申請(qǐng)日2016.05.17

　　公開(公告)日2016.08.17

　　IPC分類號(hào)C02F9/14; C02F101/16

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種城市污水脫氮除磷方法及設(shè)備，將城市污水引入反硝化除磷反應(yīng)器，根據(jù)從厭氧氨氧化反應(yīng)器回流至反硝化除磷反應(yīng)器的回流液中氮氧化物含量的多少進(jìn)行厭氧/缺氧脫氮除磷或厭氧/好氧除磷，再將反硝化除磷反應(yīng)器的出水引入中沉池，進(jìn)行泥水分離，部分污泥回流至反硝化除磷反應(yīng)器，其余污泥外排;中沉池出水經(jīng)分流器分配，一部分出水進(jìn)入短程硝化反應(yīng)器進(jìn)行短程硝化，另一部分出水進(jìn)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器進(jìn)行自養(yǎng)除氮;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)厭氧氨氧化反應(yīng)器出水水質(zhì)，可將出水部分回流至短程硝化反應(yīng)器或反硝化除磷反應(yīng)器，進(jìn)一步脫氮。本發(fā)明的污水處理裝置高效、低能耗、低成本、處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種城市污水脫氮除磷設(shè)備，其特征在于：包括通過主管路依次連接的反硝化除磷反應(yīng)器、中沉池、分流器、短程硝化反應(yīng)器和厭氧氨氧化反應(yīng)器;所述反硝化除磷反應(yīng)器與中沉池之間設(shè)有可將中沉池內(nèi)污泥導(dǎo)入反硝化除磷反應(yīng)器的污泥回流管;所述反硝化除磷反應(yīng)器與厭氧氨氧化反應(yīng)器之間設(shè)有可將厭氧氨氧化反應(yīng)器的出水導(dǎo)入反硝化除磷反應(yīng)器的污水回流管;所述分流器與厭氧氨氧化反應(yīng)器之間設(shè)有可將分流器的出水導(dǎo)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器的管路;所述短程硝化反應(yīng)器與厭氧氨氧化反應(yīng)器之間設(shè)有可將厭氧氨氧化反應(yīng)器的出水導(dǎo)入短程硝化反應(yīng)器的污水回流管;所述厭氧氨氧化反應(yīng)器上設(shè)有水質(zhì)在線測(cè)定儀和流量控制器，且所述流量控制器與分流器相連接。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市污水脫氮除磷設(shè)備，其特征在于：所述反硝化除磷反應(yīng)器設(shè)置有進(jìn)水管、污泥回流管、污水回流管、出水管、放空管、曝氣設(shè)施和攪拌設(shè)施。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種城市污水脫氮除磷設(shè)備，其特征在于：所述反硝化除磷反應(yīng)器由厭氧區(qū)和兼氧區(qū)組成，進(jìn)水管和污泥回流管設(shè)置在厭氧區(qū)，污水回流管、出水管、放空管、曝氣設(shè)施和攪拌設(shè)施設(shè)置在兼氧區(qū)。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市污水脫氮除磷設(shè)備，其特征在于：所述中沉池設(shè)置有進(jìn)水管、出水管和污泥回流管。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市污水脫氮除磷設(shè)備，其特征在于：所述短程硝化反應(yīng)器設(shè)置有進(jìn)水管、出水管、污泥回流管、污水回流管、放空管、溫度控制儀、DO測(cè)定儀和曝氣設(shè)施。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市污水脫氮除磷設(shè)備，其特征在于：所述厭氧氨氧化反應(yīng)器設(shè)置有進(jìn)水管、出水管、放空管、反沖洗管、溫度控制儀。

　　7.一種城市污水脫氮除磷方法，其特征在于：包括以下步驟：

　　1)反硝化除磷反應(yīng)器：城市污水首先進(jìn)入反硝化除磷反應(yīng)器，其中富集有大量的反硝化除磷菌;同時(shí)反硝化除磷反應(yīng)器的厭氧區(qū)接收中沉池的回流污泥，反硝化除磷反應(yīng)器的兼氧區(qū)接收厭氧氨氧化單元的回流液，當(dāng)厭氧氨氧化反應(yīng)器的回流液中氮氧化物較多、滿足反硝化除磷所需的電子受體時(shí)，停止兼氧區(qū)的曝氣設(shè)施，同時(shí)開啟攪拌設(shè)施，此時(shí)反硝化除磷反應(yīng)器在厭氧/缺氧工況下運(yùn)行，反硝化除磷菌以回流液中的氮氧化物為電子受體，實(shí)現(xiàn)氮、磷的同時(shí)去除;當(dāng)厭氧氨氧化反應(yīng)器的回流液中氮氧化物較少，不足以滿足除磷所需的電子受體時(shí)，停止攪拌、開啟曝氣，此時(shí)該單元采用厭氧/好氧工況運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)磷的去除;

