公布日：2022.08.30

申請日：2022.07.04

分類號：C02F9/14(2006.01)I;C02F1/52(2006.01)N;C02F3/02(2006.01)N;C02F3/30(2006.01)N

摘要

本發(fā)明涉及一種低C/N比污水的無動力生物處理方法，具體包括如下步驟：①污水預(yù)處理，包括污水混凝、分離、過濾以得到低碳污水；②氨氮去除首先將低碳污水經(jīng)重力自流入第一脫氨反應(yīng)池、第二脫氨反應(yīng)池、第三脫氨反應(yīng)池內(nèi)，基于在所述脫氨反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置的導(dǎo)流間隙組以將處理水位上升至脫氨反應(yīng)池的頂部排出；③驗(yàn)證所排出水是否符合外排要求；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是不投加碳源，讓微生物自然選擇生存環(huán)境；并依據(jù)污水C/N比低的優(yōu)點(diǎn)，利用空氣的自然溶入，獲得溶解氧；基于溶解氧環(huán)境適應(yīng)不同的微生物的存在，從而可以實(shí)現(xiàn)氨氮的好氧硝化、好氧反硝化、兼氧硝化、氧反硝化等一些列反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生物脫氨氮和總氮的目的。

權(quán)利要求書

1.一種低C/N比污水的無動力生物處理方法，其特征在于，具體包括如下步驟：①污水預(yù)處理a污水混凝：取用低C/N比污水與聚合鋁混凝劑在混凝反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，得到懸浮液；b分離：將步驟a所得懸浮液經(jīng)重力自流入沉淀池內(nèi)進(jìn)行沉淀處理，得到上清液；c過濾：將步驟b所得上清液經(jīng)重力自流入砂濾池內(nèi)進(jìn)行深度過濾，得到低碳污水；②氨氮去除a將所述低碳污水經(jīng)重力淋灑入第一脫氨反應(yīng)池內(nèi)，并且在所述第一脫氨反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置有兩組導(dǎo)流間隙，水流經(jīng)淋灑進(jìn)入填料，由底部經(jīng)第一導(dǎo)流間隙升至反應(yīng)池的頂部，接觸空氣得以充氧，再次進(jìn)入填料內(nèi)部，與填料、氨氮反應(yīng)，再由第二導(dǎo)流間隙將水升到反應(yīng)池上部，得到處理水A；b將所述處理水A經(jīng)重力自流淋灑于第二脫氨反應(yīng)池內(nèi)，并且在所述第二脫氨反應(yīng)池與第一脫氨反應(yīng)池結(jié)構(gòu)相同，水流路徑相同，從第二脫氨反應(yīng)池的第二導(dǎo)流間隙的出水，得到處理水B；c將所述處理水B經(jīng)重力自流淋灑入第三脫氨反應(yīng)池內(nèi)，水流與步驟b具有相同的過程，得到處理水C；③外排取用處理水C驗(yàn)證是否滿足下式：COD＝15-30mg/L，氨氮≤2mg/L，總氮≤5mg/L；若滿足上式即進(jìn)行外排水；若是不滿足上式，調(diào)整進(jìn)水泵流速，分析污水中的參數(shù)，補(bǔ)充微生物的營養(yǎng)，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，觀察結(jié)果；其中，COD是水樣在一定條件下，以氧化1升水樣中還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量為指標(biāo)，折算成氧的毫克數(shù)，以mg/L表示；氨氮是污水中蛋白質(zhì)分解和其他無機(jī)物還原后的產(chǎn)物，是一項(xiàng)重要污染指標(biāo)；總氮是氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮以及有機(jī)氮的總值，代表著水體氮污染的重要指標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低C/N比污水的無動力生物處理方法，其特征在于，在步驟①中，所述聚合鋁混凝劑的添加量為5-10mgL-1，所述低C/N比污水的水量為8-10m3/d。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低C/N比污水的無動力生物處理方法，其特征在于，在步驟①中，所述低C/N比污水是經(jīng)連接變頻水泵的管道A輸入到混凝反應(yīng)池內(nèi)；所述聚合鋁混凝劑是通過連接變頻計量泵的管道B輸入到管道A內(nèi)進(jìn)行加藥。