除磷装置1，所述高效除磷装置1依次连通缺氧段2、好氧段3和高效沉淀池4，高效沉淀池4的一侧设有设备间5，所述高效除磷装置1、缺氧段2、好氧段3和高效沉淀池4处于同一壳体内，且每个反应段通过隔板分隔开；

所述高效除磷装置1与缺氧段2之间的隔板上部设置有第一过水涧6，高效除磷装置1的污水通过第一过水涧6流入缺氧段2，缺氧段2与好氧段3之间的隔板上部设置有第二过水涧7，污水处理过程中的污水通过第二过水涧7从缺氧段2流入好氧段3，好氧段3的底部连通底部配水槽8，底部配水槽8与顶部配水槽9用隔板隔开，污水从底部配水槽8上部进入顶部配水槽9，所述顶部配水槽9的底部连通高效沉淀池4，高效沉淀池4通过出水槽10连接紫外消毒装置11，污水从顶部配水槽9底部进入高效沉淀池4，在高效沉淀池4进行泥水分离后，从出水槽10进入紫外消毒装置11，经消毒后达标排放。

所述缺氧段2的底部设有硝化液回流管，硝化液回流管成u型分布，且为穿孔管，防止回流污泥和硝化液分布不均，可以起到搅拌的作用。

所述缺氧段2、好氧段3和高效沉淀池4的底部分别设有排空口一12、排空口二13和污泥排放口14，高效除磷装置1的底部设有污泥排出口18。

所述好氧段3的底部设置有均匀排布微孔曝气装置，充分保证好氧段3充氧均匀。

所述高效除磷装置1、缺氧段2均设置有进水口，根据进、出水水质自动调节分段进水比例，设计分段进水比例为高效除磷装置1：缺氧段2=1：3；出水经紫外消毒装置11消毒后达标排放。

所述好氧段3末端出水中的溶解氧在1.5mg/l-2.0mg/l之间。

所述好氧段3设置有硝化液回流泵15，含硝化液的污泥经硝化液回流泵15回流至缺氧段2，进行反硝化脱氮，硝化液回流比为100-300%，具体进水流量根据进水水质进行调节。

所述缺氧段2采用高效boa生物填料，使微生物处于缺氧、厌氧交替环境，有利于厌氧释磷和缺氧反硝化；所述好氧段3内含有硝化细菌和聚磷菌，boa型生物填料作为反硝化细菌/聚磷菌微生物的载体，填料对氮、磷、硫化物去除效果好，从而达到脱氮除磷的目的。

所述高效沉淀池4设有锥形底部，高效沉淀池4内上部设有混合区和斜管区，顶部配水槽9的底部设有布水孔，与沉淀区之间设有导流板，保证进入高效沉淀池4的污水布水均匀；所述斜管区设置有斜管，沉淀区位于所述斜管区的下方，高效沉淀池4侧壁上部设有与所述斜管区连通的出水槽10，出水槽10上设有出水堰，高效沉淀池4出水管与出水槽10相连。

设备间5内部设有污泥回流泵16，经沉淀区浓缩后的污泥通过污泥回流泵16按比例分别回流至高效除磷装置1与缺氧段2；污泥回流比为100%，其中回流至高效除磷装置1的占污泥回流量30%，回流至缺氧段2的占污泥回流量的70%，沉淀区底部设有污泥排放口14，定期排出剩余污泥。

所述高效除磷装置1上设有pac加药装置19，所述高效沉淀池4部分污泥回流至高效除磷装置1，与进入高效除磷装置1的部分充分混合，聚磷菌将释放菌体内储存的多聚磷酸盐，同时释放能量，其中部分能量供专性好氧的聚磷菌在厌氧抑制环境下生存，另一部分能量则供聚磷菌主动吸收类似vfa等污水中的发酵产物，并以pha的形式在菌体内贮存起来；在高效除磷装置1中，当出水总磷超出排放标准时，可通过pac加药装置19投加pac，将聚磷菌释放的多聚磷酸盐固定；释磷后的污泥以及污水进入缺氧段2，通过污泥排放口18定期排出高效除磷装置1中的污泥，进一步提高磷的去除效率。

