本發(fā)明涉及污水處理技術領域，特別是指一種逐序處理污水的方法。
背景技術：
現(xiàn)代的污水處理廠雖然采用各種不同的處理方法，但大致方法可以總結如下：
-機械預處理，如過濾和除沙；
-預澄清(或初級沉淀)，如通過沉淀去除懸浮顆粒物；
-生化處理，包括幾個步驟：如好氧、厭氧和缺氧處理；
-最終澄清(或二次沉淀)
例如，市政污水處理通常先經(jīng)過機械預處理(格柵過濾和沉沙)，之后進入初沉池(預澄清)，被部分去除懸浮顆粒物的污水緊接著進入活性污泥處理單元，在該處理單元通過好氧、厭氧和缺氧條件的控制去除含碳化合物(如用COD衡量)和含氮化合物(如用TN衡量)；為達到該目的，生化反應池內的混合物將被部分的在不同處理步驟之間循環(huán)；被處理的含有污泥的水之后將被引入最終澄清單元，在這里部分沉淀下來的污泥重新回流到生化處理單元，剩余污泥進行進一步的污泥處理，處理干凈的水被排走。
現(xiàn)代污水處理廠通常根據(jù)DWA(德國水、污水和廢物協(xié)會)的規(guī)則按照上述步驟進行運行，這種方式是國際上公認的領先方法。但是，根據(jù)這些規(guī)則懸浮顆粒物在預澄清階段被過度去除，將導致在后續(xù)的生化處理階段中缺少碳源。因此，一般推薦在進行市政污水處理時，僅僅大約三分之二的懸浮顆粒物在預澄清階段被去除。為了在減少生化池容積的情況下獲得好的出水數(shù)據(jù)，DWA規(guī)則進一步建議，對于大規(guī)模的污水處理廠，生化處理階段的活性污泥泥齡最佳應該控制在20～30天之間。
歐盟專利EP 0125546A1披露了一個被叫做AB的工藝；該工藝最優(yōu)的是一個兩步的處理過程。該工藝的第一步是使用活性污泥，該活性污泥含有豐富的原核生物；該活性污泥在一個中間澄清區(qū)從被部分處理的污水中分離出來，部分被回用到第一步處理環(huán)節(jié)或部分被輸送到污泥處理。通過這樣的方式，已被部分處理的污水通常在后續(xù)步驟得到進一步處理。該專利發(fā)明者之后對該專利工藝進行了修改，因為經(jīng)過了第一步處理，在后續(xù)的處理步驟中沒有足夠的含碳化合物參與總氮的去除。
由于缺乏合適的污水處理工藝，現(xiàn)代污水處理廠的排水依然含有較高殘余濃度的污染物，這使環(huán)境產(chǎn)生日益嚴重的問題。未充分去除的污染物包括所謂的難降解化合物，如藥物、激素和長鏈有機物或其它有機物。一些歐洲國家仍法律上容許當污水處理廠的水溫低于10℃時排放到環(huán)境中的廢水含有高濃度氮化物。這對于環(huán)境保護極其不利。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種逐序處理污水的方法。
一種逐序處理污水的方法，包括A段處理單元和B段處理單元，經(jīng)機械預處理的污水先經(jīng)A段處理單元處理后進入B段處理單元繼續(xù)處理，其中，A段處理單元的具體方法如下：
(1)經(jīng)機械預處理的污水進入到A段混合池中進行生化處理；
(2)在A段混合池中進行生化處理時，進行部分區(qū)域曝氣；
(3)步驟(2)中污水進入A段澄清區(qū)，A段澄清區(qū)填充填料；
(4)將步驟(3)中所產(chǎn)生的剩余污泥抽走，進入之后的污泥處理，A段澄清區(qū)的出水進入B段處理單元；
B段處理單元的具體方法如下：
(5)A段處理單元步驟(4)的出水進入B段處理單元的B段混合池中；
(6)B段混合池中進行部分區(qū)域曝氣或全部區(qū)域曝氣；
(7)步驟(6)中污水進入B段澄清區(qū)，B段澄清區(qū)填充填料；
(8)步驟(7)的出水進入排水管路或者進入下一步的處理單元。
其中，B段處理單元步驟(8)的出水進入C段處理單元或步驟(8)的出水依次進行C段處理單元和D段處理單元。
其中，所述A段混合池的容量大于每小時污水處理量的3～6倍；所述A段混合池和B段混合池中分別設置溶氧控制系統(tǒng)，使A段混合池和B段混合池中溶氧濃度不高于1.0mg/L。
