申請(qǐng)日2010.04.29
公開(kāi)(公告)日2010.09.08
IPC分類(lèi)號(hào)C02F9/14; C02F1/52; C02F3/30; C02F3/34
摘要
碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝，涉及到一種強(qiáng)化污(廢)水脫氮的處理工藝。碳源預(yù)分離強(qiáng)化脫氮新工藝包括混凝沉淀池、自養(yǎng)微生物反應(yīng)器、異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器、厭氧發(fā)酵反應(yīng)器和氣體收集處理系統(tǒng)�；炷恋沓赜糜诔恋矸蛛x進(jìn)水中的部分碳源(顆粒狀、膠體狀和部分溶解性碳源)，分離之后的低碳源污水進(jìn)入自養(yǎng)微生物占優(yōu)勢(shì)的自養(yǎng)微生物反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)高速硝化反應(yīng)，其出水進(jìn)入異養(yǎng)反硝化細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)的缺氧反應(yīng)器，通過(guò)預(yù)分離的部分碳源補(bǔ)充到反硝化段進(jìn)行反硝化，從而實(shí)現(xiàn)污水中總氮的高效去除。本發(fā)明通過(guò)碳源的預(yù)分離，提升硝化效率，同時(shí)通過(guò)碳源的補(bǔ)充實(shí)現(xiàn)精確反硝化，提升了脫氮效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了污水中碳源的高效利用。
摘要附圖
權(quán)利要求書(shū)
1.碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝，其特征在于：由混凝沉淀池、自養(yǎng)微生物反應(yīng)器、異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器、厭氧發(fā)酵反應(yīng)器和氣體收集處理系統(tǒng)組成;自養(yǎng)微生物反應(yīng)器可以因地制宜地采用多種污水處理方法，主要包括：活性污泥法、生物膜法、膜-生物反應(yīng)器等;異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器可以采用膜-生物反應(yīng)器、缺氧池+二沉池組合等方法;碳源預(yù)分離可以為反硝化段預(yù)留部分碳源，高效地完成反硝化作用，實(shí)現(xiàn)高效脫氮，并通過(guò)剩余碳源的厭氧發(fā)酵使污水中部分有機(jī)物的資源化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳源預(yù)分離強(qiáng)化脫氮新工藝，其特征在于：碳源預(yù)分離技術(shù)分離出污水中的部分碳源，一部分可用于補(bǔ)充反硝化段微生物的營(yíng)養(yǎng)需求，剩余的碳源進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)甲烷;或發(fā)酵液可用于補(bǔ)充反硝化段所需碳源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳源預(yù)分離強(qiáng)化脫氮新工藝，其特征在于：所述的自養(yǎng)微生物反應(yīng)器可以根據(jù)條件的不同而采取活性污泥法、生物膜法以及膜-生物反應(yīng)器(例如：平板膜-生物反應(yīng)器、中空纖維膜-生物反應(yīng)器)的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳源預(yù)分離強(qiáng)化脫氮新工藝，其特征在于：所述異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器可以采用膜-生物反應(yīng)器來(lái)完成污水中硝酸鹽及亞硝酸鹽的反硝化過(guò)程和污泥混合液的固液分離，也可以采用普通的缺氧池+二沉池組合等方法來(lái)完成反硝化作用和固液分離作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳源預(yù)分離強(qiáng)化脫氮新工藝，其特征在于：所述的厭氧發(fā)酵反應(yīng)器在無(wú)能源回收的要求下可以成為酸化反應(yīng)器等，使預(yù)分離碳源形成更易微生物利用的優(yōu)質(zhì)碳源。
說(shuō)明書(shū)
碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水和廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)化污(廢)水脫氮的處理工藝技術(shù)。
背景技術(shù)