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低C/N比污水的無動力生物處理方法，其特征在于，在步驟①中，針對步驟b所得上清液驗(yàn)證其所含COD是否滿足下式：COD>30mg/L若是滿足上式，適當(dāng)添加聚合鋁混凝劑的加藥量；若是低于15mg/L，檢測聚合鋁混凝劑的加藥量是否過大，進(jìn)而降低聚合鋁混凝劑的加藥量；其中，水質(zhì)COD的值，對于促進(jìn)空氣中的氧氣自然溶入水體有明顯負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)用溶解氧的清水穿透速度f來表示。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低C/N比污水的無動力生物處理方法，其特征在于，在步驟①中，所述沉淀池采用的是豎流式圓柱形沉淀池。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低C/N比污水的無動力生物處理方法，其特征在于，在步驟①中，所述砂濾池包括對稱設(shè)置的兩個過濾槽，其中一個用于使用，一個用于反沖洗備用。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低C/N比污水的無動力生物處理方法，其特征在于，所述導(dǎo)流間隙組包括平行設(shè)置的兩個導(dǎo)流間隙，所述導(dǎo)流間隙是由兩隔板組成，且沿所述兩隔板的底部設(shè)有開孔，且所述隔板底部的開孔總面積＝進(jìn)水管面積的2倍。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低C/N比污水的無動力生物處理方法，其特征在于，所述兩隔板之間距離為5cm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低C/N比污水的無動力生物處理方法，其特征在于，在步驟②中，所述空氣溶入第一脫氨反應(yīng)池、第二脫氨反應(yīng)池、第三脫氨反應(yīng)池的上層清水的獲氧方式為三級跌落式充氧和表面氣液接觸充氧。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低C/N比污水的無動力生物處理方法，其特征在于，在步驟②中，第一脫氨反應(yīng)池、第二脫氨反應(yīng)池、第三脫氨反應(yīng)池依據(jù)高度差500mm、水平位置差400mm，進(jìn)行空間疊放布置；并且依據(jù)污水的氨氮≈30mg/l特征，按照小試的結(jié)果，填料脫氨負(fù)荷定在4g/M3.d。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種低C/N比污水的無動力生物處理方法，充分借用污水C/N比低的優(yōu)點(diǎn)，借助污水幾近完全碳化的特點(diǎn)，空氣中氧氣會因COD低而大量溶入，以實(shí)現(xiàn)利用空氣完成脫氮反應(yīng)的目的；另外，本發(fā)明不需要將空氣壓入水中，節(jié)省了大量的電力；并且取消了碳源投加，污水處理成本降低了75％(中試數(shù)據(jù))。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種低C/N比污水的無動力生物處理方法，具體包括如下步驟：

①污水預(yù)處理

a污水混凝：取用低C/N比污水與聚合鋁混凝劑在混凝反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，得到懸浮液；

b分離：將步驟a所得懸浮液經(jīng)重力自流入沉淀池內(nèi)進(jìn)行沉淀處理，得到上清液；

c過濾：將步驟b所得上清液經(jīng)重力自流入砂濾池內(nèi)進(jìn)行深度過濾，得到低碳污水；

②氨氮去除

a將所述低碳污水經(jīng)重力淋灑入第一脫氨反應(yīng)池內(nèi)，并且在所述第一脫氨反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置有兩組導(dǎo)流間隙，水流經(jīng)淋灑進(jìn)入填料，由底部經(jīng)第一導(dǎo)流間隙升至反應(yīng)池的頂部，接觸空氣得以充氧，再次進(jìn)入填料內(nèi)部，與填料、氨氮反應(yīng)，再由第二導(dǎo)流間隙將水升到反應(yīng)池上部，得到處理水A；