其中，所述A段混合池和B段混合池中分別設置溶氧控制系統(tǒng)，使A段混合池和B段混合池中溶氧濃度不高于0.3mg/L。
其中，所述A段處理單元對碳化合物進行去除，A段處理單元步驟(4)的出水中COD與氮化合物TN的比例大于4kgCOD：1kgTN。
其中，可在所述A段處理單元加強磷化合物的去除，即在步驟(1)的污水或步驟(2)的混合液中添加石灰、白云石水化物、鐵鹽、鋁鹽來去除磷化合物。
其中，在B段處理單元的出水和在C段處理單元的混合液中添加具有絮凝作用的化合物、活性炭、高爐焦炭。
其中，所述具有絮凝作用的化合物為加石灰、白云石水化物、鐵鹽或鋁鹽。
其中，C段處理單元的出水通過活性炭過濾，或通過高爐焦炭、或通過多孔填料過濾。
其中，D段處理單元的出水通過活性炭過濾和/或與OH-自由基結合處理。
本發(fā)明的上述技術方案的有益效果如下：
該方法同時具有簡化的污水處理步驟，確保污水處理廠的安全運行和控制。同時，該方法能夠降低污水處理廠的能量消耗。該方法能夠盡可能消除難降解化合物以及在冬季含氮化合物的去除。
具體實施方式
為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合具體實施例進行詳細描述。
本發(fā)明提供一種逐序處理污水的方法。該方法包括A段處理單元和B段處理單元，經(jīng)機械預處理的污水先經(jīng)A段處理單元處理后進入B段處理單元繼續(xù)處理，其中，A段處理單元的具體方法如下：
(1)經(jīng)機械預處理的污水進入到A段混合池中進行生化處理；
(2)在A段混合池中進行生化處理時，進行部分區(qū)域曝氣；
(3)步驟(2)中污水進入A段澄清區(qū)，A段澄清區(qū)采用板式填料進行填充填料；
(4)將步驟(3)中所產(chǎn)生的剩余污泥抽走，進入之后的污泥處理，A段澄清區(qū)的出水進入B段處理單元；
B段處理單元的具體方法如下：
(5)A段處理單元步驟(4)的出水進入B段處理的B段混合池中；
(6)B段混合池中進行部分區(qū)域曝氣或全部區(qū)域曝氣；
(7)步驟(6)中污水進入B段澄清區(qū)，B段澄清區(qū)配置板式填料進行填充填料；
(8)步驟(7)的出水進入排水管路或者進入下一步的處理單元。
其中，A段處理單元是在背景技術中提到老的AB技術的基礎上的進一步發(fā)展。相對于老的AB技術，本發(fā)明的實質性改進在于，根據(jù)進水量的多少生化池的污水多次再循環(huán)。所采取的循環(huán)速度根據(jù)進水中所含的污染物濃度確定。當處理市政污水時，循環(huán)速度可以高于進水量的5倍～30倍。在本發(fā)明中的A段處理單元，生化處理(即A段混合池)與A段澄清區(qū)緊密結合，A段澄清區(qū)可以配置板狀填料或其它類填料。優(yōu)選的是，在A段澄清區(qū)采用中國專利申請201610486954.7所提出的污泥分離/富集的方法。在本發(fā)明的A段處理單元，生化處理同時采用部分曝氣。優(yōu)選的是，A段混合池中的所有區(qū)域溶氧量不超過0.3mg/L。對A段處理單元循環(huán)的污水進行部分曝氣可以通過以下方法達到：在A段混合池中交替配置曝氣區(qū)和非曝氣區(qū)或者采用間歇曝氣。本發(fā)明中的A段混合池的容量最佳設置為大于每小時污水處理量的3～6倍。
在本發(fā)明中，與DWA建議的幾小時不一樣，A段處理單元循環(huán)流動的污水混合物在幾分鐘之內流經(jīng)A段處理單元的不同區(qū)域。因此，本發(fā)明中的A段處理單元對磷化合物有很高的生物去除率。該現(xiàn)象被稱為生物除磷過程(或強化生物除磷，EBPR)。根據(jù)實際需要，在上述A段處理單元中可以添加石灰、白云石水、鐵鹽或鋁鹽作為補充，從而進一步提高磷的去除率。