隨著我國(guó)環(huán)保形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，國(guó)內(nèi)各大流域都出現(xiàn)了大量的環(huán)境問(wèn)題，國(guó)家出臺(tái)了更加嚴(yán)格的環(huán)保法律法規(guī)，要求城市污水處理廠(chǎng)進(jìn)行升級(jí)改造，出水指標(biāo)控制更加苛刻。在此條件下，目前國(guó)內(nèi)的城市污水處理廠(chǎng)普遍存在出水氨氮、總氮不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。可見(jiàn)，在環(huán)境污染和能源短缺問(wèn)題日益突出的今天，一種能高效地實(shí)現(xiàn)污(廢)水中氮的去除，且能回收利用其中的能源物質(zhì)，減少二氧化碳排放量的污水處理工藝將具有很強(qiáng)的吸引力和競(jìng)爭(zhēng)力。
污水生物脫氮處理過(guò)程中氮的轉(zhuǎn)化主要包括氨化、硝化和反硝化作用，其中氨化作用可在好氧或厭氧條件下進(jìn)行，硝化作用是在好氧條件下進(jìn)行，反硝化作用是在缺氧條件下進(jìn)行。生物脫氮主要是含氮化合物經(jīng)過(guò)氨化、硝化、反硝化后，最終以氮?dú)獾男问揭莩鱿到y(tǒng)。同時(shí)，微生物的同化作用也可以消耗掉污水中的部分氮源。
傳統(tǒng)的污水處理工藝，以A2/O工藝為例，污水進(jìn)入處理系統(tǒng)后依次經(jīng)過(guò)厭氧段、缺氧段和好氧段，而脫氮作用主要是在缺氧段和好氧段完成，在好氧段完成含氮化合物的硝化作用，之后好氧段富含硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的污水回流至缺氧段完成反硝化作用。在污水中碳源不足的情況下，污水處理工藝的反硝化往往受到抑制，影響了脫氮效果。針對(duì)污水處理工藝脫氮效率不足的問(wèn)題，現(xiàn)有研究和文獻(xiàn)主要從以下兩個(gè)方面提升污水強(qiáng)化脫氮效果：(1)通過(guò)工藝改進(jìn)提升脫氮效果，如黃霞(強(qiáng)化內(nèi)源反硝化的膜-生物反應(yīng)器脫氮除磷工藝及裝置發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN 101279794)，通過(guò)厭氧池、第一缺氧/好氧可調(diào)池、好氧池、第二缺氧/好氧可調(diào)池、缺氧池和膜池相結(jié)合的污水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高效脫氮;馬軍(一種城市污水強(qiáng)化脫氮除磷的方法發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)101575159)通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的A2/O工藝的改善實(shí)現(xiàn)了高效脫氮;尤朝陽(yáng)(一種強(qiáng)化脫氮除磷的人工濕地系統(tǒng)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN 101575156)，應(yīng)用改善的人工濕地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了低能耗條件下的高效脫氮;楊宏(利用源水直接分流補(bǔ)碳強(qiáng)化脫氮裝置發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN 201224700)，將源水分流裝置和以生物濾池為主體的生物降解工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了高效脫氮;張志斌(一種低碳源城市污水強(qiáng)化脫氮除磷工藝及裝置發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN 101264998)，通過(guò)生物-化學(xué)組合污水處理工藝也可較好地實(shí)現(xiàn)脫氮的目標(biāo);(2)投加外來(lái)碳源，如汪誠(chéng)文(一種污泥脫水液作碳源對(duì)低碳氮比城市污水的處理方法發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN 101575139;一種垃圾滲濾液作碳源對(duì)低碳氮比城市污水的處理方法發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN101575140)，均在投加系統(tǒng)外來(lái)碳源的條件下也取得了比較好的處理效果。
發(fā)明內(nèi)容
碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝，主要通過(guò)碳源的預(yù)分離，充分發(fā)揮自養(yǎng)微生物的代謝特性，提升硝化效率，同時(shí)通過(guò)對(duì)反硝化段碳源的補(bǔ)充實(shí)現(xiàn)精確反硝化，提升了脫氮效果，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了污水中碳源的高效利用。
碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝包括混凝沉淀池、自養(yǎng)微生物反應(yīng)器(好氧條件)、異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器(缺氧條件)、厭氧發(fā)酵反應(yīng)器和氣體收集處理系統(tǒng)。污水首先進(jìn)入混凝沉淀池，在此通過(guò)混凝沉淀作用分離去除進(jìn)水中的部分碳源(顆粒狀、膠體狀和部分溶解性碳源)，沉淀后的出水為低碳源污水進(jìn)入自養(yǎng)微生物占優(yōu)勢(shì)的好氧反應(yīng)器中，沉淀池分離的碳源部分進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行發(fā)酵;污水在自養(yǎng)微生物反應(yīng)器(好氧條件)內(nèi)主要完成高效硝化作用，其出水進(jìn)入異養(yǎng)反硝化細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)的缺氧反應(yīng)器;富含硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的污水進(jìn)入異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器(缺氧條件)，通過(guò)預(yù)分離的部分碳源補(bǔ)充到反硝化段進(jìn)行反硝化。預(yù)分離的碳源(未投加到反硝化段部分)進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵反應(yīng)器，完成污染物的降解和能源的回收利用。
本發(fā)明通過(guò)分離污水中的碳源，在硝化段可以充分利用自養(yǎng)(亞)硝化菌的活性提升硝化效果，有效地控制了異養(yǎng)菌的競(jìng)爭(zhēng)及異氧微生物對(duì)碳源的降解，降低了微生物的增殖速度、減少了能量消耗和分解產(chǎn)生的二氧化碳排放;在反硝化段通過(guò)有效補(bǔ)充微生物所需碳源，可以實(shí)現(xiàn)高效率的反硝化;預(yù)分離的部分碳源可進(jìn)行厭氧發(fā)酵回收能源，從而實(shí)現(xiàn)了碳源的高效利用、脫氮效果的強(qiáng)化提升和能源的回收利用。
本發(fā)明工藝也適宜于低碳源污水的強(qiáng)化脫氮處理，通過(guò)本工藝實(shí)施的碳源預(yù)分離，節(jié)省了傳統(tǒng)工藝中在好氧硝化段氧化分解的碳源，在自養(yǎng)條件下實(shí)現(xiàn)高效硝化，同時(shí)通過(guò)碳源補(bǔ)充到后續(xù)反硝化段提升反硝化脫氮效果。本工藝最大程度挖潛碳源的利用效率，通過(guò)碳源的合理調(diào)配，在無(wú)需外加碳源的情況下強(qiáng)化脫氮效果。
另外，本發(fā)明工藝設(shè)計(jì)了厭氧發(fā)酵反應(yīng)器和相應(yīng)的氣體收集系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)厭氧反應(yīng)生成氣體的收集和純化分離，能充分利用有機(jī)物降解產(chǎn)生的甲烷等氣體，實(shí)現(xiàn)資源的再利用。
本發(fā)明工藝具有有益效果：
(1)通過(guò)混凝沉淀池實(shí)現(xiàn)污水中碳源的預(yù)分離，其出水為低碳源水，減輕了異氧微生物對(duì)自養(yǎng)微生物的競(jìng)爭(zhēng)抑制，充分發(fā)揮自養(yǎng)型微生物功效進(jìn)行高效硝化，處理效果好，運(yùn)行穩(wěn)定;
(2)自養(yǎng)微生物處理系統(tǒng)和異養(yǎng)微生物處理系統(tǒng)分開(kāi)單獨(dú)運(yùn)行，能最大限度地發(fā)揮各自菌種的優(yōu)勢(shì)，使其分別高效地完成硝化作用和反硝化作用;
(3)減少了碳源在好氧硝化段的氧化分解量，降低了二氧化碳的排放，同時(shí)減少了好氧段的曝氣能耗和微生物產(chǎn)量;
(4)可以通過(guò)碳源的精準(zhǔn)調(diào)配實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮;
(5)解決了傳統(tǒng)工藝脫氮所需大量污泥混合液回流問(wèn)題;
(6)自養(yǎng)微生物反應(yīng)器和異養(yǎng)微生物反應(yīng)器均可采用多種污水處理方法，如自養(yǎng)微生物反應(yīng)器可以采用生物膜法、膜-生物反應(yīng)器等，異養(yǎng)微生物反應(yīng)器可以采用普通缺氧池與二沉池的組合，也可采用膜-生物反應(yīng)器等，其工藝組合靈活多變，從而可以因地制宜地選用最優(yōu)的處理工藝;
(7)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器可同時(shí)接納混凝沉淀池的沉淀污泥和其他處理構(gòu)筑物的剩余污泥，最大限度地減少系統(tǒng)中物質(zhì)的外排，且充分發(fā)揮厭氧的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)資源的再利用。