　　2)中沉池：將反硝化除磷反應(yīng)器的出水引入中沉池進(jìn)行泥水分離，中沉池的部分污泥回流至反硝化除磷反應(yīng)器的厭氧區(qū)，其余污泥外排;

　　3)分流器：將中沉池的出水引入分流器，在分流器中將其分為兩部分，第一部分出水進(jìn)入短程硝化反應(yīng)器，第二部分出水進(jìn)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器，通過厭氧氨氧化反應(yīng)器上的水質(zhì)在線測(cè)定儀對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器出水中的氮素組成和含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將結(jié)果輸出給流量控制器，調(diào)節(jié)進(jìn)入短程硝化反應(yīng)器和厭氧氨氧化反應(yīng)器的污水比例;當(dāng)出水中NH4+-N含量較高時(shí)，降低進(jìn)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器的污水量;當(dāng)出水中NO2--N含量較高時(shí)，提高進(jìn)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器的污水量;當(dāng)出水中NO3--N含量較高時(shí)，提高厭氧氨氧化反應(yīng)器回流至反硝化除磷反應(yīng)器的污水量;

　　4)短程硝化反應(yīng)器：短程硝化反應(yīng)器中富集有大量的氨氧化細(xì)菌，經(jīng)分流器引入的進(jìn)水在此進(jìn)行高效短程硝化，而后將富含NO2--N的出水導(dǎo)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器;

　　5)厭氧氨氧化反應(yīng)器：該反應(yīng)器采用載體生物膜反應(yīng)器，載體上富集有大量的厭氧氨氧化細(xì)菌;它將同時(shí)接收分流器的部分出水和短程硝化反應(yīng)器的出水，在厭氧氨氧化菌的作用下進(jìn)行自養(yǎng)除氮;厭氧氨氧化反應(yīng)器的出水一部分回流至反硝化除磷反應(yīng)器，一部分回流至短程硝化反應(yīng)器，其余部分外排。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的城市污水脫氮除磷方法，其特征在于：進(jìn)入反硝化除磷反應(yīng)器的城市污水總量記為Q，經(jīng)中沉池回流到反硝化除磷反應(yīng)器的污泥量r=20%～50%Q;經(jīng)分流器分配進(jìn)入短程硝化反應(yīng)器的污水量q1=50%～70%Q;經(jīng)分流器分配進(jìn)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器的污水量q2=30%～50%Q;厭氧氨氧化反應(yīng)器出水回流至反硝化除磷反應(yīng)器的污水量R1=50%～100%Q;厭氧氨氧化反應(yīng)器出水回流至短程硝化反應(yīng)器的污水量R2=50%～100%Q。

　　說明書

　　一種城市污水脫氮除磷方法及設(shè)備

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種城市污水脫氮除磷方法及設(shè)備，屬于城市污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　水資源、能源短缺以及水環(huán)境質(zhì)量日益惡化，已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，提高污水處理率和處理程度、提高污水處理廠的脫氮除磷效能、降低污水處理的能耗已成為當(dāng)務(wù)之急。在傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)中，脫氮過程和除磷過程在反應(yīng)基質(zhì)(碳源)和反應(yīng)空間方面存在競(jìng)爭(zhēng)和矛盾，很難取得良好的N、P同時(shí)去除效果，往往需要耗費(fèi)大量外加能源才能獲得較滿意的效果。

　　近年來，為了解決傳統(tǒng)脫氮除磷過程中存在的問題，如脫氮和除磷微生物相互獨(dú)立問題、微生物污泥齡差異問題、碳源的競(jìng)爭(zhēng)問題，開發(fā)出了一些新型脫氮除磷工藝，為解決脫氮與除磷之間的矛盾提供了契機(jī)。其中，反硝化除磷和厭氧氨氧化脫氮技術(shù)備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的青睞。反硝化除磷以NOX-N為電子受體，可實(shí)現(xiàn)一碳兩用，達(dá)到C/N/P的同步去除的效果;厭氧氨氧化脫氮技術(shù)以NH4+-N和NO2--N分別作為電子供體和受體，在缺氧條件下完成氮的去除，該過程無需外加碳源，也無需外加堿進(jìn)行中和，與傳統(tǒng)全程生物硝化-反硝化脫氮技術(shù)相比，厭氧氨氧化技術(shù)可節(jié)省62.5%的供氧量和50%的耗堿量，無需消耗有機(jī)碳，且產(chǎn)泥量?jī)H為傳統(tǒng)生物脫氮過程的15%。因此，厭氧氨氧化技術(shù)自被發(fā)現(xiàn)起便廣受青睞，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)這一新型生物脫氮技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，主要的工藝方法有：

