申請(qǐng)日2015.09.25
公開(kāi)(公告)日2015.12.23
IPC分類(lèi)號(hào)C02F9/14
摘要
本發(fā)明提供一種基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)及方法，包括依次連接的厭氧池、限氧曝氣池、缺氧池、好氧曝氣池以及二沉池，所述厭氧池連接進(jìn)水管道，所述厭氧池通過(guò)超越管道與缺氧池相連接，所述二沉池通過(guò)回流管道與厭氧池相連接，所述限氧曝氣池和所述好氧曝氣池與曝氣裝置相連。采用單污泥系統(tǒng)富集反硝化聚磷菌，從而實(shí)現(xiàn)反硝化聚磷的一碳兩用工藝，節(jié)約碳源，并通過(guò)控制限氧曝氣池的溶氧量實(shí)現(xiàn)短程硝化，繼而在缺氧段營(yíng)造短程反硝化和厭氧氨氧化共存的工藝條件，該方法操作簡(jiǎn)單，處理效果好，是本技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新。
摘要附圖
權(quán)利要求書(shū)
1.一種基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的厭氧池、限氧曝氣池、缺氧池、好氧曝氣池以及二沉池，所述厭氧池連接進(jìn)水管道，所述厭氧池通過(guò)超越管道與缺氧池相連接，所述二沉池通過(guò)回流管道與厭氧池相連接，所述限氧曝氣池、好氧曝氣池與曝氣裝置相連;
所述厭氧池用于反硝化聚磷菌利用污水中的碳源物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)厭氧釋磷，并將碳源物質(zhì)貯存在體內(nèi)，供反硝化聚磷和好氧聚磷用;
所述限氧曝氣池內(nèi)通過(guò)控制溶氧量，使經(jīng)過(guò)厭氧池處理后的混合液發(fā)生短程硝化，實(shí)現(xiàn)亞硝氮的積累;
所述缺氧池接收限氧曝氣池的混合液和厭氧池通過(guò)超越管道輸送來(lái)的超越混合液，實(shí)現(xiàn)以下工藝：
1)從厭氧段輸送的超越混合液，含有反硝化聚磷菌及自身碳源，利用從限氧曝氣池接收的混合液中的亞硝氮和硝氮進(jìn)行反硝化聚磷，實(shí)現(xiàn)一碳兩用;
2)限氧曝氣池積累的亞硝氮與超越混合液的氨態(tài)氮，在厭氧氨氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，�?shí)現(xiàn)直接無(wú)碳脫氮;
所述好氧曝氣池內(nèi)，氨氧化菌對(duì)未利用完的氨氮進(jìn)行好氧氨氧化反應(yīng)，產(chǎn)生亞硝氮去除氨氮，硝化菌進(jìn)一步利用亞硝氮進(jìn)行硝化反應(yīng)，將亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，反硝化聚磷菌利用曝氣溶氧進(jìn)行好氧吸磷，進(jìn)一步降低出水總磷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)，其特征在于：所述缺氧池內(nèi)還包括反硝化脫氮和短程反硝化脫氮工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)，其特征在于：所述反硝化和短程反硝化工藝為：硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮利用超越混合液內(nèi)的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)和短程反硝化反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)，其特征在于：所述限氧曝氣池溶氧量控制為0.2-1.0mg/L，水力停留時(shí)間控制為2-6h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)，其特征在于：所述限氧曝氣池溶氧量控制為0.7mg/L，水力停留時(shí)間控制為5h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)的脫氮除磷方法，其特征在于：包括以下步驟：
步驟一，打開(kāi)進(jìn)水管道，污水進(jìn)入?yún)捬醭�，在厭氧池�?nèi)二沉池回流過(guò)來(lái)的反硝化聚磷菌利用進(jìn)水中碳源實(shí)現(xiàn)生物釋磷;
