[发明专利]污水处理厂扩容升级和深度处理的方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理领域，更具体地说，是涉及污水处理厂扩容升级和深度处理的方法，该方法适合于不同规模城市污水处理厂和工业污水处理厂扩容升级，尤其适用于提高污水处理厂脱氮效率、受制于占地面积的污水厂扩容、生活污水深度处理回用以及污水处理厂的污泥减量。

背景技术

迄今为止，生物处理工艺仍是去除废水中有机污染物最为经济、最具环境效益、应用最为广泛的城市污水和工业废水处理方法，而传统的基于活性污泥(CAS，Conventional Activated Sludge)的生物处理方法是目前最为主要和常用的处理方法。CAS工艺具有操作简单、设计成熟、运行方式多样化等特点，并广泛应用于城市污水及多种工业废水的处理。但随着城市化进程的不断加快、公众对污水处理厂操作环境要求的日益提高以及能源供给的日趋紧张，使CAS工艺相应出现了一系列为人们所越来越关注的问题。这些问题是：(1)由于城市化率的不断提高，用地紧张情况与日俱增，因而需要在CAS工艺的基础上，研究开发用地更为节省的新工艺；(2)随着社会和公众对污水处理厂处理工艺操作条件和环境要求的日趋严格，需要对CAS工艺运行过程中所产生和存在的臭味问题、剩余污泥二次污染问题进行深入研究和改进；(3)日趋普遍和严重的水体富营养化问题，要求污水处理工艺不仅具有有机物的去除功能，同时要求具有对废水中氮、磷的去除效果，因而出现了许多具有生物脱氮除磷功能的废水生物处理新工艺；(4)随能源供应的日趋紧张，降耗节能已成为改进CAS工艺运行和研究开发新工艺所必须考虑的重要问题；(5)随城市人口的快速增加、人们生活水平的不断提高，城市污水的排放量亦与日俱增，且废水中所含污染物的种类日趋复杂化，在一定时期内易导致CAS工艺的超负荷运行以及运转不稳定等问题。

为此，许多研究者相继开展了改进CAS工艺以使其适应新要求的探索和研究工作，并提出了多种以CAS为基础的、具有不同优良性能特点和功能的新工艺。

在传统CAS工艺基础上，为提高废水处理效率和脱氮除磷效果，主要发展出了提高处理效率的A/B法、具有脱氮除磷功能的A/O、A/A/O及其类似工艺、SBR工艺及基于SBR运行方式的其它工艺和氧化沟工艺等，以上工艺尽管对有机物和氨氮去除效果有较大提高。但是，随着排放标准的不断提高，上述工艺的出水BOD₅、氨氮尤其是总氮难以稳定达标排放(如《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)及更高排放标准)；而且，由于上述工艺主要是通过增加水力停留时间以延长污泥龄来达到脱氮除磷效果的提高，存在运行成本高(主要是电能消耗)、占地面积大、基建投资多等问题，属于不可持续的污水处理工艺，不适合我国国情；同时，这些工艺中曝气池产生的恶臭将对环境造成二次污染，剩余污泥量较多，污泥处置困难(目前已成为类似污水厂的难点)，处理费用高，造成污水的综合运行成本增加。因此，以上工艺越来越不符合我国环保产业发展的趋势和要求，其在污水处理的推广应用将会受到更多限制。

近十年来在国内推广应用的湿地处理技术，具有操作简单、运行费用低等特点，其在特定区域及处理小流量废水应用上具有一定的可行性，但占地面积大、长时间运行后容易造成土地盐碱化，难以广泛推广和应用。

近年来，随着膜技术成熟及成本降低，在活性污泥法基础上结合膜技术而发展起来的膜生物反应器(MBR)技术，具有出水水质好、处理效果高等特点，但在实际运行中，由于膜的污染导致膜通量下降，因而需要定期清洗和更换膜片，运行管理复杂、运行费用高，在中小规模废水处理厂及中水回用上有较好的推广应用价值，但在大规模生活和市政污水处理处理上难以大面积推广应用。

生物曝气滤池(Biological Aerated Filter，BAF)是80年代末在欧美发展起来的一种新型污水处理技术。其独特的填料式设计，借鉴了生物滤池和生物接触氧化法的优点，不同的填料尺寸对应不同的废水处理要求，综合了过滤、吸附和生物代谢等多种废水处理工艺，使其具有水力负荷高、抗冲击能力强、污泥产量少、无污泥膨胀等优点。生物曝气滤池主要应用于废水的深度处理，适应于处理低有机负荷废水，可用于去除污水中的有机物，也可通过硝化和反硝化除氮。但是，普通曝气生物滤池由于选用陶粒、玻璃、陶瓷等材料作为滤料，故在运行中遇到的最大难题是反冲洗较为困难；在传统的生物处理中过高的氨氮将对微生物产生抑制作用，故普通生物处理工艺对于超过一定浓度有机污水和较高浓度氨氮污水很难达到理想的处理效果；同时，传统的生物处理工艺普遍存在着投资大、运行费用高、占地面积大、操作管理复杂、处理效率低等不足之处。