　　公開號(hào)為CN 102557356A的中國(guó)專利提供了一種半短程硝化/厭氧氨氧化城市污水脫氮除磷工藝和方法，通過將污泥按污泥齡分開，避免了異養(yǎng)菌的快速繁殖，避免對(duì)自養(yǎng)脫氮菌群產(chǎn)生影響，硝化系統(tǒng)采用半段短程硝化，使其更易穩(wěn)定維持短程，保證硝化系統(tǒng)的亞硝化率，為系統(tǒng)脫氮穩(wěn)定性提供保障，再將厭氧氨氧化技術(shù)應(yīng)于生活污水的深度脫氮處理中，耗氧量比傳統(tǒng)脫氮方式降低60%，且無需外加碳源，無需中和劑，實(shí)現(xiàn)了高效低能耗的城市污水處理。

　　公開號(hào)為CN 101580329A的中國(guó)專利公開了一種城市污水厭氧去除有機(jī)物與自養(yǎng)生物脫氮的裝置和方法，該裝置設(shè)有原水箱、厭氧反應(yīng)器、除磷反應(yīng)器、中沉池、半短程硝化反應(yīng)器、二沉池、中間水池、厭氧氨氧化反應(yīng)器;厭氧反應(yīng)器為填裝海綿填料的厭氧生物濾池;除磷反應(yīng)器第1格室為厭氧區(qū)，其余的4個(gè)格室為好氧區(qū);半短程硝化反應(yīng)器設(shè)有1個(gè)缺氧區(qū)和4個(gè)好氧區(qū);厭氧氨氧化反應(yīng)器設(shè)有柱狀反應(yīng)體和水浴套。利用該裝置的方法：l)將從污水處理廠取得的活性污泥投加到除磷反應(yīng)器和短程硝化反應(yīng)器;2)城市污水首先泵入到厭氧反應(yīng)器中;3)厭氧反應(yīng)器出水進(jìn)入到除磷反應(yīng)器;4)除磷反應(yīng)器的出水通過中沉池進(jìn)入到半短程硝化反應(yīng)器。本發(fā)明適用于城市污水處理，結(jié)構(gòu)完善，工藝先進(jìn)，效率高。

　　公開號(hào)為CN 101531443A的中國(guó)專利公開了一種耦合式污水處理工藝，以城市污水為處理對(duì)象。該工藝將經(jīng)厭氧/好氧(A/O)的部分出水回流至厭氧反應(yīng)器(EGSB)中，在同時(shí)接種厭氧顆粒污泥和好氧活性污泥的厭氧反應(yīng)器(EGSB)中實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化、甲烷化與反硝化反應(yīng)的耦合，去除有機(jī)污染物和脫氮。本發(fā)明解決了現(xiàn)有A2/O工藝脫氮與除磷存在碳源爭(zhēng)奪的矛盾及厭氧氨氧化與反硝化反應(yīng)引起的pH值失衡問題，工藝系統(tǒng)抗沖擊能力強(qiáng)，能夠在負(fù)荷率高、水力停留時(shí)間短的條件下獲得穩(wěn)定高效的COD去除及脫氮除磷效果。

　　上述工藝方法均采用了短程硝化+厭氧氨氧化的自養(yǎng)脫氮工藝，并預(yù)設(shè)除碳除磷系統(tǒng)，以此來解決脫氮與除磷對(duì)碳源競(jìng)爭(zhēng)的矛盾。但上述工藝方法存在兩個(gè)問題：1)將厭氧氨氧化工藝作為末端處理反應(yīng)器，根據(jù)厭氧氨氧化反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，出水中還含有一定量的硝酸鹽，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn);2)采用半短程硝化工藝，產(chǎn)生的NH4+-N與NO2--N比例不穩(wěn)定，進(jìn)而影響后續(xù)的厭氧氨氧化反應(yīng)進(jìn)程，導(dǎo)致出現(xiàn)出水中含有NH4+-N或NO2--N。

