申請(qǐng)日2015.11.04
公開(公告)日2017.05.10
IPC分類號(hào)C02F9/14; C02F11/00; C02F11/06
摘要
本發(fā)明公開一種城市污水脫氮處理系統(tǒng)及方法，其中系統(tǒng)包括依次連接的預(yù)處理、生物反應(yīng)池和污泥濃縮池，還包括一個(gè)水力空化減泥機(jī)，該水力空化減泥機(jī)的入口端和出口端分別連接所述污泥濃縮池出口端和生物反應(yīng)池的入口端以形成一個(gè)污水脫氮循環(huán)系統(tǒng);水力空化減泥機(jī)包括相互串接在一起的至少兩級(jí)空化裝置;第一級(jí)空化裝置包括置于一級(jí)空化腔內(nèi)的第一空化器以及正對(duì)所述第一空化器出口的粉碎擋板;第二級(jí)空化裝置包括順序連接的第二空化器、射流約束體和二級(jí)擴(kuò)散管，所述射流約束體位于溶氣腔內(nèi)，所述溶氣腔設(shè)置有溶氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);生物反應(yīng)池被配置成硝化反應(yīng)時(shí)保持溶解氧的濃度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，溫度范圍為15～30℃。
權(quán)利要求書
1.一種城市污水脫氮處理系統(tǒng),包括依次連接的預(yù)處理、生物反應(yīng)池、污泥濃縮池，其特征在于：
還包括一個(gè)水力空化減泥機(jī)，該水力空化減泥機(jī)的入口端和出口端分別連接所述污泥濃縮池出口端和生物反應(yīng)池的入口端以形成一個(gè)污水脫氮循環(huán)系統(tǒng);
所述水力空化減泥機(jī)包括相互串接在一起的至少兩級(jí)空化裝置;
第一級(jí)空化裝置(100)包括置于一級(jí)空化腔(101)內(nèi)的第一空化器(103)以及正對(duì)所述第一空化器(103)出口的粉碎擋板(102);
第二級(jí)空化裝置(20)包括順序連接的第二空化器(21)、射流約束體(25)和二級(jí)擴(kuò)散管(26)，所述射流約束體(25)位于溶氣腔(23)內(nèi)，所述溶氣腔(23)設(shè)置有溶氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);
所述生物反應(yīng)池被配置成硝化反應(yīng)時(shí)保持溶解氧的濃度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，溫度范圍為15～30℃。
2.如權(quán)利要求1所述的城市污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于：所述水力空化減泥機(jī)還包括第三級(jí)空化裝置(30)和第四級(jí)空化裝置(40);所述第二級(jí)空化裝置(20)、第三級(jí)空化裝置(30)和第四級(jí)空化裝置(40)從上到下豎直配置;所述第一級(jí)空化裝置(100)水平布置且位于所述第二級(jí)空化裝置(20)的上方;
所述第一級(jí)空化裝置(100)通過第一支撐封板(104)與所述第二級(jí)空化裝置(20)連接;所述第二級(jí)空化裝置(20)通過第二支撐封板(31)與所述第三級(jí)空化裝置(30)連接;所述第三級(jí)空化裝置(30)通過第三支撐封板(41)與所述第四級(jí)空化裝置(40)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的城市污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于：所述預(yù)處理包括依次連接的格柵和沉砂池。
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的城市污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池的一個(gè)出口端經(jīng)管道連接所述缺氧池的入口端構(gòu)成包括所述缺氧池和好氧池的循環(huán)回路;所述好氧池的另一個(gè)出口端依次連接二沉池和所述污泥濃縮池，所述二沉池設(shè)置有處理后污水的出水口;所述好氧池被配置成保持溶解氧的濃度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，溫度范圍為15～30℃;所述缺氧池被配置成溫度范圍為15～30℃。
5.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的城市污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池和氧化溝，該氧化溝包括缺氧段和好氧段;所述氧化溝的出口端依次連接二沉池和污泥濃縮池，所述二沉池設(shè)置有處理后污水的出水口;所述好氧段被配置成保持溶解氧的濃度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，溫度范圍為15～30℃;所述缺氧段被配置成溫度范圍為15～30℃。
6.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的城市污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池和SBR反應(yīng)池，所述SBR反應(yīng)池出口端連接所述污泥濃縮池。
7.一種城市污水脫氮處理方法，其特征在于包括以下步驟：
步驟A：對(duì)有機(jī)污水進(jìn)行預(yù)處理，去除有機(jī)污水中的懸浮物;