步驟二，厭氧池處理后的混合液一部分進(jìn)入限氧曝氣池進(jìn)行曝氣處理，在限氧曝氣池利用氨氧化菌和硝化菌的飽和溶氧系數(shù)不同，通過(guò)控制溶氧量和水力停留時(shí)間，使混合液發(fā)生亞硝氮積累實(shí)現(xiàn)短程硝化;
步驟三，厭氧池處理后的混合液另一部分通過(guò)超越管道進(jìn)入缺氧池，同時(shí)限氧曝氣池積累的亞硝氮也進(jìn)入缺氧池，在缺氧池內(nèi)完成反硝化聚磷過(guò)程和厭氧氨氧化過(guò)程，缺氧池水力停留時(shí)間控制在3-8h;
所述反硝化聚磷過(guò)程為反硝化聚磷菌利用自身碳源，利用硝態(tài)氮或亞硝氮中的氧進(jìn)行脫氮除磷反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的一碳兩用;
所述厭氧氨氧化過(guò)程為限氧曝氣池內(nèi)積累的亞硝氮與超越混合液的氨氮化合物在厭氧氨氧化菌作用下直接反應(yīng)生成氮?dú)猓瑢?shí)現(xiàn)無(wú)碳源脫氮過(guò)程;
步驟四，經(jīng)缺氧池處理后的混合液進(jìn)入好氧曝氣池，在好氧曝氣池內(nèi)聚磷菌利用空氣中的氧和自身貯存的碳源進(jìn)行好氧高效吸磷，氨氧化菌和硝化菌共同將缺氧池輸送來(lái)的混合液中殘余的氨氮化合物轉(zhuǎn)化為硝氮，滿足出水指標(biāo)要求;
步驟五，完成脫氮除磷的混合液進(jìn)入二沉池，在二沉池內(nèi)進(jìn)行固液分離，上清液進(jìn)入后續(xù)深度處理段，沉淀通過(guò)回流管道進(jìn)入?yún)捬醭睾螅貜?fù)上述步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)的脫氮除磷方法，其特征在于：所述步驟三內(nèi)還包括反硝化和短程反硝化工藝。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)的脫氮除磷方法，其特征在于：所述反硝化和短程反硝化工藝為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮利用超越混合液內(nèi)的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)和短程反硝化反應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)的脫氮除磷方法，其特征在于：所述限氧曝氣池的溶氧量為0.2-1.0mg/L，水力停留時(shí)間2-6h。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)的脫氮除磷方法，其特征在于：所述限氧曝氣池的溶氧量為0.7mg/L，水力停留時(shí)間5h。
說(shuō)明書(shū)
基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)
目前用于生物脫氮除磷的方法中，比較成熟的工藝原理是工程上常用的硝化反硝化工藝，包括A2O、多段AO、各種型式氧化溝、SBR及其變形工藝、MUCT工藝和前置內(nèi)碳源反硝化的JHB工藝等，這些工藝都有一個(gè)共同的優(yōu)勢(shì)就是原理清晰、運(yùn)行控制容易，水質(zhì)穩(wěn)定，其理論基礎(chǔ)是微生物的硝化和反硝化作用。但在低碳氮比情況下，一般指碳氮比小于3的情況，脫氮除磷會(huì)受到極大限制，往往需要外加碳源強(qiáng)化生物脫氮除磷，包括葡萄糖、甲醇、醋酸等有機(jī)物添加，大大增加了污水的處理成本。
而近年來(lái)研究較多的工藝中，包括一碳兩用的反硝化聚磷工藝、節(jié)約曝氣和碳源的短程硝化反硝化工藝以及不需要碳源的厭氧氨氧化工藝，分別在各自適宜的低碳氮比污水處理中發(fā)揮著作用，但都具有局限性。
反硝化聚磷工藝是利用反硝化聚磷菌釋磷后吸收的碳源，利用硝態(tài)氮為電子受體，代替氧氣，在進(jìn)行反硝化的同時(shí)完成生物吸磷，起到一碳兩用的效果，從而節(jié)約碳源的消耗，但該工藝的一般需要雙污泥系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，硝化系統(tǒng)一般采用接觸氧化工藝，也可采用活性污泥法工藝增加中間沉淀池，自成一個(gè)污泥系統(tǒng)，該系統(tǒng)只完成硝化，而另一個(gè)污泥系統(tǒng)釋磷后的反硝化聚磷污泥則不經(jīng)過(guò)曝氣直接超越至后置缺氧段，與完成硝化作用的上清液進(jìn)行作用，完成反硝化聚磷反應(yīng)，由于需要嚴(yán)格的工藝過(guò)程控制和雙污泥系統(tǒng)，工藝控制復(fù)雜，參數(shù)多，在國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有發(fā)現(xiàn)運(yùn)行成功的工程案例。