　　本發(fā)明開發(fā)了一種城市污水脫氮除磷方法及設(shè)備，一是采用高效累積NO2--N的短程硝化反應(yīng)器，引入短程硝化段和厭氧氨氧化段多點(diǎn)進(jìn)水機(jī)制，合理分配進(jìn)入短程硝化反應(yīng)器和厭氧氨氧化反應(yīng)器的進(jìn)水比例，來達(dá)到高效穩(wěn)定的自養(yǎng)脫氮效率;二是將厭氧氨氧化出水回流至前段的反硝化除磷反應(yīng)器，在厭氧/缺氧交替運(yùn)行條件下，利用回流的NO3-和NO2-作為電子受體，將反硝化過程和除磷過程集為一體，達(dá)到同步除磷脫氮目的。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種城市污水脫氮除磷方法及設(shè)備。

　　本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

　　一種城市污水脫氮除磷設(shè)備，包括通過主管路依次連接的反硝化除磷反應(yīng)器、中沉池、分流器、短程硝化反應(yīng)器和厭氧氨氧化反應(yīng)器;所述反硝化除磷反應(yīng)器與中沉池之間設(shè)有可將中沉池內(nèi)污泥導(dǎo)入反硝化除磷反應(yīng)器的污泥回流管;所述反硝化除磷反應(yīng)器與厭氧氨氧化反應(yīng)器之間設(shè)有可將厭氧氨氧化反應(yīng)器的出水導(dǎo)入反硝化除磷反應(yīng)器的污水回流管;所述分流器與厭氧氨氧化反應(yīng)器之間設(shè)有可將分流器的出水導(dǎo)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器的管路;所述短程硝化反應(yīng)器與厭氧氨氧化反應(yīng)器之間設(shè)有可將厭氧氨氧化反應(yīng)器的出水導(dǎo)入短程硝化反應(yīng)器的污水回流管;所述厭氧氨氧化反應(yīng)器上設(shè)有水質(zhì)在線測(cè)定儀和流量控制器，且所述流量控制器與分流器相連接。

　　進(jìn)一步的，所述反硝化除磷反應(yīng)器設(shè)置有進(jìn)水管、污泥回流管、污水回流管、出水管、放空管、曝氣設(shè)施和攪拌設(shè)施。

　　進(jìn)一步的，所述反硝化除磷反應(yīng)器由厭氧區(qū)和兼氧區(qū)組成，進(jìn)水管和污泥回流管設(shè)置在厭氧區(qū)，污水回流管、出水管、放空管、曝氣設(shè)施和攪拌設(shè)施設(shè)置在兼氧區(qū)。

　　進(jìn)一步的，所述中沉池設(shè)置有進(jìn)水管、出水管和污泥回流管。

　　進(jìn)一步的，所述短程硝化反應(yīng)器設(shè)置有進(jìn)水管、出水管、污泥回流管、污水回流管、放空管、溫度控制儀、DO測(cè)定儀和曝氣設(shè)施。

　　進(jìn)一步的，所述厭氧氨氧化反應(yīng)器設(shè)置有進(jìn)水管、出水管、放空管、反沖洗管、溫度控制儀。

　　一種城市污水脫氮除磷方法，包括以下步驟：

　　1)反硝化除磷反應(yīng)器：城市污水(污水總量記為Q)首先進(jìn)入反硝化除磷反應(yīng)器，其中富集有大量的反硝化除磷菌;同時(shí)反硝化除磷反應(yīng)器的厭氧區(qū)接收中沉池的回流污泥，反硝化除磷反應(yīng)器的兼氧區(qū)接收厭氧氨氧化單元的回流液，當(dāng)厭氧氨氧化反應(yīng)器的回流液中氮氧化物較多、滿足反硝化除磷所需的電子受體時(shí)，停止兼氧區(qū)的曝氣設(shè)施，同時(shí)開啟攪拌設(shè)施，此時(shí)反硝化除磷反應(yīng)器在厭氧/缺氧工況下運(yùn)行，反硝化除磷菌以回流液中的氮氧化物為電子受體，實(shí)現(xiàn)氮、磷的同時(shí)去除;當(dāng)厭氧氨氧化反應(yīng)器的回流液中氮氧化物較少，不足以滿足除磷所需的電子受體時(shí)，停止攪拌、開啟曝氣，此時(shí)該單元采用厭氧/好氧工況運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)磷的去除;