步驟B：通過生物反應(yīng)池的生物處理方法，利用微生物的代謝作用，去除預(yù)處理后的有機(jī)污水中的氮、磷有機(jī)污染物質(zhì)，并通過污泥濃縮池對(duì)生物處理后的排出物進(jìn)行濃縮處理，減少排出物中污泥的含水量;
步驟C：經(jīng)步驟B處理后的污泥混合液進(jìn)入水力空化減泥機(jī)的第一空化器(103)后產(chǎn)生高速射流撞擊在與所述第一空化器(103)正對(duì)的粉碎擋板(102)上，使污泥混合液中的大顆粒污泥絮體破碎，導(dǎo)致水力空化減泥機(jī)的一級(jí)空化腔(101)內(nèi)的混合液壓力進(jìn)一步增大;經(jīng)一級(jí)空化后的污泥混合液進(jìn)入水力空化減泥機(jī)第二空化器(21)，在第二級(jí)空化裝置(20)內(nèi)溶氣腔(23)及射流約束體(25)的共同作用下產(chǎn)生溶氣空化; 二級(jí)空化后的污泥混合液通過二級(jí)擴(kuò)散管(26)排出;
步驟D：經(jīng)步驟C處理后的泥水混合液作為補(bǔ)充碳源返回生物反應(yīng)池中，促使硝態(tài)氮更多地轉(zhuǎn)化成氮?dú)庖莩�，進(jìn)而提高脫氮效果。
8.如權(quán)利要求7所述的城市污水脫氮處理方法，其特征在于：
該方法步驟C還包括：含有污泥的待處理混合液經(jīng)所述第一級(jí)空化裝置(100)和第二級(jí)空化裝置(20)的兩級(jí)空化處理后依次進(jìn)入下游的所述第三級(jí)空化裝置(30)內(nèi)的第三空化器(32)和第四級(jí)空化裝置(40)內(nèi)第四空化器(42)進(jìn)行三級(jí)和四級(jí)空化處理，最后經(jīng)出水管(45)排出。
9.如權(quán)利要求7至8任一項(xiàng)所述的城市污水脫氮處理方法，其特征在于：
所述步驟B具體為：
B0：預(yù)處理后的有機(jī)污水混合物和經(jīng)水力空化減泥機(jī)作用后生成的含有高碳源的泥水混合液進(jìn)入所述厭氧池中，在所述厭氧池中有機(jī)污水混合物釋放磷，同時(shí)對(duì)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化處理后形成氨態(tài)氮進(jìn)入所述缺氧池中;
B1：經(jīng)所述厭氧池預(yù)處理后的污水混合液以及從好氧池回流的污水混合液進(jìn)入所述缺氧池中，在好氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)生成的硝態(tài)氮進(jìn)入缺氧池后，在缺氧條件下，通過反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮從水中除去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫氮處理;
B2：所述好氧池被配置成保持溶解氧的濃度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，溫度范圍為15～30℃;進(jìn)入好氧池的污水混合物中的氨態(tài)氮在好氧條件下，首先由亞硝化菌將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，然后由硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽;經(jīng)過所述好氧池處理后的部分污水混合液回流至所述缺氧池中進(jìn)行硝化脫氮。
10.如權(quán)利要求7至8任一項(xiàng)所述的城市污水脫氮處理方法，其特征在于：
所述步驟B具體為：
預(yù)處理后的有機(jī)污水混合物和經(jīng)水力空化減泥機(jī)作用后生成的含有高碳源的泥水混合液進(jìn)入所述厭氧池中，在所述厭氧池中有機(jī)污水釋放磷，同時(shí)對(duì)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化處理后形成氨態(tài)氮進(jìn)入所述氧化溝中;有機(jī)污水在所述氧化溝的好氧段中，先由亞硝化菌將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，然后由硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽;經(jīng)硝化的污水混合物進(jìn)入所述氧化溝的缺氧段中，在缺氧條件下，通過反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮從水中除去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫氮處理;
或所述步驟B具體為：預(yù)處理后的有機(jī)污水混合物和經(jīng)水力空化減泥機(jī)作用后生成的含有高碳源的泥水混合液進(jìn)入所述厭氧池中，在所述厭氧池中有機(jī)污水釋放磷，同時(shí)對(duì)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化處理后形成氨態(tài)氮進(jìn)入SBR反應(yīng)池中，SBR反應(yīng)池中先由亞硝化菌將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，然后由硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽;經(jīng)硝化的污水混合物，在缺氧條件下，通過反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮從水中除去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫氮處理。
說明書
