申請日2015.09.30
公開(公告)日2017.04.05
IPC分類號C02F3/30
摘要
本發(fā)明涉及一種污水總氮處理裝置與方法，屬于污水處理領域。本發(fā)明所述污水總氮處理裝置包括第一生化反應池、第一沉降池、第二生化反應池、第二沉降池、污泥碳源轉(zhuǎn)化器以及配套的污泥回流控制系統(tǒng)，且第一生化反應池、第二生化反應池內(nèi)分別設置有可單獨閥門控制的若干個曝氣裝置、填料、導流槽和空氣液位提升器，其中所述導流槽的進水端在相應空氣液位提升器出水口，以實現(xiàn)出口污水污泥混合液的回流。本發(fā)明強化了生化反應池的總氮去除效果，同時兼顧COD的去除效果，可在一個反應池內(nèi)實現(xiàn)COD、氨氮、總氮的高效去除，具有需氧量少，混合液回流所需動力小，總氮去除效率高，較A/O工藝構筑物少、適應水質(zhì)波動、污泥產(chǎn)量少等特點。
摘要附圖
權利要求書
1.一種污水總氮處理裝置，其特征在于，包括第一生化反應池(1)、第一沉降池(2)、第二生化反應池(3)、第二沉降池(4)、污泥碳源轉(zhuǎn)化器(5)以及配套的污泥回流控制系統(tǒng);其中，第一生化反應池(1)、第一沉降池(2)、第二生化反應池(3)和第二沉降池(4)依次排列，且第一生化反應池(1)、第二生化反應池(3)內(nèi)分別設置有可單獨閥門控制的若干個曝氣裝置(6)、填料(7)、導流槽(8)和空氣液位提升器(9)，其中所述導流槽(8)的進水端在相應空氣液位提升器(9)出水口。
2.一種如權利要求1所述的污水總氮處理裝置，其特征在于，所述的第一沉降池(2)、第二沉降池(4)為平流式沉降池、豎流式沉降池或斜板沉降池，所述的污泥碳源轉(zhuǎn)化器(5)為管式污泥破碎器、超聲波污泥破碎器或污泥厭氧消化反應器。
3.一種如權利要求1所述的污水總氮處理裝置，其特征在于，所述的曝氣裝置(6)沿水流方向設置閥門，且采用穿孔管曝氣或微孔曝氣，所述的導流槽(8)的出水端在相應生化反應池任意溶解氧區(qū)域的前端或末端，優(yōu)選位于相應生化反應池進口端，所述的空氣液位提升器(9)設置在不同溶解氧區(qū)域的末端，優(yōu)選在相應生化反應池出口端。
4.一種如權利要求1所述的污水總氮處理裝置，其特征在于，還包括與第一生化反應池(1)或第二生化反應池(3)連接的外加碳源投加系統(tǒng)。
5.一種使用權利要求1-4任意一項所述污水總氮處理裝置的污水總氮處理方法，其特征在于，污水進水通過第一生化反應池(1)進口進入，出水進入第一沉降池(2)，第一沉降池(2)出水和剩余污水進水進入第二生化反應池(3)，第二生化反應池(3)出水進入第二沉降池(4)，第二沉降池(4)出水進入后續(xù)處理過程，第一沉降池(2)、第二沉降池(4)的污泥部分回流至相應生化反應池，剩余的污泥進入污泥碳源轉(zhuǎn)化器(5)以補充第二生化反應池(3)中反硝化的碳源;其中，在第一生化反應池(1)、第二生化反應池(3)內(nèi)投加填料(7)，并調(diào)整曝氣裝置(6)各開關，控制相應生化反應池內(nèi)不同位置的曝氣量，將其分成2個以上不同溶解氧區(qū)域，以及采用空氣液位提升器(9)將出口污水污泥混合液提升后通過導流槽(8)回流。
6.一種如權利要求5所述的污水總氮處理方法，其特征在于，所述填料(7)為懸掛式半軟性填料、球形懸浮填料或環(huán)狀懸浮填料。
7.一種如權利要求5所述的污水總氮處理方法，其特征在于，所述污水進水全部進入第一生化反應池(1)或進入第一生化反應池(1)的污水進水與進入第二生化反應池(3)的剩余污水進水的體積比為5﹕1～3﹕1。