b將所述處理水A經(jīng)重力自流淋灑于第二脫氨反應(yīng)池內(nèi)，并且在所述第二脫氨反應(yīng)池與第一脫氨反應(yīng)池結(jié)構(gòu)相同，水流路徑相同，從第二脫氨反應(yīng)池的第二導(dǎo)流間隙的出水，得到處理水B；

c將所述處理水B經(jīng)重力自流淋灑入第三脫氨反應(yīng)池內(nèi)，水流與步驟b具有相同的過程，得到處理水C；

③外排

取用處理水C驗(yàn)證是否滿足下式：

COD＝15-30mg/L，

氨氮≤2mg/L，

總氮≤5mg/L；

若滿足上式即進(jìn)行外排水；若是不滿足上式，調(diào)整進(jìn)水泵流速，分析污水中的參數(shù)，補(bǔ)充微生物的營養(yǎng)，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，觀察結(jié)果。

其中，COD是水樣在一定條件下，以氧化1升水樣中還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量為指標(biāo)，折算成氧的毫克數(shù)，以mg/L表示；

氨氮是污水中蛋白質(zhì)分解和其他無機(jī)物還原后的產(chǎn)物，是一項(xiàng)重要污染指標(biāo)；

總氮是氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮以及有機(jī)氮的總值，代表著水體氮污染的重要指標(biāo)。

通過上述技術(shù)方案，調(diào)整進(jìn)水泵流速，分析污水中的參數(shù)的具體過程如下：

1)調(diào)整進(jìn)水泵流速，如果COD＞30mg/l，就適當(dāng)加大混凝劑的用量，摸清混凝劑的投加量與出水COD的關(guān)系，知道滿足COD＜30mg/l；

2)分析污水中的參數(shù)，在每個脫氨反應(yīng)池的出水端，取樣分析，分析參數(shù)：總堿度、pH、亞硝酸鹽氮；

并且，本發(fā)明水樣在經(jīng)過混凝后，降低了SS和有機(jī)物，也就延緩了填料的堵塞，有機(jī)物的降低，減少了碳化反應(yīng)的發(fā)生，菌膠團(tuán)數(shù)量降低，也就是污泥量降低，也減少了天聊的堵塞，也減少了有機(jī)物對溶解氧的爭奪；有機(jī)物的多少，一般用COD來表示，COD越大，表明有機(jī)物含量越高，反之亦反之。

并且，本發(fā)明采用的無動力是針對少開或者停開鼓風(fēng)機(jī)的處理方案，完全依靠重力自流入的方式，相對動力傳動節(jié)省了電力輸出，進(jìn)而節(jié)省了電力成本；且充分借用污水C/N比低的優(yōu)點(diǎn)，借助污水幾近完全碳化的特點(diǎn)，利用空氣中的氧氣易于溶于低碳污水的特性，污水中溶解氧自然增加，實(shí)現(xiàn)利用空氣完成氮的硝化的目的；填料的不同深度，會有不同的溶解氧環(huán)境，就會有不同的微生物的存在，從而可以實(shí)現(xiàn)氨氮的好氧硝化、好氧反硝化、兼氧硝化、氧反硝化等一些列反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生物脫氨氮和總氮的目的。

再者，利用C/N比的優(yōu)勢，通過混凝進(jìn)一步降低污水中有機(jī)物，使C/N比更低，這樣可以促進(jìn)空氣中氧氣的溶入，輕微的碳化反應(yīng)減弱了對溶解氧的爭奪，使污水中的溶解氧盡可能多參與氨氮的硝化。低C/N比污水，還可以減少菌膠團(tuán)等污泥的產(chǎn)生，對填料的堵塞減低很多，更利于延長填料的反沖洗周期。