而短程硝化反硝化工藝在處理低碳氮比污水時(shí)，僅在一定程度上能緩解碳源的不足，且在進(jìn)水濃度波動(dòng)時(shí)易導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化的風(fēng)險(xiǎn)，因此在污水處理工程上應(yīng)用不多。
厭氧氨氧化(anaerobicammoniumoxidation,ANAMMOX)工藝，是一種新型高效生物脫氮工藝，需要控制部分氨氧化至亞硝態(tài)氮階段，在此基礎(chǔ)上亞硝態(tài)氮與未氧化的氨進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，直接生成氮?dú)�，從而�?shí)現(xiàn)無(wú)碳源的脫氮，但在實(shí)際工程中在一個(gè)反應(yīng)池內(nèi)控制半氨氧化非常困難，特別對(duì)氨氮不高的生活污水處理幾乎沒(méi)有應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷和不足，提供了一種基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)及方法，通過(guò)控制缺氧段的停留時(shí)間在單污泥系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)反硝化聚磷工藝，并利用氨氧化菌和硝化菌的飽和溶氧系數(shù)差別，通過(guò)控制溶氧量和水力停留時(shí)間，在限氧曝氣段實(shí)現(xiàn)亞硝氮的積累，氨氮的提供由厭氧段至缺氧段的混合液超越流，從而在較長(zhǎng)的缺氧段實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化菌富集，從而實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化反應(yīng)，該方法操作簡(jiǎn)單，處理效果好，工藝條件能同時(shí)滿足氨氧化菌、反硝化聚磷菌、厭氧氨氧化菌的生長(zhǎng)條件，是本技術(shù)領(lǐng)域的一次創(chuàng)新。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)，包括依次連接的厭氧池、限氧曝氣池、缺氧池、好氧曝氣池以及二沉池，所述厭氧池連接進(jìn)水管道，所述厭氧池通過(guò)超越管道與缺氧池相連接，所述二沉池通過(guò)回流管道與厭氧池相連接，所述限氧曝氣池和所述好氧曝氣池與曝氣裝置相連;
所述厭氧池用于反硝化聚磷菌利用污水中的碳源物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)厭氧釋磷，并將碳源物質(zhì)貯存在體內(nèi)，供反硝化聚磷和好氧聚磷用;
所述限氧曝氣池內(nèi)通過(guò)控制溶氧量和水力停留時(shí)間，使經(jīng)過(guò)厭氧池處理后的混合液發(fā)生短程硝化，實(shí)現(xiàn)亞硝氮的積累;
所述缺氧池接收限氧曝氣池的混合液和厭氧池通過(guò)超越管道輸送來(lái)的超越混合液，實(shí)現(xiàn)以下工藝：
1)從厭氧段超越的混合液，含有反硝化聚磷菌及自身碳源，利用從經(jīng)過(guò)限氧曝氣池的亞硝氮和硝氮進(jìn)行反硝化聚磷，使反硝化脫氮與聚磷同步進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)反硝化聚磷工藝的一碳兩用效果;
2)限氧曝氣池積累的亞硝氮與超越混合液的氨氮化合物，共同在缺氧段富集厭氧氨氧化菌，從而實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化工藝的無(wú)碳脫氮;
所述好氧曝氣池內(nèi)，氨氧化菌和硝化菌共同對(duì)未利用完的少量氨氮進(jìn)行好氧硝化反應(yīng)，同時(shí)反硝化聚磷菌可利用空氣中的氧氣進(jìn)行好氧吸磷，進(jìn)一步降低出水總磷。