一種城市污水脫氮處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及城市污水脫氮處理系統(tǒng)和方法，尤其涉及一種在生化處理工藝中利用水力空化減泥機(jī)提高城市污水脫氮效果的處理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)
目前我國(guó)許多污水處理廠要求升級(jí)改造。即從原來的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。這種改造過程除了必須支付高昂的改造費(fèi)用(有的廠甚至超過建廠所花費(fèi)用)外，面臨的另一困難是難以解決生物處理工藝技術(shù)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)脫氮所需碳源不足的問題。一般認(rèn)為要保證生物脫氮效果，應(yīng)控制進(jìn)入缺氧段的污水中C/N至少應(yīng)大于2.86。研究結(jié)果表明:當(dāng)進(jìn)水C/N≤2.86時(shí)，出水TN很難達(dá)到要求的出水標(biāo)準(zhǔn)。然而我國(guó)絕大多數(shù)城市污水中C/N≤2.86，遠(yuǎn)不能滿足生物脫氮對(duì)碳源的要求。特別是我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠的水質(zhì)排放一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定出水中TN的濃度≤ 15mg/L.這就要求必須采用其他方法彌補(bǔ)生物脫氮技術(shù)的不足。
為了解決這一問題，盡管提出了很多新工藝，如改良A2/O工藝，倒置A2/O工藝等，但是還不足以解決達(dá)標(biāo)必須需碳源不足問題。不得已有些污水處理廠采用了外加碳源的補(bǔ)碳方式，但結(jié)果導(dǎo)致污水處理成本明顯增加，而且還增加了污泥廠產(chǎn)量，又導(dǎo)致了新的環(huán)境污染及二次處理成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種能有效提高城市污水處理廠生化處理系統(tǒng)的脫氮效果，且可減少污泥的排放量.同時(shí)節(jié)省外加碳源的成本的城市污水脫氮處理系統(tǒng)及方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種城市污水脫氮處理系統(tǒng),包括依次連接的預(yù)處理、生物反應(yīng)池、污泥濃縮池，其特征在于：
還包括一個(gè)水力空化減泥機(jī)，該水力空化減泥機(jī)的入口端和出口端分別連接所述污泥濃縮池出口端和生物反應(yīng)池的入口端以形成一個(gè)污水脫氮循環(huán)系統(tǒng);
所述水力空化減泥機(jī)包括相互串接在一起的至少兩級(jí)空化裝置;
第一級(jí)空化裝置包括置于一級(jí)空化腔內(nèi)的第一空化器以及正對(duì)所述第一空化器出口的粉碎擋板;
第二級(jí)空化裝置包括順序連接的第二空化器、射流約束體和二級(jí)擴(kuò)散管，所述射流約束體位于溶氣腔內(nèi)，所述溶氣腔設(shè)置有溶氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);
所述生物反應(yīng)池被配置成硝化反應(yīng)時(shí)保持溶解氧的濃度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，溫度范圍為15～30℃。
所述水力空化減泥機(jī)還包括第三級(jí)空化裝置和第四級(jí)空化裝置;所述第二級(jí)空化裝置、第三級(jí)空化裝置和第四級(jí)空化裝置從上到下豎直配置;所述第一級(jí)空化裝置水平布置且位于所述第二級(jí)空化裝置的上方;
所述第一級(jí)空化裝置通過第一支撐封板與所述第二級(jí)空化裝置連接;所述第二級(jí)空化裝置通過第二支撐封板與所述第三級(jí)空化裝置連接;所述第三級(jí)空化裝置通過第三支撐封板與所述第四級(jí)空化裝置連接。
所述預(yù)處理包括依次連接的格柵和沉砂池。
所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池的一個(gè)出口端經(jīng)管道連接所述缺氧池的入口端構(gòu)成包括所述缺氧池和好氧池的循環(huán)回路;所述好氧池的另一個(gè)出口端依次連接二沉池和所述污泥濃縮池，所述二沉池設(shè)置有處理后污水的出水口;所述好氧池被配置成保持溶解氧的濃度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，溫度范圍為15～30℃;所述缺氧池被配置成溫度范圍為15～30℃。
所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池和氧化溝，該氧化溝包括缺氧段和好氧段;所述氧化溝的出口端依次連接二沉池和污泥濃縮池，所述二沉池設(shè)置有處理后污水的出水口;所述好氧段被配置成保持溶解氧的濃度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，溫度范圍為15～30℃;所述缺氧段被配置成溫度范圍為15～30℃。
所述生物反應(yīng)池包括依次連接的厭氧池和SBR反應(yīng)池，所述SBR反應(yīng)池出口端連接所述污泥濃縮池。
本發(fā)明還公開了一種城市污水脫氮處理方法，其特征在于包括以下步驟：
步驟A：對(duì)有機(jī)污水進(jìn)行預(yù)處理，去除有機(jī)污水中的懸浮物;
步驟B：通過生物反應(yīng)池的生物處理方法，利用微生物的代謝作用，去除預(yù)處理后的有機(jī)污水中的氮、磷有機(jī)污染物質(zhì)，并通過污泥濃縮池對(duì)生物處理后的排出物進(jìn)行濃縮處理，減少排出物中污泥的含水量;