所述设备间5单独设置，设备间5内设有自动控制柜、鼓风机17和控制系统，合为一体，外型美观。

各所述反应段均配有溶氧仪、污泥浓度计以及电磁流量计，鼓风机17出口设有压力表，可根据水量以及溶氧、污泥浓度等自动调节设备运行时间，出水稳定达标，大大节省能耗，自动控制柜有过流、缺相、过压、欠压等故障的自动保护功能，无需专人管理；控制系统远程连接app智能平台，通过智能设计，app智慧平台，实现无人值守，远程集中式管理。

所述侧流除磷耦合高效沉淀生活污水处理一体化工艺，包括如下步骤：

s1：生活污水通过格栅池和沉沙调节池后，分段进入高效除磷装置1和缺氧段2，可根据进出水水质自动调节分段进水比例，高效除磷装置1进水，与高效沉淀池4回流部分污泥，约占总污泥回流量的30%充分混合，聚磷菌将释放菌体内储存的多聚磷酸盐，同时释放能量，其中部分能量供专性好氧的聚磷菌在厌氧抑制环境下生存，另一部分能量则供聚磷菌主动吸收类似vfa等污水中的发酵产物，并以pha的形式在菌体内贮存起来；部分碳在厌氧段得到去除；在高效除磷装置1中，当出水总磷超出排放标准时，可通过pac加药装置19投加pac，将聚磷菌释放的多聚磷酸盐固定；释磷后的污泥以及污水进入缺氧段2，通过排空口一12定期排出高效除磷装置1中的污泥，进一步提高磷的去除效率。

s2：经高效除磷装置1释磷后的污泥以及污水通过第一过水涧6进入缺氧段2，含硝化液的污泥通过硝化液回流泵15回流至缺氧段2，高效沉淀池4回流大部分污泥（约进水量的70%）充分混合，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将no3–n还原为分子态氮（n2）完成c、n、o在系统中的循环，实现污水无害化处理；系统回流污泥中的兼性厌氧发酵菌将污水中的可生物降解有机物转化为挥发性脂肪酸vfa等小分子发酵产物，聚磷菌也将释放菌体内储存的多聚磷酸盐，同时释放能量，其中部分能量供专性好氧的聚磷菌在厌氧抑制环境下生存，另一部分能量则供聚磷菌主动吸收类似vfa等污水中的发酵产物，并以pha的形式在菌体内贮存起来；部分碳得以去除；

s3：经缺氧段2处理后的污水通过第二过水涧7进入好氧段3，好氧段3是多功能的，在充足供氧的条件下，自养菌的硝化作用将nh3-n（nh4+）氧化为no3–n；聚磷菌吸收超过自己本身生理所需的过量磷；异养菌进一步将有机物氧化成二氧化碳和水，去除bod；

s4：好氧段3硝化作用后的污水从好氧段3底部进入底部配水槽8，从底部配水槽8上部进入顶部配水槽9，从顶部配水槽9底部进入高效沉淀池4，在高效沉淀池4进行泥水分离后，从出水槽10进入紫外消毒装置11，经消毒后达标排放。

硝化液按照100%-300%的回流比例回流至缺氧段2；总的污泥回流量设计值为100%。

采用该工艺后，污泥沉降性能得到了改善，好氧段3的泥水混合物进入高效沉淀池4后，很容易实现泥水分离，高效沉淀池4停留时间可缩短至2-3小时，与传统工艺二沉池相比，缩短了停留时间。

各反应段的作用：

高效除磷装置，进入该装置的部分回流污泥和进水充分混合，在厌氧条件下，聚磷菌也将释放菌体内储存的多聚磷酸盐，同时释放能量，利用释放的能量，吸收污水中易降解的cod等；在高效除磷装置中通过pac加药系统投加pac，聚磷菌释放的多聚磷酸盐以及污水中含有的磷酸盐被pac固定；经充分反应后的污泥和污水进入缺氧段，定期从高效除磷装置排出污泥；