優(yōu)選地，所述缺氧池內(nèi)還包括反硝化和短程反硝化工藝。
優(yōu)選地，所述反硝化和短程反硝化工藝為：硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮利用超越混合液內(nèi)的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)和短程反硝化反應(yīng)。
優(yōu)選地，所述限氧曝氣池溶氧量控制為0.2-1.0mg/L，水力停留時(shí)間控制在2-6h。
優(yōu)選地，所述限氧曝氣池溶氧量控制為0.7mg/L，水力停留時(shí)間控制為5h。
優(yōu)選地，所述厭氧池至缺氧池的超越流量控制在進(jìn)水量的5-30%。
基于生物技術(shù)的低碳氮比污水脫氮除磷系統(tǒng)的脫氮除磷方法，包括以下步驟：
步驟一，打開(kāi)進(jìn)水管道，污水進(jìn)入?yún)捬醭�，在厭氧池�?nèi)反硝化聚磷菌利用進(jìn)水中碳源實(shí)現(xiàn)初步生物釋磷;
步驟二，厭氧池處理后的混合液一部分進(jìn)入限氧曝氣池進(jìn)行曝氣處理，在限氧曝氣池利用氨氧化菌和硝化菌的飽和溶氧系數(shù)不同，通過(guò)控制溶氧量和水力停留時(shí)間，使混合液發(fā)生亞硝氮積累實(shí)現(xiàn)短程硝化;
步驟三，厭氧池處理后的混合液另一部分通過(guò)超越管道進(jìn)入缺氧池，同時(shí)限氧曝氣池積累的亞硝氮也進(jìn)入缺氧池，在缺氧池內(nèi)完成反硝化聚磷過(guò)程和厭氧氨氧化過(guò)程，缺氧池水力停留時(shí)間控制在3-8h;
所述反硝化聚磷工藝為反硝化聚磷菌利用自身碳源，利用硝態(tài)氮或亞硝氮中的氧進(jìn)行脫氮除磷反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的一碳兩用;
所述厭氧氨氧化工藝為限氧曝氣池內(nèi)積累的亞硝氮與超越混合液的氨氮化合物在厭氧氨氧化菌作用下直接反應(yīng)生成氮?dú)猓瑢?shí)現(xiàn)無(wú)碳源脫氮過(guò)程;
步驟四，經(jīng)缺氧池處理后的混合液進(jìn)入好氧曝氣池，在好氧曝氣池內(nèi)聚磷菌利用空氣中的氧和自身貯存的碳源進(jìn)行好氧高效吸磷，氨氧化菌將缺氧池輸送來(lái)的混合液中殘余的氨氮化合物轉(zhuǎn)化為亞硝氮，硝化菌進(jìn)一步將亞硝氮氧化為硝態(tài)氮，使出水中基本沒(méi)有亞硝氮的積累，滿足出水指標(biāo)要求;
步驟五，完成脫氮除磷的混合液進(jìn)入二沉池，在二沉池內(nèi)進(jìn)行固液分離，上清液進(jìn)入后續(xù)深度處理段，沉淀通過(guò)回流管道進(jìn)入?yún)捬醭睾螅貜?fù)上述步驟。
優(yōu)選地，所述步驟三內(nèi)還包括反硝化和短程反硝化工藝。
優(yōu)選地，所述反硝化和短程反硝化工藝為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮利用超越混合液內(nèi)的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)和短程反硝化反應(yīng)。
優(yōu)選地，所述溶氧量為0.2-1.0mg/L，水力停留時(shí)間控制在2-6h。
優(yōu)選地，所述限氧曝氣池溶氧量控制為0.7mg/L，水力停留時(shí)間控制為5h。
優(yōu)選地，所述厭氧池至缺氧池的超越流量控制在進(jìn)水量的5-30%。
本發(fā)明所達(dá)到的有益技術(shù)效果：
本發(fā)明，在污水系統(tǒng)中，由反硝化聚磷工藝實(shí)現(xiàn)一碳兩用的節(jié)約碳源工藝;另外，通過(guò)控制限氧曝氣池內(nèi)的溶氧量，實(shí)現(xiàn)了亞硝氮的積累，在缺氧段與從厭氧段超越來(lái)的混合液完成了厭氧氨氧化菌的富集和厭氧氨氧化工藝的實(shí)現(xiàn);本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，且污水處理效果好，突破了現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸，是本技術(shù)領(lǐng)域的一次創(chuàng)新，適合低碳氮比城市污水推廣應(yīng)用。