最后，反沖洗的廢水，直接排入進(jìn)水口，水中的SS可以通過混凝反應(yīng)而去除。

進(jìn)一步地，在步驟①中，所述復(fù)配聚合鋁混凝劑的添加量為5-10mgL-1，所述低C/N比污水的水量為8-10m3/d。

通過上述技術(shù)方案，采用上述添加量，在混凝反應(yīng)池內(nèi)，通過攪拌，聚合鋁混凝劑和污水快速混合，水中有大量礬花出現(xiàn)，新生成的礬花帶有正電荷，對水中的顆粒物和有機(jī)物有很強(qiáng)的吸附性能，能夠使污水處理為水質(zhì)清澈，沒有肉眼可見的物質(zhì)，COD在15--30mg/l之間，是滿足外排水的要求。

進(jìn)一步地，在步驟①中，所述低C/N比污水是經(jīng)連接變頻水泵的管道A輸入到混凝反應(yīng)池內(nèi)；所述復(fù)配聚合鋁混凝劑是通過連接變頻計量泵的管道B輸入到管道A內(nèi)進(jìn)行加藥。

通過上述技術(shù)方案，水泵是變頻離心泵，將變頻器與變頻離心泵串聯(lián)，可通過手動調(diào)整變頻器的運(yùn)行赫茲數(shù)，可實(shí)現(xiàn)改變變頻離心泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)進(jìn)水流量的目的；并且變頻離心泵置于進(jìn)水管網(wǎng)內(nèi)；污水進(jìn)入變頻離心泵，進(jìn)而提升到混凝反應(yīng)池，觀察流量計，流量2m3/h，固定變頻器頻率，控制流量；開啟變頻計量泵，且變頻計量泵的規(guī)格是6L/h，分析COD時，在15-30mg/L之間時，固定變頻計量泵的加藥頻率，超過30mg/L時，根據(jù)加藥量的需要調(diào)整變頻計量泵的加藥頻率。

進(jìn)一步地，在步驟①中，針對步驟b所得上清液驗(yàn)證其所含COD是否滿足下式：

COD>30mg/L

若是滿足上式，適當(dāng)添加聚合鋁混凝劑的加藥量；若是低于15mg/L，檢測聚合鋁混凝劑的加藥量是否過大，進(jìn)而降低聚合鋁混凝劑的加藥量；其中，水質(zhì)COD的值，對于促進(jìn)空氣中的氧氣自然溶入水體有明顯負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)用溶解氧的清水穿透速度f來表示。

通過上述技術(shù)方案，為了將污水與聚合鋁混凝劑充分反應(yīng)，當(dāng)COD>30mg/L，通過調(diào)整變頻計量泵的加藥頻率，進(jìn)而增加加藥量；當(dāng)COD低于20mg/L，通過檢查變頻計量泵的加藥頻率，確定加藥量是否過大，進(jìn)而降低變頻計量泵的加藥頻率，以降低加藥量，進(jìn)而降低聚合鋁混凝劑對脫氨反應(yīng)的堵塞。

優(yōu)選地，在步驟①中，所述沉淀池采用的是豎流式圓柱形沉淀池。

通過上述技術(shù)方案，該豎流式圓柱形沉淀池的有效容積3M3，表面負(fù)荷為1M3/M2.h，半徑值為0.8m，高為1.5m，底部是錐度為1的錐形設(shè)計；并且，其底部設(shè)計有排泥管，管徑DN65，帶止回閥球閥，人工排泥；中心管按照設(shè)計規(guī)范設(shè)計制作；出水設(shè)出水堰板，保證水平安裝。

進(jìn)一步地，在步驟①中，所述砂濾池包括對稱設(shè)置的兩個過濾槽，其中一個用于使用，一個用于反沖洗備用。

通過上述技術(shù)方案，砂濾池的超高為300，砂厚400；兩個過濾槽交替運(yùn)行。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流間隙組包括平行設(shè)置的兩個導(dǎo)流間隙，所述導(dǎo)流間隙是由兩隔板組成，且沿所述兩隔板的底部設(shè)有開孔，且所述隔板底部的開孔總面積＝進(jìn)水管面積的2倍。