相對于傳統(tǒng)的預澄清步驟，本發(fā)明中的A段處理單元目的在于得到干凈的出水，使出水中含有盡量少的SS懸浮物和磷。A段處理單元出水(作為下一步B段的進水)中COD的剩余濃度通過調節(jié)供氧以及活性污泥的濃度進行控制。在這種情況下，A段需要排放大量的剩余污泥，生成的特定污泥負荷通過結合供氧調節(jié)決定了A段出水中的COD達到所需的濃度。供氧越高，A段出水中的COD濃度越?。晃勰酀舛仍礁?，COD去除所需要的氧越少。需要說明的是，在A段處理單元的特定條件下部分去除的COD并不是真正的被降解，而且被活性污泥所吸附。因此，氧氣消耗和COD去除之間的化學關系很小。因此，本發(fā)明中的第一步A段處理單元能夠實現(xiàn)在減少曝氣能耗情況下去除原水中相對較高的污染物量。
本發(fā)明中B段處理單元緊接著A段處理單元。B段處理單元采用具有高污泥齡的工藝，例如一個典型應用為自從2003年以來在中國出版物所熟知的“BioDopp”或者“Engelbart-BioDopp”或者“生物倍增(Bio-dopp)”。該工藝的混合池混合物以一個高速度在循環(huán)，結合一個大面積微小均勻氣泡的曝氣，和一個最終的澄清單元或污泥停留單元(即B段澄清區(qū))，該單元可配置板狀填料或其它類填料，在B段混合池中設置特殊的溶氧濃度控制。溶氧濃度將在沉淀區(qū)之前的回流區(qū)進行檢測，優(yōu)選的是，溶氧濃度需要控制在0.02～0.3mg/L。根據(jù)很多污水處理廠的實際結果來看，為達到硝酸化合物的總去除量(用總氮來測量)BioDopp工藝所要求碳氮比(COD/TN)相對較小，遠低于DWA所建議的6：1。在本發(fā)明中，B段處理單元在進水的COD/TN大于4/1的情況下運行，其出水中的TN濃度就會遠遠小于在歐洲政府所要求的排放標準。很顯然，對COD較少量的需求減少了B段處理單元因供氧所需要的能源消耗。
本發(fā)明中B段處理單元最大的優(yōu)勢在于活性污泥的生產(chǎn)速度被控制得很低，這是因為在B段處理單元的進水中缺乏懸浮物，污泥負荷會很低，同時B段處理單元進水中的磷含量較少?？紤]到通常1公斤剩余污泥干物質(細菌質量)生長需要大約20克磷(正磷酸鹽)，因此，如果本發(fā)明的B段處理單元進水中含有0.5mg/L的磷，理論上剩余污泥的最大生長速度僅僅只能達到25克SS/m3污水。所產(chǎn)生的剩余污泥量遠低于傳統(tǒng)工藝的最低剩余污泥量。因此，相對于其它工藝而言，本發(fā)明的B段處理單元能夠允許達到半年甚至更長時間的污泥齡。關于這一點，根據(jù)當今通用的理論，如此高的污泥齡承擔了很大的危險，將餓死活性污泥中的一些重要的細菌，因此如此高的污泥齡必需被避免。
我們通過長期的研究發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有的理論相反，如果污水處理廠按照本發(fā)明進行運行，在B段處理單元的生物處理過程中大幅度提到的污泥齡使得污水處理廠的處理效果極大地改善。具體如下：
·難降解的化合物的去除效率隨著污泥齡的增長而提高。這意味著，在B段處理單元活性污泥中細菌的質量和組成持續(xù)朝著所需要的方向發(fā)展，污水處理廠運行時間越長，效果越好。
·污泥齡越長，特定污泥的體積越小，活性污泥的濃度也會越高。因此，當提高活性污泥的濃度，特定污泥負荷隨著污泥齡降低，這導致COD去除的加強；
·此外，污泥齡越高意味著活性污泥中細菌生長速度較小，因此剩余污泥量減少。因此，污泥量下降越多，污水處理廠在本發(fā)明條件下運營時間越長；這導致產(chǎn)生更多穩(wěn)定的污泥，經(jīng)實驗證明，該穩(wěn)定的污泥在之后的污泥處理中更有優(yōu)勢。
·最重要的是，如果B段處理單元持續(xù)不間斷運行，難降解化合物在出水中的濃度將會越來越低，因為根據(jù)實驗顯示緩慢生長的細菌能夠代謝這些化合物，進行緩慢繁殖。
根據(jù)目前政府規(guī)定，在歐洲的污水處理廠當水溫低于10℃不需要完全去除總氮。但是，在實驗中，證明在該溫度下TN的完全去除是有可能的；此外，對溫度敏感的硝化細菌在甚至接近0度時都還具有一定的生長速度和新陳代謝。此外，在本發(fā)明的B段處理單元中當水溫較低時硝化細菌的減少速度非常小，因為僅有非常少量的剩余污泥(甚至沒有)必須被排出。因此，在根據(jù)本發(fā)明進行運行時，在B段處理單元的活性污泥中一直都有足夠的硝化細菌。