　　2)中沉池：將反硝化除磷反應(yīng)器的出水引入中沉池進(jìn)行泥水分離，中沉池的部分污泥(污泥量記為r)回流至反硝化除磷反應(yīng)器的厭氧區(qū)，其余污泥外排;

　　3)分流器：將中沉池的出水引入分流器，在分流器中將其分為兩部分，第一部分出水(污水量記為q1)進(jìn)入短程硝化反應(yīng)器，第二部分出水(污水量記為q2)進(jìn)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器，通過厭氧氨氧化反應(yīng)器上的水質(zhì)在線測(cè)定儀對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器出水中的氮素組成和含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將結(jié)果輸出給流量控制器，調(diào)節(jié)進(jìn)入短程硝化反應(yīng)器和厭氧氨氧化反應(yīng)器的污水比例;當(dāng)出水中NH4+-N含量較高時(shí)，降低進(jìn)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器的污水量;當(dāng)出水中NO2--N含量較高時(shí)，提高進(jìn)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器的污水量;當(dāng)出水中NO3--N含量較高時(shí)，提高厭氧氨氧化反應(yīng)器回流至反硝化除磷反應(yīng)器的污水量(污水量記為R1);

　　4)短程硝化反應(yīng)器：短程硝化反應(yīng)器中富集有大量的氨氧化細(xì)菌(AOB)，經(jīng)分流器引入的進(jìn)水在此進(jìn)行高效短程硝化，而后將富含NO2--N的出水導(dǎo)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器;

　　5)厭氧氨氧化反應(yīng)器：該反應(yīng)器采用載體生物膜反應(yīng)器，載體上富集有大量的厭氧氨氧化細(xì)菌;它將同時(shí)接收分流器的部分出水和短程硝化反應(yīng)器的出水，在厭氧氨氧化菌的作用下進(jìn)行自養(yǎng)除氮;厭氧氨氧化反應(yīng)器的出水一部分回流至反硝化除磷反應(yīng)器(污水量記為R1)，一部分回流至短程硝化反應(yīng)器(污水量記為R2)，其余部分外排。

　　進(jìn)一步的，中沉池回流至反硝化除磷反應(yīng)器的污泥量r=20%～50%Q。

　　進(jìn)一步的，經(jīng)分流器分配進(jìn)入短程硝化反應(yīng)器的污水量q1=50%～70%Q。

　　進(jìn)一步的，經(jīng)分流器分配進(jìn)入?yún)捬醢毖趸�反�?yīng)器的污水量q2=30%～50%Q。

　　進(jìn)一步的，厭氧氨氧化反應(yīng)器出水回流至反硝化除磷反應(yīng)器的污水量R1=50%～100%Q。

　　進(jìn)一步的，厭氧氨氧化反應(yīng)器出水回流至短程硝化反應(yīng)器的污水量R2=50%～100%Q。

　　進(jìn)一步的，整套系統(tǒng)的運(yùn)行溫度控制在25～35℃，短程硝化反應(yīng)器的DO控制在0.3～1.0mg/L。

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　1)本發(fā)明的城市污水脫氮除磷設(shè)備中的反硝化除磷反應(yīng)器劃分為厭氧區(qū)和兼氧區(qū)，可以根據(jù)厭氧氨氧化反應(yīng)器回流液中氮氧化物是否滿足除磷對(duì)電子受體的需求，來判斷采用缺氧或者好氧條件，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的高效利用和保證除磷效果，同時(shí)還可以對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器出水中的氮氧化物進(jìn)行深度處理;

　　2)本發(fā)明的城市污水脫氮除磷設(shè)備的短程硝化反應(yīng)器僅需控制反應(yīng)溫度和曝氣量來達(dá)到最大程度的亞氮累積，通過中沉池上清液的分流，控制進(jìn)入短程硝化反應(yīng)器和厭氧氨氧化反應(yīng)器中的污水比例，從而實(shí)現(xiàn)高效的自養(yǎng)脫氮進(jìn)程，與現(xiàn)有的半短程硝化反應(yīng)器相比，本發(fā)明中的短程硝化反應(yīng)器和厭氧氨氧化反應(yīng)器的控制條件更為簡(jiǎn)便與穩(wěn)定;

　　3)本發(fā)明的城市污水脫氮除磷設(shè)備可對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器出水中的氮素組成和含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)出水中的氮素含量控制中沉池上清液進(jìn)入短程硝化反應(yīng)器和厭氧氨氧化反應(yīng)器的比例，并實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化反應(yīng)器回流量的靈活控制，從而獲得高效的污染物去除效果。