步驟C：經(jīng)步驟B處理后的污泥混合液進(jìn)入水力空化減泥機(jī)的第一空化器后產(chǎn)生高速射流撞擊在與所述第一空化器正對(duì)的粉碎擋板上，使污泥混合液中的大顆粒污泥絮體破碎，導(dǎo)致水力空化減泥機(jī)的一級(jí)空化腔內(nèi)的混合液壓力進(jìn)一步增大;經(jīng)一級(jí)空化后的污泥混合液進(jìn)入水力空化減泥機(jī)第二空化器，在第二級(jí)空化裝置內(nèi)的溶氣腔及射流約束體的共同作用下產(chǎn)生溶氣空化; 二級(jí)空化后的污泥混合液通過二級(jí)擴(kuò)散管排出;
步驟D：經(jīng)步驟C處理后的泥水混合液作為補(bǔ)充碳源返回生物反應(yīng)池中，促使硝態(tài)氮更多地轉(zhuǎn)化成氮?dú)庖莩觯M(jìn)而提高脫氮效果。
該方法步驟C還包括：含有污泥的待處理混合液經(jīng)所述第一級(jí)空化裝置和第二級(jí)空化裝置的兩級(jí)空化處理后依次進(jìn)入下游的所述第三級(jí)空化裝置內(nèi)的第三空化器和第四級(jí)空化裝置內(nèi)第四空化器進(jìn)行三級(jí)和四級(jí)空化處理，最后經(jīng)出水管排出。
所述步驟B具體為：
B0：預(yù)處理后的有機(jī)污水混合物和經(jīng)水力空化減泥機(jī)作用后生成的含有高碳源的泥水混合液進(jìn)入所述厭氧池中，在所述厭氧池中有機(jī)污水混合物釋放磷，同時(shí)對(duì)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化處理后形成氨態(tài)氮進(jìn)入所述缺氧池中;
B1：經(jīng)所述厭氧池預(yù)處理后的污水混合液以及從好氧池回流的污水混合液進(jìn)入所述缺氧池中，在好氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)生成的硝態(tài)氮進(jìn)入缺氧池后，在缺氧條件下，通過反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮從水中除去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫氮處理;
B2：所述好氧池被配置成保持溶解氧的濃度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，溫度范圍為15～30℃;進(jìn)入好氧池的污水混合物中的氨態(tài)氮在好氧條件下，首先由亞硝化菌將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，然后由硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽;經(jīng)過所述好氧池處理后的部分污水混合液回流至所述缺氧池中進(jìn)行硝化脫氮。
所述步驟B具體為：
預(yù)處理后的有機(jī)污水混合物和經(jīng)水力空化減泥機(jī)作用后生成的含有高碳源的泥水混合液進(jìn)入所述厭氧池中，在所述厭氧池中有機(jī)污水釋放磷，同時(shí)對(duì)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化處理后形成氨態(tài)氮進(jìn)入所述氧化溝中;有機(jī)污水在所述氧化溝的好氧段中，先由亞硝化菌將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，然后由硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽;經(jīng)硝化的污水混合物進(jìn)入所述氧化溝的缺氧段中，在缺氧條件下，通過反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮從水中除去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫氮處理。
或所述步驟B具體為：預(yù)處理后的有機(jī)污水混合物和經(jīng)水力空化減泥機(jī)作用后生成的含有高碳源的泥水混合液進(jìn)入所述厭氧池中，在所述厭氧池中有機(jī)污水釋放磷，同時(shí)對(duì)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化處理后形成氨態(tài)氮進(jìn)入SBR反應(yīng)池中，SBR反應(yīng)池中先由亞硝化菌將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，然后由硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽;經(jīng)硝化的污水混合物，在缺氧條件下，通過反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮從水中除去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫氮處理。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過水力空化減泥機(jī)，將生物處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥氧化為可被微生物利用的低分子有機(jī)物，并將這些低分子有機(jī)物作為生物脫氮碳源在此流入生物處理中，從而提高了城市污水處理系統(tǒng)的脫氮效果。本發(fā)明不僅可以提高城市污水處理廠生化處理系統(tǒng)的脫氮效果，而且可減少污泥的排放量.同時(shí)節(jié)省了外加碳源的成本。