本發(fā)明中的B段處理單元所需的容積不會高于傳統(tǒng)生化處理池的容積。針對一個市政污水計算，混合池的容積高于每小時進水量的12倍，活性污泥濃度大于10g/L(MLSS)，則產(chǎn)生的污泥齡將大于200天。因為所產(chǎn)生污泥體積非常小，當使用如中國專利201610486954.7述的澄清單元時，B段處理單元的活性污泥濃度甚至可以高于10g/L。
本發(fā)明中A段混合池和B段混合池所需總的最低容積小于傳統(tǒng)工藝。此外，更大的池容使得污水處理廠的運行更加安全。但是，這也表明一般的污水處理廠很容易根據(jù)本發(fā)明進行改造。
在本發(fā)明中，A段處理單元和B段處理單元已經(jīng)能夠提供比傳統(tǒng)工藝更加干凈的出水，同時允許后續(xù)處理單元的簡單銜接，即所謂的第4階段處理。
本發(fā)明中B段處理單元的出水完全澄清并不是強制要求。B段澄清區(qū)，尤其是采用中國專利201610486954.7所述的方法，可以作為一個污泥固定裝置。在此條件下能產(chǎn)生B段處理單元的最大混合液懸浮固體濃度(MLSS)，B段處理單元的出水含有B段處理單元所產(chǎn)生的剩余污泥和無法去除的剩余COD。因為該條件下的懸浮固體(SS)的濃度非常小，該出水可以通過混合相對少量的支持絮凝的化學品被進一步容易的、經(jīng)濟的處理。為此所建議的化學品有石灰和/或白云石水合物，這兩類物質能夠形成碳酸鈣，碳酸鈣在絮凝產(chǎn)生過程中可以吸附大量的長鏈碳化合物，所產(chǎn)生的絮體可以在后續(xù)的最終澄清單元(即本發(fā)明中的C段處理單元)很容易的沉淀。通過這些手段可以非常經(jīng)濟地降低COD。一種進一步提高B段處理單元出水質量的輔助方法是在B段處理單元的出水中(C段處理單元最終澄清單元之前)加入活性炭，或者是加入高爐焦炭，但后者更為經(jīng)濟。兩種方法一起可以實現(xiàn)相當高的COD去除率。另一種提高最終出水水質的可能的方法是在B段處理單元的出水中加入鐵鹽或鋁鹽。這將有助于形成沉降性非常好的絮體，并將磷的濃度降低到<0.05mg/L，這樣的處理效果將保證C段處理單元的出水對環(huán)境無害，可以直接排入湖泊，因為像這樣低濃度的磷不會導致藻類的爆發(fā)。
在本發(fā)明的C段處理單元之后，已被進一步凈化的水體能夠在下一步D段處理單元進行處理，通過活性炭過濾和/或與OH-自由基結合，把水體中的殘余污染物處理到幾乎無法檢測出的程度。
應當指出的是，相對于歐盟專利0125546A1所描述的AB工藝，在本發(fā)明中B段處理單元、C段處理單元和D段處理單元所產(chǎn)生的剩余污泥都可以回流到A段處理單元，整個流程的剩余污泥是從A段處理單元抽取送往之后的污泥處置。這相對于常規(guī)方法而言，對污水處理廠的維護工作是一個極大的簡化。
總而言之，本發(fā)明方法的順序組合----A+B、或者A+B+C、或者A+B+C+D----與現(xiàn)行主導理論不完全一致，但其帶來處理效果的改善是巨大的。本發(fā)明污水處理工藝簡單，且能滿足各種需求。
當使用本發(fā)明中的A+B段方法，所消耗的能量比傳統(tǒng)工藝大量降低，同時處理效率大大提高。
如果在A+B段之后補充添加石灰或白云石水合物，可能還組合添加鐵鹽或鋁鹽，和/或在C段前補充添加活性炭或高爐焦炭，最終出水中的COD和磷能夠被極大的降低，從而出水可以被回用于多種用途。
如果在C段處理單元之后采用D段處理單元，包括活性炭過濾(優(yōu)選的是高爐焦炭)，或通過其它多孔填充材料的過濾，以及通過OH-自由基的處理，其最終出水甚至可以供給飲用水的生產(chǎn)，因為所有的有害污染物都將被去除到無法檢測的程度。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。