通過上述技術(shù)方案，具體地，沿導(dǎo)流間隙左隔板下部開孔，孔徑5mm，開孔數(shù)量15*4＝60個，四排開孔，每行均勻開孔，行間交替開孔，行孔間距10mm，兩個導(dǎo)流通道中心線平行；設(shè)計成傾斜狀導(dǎo)流通道，是根據(jù)水流阻力最小化而設(shè)計；另外，隨著溶解氧消耗，導(dǎo)流間隙組將污水導(dǎo)流到脫氨反應(yīng)池的上層；基于碳化反應(yīng)基本完成，那么空氣中的氧氣會快速溶入水中，污水與空氣充分接觸，保證氧氣有充足時間溶入；采用兩個導(dǎo)流通道中心線平行，并且采用傾斜狀導(dǎo)流通道，是根據(jù)水流阻力最小化而設(shè)計。

進(jìn)一步地，所述第一隔板和第二隔板之間距離為5cm。

通過上述技術(shù)方案，第一隔板和第二隔板采用傾斜狀錯位平行設(shè)置，是根據(jù)水流阻力最小化而設(shè)計，并且控制第一隔板和第二隔板的距離為5cm，能夠更好的將污水導(dǎo)流到反應(yīng)裝置的上層，空氣中的氧氣會快速溶入水中，污水與空氣充分接觸，保證氧氣有充足時間溶入。

進(jìn)一步地，在步驟②中，所述空氣溶入第一脫氨反應(yīng)池、第二脫氨反應(yīng)池、第三脫氨反應(yīng)池的上層清水的獲氧方式為三級跌落式充氧和表面氣液接觸充氧。

通過上述技術(shù)方案，跌落式充氧包括兩種充氧；一種是利用水體分散跌落式充氧，這樣的好處是水體在跌落時，呈水滴狀，表面積最大，與空氣接觸最充分，加上自身COD很低，更能誘導(dǎo)溶解氧的滲入；另一種是利用水流二次翻到水面，與空氣再次接觸，以便于氧氣再次溶入；

通過上述技術(shù)方案，另外，本發(fā)明的硝化區(qū)不單是氨氮的氧化，同時還伴有亞硝酸鹽氮的好氧反硝化；中間的兼氧區(qū)，更是硝化與反硝化同時進(jìn)行；本發(fā)明采用三級跌落充氧充分發(fā)揮了微生物的多樣性和環(huán)境條件的適應(yīng)性，進(jìn)而進(jìn)行污水處理。

進(jìn)一步地，在步驟②中，第一脫氨反應(yīng)池、第二脫氨反應(yīng)池、第三脫氨反應(yīng)池依據(jù)高度差500mm、水平位置差400mm，進(jìn)行空間疊放布置，并且依據(jù)污水的氨氮≈30mg/l特征，設(shè)計為每池脫氨負(fù)荷10mg/l，填料脫氨負(fù)荷4g/M3.d。

通過上述技術(shù)方案，采用空間疊放布置更便于重力自流入過程的實(shí)現(xiàn)，減少動力輸入的可能性。

本發(fā)明的有益效果在于：①降低污水處理成本；②不投加碳源，讓微生物自然選擇生存環(huán)境；并利用空氣的自然溶入，獲得溶解氧；相對現(xiàn)有技術(shù)做到了少開或者不開鼓風(fēng)機(jī)，還能滿足微生物的需氧量，做到最低電耗的處理手段；③基于前期先去掉污水的SS，降低了污水的COD，在以后的跌落充氧、硝化反硝化等工段，不再會出現(xiàn)惡臭現(xiàn)象。

（發(fā)明人：張聰;張杰;高彥生;趙志麗;范延武;徐玉森;張首輝;蘇俊萍;常冠甲;劉旭波;梁克鵬;荊文偉;劉翠翠）