8.一種如權利要求5所述的污水總氮處理方法，其特征在于，所述的不同溶解氧區(qū)域為：第一生化反應池(1)前1/3區(qū)域為厭氧區(qū)、后2/3區(qū)域為好氧區(qū)，第二生化反應池(3)前2/3區(qū)域為厭氧區(qū)、后1/3區(qū)域為好氧區(qū)。
9.一種如權利要求8所述的污水總氮處理方法，其特征在于，所述的第一生化反應池(1)厭氧區(qū)溶解氧為0～2.0mg/L，優(yōu)選0.5～1.0mg/L，好氧區(qū)溶解氧為2.0～7.0mg/L，優(yōu)選3.0～4.0mg/L;所述的第二生化反應池(3)厭氧區(qū)溶解氧為0～2.0mg/L，優(yōu)選0.5～1.0mg/L，好氧區(qū)溶解氧為2.0～7.0mg/L，優(yōu)選4.0～6.0mg/L。
10.一種如權利要求5所述的污水總氮處理方法，其特征在于，在原水碳氮比小于2﹕1時通過外加碳源投加系統(tǒng)投加碳源，所述碳源為甲醇、乙醇、乙酸鈉、葡萄糖或易生化污水。
說明書
污水總氮處理裝置與方法
技術領域
本發(fā)明屬于污水處理領域，特別是涉及一種污水總氮處理裝置與方法。
背景技術
隨著污水排放標準的日益嚴苛，總氮的排放指標越來越嚴格，國家環(huán)保部門規(guī)定2017年1月1日起，現(xiàn)有污水處理裝置執(zhí)行總氮≤30mg/L的排放標準�，F(xiàn)有的大多數(shù)污水處理系統(tǒng)總氮處理方式為生化處理，即通過微生物的厭氧硝化、耗氧反硝化作用進行總氮去除。微生物的硝化過程為將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽、硝酸鹽的過程，反硝化為將亞硝酸鹽、硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣的過程，總氮的去除效果主要取決于硝化反硝化的程度。在傳統(tǒng)的硝化反硝化的污水處理系統(tǒng)中涉及好氧反應池泥水混合液回流至厭氧反應池，理論上說，回流比例越大總氮去除率越高，但大的回流比例必然造成高的運行成本。一些工業(yè)污水比如煉油污水，水質(zhì)復雜，氨氮總氮都較高，水中的有機碳源低且較城市污水碳源難以被微生物反硝化利用，因此總氮去除效率不高。同時一些早期建立的污水處理場，當時只設計了硝化反應池，沒有反硝化功能，改造起來存在新建反硝化池引起的基建投資和占地的問題。部分污水處理場提高了總氮去除效果后，可能導致出水COD不能達到排放標準。同時剩余污泥處理一直是污水處理廠的難題，若將剩余污泥碳源化用于反硝化，即可提高反硝化效率，又能減少剩余污泥產(chǎn)量。
申請?zhí)枮?00710178684.4的中國專利公開了污水生物脫氮與污泥減量耦合生物反應器及其工藝，里面涉及到的沿水流方向依次構造微氧區(qū)以硝化、缺氧區(qū)流離捕獲污泥低分子化而減量并提供碳源以脫氮、好氧區(qū)SND(同步硝化反硝化作用)而進一步脫氮，體積比分別為23%、45%和32%，各區(qū)分別生長其適合的微生物。雖然沿水流方向構造了微氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)強化了脫氮效果，但體積比固定，當原水水質(zhì)波動時適應性差，同時堆疊的球型填料容易形成水路短流，使布水不均勻，使污泥小分子碳源化的效率低。本發(fā)明可以實現(xiàn)微氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)，還可使每個區(qū)的比例可調(diào)節(jié)，能更好的適應水質(zhì)波動，本發(fā)明優(yōu)選的懸掛式半軟性填料掛膜量，不會形成水路短流的現(xiàn)象。