缺氧段采用boa型生物填料，含硝化液的污泥通过污泥回流泵从好氧段回流至缺氧段，高效沉淀池的大部分污泥回流至缺氧段与预除磷池的来水、进水充分混合。在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将no3–n还原为分子态氮(n2)完成c、n、o在系统中的循环，实现污水无害化处理；系统回流污泥中的兼性厌氧发酵菌将污水中的可生物降解有机物转化为挥发性脂肪酸（vfa）等小分子发酵产物，聚磷菌也将释放菌体内储存的多聚磷酸盐，释放能量，其中部分能量供专性好氧的聚磷菌在厌氧抑制环境下生存，另一部分能量则供聚磷菌主动吸收类似vfa等污水中的发酵产物，并以pha的形式在菌体内贮存起来；部分碳得以去除；同时异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的n或氨基酸中的氨基)游离出氨(nh3、nh4+)；

好氧段是多功能的，在充足供氧的条件下，自养菌的硝化作用将nh3-n(nh4+)氧化为no3–n；聚磷菌吸收超过自己本身生理所需的过量磷；异养菌进一步将有机物氧化成二氧化碳和水，去除bod；

高效沉淀池，好氧段出水进入高效沉淀池，该段的作用是进行泥水分离，使混合液澄消、污泥浓缩并将分离的污泥按比例回流到高效除磷装置以及缺氧段，剩余污泥外排处置；

本发明的工作原理是：

该工艺对传统的ao工艺进行了改进：

①在缺氧段前端增设了高效除磷装置，采用分段进水：进水按照比例分别进入高效除磷装置与缺氧段；

②高效沉淀池的富磷污泥部分回流至高效除磷装置，与进入除磷装置的进水充分混合，投加适当的pac。在厌氧条件下聚磷菌将释放菌体内储存的多聚磷酸盐，同时释放能量，利用释放的能量，吸收污水中易降解的cod等；释放的磷被pac固定。释磷后的污泥与进水一起进入缺氧段；

③经预除磷装置处理后的释磷污泥、部分污水、好氧段回流的硝化液以及高效沉淀池大部分回流污泥在缺氧段中充分混合，该段主要是完成反硝化；

④污水经预除磷装置以及缺氧段充分反应后，进入好氧段，该段主要完成硝化以及大部分有机物的降解；泥水混合物进入高效沉淀池进行泥水分离，上清液经紫外消毒合格后外排处置。

⑤定期从高效除磷装置以及高效沉淀池排除剩余污泥。

⑥采用该工艺后，污泥沉降性能得到了改善，好氧段的泥水混合物进入高效沉淀池后，很容易实现泥水分离，高效沉淀池停留时间可缩短至2-3小时，与传统工艺二沉池相比，缩短了停留时间

污水经该设备处理后，出水稳定达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级b排放标准。

实施例一

冬季时，桃源县架桥镇cod最高可达300mg/l左右，氨氮最高可达30mg/l左右，总磷最高可达3.0mg/l左右，采用本发明所属的工艺及设备处理后，出水cod浓度30-60mg/l，氨氮浓度小于15mg/l，总磷浓度0.5-1.0mg/l，各项出水水质指标均达到并优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级b标准，并能保持出水效果的稳定。

实施例二

桃源县剪市镇cod最高可达300mg/l左右，氨氮最高可达30mg/l左右，总磷最高可达3.0mg/l左右，采用本发明所属的工艺及设备处理后，出水cod浓度小于60mg/l，氨氮浓度小于8mg/l，总磷浓度小于1.0mg/l，各项出水水质指标均达到并优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级b标准，并能保持出水效果的稳定，同时该设备具有完善的自动控制功能，解决了多年以来乡镇污水等小规模污水处理设施出水总氮、总磷超标、运营维护困难的的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。