申請?zhí)枮?01410120733.9的中國專利公開了強化多級A/O工藝生物脫氮的裝置及方法，里面涉及到三級A/O工藝，依次為缺氧區(qū)A-Ⅰ、好氧區(qū)O-Ⅰ-Ⅰ、好氧區(qū)O-Ⅰ-Ⅱ、缺氧區(qū)A-Ⅱ、好氧區(qū)O-Ⅱ-Ⅰ、好氧區(qū)O-Ⅱ-Ⅱ、缺氧區(qū)A-Ⅲ、好氧區(qū)O-Ⅲ-Ⅰ、好氧區(qū)O-Ⅲ-Ⅱ，每個好氧區(qū)與缺氧區(qū)體積比0.8～1:1。在A-Ⅰ、O-Ⅰ-Ⅱ、A-Ⅱ、O-Ⅱ-Ⅱ、A-Ⅲ、O-Ⅲ-Ⅱ分別裝填懸浮流離球;在O-Ⅰ-Ⅰ、O-Ⅱ-Ⅰ、O-Ⅲ-Ⅰ中分別裝填立體海綿填料;裝置分三段并聯(lián)進水到缺氧區(qū)，硝化液從好氧池O-Ⅲ-Ⅱ回流到缺氧區(qū)A-Ⅰ。該發(fā)明為多級A/O工藝串聯(lián)，同樣存在缺氧區(qū)、好氧區(qū)的區(qū)域大小固定，懸浮的流離球也容易形成水路短流的問題，同時其說明書附圖中混合液回流采用水泵驅(qū)動，存在能耗高的問題，本發(fā)明采用空氣液位提升器回流混合液，可在低能耗下實現(xiàn)大比例回流。
綜上所述，當前煉油污水總氮系統(tǒng)運行過程中，存在以下技術問題：
1、反硝化效率不高。
2、當原水水質(zhì)波動時易受沖擊。
3、采用水泵回流混合液，運行成本升高。
4、原水的碳源氮源比例不足，反硝化效果受限制。
5、為強化除氮效果所投加的填料，容易造成水路斷流，使強化效果下降。若使填料處于流化狀態(tài)則需要大的能耗。
6、剩余污泥多，處理費用高。
7、污水處理系統(tǒng)建立時未設置反硝化厭氧單元，增加脫氮功能存在占地、基建投資的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提供一種適用于煉油污水、化工污水、生活污水等，尤其適用于低碳氮比的上述污水的總氮處理裝置與方法。
本發(fā)明所述污水總氮處理裝置包括第一生化反應池、第一沉降池、第二生化反應池、第二沉降池、污泥碳源轉(zhuǎn)化器以及配套的污泥回流控制系統(tǒng);其中，第一生化反應池、第一沉降池、第二生化反應池和第二沉降池依次排列，且第一生化反應池、第二生化反應池內(nèi)分別設置有可單獨閥門控制的若干個曝氣裝置、填料、導流槽和空氣液位提升器，其中所述導流槽的進水端在相應空氣液位提升器出水口。
所述的第一沉降池、第二沉降池為平流式沉降池、豎流式沉降池或斜板沉降池，所述的污泥碳源轉(zhuǎn)化器為管式污泥破碎器、超聲波污泥破碎器或污泥厭氧消化反應器。
所述的曝氣裝置沿水流方向設置閥門，且采用穿孔管曝氣或微孔曝氣，優(yōu)選微孔曝氣。
所述的導流槽的出水端在相應生化反應池任意溶解氧區(qū)域的前端或末端，優(yōu)選位于相應生化反應池進口端。
所述的空氣液位提升器設置在不同溶解氧區(qū)的末端，優(yōu)選設置在生化反應池出口端。
所述裝置還包括與第一生化反應池或第二生化反應池連接的外加碳源投加系統(tǒng)。
本發(fā)明所述的污水總氮處理方法為：污水進水通過第一生化反應池進口進入，出水進入第一沉降池，第一沉降池出水和剩余污水進水進入第二生化反應池，第二生化反應池出水進入第二沉降池，第二沉降池出水進入后續(xù)處理過程，第一沉降池、第二沉降池的污泥部分回流至相應生化反應池，剩余的污泥進入污泥碳源轉(zhuǎn)化器以補充第二生化反應池中反硝化的碳源;其中，在第一生化反應池、第二生化反應池內(nèi)投加填料，并調(diào)整曝氣裝置各開關，控制相應生化反應池內(nèi)不同位置的曝氣量，將其分成2個以上不同溶解氧區(qū)域，以及采用空氣液位提升器將出口污水污泥混合液提升后通過導流槽回流。其中，空氣液位提升器只需將出口液位提升0.3～0.6m，可實現(xiàn)大比例的出口污水污泥混合液回流。
所述填料為懸掛式半軟性填料、球形懸浮填料或環(huán)狀懸浮填料，優(yōu)選懸掛式半軟性填料。
所述污水進水全部進入第一生化反應池或進入第一生化反應池的污水進水與進入第二生化反應池的剩余污水進水的體積比為5﹕1～3﹕1。
所述的不同溶解氧區(qū)域為：第一生化反應池、第二生化反應池優(yōu)選厭氧區(qū)、好氧區(qū)的順序，優(yōu)選第一生化反應池前1/3區(qū)域為厭氧區(qū)用于反硝化反應、后2/3區(qū)域為好氧區(qū)用于硝化反應;第二生化反應池前2/3區(qū)域為厭氧區(qū)用于反硝化反應、后1/3區(qū)域為好氧區(qū)用于硝化反應和保證出水COD達標。所述的第一生化反應池厭氧區(qū)溶解氧為0～2.0mg/L，優(yōu)選0.5～1.0mg/L，好氧區(qū)溶解氧為2.0～7.0mg/L，優(yōu)選3.0～4.0mg/L;所述的第二生化反應池厭氧區(qū)溶解氧為0～2.0mg/L，優(yōu)選0.5～1.0mg/L，好氧區(qū)溶解氧為2.0～7.0mg/L，優(yōu)選4.0～6.0mg/L。
在原水碳氮比(污水進水中COD與總氮的濃度比)小于2﹕1時通過外加碳源投加系統(tǒng)投加碳源，所述碳源為甲醇、乙醇、乙酸鈉、葡萄糖或易生化污水，優(yōu)選易生化污水。
本發(fā)明所述曝氣裝置可控制生化反應池內(nèi)的溶解氧的分布;設置的填料可形成溶解氧梯度，有利于形成短程硝化反硝化、同步硝化反硝化的過程，在提高總氮去除率的同時減少曝氣量、降低碳源消耗和減少污泥產(chǎn)量;空氣液位提升器可將混合液低能耗大比例的回流。本發(fā)明強化了生化反應池的總氮去除效果，同時兼顧COD的去除效果，可在一個反應池內(nèi)實現(xiàn)COD、氨氮、總氮的高效去除，具有需氧量少，混合液回流所需動力小，總氮去除效率高，較A/O工藝構筑物少、適應水質(zhì)波動、污泥產(chǎn)量少等特點。將兩個或以上本發(fā)明的生化反應池串聯(lián)可進一步強化總氮去除效果。將剩余的污泥轉(zhuǎn)換為碳源用于第二生化反應池的反硝化中，在減少外加碳源投加量的同時實現(xiàn)污泥減量化。
本發(fā)明具有下述優(yōu)異效果：
1、反硝化效率高，出水在總氮達標的同時，確保COD達標。
2、生化反應池內(nèi)任何區(qū)域溶解氧可控制，可根據(jù)進水碳氮比例變換及時調(diào)整好氧區(qū)和厭氧區(qū)的比例及順序，在水質(zhì)波動時確保出水達標。
3、空氣液位提升器可在低能耗下大比例回流，提高了反硝化的效率。
4、優(yōu)選了懸掛式半軟性填料，不存在水路短路問題，布水均勻。填料上的生物膜存在溶解氧梯度，容易進行同步硝化反硝化和短程硝化反硝化過程，在減少曝氣量和反硝化的碳源消耗的同時，減少污泥產(chǎn)量。
5、將剩余污泥碳源化，補充進入第二生化反應池的碳源，在強化總氮處理效果的同時，減少剩余污泥產(chǎn)量。
6、比傳統(tǒng)A/O工藝硝化反硝化構筑物減少，原設計中沒有反硝化功能的污水處理場可按生化反應池構造進行改造，使其具備反硝化功能而不添加構筑物。
